Строительные и облицовочные камни

Горные породы как естественные камни в современном строительстве рассматриваются главным образом в качестве материала для облицовки фасадов и интерьеров зданий, а также для изготовления архитектурно-строительных деталей, от которых требуется особая прочность или погодоустойчивость. Они являются превосходным бортовым и другим штучным камнем. Уникальным видом штучного камня является так называемый монументальный камень, получаемый в особо крупных блоках и используемый для памятников, крупных декоративных сооружений, колонн и т. п. Отдельные изделия из такого камня являются национальным достоянием (например, Александровская колонна на Дворцовой площади и колонны Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге, изготовленные из монолитов гранита-рапакиви месторождения Возрождение близ ж/д станции Выборг).

Крупнокусковый рваный камень (бут) большой объемной массы, высокой прочности, минимальной пористости, водопоглощения и растворимости в воде используется для строительства плотин и других гидротехнических сооружений, а также фундаментов зданий.

Для сооружения стен, перегородок и перекрытий в виде штучного камня используются главным образом легкие породы (известняки, туфы и др.). Они характеризуются достаточно высокой пористостью, высокими теплоизоляционными свойствами, легко распиливаются на блоки и плиты, обладая при этом достаточной прочностью и морозостойкостью. Декоративно-облицовочный камень и каменные архитектурные детали широко используются даже там, куда их приходится доставлять на значительные расстояния, так как доля этих изделий в общем тоннаже зданий сравнительно невелика. Для архитектурного оформления фасадов и интерьера камень является незаменимым по художественной выразительности и монументальности материалом, применение которого в то же время защищает здание от воздействия атмосферных процессов (облицовка) и повышает прочность строительных деталей (ступени, подоконники, половые плиты и др.). Таким образом, необходимыми условиями для использования горных пород в качестве строительного и облицовочного камня являются их прочность и долговечность, соответствующая объемная масса и водопоглощение, морозостойкость, декоративность, блочность (возможность получения из массива блоков определенных размеров) и др. Перечисленные физические и технические свойства, в первую очередь прочность и долговечность, определяются главным образом минеральным составом, структурно-текстурными особенностями, трещиноватостью и другими характеристиками горной породы. Из породообразующих минералов наиболее устойчивым к химическому и механическому воздействию является кварц; менее устойчивы полевые шпаты, пироксены, амфиболы и слюды, подвергающиеся разложению в процессе выветривания; присутствие сульфидов и вторичных минералов (хлорита, эпидота, талька и др.) свидетельствует о ее невысоких прочностных и декоративных (образование ржавых пятен при разложении сульфидов) свойствах. Порода массивной текстуры и мелкозернистой структуры (табл. 1) в общем случае обладает большей прочностью по сравнению со своей полосчатой, крупно- или неравномерно-зернистой разновидностью. Наличие в породе микротрещин снижает морозоустойчивость и долговечность камня, а макротрещины предопределяют блочность породы при ее разработке. Окончательная оценка горной породы как возможного строительного камня дается по результатам комплекса лабораторных испытаний, включающих определение объемной массы и плотности, пористости, водопоглощения, морозоустойчивости, прочности на сжатие, растяжение и изгиб, истираемости (абразивности), вязкости и др. Классификация горных пород, принятая в строительстве и архитектуре, основана на их важнейших физических свойствах (табл. 2). Предпочтительное использование магматических и метаморфических пород как облицовочных материалов связано с их относительной долговечностью (табл. 3). Декоративность породы, определяемая ее цветом и текстурно-структурными особенностями, зависит также и от фактуры (способа обработки) поверхности. Различают колотую, пиленую, кованую, шлифованную (полированную) и другие фактуры.

Особое значение имеет оценка блочности породы. Выход блоков из горной массы определяется системой трещин отдельности: их ориентацией и частотой.

Оптимальными являются горизонтальные или слабонаклонные трещины с расстояниями друг от друга 1,5-3 м; это так называемые <постельные> трещины, определяющие высоту блока и подуступы карьера при добыче. Вертикальные и наклонные трещины предопределяют форму добываемых глыб для разделки на блоки, а их густота - размеры этих глыб. Для разработки наиболее благоприятны трещины, падающие под углом 80°-90°.По способу добычи принято деление блоков на пиленые, то есть добываемые камнерезными машинами (известняк, мрамор, травертин и др.), и колотые (гранит, габбро, лабрадорит и др.). Для стенового камня существуют три основных типа пиленых блоков (мм): 390x190x188; 490x240x188; 390x190x288; используются также неполномерные типы иных размеров.

Блоки, предназначенные для получения облицовочных изделий, по своему объему подразделяются на пять групп (табл. 4). Принятая колотая фактура таких блоков допускает наличие неровностей глубиной (высотой) до 100 мм; обмер блоков производится по вписанному параллелепипеду. Колотые блоки распиливаются на облицовочные плиты стандартных размеров (табл. 5); предусмотрено получение полоски и шашки, используемых для настила полов в помещениях с интенсивным движением (вестибюли станций метро и зданий).

Отходы при получении облицовочного камня могут использоваться в качестве дробленых отделочных материалов для получения поверхностей, обладающих высокими декоративными свойствами (например, крошка цветного мрамора). В зависимости от генезиса пород морфология промышленных залежей месторождений строительных и облицовочных камней будет различной. Для магматических месторождений - это неправильные массивы и тела, покровы и потоки (месторождения гранитов, сиенитов, габбро, диоритов, базальтов, андезитов, риолитов, туфов и др.). Для метаморфических месторождений мраморов, кварцитов, гнейсов, амфиболитов свойственны пластообразные пологие и крутопадающие залежи. Осадочным месторождениям строительного камня (известняки, доломиты, песчаники и др.) присущи пластовые горизонтальные или пологие залежи. В подавляющем большинстве случаев разработка этих месторождений осуществляется карьерами.

Рис. 1. Геологическая схема Шокшинского месторождения кварцитов (Неметаллические полезные ископаемые СССР). 1 - диабазы; шокшинская свита: 2 - красные песчаники, кварциты: 3 - малиновые, 4 - красные, 5 - розовые; 6 - хлорит-серицитовые сланцы; 7 - серые песчаники; 8 - забои действующих карьеров.