Технические требования к материалам и изделиям из природного камня

13. 04. 2020 

Группа С -204, преподаватель Шабаева О.Н.

Тема 1.2. Строительные материалы и изделия

Тема: Общее представление о добыче и обработке каменных материалов.

Литература: Строительные материалы и изделия: Учебник для студентов средних проф. учеб. заведений/ К.Н. Попов, М.Б. Каддо, М.: Высш. шк., - стр. 71-97. Допустимо использование интернет ресурсов.

Инструкция по выполнению заданий для обучающихся:

1. Изучить  теоретический материал.

2. Составить опорный конспект в рабочей тетради (по вопросу 2-3).

3. Выполнить тесты на тему: Природные каменные материалы (ответить письменно).

4.   Сделать фотографию выполненных заданий в тетради, и отправите фото конспекта на электронную почту shabaeva1977@yandex.ru, или в ВК https://vk.com/club193818820 с указанием темы, ФИО, и номер группы (Петров И.И. Группа С -204).

Теоретический материал

1. Сырьевой базой для промышленности строительных материалов являются горные породы. Их применяют для изготовления неорганических вяжущих веществ, керамических материалов, строительного стекла, щебня, гравия, песка в дорожном строительстве и для приготовления бетонов и растворов, облицовки зданий, сооружений и многих других целей.

Горные породы для изготовления каменных материалов разрабатывают, в основном, открытым способом в карьерах.

Рыхлые породы – песок, гравий добывают одно- или многоковшовыми экскаваторами и гидромеханизированным способом. Бутовый камень и щебень получают из г. п., добываемых взрывным способом. Дробление щебня выполняют на дробильно- сортировочных установках. Штучные изделия получают из блоков-полуфабрикатов размером 4-5 м или вырезают из горных массивов камнерезными машинами. Блоки-полуфабрикаты отделяют от горного массива взрывным, механическими способами, вручную – при помощи клиньев или реактивно-струйным способом, разрезая газовой струей с температурой выше 2500⁰ С, получаемой сгоранием керосина в кислороде. Затем их распиливают или раскалывают. Распиловку на плиты выполняют рамными, канатными или дисковыми пилами. Этим способом получают облицовочные плиты, подоконные доски, ступени и др. При помощи раскалывания изготавливают облицовочные плиты, бортовые камни, брусчатку.

Мягкие породы, такие как известняк-ракушечник, туф, применяемые для изготовления стеновые материалов, разрабатывают камнерезными машинами.

Штучные изделия имеют различные фактуры, которые регламентируются стандартами. Их подразделяют на абразивные и скалывания. К абразивным фактурам относя пиленую, обработанную ультразвуком, лощеную и полированную. К фактурам скалывания – «скалу», бугристую, рифленую, точечную и термообработанную.

Пиленая фактура после распиловки камня не подвергается дополнительной обработке или поверхность очищается пескоструйным, химическим(кислотой) или ультразвуковым способами.

Шлифованная фактура образуется при обработке шлифовальными инструментами. Получается равномерно-шероховатая поверхность с небольшими следами, оставшимися после пиления, или без видимых следов обработки – тонкошлифованной фактуры.

Лощеная фактура образуется после доводки шлифованной поверхности мелкозернистым доводочным инструментом. Получается гладкая матовая поверхность.

Полированная фактура образуется после обработки поверхности полировочными порошками – оксидом хрома или железа, порошком пемзы.

Термообработанная фактура получается в результате нагревания поверхности струей газа с высокой температурой. Происходит скалывание поверхности и ее оплавление.

Технические требования к материалам и изделиям из природного камня

По средней плотности каменные материалы подразделяют на тяжелые со средней плотностью 1800 кг/м³ и более, и легкие, со средней плотностью менее 1800 кг/м³. Тяжелые применяют в дорожном строительстве, для изготовления облицовочных материалов, полов; легкие – для изготовления стеновых материалов, в качестве легких заполнителей для бетонов. По прочности при сжатии они имеют марки 0,4; 0,7; 1; 1,25; 2,5; 3,5; 5,0; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 80; 100, что соответствует пределу прочности породы при сжатии, в МПа, в сухом состоянии. По морозостойкости каменные материалы делят на марки 10; 15; 25; 35; 50; 100; 150; 200; 300; 500, по водостойкости – на группы с коэффициентом размягчения К_р не ниже 0,6; 0,75; 0,9 и 1,0. Для стеновых материалов важнейшей характеристикой является коэффициент теплопроводности. Он составляет для известняка-ракушечника и вулканического туфа

3. Основные виды природных каменных материалов

Природные каменные материалы условно подразделяют на сырьевые и готовые материалы и изделия.

К сырьевым материалам относят щебень, гравий, песок, применяемые в качестве заполнителей для бетонов и растворов; известняк, мел, гипс, доломит, магнезит, глина, мергели и др. г. п. – для изготовления строительной извести, гипсовых и магнезиальных вяжущих, портландцементов.

Готовые каменные материалы и изделия подразделяют на материалы для дорожного строительства, стен и фундаментов, облицовки зданий и сооружений.

К материалам для дорожного строительства относят булыжный, колотый и бортовые камни, щебень, гравий, песок.

Булыжный камень представляет собой зерна горной породы, с овальными поверхностями размером до 300 мм.

Колотый камень должен иметь форму, близкую к многогранной призме или усеченной пирамиде с площадью лицевой поверхности не менее 100см² для камней высотой до 160 мм, не менее 200 см² – при высоте до

200 мм и не менее 400 см² - при высоте до 300мм. Верхняя и нижняя плоскости камня должны быть параллельными. Его изготавливают из хорошо обрабатываемых г. п. с пределом прочности при сжатии не менее 100 МПа. Булыжный и колотый камни применяют для устройства оснований и покрытий автодорог, крепления откосов насыпей, каналов.

Камень брусчатый для дорожных покрытий имеет форму прямоугольного параллелепипида. По размерам подразделяют на высокий (БВ), длиной 250 и шириной 125 и высотой 160 мм, средний (БС) с размерами соответственно 250, 125, 130 мм и низкий (БН) с размерами 250, 100 мм. Верхняя и нижняя плоскости параллельны, боковые грани для БВ и БС сужены на 10 мм, для БН – на 5 мм. Изготавливают его из гранита, базальта, диабаза и других горных пород с пределом прочности при сжатии 200-400 МПа. Применяют для мощения площадей, улиц.

Камни бортовые из горных пород применяют для отделения проезжей части дорог от разделительных полос тротуаров, пешеходных дорожек и тротуаров, пешеходных дорожек и тротуаров от газонов и т.п. По способу изготовления подразделяют на пиленые и колотые. По форме бывают прямоугольные и криволинейные. Имеют высоту от 200 до 600, ширину от 80 до 200 и длину – от 700 до 2000 мм.

    Щебень представляет собой рыхлый материал, полученный дроблением скальных г.п. с прочностью 80-120 МПа. При размере зерен от 5 до 40 мм его применяют для черного щебня и асфальтобетона при строительстве автодорог, щебень с зернами от 5 до 60 мм служит для устройства балластного слоя железнодорожного пути.

Гравий – рыхлый материал, образовавшийся при естественном разрушении г. п. Имеет скатанную форму. Для изготовления черного гравия применяют гравий с размером зерен от 5 до 40 мм, а для асфальтобетона его дробят обычно на щебень.

Песок – рыхлый материал с размерами зерен от 0,16 до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения или полученный искусственным дроблением г.п. Применяют для подстилающих слоев дорожных одежд, приготовления асфальтовых и цементных бетонов и растворов.

К каменным материалам и изделиям для фундаментов и стен относят бутовый камень, камни стеновые из г.п., крупные стеновые блоки.

Бутовый камень применяют в строительстве в виде кусков горной породы неправильной формы (рваный бут) или неправильных плит. Рваный бут получают из осадочных горных пород (известняков, доломитов, песчаников) взрывным способом, а плиты (постелистый бут и плитняк) добывают из слоистых горных пород при помощи клиньев, ударных механизмов и др. Масса отдельных бутовых камней колеблется в пределах 20-40 кг, Бутовый камень должен иметь предел прочности при сжатии не менее 10 МПа, а коэффициент размягчения не ниже 0,75. В нем не должно быть трещин, расслоений и рыхлых прослоек, снижающих его строительные свойства. Бутовый камень служит материалом для кладки фундаментов, стен не отапливаемых зданий и сооружений, подпорных стенок и др. Отходы при заготовке бутового камня дробят и используют в виде щебня для бетонов.

Камни стеновые из горных пород – материал в виде прямоугольного параллелепипида размером 390х190х188, 490х240х188 и 390х190х288 мм. Изготавливают из г.п. со средней плотностью до 2200 кг/м³ в основном из известняков и туфов. Применяют для кладки стен, перегородок и других частей зданий и сооружений. Крупные стеновые блоки изготавливают выпиливанием из г.п. средней плотностью до 2200 кг/м³. Это вулканические туфы, известняк, доломиты. Применяют для кладки наружных стен. К облицовочным материалам и изделиям из природного камня относят плиты облицовочные пиленые, архитектурно-строительные изделия, плиты декоративные, мрамора, плотного известняка, доломита, песчаника.

Плиты декоративные на основе природного камня получают из природного камня и неорганических или полимерных связующих. Изготавливают с мозаичной, брекчиевидной или орнаментной поверхностью. Имеют прямоугольную форму длиной от 200 до 1500, шириной от 200 до 1200 и толщиной от 10 до 40 мм. Предназначены наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений.

4. Защита, транспортирование и хранение природных каменных материалов

Каменные материалы в условиях службы в конструкциях и сооружениях могут подвергаться медленному разрушению. Этот процесс по аналогии с разрушением на земной поверхности называют выветриванием. Основные причины разрушения каменных материалов в сооружениях:

- растворяющее действие воды, усиливающееся растворенными в ней газами (SO₂ и СО₂ и др.);

- замерзание воды в порах и трещинах, сопровождающееся появлением в материале больших внутренних напряжений;

- резкое изменение температур, вызывающее появление на поверхности материала микротрещин.

Все мероприятия по защите каменных материалов от выветривания направлены на повышение их поверхностной плотности и на предохранение от воздействия влаги.

Стойкость материалов против выветривания можно повыситьконструктивными мерами, к числу которых относят обеспечение хорошего стока воды и придание камням плотной и гладкой поверхности, например зеркальной. Стойкость против выветривания пористых материалов существенно повышается при создании на их лицевой поверхности плотного водонепроницаемого слоя.

Облицовочные плиты перевозят в прочной таре, приспособленной для механизированной погрузки. Плиты при транспортировке устанавливают в вертикальном положении попарно лицевыми поверхностями внутрь с прокладкой бумаги и закрепляют клиньями. Камни облицовочные и ступени укладывают рядами, используя деревянные прокладки. Плиты для полов хранят уложенными на длинное ребро в один ряд по высоте.

Бутовый камень хранят навалом на открытой площадке в прямоугольных штабелях объемом до 200 м³ и высотой 1 м. Стенки штабелей следует класть из более крупных камней в перевязку, укладывая их постелистой стороной вниз. Мелкие камни засыпают внутрь штабеля.