Природные каменные материалы

Добычу природного камня, в зависимости от глубины залегания породы, осуществляют в карьерах открытым или подземным способами. Затем материал поступает на механическую обработку, вид которой обусловлен формой, размером и назначением выпускаемой продукции.

Стеновые камни, блоки и облицовочные плитки получают методом распиловки. Коррозионностойкое каменное литье в виде плит – литьем расплава кислотостойкой горной породы в формы. Волокна различной длины и сечения – подачей расплава на центрифугу (короткие – штапельные) или протягиванием его через фильеры (длинномерные). Высокопористые легкие заполнители (керамзит, перлит) – путем резкого нагрева отформованных глиняных гранул или дробленных природных стекол, вызывающего значительное увеличение объема материала за счет выделения кристаллизационной воды и газообразных продуктов. Крупный, мелкий заполнители и порошкообразный наполнитель для производства бетонов, строительных растворов, мастик, красочных составов – дроблением и помолом камня с четким разграничением по размерам (фракциям).

Свойства материалов из природного камня зависят от условий образования горной породы. Так для группы первичных магматических пород, сформировавшихся в результате охлаждения магмы (природный расплав), наиболее важными факторами являются скорость снижения температуры и давления. При закристаллизации магмы в глубине земной коры получаются крупнокристаллические, плотные, высокопрочные глубинные породы (гранит, сиенит). В результате быстрого охлаждения, но без выхода на земную поверхность, образуются стеклокристаллические плотные излившиеся породы, обладающие как правило, высокой кислотостойкостью (диабаз, базальт), высокопористые – в результате выхода лавы на поверхность земли и резкого охлаждения (вулканическая пемза), рыхло-сыпучие – за счет выброса расплава под давлением на большую высоту (вулканический пепел). Путем накопления и спрессования пепла получается вулканический туф, представляющий собой относительно пористую декоративную породу.

Вторичные осадочные породы образовались или в результате физической коррозии магматических пород под действием ветра, смены температуры, воды – обломочные – или за счет выпадения кристаллов солей из пересыщенных растворов и их накопления в течение тысячи лет – химические осадки – или путем разложения, накопления и уплотнения остатков органического происхождения: водорослей, ракообразных – органогенные. Первые представляют собой рыхлые, сыпучие материалы: песок, щебень, гравий, глина. В результате соединения этих зерен в естественных условиях природным клеем (глинистым, кремнеземистым) образуются плотные, прочные сцементированные породы. Если в основе щебень – брекчия, гравий – конгломерат, песок – песчаник. Минералы, образованные химическим путем: доломит, известняк, гипс представляют собой плотные, прочные породы, которые нашли широкое применение в качестве сырья для получения минеральных вяжущих веществ (цемент, гипс, известь). Органогенные породы: мел, диатомит, известняк-ракушечник относительно мягкие, пористые, склонные к выветриванию и разрушению водой породы. К третьей группе горных пород относятся метаморфические. Свойства этих материалов обусловлены температурой и, в большей степени, величиной и направлением давления, способствующего формированию плотной, монолитной (многостороннее) или слоистой (одностороннее) структуры. К первым относятся мрамор, образованный из известняка, кальцит – из песчаника, ко вторым слоистые сланцы и гнейсы.

При эксплуатации на воздухе изделия из природного камня подвергаются физической, а в промышленных городах и химической коррозии. С целью защиты от разрушения применяют шлифовку и полировку поверхности, ее пропитку гидрофобными составами, пленочные полимерные покрытия, обработку составами, повышающими плотность поверхностного слоя изделия (флюатирование).

В строительстве горные породы используют для производства конструкционных, отделочных и материалов специального назначения: кислотостойких, теплоизоляционных, акустических. Большой объем добываемого сырья идет для получения искусственных материалов (керамических, стеклянных, металлических, минеральных вяжущих) и заполнителей в бетоны и растворы. Природный камень плотностью 900 – 2200 кг/м³ применяют в виде стеновых блоков для кладки наружных стен и перегородок (доломит, известняк-ракушечник, туф). Такие плотные породы как гранит, сиенит и другие используют в виде бутового камня, полученного методом скола, для возведения гидротехнических сооружений, фундаментов, стен неотапливаемых зданий. В дорожном строительстве нашли применение бортовые камни, брусчатка и булыжный камень, которые должны обладать высокой износостойкостью и морозостойкостью. Горные породы высокой декоративности (гранит, мрамор, лабрадорит) в виде плит и плиток используют для отделки фасадов, метро, переходов, стен и полов внутри зданий общественного и культурного назначения. Для более полной реализации добываемого сырья, на основании полученных при обработке отходов и минерального или полимерного связующего получают искусственные отделочные плиты. Минеральные волокна производят не только из расплава, но и механическим дроблением с последующей распушкой природного минерала – хризотил-асбест. С использованием асбеста выпускают асбестоцементные изделия в виде листов, плиток, труб.

Теплоизоляционные и акустические материалы включают такие рыхлые, сыпучие как керамзит, перлит или крупноразмерные жесткие и мягкие плиты на основе минеральных волокон и связующих. Кислотостойкие изделия для антикоррозионной защиты полов, стен, технологического оборудования получают распиловкой или литьем из базальта, андезита, диабаза.

Применение природных каменных материалов представлено в таблице. 3.1.

Таблица 3.1.