МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ГОРНЫХ ПОРОД

С глубокой древности и до наших дней природные каменные строительные материалы широко используют в строительстве. Они относительно доступны и обладают высокими техническими показателями: прочностью, морозостойкостью, долговечностью, хорошими декоративными свойствами.

В зависимости от способа обработки горных пород различают следующие виды каменных материалов и изделий. Выпиливанием или выкалыванием из массива добывают плиты и блоки для каменной кладки, облицовочные плиты, профильные детали и др. Некоторые материалы подвергают обработке скалывающими инструментами, например, бортовый камень, другие — грубоколотые — направляют непосредственно на строительные объекты без последующей механической обработки (брусчатка). Крупный рваный камень (бут) получают после взрывания пород в карьере или при шпуровой разделке крупных блоков; при последующем дроблении из него получают щебень, каменную крошку, песок, а при помоле — минеральный порошок. Из природных сортированных залежей добывают окатанный обломочный материал в виде валунов, булыжника, гальки, гравия. Из природного камня без изменения его состава получают также плавленые материалы (каменное литье).

Для каждого конкретного строительства СНиПом рекомендуются определенные виды материалов и изделий из природного камня. Для возведения фундаментов, например, пригоден бутовый камень, пиленые и колотые камни из всех видов пород, а для кладки стен — камни (плиты), блоки из всех разновидностей известняков, доломитов, песчаников, вулканического туфа; для наружной облицовки применяют облицовочные плиты, профильные изделия из гранита, сиенита, диорита, габбро, базальта, кварцита, иногда мрамора и др., а для внутренней отделки — те же изделия, но получаемые из мрамора, мраморовидных известняков, гипсового камня, туфов и др. (рис. 8.9). Природный камень широко используют в дорожном строительстве в виде бортового и мостильного камней, брусчатки, тротуарных плит (рис. 8.10), для защитной облицовки мостовых опор, а также в конструкциях зданий и сооружений. Например, из гранита построен Большой каменный мост через Москва-реку, из известняка — колоннада Большого академического театра, из песчаника — подпорная стенка храма Василия Блаженного, из габбро — Российская государственная библиотека.

Рис. 8.9. Разновидности штучных изделий из природного камня:

/ — облицовочные плиты; 2 — стеновые блоки; а. г — тесаные, б. д — пиленые, в — колотые

Правильный выбор пород для конкретных строительных работ предусматривает их разделение по величинам прочности при сжатии с выделением марок: 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800 и 1000 (соответственно — от 0,4 до 100 МПа). К легким относятся каменные материалы, маркируемые в интервале включительно от 4 до 200, а к тяжелым — от 300 и выше.

Рис. 8.10. Разновидности применения природного камня в дорожном строительстве. а — Сорговый камень: прямой (/). лекальный (2), для съездов (J); б — брусчатка: шашка (/), мозаика (2)

Такая же маркировка предусмотрена по степени морозостойкости, которая устанавливается числом циклов замораживания и оттаивания: Мрз 10, 15, 25, 35, 50, 100, 200, 300 и 500. По средней плотности выделяют породы тяжелые, со средней плотностью более 1800 кг/м³, средние — 1800—1500 кг/м³ и легкие — со средней плотностью менее 1500 кг/м³. Для возможного снижения прочности при увлажнении пород последние маркируют по коэффициенту размягчения (водостойкости) в пределах 0,6; 0,75; 0,9 и 1.

С учетом вышеуказанных марок уточняют выбор пород, предназначенных для определенных видов строительства. Например, для стеновой кладки подходят только те породы, которые характеризуются марками: по морозостойкости — не менее 15, коэффициенту размягчения — не менее 0,6 и прочности — в зависимости от вида породы; для плотных известняков — в пределах не менее 150, для пористых ракушечников — 25—125 и т. д. Аналогичным образом СНиПом предусматриваются конкретные марки камня для наружной отделки зданий и сооружений, каменных материалов специального назначения (кислото- и щелочестойких, огнеупорных), а также материалов, применяемых в гидротехнических сооружениях и т. п.

Материалы и изделия из природного камня отличаются определенными размерами. Для индустриального строительства с применением подъемных кранов для кладки стен используют крупные каменные блоки массой 0,5—1,5 т, длиной 400—3000 мм, шириной 300—500 мм и высотой 800—1000 мм. Крупные стеновые блоки изготовляют размерами 390x190x188; 490x240x188 и 390x190x288 мм. Облицовочные плиты пиленые обычно имеют толщину 12—80 и ширину 200—1000 мм. В настоящее время в связи с переходом на алмазную обработку для облицовки применяют плиты толщиной 10 мм и меньше.

Размеры дорожных штучных изделий из камня изменяются в следующих пределах: бутовый камень в поперечнике достигает 150—500 мм; брусчатка для мостовых делится по высоте на низкую (высотой 100, шириной 120—150 и длиной 150—250 мм); среднюю (высотой 110—130 мм) и высокую (высотой 140—160 мм) и соответственно с аналогичными низкой брусчатке шириной и длиной. Получаемый при дроблении пород щебень является смесью угловатых обломков размером от 5 (иногда от 3) до 70 мм; ОГЛАВЛЕНИЕ обломков пластинчатой (лещадок) и игловатой формы допускается в нем не более 15—25% по массе. Вместе со щебнем получают высевки (искусственный дробленый песок) с размерами до 1 мм. Помолом осадочных карбонатных, реже кварцевых, пород изготовляют минеральные порошки с размерами, необходимыми при производстве соответствующих видов ИСК.

Фтористые соли, образовавшиеся при флюатировании, уплотняют поверхностные слои камня и повышают устойчивость его против выветривания.

Химические меры обработки особенно эффективны для карбонатных пород. Кислые породы перед флюатированием пропитывают раствором известковой соли, которая впоследствии образует с флюатом защитный слой из нерастворимых в воде соединений.

Кроме флюатирования поверхность камня может обрабатываться добавками оксида свинца или железистых соединений, увеличивающих погодоустойчивость поверхности. Для аналогичных целей могут использоваться водные растворы и эмульсии, полимерные вещества и водополимерные дисперсии. Так, например, для получения поверхностного уплотнения камня и гидрофобизации его поверхности и пор применяют кремнийорганические соединения: метилсили- конат натрия ГКЖ-94, этилсиликонат натрия ГКЖ-10 и др., а также водный раствор мочевиноформальдегидной смолы. Известны и другие способы защиты камня от выветривания и разрушения, которые продлевают эксплуатационный срок службы каменных материалов и изделий без заметных выцветов и потускнения поверхности или других следов химического выветривания.

Возникающие аморфные или кристаллические новообразования оказываются практически нерастворимыми в воде. Отлагаясь в по-