ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВНЫМ СВОЙСТВАМ ГОРНЫХ ПОРОД

К природным каменным материалам предъявляются требования по блочности, декоративности, долговечности, фактуре, цвету и текстуре (узору, природному рисунку).

Блочность. К облицовочному камню предъявляются многообразные и довольно жесткие требования. В естественном залегании он должен быть малотрещиноватым, а при разработке давать крупные блоки, удобные для распиливания на камнерезных станках. А требуемый размер блоков немалый. Например, крупные блоки твердых пород гранитов, габбро, лабрадоритов должны быть длиной 0,9-2,6 м, шириной 0,5-2,3 м и высотой 0,9-1,3 м.

Декоративность. Другое важное свойство - декоративность, т.е. красивый внешний вид. Он очень изменчив, зависит и от цвета, и от рисунка камня. Декоративность непосредственно влияет на область применения камня и его цену. Для облицовки в основном используется камень светлых тонов. Темноокрашенные породы применяются реже и в основном для мемориальных сооружений. Стоимость скульптурного белого мрамора очень сильно варьирует в зависимости от его оттенка. Очень высоко ценится знаменитый белоснежный каррарский мрамор с розовым оттенком. Скульптуры из него «теплые», оставляют впечатление живых существ, а у изваяний из белого мрамора с синеватым или серым оттенком мертвый вид и соответственно стоимость такого камня гораздо ниже.

Долговечность. Облицовочный камень должен служить долго, по крайней мере века. Долговечность камней меняется в значительных пределах и для некоторых пород не так велика. Она зависит от условий эксплуатации и может изменяться в широких пределах. Например, мрамор не начинает разрушаться через 20-150 лет, начинает постепенно разрушаться через 50-400 лет, а окончательно разрушается через 1000-1200 лет.

Фактура камня. Для облицовочных плит, особенно для внутренней отделки зданий, важна способность полироваться. При очень хорошей способности к полировке поверхность камня блестит, словно зеркало. При прочих равных условиях она тем лучше, чем мельче и тверже минеральные зерна и чем однороднее минеральный состав. Полировка усиливает яркость и насыщенность цвета камня, делает его несколько темнее и лучше выделяет узор. Присматриваясь к монументальным каменным зданиям и сооружениям можно увидеть, что фактура камня может быть очень разнообразной. Фактурной отделке поверхности облицовочных камней принадлежит исключительная роль. Она выявляет цвет и узор камня или же создает рельеф поверхности с красивой игрой светотени. Особенно велико значение фактурной отделки для высокодекоративных камней гранитов, лабрадоритов и габбро, внешний вид поверхности которых резко изменяется в зависимости от принятой фактуры. На рис. 1. Приведены основные виды фактур природного камня.

Лицевой поверхности камня можно придавать различные фактуры. «Скала» - грубая фактура, имитирующая естественный скол камня с неоднородным рельефом. Бучардированная или точечная фактура формируется следами разрушений от ударов твердосплавной бучардой. Пиленая, шероховатая фактура образована продольными канавками глубиной до 5 мм. Термообработанная - шероховатая поверхность со следами шелушения в результате воздействия газовой струи. Шлифованная фактура - это немного неровная поверхность с перепадами рельефа до 2 мм. Лощеная - гладкая матовая поверхность. Полированная фактура излучает зеркальный блеск, который выгодно подчеркивает природную красоту камня и отражает окружающие предметы.

Наиболее широко используются ударные фактуры. Их получают, скалывая камень ударами специального инструмента закольника. Очень живописна фактура «скала» с нарочито неправильным грубым рельефом, имитирующим природную неровную поверхность камня. Облицовка фактурой скалы очень хорошо смотрится на цокольных частях монументальных зданий и сооружений, в основаниях памятников. В этой фактуре цвет разных минералов, блеск кристаллов и светотень на грубых поверхностях особенно подчеркивают монументальность.

Рис. 1. Фактуры природного камня

Рифленая фактура образована множеством непрерывных параллельных бороздок. Бороздчатая фактура равномерно шероховатая поверхность с прерывистыми параллельными бороздками и высотой рельефа 0,5-2мм. Точечная фактура отличается равномерно шероховатой поверхностью. При этом высота рельефа достигает 2 мм, но углубления имеют точечную форму.

Не менее распространены абразивные и пиленые фактуры. Первые получают, обрабатывая поверхность камня абразивным материалом, вторые при распиливании блоков на плиты. Поверхность камня со шлифованной фактурой равномерно шероховатая, с лощеной - гладкая бархатисто матовая. Зеркальная (полированная) поверхность дает четкое отражение окружающих предметов.

Широкое распространение получила пескоструйная обработка камня. Этим способом можно сделать разнообразные рисунки и надписи на камне, изготовить орнаментальные каменные решетки. Поверхность камня покрывают металлическим шаблоном или резиновой пленкой материала с вырезанным рисунком. Воздух из сопла прибора, нагнетаемый под сильным давлением (0,5-0,7МПа), выбрасывает на обрабатываемую поверхность струю крупнозернистого кварцевого песка. Не защищенные шаблоном участки камня прорабатывают на необходимую глубину. Обычно рисунки и надписи выполняют на предварительно полированной поверхности. Матовые светло-серые участки особенно хорошо выделяются на темных породах: габбро, лабрадорите, некоторых разновидностях гранита и мрамора. В последние годы в связи с появлением термоотбойников появилась термоструйная фактура поверхности гранитов в виде равномерно шероховатой поверхности камня с неровностями глубиной до 3 мм.

Основные фактуры для высокодекоративных камней во внешней облицовке полированная и «скала». Они применяются в пределах хорошей видимости, обычно в цокольных частях здания. При использовании нескольких фактур архитекторы исходят из того, что полировка делает камень значительно темнее, шлифовка осветляет и что с высотой тон облицовки в целом должен становиться светлее. Поэтому фактуры располагают в следующем порядке: в основании находится зеркальный камень, выше с фактурой «скала», самое высокое положение занимает камень со шлифованной или тесаной фактурой. Архитекторы избегают размещения широких поясов полированного камня выше скального, ведь в таком случае возникнут темные полосы, разграничивающие фасад здания и лишающие его цельности. В последнее время стали широко применять сочетание фактур скалы и пиленой.

Цвет и узор облицовочного камня. Цвет и узор облицовочного камня мощное средство в руках архитектора для того, чтобы создавать определенное впечатление. Здание из темного габбро, гранита, лабрадорита и других подобных пород выглядит монументально. Светлый полированный мрамор, особенно если он просвечивает по краям, придает сооружению легкость и воздушность (гостиница «Узбекистан» в Ташкенте). Сочетание облицовок различных цветов придает зданиям праздничность и нарядность. Таков, например, собор Санта Мария дель Фиоре во Флоренции, в облицовке которого использовано множество разновидностей мрамора. В последние два десятилетия палитра облицовочных камней пополнилась декоративным известняком-ракушечником Жетыбайского месторождения (п-ов Мангышлак). Любопытно, что этот камень содержал множество створок моллюсков. Теперь раковины полностью выщелочены и от них остались многочисленные узкие серповидные пустоты с гладкой поверхностью. При любом освещении ярком солнечном, рассеянном в пасмурный день или в сумерки в пустотах лежит густая тень, и поэтому облицовочные плиты ракушечника всегда выглядят очень эффектно. Неизъяснимую прелесть камню придает и его нежно-розовая окраска.

Слоистое распределение раковин в мангышлакском ракушечнике обусловливает различие в прочности материала по разным направлениям, но в любом случае камень остается прочным: вдоль слоя временное сопротивление раздавливанию достигает 9,5 МПа, поперек 2,5 МПа. Первоначально считалось, что сильная пористость ракушечника (до 30%) ухудшает его строительные свойства, но практика показала, что благодаря наличию пустот каменные плиты прочно крепятся цементом к стене. Применение цемента оказалось полезным еще и потому, что таким образом как бы создается влагонепроницаемая перегородка. Мангышлакским ракушечником облицованы многие здания в Средней Азии. В Москве он использован в облицовке фасадов дворца спорта «Измайлово», Детского музыкального театра и ряда других сооружений.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

2.1. Общие положения

Твердая оболочка земли, или литосфера, состоит из различных горных пород. Горные породы есть природные минеральные агрегаты, сложенные и одного или нескольких минералов. Так, например, горная порода гранит состоит в основной массе из минералов группы полевого шпата, кварца и слюды. Минералы представляют собой природные физически и химически однородные тела, образовавшиеся в земной коре в результате совершающихся физико-химических процессов.

Геофизические исследования позволяют разделить землю от ее центра до поверхности на три основные геосферы; ядро Земли, промежуточную оболочку и земную кору. Толщина земной коры находится в пределах от 3 до 80 км (рис. 2).

- гранитный чехол;                               - верхняя мантия перидотитового состава   - осадочный чехол;

Рис.2. Схема строения земной коры

В результате различных процессов, происходящих в глубоких слоях Земли, в различных местах земного шара наблюдается поднятие или опускание земной, коры. Наряду с вертикальными происходят также и горизонтальные перемещения земли: сдвиги, смятия, складки и надвиги слоев.

Земная кора в результате вулканических извержений на протяжении многих миллионов лет претерпевала большие изменения, в ней происходили породообразующие геологические процессы, в результате чего возникли различные горные породы. В дальнейшем в земной коре под влиянием большого давления и высокой температуры, выветривания различные горные породы изменялись. Поэтому горные породы, входящие в состав земной коры, весьма разнообразны как по своему происхождению, так и по составу. Каждая горная порода представляет собой совокупность различных минералов, являющихся продуктом природных физико-химических процессов. В зависимости от однородности минерального состава, горные породы могут быть простыми (мономинеральными), т.е. состоящими из одного какого-либо минерала, или сложными (полиминеральными), состоящими из нескольких различных минералов.

2.2. Классификация горных пород

Изучение горных пород значительно облегчится, если использовать классификацию горных пород по их происхождению (генетическую классификацию). Основные принципы такой классификации были заложены еще М.В. Ломоносовым, а в дальнейшем по мере развития геологии эта классификация была доработана академиком Ф.Р. Левинсоном-Лессингом, А.П. Карпинским и др. учеными.

Генетическая классификация горных пород учитывает условия их образования, которые в свою очередь предопределяют общий характер строения данной группы, строение же определяет ряд важнейших свойств горных пород, а следовательно, области и условия применения природных. каменных материалов из той или иной породы в строительстве.

В соответствии с генетической классификацией горные породы подразделяются на три основные группы:

1- изверженные или магматические (первичные);

2-осадочные (вторичные);

3-метаморфические (видоизмененные), которые, в свою очередь, также подразделяются на подгруппы в соответствии с таблицей 1.

2.3.Происхождение горных пород.

2.3.1. Изверженные или магматические (первичные) горные породы образовались в результате охлаждения и затвердевания огненно-жидкой лавы (магмы) в недрах земной коры или на поверхности. Скорость и условия образования магмы были разными, это привело к образованию изверженных горных пород с разными минералогическими составами, строением и свойствами. В зависимости от места образования различают: глубинные, излившиеся плотные и излившиеся пористые (вулканические) породы.

Таблица 1.

Генетическая классификация горных пород.

Глубинные (интрузивные) породы образовались в результате медленного остывания магмы на большой глубине от поверхности земли в условиях действия высоких температур и значительных давлений вышележащих слоев земли. Такие условия были благоприятны для кристаллизации минералов, составляющих породу, поэтому глубинные породы массивны, очень плотны и состоят обычно из тесно сросшихся более или менее крупных кристаллов, различимых невооруженным глазом

(рис. 3а). Эти породы обладают большой средней плотностью, высокой прочностью и морозостойкостью, малым водопоглощением, большой теплопроводностью и атмосферостойкостью.