(учебное пособие к выполнению лабораторной

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Южно-Уральский государственный университет
Филиал в г. Златоусте
Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»
691(07)
К179
Т.В. Калдышкина, К.П. Панова
ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Учебное пособие к выполнению лабораторной работы
Челябинск
Издательство ЮУрГУ
2009
УДК 691(075.8)
К179
Одобрено
учебно-методической комиссией филиала ЮУрГУ в г. Златоусте
Рецензенты:
В.Г. Дубинина, В.И. Пеккер
Калдышкина, Т.В.
К179
Природные каменные материалы: учебное пособие к выполнению
лабораторной работы / Т.В. Калдышкина, К.П. Панова. – Челябинск:
Изд-во ЮУрГУ, 2009. – 44 с.
Учебное пособие предназначено для подготовки и выполнения лабораторной работы по курсу «Материаловедение» студентами специальности
270102 «Промышленное и гражданское строительство».
Рассмотрены минералы и горные породы, применяемые в строительстве,
их состав и свойства, обуславливающие области их использования. Приведены методические указания по выполнению лабораторной работы и задания
для самостоятельной работы.
УДК 691(075.8)
Издательство ЮУрГУ, 2009
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение …………………………………………………………………………. 4
1. Основные понятия …………………………………………………………… 4
2. Основные минералы горных пород
2.1. Минералы магматических (изверженных) горных пород ………………. 5
2.2. Минералы осадочных горных пород ……………………………………... 7
2.3. Минералы метаморфических горных пород …………………………….. 8
3. Краткая характеристика горных пород применяемых в строительстве …… 8
3.1. Изверженные горные породы
Глубинные (интрузивные) горные породы …………………………………. 9
Излившиеся (эффузивные) горные породы ……………………………….. 10
3.2. Осадочные горные породы ………………………………………………. 12
Механические (обломочные) рыхлые или сцементированные отложения 13
Химические осадки ………………………………………………………….. 14
Органогенные отложения …………………………………………………... 15
3.3. Метаморфические горные породы ……………………………………. 16
4. Блоки из горных пород ……………………………………………………….. 18
5. Бутовый камень ……………………………………………………………….. 22
6. Камни стеновые ………………………………………………………………. 23
7. Облицовочные материалы из природного камня …………………………... 25
8. Плиты облицовочные пиленые ………………………………………………. 27
9. Изделия архитектурно-строительные из природного камня .……………… 29
10. Камни бортовые из горных пород …………………………………………. 31
11. Плиты декоративные на основе природного камня ………………………. 34
12. Щебень и песок декоративные из природного камня …………………… 36
13. Особенности производства работ при использовании материалов
и изделий из природного камня ……………………………………………… 39
14. Задания для самостоятельной работы………………………………….…. 41
Библиографический список …………………………………………………….. 44
3
ВВЕДЕНИЕ
Природные каменные материалы представлены разнообразными изделиями,
получаемыми из горных пород: «рваный» камень в виде кусков неправильной
формы (щебень, бут), изделия правильной формы (блоки, штучный камень, плиты, бруски), профилированные изделия и другие виды [2]. Технология производства имеет особенности, на основе которых их разделяют на 3 группы:
1) нерудные строительные материалы – камень, используемый в виде полупродукта, идущего на производство искусственных материалов (бетоны и растворы);
2) «штучный» стеновой камень – каменные материалы правильной геометрической формы, полученные непосредственно из горного массива с помощью специальных механизмов;
3) облицовочные (декоративные) камни, которые по своим качествам (красивый узор, цвет) после соответствующей переработки можно применять для отделочных работ.
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Камень – относительно небольшой кусок монолитной горной породы, минерального агрегата или отдельного минерала любой естественной или искусственно создаваемой формы, используемые человеком в строительстве, архитектуре,
искусстве или ювелирном деле.
Природные каменные материалы – материалы и изделия, получаемые путем
механической обработки горных пород, т.е. дробления, раскалывания, распиловки, оттески, шлифовки.
Горные породы – природные минеральные агрегаты, имеющие более или менее определенный состав, строение, являющиеся продуктами геологических процессов и образующие в земной коре самостоятельные тела [1, 4, 6, 8, 9].
Минералы – природные физически и химически однородные тела, возникающие в земной коре в результате физико-химических процессов и имеющие характерные свойства (оптические, физические, механические, химические) [1, 4, 6, 8,
9].
По происхождению горные породы, в соответствии с классификацией
Ф.Ю. Левинсон-Лессинга, делятся на 3 группы:
1) магматические, или изверженные (глубинные и излившиеся), образовавшиеся в результате кристаллизации сложного природного силикатного расплава –
магмы;
2) осадочные, образовавшиеся в поверхностных условиях из продуктов разрушения любых других пород;
4
3) метаморфические, являющиеся продуктами перекристаллизации и приспособления горных пород к изменившимся в пределах земной коры физикохимическим условиям.
Горные породы состоят из минералов, которые называют породообразующими. Они [минералы] различаются между собой по внешнему виду, габитусу (облику кристаллов), генезису (происхождению), физическим свойствам, химическому составу, кристаллографическим и кристаллохимическим особенностям.
Минералы разделяются на классы (подклассы).
В соответствии с химическим составом и степенью распространенности в земной коре выделяются силикаты, оксиды, гидроксиды, карбонаты, сульфаты, галоидные соединения, сульфиды и т.д.
Используемые для производства строительных материалов и изделий минералы и горные породы должны иметь следующие характеристики:
1) внешний вид (цвет, блеск);
2) строение;
3) химический состав – для минералов;
4) минеральный состав - для горных пород;
5) прочность – пределы прочности на сжатие (Rсж) и изгиб (Rизг);
6) плотность – истинная (ρ) для минералов, средняя (ρm) для горных пород;
7) стойкость против выветривания; температура плавления минералов и др.
Специфические характеристики минералов:
1) твердость;
2) спайность;
3) излом;
4) цвет;
5) блеск;
6) строение, (определяемое совокупностью кристаллов, зерен и кристаллитов);
7) структура (кристаллическая, характеризующаяся упорядоченным расположением атомов, ионов или молекул, и аморфная, в которой упорядоченное строение нарушено);
8) стойкость по отношению к воздействию различных агрессивных сред.
2. ОСНОВНЫЕ МИНЕРАЛЫ ГОРНЫХ ПОРОД
2.1. Минералы магматических (изверженных) горных пород
Магматические (изверженные) горные породы состоят в основном из химических соединений 3 типов: оксидов (минералов группы кремнезема), железистомагнезиальных силикатов и алюмосиликатов в виде породообразующих минералов. Различие свойств этих минералов, их размеры и расположение, а также преобладание того или иного из них влияют на строительные свойства горных пород:
прочность, стойкость, вязкость, технологичность (полируемость, шлифуемость,
гвоздимость и т.п.) [4, 6, 7].
5
Кварц – диоксид кремния состоит из кремнезема (SiO2) в кристаллической
форме. Цвет молочно-белый, серый, желтый, водянопрозрачный и т.д. Спайность
несовершенная, блеск стеклянный. Температура плавления 1710 ºC. Это один из
самых прочных и стойких минералов. Имеет высокую прочность при сжатии (Rсж)
– до 2000 МПа, высокую прочность при растяжении – около 100 МПа, плотность
– 2,66 г/см3; твердость – 7, высокую химическую стойкость по отношению к воздействию кислот и щелочей при обычной температуре (кроме плавиковой и горячей фосфорной кислот), высокую огнеупорность. При выветривании магматических горных пород стойкие зерна кварца не разрушаются и образуют пески.
Полевые шпаты (алюмосиликаты) – самые распространенные минералы в
горных породах (до 2/3 от общей массы). Цвет белый серый, розовый, красный и
т.п. Как и кварц, являются светлоокрашенными минералами. Представлены они
натриево-калиевыми полевыми шпатами (наиболее распространен ортоклаз) и натрий-кальциевыми полевыми шпатами (плагиоклазами, образующими ряд: альбит
– олигоклаз – андезин – лабрадор – битовнит – анортит).
Ортоклаз – K2O·Al2O3·6SiO2 или K[AlSi3O8]. Твердость 6–6,5; плотность
ρ=2,57 г/см3; tплавл=1170 ºС. Встречается в кислых (гранит) и средних (сиенит) по
кислотности магматических горных породах.
Плагиоклазы представлены изоморфным рядом от альбита Na2O·Al2O3·6SiO2
или Na[AlSi3O8], присутствующие в кислых горных породах, до анортита –
CaO·Al2O3·2SiO2 или Ca[Al2Si2O8], характерного для основных горных пород
(габбро – базальт и др.). Плотность: 2,6 г/см3 (альбит); 2,75 г/см3 (анортит).
Плагиоклазы имеют меньшую, чем кварц, прочность на сжатие:
Rсж=120–170 МПа, меньшую стойкость по отношению к выветриванию. Результатом выветривания является новый минерал – каолинит, входящий в состав глин.
К цветным (темноокрашенным) минералам относятся:
1) железисто-магнезиальные силикаты, представленные оливином, пироксенами (авгитом), амфиболами (роговой обманкой);
2) магнезиальные силикаты, вторичные минералы, чаще всего замещающие
оливин – серпентин, хризотил-асбест;
3) алюмосиликаты, среди которых наиболее распространенными являются
слюды: мусковит (почти бесцветный – алюминиевая слюда), флогопит и биотит
(железисто магнезиальные слюды темного цвета); гидрослюды – гидромусковит и
гидробиотит. Твердость слюд 2–3. Эти минералы, кроме мусковита и гидромусковита, отличаются от кварца и полевых шпатов темной окраской (зеленой, темнозеленой, иногда черной). Для них характерна весьма совершенная спайность в одном направлении, плотность 2,76…3,2 г/см3. Блеск стеклянный, перламутровый.
Стойкость биотита меньше, чем у мусковита.
Железисто-магнезиальные силикаты за их темный цвет (от темно-зеленого до
черного) называют темноокрашенными минералами. Среди минералов этой группы наиболее распространенными являются амфиболы (чаще роговые обманки),
пироксены (например, авгиты) и оливины.
Характерными свойствами цветных минералов (кроме слюд) являются: высокая твердость 5,5…7,5; высокая ударная вязкость; повышенная стойкость против
6
выветривания (кроме оливина); повышенная плотность 3,0…3,6 г/см3, по сравнению с другими минералами, входящими в состав магматических горных пород.
Увеличение содержания цветных минералов (кроме алюмосиликатов) придает
горным породам высокую прочность, вязкость и стойкость против выветривания.
Слюды (водные алюмосиликаты) являются нежелательной составной частью
горных пород: так как они понижают их прочность, ускоряют выветривание, затрудняют шлифовку и полировку.
2.2. Минералы осадочных горных пород
Осадочные горные породы состоят из двух различных по своему происхождению групп минералов: реликтовых (магматических и метаморфических) и осадочных (образовавшихся на месте – in situ – в осадке или породе) [4, 6].
Группа кремнезема: опал, халцедон, осадочный кварц.
Опал SiO2·nH2O – аморфный минерал. Содержание воды в нем от 2 до 14%
(иногда до 34%). При нагревании часть воды теряется. Он бесцветный или молочно-белый, но может быть желтым, голубым, черным – в зависимости от примесей.
Плотность 1,9…2,5 г/см3; твердость 5–6; хрупок. Блеск стеклянный, спайность отсутствует.
Халцедон SiO2 – волокнистая или скрытокристаллическая разновидность
кварца. Цвет белый, серый, светло-желтый, зеленый, бурый. Плотность 2,6 г/см3;
твердость 6.
Кварц – SiO2 магматического и осадочного происхождения.
Группа карбонатов: кальцит, доломит магнезит.
Кальцит CaCO3 – бесцветный или белый, встречается серый, желтый, розовый, голубоватый (при наличии механических примесей). Блеск стеклянный.
Плотность 2,7 г/см3; твердость 3. Спайность, совершенная по трем направлениям
(по ромбоэдру). Растворяется (бурно вскипает) в 10%-ной соляной кислоте.
Доломит CaMg[CO3]2 – бесцветный, часто с желтоватым или буроватым оттенком. Блеск стеклянный. Плотность 2,8 г/см3; твердость 3–4. Спайность, совершенная по трем направлениям (по ромбоэдру). В 10%-ной соляной кислоте растворяется со вскипанием только в порошке и при нагревании.
Магнезит MgCO3 – бесцветный, белый, серый, желтый, коричневый. Плотность 3,0 г/см3; твердость 3,5…4,5. Растворяется в соляной кислоте при нагревании. Оксид магния является высокоогнеупорным материалом, обладающим вяжущими свойствами.
Группа глинистых минералов: каолинит, монтмориллонит и гидрослюды.
Каолинит Al4[Si4O10](OH)8 или Al2O3·2SiO2·2H2O – цвет белый, иногда с буроватым оттенком. Плотность 2,6 г/см3; твердость 1. Стойкий. Имеет спайность.
Жирный на ощупь. Блеск перламутровый и матовый. Встречается в виде мелоподобных плотных агрегатов.
7
Монтмориллонит слагает бентонитовые глины, иногда является цементом в
песчаниках. Цвет белый, розовый, зеленый. Твердость низкая. Блеск матовый.
Спайность совершенная.
Гидрослюды образуются при разложении слюд и некоторых силикатов (полевых шпатов). Вермикулит увеличивается в объеме в 20 и более раз.
Группа сульфатов: гипс и ангидрит.
Гипс CaSO4·2H2O – белый или бесцветный; иногда голубой, желтый или красный – за счет механических примесей. Блеск стеклянный. Плотность 2,3 г/см3;
твердость 2. Нестойкий. Спайность в одном направлении. Встречается в виде скоплений кристаллов, тонкозернистых и землистых агрегатов, иногда слагает цемент песчаников. Для гипса, выполняющего пустоты или трещины, характерно
волокнистое строение и шелковистый блеск.
Ангидрит CaSO4 – белый, серый, светло-розовый, светло-голубой. Блеск
стеклянный. Плотность 3,0 г/см3; твердость 3,0…3,5. Нестойкий. Спайность совершенная. Встречается в виде сплошных мелкозернистых агрегатов.
2.3. Минералы метаморфических горных пород
Метаморфические горные породы состоят из 4 групп минералов:
1) минералы, широко распространенные как в метаморфических, так и магматических горных породах (полевые шпаты, кварц, слюда, роговая обманка, оливин и др.);
2) минералы, типичные для осадочных горных пород (кальцит, доломит);
3) минералы, присутствующие в магматических горных породах в качестве
вторичных, а также слагающие типичные метаморфические горные породы (серпентин, его разновидность хризотил-асбест и др.);
4) специфические метаморфические минералы (дистен, силлиманит и др.)
[4, 6].
3. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРНЫХ ПОРОД, ПРИМЕНЯЕМЫХ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Особенности строения горных пород зависят от условий их образования и выражаются в характерных структурах и текстурах.
Структура определяется степенью кристалличности, размером и формой зерен минералов, слагающих горную породу.
Текстура – взаимное расположение или относительное распределение минералов, из которых состоит горная порода. Внешний вид горных пород определяется их цветом и строением.
Для характеристики горных пород, широко применяемых в строительстве,
вводятся обозначения: Щ – щебень для бетона; Ш – шашка для мостовых (мозаиковая, брусчатка для строительства дорог); Б – бутовый камень; БК – бортовой
8
камень; Н – камни для стен; П – плиты для полов; ОП – облицовочные плиты; С –
ступени; СВВ – сырье для вяжущих веществ; СО – сырье для огнеупоров; КП –
кровельные плиты; СТМ – сырье для теплоизоляционных материалов; КЛ – сырье
для каменного литья. Горные породы, используемые для производства строительных материалов и изделий, должны обладать достаточной прочностью, определенными физическими свойствами (плотностью, пористостью, водопоглощением), минимально допустимой маркой по морозостойкости, в отдельных случаях –
достаточной истираемостью [3, 5, 7].
3.1. Изверженные горные породы
Глубинные (интрузивные) горные породы
Глубинные (интрузивные) горные породы: граниты, гранодиориты, сиениты,
диориты, кварцевые диориты, анортозиты, перидотиты, габбро [4, 6, 7].
Граниты имеют благоприятный для строительного камня минеральный состав: кварц 25–30 %; калиевые полевые шпаты 35–40 %; плагиоклазы 20–25 %;
обычно небольшое количество слюды 5–10 %; сульфиды отсутствуют.
Свойства: высокая прочность при сжатии 120–250 МПа (до 300 МПа); сопротивление растяжению, как у всех каменных материалов, относительно невысокое
и составляет 1/30–1/40 от сопротивления при сжатии; пористость не превышает
1,5 %; водопоглощение по объему около 0,5 %; морозостойкость высокая – более
200 циклов. Огнестойкость недостаточна: при 600 ºС и выше гранит растрескивается вследствие полиморфных превращений кварца. Характерно высокое сопротивление истиранию; кислотостойкость; разнообразие цветов и оттенков (серый,
желтый, розовый, красный и т.д.). По прочности и долговечности практически не
имеет аналогов среди строительных и облицовочных материалов. Используется
для облицовки монументальных зданий и гидротехнических сооружений. Идет на
изготовление плит для полов, столешниц, подоконников, ступеней, материалов
для дорог, крупного заполнителя для бетонов, бутового камня и т.п.
Гранодиориты имеют состав: кальциево-натриевые полевые шпаты 45–50 %,
натриево-калиевые полевые шпаты 20–25 %, кварц 20–25 %, цветные минералы
15–20 %. По прочности уступают гранитам из-за меньшего содержания кварца.
Применение то же, что и гранитов.
Сиениты имеют состав: калиевые полевые шпаты (50–70 %), натриевокальциевые полевые шпаты (10–30 %), цветные минералы (10–20 %). Если присутствует кварц (10–15 %), то породу называют кварцевым сиенитом. По физическим и механическим свойствам сиениты близки к гранитам, лишь незначительно
уступают по прочности из-за отсутствия кварца. Цвет розовый, серый и зеленоватый.
Диориты и кварцевые диориты имеют состав: кальциево-натриевые полевые
шпаты 65–70 %, роговая обманка, иногда с пироксенами и биотитом – цветные
минералы – в сумме 25–30 %. Структура породы равномернозернистая, средне9
мелкозернистая. Текстура массивная или пятнистая (за счет обособлений с высоким содержанием темноцветных минералов).
Кварцевые диориты характеризуются присутствием кварца в количестве 5–
20 % и меньшим содержанием роговой обманки. Структура и текстура такие же,
как у диоритов. Свойства: плотность 2,9 г/см3, предел прочности при сжатии 180–
240 МПа. Цвет серый. Применение то же, что и у гранитов.
Габбро состоит примерно из равного количества натриево-кальциевого полевого шпата и моноклинного пироксена. Цвет темно-серый, почти черный. Свойства: плотность 2,9–3,0 г/см3, прочность при сжатии 200–300 МПа, высокая стойкость против выветривания, декоративность, полируемость. Габбро применяют в
виде штучных изделий для облицовки зданий и сооружений, дорожных покрытий,
щебня для бетонов и других целей.
Анортозит состоит, в основном, из одного натриево-кальциевого полевого
шпата – лабрадора, обладающего свойствами иризации, т.е. ярким цветным отливом на гранях или плоскостях спайности (синего, голубого, золотистого цветов),
возникающих вследствие интерференции и разложения света на границах зон с
различными оптическими свойствами на плоскостях спайности и полированной
поверхности. Эта порода, благодаря иризирующему свойству, применяется в
строительстве в качестве облицовочного камня. Свойства аналогичны таковым
для габбро. Цвет темный (темная окраска).
Перидотит состоит из пироксена 30–70 % и оливина 30–70 %. Цвет черный,
иногда с зеленоватым оттенком. Структура среднезернистая, текстура массивная,
иногда пятнистая или полосчатая. Характерна высокая твердость.
Излившиеся (эффузивные) горные породы
Излившиеся (эффузивные) горные породы представлены кварцевым порфиром, бескварцевым порфиром, трахитом, липаритом, андезитом, базальтом, диабазом, пемзой, вулканическим пеплом, вулканическим туфом, туфолавой [4, 6].
Кварцевый порфир его минеральный состав близок к таковому гранитов.
Свойства: прочность, пористость, водопоглощение сходны с показателями этих
свойств, характерными для гранитов; хрупкий, нестойкий по отношению к воздействию агрессивных сред.
Бескварцевый (полевошпатовый) порфир по составу близок к сиенитам, но
обладает худшими физическими и механическими свойствами.
Трахит по минеральному и химическому составу схож с сиенитом, но более
порист. Его предел прочности при сжатии Rсж=60–70 МПа, морозостойкость ниже, чем у сиенита. Другие свойства: легкая обрабатываемость, неполируемость,
кислотоупорность. Применяется в качестве стенового материала и щебня для бетонов. Разновидность трахита – бештаунит – используется как заполнитель для
кислотостойких бетонов.
Липарит является излившимся аналогом гранита.
Среди излившихся горных пород кислого состава наиболее распространены
вулканические стекла. Некоторые из них после термической обработки применя10
ются в виде «вспученного перлита», имеющего малую прочность, большую пористость, малую звукопроницаемость и малую теплопроводность. Поэтому нашли
применение в качестве акустических (звукоизоляционных) и теплоизоляционных
материалов в строительстве.
Андезит – излившийся аналог диоритов. Цвет серый или желтовато-серый.
Структура порфировая: основная масса плотная, неполнокристаллическая или
стекловатая; текстура массивная (или пористая). Физические и механические
свойства сходны со свойствами базальтов. Плотность 2700–3100 кг/м3, предел
прочности при сжатии Rсж=149–250 МПа, высокая кислотостойкость. Андезит,
содержащий в своем составе большое количество амфиболов (роговой обманки)
или пироксенов, отличается более высокими техническими качествами, по сравнению с разновидностями, содержащими слюды (биотит). Андезит применяется
для изготовления облицовочных кислотостойких материалов, приготовления
щебня для кислотоупорного бетона.
Базальт – излившийся аналог габбро. Цвет черный; структура скрытокристаллическая, иногда стекловатая, порфировидная или тонкозернистая. Плотность
2700–3300 г/см3; предел прочности при сжатии колеблется в широких пределах от
110 до 500 МПа, из-за наличия в стекловатой массе трещин и пор, в среднем 200–
250 МПа. Характеризуется высокой твердостью и хрупкостью, трудной обрабатываемостью, но хорошей полируемостью. Широко применяется в качестве бутового камня и щебня для бетонов, в дорожном строительстве для мощения улиц, в
гидротехническом строительстве; для производства кислотоупорных материалов,
в качестве исходного материала для литых каменных изделий и при производстве
минеральной ваты.
Диабаз – по составу аналогичен габбро. Окраска от темно-зеленой до черной,
выветрелые разности имеют зеленовато-серый облик. Структура кристаллическая
с зернами разной крупности, т.е. порфировая, иногда мелкозернистая. Мелкозернистые диабазы имеют высокую прочность, предел прочности при сжатии
Rсж=300–450 МПа; высокую вязкость (обусловленную высоким содержанием в
его составе железисто-магнезиальных силикатов и структурой), большую ударную вязкость, малую истираемость. Применяется для изготовления дорожных покрытий (брусчатки, шашек, бортового камня), щебня для бетона, иногда для облицовочных работ и в качестве сырья для каменного литья и кислотоупорных изделий.
Пемза – пористое вулканическое стекло, образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних по составу лав. Цвет белый,
серый. Пористость 60%, стенки (каркас) между порами сложены стеклом. Твердость около 6, истинная плотность 2,0–2,5 г/см3, плотность 0,3–0,9 г/см3 (пемза
плавает в воде). Большая пористость обусловливает хорошие теплоизоляционные
свойства и достаточную морозостойкость. Применяется в качестве заполнителя в
легких бетонах, в виде гидравлической добавки к цементам и извести, как абразивного материала для шлифовки металлов и дерева, полировки каменных изделий.
11
Вулканический пепел – наиболее мелкие частицы лавы, обломки отдельных
минералов, выброшенные при извержении вулкана. Происхождение пепла объясняется измельчением лавы при вулканических взрывах. Размеры частиц пепла
варьируют от 0,1 до 2,0 мм. Невысокая плотность, малая теплопроводность 0,13–
0,23 Вт/(м·ºС), предел прочности при сжатии Rcж=2,0–3,0 МПа. Применяется в качестве активной минеральной добавки.
Вулканический туф – горная порода, образовавшаяся из твердых продуктов
вулканических извержений: пепла, пемзы и других, которые впоследствии были
уплотнены и сцементированы природными цементами. Цвет разнообразный (лиловый, желтый, красный, черный и т.д.). В его составе присутствуют SiO2, Al2O3,
Fe3O4 и др. Плотность до 2100 кг/м3, водопоглощение по массе 50 %, предел
прочности при сжатии (Rсж) до 25 МПа, теплопроводность 0,34 Вт/(м·ºС), достаточная морозостойкость. Применяется для кладки стен в виде пиленых камней
правильной формы и бутового камня, в дробленом виде – в качестве заполнителей
для легких бетонов, устройства перегородок и огнестойких перекрытий, декоративного камня.
Туфолава – горная порода, занимающая промежуточное положение между пеплом и туфом. В ее составе присутствуют: SiO2, Al2O3, Fe2O3 и др. Цвет разнообразный. Плотность 750–1400 кг/м3, пористость 46–70 %. Теплопроводность меньше, чем у обыкновенного кирпича – около 0,34 Вт/(м·ºС), что позволяет уменьшить толщину наружных стен зданий. Пределы прочности при сжатии
Rсж=5–15 МПа, иногда до 30 МПа. Применяются в виде пиленого камня для укладки стен жилых зданий, устройства перегородок и огнестойких перекрытий, в
качестве декоративного камня, щебня для легких бетонов.
3.2. Осадочные горные породы
В составе литосферы осадочные горные породы занимают всего около 5 %, но
по площади – до 75 % поверхности Земли. Наиболее характерной особенностью
осадочных горных пород является их слоистое залегание. В строительстве широко
применяются следующие виды осадочных горных пород: песок, гравий, глина,
гипс, ангидрит, магнезит, мел, диатомит, трепел, опока, известняк-ракушечник,
известняк плотный, мергель, известковый туф, доломит, песчаник, конгломерат,
брекчия, гравелит. В большинстве случаев у них наблюдается более пористое
строение, меньшая плотность, чем у плотных магматических горных пород. В зависимости от условий образования осадочные горные породы подразделяются на
три группы [4, 6, 7]:
1) механические (обломочные) отложения;
2) химические осадки;
3) органогенные отложения.
Механические (обломочные рыхлые или сцементированные) отложения образовались в результате разрушения других горных пород под воздействием процессов эолового, температурного, гравитационного и водного выветривания.
12
В результате даже самые прочные и массивные магматические горные породы
разрушаются, образуя обломки и более мелкие частицы. Наряду с механическими
отложениями происходит образование химических осадков в результате взаимодействия веществ разрушающихся горных пород с реагентами, находящимися в
окружающей среде. Так, полевые шпаты под действием водного диоксида углерода разрушаются, образуя, в частности, минерал каолинит Al2O3·2SiO2·2H2O, водный кремнезем и углекислые соли калия, натрия и кальция.
Продукты разрушения остаются на месте или переносятся водой, ветром, ледниками в другие места и после осаждения образует скопления пластов обломочных осадочных пород (песка, гравия, щебня, галечника).
Некоторые из них подвергаются в дальнейшем цементированию природными
цементами, образуя сцементированные горные породы различной плотности:
конгломераты, брекчии, песчаники, алевролиты, глины.
Химические осадки образовывались в результате выпадения в осадок веществ
из растворов вследствие изменения условий среды (гипс, ангидрит, магнезит, доломит, известковый туф).
Органогенные отложения – горные породы, образовавшиеся в результате отложения отмирающей флоры и фауны водных бассейнов, которые, осаждаясь на
дно и уплотняясь, сформировали пластовые органогенные отложения (мел, органогенные известняки, диатомиты, трепелы).
Средневаловый химический состав осадочных горных пород близок к составу
магматических горных пород, но между собой отдельные осадочные горные породы различаются значительно больше, нежели магматические. Для строительных
целей чаще всего применяют осадочные горные породы, содержащие в своем составе кремнезем в кристаллическом и аморфном состояниях, алюмосиликаты,
карбонаты (безводные), сульфаты (водные и безводные).
Механические (обломочные) рыхлые или сцементированные отложения
Песок и гравий – рыхлая смесь зерен различных минералов, входивших в состав изверженных (реже осадочных и метаморфических) горных пород: кварца,
полевого шпата, слюд, карбонатов и др. Размер зерен песка 0,16–5,0 мм, гравия 5–
70 мм (и более). Цвет серый различной насыщенности, часто с зеленоватым, до
розового, оттенком. Плотность более 1,8 г/см3. Пределы прочности при сжатия
песка и гравия определяются по прочности исходной горной породы, в зависимости от которой эти значения составляют не менее 80 МПа для изверженных;
40 МПа для метаморфических и 30 МПа для осадочных горных пород. Применяются в качестве заполнителей для бетона, в дорожном строительстве, в качестве
железнодорожного балласта. Пески являются компонентом сырьевой смеси в
производстве стекла, керамических изделий и др. Песчаные породы широко используются при возведении намывных плотин, дамб.
Песчаники, конгломераты, брекчии – сцементированные обломочные породы, имеющие разнообразную окраску.
13
Песчаники состоят из зерен песка, сцементированных различными природными «цементами». Если в состав пород входят окатанные крупные куски горных
пород или минералов (гравий) и остроугольные (щебень), то им соответственно
даются названия – конгломерат и брекчия. Песчаники, используемые в строительстве, сцементированы опалами (кремнистые песчаники) и кальцитом (известковые песчаники). Параметры: плотность истинная ρ=2500–2900 кг/м3; плотность
средняя ρm=2300–2600 кг/м3; предел прочности при сжатии Rсж=30–200 МПа.
Свойства: стойкость по отношению к агрессивным средам, высокая теплопроводность.
Песчаники используют для кладки фундаментов, стен неотапливаемых зданий,
ступеней, тротуаров, облицовки зданий и в виде щебня для бетонов. Конгломераты и брекчии, обладающие декоративными свойствами, используются в качестве
облицовочного камня.
Щебень – куски камня размером 5,0–70,0 мм (для гидротехнического строительства до 150,0 мм). Получают дроблением прочных и морозостойких горных
пород. Природный щебень называется дресвой.
Глины – тонкообломочные отложения, представленные смесью минералов
группы каолинита, монтмориллонита и гидрослюд. Имеют размеры менее
0,01 мм. В виде примеси в них могут присутствовать обломочные зерна различного размера (кварц, полевые шпаты, слюды), а также карбонаты, сульфаты и другие
минералы.
В зависимости от состава глинистых минералов выделяются каолинитовые и
полимиктовые глины.
Каолинитовые глины сложены минералом каолинитом. Обычно имеют светлую окраску. Глины жирные на ощупь, малопластичны, огнеупорны.
Полимиктовые глины состоят из двух или нескольких глинистых минералов.
Окрашены в бурые, коричневые, серые или зеленоватые тона. Обычно содержат
значительное количество песчаной (0,16…0,5 мм) и алевритовой (0,01…0,16 мм)
примеси, а также карбонаты, сульфаты, сульфиды, гидроокислы железа и другие
минералы. Применяются каолиновые глины, являющиеся огнеупорными, в керамической промышленности. Гидрослюдистые и полимиктовые глины используются для изготовления кирпича, грубой керамики других изделий; используются в
качестве компонента сырьевой смеси – в производстве цемента, а также в качестве строительного материала – при возведении земляных плотин (экраны).
Химические осадки
Гипс и ангидрит (Ca SO4·2H2O) и (CaSO4) – слагаются одноименными минералами, которые в природных условиях в результате гидратации и дегидратации
переходят друг в друга. Внешне и по физико-механическим свойствам они мало
отличаются друг от друга. У ангидрита больше твердость. Цвет их – белый, зеленоватый, светло-серый, голубоватый. Плотность 2300 кг/м3 и 2900–3000 кг/м3 соответственно. Твердость 2 и 3,0–3,5 соответственно. Применяются как сырье для
получения вяжущих веществ, иногда в виде облицовочных изделий.
14
Магнезит (MgCO3) – порода химического происхождения, состоящая, в основном, из минерала магнезита. Применяется для изготовления огнеупорных изделий и вяжущих веществ.
Органогенные отложения
Мел – порода органогенного происхождения. Цвет обычно белый; землистой
структуры. Состоит почти целиком из минерала кальцита. Прочность невысокая.
Применяется в качестве белого пигмента в красочных составах, при приготовлении замазки, в производстве извести и портландцемента.
Диатомит – легкая светлая тонкопористая порода, состоящая из опаловых
скелетов диатомовых водорослей. Применяют для производства теплоизоляционных материалов и в виде минеральных добавок к вяжущим веществам (воздушной
извести, портландцементу).
Трепел и опока (плотная, тонкопористая, трудно размокающая его разновидность) – белые или серые, очень легкие, похожие на каолиновую глину или мел.
Состоят из опала, реже халцедона. Диатомит и трепел близки по свойствам. Их
пористость 60–70 %, плотность 350–950 кг/м3, теплопроводность 0,17–
0,23 Вт/(м·оС). Содержание активного кремнезема составляет 75–96 %. Применяются для производства теплоизоляционных материалов, а также в виде минеральных добавок к вяжущим веществам (воздушной извести, портландцементу).
Известняк-ракушечник – органогенная порода белого, серого, желтоватого
цвета. Он сложен целыми раковинами или обломками раковин различных морских беспозвоночных, состоящих из кальцита. Пористый. Параметры: плотность
истинная ρ=2600–2800 кг/м3; плотность средняя ρm=900–1800 кг/м3; предел прочности при сжатии Rсж=0,4–1,5 МПа; малая теплопроводность; способность легко распиливаться. Применяется в виде строительного камня правильной формы для
кладки стен, фундаментов, а наиболее плотные разновидности – для облицовки
стен и в качестве щебня для легкого бетона.
Известняк плотный – серый различной степени насыщенности. Состоит из
мелких зерен кальцита, связанных непосредственным сцеплением кристаллов
или различными природными цементами (известковым, известково-кремнистым).
Параметры: плотность истинная ρ=2600–2800 кг/м3; плотность средняя ρm=1800–
2600 кг/м3; предел прочности при сжатии Rсж=15–100 (до 180) МПа. Применяется
В виде бутового камня (для фундаментов, стен неотапливаемых зданий или жилых
домов в районах с теплым климатом); плит и фасонных деталей для облицовки
стен, цоколей и карнизов, ступеней, а также в качестве щебня для бетона и оснований дорог и сырья для получения извести и портландцемента.
Мергель – белый, серый различных оттенков, желтоватый, буроватый. Состоит
из кальцита (реже доломита) 50–75 %, глинистого вещества 25–50 %. Свойства:
низкая водостойкость, низкая морозостойкость. Применяется в качестве сырья
для производства портландцемента.
Туф известковый – пористый известняк светлой окраски. Состоит из кальцита. Параметры; плотность истинная ρ=2600–2800 кг/м3; плотность средняя
15
ρm=1400–1800 кг/м3; предел прочности при сжатии Rсж=5–15 МПа. Свойства: высокая морозостойкость, низкое водопоглощение вследствие замкнутости пор. Разновидность туфа известкового – травертин, имеющий мелконоздреватое строение и
высокую прочность при сжатии Rсж=80 МПа. Применяется для облицовки зданий.
Доломит – порода химического происхождения; по внешнему виду похожая
на известняк. Цвет белый, желтовато-белый, светло-бурый. Состоит из минерала
доломита. Структура микрозернистая и кристаллически-зернистая. Свойства
близки к известняку плотному. Параметры: плотность истинная ρ=2500–
2900 кг/м3; плотность средняя ρm= 2200–2800 кг/м3; предел прочности при сжатии
Rсж=15–20 МПа. Применяется в виде бутового камня для фундаментов, стен неотапливаемых зданий и жилых домов в районах с теплым климатом; а наиболее
плотные разности – в виде плит и фасонных деталей для наружной облицовки
зданий. Используют для получения вяжущих и огнеупорных материалов в цементной, стекольной, керамической и металлургической промышленностях.
3.3. Метаморфические горные породы
Метаморфические горные породы, используемые в строительстве, представлены гнейсом, кварцитом, мрамором, глинистым сланцем, серпентинитом (хризотил-асбестом).
Гнейс – по минеральному составу, механическим и физическим свойствам «в
свежем виде» не уступает гранитам, но вследствие сланцеватого строения он имеет сопротивление на излом параллельно сланцеватости в 1,5–2 раза меньше, чем в
перпендикулярном направлении. По плоскостям спайности он раскалывается на
плиты, легко расслаивается при замерзании и оттаивании. Применяется в виде бутового камня для кладки фундаментов, в качестве материала для щебня и отчасти
в виде плит для мощения дорог. Щебень из сильно сланцеватого гнейса не используют для бетона и дорожного строительства, так как он приобретает нежелательную форму зерен в процессе дробления.
Кварцит образован в результате видоизменения (перекристаллизации) кремнистых песчаников Окраска белая, красная, темно-вишневая. Плотный. Параметры: плотность истинная около 2700 кг/м3; предел прочности при сжатии Rсж=100–
450 МПа. Водопоглощение – менее 0,2 %; высокая огнеупорность (до 1710–
1770 °С); высокая твердость – 7; долговечность. Применяется в качестве стенового камня, подферменных камней в мостах, иногда в виде бута, щебня, брусчатки;
в качестве кислотоупорного материала, в случае обладания ими высокой кислотоупорности и малой пористости, а также в производстве огнеупора-динаса, имеющего высокую кислотостойкость. Кварциты с красивой и неизменяющейся окраской используют для облицовки зданий.
Мрамор – мелко-, средне-, крупнозернистая плотная карбонатная горная порода, состоящая, в основном, из кальцита и представляющая собой перекристаллизованный известняк. Примеси доломита, минералов железа, марганца, углерода придают ему различную окраску, а при их неравномерном распределении воз16
никают пестрые окраски с различными узорами, что придает мрамору декоративный облик. Параметры: предел прочности при сжатии Rсж=100–300 МПа, плотность до 2900 кг/м3, малое водопоглощение до 0,7 %, но малая твердость – 3;
Свойства: малая пористость, высокая технологичность (полируемость и другие
виды обработки), не стоек в отношении сульфатной коррозии. Применяется для
внутренней отделки стен зданий, ступеней, лестниц и т.п.; в виде песка и крошки
(мелкого щебня) используется для цветных штукатурок, облицовочного декоративного бетона и т.д.
Сланец глинистый – типичная метаморфическая горная порода сланцеватого
строения, образовавшаяся из глины. Цвет от темно- до светло-серого. Структура
мелкозернистая. Параметры: плотность ρ=2,7–2,8 г/см3; предел прочности при сжатии Rсж=50–240 МПа. Свойства: пористость 0,3–3,0 %, большое значение имеет
также прочность на излом перпендикулярно сланцеватости, не размокает в воде,
стоек против выветривания, легко раскалывается на тонкие (2–8 мм) ровные плоские плитки по плоскостям спайности. Применение обусловлено особенностями
структуры, что позволяет считать некоторые разновидности глинистых и иных
сланцев естественными кровельными материалами – кровельными сланцами
(природным шифером). Используют в производстве кровельных плит и некоторых строительных деталей (плит для внутренней облицовки помещений, лестничных ступеней, плит для пола, подоконных досок и т.п.).
Серпентин – метаморфическая горная порода, почти сплошь (нацело) состоящая из минерала серпентина (тонковолокнистая его разновидность – хризотил-асбест 3MgO·2SiO2·2H2O). Плотный. Цвет от темно-зеленого до светлосерого; иногда пятнистый и полосчатый разнообразной окраски. Средняя плотность ρ=2500–2700 кг/м3; прочность при растяжении волокон до 3000 МПа. Очень
стойкая горная порода по отношению к щелочам (химическая стойкость), воздействию огня (огнестойкость). Применяется в качестве компонентов сырьевой смеси, используемой для производства асбоцементных изделий.
Хризотил-асбест – тонковолокнистая разновидность серпентина – природный тонковолокнистый минерал 3MgO·2SiO2·2H2O. Цвет зеленовато-желтый с золотистым отливом, иногда белый, редко бурый, в распушенном виде снежнобелый. Блеск шелковистый. Твердость 2–3. Параметры: высокая прочность при
растяжении вдоль волокон Rр до 3000 МПа (выше прочности стали); прочность
при растяжении распушенного волокна Rр=600–800 МПа. Свойства: расщепляется
на тончайшие эластичные, очень прочные волокна диаметром 1 мм, а при гидромеханической обработке до 0,02 мм. Имеет высокие адсорбционные способности,
огнестойкость, щелочестойкость; низкие: теплопроводность, электропроводность,
звукопроницаемость. Применяется в качестве компонента сырьевой смеси, используемой для производства асбоцемента и изделий из него (асбоцементных
плит, профилированных листов, асбоцементных труб).
17
4. БЛОКИ ИЗ ГОРНЫХ ПОРОД
Блоки, обладающие декоративными свойствами и предназначенные для изготовления облицовочных плит, архитектурно-строительных изделий и других облицовочных материалов производят по ГОСТ 9479-98 (не распространяются на
стеновые блоки из природного камня и бесформенные блоки).
Блоки подразделяются по объему на группы:
I – свыше 5,0 м3;
II – свыше 2,0 м3 до 5,0 м3;
III – свыше 1.0 м3 до 2,0 м3;
IV – свыше 0,4 м3 до 1,0 м3;
V – свыше 1, 0 м3до 2,0 м3.
По виду поверхности блоки подразделяются: на пиленые (П) и колотые (К).
Пилеными считаются блоки, у которых не менее четырех граней получают выпиливанием. Колотые блоки получают выкалыванием из массива (монолита) горной породы.
Блоки должны иметь форму прямоугольного параллелепипеда или близкую к
нему. Они должны иметь ширину от 0,2 до 2,0 м, длину до 3,5 м.
На блоках не допускается более одной трещины тектонического происхождения
с нарушением сплошности, шириной не более 0,05 мм и длиной 1/3 наименьшего
размера граней, при распространении на две смежные грани.
На блоках допускаются прожилки и полосы, образованные трещинами тектонического происхождения, зацементированные вторичными минералами, не выкрашивающимися при обработке.
Допустимые отклонения от формы и качества поверхности блоков должны
удовлетворять требованиям, указанным в табл. 1.
Таблица 1
Допустимые отклонения от формы и качества поверхности блоков (ГОСТ9479-98)
Наименование показателя
Отклонение от перпендикулярности 2 смежных граней на
1 м грани
Для нижней грани
Для остальных граней
Значение показателя
Пиленые блок-группы
Колотые блок группы
I–IV
I–III
IV
V
60
110
150
100
40
100
100
200
100
100
100
100
Физико-механические свойства горной породы блоков должны соответствовать значениям, указанным в табл. 2.
Условные обозначения блоков включают: группу блоков по объему, генезис
породы (петрографическое наименование), вид поверхности, способность исходной горной породы к полировке (полируемые – Оп, неполируемые – Он), декора18
тивные свойства (характеристика текстуры, структуры и цвета) – Э, обозначение
стандарта.
Таблица 2
Физико-механические свойства горной породы блока (ГОСТ 9479-98)
Норма
Наименование горной породы
Предел прочности на сжатие в сухом
состоянии,
МПа
(кгс/см2), не
менее
Коэффициент
снижения
прочности
при насыщении водой,
не менее
Прочные породы
Гранит, сиенит, габбро, кварцит,
80 (800)
0,8
диорит, базальт плотный
Породы средней прочности
Лабрадорит, диабаз, порфирит,
порфир, андезит, липарит,
60 (600)
0,7
гнейс, трахит
Мрамор, конгломерат, брекчия,
40 (400)
0,7
известняк мраморизованный
Низкопрочные породы
Базальт пористый, песчаник
30 (300)
0,7
Известняк плотный, доломит,
20 (200)
0,65
травертин
Туф вулканический фельзито20 (200)
0,7
вый
Известняк пористый, доломит
10 (100)
0,65
Известняк-ракушечник
10 (100)
0,65
Гипсовый камень
15 (150)
0,65
Туфы вулканические (кроме
5 (50)
0,7
фельзитового)
Марка по морозостойкости,
циклы,
не менее
Р50
Р50
Р25
Р25
Р25
Р15
Р25
Р15
Не нормируется
Р25
Пример обозначения мраморных блоков объемом 4,0 м3 из полируемой горной
породы белого цвета с серым оттенком, массивной текстуры и мелкозернистой
структуры:
Блоки II П-Оп из мрамора серо-белого массивной структуры мелкозернистые –
ГОСТ 9479-98.
Распиловка горных пород алмазными инструментами дает возможность изготавливать плиты толщиной менее 10 мм.
Стоимость 1 м3 таких плит в 2–4 раза ниже, чем обычных.
Пиленые плиты обладают большей атмосферостойкостью, чем тесаные, так
как при теске дробят кристаллы, создавая микротрещины.
19
Некоторые физико-механические свойства горных пород разрабатываемых месторождений, используемых в производстве каменных материалов и изделий,
приведены в табл. 3
Таблица 3
Физико-механические свойства горных пород некоторых разрабатываемых
месторождений
Предел
Водопо- прочноПорисглоще- сти при Основной цвет
истинтость
средняя
ние, % сжатии,
ная
МПа
2
3
4
5
6
7
Плотность, г/см3
Месторождение
1
Изверженные породы
Каарлахтинское (гра2,7
2,6
1,5
0,1
нит), Карелия
Каменногорское (гра2,6–2,7 2,6–2,7 0,4–2,6 0,1–0,4
нит), Ленинградская обл.
Кашина гора (гранит),
2,6
2,6
0,5
0,08
Карелия
Сибирское (гранит),
2,7
2,6
2,3
0,3–0,5
Свердловская обл.
Сюскюянеаарви (гра2,63
2,6
0,5
0,08
нит), Карелия
Весеннее (диабаз),
2,86
2,68
6,2
0,7–0,9
Оренбургская обл.
Саткинское (лабрадо2,7
2,7 0,4–4,8 0,1–0,3
рит), Челябинская обл.
Черновское (диорит),
2,74
2,67
2,6
0,8–1,1
Свердловская обл.
Осадочные породы
Березовское (извест2,7
2,28
17
–
няк), Саратовская обл.
Жирновское (извест2,73
2,65
2,6
–
няк), Ростовская обл.
Кривенсковское (известняк), Краснодар2,6
2,17
2–4
–
ский край
Осиновское (песчаник),
2,7
2,65 0,8–5,4
–
Ростовская обл.
Баскунчакское (гипс),
2,3
2,22 до 15
–
Астраханская обл.
Большегорское (известняк, ракушечник),
2,7 1,5–1,7 до 30
–
Ростовская обл.
Розово-серый,
красно-серый
Серый, розо77–240
во-серый
Серый, розо115–248
во-серый
98–220
124–209 Светло-серый
115–305
120
114–130
Розовый,
красный
Серый
Серый, темносерый, черный
120–130 Серый
28–40 Серый
80–105
Серый до серо-черного
19–42 Серый
96–129 Серый
10–15 Белый
8–15
Желтый
20
Окончание табл. 3
1
2
3
4
5
6
7
Метаморфические породы
Долина Нарзанов (амфиболит), С. Кавказ
Верхняя Кубань (гнейс
полосчатый), С. Кавказ
Гранитогнейс, С. Кавказ
Мрамор, Карелия
Кварцит плотный, Карелия
Маукское (мрамор),
Урал
–
2,94
0,3
–
–
Серый
2,68
2,65
1,2
–
–
Темно-серый
2,71
2,7
–
От светло- до
темно-серого
Светло2,6–2,7 0,5–2,6 0,15–0,7 40–80
розовый
2,7
0,5
–
До 258
2,65
0,4
–
До 300 Белый
2,7–2,8 2,6–2,8
–
0,3–0,7 48–135 Белый
Изготовление и применение всей номенклатуры природных каменных материалов осуществляется в соответствии с государственными стандартами, приведенными в табл. 4.
Таблица 4
Государственные стандарты на изделия из природных каменных материалов
Продукция
Область применения продукции
Блоки из природного камня
Для изготовления облицовочных плит,
архитектурно-строительных изделий,
бортовых камней, брусчатых камней,
заготовок для реставрационных работ,
минеральных изделий
Камни
стеновые
Пиленые стеновые камни из горных
пород, предназначенные для кладки
стен, перегородок и других частей
зданий и сооружений
Плиты
Облицовочные плиты, изготавливаеоблицовочные мые распиливанием блоков из природного камня по ГОСТ 9479 и предназначенные для наружной и внутренней облицовки элементов зданий и
сооружений
Камни
Дорожное строительство
бортовые
Номер и наименование
нормативно-технической
документации
ГОСТ 9479. Блоки из
горных пород для производства облицовочных,
архитектурностроительных, мемориальных и других изделий
ГОСТ 4001. Камни стеновые из горных пород
ГОСТ 9480. Плиты облицовочные пиленые из
природного камня
ГОСТ 6666. Камни бортовые из горных пород
21
Окончание табл. 4
Продукция
Камни бутовые
Щебень и
песок, декоративные из
природного
камня
Плиты декоративные
на основе
природного
камня
Область применения продукции
В строительстве для кладки фундаментов, отмостков, набросков, бутобетона и др.
Заполнители декоративные для бетонов и растворов
Номер и наименование
нормативно-технической
документации
Территориальные технические условия
ГОСТ 22856. Щебень и
песок декоративные из
природного камня
В строительстве для наружной и внут- ГОСТ 24099. Плиты деренней облицовки элементов зданий и коративные на основе
сооружений. Имеют мозаичную, брек- природного камня
чевидную и орнаментную поверхности
и изготавливаются с использованием
природного камня и неорганических
или синтетических связующих
5. БУТОВЫЙ КАМЕНЬ
Его получают из горных пород со средней плотностью свыше 1800 кг/см3,
применяют в соответствии со строительными нормами и правилами для фундаментов и стен зданий и сооружений, в качестве заполнителя для бутобетона при
возведении бетонных и массивных железобетонных сооружений, для отмосток, а
также при устройстве и ремонте автомобильных дорог. Бутовый камень характеризуется: допустимой крупностью кусков и содержанием глины в комках, формой
кусков, маркой по прочности, морозостойкостью и петрографическим составом
используемой горной породы. Размер кусков бутового камня от 150 до 500 мм, и
лишь по соглашению сторон допускается поставка камня с размером кусков от 70
до 1000 мм. Содержание в бутовом камне комков глины не должно превышать
2 % по массе. Кроме того, сам бутовый камень не должен иметь прослоек глин,
мергеля и других видимых расслоений. Прочность бутового камня характеризуется его маркой, соответствующей пределу прочности при сжатии исходной горной
породы в насыщенном водой состоянии. Различают марки 100, 200, 300, 400, 500,
600, 800, 1000, 1200, и 1400. Бутовый камень из метаморфических горных пород
должен иметь марку не ниже 400, из изверженных – не ниже 600.
По морозостойкости бутовый камень подразделяется на марки: F15, F25, F50,
F100, F200, F300.
Определение средней плотности марок по прочности и морозостойкости производят путем испытанием образцов правильной формы в виде цилиндров диа22
метром и высотой 40–50 мм или кубов с высотой ребра 40–50 мм. Допускается
прочность бутового камня определять испытанием на сжатие в цилиндре кусков
щебня фракции 20–40 мм, полученного дроблением пяти кусков камня.
При определении морозостойкости по количеству циклов замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии образцы должны выдерживать испытания без видимых следов разрушения и при потере массы не более 5 %. Для предварительной оценки морозостойкости бутового камня технические условия допускают испытания щебня фракции 20–40 мм, полученного из пяти кусков бутового камня, в растворе сернокислого натрия по методике ГОСТ 8269.0 с оценкой
результатов по ГОСТ 8267.
Каждая партия бутового камня сопровождается паспортом, в котором указывают реквизиты изготовителя, крупность кусков, содержание глины в комках,
марку по прочности и морозостойкости, а также петрографический состав исходной горной породы, описание ее текстуры и структуры, в том числе и трещиноватости.
6. КАМНИ СТЕНОВЫЕ
Из горных пород изготавливают в виде прямоугольных параллелепипедов
(I–III) и неполномерных камней (половинных и четвертных). Основные размеры,
объемы и количество камней в 1 м3 приведены в табл. 5. По согласованию с потребителем предприятия могут выпускать камни и других размеров.
Таблица 5
Характеристика стеновых камней горных пород
Тип камня
Длина,
мм
I
II
III
390
490
390
3/4I
3/4II
3/4III
1/2I
1/2II
1/2III
292
367
292
195
245
195
Ширина,
мм
Высота,
мм
Объем одного
камня, м3
Полномерные камни
190
188
0,0139
240
188
0,0221
190
288
0,0213
Неполномерные камни
190
188
0,0104
240
188
0,0165
190
288
0,0160
190
188
0,0070
240
188
0,0111
190
288
0,0107
Количество камней
в 1м3, шт.
72
45
47
96
61
62
143
90
93
По назначению камни делят на рядовые и лицевые.
Рядовые (Р) предназначены для кладки стен зданий и сооружений с последующим оштукатуриванием, а лицевые (Л) – для лицевой кладки стен зданий и
сооружений без последующей облицовки и оштукатуривания.
23
В зависимости от прочности при сжатии камни подразделяются на марки от 4
до 400. Марку камня назначают по наименьшему из двух показателей: средней
прочности на сжатие из пяти образцов и наименьшей для отдельного образца
(ГОСТ 4001).
В условном обозначении камней первая группа цифр отражает тип камня по
геометрическим размерам, буква – вид камня по назначению, следующая группа
цифр – марку камня по прочности на сжатие.
Пример условного обозначения камня длиной 390, шириной 190, высотой 188
мм, лицевого, прочностью на сжатие 35: I 35 Л ГОСТ 4001; камня длиной 292,
шириной 190, высотой 288 мм, рядового, марки прочности на сжатие 25:
3/4 III Р 25 ГОСТ 4001.
Допускается изготавливать стеновые камни со средней плотностью более
2100 кг/м3 для устройства наружных стен неотапливаемых помещений и внутренних стен зданий.
Они должны иметь в условном обозначении типа камня дополнительную букву В, например, I В Л 100 ГОСТ 4001. Требования по морозостойкости камней не
предъявляют, если долговечность стен из камня для местных климатических условий подтверждается многолетним опытом эксплуатации зданий. Требования к
физико-механическим свойствам изготавливаемых стеновых камней изложены в
табл. 6.
Таблица 6
Требования к физико-механическим свойствам стеновых камней из горных пород
Показатель
Средняя плотность, не более
Водопоглощение по массе, не более:
для туфов и опок;
для известняков и др. пород
Потеря прочности на сжатие после испытаний на морозостойкость, не более
Снижение прочности при сжатии горной породы в водонасыщенном состоянии, не более
Размерность
3
Норма
кг/м
2100
%
50
30
%
25
%
40
При приемке камней следует учитывать допускаемые отклонения от номинальных размеров, которые зависят от назначения камней (лицевой, рядовой),
способа их добычи (открытый, подземный) и допускаемых отклонений внешнего
вида (отклонения от перпендикулярности граней и их плоскостности, количество
отбитых углов на одной грани камня, длина свода ребра поврежденного угла, естественные каверны).
Расслоения, прослойки глины и мергеля в лицевых и рядовых камнях не допускаются.
Лицевые камни должны иметь марку по прочности на сжатие не менее 25, а
снижение прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии допускается не
более 40 %.
24
По морозостойкости стеновые камни из горных пород подразделяются на марки: F15, F25, F35, F50.
По санитарно-гигиеническим нормам введены ограничения в зависимости от
значения суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов Аэфф до 370 Бк/кг; для производственных зданий Аэфф до 740 Бк/кг. Приемку
стеновых камней производят по результатам выборочного одноступенчатого контроля. Объем выборки, приемочное и браковочные числа зависят от объема партии (шт.) и приведены в ГОСТ 4001. Потребитель проверяет точность геометрических размеров и внешний вид камней в соответствии с правилами приемки,
приведѐнных в указанном стандарте.
Физико-механические свойства горной породы для изготовления камней, а
также среднюю плотность, прочность при сжатии определяют по ГОСТ 30629, а
суммарную удельную активность естественных радионуклидов – по ГОСТ 30108.
Приемку лицевых камней по соответствию лицевой поверхности утвержденным
образцам-эталонам по цвету и наличию пятен проводят на выборке визуально с
осмотром на расстоянии 10 м на открытой площадке при дневном освещении.
Предприятие-изготовитель должно сопровождать каждую партию камней документом (паспортом), в котором указываются: номер документа, дата его выдачи,
товарные реквизиты, наименование и условное обозначение продукции, ее количество, прочность при сжатии, водопоглощение, средняя плотность, морозостойкость, снижение прочности при сжатии, Аэфф и обозначение стандарта. Камни
транспортируются любым видом транспорта с соблюдением соответствующих
правил на поддонах или плотно уложенными друг к другу. Погрузка и разгрузка
камней сбрасыванием или опрокидыванием транспортной емкости не допускается. При хранении штабелей камней поддоны следует устанавливать на площадках
с твердым основанием. Камни необходимо предохранять от намокания за счет атмосферных осадков и подсоса влаги из грунта.
7. ОБЛИЦОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ПРИРОДНОГО КАМНЯ
Для изготовления облицовочных материалов используются блоки из природного камня по ГОСТ 9479.
Кроме геологического признака, используемые горные породы делят по обрабатываемости (технологичности), долговечности и декоративности (табл. 7, 8).
По декоративности облицовочные плиты подразделяются на классы: высокодекоративные (I), декоративные (II), малодекоративные (II) и недекоративные
(IV).
Долговечность камня может быть оценена экспертным путем по цвету, текстуре и структуре в соответствии с п. 6.2 ГОСТ 30629.
Средняя плотность, водопоглощение, предел прочности при сжатии исходной
горной породы должны соответствовать показателям, указанным в табл. 9.
По морозостойкости горные породы блоков подразделяются на марки: F15,
F25, F35, F50, F100, F150, F200.
25
Таблица 7
Технологическая классификация облицовочного камня
Группа
прочности
Твердость
по шкале
Мосса
Прочные
6–7
Среднепрочные
3–5
Низкопрочные
1–2
Разновидности камней
Технологические свойства
Кварцит, гранит, сиенит, Не режутся стальным рездиорит, лабрадорит, габб- цом, обрабатываются абраро, базальт
зивным инструментов, в
том числе алмазным
Мрамор, известняк, доло- Обрабатывается стальным
мит, песчаник плотный,
резцом. Легко режутся абтуф плотный
разивным инструментом
Гипсовый и тальковый
Легко обрабатываются
камень, ангидрит, извест- стальным резцом. Алмазняк и доломит пористые, ным инструментом обрабатуф плотный и т.д.
тываются плохо
Таблица 8
Классификация облицовочного камня по долговечности
Группа камня по долговечности
Весьма долговечные
Долговечные
Относительно
долговечные
Недолговечные
Разновидности камней
Кварцит, мелкозернистый гранит
Крупнозернистый гранит, сиенит,
габбро, лабрадорит
Белый мрамор, плотный известняк, доломит
Цветной мрамор, гипсовый камень, пористый известняк
Первые признаки
разрушения, лет
650
250–350
75–150
30–75
Марку по морозостойкости указывают в договоре на поставку горной породы,
область применения которой устанавливается в зависимости от строительноклиматической зоны, срока службы зданий и сооружений и условий их эксплуатации.
Горные породы, используемые для изготовления изделий для покрытия полов
и лестниц общественных и промышленных зданий, должны быть стойкими к механическим истирающим и ударным воздействиям, что и нормируется в зависимости от интенсивности этих воздействий в соответствии с нормами, приведенными в табл. 7.
Блоки из горных пород, в зависимости от значения Аэфф, применяют:
для производства изделий внутренней и наружной облицовки общественных, административных зданий, вокзалов Аэфф до 370 Бк/кг;
26
для производства изделий наружной облицовки производственных зданий
элементов мощения площадей, мемориальных сооружений, наружных лестниц
при Аэфф свыше 370 до 740 Бк/кг.
Для комплексного использования сырья отходы добычи блоков применяются в
приготовлении декоративных плит на основе природного камня по ГОСТ 24099,
декоративных щебня и песка – по ГОСТ 22856.
Таблица 9
Физико-механические свойства используемых горных пород
Группа
камня по
прочности
Прочные
Среднепрочные
Низкопрочные
Тип горной породы
Средняя
Водоплот- поглоность щение,
кг/м3, %, не
не ме- более
нее
Гранит, диорит, сиенит,
2500 0,75
кварцевый порфир, кварцит
Диабаз, порфирит, габбро,
базальт плотный, кварцевый 2500 0,75
песчаник
Андезит, трахит, липарит
Не нормируется
Мрамор, мраморизованный
известняк, конгломерат,
2600 0,75
брекчия
Пористый базальт, песчаник, туф фельзитовый
Известняк плотный, доломит
Не нормирунеполируемый, травертин
ется
Известняк и доломит пористые, ивестняк-ракушечник
Гипсовый камень, ангидрит
Значение
Предел
Снижение
прочности прочности
при сжатии при сжатии в
в сухом соводонастоянии,
сыщенном
МПа, не состоянии, %,
менее
не более
120
25
80
30
70
30
60
30
40
30
25
35
10
35
15
35
8. ПЛИТЫ ОБЛИЦОВОЧНЫЕ ПИЛЕНЫЕ (ГОСТ 9480)
Плиты изготавливаются распиливанием блоков по ГОСТ 9479 и предназначены для наружной и внутренней облицовки элементов зданий и сооружений.
Они могут иметь прямоугольную и квадратную форму с обрезными гранями
размерами: длиной – 150–1500 мм; шириной – 150–1200 мм; толщиной – 8–30 мм.
Из мраморизованного известняка, туфа, ракушечника и известняка допускается
изготовление плит толщиной 40 мм. Фактуры лицевых поверхностей должны соответствовать указанным в табл. 10.
27
Плиты не должны иметь трещин, но на их лицевой поверхности допускаются
прожилки и полосы, не ухудшающие декоративных свойств. Плиты упаковываются в ящики или ящичные поддоны в вертикальном положении не более двух
рядов по высоте лицевыми поверхностями друг к другу.
Таблица 10
Виды фактур облицовочных плит
Фактура
Полированная
Лощеная
Способ получения
Полировка войлочными или
фетровыми кругами с применением полировальных
порошков
Шлифование абразивами
без накатки глянца
Характеристика фактуры
Зеркальный блеск на поверхности.
Четкое отражение предмета
Гладкая матовая поверхность без
следов обработки, полное выявление
рисунка камня
Шлифованная Шлифование абразивами с Равномерная шероховатая поверхуменьшением крупности
ность со следами обработки, с высозерна
той неровностей рельефа 0,5 мм
Пиленая А
Распилка рамными станка- Неравномерная шероховатая поми с алмазными штрипсами верхность с высотой неровностей
или дисковыми станками
рельефа до 1 мм
Пиленая Б
Распиловка рамными стан- Неравномерная шероховатая поками со стальными штрип- верхность с резкими штрихами от
сами с помощью свободно- зерен крупного абразива с высотой
го абразива
неровностей рельефа до 3 мм
Обработанная Обработка магнитострикто- Матовая поверхность с выявленным
ультразвуком ром в абразивной среде
цветом и рисунком камня
Термообрабо- Обработка термоинструШероховатая поверхность со следатанная
ментом
ми шелушения
Точечная
Обработка бучардами
Равномерная шероховатая поверхность с неровностями рельефа до 2 мм
«Скала»
Обработка клиньями, заОтколотоя поверхность с неровнокольниками, использование стями рельефа высотой от 50 до
колочных станков
200 мм без следов инструмента
По согласованию с потребителем допускаются другие виды фактуры лицевой
поверхности. Плиты с полированной и гладкой матовой фактурой подразделяются
на два класса. Плиты 1-го класса не должны иметь на лицевой поверхности видимых повреждений. В таких же плитах 2-го класса на лицевых поверхностях допускаются отдельные дефекты в виде повреждений углов, сколов по ребрам периметра плит. Каверны и раковины допускаются, если они не снижают декоративности плит. Между лицевыми поверхностями полированных плит укладывают
бумажные или деревянные прокладки.
28
9. ИЗДЕЛИЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ ИЗ ПРИРОДНОГО
КАМНЯ
Они делятся на изделия, получаемые выпиливанием (пиленые) и выкалыванием (колотые), а также на виды с номинальной длиной от 400 до 1500 мм, шириной
и толщиной, указанной в табл. 11 (ГОСТ 23342).
Таблица 11
Номинальные размеры изделий
Виды изделий
Плиты цокольные:
– пиленые;
– колотые
Плиты накрывные:
– пиленые;
– колотые
Плиты подоконные
Ступени:
– пиленые;
– колотые (по верху);
– колотые (по низу)
Проступи пиленые
Парапеты прямоугольные:
– пиленые;
– колотые
Номинальные размеры, мм
ширина В
толщина Н
200–1200
200–1200
30–80
100–300
200–500
200–500
200–400
30–60
100–120
30–40
200–400
260–400
230–350
200–400
40–120
120–170
150–200
30–60
500–800
800–1200
200–300
300–400
По согласованию с потребителем допускается изготовление изделий с другими
номинальными размерами. Изделия изготавливаются прямоугольной или квадратной формы и лишь по согласованию с потребителем допускается изготовление
криволинейных изделий по заказной спецификации, а также изделий с фаской,
крепежными отверстиями и пазами.
Лицевая поверхность изделий может быть полированной, гладкой матовой,
термообработанной, фактур-точечной, «скала» и др.
Размеры изделий и вид их лицевой поверхности определяют предельные отклонения от номинальных размеров и другие допуски по показателям внешнего
вида. Фактуры лицевой поверхности изделий приведены в табл. 12.
Как и в случае изготовления пиленых облицовочных плит, пиленые архитектурные изделия с полированной и гладкой матовой фактурой в зависимости от
качества лицевой поверхности делятся на два класса. Пиленые изделия 1-го класса не должны иметь на лицевой поверхности видимых повреждений. На лицевых
поверхностях этих же изделий 2-го класса, пиленых и колотых, допускаются незначительные повреждения углов и ограничение по длине сколы ребер. Для изде-
29
лий из низкопрочных горных пород (травертина, туфа, ракушечника) допускаются раковины и каверны, если они не снижают декоративных свойств камня.
Таблица 12
Фактуры лицевой поверхности архитектурно-строительных изделий
Тип изделий
Горная порода по ГОСТ 9479
Плиты цокольные пиленые и колотые
Плиты накрывные пиленые и колотые
Ступени пиленые и колотые, проступи
Прочные породы средней
прочности, низкопрочные
(кроме пористых известняка
и доломита, гипсового камня)
Прочные породы средней
прочности, низкопрочные
(кроме пористых известняка
и доломита, гипсового камня)
Прочные породы, породы
среднепрочные, низкопрочные (кроме пористых известняка и доломита, гипсового
камня, ракушечника, туфа)
Прочные породы, породы
среднепрочные, низкопрочные (кроме пористых известняка и доломита, гипсового
камня, ракушечника, туфа)
Прочные породы
Ступени пиленые и колотые, проступи
Парапеты
пиленые и
колотые
Фактура лицевой поверхности
Полированная, гладкая матовая,
шлифованная, пиленая, обработанная ультразвуком, термообработанная, точечная, «скала»
Полированная, гладкая матовая,
шлифованная, пиленая, обработанная ультразвуком, термообработанная, точечная
Полированная, гладкая матовая,
шлифованная, пиленая, термообработанная, точечная
Полированная, гладкая матовая,
шлифованная, пиленая, термообработанная, точечная
Полированная, гладкая матовая,
шлифованная, пиленая, обработанная ультразвуком, термообработанная, точечная
Для цокольных плит из этих горных пород допускается заполнение каверн и
раковин на их лицевой поверхности мастикой того же цвета, что и цвет естественного камня, если не нарушаются эксплуатационные и декоративные свойства
плиты. Как правило, изделия не должны иметь трещин, и лишь для плит из цветного мрамора и мраморизованного известняка допускается одна трещина тектонического характера шириной не более 0,05 мм и длиной до трети изделия, к тому
же такие изделия допускается использовать лишь для внутренних работ. На лицевой поверхности изделий допускаются прожилки и полосы, не ухудшающие декоративных свойств изделий. Каждая выпущенная и принятая ОТК предприятия
партия архитектурных изделий сопровождается документом о качестве, в котором
указывают реквизиты предприятия, номер партии и качество изделий в ней, породу камня и наименование месторождения, фактуру лицевой поверхности изделий.
В нем так же указывают показатели физико-механических свойств горной породы, регламентированные ГОСТ 9479 и определенные по методикам ГОСТ 30629.
30
При транспортировании и хранении архитектурных изделий придерживаются тех
же правил, которые были приведены для пиленых облицовочных плит.
10. КАМНИ БОРТОВЫЕ ИЗ ГОРНЫХ ПОРОД
Бортовые камни из горных пород предназначены для отделения (ГОСТ 6666):
– проезжей части магистральных улиц от тротуаров, газонов, остановочных
площадок общественного транспорта и от обособленного полотна трамвайных
путей;
– проезжей части дорог от разделительных полос;
– проезжей части внутриквартальных проездов от тротуаров и газонов;
– пешеходных дорожек и тротуаров от газонов в городских парках, скверах и
на бульварах.
Бортовые камни подразделяют на пиленые и колотые, а по форме – на прямоугольные и криволинейные. Их марки и размеры приведены в табл. 13.
При условном обозначении бортовых камней используют следующие буквы:
Г – горная порода (материал, из которого сделан бортовой камень);
П – прямоугольный бортовой камень;
К – криволинейный бортовой камень;
В – прямоугольный въездной бортовой камень.
Цифры в маркировке бортового камня обозначают его размеры.
Бортовые камни изготавливают из изверженных, метаморфических и осадочных горных пород, не затронутых выветриванием и не имеющих открытых трещин.
Прочность и морозостойкость горной породы, из которой изготавливают бортовой камень, должны быть не меньше приведенных в табл. 14
Камни всех типов (за исключением марки 5ГП) должны иметь обработанными:
верхнюю горизонтальную грань по всей ширине;
видимую при эксплуатации лицевую вертикальную грань;
фаску по кромке лицевой грани;
полоски по кромке тыльной вертикальной грани и кромкам торцевых граней
шириной 20 мм.
Остальные поверхности фактурной обработке не подвергаются.
При обработке используют точечную, термообработанную или пиленую фактуру.
ГОСТ 6666 для бортовых камней из горных пород допускает отклонения от
номинальных размеров и других показателей внешнего вида (неплоскостность,
отклонение от кривизны или прямоугольности).
Приемку бытовых камней осуществляют партиями (не более 500 шт.) Размеры
и качество поверхности граней проверяют выборочно, причем объем выборки за-
31
висит от объема партии, а размер приемочных и браковочных чисел приведен в
ГОСТ 6666.
Таблица 13
Марки и размеры бортовых камней
Размеры, мм
Форма
1
2
высота
высо- шири- дли- обработа Н
на b на l танной
части h
3
4
1ГП
300
150
2ГП
400
180
3ГП
400
200
4ГП
200
100
5
700–2000
Марка
Радиус
криНазначение камня
визны R,
мм
6
7
150
–
250
–
450
–
80
–
8
Для отделения
проезжей части
улиц и внутриквартальных
проездов от тротуаров и газонов
Для отделения
проезжей части
дорог от тротуаров на съездах, в
тоннелях и разделительных полос
Для отделения
проезжей части
от тротуаров на
мостах и путепроводах
Для отделения
пешеходных дорожек и тротуаров от газонов
32
Окончание табл. 13
1
4ГП
2
3
200
4
5
150
ГК5
300
150
8
–
Для отделения
пешеходных дорожек и тротуаров от газонов
80
–
Для устройства
въездов с проезжей части улиц
на тротуары
150
5,0
700-2000
200
7
–
80
ГПВ
6
Для отделения
проезжей части
улиц внутриквартальных
проездов от тротуаров на закруглениях
ГК8
300
150
150
8,0
Прочность при сжатии в сухом состоянии, морозостойкость, водопоглощение
используемой горной породы определяют по ГОСТ 30629. Причем эти определе33
ния предприятие-изготовитель должно производить не менее одного раза в год и
при каждом изменении вида горной породы.
Таблица 14
Требования к свойствам горных пород
Показатель
Прочность при сжатии в воздушно-сухом состоянии, МПа
(кгс/см2), не менее
Морозостойкость, не менее
изверженные
Горные породы
метаморфические
осадочные
90 (900)
60 (600)
60 (600)
F100
F50
F25
Изменением 1 ГОСТ 6666 для бортовых камней, применяемых для отделения
от проезжей части улиц и дорог, для устройства пешеходных дорожек и тротуаров
в пределах населенных пунктов и зон перспективной застройки, установлено, что
суммарная удельная эффективная активность радионуклидов Аэфф не должна превышать 740 Бк/кг.
Бортовые камни из горных пород не требуют упаковки, а при хранении в штабелях должны быть рассортированы по типам и маркам. Их перевозят любым видом транспорта в соответствии с правилами перевозок. Каждая партия камней сопровождается документом о качестве, с указанием реквизитов предприятия,
прочности горной породы при сжатии в сухом состоянии, морозостойкости и водопоглощения.
11. ПЛИТЫ ДЕКОРАТИВНЫЕ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО КАМНЯ
Плиты представляют большой класс декоративных облицовочных изделий с
мозаичной, брекчиевидной и орнаментной поверхностью, изготовленных с использованием природного камня и неорганических или синтетических связующих
и предназначенных для наружной и внутренней облицовки элементов зданий и
сооружений (ГОСТ 24099).
В зависимости от способа изготовления плиты делят на три типа:
I – прессованные или формованные;
II – пиленые из искусственно формованных блоков;
III – склеенные из кусков камня правильной или произвольной формы.
Лицевая поверхность плит должна быть для
I типа – мозаичной (М), брекчиевидной (Б) или орнаментной (О);
II типа – мозаичной или брекчиевидной;
III типа – мозаичной, брекчиевидной или орнаментной.
Мозаичную лицевую поверхность получают с использованием декоративного
щебня из природного камня; брекчиевидную – из кусков природного камня про-
34
извольной формы или смеси кусков природного камня произвольной формы и декоративного щебня;
Орнаментную – из природного камня правильной формы. Плиты I – III типов
изготавливают однослойными или двухслойными. Плиты I типа могут быть армированными или неармированными. Плиты изготавливают прямоугольной формы размерами, указанными в табл. 15
Таблица 15
Номинальные размеры плит
Типы плит
I
II
III
длина
От 200 до 800
От 200 до 1500
От 200 до 600
Размеры, мм
ширина
От 200 до 600
От 200 до 1200
От 200 до 600
толщина
10, 15, 20, 25, 28, 30, 35, 40
10, 15, 20, 25, 28, 30, 35, 40
10, 15, 20, 25, 30, 35, 40
При изготовлении плит используют: горные породы, отвечающие требованиям
ГОСТ 9479; портландцемент – ГОСТ 10178; портландцемент белый – ГОСТ 965;
портландцемент цветной – ГОСТ 15825; щебень и песок декоративные –
ГОСТ 22856; песок – ГОСТ 8736 для подстилающего слоя; отходы от производства облицовочных плит из природного камня; цветостойкие и щелочестойкие пигменты к минеральным вяжущим; синтетические смолы (эпоксидные и др.) – соответствующие нормативным документам.
Прочность при сжатии бетона для формирования плит I типа должна быть не
менее 20 МПа, бетона II типа не – 30 МПа, а для бетона или раствора подстилающего слоя двухслойных плит – 15 МПа. Прочность на растяжение при изгибе
должна быть не менее 3 МПа.
Водопоглощение плит не должно превышать 8 %, а морозостойкость бетона
для наружной облицовки не менее F50. Если плиты используют для полов, то
нормируется их истираемость. Плиты должны иметь ровную лицевую поверхность без трещин, выпуклостей, сколов и инородных включений. Фактура лицевой поверхности плит должна быть полированной, шлифованной ил пиленой по
ГОСТ 9480.
ГОСТ 24099 допускает отклонения от номинальных размеров в нормиуемых
пределах, сколы на ребрах лицевого слоя с ограничением их длины, небольшую
неплоскостность (± 2 мм на 1 м длины), отбитые углы (для высшего сорта этот
дефект не допускается), раковины как в пористом природном камне (туфе, травертине и ракушечнике), так и в связующем, но при обязательном ограничении их
диаметра и глубины.
Приемку плит производят партиями по одноступенчатому плану контроля на
выборках. Периодически контролируют прочность бетона и раствора, водопоглощение по массе, истираемость и морозостойкость. Контроль прочности производят по ГОСТ 10180, истираемости – по ГОСТ 13087, водопоглощения – по
ГОСТ 7025, а морозостойкости – по ГОСТ 10060. Качество фактуры лицевой поверхности оценивают визуальным осмотром.
35
Каждая партия должна сопровождаться документом о качестве с указанием
реквизитов предприятия-изготовителя, марки и количества плит, их физикомеханических свойств.
Плиты перевозятся в прочной таре, приспособленной для механизированной
погрузки – разгрузки, на боку, в вертикальном положении, попарно, лицевыми
поверхностями друг к другу, с прокладкой из бумаги. Плиты должны быть рассортированы по типам, размерам, фактуре и уложены в тару не более чем в два
ряда по высоте. Хранятся они в штабелях под навесом с предохранением от намокания снизу. Нормы естественной убыли облицовочных и декоративных плит из
природного камня при хранении и транспортировке приведены в табл. 16
Таблица 16
Типовые нормы естественной убыли (боя) облицовочных и декоративных плит
из природного камня при хранении и транспортировке
Продукция
Плиты облицовочные пиленые:
– из белого мрамора;
– из доломита, мраморизованного известняка
Плиты облицовочные из гипсового камня, туфа, известняка
Плиты облицовочные из гранита и др. прочных пород
Плиты облицовочные на основе природного камня:
– I типа толщиной до 30 мм;
– I типа толщиной до 40 мм;
– II типа;
– III типа
Нормы потерь, %
0,5
0,8
1,0
0,4
0,7
0,4
0,7
0,5
12. ЩЕБЕНЬ И ПЕСОК ДЕКОРАТИВНЫЕ ИЗ ПРИРОДНОГО КАМНЯ
Предназначены для декоративной наружной и внутренней облицовки поверхности бетонных и железобетонных элементов зданий и сооружений, а также для
производства декоративных плит на основе природного камня. Их получают путем дробления отходов, образующихся при добыче блоков из массива горных пород, отходов при производстве облицовочных плит и архитектурно-строительных
изделий из специально разрабатываемых для этого горных пород (ГОСТ 22856).
Свойства щебня и песка характеризуются цветом, зерновым составом, формой
зерен щебня, прочностью, содержанием зерен прочностью менее 20 МПа, морозостойкостью и содержанием пылевидных частиц. Цвет характеризуют основным
(преобладающим) цветом и оттенком, и он должен соответствовать цвету эталонных образцов, установленных договором на поставку.
Щебень выпускается в виде фракций: 5–10 мм, более 10–20 мм, более 20–
40 мм. По соглашению сторон допускается поставка смеси фракций от 5 до 20 мм.
Полные остатки на контрольных ситах фракций поставляемого щебня должны со36
ответствовать указанным в табл. 17 величинам, где d и D – соответственно наименьшие и наибольшие номинальные размеры зерен.
Таблица 17
Полные остатки на ситах
Диаметр отверстий контрольных сит, мм
Полные остатки на ситах, % по массе
d
90–100
0,5(d+D)
D
30–80
до 10
1,25D
до 0,5
Песок в зависимости от зернового состава поставляют без разделения на фракции или в виде двух фракций: крупной – более 2,5–5,0 мм и мелкой – менее
2,5 мм. Песок, поставляемый без разделения на фракции, подразделяют на группы, для каждой из которых нормируется модуль крупности Мкр и полный остаток
на сите № 063 (табл. 18).
Таблица 18
Регламентируемые свойства песков
Группа песка
Модуль крупности Мкр,
более
Полный остаток на сите
№ 063, % по массе, более
Повышенной крупности
Крупный
Средний
3,0–3,5
2,5–3,0
2,0–2,5
65–75
45–65
40–45
Кроме того, нормируется содержание в рядовом песке зерен, проходящих через сито № 016 (не более 10 % по массе) и зерен размером свыше 5 мм (не более
15 % по массе).
Форму зерен щебня характеризуют содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы, при этом их содержание не должно превышать 35% по
массе. Прочность щебня определяют по его дробимости при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Марки щебня по прочности должны соответствовать требованиям, приведенным в табл. 19
Таблица 19
Показатели оценки марки щебня по прочности
Марки щебня
по прочности,
не менее
800
400
300
Потери при испытании щебня, % по массе
из эффузивных
из осадочных и метаиз интрузивных пород
пород
морфических пород
20–25
–
–
13–15
–
–
13–15
19–24
24–28
Прочность песка определяют по прочности исходной горной породы, в зависимости от которой она должна быть не менее 80 МПа для изверженных (песок
марки 800), 40 МПа – для метаморфических и 30 МПа – для осадочных пород.
Содержание в щебне зерен прочностью менее 20 МПа не должно превышать 10 %
по массе для марок 800, 400 и 15 % по массе – для марки 300.
37
Щебень и исходную горную породу, используемую для приготовления песка,
подразделяют на марки по морозостойкости: F25, F50, F100, F200, F300. Определить марку щебня по морозостойкости разрешается по ГОСТ 8269.0 числом циклов насыщения в растворе сернокислого натрия и последующего высушивания. В
зависимости от марки по прочности содержание пылевидных частиц размером
менее 0,05 мм не должно превышать приведенных в табл. 20
Таблица 20
Допустимое содержание пылевидных частиц в щебне и песке
Материал
Щебень
Песок
Содержание пылевидных частиц для марок по прочности,
% по массе, не более
800
400
300
1
3
2
4
3
5
Щебень и песок не должны содержать засоряющих примесей, в том числе глины в комках. В зависимости от величины суммарной удельной эффективности естественных радионуклидов Аэфф щебень и песок принимают:
– во вновь строящихся и реконструируемых жилых и общественных зданиях и
сооружениях при Аэфф до 370 Бк/кг;
– для дорожного строительства в пределах населенных пунктов и зон перспективной застройки, а также при возведении промышленных зданий и сооружений
при Аэфф от 370 до 740 Бк/кг;
– для дорожного строительства вне населенных пунктов при Аэфф от 740 до
2800 Бк/кг.
Приемочный контроль щебня и песка включает определение цвета, зернового
состава, содержания пылевидных частиц, содержания зерен прочностью менее
20 МПа. Эти испытания проводят на объединенных пробах, объем которых зависит от объема партии. При периодическом контроле качества определяют: для
щебня – содержание зерен пластинчатой и игловатой форм, насыпную плотность
– один раз в квартал, прочность, морозостойкость и Аэфф – один раз в год; для песка – насыпную плотность – один раз в квартал, прочность, морозостойкость и Аэфф
в горной породе – один раз в год. Результаты приемочного и периодического контроля приводят в документе о качестве, где указываются также реквизиты предприятия-изготовителя, номер партии и ее количество, цвет и зерновой состав, содержание пылевидных частиц и зерен прочностью менее 20 МПа, марки по прочности и морозостойкости, насыпную плотность и Аэфф.
При контрольной проверке или входном контроле качества определяют:
– зерновой состав щебня, содержание зерен пластинчатой и игольчатой форм,
прочность (дробимость), содержание зерен прочностью менее 20 МПа, морозостойкость, содержание пылевидных и глинистых частиц и насыпную плотность –
по ГОСТ 8269.0;
– зерновой состав, модуль крупности, содержание пылевидных и глинистых
частиц и насыпную плотность песка – по ГОСТ 8735;
38
– прочность и морозостойкость исходной горной породы - по ГОСТ 9479;
– суммарную удельную эффективную активность естественных радионуклидов – по ГОСТ 30108.
Песок и щебень транспортируются в контейнерах или в открытых транспортных средствах и хранят раздельно по фракциям в условиях, предохраняющих их
от загрязнения.
13. ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПРИРОДНОГО КАМНЯ
Бутовый камень неправильной формы используется для выполнения бутовой
кладки при помощи раствора, приготовленного на вяжущих материалах, мелком
заполнителе и воде. Такая кладка называется бутовой. Однако в практике строительства используют и другую разновидность кладки – бутобетонную, при которой слои бутового камня втапливают в перемежающиеся с ним слои бетона.
Кладка из стеновых камней, подвергнутых грубой, получистой и чистой обработке, называется тесовой. Такая кладка может быть подвергнута оштукатуриванию с лицевой стороны или же облицовке лицевым кирпичом и другими облицовочными изделиями (керамической плиткой и др.)
Облицовка стен плитами из природного камня имеет ряд особенностей (см.
рисунок).
Крение
из при-
плеплит
родного камня: а – при помощи
крюка; б – при помощи закреп; 1 – стена; 2 – раствор;
3 – плита; 4 – крюк; 5 – закреп; 6 – паз
Перед началом работ облицовываемая поверхность должна быть обмерена, а
плиты подобраны по размерам и расцветкам. Затем осуществляют подгонку путем
обработки кромок по периметру. Плиты подгоняют вручную скальпелем и рашпилем или механизированным способом – корундовым кругом. Если при подгон39
ке нужна резка плит, то для этого используют специальные станки с режущим алмазным кругом. Для крепления плит крюками или пиронами в них электродрелью
сверлят отверстия диаметром 10–12 мм. Такие же отверстия сверлят и в облицовываемой стене, но большей глубины. Первый ряд плит устанавливают по уровню
и отвесу с креплением крюками, а в углах – металлическими скобами. Зазор между облицовываемой поверхностью и плитами на высоту 20 см заливают цементнопесчаным раствором марки 150, приготавливаемым на строительной площадке из
сухих растворных смесей. Последующую заливку раствором осуществляют на ту
же высоту с интервалом времени, обеспечивающим схватывание раствора.
В случаях крепления плит «насухо» без применения цементно-песчаного раствора в отверстиях в плитах и стене вставляют закрепы из нержавеющей стали,
которые в дальнейшем заклиниваются. Одновременно с заклиниванием закрепов
вставляют пироны. В дальнейшем при необходимости производят полировку отдельных мест облицовки с применением оксида хрома или других полирующих
порошков. После этого облицовку зачищают и промывают водой.
При устройстве полов с использованием декоративного природного камня основное внимание следует уделять бетонированию подстилающего слоя. Бетонную
смесь следует укладывать полосами шириной 3–4 м, отделенными друг от друга
маячными досками. Полосы бетонируют через одну, начиная с самой удаленной.
Промежуточные полосы бетонируют после затвердевания бетона полос, уложенных между маячными досками. В бетонном подстилающем слое устраивают
деформационные швы при значительных размерах покрытия. В последние годы
для устройства верхней части подстилающего слоя используют самонивелирующие сухие растворные смеси, что облегчает нивелировку поверхности пола.
При устройстве мозаичных полов по поверхности подстилающего слоя устраивают специально нарезанные синтетические или металлические полосы из
цветного металла, а затем производят укладку мозаичного бетона. После его заглаживания и последующего твердения до прочности 50 % от проектной производят обработку лицевой поверхности шлифовальными кругами.
При укладке штучных облицовочных плит на выравниваемый подстилающий
слой расстилают цементно-песчаный раствор, в который втапливают подобранные заранее по цвету и рисунку плиты. После затвердевания раствора производят
его очистку на стыках.
При хранении и производстве работ с использованием облицовочных и декоративных плит из природного камня возникает бой, который нормируется.
При производстве работ по благоустройству территории бортовые камни следует устанавливать на грунт-основание, уплотненное до плотности при коэффициенте не менее 0,98 или на бетонное основание с присыпкой грунтом с наружной
стороны или укреплением бетоном.
Борт должен повторять проектный профиль покрытий.
Уступы в стыках бортового камня в плане и в профиле не допускаются. В местах пресечения внутриквартальных проездов и садовых дорожек следует устанавливать криволинейные бортовые камни.
40
Устройство криволинейного борта радиусом 15 м и менее из прямоугольных
камней не допускается. Швы между камнями должны быть не менее 10 мм и заделаны строительным раствором. Для заделки швов используют цементнопесчаный раствор, приготовленный на портландцементе не ниже марки 400 с подвижностью осадки конуса ОК = 5–6 см.
14. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Задание 1. Изучить свойства главнейших породообразующих минералов горных
пород и научиться распознавать их по внешнему виду. В задании необходимо
дать ответы на следующие вопросы.
1. Что такое минерал?
2. Какие минералы включены в шкалу Мооса? Привести их формулы.
3. Что понимается под спайностью минералов?
4. Что такое горная порода? Дать определение и привести краткие характеристики трех генетических групп горных пород в соответствии с классификацией
Ф.Ю. Левинсон-Лессинга.
Заполнить табл. 21.
Таблица 21
Шкала Мооса
Минерал
Формула
Твердость
Задание 2. Пользуясь коллекцией и учебниками [4, 6], описать структуру и
свойства главнейших породообразующих минералов, приведенных в табл. 22.
41
Таблица 22
4
5
6
1
2
Кварц
Полевые шпаты:
ортоклаз, альбит,
анортит
Слюды: мусковит, биотит
Роговая обманка
Авгит
Опал
Кальцит
Доломит
Магнезит
Гипс
Ангидрит
Каолинит
Хризотил-асбест
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
7
8
9
10
11
В каких горных породах
встречаются
Структура
(строение)
3
Стойкость
против выветривания
Характерные
особенности
Блеск
2
Твердость
Цвет
1
Плотность,
г/см3
Наименование
Хим. сост.
№
п/п
Класс, подкласс (группа)
Характеристика главных породообразующих минералов
12
Задание 3. Пользуясь коллекцией и учебниками [4, 6], охарактеризуйте структуру и свойства главнейших горных пород, приведенных в табл. 23.
Условные обозначения:
Щ – щебень;
К – камни для стен;
БК – бортовые камни;
КП – кровельные плиты;
ОП – облицовочные плиты;
П – плиты для полов;
СО – сырье для огнеупоров;
Ш – шашки для мостовых;
КЛ – каменное литье;
С – ступени;
Б – Бутовый камень;
СТМ – сырье для теплоизоляционных материалов;
СВВ – сырье для вяжущих веществ.
42
Таблица 23
Предел
прочности,
МПа
Стойкость
против
выветривания
Область
применения
(см. условные
обозначения)
Средняя
плотность
кг/м3
Минеральный
состав
Цвет
№
Наименование
п/п
Подгруппа (условия
образования)
Строение
(текстура,
структура)
Свойства главнейших горных пород
Магматические горные породы
1
2
3
4
5
6
Гранит
Габбро
Диабаз
Кварцевый
порфир
Базальт
Туф вулканический
Осадочные горные породы
7
8
9
10
11
12
13
14
Песчаник
кремнистый
Брекчия,
конгломерат
Известнякракушечник
Известняк
плотный
Доломит
Мергель
Диатомит,
трепел, опока
Гипс
Метаморфические горные породы
15
16
17
18
19
Гнейс
Кварцит
Мрамор
Сланец
глинистый
Серпентинит (хризотил-асбест)
43
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ананьев, В.П. Основы геологии, минералогии, петрографии / В.П. Ананьев,
А.Д. Потапов. – М.: Высшая школа, 1999.
2. Белов, В.В. Краткий курс материаловедения и технологии конструкционных
материалов для строительства: учебное пособие / Б.В. Белов, В.Б. Петропавловская. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006.
3. Белов, В.В. Лабораторные определения свойств строительных материалов:
учебное пособие / В.В.Белов, В.Б. Петропавловская – М.: Изд-во Ассоциации
строительных вузов, 2004.
4. Домокеев, А.Г. Строительные материалы: учебник для строительных вузов /
А.Г. Домокеев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1989.
5. Попов, К.Н. Оценка качества строительных материалов: учебное пособие /
К.Н. Попов, М.Б. Каддо, О.В. Кульков. – М.: Высшая школа, 2004.
6. Строительные материалы (Материаловедение. Строительные материалы):
учебное издание / В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков, В.В. Козлов и др. – М.: Изд-во
Ассоциации строительных вузов, 2004.
7. Строительные материалы: учебно-справочное пособие / под ред.
Г.А. Айрапетова, Г.В. Несветаева. – Ростов н/Д: Феникс, 2004.
8. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-33/3.htm
9. http://www.protoart.ru/ru/main/encyclopaedia/construction_materials/stat_10/
44