Особливості використання природних кам'яних матеріалів у сучасному будівництві

Кварцити – це перекристалізовані в умовах метаморфізму кварцові пісковики, в яких зерна кварцу невіддільні від крем’янистого цементу. Вони містять 95,.. 99% SіО2; колір білий, сірий, від рожевого до темно-вишневого та бурого; середня густина – 2650 кг/м3; міцність при стиску – 100., 500 МПа. Висока кислотостійкість і атомосферотсыйкысть обумовлюють довговічність цих порід.

Через високу твердість важко обробляються, їх застосовують в особливо відповідальних частинах споруд і конструкцій, для зовнішніх облицювань високого класу, а також як бутовий камінь і щебінь, сировину для динасових вогнетривких виробів. Відомі родовита в Житомирській області, в Криворіжжі.

Гнейси є найпоширенішими серед видозмінених вивержених порід. За мінералогічним складом, середньою густиною та міцністю вони подібні до гранітів, з яких і утворилися в умовах метаморфізму, мають так звану сланцювату будову.

Порівно з гранітами вони є менш міцними і менш стійкими до вивітрювання. Застосовують гнейси здебільшого для укладання фундаментів, бутової кладки, брукування доріг, а використання у вигляді щебеню для бетону обмежується через лещадну форму зерен. Зазвичай гнейси залягають разом з гранітами. Зустрічаються проміжні породи -- гранітогнейси.

Глинисті сланці – це щільні й тверді глинисті породи сланцюватої будови. Вони утворюються з глин внаслідок процесів метаморфізму та набувають високої водостійкості й стійкості проти вивітрювання. Колір зазвичай – темно-сірий, коричневий, чорний. Істинна густина становить 2, 7... 2, 8 г/см3; пористість – 0, 3... 3, 0%; міцність при стиску – 50... 240 МПа. Застосовують для виготовлення керамічних матеріалів і виробів. Відомі родовища в Запорізькій області, Карпатах.

 

 

Природні кам'яні матеріали одержують шляхом механічної обробки скельних гірських порід. При цьому руйнується монолітність вихідної сировини і частково його структура. В основі класифікації природних кам'яних матеріалів лежить технологія їх виробництва.

Весь комплекс робіт з видобутку кам'яних матеріалів називають гірничими роботами. Розроблювані родовища іменуються кар'єрами, а вироблені простори, які утворюються в процесі видобутку копалин – кар'єрними виробками. Зазвичай при видобутку корисних копалин попутно отримують певну кількість непридатною для будівництва так званої порожньої породи.

При виборі методу розробки враховують місцеві умови, вид породи, глибину і характер її залягання. Розробка гірської породи в залежності від умов залягання може бути відкрита або підземна.

Видобуток твердих масивних гірських порід ведеться буропідривним способом, менш тверді шаруваті і тріщинуваті породи розробляються буроклиновим і удароклиновим способами. М'які породи розпилюють на блоки правильної геометричної форми спеціальними каменерізними машинами безпосередньо на місці залягання породи. Машини особливо ефективні при підземних виробках слабких і м'яких порід, наприклад черепашнику, вапняних туфів і т. п. Більш тверді породи (мармури, граніти) розпилюють на штучний камінь, блоки та плити пилами зі сталевими дисками, армованими пластинками твердих сплавів або з абразивними порошками.

При цьому утворюється велика кількість відходів від камнепиляння. Утилізація і доцільне їх використання в промисловості та архітектурно-будівельній практиці – важлива народногосподарська проблема.

Видобуток пухких гірських порід (піску, гравію) здійснюють відкритим способом за допомогою екскаваторів або гідромеханічним, при якому вода, що подається гідромонітором під великим тиском, розпушує грунт. Потім, після розмиву, з пульпи виділяють готову продукцію. Гравій з дна озер і прибережної частини морів добувають плавучими механізмами – драгами.

Можливість вибору кам'яної породи і масового її використання в будівництві залежить від рівня механізації сучасних процесів видобутку та обробки природного каменю. Так, механізований видобуток за допомогою стінорізних машин можлива переважно для порід середньої твердості і м'яких. Тому в архітектурі будівель, зведених в останні десятиліття, спостерігається переважання травертинів, туфів, вапняків і мармурів. Породи же твердого каменю, видобуток і обробка яких вельми трудомістка, використовуються обмежено.

Природний камінь, доставлений з кар'єрів, піддається подальшій обробці, розпилюванню і обробці для отримання різних видів поверхні: грубої або порівняно гладкою, зокрема із застосуванням шліфування і полірування. Для обробки використовують пневматичні інструменти та верстати, за допомогою яких отримують необхідну фактуру: горбисту, рифлену, бороздчатую та ін.

Для по одержанні щебеню, кам'яної крихти, дробленого піску породи після їх видобутку піддають дробленню і подрібненню в каменедробарках з подальшими операціями з фракціонування, збагаченню, промиванню і т. д. Для отримання крупно-, середньо-і дрібнозернистих мінеральних матеріалів використовують відходи, одержувані на кар'єрах або на каменедробильних заводах і установках. Особливо цінними відходами є побічні продукти при розпилюванні та обробленні при-родного декоративного каменю (мармуру, граніту, кварциту). При змішуванні з цементом з них виробляють великі блоки, декоративні плити і пр.

По виду обробки природні кам'яні матеріали ділять на такі основні види: грубообработанних (бутовий і валунний камінь, щебінь, гравій і пісок) ; штучний камінь і блоки правильної форми (для кладки стін та ін.) ; плити з різна обробленої поверхнею (лицювальні для стін, підлоги і ін.) ; профільовані деталі (сходи, підвіконня, пояски, лиштви, капітелі колон тощо) ; вироби для дорожнього будівництва (бортовий камінь, бруківка, шашка для мощення). За способом виготовлення природні кам'яні матеріали та вироби діляться на пилені (стінові камені і блоки, облицювальні плити, плити для підлоги і для мощення внутрішніх двориків) і колоті (бортові камені, камені тесані, бруківка, шашка для мощення). Використовуючи ударну і абразивну обробку, природному каменю надають ту чи іншу фактуру.

Сучасні способи фактурної обробки природної декоративного каменю дозволяють найбільш повно розкрити його багатющі архітектурно-художні можливості. Залежно від способу обробки лицьової поверхні кам'яних матеріалів їх фактури ділять на ударні, абразивні і термооброблені. Ударні фактури, одержувані обробкою поверхні механізованими, рідше ручними, ударними інструментами, розрізняють за характером обробки і висоті рельєфу: скельна (або фактура скелі) – більше 50 мм, горбиста – більш 5 мм, рифлена – 1-3 мм, точкова – 0, 5-2 мм.

Штучні кам’яні будівельні матеріали.

Абразивні (гладкі) фактури отримують механізованим способом – розпилюванням, фрезеруванням і стиранням поверхні з застосуванням абразивних матеріалів (шліфуванням і поліруванням). Матова гладка поверхня може бути отримана обробкою каменю ультразвуком у водному середовищі. Шорстку термооброблену (вогневу) фактуру отримують за допомогою спеціальних термоінструментів.

Залежно від витрати води, використовуваної для приготування азбестоцементної суміші, розрізняють три способи виготовлення азбестоцементних виробів:

- мокрий, при якому виріб формують із суспензії азбесто-цементу (8-16%) і води (92-84%) ;

- напівсухий, при якому виріб одержують з концентрованої маси із вмістом води 20-40%;

- сухий, при якому виріб виготовляють зі зволоженої азбестоцементної суміші з вмістом води 12-16%.

Технологія виготовлення азбестоцементних виробів включає наступні технологічні операції: приготування шихти азбесту, розпушування азбесту, змішування його з цементом і водою, формування виробів, їхнє твердіння, механічна обробка виробів.

Приготування шихти являє собою змішання декількох сортів азбесту (3, 4, 5 і 6 сортів з довжиною волокон від 0, 3 до 10 мм) для забезпечення високої щільності і водоутримучої здатності азбестоцементної маси. Залежно від способу виробництво здійснюється в різних пристроях. При мокрому способі виробництва – у турбозмішувачах, при сухому і напівсухом – спочатку в змішувачі сухих компонентів, потім у бетонозмішувачі циклічної дії.

Розпушування азбесту здійснюється в гідророзпушувачах чи голлендерах при мокрому способі, в дезінтеграторах при всіх способах виробництва. Зазначена технологічна операція необхідна для розщеплення азбесту на окремі волокна.

Формування азбестоцементних виробів полягає у відфільтруванні води з азбестоцементної маси до необхідного ущільнення і додання їй заданих форм і розмірів шляхом пресування чи хвилястості на пресах і безпрокладочних хвилеровщиках.

Твердіння азбестоцементних виробів проводять у дві стадії. Перша стадія (попереднє твердіння) забезпечує подальше внутрішньозаводське транспортування виробів. Її тривалість – 6-8 годин. Виріб набирає міцність у пропарювальних камерах при температурі 50-600С. Друга стадія (остаточне твердіння) виконується у закритих приміщеннях (теплих складах) протягом 7 діб, якщо виріб виконаний на портландцементі, і в автоклавах, якщо для виготовлення застосовувався піщанистий цемент.

Механічна обробка являє собою обрізку країв листів, обрізку труб по торцях, обточування кінців і т. д. Ці види обробки виконують після остаточного твердіння виробів.