Обработка природных каменных материалов

- осадочные породы;

Твердость оценивается по шкале твердости Мооса, в которой минералы расположены в порядке возрастания твердости:

1 – тальк 6 – полевой шпат (ортоклаз)

2 – гипс 7 – кварц

3 – кальцит 8 – топаз

4 – флюорит 9 – корунд

(плавиковый шпат) 10 – алмаз

5 – апатит

Спайность – это способность некоторых кристаллических минералов раскалываться или расщепляться по определенным плоскостям с образованием гладких поверхностей. Различают следующие виды спайности:

- весьма совершенную – минерал легко расщепляется на отдельные пластинки или листочки с образованием одной гладкой плоскости спайности (тальк, мусковит, биотит и др.);

- совершенную при легких ударах минерал, раскалываясь, образует две, три и более плоскости спайности (ортоклаз, кальцит, каменная соль и др.);

- среднюю – минерал раскалывается на обломки, на которых обнаруживается спайность (роговая обманка, авгит и др.);

- несовершенную – плоскости спайности обнаруживаются с трудом (апатит, берилл и др.).

При отсутствии спайности обломки минерала обладают неправильной формой (кварц, корунд и др.).

Излом в отличие от спайности не имеет правильных ориентированных блестящих поверхностей. Минералы, обладающие спайностью, дают ровный излом. У минералов, не имеющих плоскостей спайности, наблюдается раковистый излом (кварц, кремень и др.); у минералов игольчатого и волокнистого строения – занозистый излом (роговая обманка); у землистых агрегатов минералов – землистый излом (каолинит, пиролюзит, гетит).

Цвет минералов зависит от их структурных особенностей, присутствия в них окрашивающих ионов – хромофоров и механических примесей. Благодаря хромофорам и примесям цвет одного и того же минерала может быть различным.

Блеск минералов зависит от степени отражения от их поверхности лучей света. Различают металлический и неметаллический блеск. У последнего много разновидностей: алмазный (алмаз, сера), яркий или стеклянный (мусковит, кальцит, гипс и др.), жирный (кварц, нефелин и др.), восковой (офит, хальцедон), перламутровый (тальк, полевые шпаты и др.), шелковистые (гипс и др.), шелковый (хризолит-асбест), матовый или без блеска (каолинит, пиролюзит).

Строение (структура и текстура) минералов и горных пород позволяет судить об условиях их образования и свойствах.

Структура минералов может быть кристаллической, скрытокристаллической, аморфной (некристаллической, стекловидной) и др.

Стойкость – это способность минерала или горной породы противостоять атмосферным воздействиям, химическим реагентам и др.

1. Магматические горные породы (или изверженные) образуются в процессе кристаллизации расплава магмы, поэтому их называют первичными.

• В зависимости от условий охлаждения (отвердевания) магмы выделяют две группы: глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные).

Глубинные породы образуются в глубине земной коры при медленном, сравнительно равномерном остывании магмы и значительном давлении верхних слоев, что способствует процессам кристаллизации. Они имеют зернисто-кристаллическое строение, однородную текстуру, большую плотность, высокую прочность на сжатие и морозостойкость, низкое водопоглощение и большую теплопроводность. К ним относятся: гранит, сиенит, габбро, диориты, кварцевые диориты и др.

По размерам зерен среди кристаллических пород выделяют: крупнозернистые (средний размер зерен более 5 мм),
среднезернистые (1-5 мм) и мелкозернистые (0,5-1 мм).

Средние показатели важнейших строительных свойств таких пород: прочность при сжатии – 100-300 МПа; плотность – 2600-3000 кг/м³ водопоглощение – меньше 1% по объему; теплопроводность – около 3 Вт/(м^.º С).

Обработка таких пород из-за их высокой прочности затруднительна. Однако благодаря высокой плотности они хорошо полируются и шлифуются.

Излившиеся породы образуются вблизи и на поверхности земной коры при быстром остывании магмы. Некоторая часть магмы, излившаяся на поверхность, уже содержит кристаллы отдельных минералов, поэтому в большинстве случаев эти породы состоят из отдельных хорошо сформировавшихся кристаллов, вкрапленных в основную скрытокристаллическую массу.

Такое строение называют порфировым. К излившимся породам относятся: кварцевый порфир, андезит, диабаз, базальт и др.

При очень быстром охлаждении расплавленной магмы, выбрасываемой при извержении вулканов, породы приобретают пористое аморфное (стекловидное) строение. К таким породам относятся: рыхлые (вулканические пеплы, пески) и сцементированные (вулканические туфы, трассы и др.).

Различают эффузивы: излившиеся плотные и излившиеся пористые.

К плотным излившимся породам относятся трахиты, липариты, андезиты, базальты и диабазы.

К пористым излившимся породам относят пемзу, вулканические туфы и пеплы, туфолавы.

2. Осадочные горные породы (вторичные) образуются в результате разрушения или выветривания магматических пород, химической или биологической переработки природного минерального сырья. Обычно они залегают пластами, слоями.

К этой группе относятся:

1) Обломочные породы (механические осадки):

- рыхлые (песок, гравий, глина);

- оставшиеся на месте разрушения пород или перенесенные водой, льдом (ледниковые отложения) или ветром (эоловые отложения);

2) Сцементированные породы (песчаник, брекчия, конгломерат).

3) Химические осадки или хемогенные (например, гипс, известковые туфы) образовавшиеся из продуктов разрушения пород, перенесенных водой в растворенном виде: растительные (фитогенные) – трепел, диатомит, опока; животные (зоогенные) – мел, известняк-ракушечник, известняки.

Главными породообразующими минералами этих пород являются минералы:

- из группы кремнезема:

опал, халцедон, осадочный кварц;

- из карбонатов: кальцит, доломит,

магнезит;

- из глинистых минералов:

каолинит, монтмориллонит, гидрослюды;

- из группы сульфатов: гипс и ангидрит;

- органические остатки в осадочных породах: диатомиты.

3. Метаморфические горные породы являются продуктом перекристаллизации горных пород любого состава под действием температуры, давления и других факторов в земных недрах. Их еще называют третичными.

Минералы, слагающие метаморфические породы можно разделить на следующие группы: минералы широко распространенные как в метаморфических, так и в магматических породах (полевые шпаты, кварц, слюда, роговая обманка, большинство пироксенов, оливин и др); типичные для осадочных пород минералы (кальцит, доломит).

Минералы, которые могут находиться в метаморфических породах в качестве вторичных (серпентин), специфические метаморфические минералы, присутствие которых возможно только в глубоко преобразованных метаморфических породах.

• Основные разновидности метаморфических горных пород

• Гнейсы

• Кварциты

• Мрамор

Обработка природных каменных материалов

По виду обработки природные каменные материалы делят на следующие виды:

грубо обработанные (бутовый камень, щебень, гравий, песок);

изделия и профилированные детали из природного камня;

штучный камень и блоки правильной формы (для кладки стен);

плиты с различно обработанной поверхностью (облицовочные для стен, пола);

профилированные детали (ступени, подоконники, наличники, капители колонн;

изделия для дорожного строительства (бортовой камень, брусчатка).

По способу изготовления природные каменные и изделия можно разделить на пиленные (стеновые камни и блоки,

облицовочные плиты и плиты для пола);

и колотые (бортовые камни и блоки, брусчатка, шашка для мощения).

Используя ударную и абразивную обработку природному камню придают ту или иную фактуру – различный характер поверхности.

Ударная обработка дает возможность получить следующие фактуры:

рифленую с правильным чередованием гребней и впадин глубиной до 2мм;

бороздчатую – с параллельными прерывистыми бороздками глубиной 0.5 - 1 мм;

точечную – с шероховатую с точечными углублениями 0.5 - 2 мм.

Абразивная обработка - включает распиливание, фрезерование (для получения профилированных изделий – ступеней, карнизов), шлифовку и полировку.

Абразивная обработка дает фактуры: пиленную – с тонкими штрихами бороздками глубиной до 2мм; шлифованную – равномерно шероховатую с глубиной рельефа до 0.05 мм; лощенную – гладкую матовую с выявленным рисунком камня; зеркальную – гладкую с блеском.