Виды строительного камня, его добыча и обработка
По форме естественные каменные материалы можно подразделить на четыре вида:
1) штучные камни (стеновые, дорожные);
2) плиты (облицовочные, половые, тротуарные, кровельные, плиты перекрытий, плиты ограждений);
3) песок, щебень, гравий, булыжник, валуны;
4) архитектурно-строительные детали (элементы пилястр и колонн, наличники, карнизы, ступени, подоконники, каминные полки, столешницы и т. д.).
Штучный камень и плиты получают либо непосредственно в карьере в процессе добычи, либо на камнеобрабатывающих предприятиях путем распиловки добытых в карьере блоков. Архитектурно-строительные детали изготавливают на предприятиях, а рыхлые материалы заготавливают в карьерах.
Технические требования на изделия из каменных пород. Каменные материалы по плотности подразделяются на тяжелые (у0 > 1 800 кг/м3) и легкие (у0 < 1 800 кг/м3). Их марки по прочности при сжатии (нижний предел, кгс/см2) составляют: у тяжелых пород — от 100 до 1 000; у легких пород — от 4 до 200; по морозостойкости — от 10 до 500 (циклов замораживания и оттаивания); по коэффициенту размягчения — 0,6; 0,75; 0,8; 0,9; 1,0.
Виды каменных материалов. Необработанные камни и плиты, полученные взрывным способом или откалыванием от породы, называются бутовым камнем. При разработке слоистых пород (известняков, песчаников, гнейсов) бут получается постелистым (плоским), что является удобным для бутовой кладки стен и фундаментов.
Облицовочные плиты изготавливают из гранита, сиенита, лабрадорита, кварцита, мрамора, известняка, песчаника и других пород. Изделия из изверженных пород и кварцита очень стойки к выветриванию, но из-за высокой твердости тяжело обрабатываются, а следовательно, дороги. Их применяют в основном для облицовки фасадов и цоколей зданий, а внутри помещений используют менее стойкие мягкие породы (мрамор, известняк), обработка которых стоит дешевле.
В зависимости от способа получения облицовочные плиты бывают колотыми, тесаными и пилеными. Колотые и тесаные плиты, получаемые ударной обработкой, могут иметь различную фактуру: бугристую, рифленую, борозчатую, точечную. Абразивной обработкой получают более тонкие фактуры: пиленую (с глубиной бороздок менее 1 мм); шлифованную (с шероховатостью менее 0,5 мм); лощеную (гладкую без блеска); полированную (с зеркальным блеском).
Камни стеновые из легких пород (вулканического туфа, опоковидных трепелов, известкового туфа, известняка-ракушечника и других пористых пород) выпиливают размерами 390х 190х 188 мм; 390х 190×288 мм; 490х240х 188 мм. Дополнительно выпиливают уменьшенные камни, составляющие по длине 1/2 или 3/4 от полномерного камня. Марки стеновых камней по прочности при сжатии — от 4 до 400. Один полномерный камень заменяет 8… 16 кирпичей, что повышает производительность труда, уменьшает расход раствора, повышает сейсмостойкость здания.
Дорожные каменные материалы включают в себя брусчатку, тротуарную плитку, бортовые камни. Брусчатку получают раскалыванием изверженных горных пород (диабаза, базальта) на камни в форме параллелепипеда, суживающегося книзу. Размеры верхней грани 250 х 125 мм при высоте 130 или 160 мм и 200x 100 мм при высоте 100 мм. Предел прочности при сжатии брусчатых камней должен быть не ниже 100 МПа (марка 1000), а коэффициент размягчения — не ниже 0,8. Брусчатку получают также литьем горных пород и металлургических шлаков.
Бортовые камни изготавливают пилеными или колотыми. Они могут иметь прямоугольную или криволинейную форму. Длина бортовых камней составляет от 700 до 2 000 мм, ширина — от 80 до 200 мм; высота — от 200 до 600 мм. Марки камней по прочности должны быть не ниже 900 для магматических пород и 600 — для осадочных и метаморфических пород.
Кровельные материалы в виде плитки изготавливают главным образом из кристаллических сланцев. Применяются также кровельные плоские плитки из пильных известняков и ступенчатые плиты для сводчатых сооружений.
Добыча каменных материалов. Добыча рыхлых пород (глины, песка, гравия) производится открытым способом с помощью экскаваторов и других машин.
Песок со дна рек, озер, заливов добывают с помощью всасывающих устройств, которые забирают песок вместе с водой и транспортируют его по трубам в отвалы, где происходит его обезвоживание.
Постелистый бут добывают с помощью бурильных, ударных механизмов и клиньев.
Рваный бут, использующийся для бутовой кладки, бутобетона, бетона (в виде щебня), а также для дорог и гидротехнических сооружений, добывают главным образом взрывным способом.
Щебень получают дроблением камня в щековых или конусных дробилках и сортируют по фракциям на вращающихся грохотах или вибрационных ситах. Для промывки щебня (или гравия) подается вода.
Мягкие породы (туфы, ракушечники) разрабатываются открытым или закрытым способами. Режут породы специальными камнерезными машинами с помощью дисковых, цепных или канатных пил. Существуют машины, вырезающие из породы крупные блоки, которые затем циркулярными машинами могут быть разрезаны на плиты.
Твердые породы обычно разрабатывают, отделяя сначала буроклиновым способом или пилением крупный блок, из которого изделия получают на камнеобрабатывающих заводах.
Отходы, в больших количествах образующиеся на камнерезных заводах в виде рыхлых материалов различной крупности, сортируют на фракции и используют в качестве заполнителей и наполнителей в бетонах, растворах и других материалах различного назначения.