В разнообразии декоративного камня можно выделить три главных критерия классификации. Первый из них связан с его происхождением и генетическими особенностями. Технологическая классификация определяется обрабатываемостью материала. Наконец, классификация по долговечности указывает на срок службы камня при использовании в наружной облицовке зданий.
Технологическая классификация декоративного камня
|
Группы камня по твердости |
Твердость |
Наименование камня |
Технологические свойства групп камня |
|
|
По шкале |
По склерометру |
|||
|
Твердые камни |
6-7 |
7900-11 200 |
Граниты, сиениты, диориты, лабродориты, габбро, кварциты |
Не режутся стальным резцом. |
|
Камни средней твердости |
3-5 |
1000 - 5400 |
Мраморы, известняки, песчаники, туфы |
Обрабатываются стальным резцом. Легко режутся абразивными инструментами |
|
Мягкие камни |
1-2 |
20-360 |
Гипсовые и тальковые камни |
Легко обрабатываются стальным резцом. Алмазными инструментами обрабатываются плохо |
В таблице представлена классификация декоративного камня по технологическим критериям. Отбор материала основан на его твердости, а не на количестве минералов, из которых он состоит. Сложность обработки камня зависит от твердости главного компонента, даже если он смешан с другими минералами. Изучение классификации помогает выбрать оптимальные методы обработки камня. Кроме твердости, на сложность обработки влияют также однородность и структура материала. Присутствие множества различных включений, особенно кварцевых, делает камень более сложным в обработке.
В зависимости от степени трудоемкости камней, их можно разделить на четыре категории твердости и пять подгрупп средней твердости. Обработка камня проще, если его сопротивление истиранию минимально. Легче шлифуются породы камня, которые не очень плотные, крупнопористые или пузырчатые, например, известняки, песчаники и туфы. В слоистых породах скалывание происходит легче по слою, чем поперек, поэтому классификация по твердости требует дополнений.
Более удачно полируются однородные породы камня, в которых содержится меньше минералов, которые не поддаются полировке.
- начинают разрушаться через 650 лет очень долговечные кварциты и мелкозернистые граниты;
- через 220-350 лет долговечные крупнозернистые граниты, сиениты, габбро, лабродариты;
- в течение 75-150 лет начинают разрушаться относительно долговечные белые и серые мраморы, плотные известняки и доломиты;
- с началом разрушения через 20-75 лет недолговечные цветные мраморы, гипсовые камни, пористые известняки.
Значение минералогического состава декоративного камня
Минералогический состав, структура и физико-механические свойства декоративного камня имеют важное значение для его обработки, долговечности и качества изделий. Эти характеристики определяются внешними признаками минералов, цветом, блеском, формой кристаллов и твердостью. При микроскопическом исследовании также можно выявить дополнительные признаки, такие как строение кристаллов и особенности светопреломления.
Свойства камня определяются его внешним видом, формой и размерами, а также количеством минералов, из которых он состоит. Кристалличность, размеры кристаллов и равномерность зерен являются основными критериями структуры. Существуют различные типы структур: монокристаллические, стекловатые, крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые. Также выделяются равномернозернистые и неравномернозернистые структуры, такие как порфировидные.
Особенности структуры и текстуры камня
Камни, обладающие разной структурой, проявляют разные свойства. Прочность и долговечность мелкозернистого камня превосходят камни с крупными кристаллами. Неравномернозернистая структура менее устойчива к воздействию окружающей среды. Это обусловлено различными коэффициентами линейного расширения у зерен разного размера, что приводит к образованию трещин при изменении температуры. Эти трещины могут расширяться в результате замерзания воды в них, что приводит к разрушению камня. Например, такие явления можно наблюдать на сооружениях в Ленинграде, таких как Александровская колонна и колонны Исаакиевского собора.
Каменные конструкции, выполненные из уникального финского гранита типа "рапакиви", характеризуются наличием трещин и требуют постоянного ухода. Текстурные особенности включают в себя равномерное распределение минеральных зерен и наличие пустот. Существуют различные типы текстур: массивные, полосчатые и шлаковые. Камни с массивной текстурой обладают более высокими физико-механическими свойствами.
Декоративный камень имеет различную степень трещиноватости, которая варьируется в зависимости от его типа. Например, кварциты и граниты отличаются минимальной пористостью. Трещины в камне могут быть как видимыми, так и скрытыми, и обычно являются естественными дефектами горных пород. При обработке камня следует учитывать характер его трещиноватости. Для определения трещин в блоке камня используется метод простукивания молотком или смачивания граней. При простукивании трещинатый блок издает глухой звук, а при смачивании трещины становятся более заметными по мере высыхания.
Прочность камня и его истираемость
Камень, обладающий твердостью, способен выдерживать воздействие более твердых тел, например инструментов, не позволяя им проникнуть внутрь. Это свойство называется прочностью. В зависимости от типа нагрузки, которая на него действует, камень может проявлять различные уровни прочности: при сжатии, изгибе, разрыве и так далее. Он хорошо выдерживает сжатие, но плохо устойчив к растяжению. Прочность камня снижается из-за воздействия выветривания, но увеличивается с уменьшением размеров его кристаллов. Например, у мелкозернистого гранита предел прочности при сжатии составляет 260 МПа, а у крупнозернистого - только 120 МПа.
При сильном ударе прочный камень издаёт чистый звенящий звук и раскалывается на несколько крупных кусков с гладкими поверхностями, в то время как непрочный камень издает тупой звук и разламывается на множество мелких обломков с неровными поверхностями. В лаборатории обычно определяют прочность камня на сжатие путем раздавливания кубиков-образцов на прессе. Истираемость камня — это его способность уменьшаться в массе и объеме под воздействием истирающих процессов.
Испытание камня на истираемость проводится в соответствии с ГОСТ 13087—67 на круге, чтобы оценить его сопротивление к износу. Показатель истираемости должен соответствовать стандарту ГОСТ 9479—76 и не превышать 0,5 г/см2 для областей с интенсивным движением и не более 2,2 г/см2 для областей с низким пешеходным потоком. Истираемость важна для процессов обработки камня, таких как шлифовка и полировка, и должна учитываться при создании изделий для использования в местах с высокой пешеходной активностью.
Влияние погодных условий и инструментов на натуральный камень
Морозостойкость - это способность камня выдерживать многократное замерзание и оттаивание без ущерба для его прочности. Для проверки морозостойкости изготавливаются кубические образцы камня размером 50x50x50 мм. Эти образцы затем насыщаются водой при комнатной температуре, помещают в холодильную камеру на несколько часов, размораживают и снова помещают в камеру, повторяя цикл 25 раз. Водопоглощение, выраженное в процентах, определяется по разнице в массе образца камня в насыщенном водой и сухом состоянии.
Абразивность камня определяется степенью изнашивания инструментов в процессе его обработки. На нее влияют наличие минеральных зерен в камне, их твердость, количество и связь между ними. Естественные абразивы - гранит, кварц, кремень, полевой шпат, корунд. Крупнозернистые породы с острыми зернами более абразивны, чем мелкозернистые с округлыми зернами. Обрабатываемость камня определяет, насколько легко он поддается воздействию инструментов для достижения желаемой текстуры. Эта характеристика может быть измерена количеством рабочих часов на производство единицы продукции.
Структурная анизотропия некоторых типов горных пород, преимущественно гранитов, проявляется в их склонности к разрушению по различным осям с разной легкостью. При этом более благоприятные направления раскалывания возникают в процессе формирования породы благодаря строго заданной ориентации минералов. Значение анизотропии огромно. Например, учитывая различия в силе разрыва, приложенной к граниту в разных направлениях, примерно на 50%, расстояние между отверстиями для клиньев при обработке каменных блоков в направлении с более легким разрушением увеличивается в 1,5—2 раза по сравнению с другими направлениями.
Наши менеджеры с удовольствием ответят на вопросы по обработке камня и подберут весь необходимый инструмент для решения Вашей задачи. Будем рады видеть Вас в числе наших многочисленных довольных клиентов.