Натуральный камень – свойства, области применения

Самые древние, самые культовые, самые легендарные и самые впечатляющие сооружения человечества построены из камня. Пирамиды египтян и ацтеков, Стоунхедж, Великая Китайская стена, Тадж-Махал…
Развитие технологий камнеобработки способствовало активному использованию натурального камня в массовом строительстве для внешней и внутренней отделки.
Прежде всего популярность натурального камня как строительного материала определяется его относительной доступностью, а также физическими и потребительскими характеристиками.

Горные породы, то есть природные образования, состоящие из отдельных минералов и их ассоциаций, по своему происхождению делятся на три основные группы: изверженные (первичные), осадочные (вторичные), метаморфические (видоизмененные).
Изверженные породы образовались непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава), в результате ее охлаждения и застывания.
Осадочные породы образовались в результате разрушения изверженных пород или из продуктов жизнедеятельности растений и животных организмов.
Метаморфические породы образовались путем превращения изверженных и осадочных пород в новый вид камня под воздействием высокой температуры, давления и химических процессов.

Мрамор (лат. marmor, от греч. marmaros — блестящий камень, каменная глыба)

— метаморфическая кристаллическая горная порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации известняка или доломита под воздействием высокой температуры и давления.
В строительной практике мрамором называют метаморфические породы средней твёрдости, принимающие полировку. К таковым относятся: мрамор, мраморизованный известняк, плотный доломит, офикальцит, карбонатные брекчии и карбонатные конгломераты. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов (кварц, халцедон, гематит, пирит, лимонит, хлорит и др.), а также органические соединения. Примеси различно влияют на качество мрамора, снижая или повышая его декоративность.

Характеристики мрамора: Плотность — от 2600 до 2900 кг/м3
Cопротивление сжатию от 50 до 250 Мн/м2 (500-2500 кгс/см2)
Истираемость от 0,40 до 3,20 г/см2
Водопоглощение от 0,15 до 0,50%
Наибольшей прочностью и наилучшей полируемостью отличаются мелкокристаллический мрамор с зубчатой связью зёрен.
Структурно однородные мраморы морозостойки.
В подавляющем большинстве случаев мрамор хорошо поддается обработке любыми инструментами.

Окраска мрамора зависит от примесей. Большинство цветных мраморов имеет пёструю окраску. Рисунок определяется не только строением мрамора, но и направлением, по которому производится распиливание камня. Полировка усиливает и проявляет цвет и рисунок мрамора. Шлифовка снижает яркость и четкость.  Цветовые вариации и наличие различного рода включений, каверн, неоднородностей, жилок создают уникальный для каждого кусочка камня рисунок. При разработке интерьеров с использованием натурального камня следует иметь в виду, что фактура поверхности и цветовые оттенки камня могут варьироваться, подчеркивая естественность среды и создавая интересные визуальные эффекты.

По декоративным свойствам, возможностям обработки и широте применения мрамор делят на белый, серый и цветной.
Белый мрамор практически не содержит примесей, поэтому он часто однороден, имеет мелко- и среднезернистую структуру. Этот мрамор легко поддается обработке. Наиболее ценным считается мелкозернистый белый мрамор, который часто используют в скульптуре. Белый мрамор считается очень капризным, домашним камнем, что связано с его особой структурой: он слабо защищен от образования пятен и пожелтения. Такой мрамор следует с осторожностью применять при облицовке фасадов. Его технические характеристики позволяют пережить лютые морозы и механические повреждения, однако через некоторое время он может потерять свою красоту и блеск, потускнеть и покрыться желтыми пятнами.
Серый мрамор чаще всего неоднороден по цвету и имеет слоистую расцветку. Характерный рисунок серого мрамора – «облачный» и «снежно-пейзажный». Этот вид мрамора хорошо обрабатывается и полируется. Его используют для наружной и внутренней облицовки.
Цветной мрамор включает в себя большой спектр разновидностей — от желтых и розовых до зеленых черных. Среди цветного мрамора наиболее редкими считаются сине-голубые разновидности.

Мрамор применяется с античности как конструкционный и облицовочный архитектурный материал благодаря своим пластическим и декоративным достоинствам. Мрамор твердый и прочный материал, мелкозернистый, что определяет его хорошую полируемость.
Мрамор отличается богатством тонов, пятнистой или слоистой структурой, выявляемыми при полировке. Теплостойкие качества мрамора позволяют применять этот камень для наружной облицовки каминов или помещений с повышенной температурой. Коэффициент водопоглощения мрамора, так же как и гранита, довольно низкий, поэтому его можно использовать при строительстве бассейнов и фонтанов.
Мрамор используется также для создания мозаичных композиций (инкрустационный стиль, флорентийская мозаика), рельефов и круглых изваяний. Относительная прозрачность мрамора порождает на поверхности скульптуры тончайшую игру света и тени.
Мрамор реагирует на кислоты, в том числе на пищевые (лимонная, уксусная), а также разрушается от действия соляной кислоты.

Известняк

 

— осадочная горная порода, состоящая преимущественно из кальцита СаСО3. Осадочные горные породы породы образовались в результате разрушения изверженных пород или из продуктов жизнедеятельности растений и животных организмов. Большинство известняков формировалось в мелководных морских бассейнах путём накопления органических остатков, при одновременном химическом осаждении кальцита, реже — в водоёмах суши. Известняки залегают в виде пластов и встречаются среди отложений всех геологических систем.
Наиболее частыми примесями в известняках являются доломит, кварц, глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа и марганца, а также пирит, марказит, фосфаты, гипс и органические вещества. Известняки нередко содержат остатки известковых скелетов ископаемых организмов.

Химический состав чистых известняков приближается к теоретическому составу кальцита (56% CaО и 44% СО2). Доломитизированные известняки — известняки, содержащие MgO от 4 до 17%.
Доломиты — При возрастании содержания магния доломитизированные известняки через ряд промежуточных разновидностей переходят в доломиты.
Мергели — Известняки, содержащие от 25 до 50% глинистых частиц, называются мергелями. Существуют также переходные образования между известняками и песчаниками.
Мраморизованные известняки — Изменение известников под влиянием процессов метаморфизма приводит к образованию мрамора. Переходные разности называются мраморизованными известняками.

По происхождению известняки подразделяются на:
Органогенные известняки — образующиеся за счёт накопления органических остатков (ракушечники, шламовые и рифовые);
Хемогенные известняки — возникающие в результате осаждения кальцита из растворов;
Обломочные известняки — образующиеся за счёт накопления обломков — продуктов разрушения более древних известняков.

По структурным признакам известняки делятся на плотные, пористые, мраморовидные и землистые
Плотные известняки состоят отчасти из крайне мелких зерен известкового шпата, но большей частью из обломков известковых раковин и панцирей различных организмов. Обычно плотные известняки окрашены в желтоватые, бурые и серые цвета и встречаются во всех геологических образованиях, часто в виде мощных отложений.
Плотные известняки используются при изготовлении плит для наружной и внутренней облицовки. К ним относятся, в частности, знаменитые мячковские, коробчеевские и ковровские известняки, из которых русские архитекторы возводили чудеса белокаменного зодчества.
Пористые известняки — известковый туф, травертин, ракушечники и другие породы. В них нередко заключены остатки растений, раковины моллюсков и тому подобное.
Мраморовидные или кристаллические известняки — различные виды мрамора, мраморизованные известняки.
Землистые известняки — мел.

В зависимости от строения и характера зернистости известняки делят на:
Оолитовые известняки — грубозернистая структура с кальцитовыми образованиями, круглые зерна концентрически скорлуповатого строения, более или менее плотно сцементированные;
Пизолитовые известняки — зерна достигают величины горошины и состоят из арагонита. (Также называются гороховый камень).
Характер и степень зернистости известняков могут значительно различаться. Иногда в известняках наблюдается хорошо выраженная слоистость.

Известняки с малым количеством примесей имеют обычно белый или светло-серый цвет. Примеси органических веществ окрашивают известняки в чёрные и тёмно-серые цвета, а окислы железа — в жёлтые, коричневые и красные оттенки.

Свойства

Прочность
В строительстве прочность используемого материала является одним из важнейших свойств. Натуральный камень является наиболее прочным из природных материалов и наиболее износостойким. Чем выше прочность, тем дольше срок службы камня. Существует условное деление пород на три группы по степени прочности: высокой прочности — гранит, габбро, кварцит; средней прочности — мрамор, известняк, травертин; низкой прочности — туф, рыхлый известняк.
Прочность камня является определяющим показателем при выборе породы для конкретных функциональных целей.

Плотность
Плотность – масса единичного объема вещества, единица измерения в системе СИ — килограмм/кубический метр.
Обычно по плотности камни подразделяют на легкие (плотность до 2200 кг/м3) и тяжелые (более 2200 кг/м3). От плотности зависит масса камня, а следовательно, вес используемых каменных элементов. Чем выше плотность, тем тяжелее отдельные элементы и конструкция в целом. По весу эталонного образца можно определить плотность породы экспериментальным путем.

Пористость
Наличие в породе воздушных пор, их размер, количество, расположение. Пористость напрямую влияет на плотность камня. Как правило, чем выше пористость, тем меньше плотность и вес камня. С другой стороны, с увеличением пористости улучшается способность камня к обработке (но ухудшается полируемость). Пористость влияет на водопоглощение, соле- и кислотостойкость. Для ряда пород пористость бывает неравномерной, то есть в массиве камня могут соседствовать участки с высокой и низкой пористостью. Это обусловлено сложными геологическими процессами, происходившими при формировании породы.

Теплопроводность
Теплопроводность камня зависит от плотности и пористости камня. Обычно более пористые и менее плотные породы являются более теплопроводными. Характеристики теплопроводности особенно важны для случаев применения камня для внутренней отделки, например, при устройстве теплых полов или облицовке каминов.

Водопоглощение и морозостойкость
Показатель водопоглощения определяет способность камня к впитыванию воды и водных растворов. От показателя водопоглощения прямо зависит морозостойкость. При замерзании вода увеличивается в объеме. При ее нахождении в порах камня образуется дополнительное внутреннее давление, способное привести к образованию трещин и разрушению породы. Важно учитывать морозостойкость при использовании камня в наружной отделке, а также при создании из камня различных архитектурных элементов — лестниц, баллюстрад, колонн и т.п.

Солестойкость
Соли могут проникать внутрь камня вместе с водой и оседать после высыхания внутри пор в виде концентрированных растворов, способствующих росту кристаллов. При возникновении кристаллизационных структур создается значительное внутреннее давление, способствующее разрушению камня. При высокой пористости кристаллизационное давление распределяется равномерно и солестойкость пород обычно высокая. При низкой или неравномерной пористости кристаллизационное давление опасно, особенно при высоком водопоглощении.
Характеристики солестойкости необходимо учитывать при использовании камня для внутренней отделки в качестве столешниц, подоконников, рабочих поверхностей в кухнях и подсобных помещениях, а также для внешней отделки (особенно в городских условиях).

Кислотостойкость
Кислотостойкость – показатель способности породы взаимодействовать с различными кислотами. Лимонная, уксусная кислота достаточно активно применяются в быту в процессе приготовления пищи, ряд кислот используется в качестве очищающих и дезинфицирующих средств. Во внешней среде, особенно в городах, также образуется ряд достаточно активных кислот. Частое соприкосновение с кислотами камня с низкой кислотостойкостью способно быстро привести к разрушению не только поверхности, но и всего массива породы.
Этот показатель важен для камней, применяемых при внутренней отделке для поверхностей, соприкасающихся с пищевыми продуктами, а также при внешней отделке.

Декоративность
Условная характеристика, определяющая богатство цвета, рисунка, фактуры породы, ее эстетическую привлекательность. Для разных функциональных целей могут быть разные критерии определения наиболее значимых декоративных признаков.

Обрабатываемость и полируемость
Характеристики, определяющие степень податливости камня обработке и сложность придания поверхности камня полированного вида. Следует учитывать эти показатели при выборе породы для сложных точеных изделий или полированных поверхностей.

Износостойкость и истираемость
Износостойкость определяет способность породы выдерживать различные нагрузки. Для камня, используемого для отделки полов, лестниц и других поверхностей, подвергающихся воздействию трения, важным показателем является истираемость. Истираемость измеряется в мм толщины камня, стираемого при прохождении 1 миллиона людей за год.