Как физические свойства камней

Механические свойства камня

Каменные материалы получаются вследствие воздействия механического характера на земные породы и их обрабатывания. На основании обстоятельств формирования горные породы делятся на осадочные, метафорические и изверженные.

Свойства механического типа

К главным механическим характеристикам естественных камней относятся:

• истираемость;
• крепость;
• хрупкость;
• прочность.

Способность материала понижаться в весе и объеме вследствие стирающих влияний – это и есть истираемость. Ее характеризует потеря веса камня по отношению к см 2 стираемой поверхности.

Крепость представляет собой способность натурального камня противиться внедрению более крепких веществ в него. Ее приблизительно оценивают по специальной шкале твердости Мооса. Если есть надобность в высокоточном установлении, то применяется особое оборудование под названием склерометр.

Моментальное разрушение под воздействием внешних факторов без видимых существенных деформаций – это хрупкость натурального камня. Гранитные, мраморные и другие плиты механическим воздействиям сопротивляются слабо.

Физические свойства минералов. Цвет минералов.

Прочность – это свойство натурального камня противостоять разрушению под воздействием нагрузок извне. Напряжение, соответствующее нагрузке, разрушающей камень, берется за прочностной предел. Природный камень превосходно противостоит сжатию и плохо растяжению.

Также немаловажной характеристикой натурального материала считается обрабатываемость, то есть способность поддаваться влиянию инструментов с целью формирования определенной фактуры и конфигурации. Обрабатываемость измеряют числом трудозатрат на единицу изделия. Именно механико-физические свойства обусловили отличия в сфере использования натуральных камней для облицовки тех или иных помещений, сооружений и зданий.

—> Остались вопросы? —> —> —> —> —> —> —> —> —> —>

Источник: stoneflower.pro

Физические свойства натурального камня

Прочность: в строительстве прочность используемого материала является одним из важнейших свойств. Натуральный камень является наиболее прочным из всех природных материалов, применяемых в строительстве и отделке, а также 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 наиболее важным и определяющим показателем при выборе той или иной породы натурального камня для конкретных функциональных целей.

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 в конструкции здания. Чем выше плотность, тем тяжелее отдельные элементы и конструкция в целом. По весу эталонного образца можно определить плотность породы экспериментальным путем.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

Пористость: наличие в породе воздушных пор, их размер, количество и 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 напрямую влияет на водопоглощение, соле- и кислотостойкость натурального камня. 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: зависит от плотности и пористости камня. Обычно более пористые и менее плотные породы являются более теплопроводными. Характеристики теплопроводности особенно важны для случаев применения натурального камня во внутренней отделке помещений, например, при устройстве тёплых полов или облицовке каминов.

Водопоглощение и морозостойкость: показатель водопоглощения определяет способность камня к впитыванию воды и водных растворов. От показателя водопоглощения прямо зависит морозостойкость камня. При замерзании вода увеличивается в объеме.

При ее нахождении в порах камня образуется дополнительное внутреннее давление, способное привести к образованию трещин и дальнейшему разрушению породы. Очень важно учитывать морозостойкость при использовании камня в наружной отделке зданий, а также при создании из камня различных архитектурных элементов — лестниц, балюстрад, колонн и т.п. Чем ниже водопоглощение природного камня и чем выше его морозостойкость, тем более длинным будет срок его эксплуатации. Водопоглощение камня измеряется в процентах, а морозостойкость — в циклах (замораживания и оттаивания).

Солестойкость: соли могут проникать внутрь природного камня вместе с водой и оседать после высыхания внутри его 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 важно учитывать при использовании камня для внутренней отделки помещений — в качестве столешниц, подоконников, рабочих поверхностей в кухнях, а также для внешней отделки зданий — цоколях, лестницах, площадках (особенно в городских условиях).

Кислотостойкость: показатель способности натурального камня 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 весьма важен для камней, применяемых при внутренней отделке для поверхностей, соприкасающихся с пищевыми продуктами, а также при внешней отделке зданий, особенно в городских условиях.

Декоративность: условная характеристика, определяющая богатство цвета, рисунка, фактуры природного камня, а также его эстетическую привлекательность. Для разных функциональных целей могут быть выбраны и разные критерии определения наиболее значимых в данном конкретном случае декоративных признаков.

Обрабатываемость и полируемость: характеристики, определяющие степень подверженности природного камня обработке и сложность придания поверхности камня полированного вида. Следует учитывать эти показатели при выборе породы для сложных точеных изделий или полированных поверхностей. А так как основная масса готовой продукции в современной камнеобработке является полированной, данный показатель особенно важно учитывать при выборе натурального камня для производства изделий из него.

Износостойкость: определяет способность природного камня выдерживать различного вида нагрузки.

Истираемость: является важным показателем для натурального камня, используемого для отделки полов, лестниц и других поверхностей, подвергающихся воздействию трения. Особенно важно учитывать истираемость камня в общественных зданиях и сооружениях с большой пропускной способностью, например на стадионах, подземных переходах, вокзалах, в метро.

Истираемость показывает — сколько грамм теряет один квадратный см камня при прохождении 1 миллиона людей за год. Соответственно, истираемость измеряется в граммах/ квадратный сантиметр (г/см2). Чем больше эта цифра, тем более истираемым является камень, и наоборот. Разумеется, для сооружений с большой пропускной способностью очень важным фактором является подбор натурального камня с низкой истираемостью.

Источник: www.scala-rostov.ru

Все, что нужно знать о природных камнях

На первоначальном этапе своего формирования наша планета состояла из каменных пород, воды, огня, а формировалась среди рёва вулканов, сверкающих молний и постоянных столкновений друг с другом литосферных плит.

Горы, наползая друг на друга, разрушали, крошили и нещадно калечили друг друга, в результате чего малые и большие камни откалывались от молодых скал и катились вниз, разрушая всё на своём пути.

Со временем планета начала потихоньку успокаиваться, но процесс дробления горных пород до сих пор не завершился: земля периодически содрогается, круша скалы и перемалывая их на малые и большие камни.

Каменные подарки Земли

Натуральными камнями называют появившиеся в результате дробления твёрдые куски горных пород. По своей структуре, фактуре и составу они сильно отличаются друг от друга, а потому их видов чрезвычайно много: это и мрамор, и гранит, и известняк, а также сланцы, ракушечник, базальт.

Одни из них были образованы на суше, другие – под воздействием пресной или морской воды. Например, некоторые глыбы были сформированы благодаря моллюскам, которые умирая, опускались на дно, устилая его раковинами и панцирями.

Со временем слой становился толще, плотнее и через какое-то время разрушался, не выдерживая собственного веса, вследствие чего частицы раковин перемешивались и образовывали глыбы.

Натуральные камни, являют собой остатки:

• Разрушенных осадочных пород (75%), которые были сформированы в результате различных эрозийных процессов, прежде всего – выветривания и разрушения горных пород, механического или физического выпадения из воды осадка, жизнедеятельности организмов. Среди наиболее известных названий камней – известняк (природный камень белого цвета, состоящий из карбоната кальция), песчаник (состоит из частиц кварца) и мрамор – природный камень, который появился при преобразовании известняка и доломита;
• Метаморфических пород (около 20%) – магматические и осадочные породы, что были образованы внутри планеты и изменились под влиянием различных физико-химических процессов, прежде всего, давления водных и газовых растворов и высокой температуры. Самый известный натуральный камень этого вида является кварцит, состоящий из слюды и кварца;
• Магматических пород, что были выброшены вулканами наружу из недр Земли. Самым известным видом является гранит – одна из наиболее твёрдых, прочных и плотных пород. Цвет этого камня чрезвычайно разнообразен: серый, красный, коричневый, зелёный.

Процесс добывания

Добывают природный камень повсюду и на всех материках. Обычно транспортировка обходится недешево (на стоимость оказывает влияние не только качество породы, но и метод добычи и затрат на перевозку: добывая камни Земли очень важно сохранить вид горной породы).

Поскольку натуральные камни обладают разной прочностью и твёрдостью, для их добычи используют разные методы и оборудование.

Для этого месторождение вскрывают, создавая вертикальную шахту, ведущую внутрь карьера. Многие страны используют буровзрывной способ и метод воздушной подушки: при помощи буров делают отверстие, закладывают заряд или закачивают воздух.

В результате порода распадается на куски (хоть эти способы дешёвые, ценные свойства породы теряются, потому как она сильно дробится, что ведёт к значительным потерям сырья). Более дорогим, хоть и эффективным методом является камнерезный: он позволяет добывать природный камень без особых потерь.

Размеры

Натуральные камни бывают разных размеров: самый большой камень – это скала (образуется после того, как разрушается гора, имеющая большое число трещин), за ним идут глыбы, блоки, монолиты и более мелкие камешки.

Те, которые используют в строительстве, могут иметь как малые размеры, так и являться настоящими гигантами: большой камень нередко имеет размеры, превышающие 10 кубических метров (эти монолиты особенно ценны из-за сложности добычи и транспортировки).

Большие камни, которые не имеют трещин, делят на:

• Блоки – большие камни прямоугольной формы, размер которых превышает десять кубометров, их используют при закладывании фундаментов, циклопической кладки, в монументальных памятниках;
• Монументальный – от 5 до 10 м3, из него изготавливают памятники, скульптуры, перекрытия;
• Уникальный – размер 2х1х1,5 м, из него создают памятники, скульптуры, колонны;
• Штучный – размер превышает 1 м3, изготавливают квадрыги, скульптуры, вазы, чаши, а также блоки, булыжники, бордюрный натуральный камень.

На этом классификация по размерам не заканчивается, например, высота валунов составляет от 20 см до 10 м, щебень имеет от 5 до 15 см, галька – от 1 до 10 см, а самыми маленькими считаются тонкие пластины (их используют для облицовки, в мозаиках и витражах) – от 1 до 10 мм.

Твёрдость породы

Ещё одной важной характеристикой каменных природных материалов являются такие свойства, как их прочность и долговечность, то есть способность сохранять свои качества вне зависимости от внешнего воздействия.

По этому показателю натуральные камни делят на:

• Высокодолговечные – начинают разрушаться через шестьсот лет, к ним относят кварциты и мелкозернистые граниты;
• Долговечные – начинают крошиться через два столетия (крупнозернистые граниты);
• Относительно долговечные – разрушение начинается через сто лет (белый мрамор, плотный известняк, доломиты);
• Недолговечные – рассыпаться начинают уже через четверть века (цветной мрамор, пористый известняк, гипс).

Давая характеристику породе, учитывают также её структуру: размеры и форму минеральных зерен, степень кристаллизации, зернистость (насколько равномерно распределены минеральные зёрна и есть ли пустоты). Например, дабы узнать, какой камень долговечнее, достаточно посмотреть на его составные: мелкозернистая структура прочнее породы с крупными зёрнами или неравномерной структурой.

Большой камень, зернистая структура которого неравномерна, плохо устойчив к влияниям окружающей среды: различной величины зёрна минералов при смене температурного режима расширяются по-разному, из-за чего большие камни трескаются, а если в трещины попадает вода, натуральные камни продолжают разрушаться.

Облицовочные материалы

Если в прежние времена большой камень нередко использовали для возведения грандиозных, долговечных сооружений (например, пирамид), то в настоящее время им больше пользуются как облицовочным материалом, украшая дворцы, храмы, усадьбы, обыкновенные дома: природный камень износостойкий, устойчив к морозам и практически не впитывает воду.

Естественно, такой природный камень должен хорошо подаваться обработке, принимая нужную форму, а также должен быть красив (по этой причине для облицовки подходит далеко не каждый вид).

В этом случае немаловажную роль играют такие свойства камней, как рисунок, фактура и цвет камня. Стоит заметить, что каждый кусок имеет уникальный рисунок, а потому в природе вряд ли найдётся две одинаковых глыбы.

Произошло это потому, что они являют собой разные сочетания и смеси различных по составу кристаллических минеральных зёрен, вплоть до вкраплений органических и неорганических остатков.

Дабы добиться нужного вида, облицовочные материалы поддаются обработке (способ обработки зависит от зернистости и цвета). Облицовочный камень являет собой дорогой материал из-за того, что в процессе добычи должны сохраняться все его свойства, следовательно, затраты как на добычу, так и на обработку, немалые (и это несмотря на то, что залегает облицовочный натуральный камень неглубоко).

Добывают его аккуратно, блоками, делая всё возможное, дабы не появились трещины. При добыче используют наиболее дорогостоящий метод: породу режут камнерезными машинами или, если она очень легко разрушается, используют термоструйный метод, вырезая из массива с помощью терморезаков блоки, после чего им предают нужную форму.

Интересные факты о камнях

Просто интересная информация из серии «А знаете ли Вы что…»

1. На острове Яп в Тихом океане наряду с американским долларом находятся в обращении огромные каменные монеты с дыркой в центре — «рэи». Для переноски крупного рэи требуются усилия 20 взрослых мужчин, поэтому монетами не обмениваются, а просто помечают нового владельца надписью на камне.
2. Крокодилы глотают камни, чтобы глубже нырять и лучше переваривать пищу.
3. Одной из крупнейших жемчужин считают «Жемчужину Аллаха», добытую в 1934 году у Филиппинского острова Палаван в Южно-Китайском море. Она напоминала по форме голову человека в чалме, имея в длину 24 см, а вес — более 6 кг.
4. Считается, что самый большой строительный камень находится в ливанском Баальбеке. Это бывшая каменоломня, с которой доставляли камни для строительства баальбекского храма. Размеры блоков поражают. Этот имеет размеры 23х5,3х4,55 метров. Вес — 1000 тонн! В основании храма лежат подобные камни. Остаётся загадкой кто и когда строил эти храми и как блоки доставлялись к месту строительства.
5. Явление, при котором нарушаются логика и законы физики — камень ДАВАСКО — огромный валун, весом более 300 тонн, повисший на самом краю скалы, мерно покачивающийся от порывов ветра, и вот уже несколько тысячелетий словно прикован чей-то неземной силой, за пределами нашего понимания. Находится он в городе Тандиль, что на Юго-Востоке от Буэнос-Айреса в Аргентине.
6. На сегодняшний день человеку известны более 8 тысяч всевозможных видов природного камня, однако востребованными в сфере деятельности человека являются лишь несколько сотен видов.
7. Чароит — уникальный камень, который встречается только в России. Единственное место на земле, где добывают чароит, находится на границе Южной Якутии, Читинской и Иркутской областей. Это месторождение Мурунское, или же Муранские гольцы. Аналогов ему в мире нет. Порой это место называют Сиреневым Камнем, ведь чароит отличается удивительно насыщенным, ярким сиреневым цветом. В чароите всё удивительно. И то, что залегает он лишь в одном месте на земле, и необычно яркий и глубокий оттенок, и даже сама история открытия этого минерала – всё в нём поразительно!

Источник: vseprokamni.ru

Сланец — свойства, характеристики, состав, добыча и применение

Сланцы — разнообразные горные породы с параллельным (слоистым) расположением срастаний низко- или средне-температурных минералов (таких как хлорит, актинолит, серицит, серпентин, эпидот, мусковит, альбит, кварц, ставролит), входящих в их состав; в них часто сохраняются реликтовые структуры. Сланцы характеризуются сланцеватостью — способностью легко расщепляться на отдельные пластины. Относятся к терригенным или к метаморфическим горным породам. Сланцами принято называть горные породы, содержащие 50% и более пластинчатых и удлиненных минералов.

Химический состав сланца: Содержание оксидов в самых распространенных видах сланца колеблется в нижеследующих диапазонах — SiO2 от 15 до 27%, Al2O3 от 55 до75%, Fe2O3 от 0,04 до 3,6%, CaO от 0,04 до 5,6%, TiO2 от 0,3 до1,02, MgO от 0,04 до 5,6%

Физические свойства сланца: Камень сланец имеет большой спектр цветов. В природе он встречается желтого, красного, коричневого, серого, бордового, черного, зеленого и промежуточных оттенков. Чаще всего используется серый сланец с характерным маслянистым блеском, который обуславливает входящий в состав гранит.

Остальные цвета, как правило, применяются как отдельные фрагменты. Сланец — натуральный и экологически чистый материал, обладающий хорошей звукоизоляцией, высокой прочностью и морозостойкостью, что делает его устойчивым к перепадам температур. Этот природный камень устойчив к коррозийным процессам и ультрафиолету и не выцветает в течении всего срока службы.

Физические характеристики сланцев:

Средняя плотность – 2.71 г/см3

Предел прочности при изгибе — 87,6 Мпа

Морозостойкость – 100 циклов

Истираемость — 1,80 г. см2

Твердость по шкале Мооса – от 3 до 6

Особенности образования сланца: Сланец относится к метаморфическим горным породам и образуется в результате длительного воздействия внешних факторов (от температуры, давления и т.п.) на исходную горную породу, из-за чего горная порода подвергается перекристаллизации. По характеру исходных пород различают ортосланцы, происходящие из магматических пород и парасланцы, исходная порода которых, осадочная. Различают сланцы и по степени метаморфизма — слабометаморфизованные глинистые сланцы, кремнистые сланцы, глубокометаморфизованные кристаллические сланцы. Между этими двумя группами промежуточное положение занимают сланцевые породы — филлиты, хлоритовые, серицитовые, зеленые сланцы и некоторые др.

Добыча сланца: Добывается в карьерах открытого типа, методом скалывания пласта с блока залежи. Толщина зависит от породы камня и колеблется в пределах 20-150 мм. Германия, Бразилия, Испания.

Область применения сланца: Сланец как кровельный и отделочный материал используется уже не одну сотню лет в странах Западной Европы. Природным сланцем покрыты такие сооружения, как Букингемский дворец,

Лувр, резиденция канцлера Германии,

Полное отсутствие вредных химических веществ, длительный срок службы, надежность, эстетически совершенный вид и абсолютно. Сланец пользуется особым спросом при облицовке каминов, фрагментов стен, покрытии пола.

Он практически незаменим в помещениях с повышенной влажностью – ванных комнатах, санузлах, бассейнах благодаря своему малому влагопоглощению и высоким фрикционным свойствам. Противоскользящие свойства и прочность материала делает сланец отличным камнем для обустройства патио, террас, площадок и босоногих зон вокруг бассейнов.

Под заказ возможно изготовление любых эксклюзивных элементов, например цельных ступеней, для придания оригинальности экстерьеру, что позволит поддержать выбранный стиль при оформлении входной группы. В наружной отделке сланец также применяется в отделке цоколя, облицовке стен, мощении дорожек. Натуральный сланец считается одним из модных отделочных материалов. Уникальная и красивая фактура сланца делает его излюбленным материалом для дизайнеров, Но истинную славу материал приобрел как кровельный материал, срок службы которого превышает 200 лет. В этой области природному камню нет равных, как по форме плиток, так и по способу их укладки.

Источник: riel-stone.ru