Натуральный камень (с) Материал 2001

Натуральный камень - древнейший строительный материал. В связи с трудоемкостью обработки натурального камня раньше из него возводили в основном культовые, оборонительные и дворцовые сооружения, многие из которых считаются чудесами света - египетские пирамиды, пирамида ацтеков, Великая Китайская стена, мавзолей Тадж Махал... Сегодняшний уровень развития камнеобработки позволяет использовать камень в массовом строительстве - как для внешней, так и для внутренней отделки зданий.
Но у каждого камня есть свои особенности, которые объясняются его физическими свойствами.

Происхождение и классификация горных пород

Камень относится к числу горных пород. Горными породами называют природные образования, состоящие из отдельных минералов и их ассоциаций. Изучением состава, происхождения и физических свойств горных пород занимается наука петрография. Согласно ее данным, по своему происхождению все породы делятся на триосновные группы:

1. Изверженные (первичные)
2. Осадочные (вторичные)
3. Метаморфические (видоизмененные).

Изверженные породы образовались непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава), в результате ее охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают глубинные и излившиеся горные породы.
Глубинные возникли в результате постепенного остывания магмы при высоком давлении внутри земной коры. В этих условиях составляющие магмы кристаллизовались, благодаря чему образовались массивные плотные породы с полнокристаллической структурой: граниты, сиениты, лабрадориты и габбро.
Излившиеся породы образовались в результате вулканического извержения магмы, которая быстро остывала на поверхности при низкой температуре и давлении. Времени для образования кристаллов было недостаточно, поэтому породы этой группы имеют скрыто или мелкокристаллическую структуру и большую пористость: порфиры, базальты, вулканические туфы, пеплы и пемзы.

Осадочные горные породы называют вторичными, поскольку они образовались в результате разрушения изверженных пород или из продуктов жизнедеятельности растений и животных организмов. Один из способов формирования этих горных пород - химические осадки, образующиеся в процессе высыхания озер и заливов. В результате в осадок выпадают различные соединения, которые со временем превращаются в травертин, доломит. Общая особенность этих пород - пористость, трещиноватость, растворяемость в воде.
К обломочным осадочным породам относятся сцементированные отложения (песчаники, брекчии, конгломераты) и рыхлые (пески, глины, гравий и щебень). Сцементированные отложения образовались из рыхлых. Например, песчаник - из кварцевого песка с известковым цементом, брекчия - из сцементированного щебня, а конгломерат - из гальки. Еще известны породы органического происхождения - известняки и мел. Они образуются в результата жизнедеятельности животных организмов и растений.

Метаморфические породы образовались путем превращения изверженных и осадочных горных пород в новый вид камня под воздействием высокой температуры, давления и химических процессов. Среди метаморфических пород различают массивные (зернистые), к которым относятся мрамор и кварциты, а также сланцеватые - гнейсы и сланцы.

СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД

Декоративность
Важное свойство горных пород, позволяющее использовать их в качестве облицовочного материала, - декоративность. Имеется в виду эстетическая привлекательность природного камня, в первую очередь его цвет и рисунок.

Прочность
Если говорить об использовании натурального камня в строительстве, то в этом смысле одним из важнейших его свойств является прочность, от которой зависит износостойкость материала. Чем прочнее камень, тем дольше он прослужит.
В зависимости от твердости минералов, входящих в состав горной породы и в значительной степени определяющих ее свойства, камни условно делятся на три группы:
прочные - кварциты, граниты, габбро;
средней прочности - мрамор, известняки, травертины;
низкой прочности - рыхлые известняки, туфы.

Плотность
Плотность - это масса единичного объема вещества. От этого показателя зависит вес конструкции: чем выше плотность камня, тем конструкция будет тяжелее. По плотности камни делятся на легкие (плотность до 2200 кг/м3) и тяжелые (плотность более 2200 кг/м3). Плотность зависит от пористости породы и минералов, входящих в ее состав.

Пористость
Пористость камня, который используется в качестве облицовочного материала, является одной из важнейших его характеристик. От пористости зависит водопоглощение и, соответственно, соле и кислотостойкость. А это основные показатели, влияющие на долговечность материала. Кроме того, общая пористость определяет прочность, теплопроводность, полируемость, обрабатываемость, декоративность камня и другие качественные характеристики. С повышением общей пористости снижается прочность и объем камня, ухудшается его полируемость, но уменьшается вес изделия и улучшается его способность к обработке.

Водопоглощение, соле, кислото и морозостойкость
Другим важным свойством горных пород, связанным с пористостью, является показатель водопоглощения. От него и от минерального состава материала зависит кислото- и солестойкость камня, а также его морозостойкость. Ведь при замерзании вода в порах увеличивается в объеме на 9%, создавая мощное давление. Вода, проникая в поры материалов, оставляет на них после высыхания концентрированные растворы солей. Из них начинается рост кристаллов, создающих огромное кристаллизационное давление. При высоком водопоглощении и низкой пористости под этим давлением в материале образуются трещины. При высокой пористости камня кристаллизационное давление распределяется равномерно, и новые трещины не образуются (яркий пример - известняк). Кислотостойкость - свойство пород и материалов реагировать с различными кислотами, разрушая или преобразовывая горные породы. Мрамор реагирует на кислоты, в том числе на пищевые (лимонная, уксусная). Мрамор, травертины, известняки и доломиты разрушаются от действия соляной кислоты. Правда, в природе в свободном виде она не встречается, но в городах, где хлориды используют для борьбы со снегом, этот фактор риска значительно возрастает.
Все это означает, что в наружной отделке зданий лучше использовать породы, которые не разрушаются под воздействием неблагоприятных факторов и долго сохраняют свой внешний вид, гранит и известняк. Известняк хорош для цокольных конструкций. Недаром во всех крупных городах, стоящих в долинах рек и имеющих многовековую историю (Лондон, Париж, Кельн, Москва), все цоколи зданий сложены из известняка. В Москве, кстати, из известняка сложен цоколь стен и башен Московского Кремля. Для цоколя можно использовать и гранит, но в этом случае движение солей пойдет по кладочным швам.

Классификация пород по степени истираемости

 Интенсивность людского потока

Фактурная обработка поверхности камня

Для придания камню дополнительной эстетики его подвергают различной фактурной обработке, которая может выявить и подчеркнуть декоративные свойства камня или, наоборот, затушевать их. В процессе такой обработки лицевую часть каменной плиты обрабатывают различными инструментами, создавая декоративный рельеф.
Фактура «Скала». Грубый рельеф камня получается в результате скалывания больших кусков с обрабатываемой детали. Получается естественный скол камня с перепадами высот рельефа до 5 - 15см. Эта фактура выполняется как механически, так и вручную.
Точечная фактура. Ровная поверхность с точечными выбоинами.
Пиленая фактура. Достигается путем обработки камня алмазными дисковыми пилами. В итоге получается шероховатая поверхность с продольными канавами и перепадами высоты до 5 мм.
Термообработка. Под воздействием высокотемпературной газовой струи поверхность камня становится шероховатой, со следами шелушения и хорошо выраженной структурой. Перепад высот - до 5 мм.
Шлифованная фактура. Ровная, слегка шероховатая поверхность камня со следами обработки абразивным инструментом. Перепад высот - 2 мм. Рисунок, цвет и структура камня проявляются в данном случае слабо, но общий фон становится светлее.
Лощеная фактура. Гладкая матовая поверхность без видимых следов обработки абразивным инструментом, с явно выраженным рисунком камня.
Полированная фактура. Иногда процесс полировки называют еще накаткой глянца, так как для этой фактуры характерен зеркальный блеск поверхности. Гладкая поверхность камня четко отражает детали предметов. Полировка полностью выявляет и подчеркивает природный цвет и рисунок камня.
людского потока

ПРИМЕНЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

Граниты
Гранит (от латинского «гранум» - зерно) - самая распространенная горная порода. Имеет ярко выраженную зернисто-кристаллическую структуру и состоит в основном из полевых шпатов, кварца, слюды и других минералов. По величине зерен граниты делятся на мелкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые. Цветовая «палитра» гранита чрезвычайно богата. Чаще всего встречается серый гранит разных оттенков - от светлого до темного. Бывает также розовый, оранжевый, красный, голубовато-серый и иногда голубовато-зеленый гранит. Исключительно редки граниты с голубым кварцем. Наиболее ценными в декоративном отношении считаются следующие разновидности гранитов: мелкозернистые светло-серые с голубым оттенком, насыщенно темно-красные и зеленовато-голубые. Гранит хорошо полируется, сохраняя зеркальный блеск поверхности в течение долгого времени, легко поддается теске, что позволяет создавать различные фактуры. Для создания декоративных эффектов некоторые разновидности гранитов подвергают термической обработке. Светло-серые граниты приобретают после этого нежный сахарно-белый оттенок.
Благодаря своим высоким механическим показателям и эксплуатационным свойствам гранит широко применяется в строительстве цокольных конструкций, в облицовке набережных, фасадов зданий, а также пола в местах с большим человекопотоком. Мелкозернистый гранит используют в скульптуре (поскольку его структура позволяет проводить ударную обработку), а крупнозернистый - для возведения монументальных сооружений. Очень часто к гранитам относят сиениты, которые отличаются от гранитов менее выраженной зернистостью и отсутствием кварца (благодаря этому они лучше поддаются обработке). Сиениты темнее гранитов: обычно они имеют серый, темно-серый, серо-голубой, темно-розовый цвета. Применяются в строительстве точно так же, как и граниты.

Габбро
Габбро - глубинная зернисто_кристаллическая порода. Имеет ту же структуру, что и гранит: мелко-, средне- и крупнозернистую. Отличается повышенной вязкостью и стойкостью к выветриванию. В габбро отсутствует кварц, поэтому камень легко поддается механической обработке, очень хорошо полируется и долго сохраняет блеск поверхности. Габбро представлен цветовыми оттенками от темного серо-зеленого до черного. Благодаря некоторой прозрачности плагиоклаза полированная поверхность камня приобретает хорошо выраженную глубину, что выгодно отличает габбро от других горных пород черного цвета. Например, от базальта. Довольно эффектно выглядит сочетание черного полированного и светло-серого сколотого
габбро, которое используют при составлении рисунков и орнаментов. В качестве облицовочного материала обычно применяют мелкозернистый зеленовато-черный и черный габбро. Габбро отлично переносит морозы. Поэтому его широко используют для облицовки фасадов, отделки общественных зданий, при создании монументальных сооружений, реже - в частных интерьрах. Полы из габбро в местах с интенсивным движением быстро теряют полировку.

Лабрадориты
Название этому камню дал полуостров Лабрадор, где он был впервые обнаружен. Лабрадорит - глубинная зернисто-кристаллическая порода, основным составляющим которой является плагиоклаз лабрадор. Выделяют два вида лабрадоритов: черные и серые.Чаще встречаются черные лабрадориты.
Особенный декоративный эффект придают этому камню мерцающие радужные пятна на поверхности: сине-зеленых, васильковых, золотисто-желтых, красных оттенков. Камни в голубых, синих и зеленоватых тонах увеличивают декоративную ценность породы. Лабрадорит чаще всего используется в полированном виде. Камень обладает высокой прочностью и морозостойкостью, что позволяет с успехом применять его во внешней отделке зданий. Но его используют и внутри помещений - для облицовки полов, цоколей стен, колонн. Кстати, черный лабрадорит использовали при строительстве храма Христа Спасителя в Москве в 1851 году.

Песчаники
Песчаник - осадочная порода, состоящая из сцементированного песка. К наиболее прочным относятся кремнистые песчаники. Песчаники бывают серого, зеленого, красного, желтого, коричневого и бурого цветов. Декоративными считаются мелко-зернистые красные, шоколадно-коричневые и зеленые разновидности песчаника, которые с успехом используются для наружной облицовки. В московских и петербургских зданиях, построенных в XIX - начале XXвека, хорошо сохранилась облицовка из польского песчаника серо-зеленого, желтого и розового оттенков. А Соборная площадь Московского Кремля облицована люберецким песчаником.
Однако песчаник довольно пористый материал, поэтому использовать его для отделки элементов, соприкасающихся с водой, нежелательно (в первую очередь речь идет о цокольных конструкциях). Песчаники не поддаются полировке, поэтому самые популярные фактуры песчаника - фактура скалывания, пиленая, иногда шлифованная фактура.

Известняки
Это порода органического и органо_химического происхождения, состоящая главным образом из кальцита, часто с примесью кварца, глинистых и песчаных частиц. Нередко содержит остатки известковых скелетов ископаемых организмов. Известняки имеют белый, светло-серый, желтоватый, реже - розоватый цвета. Наиболее ценными в декоративном смысле считаются белые известняки с желтым и розовым оттенком. В зависимости от структуры известняк делится на плотный, пористый и мраморовидный. 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. В группе известняков встречаются и морозостойкие разновидности. Чтобы в этом убедиться, достаточно посмотреть на прекрасно сохранившиеся постройки XIII - XIV веков. Среди пористых известняков тоже выделяют несколько разновидностей. Например, оолитовые известняки имеют грубозернистую структуру с округлыми кальцитовыми образованиями. Обычно они применяются как строительный материал для стен, реже - для облицовки фасадов. Ракушечные известняки (ракушечники) - довольно пористые породы, состоящие из раковин моллюсков и их обломков, скрепленных известковым цементом. Некоторые виды ракушечников считаются декоративными: например, чисто-белые, розовые, золотисто-желтые с большим содержанием ракушек. Ракушечники легко поддаются обработке режущим инструментом, а некоторые виды можно даже полировать (правда, без получения декоративного блеска). Ракушечники широко используются в качестве строительного материала для стен, а также для наружной и внутренней облицовки зданий.

Мрамор
Название «мрамор» произошло от греческого «мармарос», что значит - блестящий. Эта зернисто-кристаллическая порода появилась в результате перекристаллизации известняка и доломита под воздействием высокой температуры и давления. Но в строительстве словом «мрамор» называют не только этот камень, но и другие породы, похожие на него. Например, мраморовидные известняки и доломиты. В подавляющем большинстве мрамор хорошо поддается обработке любыми инструментами, что позволяет расширить и без того богатый спектр его цветов. Например, полировка усиливает рисунок и цвет мрамора, шлифовка снижает его яркость и четкость,а фактура скалывания абсолютно скрывает рисунок, но значительно осветляет общий фон. Хотя это можно отнести к любому камню. 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 славится теплым тоном и тем, что он просвечивается. Этот камень также называют статуарным, так как его широко используют в скульптуре. Белый мрамор считается очень капризным, домашним камнем, что связано с его особой структурой: он слабо защищен от образования пятен и пожелтения. Это касается в первую очередь недорогих сортов. Такой мрамор следует с осторожностью применять при облицовке фасадов. Безусловно, его технические характеристики позволяют переживать и 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 имеет слоистую расцветку. Характерный рисунок серого мрамора - «облачный» и «снежно-пейзажный». Этот вид мрамора легко обрабатывается и полируется. Его так же как и белый мрамор используют для наружной и внутренней облицовки. Среди цветного мрамора редкими считаются сине-голубые разновидности. Все они хорошо поддаются полировке. Теплостойкие качества мрамора позволяют применять этот камень для наружной облицовки каминов или помещений, связанных с повышенной температурой. Коэффициент водопоглощения мрамора так же, как у гранита, довольно низкий, поэтому его можно использовать при строительстве бассейнов, ванн и фонтанов. Но лучше всего отделывать мрамором интерьеры.

Кварцит
Мелкозернистые породы, которые образовались при перекристаллизации кремнистых песчаников и состоят в основном из кварца. Бывают серого, розового, желтого, малиново-красного, темно-вишневого и иногда белого цветов. Кварцит считается очень красивым камнем, особенно малиново-красные и темно-вишневые его разновидности. Фактура скалывания значительно осветляет общий фон камня, чем часто пользуются, совмещая ее с контрастным цветом полированной фактуры. Кварцит отличается очень высокой твердостью и относится к труднообрабатываемым материалам, однако поддается полировке очень высокого качества.
Этот камень применяют в монументальном искусстве и при строительстве уникальных архитектурных сооружений (например, при сооружении храма Спаса на Крови). Кроме того, на протяжении многих столетий кварцит использовался и как ритуальный камень: из него сделан саркофаг Наполеона, Александра II, верхняя часть Мавзолея Ленина.

Сланец
Эта плотная и твердая горная порода образовалась в основном из сильно уплотнившейся глины, которая частично перекристаллизовалась под высоким односторонним давлением. Характерная особенность сланцев - способность раскалываться на тонкие пластины. Цвета - темно-серый, черный, серо-коричневый, красно-коричневый. Сланец довольно долговечный материал, поддается обработке (расслаивается на тонкие пластины), некоторые виды можно полировать. Однако часто сланцы используют вообще без всякой обработки, потому что их поверхность на месте раскола сама по себе достаточно декоративна. Сланец используют в наружной и внутренней облицовке стен и полов. Например, полы Исаакиевского собора в Санкт_Петербурге частично сделаны из сланца. В Европе им часто покрывают крыши домов.

Полудрагоценные камни
К их числу относятся в основном горные породы, которые еще называют декоративно-поделочными камнями: яшма, оникс, опал, малахит, лазурит. Эти камни встречаются гораздо реже и ценятся гораздо больше прочих. Облицовывать ими большие участки поверхности довольно дорого, поэтому чаще всего полудрагоценными камнями отделывают небольшие элементы интерьера: детали колонн, подоконников, ванных комнат, а также мозаичные фрагменты. Одним из самых распространенных декоративно-поделочных камней считается оникс (в переводе с греческого «ноготь»). Ониксы имеют слоистое или радикально-лучистое строение. Бывают белого, светло-желтого, желтого, коричневого, темно-бурого, бледно-зеленого цветов. В рисунке чередуются полосы разных оттенков. Большинство мраморных ониксов просвечиваются, иногда на глубину до 30 - 40 мм. Оникс хорошо обрабатывается режущими и шлифовальными инструментами и поддается полировке высокого качества. Яркий пример использования оникса в отделке интерьера - витражи на станции метро «Динамо» в Москве.