Глава 3. Природные каменные материалы

 

Общие положения

 

Природными каменными материалами называют материалы, полученные из различных горных пород путем их механической обработки (дроблением, раскалыванием, пилением, шлифовкой, плавлением и т.п.). В результате такой обработки природные каменные материалы почти полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они были получены, без изменения первоначального химического состава. Изменяются лишь форма частиц (при дроблении), степень обработки поверхности (при шлифовании) и некоторые другие внешние качества.

Некоторые горные породы (песок, глина, гравий) применяют без специальной механической обработки.

На протяжении тысячелетий для строительства, вначале примитивных сооружений, а затем более сложных и величественных (египетские пирамиды, греческие пантеоны, русские храмы, акведуки, арены, соборы Древней Руси), применялся простой и доступный строительный материал – природный камень.

Каменные материалы очень прочны, долговечны, огнестойки и, как правило, являются местным строительным материалом. В наше время для возведения несущих конструкций (стен, колонн, арок, куполов и др.) тяжелые плотные каменные материалы не применяются. Но, тем не менее, они широко используются в современном строительстве: при возведении дорог и аэродромов, мостов, гидротехнических сооружений, для облицовочных работ; пористые каменные материалы применяются в конструкциях стен промышленных, общественных и гражданских зданий; для производства искусственных каменных материалов, минеральных вяжущих.

В России широкая разведка камня в недрах земли началась в конце ХIХ века при постройке железных и шоссейных дорог и развития градостроительства.

Значительный вклад в исследование методов определения качества природных каменных материалов внесли такие крупные ученые, как Н.А.Белелюбский, И.Г.Малюга, Н.К.Лахтин и др.

Проведенные исследования имели большое общегосударственное значение, так как ранее считалось, что в России мало хороших каменных материалов. Действительно, за валютные средства многие виды каменных материалов привозились из разных стран: гранит из Швеции и Финляндии, мрамор и вулканический пепел (пуццолана) из Италии.

Особенно ценными были работы академиков В.А.Обручева, А.Е.Ферсмана и др.

С появлением искусственных каменных материалов (бетона, керамического и силикатного кирпича и др.) роль природного камня (как объемно-штучного материала) в строительстве значительно изменилась. Его используют главным образом в качестве заполнителя в строительных и дорожных бетонах; как сырье для получения вяжущих веществ; минеральной ваты, как теплоизоляционной облицовки зданий; как местный строительный материал для кладки стен; как балластный слой при строительстве железных дорог; как фильтрующий материал при устройстве дренажей.

Каменный материал является основным исходным сырьем при производстве таких материалов, как портландцемент, известь, гипс, стекло и др.

Следует отметить, что месторождения горных пород, и особенно высокопрочных, расположены крайне неравномерно. Очень многие районы не имеют месторождений высокопрочных пород, поэтому при необходимости материалы из таких пород нужно перевозить по железной дороге из других, очень отдаленных, мест. В результате только одни транспортные и погрузо-разгрузочные расходы в 3-5 и более раз превосходят стоимость этих материалов на месте их получения. Поэтому в целях снижения расходов на дорожные работы и уменьшения стоимости строительства дорог применяют местные каменные материалы более низких классов прочности и морозостойкости. Однако использование таких каменных материалов требует соответствующего изменения конструкции дорожных одежд, предварительного решения вопроса о способах их применения и экономически правильного обоснования такого решения.

Практикой установлено, что местные каменные материалы даже низких классов по прочности, водо- и морозостойкости могут и должны быть применены для строительства дорог. Но применение материалов, не допускаемых СНиП для данной конструкции, возможно только при условии, что при проектировании дороги и дорожной одежды будут учтены их недостатки, а также проведены дополнительные мероприятия, которые или улучшат их свойства, или создадут более благоприятные условия для работы данного материала в дорожной конструкции.

Необходимо помнить, что любой каменный материал может найти применение в дорожном строительстве, если он правильно запроектирован и проведены соответствующие мероприятия по его улучшению.