Строительные камни

Под строительным камнем понимается минеральное сырье, из которого при соответствующей механической обработке (дроблении, распиле, шлифовке, резке и прочих) получают нерудные строительные материалы: щебень, бутовый, стеновой и облицовочный камни, скальный грунт, плиты и блоки, отсев, крошку и так далее.

Дальше мы расскажем о самых популярных разновидностях строительных камней.

Вы узнаете, как их можно классифицировать с точки зрения:

• Горной породы
• Фракции, или размера зерен
• Наличия постобработки

Начнем с первого пункта.

Виды строительных камней в зависимости от горной породы

Горными породами называют самостоятельные геологические тела, которые образовались в условиях разных геологических процессов. Подробно о них вы можете прочитать в нашей статье Общая классификация горных пород.

Практически все горные породы – и магматические, и метаморфические, и осадочные – используют как сырье для производства строительных камней. Выбор той или иной разновидности зависит от многих факторов, среди которых, в том числе, местоположение региона на карте и наличие на его территории залежей горных пород (а также развитость в нем горнодобывающей промышленности).

Так, например, на Урале с прочными магматическими горными породами проблем нет. Здесь есть массивные залежи и гранита, и диорита, и габбро, и базальта, и сиенита, и прочих. Тут добывают достаточно сырья, поэтому строительные камни в целом стоят недорого. А вот, скажем, в областях, расположенных на равнинах и в степной местности, вдали от горных массивов, добывать сырье просто негде. Поэтому все оно будет привозным и стоить достаточно дорого.

В таблице ниже мы разместили краткую информацию о том, какие горные породы пользуются наибольшей популярностью в качестве сырья для производства строительных камней.

Повторимся, что подробно об этих и других разновидностях горных пород вы можете прочитать на нашей странице Общая классификация горных пород.

Возможности использования строительных камней в тех или иных работах определяются рядом его свойств, которые в свою очередь зависят от условий образования, минералогического состава и структуры горной породы.

Основными характеристиками строительных камней являются:

• Прочность (сопротивление механическим нагрузкам)
• Плотность (отношение веса к объему)
• Морозостойкость (устойчивость к постоянным перепадам температур)
• Водопоглощение (способность впитывать и удерживать в себе воду)
• Истираемость (сопротивление истирающим нагрузкам)
• Теплопроводность (способность проводить тепло)
• Обрабатываемость (легкость работы с материалом)
• Декоративные качества (цвет, рисунок, текстура, фактура и другие параметры)
• Химическая стойкость (устойчивость к кислотам, щелочам, а также различным химическим процессам и реакциям)

Именно от этих свойств во многом зависит сфера применения того или иного строительного камня в конкретных работах.

Так, например, пористые материалы, обладающие повышенным водопоглощением, нельзя использовать для строительства объектов, которые будут взаимодействовать с водой или постоянно в ней находиться (наружная облицовка, мосты, дамбы, плотины и так далее). Еще один пример: строительные камни, которые легко превращаются в пыль даже от незначительных истирающих нагрузок, нельзя брать для формирования верхнего слоя дорожного полотна.

Конечно, есть и другие характеристики материалов, такие как, скажем, объемная масса, звуко- и воздухопроницаемость, но они менее важны с практической точки зрения.

Подробно на характеристиках строительных камней в рамках данной статьи мы останавливаться не будем. Отметим лишь, что важнейшим свойством конкретно горной породы, применяемой в качестве сырья для производства строительного камня, является ее прочность. Именно этот показатель имеет существенное значение для всех областей его использования, так как в большинстве случаев на камень все равно будут оказываться те или иные нагрузки.

Кроме того, значительное влияние на физико-механические свойства горных пород оказывают их:

• Структура
• Текстура

Так, породы, обладающие однородно-кристаллическим строением, имеют наибольшую прочность на сжатие, незначительную пористость, слабо насыщаются водой и стойки к выветриванию. При преобладании в породе стекла ее прочность снижается, и она легче подвергается воздействию температурных изменений.

Породы, сложенные гладкими зернами, обладают меньшей прочностью по сравнению с содержащими зерна неправильной, зазубренной формы. Также мелкозернистые породы обладают более высокой прочностью, чем крупнозернистые.

Существенное влияние на прочность оказывает и пористость. В принципе, все показатели физико-механических свойств горной породы (за исключением теплопроводности) с увеличением пористости снижаются. Наиболее высокой пористостью обладают осадочные породы. Магматические разновидности обычно являются низкопористыми (за исключением сильновыветрелых, а также вулканических туфов). При одинаковом размере зерен наименьшей пористостью обладают осадочные породы с окатанными зернами, наименьшей – с угловатыми и плоскими.

Виды строительных камней в зависимости от размера зерен

Как таковой единой классификации строительных камней по их зерновому составу не существует. Однако можно попробовать выявить ее самостоятельно – на основании разделений конкретных строительных камней.

Итак, условно все камни можно поделить на материалы с размерами:

• Более 500 мм
• От 500 до 100 мм
• От 100 до 50 мм
• От 50 до 5 мм
• Менее 5 мм

Если говорить о конкретных строительных камнях, можно также выделить несколько их видов.

Это, например:

• Валуны
• Глыбы
• Плиты и блоки
• Бутовый камень
• Скальный грунт
• Щебень и гравий
• Каменная крошка
• Песок из отсевов дробления (отсев)

А теперь давайте соединим все данные в сводную таблицу.

Дальше мы рассмотрим особенности конкретных строительных камней.

Валуны и глыбы

И валуны, и глыбы относятся к обломочной несцементированной группе осадочных горных пород. Это значит, что их зерна и частицы ничем не скреплены между собой. Они также считаются самыми крупными строительными камнями. Их размеры могут варьироваться от 100 см до 100 мм.

Отличие валунов и глыб друг от друга состоит в окатанности их зерен. Так, валуны представляют собой крупные окатанные обломки горной породы, тогда как глыбы имеют угловатые зерна неправильной формы с острыми краями. Кроме того, глыбами часто называют отдельно лежащие большие бесформенные куски горной породы.

Применяют валуны и глыбы в:

• Строительстве – для уплотнения и укрепления грунта
• Инженерии – для укрепления откосов и берегов, возведения фундаментов инженерных конструкций и сооружений
• Ландшафтном дизайне – для создания различных архитектурных форм (например, сада камней)
• Производстве – как сырье для получения более мелких строительных камней (щебня)

А вот в дорожных работах использовать эти материалы нерационально.

Плиты и блоки

Плиты и блоки представляют собой части породы, имеющие конкретные формы. Их добывают целенаправленно самым продуктивным и одновременно самым дорогим способом – камнерезным. Его используют исключительно для добычи ценных пород, которые в дальнейшем идут на изготовление облицовочных плит, монолитных памятников, скульптур и так далее.

Суть этого способа добычи состоит в том, что камнерезные машины «отрезают» блоки и плиты от скалы или горы прямо в карьере. Таким образом можно не только получить камни правильной формы, но и избежать появление в материале микротрещин, а также сохранить целостность породы, ее природную структуру и фактуру.

В основном плиты и блоки «нарезают» из таких пород:

• Мрамора
• Габбро
• Доломита
• Известняка
• Ракушечника

Особо ценится в мире каррарский мрамор, который камнерезным способом добывают в Альпах. На территории нашей страны так получают, например, карельский габбро.

Бутовый камень

Если валуны и глыбы обычно образуются сами по себе, без участия человека, то бутом называют куски, которые получились при разработке горной породы. Материал имеет неправильную форму и может быть различных размеров (вплоть до 100 см).

Для получения бутового камня пригодны и изверженные, и метаморфические, и осадочные породы.

В зависимости от способа добычи бут может быть:

• Рваным – полученным при взрывных работах
• Постелистым – добытым путем выемки слоистых пород
• Плитняком – полученным при выколке камней из слоев осадочных и метаморфических пород

Качество бута можно определить ударом молотка. Звонкий звук издает плотный камень хорошего качества, а глухой – бут с примесями глины и других пород. Камень низких марок от одного удара молотком весом в 1 кг разбивается на мелкие куски.

Использовать бутовый камень можно для:

• Кладки фундамента (в том числе различных инженерных сооружений)
• Создания бутобетона (а также в виде крупных включений в бетон, укладываемый в фундаменты)
• Обратной засыпки
• Кладки стен нежилых, вспомогательных и производственных зданий, промышленных и сельскохозяйственных предприятий

Кроме того, бут можно использовать как сырье для получения щебня и каменной крошки.

Скальный грунт

Его также называют скалой и скальником. Он представляет собой обломки разных размеров какой-либо горной породы. По сути, это разрушенный горный массив. Поэтому в составе скальника могут присутствовать как крупные камни (более 10 см), так и песок с пылью. Вот почему фракции скального грунта обозначаются как диапазон от нуля и до определенной цифры.

Так, в зависимости от размера скала бывает (в мм):

• 0-100
• 0-200
• 0-300
• 0-400
• 0-500
• 0-600

И так далее. Крайняя точка, которую принято выделять, – это скала фракции 0-1500 мм. Ее также называют «чемоданом».

Скальный грунт может быть получен из всех горных пород, начиная от осадочного известняка и заканчивая прочным гранитом.

Применяют скалу следующим образом:

• Для укрепления грунта под фундаментом
• Для поднятия уровня участка
• При изготовлении бетона низких марок
• Для бутования столбов забора
• Для создания основы под дорожным полотном
• При устройстве временных дорог и подъездных путей
• Для создания насыпей и обочин
• При рекультивации
• Для осушения болот
• В ландшафтном дизайне

Возможность использования скального грунта в тех или иных работах в первую очередь зависит от фракции материала.

Щебень и гравий

Щебень – это продукт дробления твердых горных пород. Для его изготовления используются интрузивные, осадочные и метаморфические породы, а также гравий из этих пород.

Различают щебень:

• Натуральный, полученный в результате дробления различных горных пород – гранита, диорита, габбро, мрамора, туфа и других (сюда же относится гравийный щебень, полученный из гравия и валунов)
• Искусственный, полученный при дроблении таких материалов как шлак, кирпич, бетон, керамзит и другие

Щебень бывает разных фракций.

Основными считаются размеры (в мм):

• 5-10
• 5-20
• 10-20
• 20-40
• 40-70
• 70-120

В целом можно сказать, что почти все фракции щебня – и основные, и специфические – лежат в диапазоне от 5 мм до 7 см. Изредка верхняя граница увеличивается до 10-15 см.

Гравий, валуны и глыбы, подвергаемые дроблению на щебень, должны состоять из прочных пород.

Если говорить о гравии как о самостоятельном материале, то он представляет собой различно окатанные зерна горных пород размером от 5 до 70 мм. По сути, это тот же щебень, только имеющий округлые зерна. Даже основные фракции гравия точно такие же, как и у щебенки.

Еще одно отличие этих материалов друг от друга состоит в том, что гравий образовался естественным путем в результате разных геологических процессов и воздействия на породу различных факторов внешней среды (дождя, снега, перепадов температур и других). А щебень – всегда продукт дробления.

Способы применения у щебня и гравия тоже одинаковые. Отметим, что гравий используют как более дешевую альтернативу щебню в тех регионах, где нет возможности добывать прочные горные породы.

Берут материалы чаще всего для таких работ:

• Приготовления бетона (в роли крупного заполнителя)
• Приготовления асфальтобетона
• Оборудования дренажа
• Стяжки пола
• Строительства отмостки
• Укрепления и уплотнения грунта
• Оборудования различных подушек
• Обратной засыпки
• Создания грунтовых, временных и подъездных дорог
• Ямочного ремонта
• Декоративных отсыпок и оформления дорожек, клумб, альпинариев
• Ландшафтного дизайна
• Создания балластного слоя в железнодорожном строительстве
• Производства тротуарной плитки
• Производства железобетонных изделий

Что касается приготовления бетонных смесей, то тут качество самих заполнителей определяется главным образом их минералого-петрографическим составом и формой зерен. Оптимальным считается щебень с шероховатыми зернами. У таких частиц сцепление с цементным раствором лучше, чем у гравия.

Каменная крошка

По сути, она представляет собой мелкофракционную щебенку. Размер ее частиц лежит в диапазоне от 1,5 до 5 мм.

Каменную крошку получают двумя способами:

• Целенаправленно, в этом случае на нее специально дробят горные породы
• Как побочный продукт при производстве щебня

Чаще всего ее производят из гранита и мрамора. Отсюда ее названия «гранитная крошка» и «мраморная крошка».

Используют эти материалы в основном:

• Как мелкий заполнитель в бетоне
• В стяжке пола
• В ландшафтном дизайне
• Как противогололедный материал

Обратите внимание, что каменная крошка не равно щебень еврофракций.

Песок из отсевов дробления (отсев)

Отсев – это побочный продукт, получаемый при дроблении горных пород на щебень. Часто он не проходит никакой дополнительной обработки и реализуется сразу же после получения. Поэтому стоимость у него обычно невысокая.

Отсев может быть произведен из любой породы.

А вот фракции у него бывают определенные:

• 0-4 мм (еврофракция)
• 0-5 мм
• 0-10 мм

По внешнему виду отсев напоминает песок. Поэтому, наверное, его не совсем правильно относить к строительным камням. С другой стороны, как щебень, бут и крошку, его получают в результате дробления горных пород, а в его составе присутствуют камешки.

Теперь, когда вы знаете, из каких пород могут производиться строительные камни и каких размеров они могут быть, давайте посмотрим, как их можно использовать.

Сводные данные об областях их применения в строительстве (и не только) мы разместили в следующей таблице.

Применение строительного камня

Список работ можно продолжать. Ведь, повторимся, строительные камни используются повсеместно.

Виды строительных камней в зависимости от постобработки

Постобработка понимается как дополнительные манипуляции со строительными камнями после их добычи.

Она может включать в себя следующие процедуры:

• Просеивание (сортировку по фракциям)
• Дробление
• Нарезку
• Промывку
• Окрашивание
• Обогащение (комплекс различных манипуляций)

Как вы понимаете, постобработке строительные камни подвергаются не всегда.

В самом широком понимании эта классификация может выглядеть так:

• Строительные камни, не проходящие постобработку
• Строительные камни, прошедшие постобработку

К первой группе относятся валуны и глыбы, а также нефракционные партии скалы, гравия и бута. А вот щебень, каменную крошку и отсев обычно как минимум просеивают на строительных ситах для получения партии с зернами определенных размеров. Как максимум, эти материалы промывают и окрашивают.

Дроблению как способу постобработки часто подвергаются валуны, глыбы, бут и скала, ведь, как мы несколько раз отмечали выше, их могут использовать как сырье для получения щебня, крошки и отсева. Также большие строительные камни могут нарезать на блоки или плиты.

Теперь вы знаете, что такое строительные камни, что они из себя представляют и каких видов бывают в зависимости от разных классификаций.