Як природних будівельних каменів називають все зустрічаються на землі камені. Для будівництва важливими є їх склад і їх властивості.
Виникнення природних будівельних каменів
Вік Землі налічує 5-10 мільярдів років. Передбачається, що вона виникла під час вибуху в космосі у вигляді газоподібного або рідкого вогненної кулі. За рахунок випромінювання тепла в світовий простір його поверхню охолола і стала твердою. Земля побудована у вигляді оболонок (рис. 1).
Мал. 1. Будова Землі
Земна кора - це зовнішній шар товщиною близько 120 км. Він складається переважно із з'єднань кремнію і алюмінію з киснем. Щільність його становить від 2,6 до 3,3 кг / дм 3. Поверхня Землі утворює кору товщиною близько 40 км. Вона складається з плітоподобного міцного каменю і плаває на рідкій магмі (розплавленому камені). Внутрішні і зовнішні сили діють на земну поверхню, від чого вона постійно змінює форму і змінюється за складом. Внутрішні сили викликають підняття і опускання земної кори, утворення складок і розломів. 11о цієї причини, наприклад, однакові камені залягають на різній глибині. Це веде до зміщення шарів каменю (рис. 2).
Мал. 2. Зміна форми за рахунок внутрішніх сил
Зовнішні сили викликаються в основному впливом води і вітру. Вони розмивають земну поверхню і утворюють наноси. Руйнівним впливом володіє текуча вода і дощ, так як вони розмивають матеріали. Дощ і сонячне тепло викликають вивітрювання каменю. Замерзаюча вода розриває камінь. Вітер відносить дрібні частинки каменю і відкладає їх в інших місцях. Однак поточна вода може утворювати наноси. Вона несе з собою мул, пісок і гравій (рис. 3). Льодовики збирають великі камені-валуни в морени. Відмерлі рослини і тварини також сприяють створенню шарів грунту.
Мал. 3. Виникнення природних каменів
Види природних каменів
Природні камін (гірські породи) класифікуються за способом їх утворення на затверділі, осадові і перетворені (метаморфічні). Вони могутній застосовуватися в будівництві як в обробленому, так і в необробленому вигляді.
Затверділі гірські породи
Затверділі трпие породи (магматичні породи) утворюються, коли рідка порода (магма) в певних місцях проникає з ядра Землі на поверхню. Ці місця називають вулканами. Піднімається по жерла вулкана і виливається з кратера магма охолоджується на повітрі і застигає у вигляді каменю (рис. 4). Цей камінь називають вилилась гірською породою (табл. 2). При цьому можуть виникнути особливі форми гірських порід, як, наприклад, шестигранні базальтові колони (рис. 5). Внаслідок повільного охолодження магми в жерлі вулкана і в ходах цього жерла утворюються глибинні породи і жильна порода. Частина магми може викидатися в повітря при виверженні вулкана, там охолоджуватися і осаджувати вниз у вигляді шлакоподобной породи. Її називають виверженої породою.
Мал. 4. Освіта затверділих гірських порід
Мал. 5. Базальтові колони
Таблиця 2. Затверділі гірські породи
Мал. 7. Освіта метаморфічних гірських порід
Склад природних каменів
Природні камені складаються з мінералів. Вони міцні, в більшості випадків кристалічні, визначаються за зовнішнім виглядом і визначають властивості природних каменів в залежності від виду, кількості і складу мінералів.
Найважливішими мінералами є:- кварц: складова частина піску (кварцового піску) і пісковика;
- вапняної шпат: складова частина вапняку, крейди та мармуру;
- польовий шпат: складова частина граніту, порфіру, базальту та шиферу;
- глина: з вапном - мергель; з піском - суглинок;
- слюда: складова частина граніту.
Мал. 8. Кварцовий пісок
Властивості природних каменів
Вибір і застосування природних каменів залежать від різних властивостей цих каменів, але також і від їх вартості. Вона залежить від того, як часто зустрічаються ці камені в природі, від їх технічних властивостей і від їх художніх якостей.
- Міцність залежить від щільності суміші. Природні камені часто мають велику щільність і тому підходять для частин будівель, що несуть велике стискає навантаження. Крім того, камені мають велику вагу. Їх твердість може бути оцінена за допомогою шкали твердості Моха.
- Стійкість проти вивітрювання залежить від пористості каменю. Пористі камені, як, наприклад, певні пісковики, мають велику здатність всмоктування вологи (гігроскопічність). Мороз і вивітрювання можуть їх зруйнувати. В разі неправильного встановлення таких каменів в конструкції стіни може утворитися конденсат. Це також веде до будівельних пошкоджень. Двоокис вуглецю (С02) і двоокис сірки (S02) під час дощу можуть розчинятися і утворювати кислоти, які руйнують природний камінь. Зміна температур може привести до утворення тріщин. Мохи, лишайники, трава і коріння дерев проростають на мокрих каменях, в найдрібніші тріщини і можуть пошкодити природні камені, розриваючи їх.
- Оброблюваність залежить від щільності і твердості. Бувають види природних каменів, які можна легко пиляти в мокрому стані (травертин). Особливо тверді камені, наприклад базальт або граніт, вимагають великих витрат при їх обробці. Їх можна обробляти за допомогою інструментів з великими перервами в роботі. Внаслідок їх щільного складу тверді природні камені можна полірувати. При цьому виходить гладка, дзеркальна поверхня.
- Поверхня може мати різну структуру.
- Колір. а також текстура і ефекти можуть бути дуже різноманітними (рис. 9).
Мал. 9. Структура поверхні природних каменів