Любая поделка из природного материала – всегда откровение для того, кто создает ее. Собирать из привычных и скучных предметов что-то новое и необычное, воплощать свои идеи при помощи шишек, веточек и плодов интересной формы бывает настолько увлекательно, что к занятию подключаются и взрослые. Ребенок при этом получает массу положительных эмоций и от новой игры, и от общения с дорогими людьми.
Любая поделка из природного материала – всегда откровение для того, кто создает ее
Неоспоримая польза конструирования из природного материала своими руками забавных игрушек и красивых панно заключается в стимулировании воображения и пространственного мышления. При работе с мелкими деталями ребенок развивает моторику пальцев, что влияет и на развитие головного мозга. Но самое главное для любящих родителей – это то удовольствие, которое малыш получает в процессе создания очередной самоделки.
Природа сама предоставляет огромное количество того, что пригодится для полезной игры. Среди деталей будущей игрушки или панно из природного материала могут быть и дары осеннего леса, и морские ракушки с летних пляжей, и красивая галька, обнаруженная в песочнице. Семена и плоды культурных растений в саду или парке не должны быть обойдены вниманием: они не менее разнообразны, чем лесные сокровища.
Кроме самого природного материала могут пригодиться:
- тонкие прочные палочки (зубочистки, шпажки, спички) для соединения деталей;
- проволока;
- изогнутые веточки;
- краски и кисть;
- пластилин;
- картон или фанера;
- ножницы;
- шило.
Природа сама предоставляет огромное количество того, что пригодится для полезной игры Если для создания композиции нужны осенние листья, то их лучше всего предварительно засушить. Иначе они деформируются, и картина из природного материала потеряет всю свою декоративность. Для высушивания листочки помещают между слоями газетной бумаги, накрывают ровной дощечкой и прижимают небольшим грузом. Через несколько дней листья полностью высохнут, оставаясь такими же красочными и ровными, как и в свежем состоянии.
Галерея: поделки из природного материала (25 фото)
Аппликации с малышом (видео)
Забавные игрушки для детей
Сувениры из природного материала может легко создавать ребенок и дошкольного, и младшего школьного возраста. Взрослые должны лишь показать, как скрепить части поделки. Для жестких соединений лучше использовать короткие заостренные палочки, а подвижные и изогнутые шеи, хвосты и конечности можно сделать из толстой медной проволоки.
Основной мотив игрушек из природного материала – животные. Они могут быть похожи на настоящих зверей либо принимать облик антропоморфных мультгероев. Какие-то изделия способны послужить даже елочными украшениями, если их подвесить на ленту или нить.
Крупные и выразительные сувениры можно сделать из еловых и сосновых шишек:
- Поделка «Белка на сосне» собирается из 3 шишек разного размера. Самая большая, еловая, потребуется для пышного хвоста. Очень хорошо, если она будет немного изогнута. Требуется проколоть палочкой основание этой детали и прикрепить ее к основанию шишки поменьше, которая послужит туловищем зверька. Голову можно сделать из маленькой сосновой или лиственничной шишки, из желудя округлой формы. Эту деталь нужно прикрепить при посредстве заостренной палочки к верхнему концу туловища. Для прочности можно подклеить детали. Для ушей животного хорошо подойдут кленовые крылатки или семена ясеня. Их нужно плотно вставить между чешуйками шишки или вогнать в проколотые отверстия в желуде. Лапки вырезать из фетра, сделать из проволоки или кривых веточек. Для глаз использовать блестящие семена лесного пиона, косточки вишни или подобные материалы. Подобрать сосновое полено с торчащим сучком и прикрепить к нему небольшую сосновую ветку. Посадить белочку на сучок и декорировать поделку шишками, осенними листьями или искусственным снегом.
- Черепаху изготовить еще проще: потребуется 1 большая раскрытая сосновая шишка и желудь для головы. У шишки нужно удалить верхнюю часть, чтобы осталось полукруглое основание. Кривую веточку или кусок проволоки воткнуть в шишку, а на другом конце закрепить желудь. Лапки морской черепахи прекрасно имитируют кленовые крылатки.
- Золотая рыбка из округлой шишки может украсить собой новогоднюю елочку. К шишке достаточно приклеить крупные глаза из бусин или шляпок желудей, а для вуалевого хвоста и плавников использовать птичьи перья, окрасив их в золотой цвет.
Интересные поделки из шишек могут быть весьма разнообразны. Для их изготовления требуется от 1 до нескольких деталей разного размера и всевозможные сопутствующие элементы: семена, перья, хвоя.
Сувениры из природного материала может легко создавать ребенок и дошкольного, и младшего школьного возраста Как делают насекомых на палочках?
Осенние поделки своими руками – это и простые, но удивительные по разнообразию насекомые на палочках. Их можно принести в детский сад или школу, подарить друзьям или любимому педагогу. Изготовление их занимает совсем немного времени, но они очень изящны и сами по себе, и в композиции с букетом из листьев.
Будут нужны длинные тонкие шпажки для шашлыка и высохшие крупные семена и плоды интересной формы. Двойную крылатку клена приклеить к палочке в месте соединения 2 семян. Нарисовать глаза и окрасить «крылышки» при помощи цветного лака для ногтей.
Из рогатых и колючих семян череды, репейника, лютика можно сделать очаровательных жуков, паучков и бабочек. К ним придется подклеить ножки или крылья. Из коробочек чернушки, мака, львиного зева можно создать и красивые цветы, надевая их на палочку и дополняя лепестками из крылаток липы, клена, ясеня или оболочек физалиса и мелких листьев.
Осенняя поделка из природного материала (видео)
Как сделать панно из природного материала?
Распространенный тип поделки из природного материала для начальной школы и старших групп детского сада – картины из различных элементов натурального происхождения. Объемный пейзаж, различные букетные осенние композиции из природных материалов своими руками можно выполнить и на жестком основании из картона, и в виде топиария или венка. Для соединения частей в этом случае чаще используют клей.
Композиция из ракушек на морскую тематику сможет напомнить о безмятежных днях летнего отдыха у моря. В качестве основы подойдет плотный картон. Чтобы смастерить панно с корабликом, нужна 1 крупная раковина рапана для его корпуса и множество плоских створок разного размера.
Для прочного соединения неровной раковины с основой может потребоваться пластилин или тонкая проволока. Тщательно рассмотрев рапана, можно убедиться, что он напоминает выпуклый борт морского судна. Прикреплять его нужно отверстием к основанию. Из створок покрупнее можно сделать нижние паруса, размещая ракушки прямо над корпусом. Продвигаясь вверх, следует выбирать створки меньшего размера. Когда кораблик будет готов, нужно нарисовать гуашью волны вокруг него, покрасить в голубой цвет небо. Вместо краски можно использовать подкрашенную манку: на смазанный клеем картон она ложится неравномерно, с успехом имитируя волны.
После высыхания краски можно продолжить декорирование панно: сделать украшения в виде лежащих на дне жемчужин и морских звезд, водорослей из скрученных травинок, морских черепах из скорлупы грецкого ореха. Пределов фантазии здесь уже быть не должно. Настоящему художнику сам материал подсказывает идеи.
Осенние картины из семян и листьев
У учеников 1 класса и воспитанников подготовительной группы есть традиция: отмечать начало учебного года утренником и созданием конкурсных поделок и панно из природных материалов на тему «Осень». Картины можно сделать на основе из картона, окрашенного в оттенки желтой гаммы. Декорировать основу можно и с помощью мешковины или сизаля.
Цветы для таких композиций часто собирают из различных семян: зернышек тыквы, подсолнечника, кукурузы. Можно сделать плоскостные картины, просто приклеивая по несколько семян вокруг центрального элемента. Чередуя в произвольном порядке крупные и мелкие венчики, легко создать букет на свой вкус.
Очень красивы объемные цветы. Они могут делаться из тех же семян, но приклеенных к основе за острый конец. Для крепления лучше использовать пластилин: скатать шарик и плотно прижать к основе. В мягкий материал очень легко воткнуть семена или перья. Пышные розы можно сделать из створок раковин, располагая их в таком порядке:
- прикрепить 2 створки рядом, немного разомкнув их;
- приклеить 1 ракушку перпендикулярно зазору между створками;
- установить еще 2-3 штуки вокруг начальных элементов, смещая их так, чтобы эти створки перекрывали соединения предыдущих.
Увеличивая число рядов лепестков, нужно подбирать ракушки большего размера. Дополнить букет можно яркими листьями, которыми так богата осень, окрашенными семенами липы, сделать вазу или корзину из желудей или цветной фасоли.
Для создания декоративного венка «Осень» потребуется немного тонких веток (березовых, например) или соломы. Собрав материал в пучок, заплетя в косу или просто перекрутив несколько раз, нужно фиксировать его тонкой проволокой и соединить концы. Полученное кольцо послужит основанием композиции.
Декорировать венок можно сухоцветами и листьями, плодами физалиса, декоративными тыквами подходящего размера, шишками хмеля. Богатство материала, которым одаривает художника сама осень, поможет сделать красочный сувенир к ее празднику. Важно не ограничивать полет своей фантазии.
Топиарии из семян
Поделки из природного материала для детей младшего школьного возраста на тему «Золотая осень» могут быть выполнены и в виде объемного деревца, укрепленного на основании. Часто для этого используют небольшой горшок или стакан. Ствол из прямой или изогнутой ветки можно закрепить, наполнив основание пластилином. На верхний конец надеть шар, скатанный из газетной бумаги.
Декорировать нужно все части. Основание можно оклеить разноцветными семенами (фасоль, соя, горох и бобы). На стволе могут распуститься яркие осенние листья, его допустимо обвить гибкими стеблями хмеля или вьюна или декорировать на свой вкус.
Самое красочное – крона топиария. Цветы из семян, окрашенные коробочки мака, желуди, орехи, шишки дадут возможность выразить свое видение осени как поры изобилия. Дополнить декор можно различной лесной растительностью: сухими створками коробочек марьина корня, трутовиками необычной формы (в виде розы, например), листьями папоротника, мхом, яркими ягодами шиповника. Отнести такую поделку в садик будет очень приятно и ребенку, и маме.
При конструировании малыш иногда не может справиться с материалом. Важно, чтобы он не оставался один в процессе занятия: вовремя оказав помощь, взрослые способны поддержать его интерес к увлекательной игре.
Поговорим о секретах...
Испытывали ли Вы когда-нибудь боли в суставах? И Вы не понаслышке знаете, что такое:
- невозможность передвигаться комфортно и легко;
- боль во время или после физических упражнений;
- дискомфорт при подъемах и спусках по лестнице;
- воспаление в области суставов, припухлости;
- неприятный хруст, щелканье не по собственному желанию;
- беспричинные и невыносимые ноющие боли в суставах...
Просим ответить на вопрос: вас это устраивает? Разве такую боль можно терпеть? Сколько денег Вы уже "слили" на неэффективное лечение? Пора заканчивать с этим! Согласны? Сегодня мы публикуем эксклюзивное интервью с профессором Дикулем , в котором доктор раскрыл секреты избавления от болей в суставах, лечения артритов и артрозов.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
Изделие: «Мудрая сова».
Задания и материалы в рабочей тетради: «Фигурки из природного материала».
Задачи урока: повторить сведения о видах природных материалов; определить свойства некоторых природных материалов по форме, прочности; познакомить со способом соединения деталей – на пластилине; учить конструировать изделие из природного материала путем соединения деталей при помощи пластилина; формировать умение анализировать изделие на основе предлагаемых критериев (использование рубрики «Вопросы юного технолога»); развивать способность к организации своей деятельности: учить планировать практическую деятельность (отбор необходимых материалов, составление плана работы), воспитывать бережное отношение к природе.
Планируемые результаты:
Предметные: различать виды природных материалов; сравнивать свойства природных материалов (форма, прочность); уметь отбирать необходимые материалы для изготовления изделия; проводить оценку результатов своей деятельности на основе вспомогательных вопросов; осмысливать значение бережного отношения к природе
Личностные : бережное отношение к окружающему миру, осмысление основных критериев оценивания своей деятельности на основе заданных в учебнике критериев и ответов на «Вопросы юного технолога» .
Регулятивные: уметь осуществлять действие по образцу, осуществлять работу на основе представленных в учебнике слайдов и текстовых планов; освоение способа изготовления изделия из природных материалов на основе соединения на пластилине; умение контролировать свою деятельность по результату
Познавательные: проводить анализ объекта с целью выделения существенных признаков (особенности внешности совы);
Коммуникативные: развитие способности к совместному обсуждению заявленных вопросов; выслушивать и слышать учителя, одноклассников; умение объяснять свой выбор.
Основные термины и понятия: эскиз, композиция.
Ресурсы и оборудование.
У учителя: учебник, рабочая тетрадь, природные материалы; пластилин, варианты готового изделия, фотографии, эскизы совы, материалы для проведения игры по составлению изображения совы; материалы и инструменты для изготовления изделия.
У учащихся: учебник, рабочая тетрадь, клеенка, стека, салфетка, природные материалы (шишки, семена клёна, шляпки желудей, листья дуба, веточка), пластилин, горошек перца, две косточки хурмы (можно заменить пластилином).
Ход урока:
Вступительная часть (4 мин.).
Урок начинается с обсуждения темы прошлого урока. Учащиеся могут продемонстрировать изделия, которые принесли из дома, на такой выставке проходит повторение материала (свойства пластилина; приемы работы; правила работы). Так как практическая работа будет связана и с природными материалами, то здесь стоит повторить материал о видах природных материалов. Предложить рассмотреть следующие природные материалы и сравнить по некоторым свойствам (форма, прочность): шишки, семена клёна, шляпки желудей, листья дуба.
Учитель: «Сегодня на урок вы принесли различные материалы, которые собрали в парке или в лесу. Скажите, какие правила сбора вы соблюдали? Как вы думаете, а почему так важно соблюдать эти правила?». Учащиеся рассказывают, какие правила сбора природных материалов необходимо соблюдать. Также говорят о необходимости бережного отношения к природе. Деревья растут очень медленно, государство охраняет леса, и нам нужно тоже бережно к ним относиться и не портить деревья.
Учитель: «На двух последних уроках мы с вами изготовили два изделия, перед тем как приступать к работе, мы анализировали изделие и планировали нашу работу. Сегодня мы познакомимся с вопросами юного технолога, на которые мы будем отвечать перед изготовлением каждого изделия. Но сначала отгадайте загадку, кого мы сегодня будем делать.
Анализ изделия. Планирование работы. (7 мин.)
Учитель: «На стр. 22 под знаком «Работаем самостоятельно» нам предлагается выполнить изделие «Мудрая сова». Обратите внимание на знаки сложности выполнения и затраты по времени. Насколько сложным является выполнения данного изделия? (трудно, встретятся новые приемы работы). Сколько времени понадобится для изготовления данного изделия? (авторы предполагают, поделку надо доделать дома, то есть делать ее по времени достаточно долго). Посмотрим, в конце урока насколько действительно сложно выполнять данное изделие и сколько времени мы затратим на его изготовление.
Как называют сову? (мудрой). Давайте рассмотрим сову внимательно на фотографиях (рисунках), опишите ее.
Учащиеся рассматривают изображение совы на фотографиях и описывают ее.
Крупная голова, большие круглые глаза, которые окружает лицевой диск, клюв короткий, изогнутый. Оперение густое и мягкое, хвост прямоугольный, а крылья относительно крупные, округлые, окраска оперения у сов, как правило, "защитная", то есть оно сливается с окружающей средой, помогая сове оставаться незамеченной во время дневного отдыха. Перья лесных сов обычно коричневатые, при этом у видов, обитающих в хвойных лесах, отмечается сероватый оттенок, перья покрывают и лапы, когти у них у всех длинные и острые.
Учитель: «Мы будем изготавливать сову из природных материалов, давайте сделаем предположение, какие природные материалы можно использовать для изготовления совы».
Учащиеся высказывают свое мнение о том, какой вид природного материала нужно взять для изображения туловища, лап, глаз, бровей, крыльев, носа.
Также можно наглядно продемонстрировать, что же получается из тех материалов, которые предлагают учащиеся. Дети предлагают вид природного материала для туловища, учитель демонстрирует выбранный материал; далее, что выбираем для изготовления лап – появляются лапы и т.д. Для данной игры можно использовать как сами природные материалы, так и увеличенные макеты отдельных деталей, также можно использовать возможности электронных ресурсов.
После учитель демонстрирует изделие, которое предстоит выполнить на уроке.
Учитель предлагает учащимся ответить на вопросы юного технолога, представленные на стр. 21 учебника. Дети рассматривают изделие, а также слайды в учебнике на стр. 23 и отвечают на вопросы юного технолога. При возникновении затруднений при ответе на вопросы, учитель делает пояснения или задает наводящие вопросы. Учитель выводит учащихся на ответы, представленные в учебнике на стр. 22-23, также комментируя их.
1. Что я буду делать? (Я буду делать сову).
На этом этапе мы отвечаем на вопрос, какое изделие будем выполнять, можно дать сразу название нашей работе. Как можно назвать наше изделие? (Мудрая сова). Также здесь нам предстоит выполнять эскизы наших будущих работ. Что такое эскиз? Учащиеся предполагают, что это предварительный рисунок, набросок. В эскизе мы пробуем воссоздать то изделие, которое хотели бы выполнить.
Здесь учитель может продемонстрировать несколько вариантов эскиза совы.
2. Какие материалы и инструменты понадобятся мне для работы? (Мне понадобятся природные материалы: шишки, семена клёна, шляпки желудей, листья дуба). Из чего сделано туловище, глазки, крылышки, брови? На чем сидит сова?
Получается целая композиция. Что такое композиция? (взаимное расположение частей). То есть это произведение, в котором все компоненты (детали) связаны одной идеей. Какая у нас идея? (сова сидит в лесу на веточке).
3. Как я буду выполнять работу? Какими способами? (Детали я соединю при помощи пластилина).
Как соединены детали в данном изделии? (на пластилин). Это самый простой способ соединения – при помощи пластилина, мы скатываем небольшой шарик, прикрепляем его на деталь и прикрепляем его к другой детали (учитель демонстрирует данный прием).
4. Что сделаю сначала, что потом? (Составлю план работы или ознакомлюсь с готовым). Мы будем работать по плану, представленному в учебнике. Но при этом можно предложить учащимся самим составить план работы по изготовлению совы. При этом план работы может быть составлен из трех пунктов плана:
1) Организация рабочего места.
2) Соединение деталей при помощи пластилина.
3) Оформление изделия.
5. Для чего я буду мастерить это изделие? (Сову можно подарить другу или украсить этой поделкой свой рабочий стол).
6. Подведу итог своей работе. (Что получилось, чему следует научиться?). Учитель сообщает, что ответ на данный вопрос учащиеся дадут во время подведения итогов, когда выставят свои работы на выставку.
Изготовление изделия . (20-25 мин.)
Практическая работа проходит таким же образом, как и на предыдущем уроке, учащиеся будут сравнивать текстовый и слайдовый план, выполнять работу под руководством учителя. Во время практической работы учитель обращает внимание на качество выполняемой работы: детали прилеплять аккуратно, не брать очень много пластилина, чтобы его не было видно за деталями, сравнивать свою работу с образцом учителя.
В зависимости от возможностей класса, можно предложить учащимся выполнить изделие самостоятельно, делая акцент на некоторых операциях, которые могут вызвать затруднения. В этом случае, отвечая на вопросы юного технолога» в 4 пункте подробно рассмотреть два плана работы: тестовый и слайдовый.
1. Организую своё рабочее место. Обратим внимание на слайд №1.
Учащиеся перечисляют материалы, инструменты, приспособления, которые они видят на слайде и проверяют их наличие у себя на столах.
Учитель отмечает, что данный пункт плана совпадает с составленным учащимися.
2. Отломлю макушку большой шишки.
Учащиеся, рассматривая слайд №2, отмечают, что отломить необходимо небольшую часть.
Учитель отмечает, что данный пункт плана не был запланирован у учащихся.
Перед тем, как обратиться к следующим пунктам плана, учитель отмечает, что далее будет проходить работа по соединению деталей при помощи пластилина (такой же пункт плана как у учащихся), но описание в учебнике дается более подробное.
3. Прилеплю пластилином две маленькие шишки - получились ноги совы.
На слайде №3 показано, куда необходимо прилепить маленькие шишки, для этого понадобятся небольшие кусочки пластилина.
Учитель прикрепляет пластилин на маленькие шишки и прилепливает их к большой.
4. Сделаю глаза для совы. Для этого внутри шляпки жёлудя прикреплю пластилином горошек перца.
Посмотрим, как это действие показано на слайде №4. Учащиеся объясняют, что показано на слайде, также отмечают, что здесь также подготовлены косточки хурмы, высказывают предположения, для чего они изображены (показано, как изготовить нос).
5. Прилеплю глаза к голове совы. Из пластилина или двух косточек хурмы сделаю клюв и тоже прилеплю его к голове совы.
Посмотрите, какая симпатичная сова получается на слайде №5. Как соединить две косточки хурмы? На каком слайде это показано?
Учащиеся выполняют данное действие самостоятельно.
6. Прилеплю пластилином кленовые крылатки над глазами совы - сова нахмурила брови.
Действительно ли сова нахмурила брови? Посмотрим на слайд №6. Как прилеплены крылатки? Как еще можно прилепить? Учащиеся предлагают свои варианты, описывают, какой они видят сову.
7. Два дубовых листочка прилеплю пластилином к спине, подложив их под чешуйки шишки, - получатся крылья.
Как прилеплены листики к шишке на слайде №7? Учащиеся обращают внимание, что листика нужно прилепить на пластилин, при этом нужно подложить их под чешуйки шишки.
Итак, наша сова готова. В составленном нами плане присутствует еще один пункт – это оформление изделия. В учебнике он представлен пунктом 8.
8. Посажу сову на веточку.
Учащиеся рассматривают слайд №8.
Здесь учитель может предложить каждому учащемуся оформить свою работу индивидуально: можно посадить сову на веточку, можно украсить и веточку, долепить пластилином или прилепить листочки на веточку, как будто сова прячется. Возможен и другой вариант: сделать коллективную работу. Учитель может подготовить несколько веточек и предложить учащимся посадить на них сов, получится целое семейство (каждый ученик может оставить под своей совой листочек со своим именем или придумать имя сове).
Подведем итоги. (5 мин).
На данном этапе проходит выставка работ. Здесь учащимся предлагается ответить на последний вопрос «Вопросов юного технолога»: Подведу итог своей работе. Что получилось, чему следует научиться? Учащиеся отмечают, что научились составлять композицию из природных материалов, соединять детали при помощи пластилина.
Также оценивают свои изделия: сделано ли изделие аккуратно, или нужно еще потрудиться над изделием. Учитель может предложить учащимся выбрать самую умную сову, самую удивленную, самую добрую, самую серьезную и т.д. Учащиеся могут выбрать несколько кандидатов, но при этом объясняя свой выбор.
Учитель: «Из природного материала можно сделать еще огромное количество фигурок. Откройте рабочую тетрадь на стр. 11 «Фигурки из природного материала», кого вы узнали? (птица, петушок, дракон, ежик).
Дома можете сделать понравившуюся фигурку».
Электронное приложение к уроку состоит из 4 разделов: «Новый материал», «Проверь себя», «Видео», «Сделай сам».
Предлагаем поработать с разделом «Новый материал» в конце вступительной части данного урока. Здесь дети окажутся в лесу, услышат голоса птиц и узнают полезную информацию о сове.
Далее можно обратиться к разделу «Проверь себя». Игра «Угадай птицу по голосу» напомнит ребятам о разнообразии птиц в лесу и мотивирует на дальнейшую работу. Интересным дополнением к анализу изделия послужит вкладка «Материалы» из раздела «Сделай сам». В ней вы найдёте информацию о видах природного материала, необходимого для изготовления изделия и познакомите учеников с разнообразием шишек.
Ключевым фактором, определяющим пожарную опасность строительных материалов, является сырье , из которого они изготовлены. В этой зависимости их можно разделить на три большие группы: неорганические , органические и смешанные . Рассмотрим подробнее свойства каждой из них. Начнем с минеральных материалов, которые принадлежат к группе неорганических и, наравне с металлическими конструкциями, служат для создания жесткого каркаса – основы современных зданий.
Наиболее часто встречающиеся минеральные строительные материалы – это природный камень, бетон, кирпич, керамика, асбоцемент, стекло и т.д. Они относятся к негорючим (НГ), но даже при небольшом добавлении полимерных или органических веществ – не более 5–10% от массы – их свойства меняются. Увеличивается пожарная опасность, и из НГ они переходят в категорию трудносгораемых.
В последние годы широкое распространение получила продукция на основе полимеров , принадлежащая к неорганическим материалам и являющаяся горючей . При этом от объема и химического строения полимера зависит принадлежность конкретного материала к группе горючести. Выделяют два основных типа полимерных соединений. Это реактопласты, образующие при нагревании коксовый слой, который состоит из негорючих веществ и защищает материал от воздействия высоких температур, препятствуя горению. Другой тип – это термопласты (плавятся без создания теплозащитного слоя).
Вне зависимости от типа, полимерные строительные материалы нельзя перевести в разряд негорючих, но возможно снизить их пожарную опасность. Для этого применяются антипирены – различные вещества, которые способствуют повышению огнестойкости. Антипирены для полимерных материалов можно разделить на три большие группы.
В первую входят вещества, осуществляющие химическое взаимодействие с полимером . Эти антипирены применяются преимущественно для реактопластов , без ухудшения их физико-химических свойств. Вторая группа антипиренов – интумесцентные добавки – под воздействием пламени образует на поверхности материала вспененный ячеистый коксовый слой, препятствующий горению. И, наконец, третья группа – это вещества, которые механически смешиваются с полимером. Их используют для снижения горючести как термопластов, так реактопластов и эластомеров.
Из всех органических материалов наибольшее распространение при строительстве современных зданий получила древесина и изделия из нее – древесно-стружечные плиты (ДСП), древесно-волокнистые плиты (ДВП), фанера и т.д. Все органические материалы относятся к группе горючих, а их пожарная опасность повышается при добавлении различных полимеров. Например, лакокрасочные материалы не только повышают горючесть, но и способствуют более быстрому распространению пламени по поверхности, увеличивают дымообразование и токсичность. В этом случае к СО (угарному газу) – основному продукту горения органических материалов – добавляются и другие токсичные вещества.
Для снижения пожарной опасности органических строительных материалов, как и в случае с полимерными веществами, их обрабатывают антипиренами . Нанесенные на поверхность, под воздействием высоких температур антипирены могут превращаться в пену или выделять негорючий газ. В обоих случаях они затрудняют доступ кислорода, препятствуя возгоранию древесины и распространению пламени. Эффективными антипиренами являются вещества, содержащие диаммоний фосфат , а также смесь фосфорнокислого натрия с сульфатом аммония.
Что касается смешанных материалов , они состоят из органического и неорганического сырья. Как правило, строительная продукция данного типа не выделяется в отдельную категорию, а относится к одной из предыдущих групп, в зависимости от того, какое сырье преобладает. К примеру, фибролит , состоящий из древесных волокон и цемента, считается органическим, а битум – неорганическим. Чаще всего смешанный тип относится к группе горючих продуктов.
Повышенные требования к пожарной безопасности крупных торгово-развлекательных и офисных центров, а также высотных зданий диктуют необходимость разработки комплекса противопожарных мероприятий. Одним из наиболее важных является преимущественное использование негорючих и слабогорючих строительных материалов. В особенности это касается несущих и ограждающих конструкций здания, кровли, а также материалов для отделки путей эвакуации.
Согласно классификации НПБ 244-97, обязательной сертификации в области пожарной безопасности подлежат отделочные, облицовочные, кровельные, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы, а также напольные покрытия. Рассмотрим данные категории на предмет пожарной опасности.
Искусство-это понятие является для каждого своим и каждый его понимает по-своему. В своем первом и наиболее широком смысле термин «искусство» (art, англ.) остается близким к своему латинскому эквиваленту (ars), который может быть также переведен как «мастерство» или «ремесло», а также к индоевропейскому корню «составление» или «составлять.
Начнем с главных определений, чтобы подробнее понять, что же такое искусство, и как много оно в себя включает.
Искусство, как творческое отражение действительности, возникло и развивается как система многообразных взаимосвязанных между собой видов. Виды искусства - формы творческой деятельности, различающиеся по способам воплощения. В свою очередь различные виды искусства подразделяются на пространственные (пластические), временные и пространственно-временные (синтетические или зрелищные).К пластическим видам искусства относится изобразительное искусство - это группа искусств, основанных на воспроизведении конкретных явлений жизни в их видовом предметном облике.
Живопись - вид искусства, специфика которого заключается в представлении при помощи красок, нанесенных на какую-нибудь поверхность (основу), образов действительности. Существуют две основные разновидности живописи - станковая и монументальная. Скульптура - один из древнейших видов изобразительного искусства, произведения которого имеют физически материальный, предметный объем и трехмерную форму, размещенную в реальном пространстве. Графика - вид изобразительного искусства, связанный с изображением на плоскости. Известны две основные разновидности графики - рисунок и печатная графика. Декоративно-прикладное искусство.
Декоративно-прикладное искусство - (от лат. - украшать): искусство создания предметов быта, предназначенных для удовлетворения как практических, так и художественно-эстетических потребностей людей.
Декоративно-прикладное искусство -- область декоративного искусства: создание художественных изделий, имеющих практическое назначение в быту и отличающихся декоративной образностью (посуда, мебель, ткани, одежда, украшения, игрушки и т. д.). При обработке материалов (металл, дерево, стекло, керамика, текстиль и др.) используются литье, ковка, чеканка, гравирование, резьба, роспись, инкрустация, вышивка, набойка и т.д. Произведения ДПИ составляют часть предметной среды, окружающей человека, и эстетически ее обогащают.
К декоративно-прикладному искусству относятся изделия, выполняемые из разнообразных материалов и с помощью различных технологий. Материалом для предмета ДПИ может служить металл, дерево, глина, камень, кость. Весьма разнообразны технические и художественные приемы изготовления изделий: резьба, вышивка, роспись, чеканка и др. Основная характерная особенность предмета ДПИ - декоративность, заключающаяся в образности и стремлении украсить, сделать лучше, красивее.
Декоративно-прикладное искусство имеет национальный характер. Так как происходит из обычаев, привычек, верований определенного этноса, приближено к укладу его быта.
Важной составляющей декоративно - прикладного искусства являются народно-художественные промыслы - форма организации художественного труда, основанного на коллективном творчестве, развивающем культурную местную традицию и ориентированном на продажу промысловых изделий.
Ключевая творческая идея традиционных промыслов - утверждение единства природного и человеческого мира.
Основными народными промыслами России являются:
Резьба по дереву - Богородская, Абрамцево-кудринская;
Роспись по дереву - Хохломская, Городецкая, Полхов-Майданская, Мезенская;
Декорирование изделий из бересты - тиснение по бересте, роспись;
Художественная обработка камня - обработка камня твердой и мягкой породы;
Резьба по кости - Холмогорская, Тобольская. Хотьковская
Художественная обработка металла - Великоустюжское черневое серебро, Ростовская финифть, Жостовская роспись по металлу;
Народная керамика - Гжельская керамика, Скопинская керамика, Дымковская игрушка, Каргопольская игрушка;
Плетение из лозы и рогоза
Современные художественные промыслы развиваются на основе традиций декоративно-прикладного искусства. Поэтому, чтобы понять природу и сущность такого явления, как народные художественные промыслы, необходимо уяснить, что такое народное искусство.
Народное искусство - это создание изделий или других объектов для практического применения с обязательным украшением их не рабочей части.
Народным называют искусство широких масс. Главной, определяющей чертой народного искусства является коллективный характер. Это прежде всего проявляется в преемственности многовековых традиций. Народные мастера на протяжении веков использовали секреты мастерства, орнаментику, художественные образы, сюжеты, передаваемые им родителями, односельчанами. Старые мастера обучали молодежь искусству, как вырезывать ложку, расписывать прялку, ткать узорные полотна, шить одежду, плести кружево. Из поколения в поколение сохранялись традиции художественного творчества. За каждым народным мастером стоит, таким образом, коллективный опыт многих поколений людей, которые являются как бы соавторами в изготовлении того или иного предмета.
Коллективный характер народного искусства выражается также в тесной связи народного исполнителя с окружающими его людьми. Народный мастер создает вещи, нужные, близкие и понятные тем, кто живет в таких же условиях, как и он.
Отражая коллективное мировоззрение, произведения народного искусства в то же время обязательно несут на себе отпечаток личности мастера. Не выходя из рамок традиций, мастер творчески относится к своей работе: он не создает точной копии с уже готового изделия, а хоть в чем-то видоизменяет его. Эта вариантность в работе мастера -- одна из характерных черт народных художественных промыслов.
Научить мастерству может только тот, кто сам владеет им в совершенстве. С этой точки зрения народные промыслы всегда профессиональны, так как народный мастер должен знать традиционные приемы изготовления изделий и отлично владеть ими. Так, в народном искусстве коллективное и индивидуальное начала находятся в нерасторжимом диалектическом единстве, дополняя и обогащая друг друга.
Действительно, народные художественные промыслы, признаваемые сегодня в качестве прямого наследника традиционного народного искусства, имеют с ним много общего. Правда, с точки зрения своих утилитарных и духовных задач традиционное народное искусство было явлением значительно более широким, играло в жизни общества несравненно большую роль. С другой стороны, его воздействие ограничивалось тем коллективом, в котором оно функционировало. Культуротворческое значение современных художественных промыслов давно переросло за рамки регионального масштаба.
Современные художественные промыслы -- это собственно художественные производства, в отличие от народного искусства прошлого. Уже само их название, заменившее ранее признанное -- «кустарные промыслы», характеризует их направленность на первоочередное решение художественных задач. Такое доминирование художественной функции в немалой степени является следствием развития нашей культуры, ответом на проблемы современной предметной среды. Разумеется, оно не соответствует синкретической природе традиционной культуры прошлого, отражая те большие изменения, которые произошли в нашем обществе.
В то же время художественные промыслы не являются просто одним из компонентов профессионального искусства и примыкающей к нему художественной промышленности. В них следует видеть народные художественные производства, в которых должны быть максимально закреплены, органично развиваться основные традиции народного изобразительного искусства.
«Народный художественный промысел -- одна из форм народного творчества, деятельность по созданию художественных изделий утилитарного и (или) декоративного назначения, осуществляемая на основе коллективного освоения и преемственного развития традиций народного искусства в определенной местности в процессе творческого ручного и (или) механизированного труда мастеров народных художественных промыслов.»
Под изделием понимается «...художественное изделие утилитарного и (или) декоративного назначения, изготовленное в соответствии с традициями данного промысла.»
Не стоит также забывать и об изготовителях данных изделий, так как ни в одной другой отрасли промышленности не играет такой значительной роли индивидуальный труд мастера:
«Мастер народного художественного промысла -- физическое лицо, которое изготавливает изделия определенного народного художественного промысла в соответствии с его традициями.»
В свою очередь традиции- устоявшаяся форма изготовления народного искусства передаваемая из поколение в поколение. Для того чтобы традиция устоялась, нужно определенное количество лет.
Эта новая перспективная форма производства позволяет приобщить рядовых мастеров-исполнителей к активной творческой деятельности, полнее использовать их таланты и способности, сочетать производственное тиражирование изделий с варьированием и последовательной отработкой исходного образца или орнаментального мотива, сохранить в серийном повторе проявления индивидуального исполнительного мастерства.
Художественность - это особое качество искусства, связанное с воздействием художественного образа. Художественность отличает искусство от других видов общественного сознания, форм культуры. Самым общим критерием художественности принято считать образность. Второй, более узкий, связан со степенью художественного совершенства.
Сделаем вывод, что произведения декоративно-прикладного искусства отвечают нескольким требованиям: обладают эстетическим качеством; рассчитаны на художественный эффект; служат для оформления быта и интерьера. В научной литературе со второй половины 19 века утвердилась классификация отраслей декоративно-прикладного искусства по материалу или по технике выполнения. Эта классификация обусловлена важной ролью конструктивно-технологического начала в декоративно-прикладном искусстве и его непосредственной связью с производством.
Понятие «декоративно-прикладное искусство» достаточно широкое и многогранное. Это и уникальное крестьянское искусство, уходящее своими корнями в толщу веков; и его современные «последователи» -- традиционные художественные промыслы, связанные общим понятием -- народное искусство; и классика -- памятники мирового декоративного искусства, пользующиеся всеобщим признанием и сохраняющие значение высокого образца; и современное декоративно-прикладное искусство в широком диапазоне его проявлений: от малых, камерных форм до значительных, масштабных, от единичных предметов до многопредметных ансамблей, вступающих в синтез с другими предметами, архитектурно-пространственной средой, иными видами пластических искусств.
Касаясь истории развития декоративно-прикладного искусства, можно сказать, что оно существовало уже на ранней стадии развития человеческого общества и на протяжении многих веков являлось важнейшей, а для ряда племён и народностей основной областью художественного творчества. Древнейшим произведениям декоративно-прикладного искусства свойственны исключительная содержательность образов, внимание к эстетике материала, к рациональному построению формы, подчёркнутой декором. В традиционном народном творчестве эта тенденция удержалась вплоть до наших дней.
В мире существует огромное количество материалов, которые принято называть «природные». Из самого названия становиться ясно, что к природным материалам относятся все то, что обильно преподносит нам сама природа. На протяжении всей истории развития, человек стремился украсить свою жизнь, сделать красивым пространство, в котором он живет.
Еще первобытные человек, используя самые простые материалы, делал первые попытки украсить свое жилище. Художественным образом для него служила природа. Природа и по сей день является источником вдохновения и созидания. На любом этапе развития человечества природные элементы являются неотъемлемой частью декора, они лишь видоизменяются под влиянием той или иной эпохи.
Современная жизнь уводит нас от использования природных материалов, пытаясь навязать нам однотипные штампованные изделия. Но кому не хотелось бы иметь у себя дома или на работе красивую вещь ручной работы, которая может быть не просто красивым дополнением интерьера, но и полезной, функциональной вещью. Общественные здания часто страдают от недостатка организации пространства и одинаковости решений по оформлению интерьера. Большую выразительность и неповторимость придают интерьеру произведения выполненные ручным трудом, которые имеют свою неповторимую особенность и главное экологически безопасные.
2.1. Основные понятия. Общая классификация горных пород
Сырьем для получения природных каменных материалов (ПКМ) служат горные породы.
Горные породы – это значительные по объему скопления минералов в земной коре, образовавшиеся в одинаковых условиях.
Минералы - это вещества, являющиеся продуктами физико-химических процессов, происходящих в земной коре, и обладающие определенным химическим составом, однородным строением и характерными физическими свойствами. В природе известно несколько тысяч минералов, но в образовании горных пород участвуют лишь около 50, их называют породообразующими. Горные породы могут состоять из одного минерала (мономинеральные) или нескольких (полиминеральные).
^ Природные каменные материалы и изделия получают путем механической обработки горных пород, т. е. дробления, раскалывания, распиловки, отески, шлифовки (щебень, плиты, штучные камни, архитектурно-декоративные детали) или даже без обработки (песок, гравий). С войства горной породы из которой они получены, сохраняются почти полностью.
Строительные свойства горных пород и каменных изделий из них в значительной степени предопределяются химическим составом и физическими и механическими свойствами породообразующих минералов.
Большое влияние на свойства пород оказывает и их строение (структура), предопределяемое условиями образования каждой группы пород. Поэтому для оценки свойств и определения целесообразных условий обработки и применения природных материалов в строительных конструкциях необходимо познакомиться с составом и строением горных пород, из которых они получены.
Знание этих вопросов важно и потому, что горные породы широко используют также в промышленности строительных материалов в качестве сырья для изготовления вяжущих веществ (извести, гипса, цемента), искусственных каменных материалов (керамических, теплоизоляционных, бетонов и др.). Широкий диапазон физико-механических свойств и распространенность природных каменных материалов обусловили их широкое применение в строительстве для различных целей. Их используют для возведения фундаментов и стен зданий, защитных и декоративных облицовок строительных конструкций, полов и лестниц, в качестве дорожных покрытий и т. п. Сотни миллионов кубометров каменных материалов в виде песка, гравия и щебня применяют ежегодно для изготовления бетонов, а также оснований при строительстве железных и автомобильных дорог.
Относительно большое разнообразие горных пород, применяемых в строительстве, удобно и логично изучать, если их классифицировать по условиям образования (генезису), ибо уже это дает известное представление об их строении и свойствах. Генетическая классификация разработана акад. Ф. Ю. Левинсон-Лессингом и А. П. Карпинским и в схематическом виде приведена в табл. 2.1.
Таблица 2.1.
Генетическая классификация горных пород
| Магматические породы (первичные) | 1. Массивные: А) глубинные: граниты, сиениты, диориты, габбро; Б) излившиеся: порфиры, андезиты, трахиты, диабазы, базальты; |
| 2. Обломочные: А) рыхлые: вулканические пеплы, пемзы и др.; Б) цементированные: вулканические туфы, трассы, туфовая лава; |
|
| Осадочные породы (вторичные) | 1. Механические отложения: А) рыхлые: пески, гравий, природный щебень; б) цементированные: песчаники, конгломераты, брекчии |
| 2. Химические осадки: некоторые виды известняков, известковые туфы, магнезиты, доломиты, гипс, ангидрит |
|
| 3. Органогенные отложения: мел, большинство известняков, трепелы, диатомиты, опоки |
|
| Метаморфические (видоизмененные) породы | Измененные изверженные породы: Гнейсы (из гранитов) |
| Измененные осадочные породы: Глинистые сланцы (из глин), мраморы (из известняков), кварциты (из песчаников) |
Магматические (первичные) горные породы образовались при охлаждении и отвердевании магмы.
Осадочные (вторичные) горные породы образовались в результате естественного процесса разрушения первичных и других пород под влиянием различных и многообразных причин, действующих в природе (механических воздействий, химического и физического влияния внешней среды).
Метаморфические
(видоизмененные) горные породы образовались в результате последующих изменений первичных и вторичных пород, связанных со сложными физико-химическими процессами, происходившими в земной коре.
Процентное содержание минералов в земной коре глубиной до 16 км:
Полевые шпаты и фельдшпатоиды – 60%
Пироксены и амфиболы 16%; кварц 12% ; слюды 4%; прочие 8%.
Процентное содержание разных генетических групп минералов в земной коре глубиной до 16 км (по Шуману): магматиты – 95%, осадочные породы 1%, метаморфиты 4%.
^ 2.2. Магматические породы
2.2.1. Влияние условий образования на строение и свойства магматических пород
Вследствие различия в химическом составе магм и различных условий и сред, в которых происходило остывание и затвердевание магмы, образовывались магматические породы разного строения и свойств - глубинные и излившиеся (плотные и пористые).
^ Глубинные породы образовались в результате мед ленного и равномерного остывания магмы под большим давлением. Такие условия могли возникнуть в природе тогда, когда магма остывала и оставалась на большой глубине в земной коре. Эти условия благоприятствовали образованию в данной породе минералов с зернисто-кристаллической структурой, прочно сросшихся между собой без всякого цементирующего вещества (гранитное строение). Характерным для этих пород является массивность залегания, высокая плотность, а следовательно, большая прочность при сжатии, малое водопоглощение, значительная морозостойкость и высокая теплопроводность.
| Выделение минералов при застывании гранитной магмы происходит в строго определенной последовательности. Сначала образуются рудные минералы (магнетит, титанит), за ними следуют темноцветные компоненты (пироксен, роговая обманка и биотит), далее полевые шпаты и позже их кварц. Минералы выделившиеся первыми, располагают свободным пространством для образования собственных кристаллических форм, тогда как последние «довольствуются» оставшимися промежутками между ранее образованными кристаллами. Именно поэтому кварц в гранитах обычно лишен присущей ему кристаллической формы. Основные представители плутонитов - гранит, диорит, габбро, перидотит. Их плотность в этом ряду возрастает, а содержание кремнезема убывает. Гранит и липарит относят к кислым породам, диорит к средним, габбро к основным, а перидотит к ультроосновным. Содержание темных минералов в этом ряду увеличивается - цвет становится все темнее. |
^
Излившиеся породы образовались в результате ме
нее равномерного и более быстрого охлаждения магмы
при относительно быстром и неравномерном сбросе дав
ления или даже при атмосферном давлении.
Такие условия могли возникнуть в случае, когда магма остывала, излившись в виде лавы на поверхность земли или близко к поверхности. В этих условиях охлаждения крупные кристаллические зерна образоваться не успевали и возникали другие генетические структуры: скрытокристаллическая, стекловатая (аморфная), порфировая. Для порфировой структуры характерно неоднородное строение, когда в аморфную или мелкокристаллическую массу включены крупные кристаллические соединения «вкрапленники», образовавшиеся в магме еще в глубинных слоях во время ее поднятия к поверхности земли.
Из сказанного видно, что из одной и той же магмы, но при различных условиях остывания могут образоваться глубинные и излившиеся породы (называемые аналогами), близкие по химическому составу, но отличающиеся друг от друга структурой и свойствами (см. табл. 2.). В тех случаях, когда излившиеся породы образовались в большой толще, их строение и свойства сходны с глубинными породами. Если же образование излившихся пород происходило в сравнительно тонком слое и ближе к поверхности или на поверхности земли, то они имеют неоднородное, стекловатое и сравнительно пористое строение.
Разновидностью излившихся горных пород являются породы, образовавшиеся при извержении вулканов. В этом случае магма под большим давлением в виде раз дробленных частиц выбрасывалась в атмосферу и, увлекаемая газами, очень быстро охлаждалась и падала на поверхность земли в виде затвердевших частиц и кусков разной крупности, образуя обломочные рыхлые породы пористой и стекловатой структуры (вулканический пепел, песок, пемза). Некоторая часть этих рыхлых пород слеживалась, спекалась или перемешивалась с лавой, образуя цементированные вулканические породы мелко пористого строения (вулканические туфы, трассы, туфовую лаву).
^
2.2.2. Химический и минеральный составы магматических пород
Большинство магматических пород, применяемых в строительстве, содержит химические соединения трех типов - кремнезем, силикаты и алюмосиликаты в виде породообразующих минералом (кварц, полевые шпаты, слюда и железисто-магнезиальные минералы). Каждый минерал кроме химического состава характеризуется определенными и различными физическими свойствами (плотностью, твердостью, прочностью, стойкостью, наличием спайности*, блеском, цветом и др.). Поэтому пре обладание в породе тех или других минералов, их размеры и расположение отражаются на строительных свойствах каменного материала.
Кварц - диоксид кремния (SiO 2) в кристаллической форме. Он отличается высокой плотностью - около 2650 кг/м 3 , твердостью - 7, прочностью при сжатии - до 2000 МПа и стойкостью. При выветривании магматических пород стойкие зерна кварца не разрушаются и образуют пески. Кварц обладает несовершенной спайностью, имеет различную окраску (бесцветную, желтую, молочную) и стеклянный блеск. При обычной температуре кварц не взаимодействует с кислотами (кроме плавиковой и горячей фосфорной) и щелочами. При повышенных температурах в среде насыщенного пара кварц взаимодействует со щелочами, например с Са(ОН) 2 , образуя гидросиликаты. При нагревании до 575 и 870 °С он переходит в другие кристаллические формы, скачкообразно увеличиваясь в объеме. Плавится кварц при 1710 °С и при быстром охлаждении расплава дает кварцевое стекло.
Полевые шпаты - алюмосиликаты, образовавшиеся в результате взаимодействия оксидов кремния и алюминия с оксидами щелочных металлов. Характерная особенность полевых шпатов - ярко выраженная спайность по двум направлениям. Наиболее распространенными разновидностями полевых шпатов являются: ортоклаз (прямораскалывающийся) К 2 О Al 2 O 3 6SiO 2 и плагиоклазы (косораскалывающиеся) в виде альбита Na 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 и анортита СаО А1 2 О 3 2SiO 2 и их смеси. Полевые шпаты входят в состав большинства магматических (до 2 / 3 их массы), многих метаморфических и некоторых осадочных горных пород. Они имеют различную окраску от белого и серого до розового и темно-красного цветов, плотность 2500...2760 кг/м 3 , твердость 6, предел прочности при сжатии до 170 МПа, температуру плавления 1170...1550 °С. Стойкость полевых шпатов значительно ниже, чем кварца. Под влиянием многократных резких смен температуры и воздействия воды и углекислоты полевые шпаты разрушаются (выветриваются).
Слюды - минералы с весьма совершенной спайностью в одном направлении, которые способны расщепляться на тончайшие упругие пластинки. По химическому составу они представляют собой водные алюмосиликаты сложного состава. Наиболее часто в составе горных пород присутствуют две разновидности слюды - мусковит (светлая алюминиевая слюда) и биотит (железисто-магнезиальная слюда темного цвета). Плотность слюд 2760...3200 кг/м 3 , твердость 2...3, стойкость биотита меньше, чем мусковита. При выветривании биотит переходит в гидратированную разновидность слюды - вермикулит. Присутствие слюд в горных породах понижает прочность и стойкость породы, затрудняет ее шлифовку и полировку.
Железисто-магнезиальные минералы
за их темный цвет (от темно-зеленого до черного) называют темноокрашенными минералами. По химическому составу они представляют собой железисто-магнезиальные силикаты.
Среди минералов этой группы наиболее распространенными породообразующими минералами являются амфиболы
(чаще роговые обманки), пироксены
(например, авгиты) и оливины.
Минералы этой группы отличаются большой плотностью 3000...3600 кг/м 3 , твердостью 5,5....7,5, высокой ударной вязкостью, повышенной стойкостью против выветривания (кроме оливина). Эти же свойства они придают и содержащим их горным породам.
^
2.2.3. Важнейшие виды магматических пород и их строительные свойства
Краткая характеристика важнейших для строительства видов и свойств плотных магматических пород приведена в табл. 2.2.
Подразделение изверженных пород по содержанию на кислые, средние и основные имеет практическое значение. Так, с уменьшением содержания SiО 2 , т. е. по мере перехода от гранитов к габбро или от порфиров к диабазам, возрастают плотность, прочность, ударная вязкость, понижается температура плавления этих пород, а цвет становится темнее. :
Кроме перечисленных в табл. 2.2, в природе существуют переходные породы, например гранопорфиры, граносиениты, габбродиабазы и т.д.
Таблица 2.2.
Характеристика важнейших магматических горных пород
| Характеристика по содержанию SiO 2 , % | Породы | Важнейшие породообразующие материалы | Средняя плотность, Кг/м 3 | |
|
| глубинные | излившиеся |
||||
| Кислые (65... 76) | Гранит | Кварцевый порфир, липарит | Кварц, полевые шпаты, слюда | 2600…2800 | 100... 250 |
| Средние. | Сиенит | Бескварцевый порфир, трахит | Полевые шпаты, слюда | 2600...2800 | 100... 280 |
| Диорит | Андезит, порфирит | Полевые шпаты, темноокрашенные минералы | 2800... 3000 | 150... 300 |
|
| Основные Более 52% | Габбро, лабрадорит | Диабаз, базальт | Темноокрашенные минералы, полевые шпаты | 2900...3300 | 200... 500 |
Гранит и близкие к нему переходные породы (гранитоиды) состоят из кварца, полевых шпатов, слюды, иногда роговой обманки или авгита. Это самые распространенные из всех магматических пород (до 2 / 3 всех глубинных пород). Цвет породы определяется цветом полевых шпатов (от серого до красного разных оттенков). Имея высокие показатели плотности и прочности при сжатии (см. табл. 2.2), гранит является хрупким, так как его прочность при растяжении в 40.. .60 раз меньше прочности при сжатии. У гранита малое водопоглощение - менее 1 %, высокая морозостойкость - более 200 циклов, хорошая сопротивляемость истиранию, высокая теплопроводность. Граниты хорошо обрабатываются (обтесываются, шлифуются и полируются). Наиболее высокими показателями свойств обладают мелкозернистые граниты. Гранит используют для облицовки монументальных зданий и гидротехнических сооружений, плит для полов, ступеней, материалов для дорог, крупного заполнителя для бетонов, бутового камня и т. п.
Сиенит в отличие от гранита не содержит кварца, а состоит в основном из полевого шпата и темноокрашенных минералов (до 15 %). По внешнему виду сиенит похож на гранит, но в нем выражена среднезернистая структура, а окраска несколько темнее. Свойства сиенита близки к свойствам гранита, но он менее стоек к выветриванию и легче обрабатывается.
Диорит примерно на 3 / 4 состоит из полевых шпатов и до 25 % содержит темноокрашенных минералов. Диорит характеризуется мелко- и среднезернистым строением и серо-зеленым или темно-зеленым цветом. По строительным свойствам диорит не уступает гранитам, обладает высокой ударной вязкостью и хорошо полируется. Чаще всего диорит применяют при облицовочных работах и в дорожном строительстве.
Габбро состоит в основном из полевого шпата до 50 %) и темноокрашенных минералов, чаще авгита, а также роговой обманки, оливина. Габбро представляет собой поликристаллическую породу от темно-серого до черного цвета. Габбро, состоящее из известково-натриевого плагиоклаза - лабрадора, называется лабрадоритом. Характерной особенностью этой породы является ирризация лабрадора (синего, голубого, золотистого цветов) на плоскостях спайности или поверхности полированной породы. Габбро применяют в виде штучных изделий для облицовок, дорожных покрытий, щебня для бетонов и других целей. Лабрадорит используют для особо ценных облицовок (например, он применен при строительстве Мавзолея В. И. Ленина в Москве).
Порфиры - излившиеся горные породы, близкие по химическому составу к гранитам (кварцевый порфир), сиенитам (бескварцевый порфир), диоритам (порфирит) и характеризующиеся порфировой структурой. Вследствие неоднородного строения порфиры менее устойчивы к выветриванию, слабее сопротивляются истиранию, чем глубинные породы. Другие строительные свойства порфиров близки к свойства глубинных пород.
Трахит - излившаяся порода, имеющая тот же минеральный состав, что и сиениты, но более пористая, так как отвердевала на поверхности земли. Его применяют в качестве стенового материала и щебня для бетонов. Разновидность трахита - бештаунит - используют как заполнитель в кислотостойких бетонах.
Андезит - аналог диорита, но отличается от них порфировой структурой. Плотные андезиты применяют в виде кислотоупорных плит и щебня для кислотоупорного бетона.
Диабаз по минеральному составу аналогичен габбро. Окраска - от темно-зеленой до черной. Структура кристаллическая с зернами разной крупности, иногда порфировая. Диабазы, особенно мелкозернистые (например, онежские), имеют высокую прочность - до 450 МПа, большую ударную вязкость и малую истираемость, способные раскалываться на куски сравнительно правильной формы. Используют диабаз для изготовления дорожных материалов (брусчатки, шашки, бортового камня), щебня для бетона, иногда для облицовочных работ, а также в качестве сырья для каменного литья и кислотоупорных изделий.
Базальт (как и диабаз, аналог габбро) представляет собой плотную тяжелую породу, имеющую скрыто кристаллическое или стекловатое, а иногда порфировое строение. Базальт имеет темно-серый или почти черный цвет, характеризуется высокой прочностью до 500 МПа. Вследствие наличия в стекловатой массе трещин и пор, возникших при остывании магмы, или при порфировой структуре прочность базальтов может резко колебаться иногда снижаясь до 100 МПа. Большая твердость и хрупкость базальтов затрудняет их обработку. Их широко используют как дорожный материал, в качестве щебня для бетона, для кислотоупорных материалов, а также каменного литья и производства минеральной ваты.
Порошкообразные частицы (до 1 мм) называют вулканическими пеплами, крупностью до 5 мм - вулканическими песками, а от 5 до 30 мм (реже крупнее) - пемзой. Эти породы имеют пористое строение, небольшую плотность и малую теплопроводность - 0,13...0,23 Вт/(м °С), прочность при сжатии - 2...3 МПа.
Пемзу и пемзовые пески используют как заполнитель в легких бетонах, при производстве тепло- и звукоизоляционных материалов и в качестве шлифующего мате риала. Так как эти породы состоят из аморфного кремнезема и вулканического стекла, то в тонкоизмельченном виде их используют в качестве активных добавок к минеральным вяжущим веществам.
Вулканические туфы образовались в результате последующего уплотнения, спекания или цементации природными цементами вулканического пепла. К наиболее уплотненным вулканическим туфам относятся трассы. Если же при извержении к жидкой лаве примешивается значительное количество вулканических пеплов и песков, то образуются породы, называемые туфовой лавой. Большинство вулканических туфов и туфовых лав имеет пористое строение, небольшую плотность и малую теплопроводность. Эти породы обладают разнообразной окраской и легко поддаются технологической обработке.
Одним из их типичных представителей является артикский туф, добываемый в Армении. Артикский туф имеет розовато-фиолетовую окраску, плотность 750...1400 кг/м 3 , предел прочности при сжатии 6...10 МПа, теплопроводность около 0,34 Вт/(м°С); достаточную морозостойкость.
Туфы применяют для кладки стен в виде пиленых камней правильной формы и бута, а в дробленом виде - в качестве заполнителей для легких бетонов.
^
2.3. Осадочные горные породы
2.3.1. Классификация осадочных горных пород
В составе литосферы на долю осадочных пород приходится лишь около 1 %, однако они занимают до 75 % площади поверхности Земли. Характерным для осадочных пород является слоистость залегания (их называют пластовыми) и в большинстве случаев более пористое строение и меньшая прочность, чем у плотных магматических пород. В зависимости от условий образования осадочные породы подразделяют на три группы: механические отложения (обломочные), химические осадки, органогенные отложения.
Механические отложения (рыхлые и цементированные) образовались в результате разрушения других пород под воздействием процесса выветривания (действие воды, ветра, колебаний температуры, замораживания и оттаивания и других атмосферных факторов). В результате даже самые прочные массивные магматические породы разрушаются, образуя обломки разных размеров: глыбы, куски и более мелкие частицы.
Наряду с механическими разрушениями в результате взаимодействия составных частей горных пород с веществами, находящимися в окружающей среде, может происходить химическое разрушение. Так, полевые шпаты под действием воды, содержащей диоксид углерода, разрушаются, образуя водные силикаты алюминия, в частности минерал каолинит - А1 2 О 3 2SiO 2 2Н 2 О, водный кремнезем и углекислые соли калия, натрия, кальция:
К 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 n Н 2 О СО 2 = К 2 СО 3 А1 2 О 3 2SiO 2 2Н 2 О 4SiО 2 mH 2 O
Продукты разрушения остаются на месте или чаще переносятся водными потоками, ветром, ледниками в другие места и после осаждения образуют рыхлые скопления пластов обломочных осадочных пород (песка, глины, гравия, природного щебня). Некоторые из них в последующем подвергаются цементированию природными цементами, выпавшими в толще рыхлых осадков из омывающих их растворов, образуя сплошные (сцементированные) горные породы различной плотности (песчаники, конгломераты, брекчии).
Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок веществ, перешедших в состав водных растворов в процессе разрушения горных пород. Они являются следствием изменения условий среды, взаимодействия растворов различного состава и испарения (гипс, ангидрит, магнезит, доломит, известковые туфы).
Органогенные отложения
- породы, образующиеся в результате отложения отмирающего растительного мира и мелких животных организмов водных бассейнов.
Многие морские организмы при жизни извлекают из воды соли кальция, растворенный кремнезем для построения своих скелетов, раковин, панцирей, стеблей. После отмирания, осаждаясь на дно и уплотняясь, они образуют пластовые отложения органогенных пород. Для строительных целей используют мел, известняки разных видов, диатомиты и трепелы.
^
2.3.2. Химический и минеральный составы осадочных пород
Средневаловой химический состав всех осадочных пород близок к составу магматических пород, но между собой отдельные осадочные породы различаются значительно больше, чем магматические. Осадочные породы, применяемые для строительных целей, чаще всего содержат следующие химические соединения: кремнезем в кристаллическом и аморфном состояниях (безводный и водный), алюмосиликаты (главным образом водные), карбонаты (безводные), сульфаты (безводные и водные). Из этих соединений и состоят основные минералы осадочных пород, используемых в строительном деле: кварц, опал, каолинит, кальцит, магнезит, доломит, гипс, ангидрит.
Кварц
(кристаллический кремнезем) благодаря высокой стойкости при выветривании остается химически неизменным и входит в состав многих осадочных пород (песков, песчаников, глин и др.). В аморфном состоянии кремнезем в осадочных породах встречается в виде минерала опала.
Опал (SiO 2 nH 2 O) менее плотен (р о = 1900... 2500 кг/м 3), прочен и стоек, чем кварц. Он отличается повышенной внутренней микропористостью и высокодисперсной структурой, обладает большой реакционной способностью к гидроксиду кальция и другим основным оксидам. Это свойство аморфного кремнезема широко используют при изготовлении минеральных смешанных вяжущих веществ.
Каолинит (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O) - водный силикат алюминия, образуется при выветривании полевых шпатов и слюд. Цвет каолинита без примесей - белый, плотность - 2600 кг/м 3 , твердость - 1. Каолинит и другие водные алюмосиликаты типа Al 2 O 3 nSiO 2 mH 2 O являются основными при образовании глин. Они часто встречаются в виде примесей в известняках, песчаниках, гипсовых и других осадочных породах. Наличие этих примесей понижает водо- и морозостойкость пород.
Кальцит (СаСО 3) имеет совершенную спайность по трем направлениям, плотность 2700 кг/м 3 , твердость 3. Кальцит растворяется в кислотах, в обычной воде - мало (около 0,03 г/л). Это распространенный минерал, слагающий различные виды известняков. Окраска белая, серая, иногда он прозрачен.
Магнезит (MgCO 3) имеет плотность 2900... 3100 кг/м 3 , твердость 3,5.. .4, 5. Он распространен значительно меньше кальцита и образует породу того же названия.
Доломит (СаСО 3 MgCO 3) по физическим свойствам близок к кальциту, но более тверд - 3,5.. .4, плотен (р o =2900 кг/м 3) и прочен. Цвет доломита от белого до темно-серого в зависимости от примесей. Он встречается чаще, чем магнезит, образуя породу того же названия или входя в состав известняков и других осадочных пород.
Гипс (CaSO 4 2H 2 O) - минерал кристаллического строения, его кристаллы имеют зернистое, столбчатое, пластинчатое, игольчатое или волокнистое строение. Он белого цвета, иногда окрашен примесями. Обладает спайностью в одном направлении. Плотность гипса 2300 кг/м 3 , твердость 2, сравнительно легко растворяется в воде. Гипс образует породу того же названия.
Ангидрит
(CaSO 4) - безводная разновидность гипса, образует породы одноименного названия. Плотность ангидрита 2900…3000 кг/м 3 , твердость З...3,5.
^
2.3.3. Важнейшие виды осадочных пород и их строительные свойства
Многие осадочные породы используют как сырье для получения других строительных материалов, а некоторые для непосредственного применения в качестве строительного камня.
^ Песок и гравий - горные породы, образовавшиеся в результате выветривания различных горных пород. Размер зерен песка 0,16...5 мм, гравия - 5...70 мм и более.
Глины являются тонкообломочными отложениями, образовавшимися в результате выветривания полевошпатовых горных пород (граниты, гнейсы и др.). По составу глины представляют собой смесь минералов каолинитовой группы с зернами кварца, слюдой, оксидами железа, карбонатами кальция и магния. Каолинитовые глины (каолин) имеют белый цвет, другие глины в зависимости от вида и количества примесей могут иметь разный цвет, вплоть до черного. Глина при увлажнении приобретает пластические свойства и после обжига переходит в камневидное состояние. Она является основным сырьем в керамической промышленности и при производстве цементов.
^ Гипс и ангидрит - породы химического происхождения, состоящие в основном из минерала гипса и ангидрита. Внешне и по своим физико-механическим свойствам они мало отличаются друг от друга. Их применяют для производства вяжущих веществ, а некоторые разновидности - для внутренней облицовки зданий.
Магнезит - порода химического происхождения, состоящая в основном из минерала магнезита. Его применяют для изготовления огнеупорных изделий, частично для получения вяжущих веществ (каустического магнезита).
Мел - порода органогенного происхождения, обычно белого цвета, землистого сложения, представлена микроскопическими раковинами простейших организмов. По химическому составу почти целиком состоит из карбоната кальция, имеет небольшую прочность. Применяют в качестве белого пигмента в красочных составах, приготовлении замазки, а также при производстве извести и портландцемента.
Диатомит - органогенная порода, образовавшаяся из панцирей диатомовых водорослей и отчасти из скелетов радиолярий и губок, между которыми осаждались тончайший ил и глина. Состоит в основном из аморфного кремнезема в виде минерала опала.
Трепел - порода, образовавшаяся раньше диатомита, и в отличие от него состоит из аморфного кремнезема в виде мельчайших шариков опала, сцементированного опаловым же цементом. Диатомит и трепел близки и по свойствам. Их пористость 60...70 %, плотность 350... 850 кг/м 3 , теплопроводность 0,17...0,23 Вт/(м °С). Содержание активного кремнезема составляет 75...96 %. Трепел и диатомит используют для изготовления теплоизоляционных материалов, в качестве активных минеральных добавок к вяжущим веществам. С течением времени трепел превращается в тонкопористую или плотную, трудно размокающую породу - опоку, почти полностью состоящую из аморфного кремнезема.
В качестве строительного камня главным образом применяют известняки различных видов, доломиты и песчаники. Состав и некоторые свойства этих пород приведены в табл. 2.3.
Таблица 2.3.
Состав и свойства некоторых осадочных пород
| Порода | Основные минералы | Плотность, кг/м 3 | Предел прочности при сжатии, МПа |
|
| истинная | средняя |
|||
| Известняк плотный | Кальцит, доломит | 2600...2800 | 1800.. 2600 | 15...100 (иногда до 180) |
| Известняк пористый: | 2600…2800 | 900… 1400 | 0,4. ..15 |
|
| Ракушечник, Известковый туф | То же Кальцит | 2800...2800 | 1600…1800 | 5...15 (некоторые до 80) |
| Доломит | Доломит | 2500...2900 | 2200...2800 | 15...200 |
| Песчаник: кремнистый | 2500...2900 | 2300...2600 | 30... 200 И более |
|
| Кварц, |
||||
| опал |
||||
| известковый | Кварц, | |||
| кальцит |
||||
Известняки в большинстве случаев являются органогенными породами, но встречаются известняки химического происхождения (известковые туфы). Известняки в основном сложены из минерала кальцита, но часто содержат различные примеси (кремнезем, глину, доломит, оксиды железа, органические соединения), в зависимости от которых цвет известняков может быть от белого до темно-серого с различными оттенками.
Примесь глины в известняках, применяемых в качестве строительного камня, даже в небольшом количестве (3...4 %) резко уменьшает их водо- и морозостойкость. Вредное влияние на строительные свойства известняков оказывает также пирит FeS 2 . Известняки, содержащие некоторое количество кремнезема, более прочны и стойки, чем другие виды известняков. Известняки, в которых присутствует доломит, называют доломитизированными.
^ Плотные известняки (плотность более 1800 кг/м 3), состоящие из мелких зерен кальцита, связанных непосредственным сцеплением кристаллов или различными природными цементами (известковым, известковокремнистым), используют в виде бутового камня (для фундаментов, стен неотапливаемых зданий или жилых домов в районах с теплым климатом), плит и фасонных деталей для облицовки стен, цоколей и карнизом, ступеней, а также в качестве щебня для бетона, основания для дорог и сырья для получения извести и портландцемента.
Известняки-ракушечники - пористые горные породы характеризуются небольшой плотностью, низкой прочностью и малой теплопроводностью (см. табл. 2.3). Их применяют в виде камней правильной формы для кладки стен, а наиболее плотные разновидности - для облицовки стен, а также в качестве щебня для легкого бетона.
^ Известковые туфы - пористые известняки химического происхождения. Несмотря на значительную пористость, известковые туфы характеризуются достаточной морозостойкостью, так как они вследствие ячеистого строения (поры замкнутые или крупные) имеют относительно низкое водопоглощение. Разновидность известкового туфа - травертин, имеющий мелконоздреватое строение и высокую прочность при сжатии (до 80 МПа), применяют для облицовки зданий.
Доломит - порода химического происхождения, состоящая из минерала доломита. Свойства его близки к известняку плотному. Применяют доломит для тех же целей, что и известняки, а также для производства огнеупоров и теплоизоляционных материалов.
^
Песчаники, конгломераты и брекчии
- породы, образовавшиеся из рыхлых отложений разрушившихся горных пород в результате цементации их различными при родными цементами (известковым, кремнистым, глинистым, железистым и др.). В результате цементации песков образуются песчаники, зерен гравия - конгломераты, природного щебня - брекчии. В качестве строительного камня применяют наиболее прочные и стойкие известковые и кремнистые песчаники, а также конгломераты и брекчии на этих природных цементах. Большинство песчаников - плотные, тяжелые и теплопроводные материалы. Их используют главным образом для кладки фундаментов, стен неотапливаемых зданий, ступеней, тротуаров, облицовки зданий, а также в виде щебня для бетонов и других целей. Конгломераты и брекчии, обладающие декоративностью, используют в качестве облицовочного камня.
^
2.4. Важнейшие метаморфические породы
Метаморфические (видоизмененные) породы образуются в природе в результате изменения состава и строения осадочных и изверженных пород. Процессы метаморфизма проходят при повышенных температурах без расплавления или растворения, при воздействии высоких давлений и сдвиговых деформаций. Такие условия возникают тогда, когда исходные породы в результате горообразовательных процессов могут переместиться с поверхности в глубь земной коры. В результате может произойти перекристаллизация минералов, глубоко измениться строение, т. е. образоваться совершенно новые породы, более плотные и в большинстве случаев с ясно выраженной кристаллической структурой. Эти породы могут быть целиком видоизмененными (например, мрамор) или с заметным содержанием исходной породы (мраморовидные известняки).
Минеральный состав метаморфических пород часто идентичен исходным магматическим или осадочным породам.
Текстура метаморфических пород может быть сланцеватой (гнейсы, глинистые сланцы) и массивной (мрамор и кварциты). ^ Сланцеватое строение характерно для видоизмененных пород, образовавшихся в условиях одностороннего давления. Сланцеватость понижает строи тельные свойства метаморфических пород, в частности морозостойкость и прочность в направлении, параллель ном сланцеватости, но придает им способность относительно легко раскалываться по плоскостям сланцеватости на более или менее тонкие слои.
^ Массивная зернистая текстура характерна для пород, образовавшихся при многостороннем давлении, когда исходная осадочная порода в результате перекристаллизации и уплотнения становится монолитной, состоящей из тесно сросшихся кристаллических зерен. Такие породы отличаются очень высокой плотностью по сравнению с осадочными породами, из которых они образовались.
В строительстве из метаморфических пород применяют гнейсы, глинистые сланцы, мраморы, кварциты.
Гнейсы по минеральному составу и свойствам сходны с породами гранитного типа, из которых они образовались. Из-за сланцеватого строения менее долговечны. В строительстве их чаще всего используют в виде бутовых плит для кладки фундаментов, устройства тротуаров, облицовки набережных, каналов.
Глинистые сланцы - типичные сланцевые метаморфические породы, образовавшиеся из глин; цвет черный или темно-серый. Глинистые сланцы не размокают в воде, стойки против выветривания, легко раскалываются на тонкие ровные плитки (3...10 мм), применяемые как кровельный материал (природный шифер).
Мраморы образовались в результате видоизменения известняков (реже доломитов) и состоят из прочно сросшихся кристаллов кальцита, иногда с примесями зерен доломита, марганцевых, железистых и углеродистых соединений, придающих им различную окраску. При не равномерном распределении примесей мраморы имеют пеструю окраску с различными узорами, придающими камню декоративность. Мраморы отличаются высокой плотностью - до 2900 кг/м 3 , малым водопоглощением - до 0,7 %, большой прочностью при сжатии - до 300 МПа, но обладают небольшой твердостью - 3. Мрамор хорошо шлифуется и полируется, распиливается на тонкие плиты. Его широко применяют для внутренней облицовки стен, изготовления ступеней, подоконных досок и других изделий. Разновидности мрамора, непригодные для штучных изделий, или отходы при обработке мрамора в виде крошки используют в качестве заполнителя для отделочных растворов и бетонов. Для наружной облицовки зданий большинство мраморов применять не рекомендуется, так как под влиянием атмосферных агентов (воды, сернистого газа, изменений температуры и др.) поверхность мрамора теряет декоративный вид и подвергается заметной коррозии (становится тусклой, шероховатой и более пористой).
Кварциты
образовались в результате видоизменения кремнистых песчаников. Они имеют плотную структуру и состоят из перекристаллизованных зерен кварца, сцементированных кварцевым цементом. Окраска - белая, красная, темно-вишневая. Кварциты обладают высокой плотностью - около 2700 кг/м 3 , небольшим водопоглощением - менее 0,2%, значительной прочностью при сжатии - до 400 МПа, большой твердостью - 7 и долговечностью. Кварциты применяют для наружной облицовки повышенной стойкости, подферменных камней в мостах, иногда в виде щебня и бута, а также как сырье для изготовления динасовых огнеупоров.
^
2.5. Материалы и изделия из природного камня
Виды материалов и изделий. Технические требования к ним
Каменные материалы разделяют по плотности: на тяжелые - плотностью более 1800 кг/м 3 и легкие - менее 1800 кг/м 3 ; по пределу прочности при сжатии
(МПа) - на марки: для тяжелых - от 10 до 100, для легких - от 0,4 до 20; по морозостойкости -
на марки: F 15...500 (тяжелые) и F 10...25 (легкие); по водостойкости
- на группы с коэффициентом размягчения не ниже 0,6; 0,75; 0,9 и 1.
В зависимости от назначения и условий применения природные каменные материалы оценивают также по твердости, истираемости и сопротивлению ударным нагрузкам (например, дорожные материалы), стойкости против различных химических воздействий внешней среды и т. п.
По степени обработки различают каменные материалы: грубообработанные (бутовый камень, щебень, гравий, песок) и профилированные (пиленые штучные камни и блоки для стен; камни, плиты и профильные изделия для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений, полов; дорожного строительства и т.п.).
Бутовый камень (бут) - куски камня размером 150...500 мм по наибольшему измерению. Рваный бут (неправильной формы) добывается преимущественно взрывным способом, а плитняковый (постелистый) получают из пород пластового залегания раскалыванием камнекольным инструментом. Из бута возводят плотины, подпорные стенки, фундаменты и стены не отапливаемых зданий. Вследствие неправильной формы камней бутовая кладка трудоемка и требует повышенного расхода раствора. В индустриальном строительстве ее заменяют сборными бетонными и железобетонными элементами. В связи с этим значительную часть добываемого бута перерабатывают в щебень или используют в бутобетонах (бетон с включением в его состав бутового камня).
Щебень - куски камня размером 5...70 мм (для гидротехнического строительства до 150 мм). Получают его дроблением из прочных и морозостойких горных пород. Встречается и природный щебень, называемый дресвой.
Стеновые камни и блоки изготовляют из пористых известняков, вулканических туфов и других горных пород плотностью до 2100 кг/м 3 и пределом прочности при сжатии 2,5...40 МПа. Правильную геометрическую форму камней и блоков получают, как правило, выпиливая их из массива с помощью камнерезных машин; значительно реже выпускают колотые штучные камни. Размеры камней и блоков должны быть кратны установленному единому строительному модулю 100 мм. С учетом толщины швов камни и блоки бывают высотой 38...302 см, шириной 82...100 см, толщиной 30...50 см. Укрупнение камней позволяет уменьшить затраты труда при кладке и повысить индустриальность строительства. Себестоимость 1 м 3 природного стенового камня в среднем в 2 раза ниже себестоимости 1 м 3 керамического кирпича, а удельные капитальные вложения на организацию добычи пиленого камня в 2...2,5 раз меньше, чем кирпича. Особо эффективно использовать природные стеновые камни там, где они являются местными материалами (в Крыму, Молдавии, Закавказье и др.).
Облицовочные плиты, камни и профильные изделия изготовляют распиловкой или раскалыванием блоков горных пород с последующей их механической обработкой для придания правильной формы, размеров и получения определенной фактуры лицевой поверхности.
Плиты для наружной облицовки зданий, набережных, опор мостов, гидротехнических сооружений, для долговечных и декоративных полов общественных зданий с интенсивными людскими потоками изготовляют из плотных горных пород, в которых не допускаются трещины и содержание глинистых и других примесей.
Для внутренней облицовки применяют мраморы и мраморовидные известняки, ангидрит и другие мягкие, хорошо распиливающиеся породы.
Толщина колотых и тесаных плит для облицовки стен - 100...250 мм, пиленых-12...80 мм. Распиловка горных пород алмазными инструментами дает возможность изготовлять плиты толщиной менее 10 мм. Стоимость 1 м 2 таких плит в 2...4 раза ниже, чем обычных. Пиленые плиты обладают большей атмосферостойкостью, чем тесаные, так как удары при теске дробят кристаллы, создавая микротрещины. Из тех же горных по род изготовляют и профильные детали (цокольные плиты и камни, детали порта лов, плинтусы, пояски, карнизы, подоконные и угловые плиты), а также элементы лестниц и площадок. Высокая долговечность облицовок из природного камня в 5...8 раз сокращает трудовые затраты на их эксплуатацию по сравнению со зданиями, отделанными цветными растворами и бетонами или покрашенными силикатными и известковыми красками.
Материалы и изделия для дорожного строительства изготовляют из магматических и осадочных горных пород, которые имеют высокую прочность, малое водопоглощение, хорошо сопротивляются ударным и истирающим воздействиям, морозостойких и незатронутых выветриванием.
Бортовые камни изготовляют обколкой и обтеской пород, причем верхнюю часть бортового камня, выступающую над дорожным покрытием, обтесывают чисто, а нижнюю- грубо. Стоимость таких камней выше, чем бетонных бортовых, но они значительно долговечнее. Эти камни разрешается применять взамен бетонных только при соответствующем технико-экономическом обосновании.
^ Брусчатку и шашку изготовляют машинным способом (раскалыванием) главным образом из диабаза и гранита и применяют при устройстве мостовых и т.п.
Жаростойкие и химически стойкие материалы и изделия
применяют в виде камней правильной формы и фасонных плит (гладких и рифленых), щебня и песка для бетонов и растворов, а также тонкомолотых порош ков для мастик, замазок, шпаклевок и т.п. Для материалов и изделий, работающих в условиях высоких температур, используют базальт, диабаз, андезит, туф, хромит. Для защиты конструкций зданий и аппаратов от кислот (кроме плавиковой и кремнефтористоводородной) применяют изделия из гранита, сиенита, диорита, базальта, кремнистого песчаника, кварцита. Щелочную среду хорошо выдерживают плиты и камни из плотных известняков, доломитов, мраморов, магнезитов и известковых песчаников. Важным условием службы каменных материалов в агрессивных средах является их высокая плотность. Для эксплуатации в таких условиях они должны иметь плотность и предел прочности при сжатии соответственно не менее 2300 кг/м 3 и 30 МПа для осадочных пород и не менее 2400 кг/м 3 и 100 МПа для магматических, коэффициент размягчения 0,8...0,9, кислотостойкость не менее 93...95 %.
^
2.6. Добыча и обработка каменных материалов
Технология каменных материалов и изделий включает добычу горной породы и ее обработку.
Рыхлые горные породы (песок, гравий, глину) добывают открытым способом, применяя одно- и много ковшовые экскаваторы или с помощью гидромеханизации. В последнем случае вода, подаваемая гидромонитором под большим давлением, размывает породу и далее из легко текучей смеси воды и породы (пульпы) – в специально отведенных местах происходит осаждение песка или гравия и их сортировка.
Плотные горные породы , используемые для получения рваного бута, щебня или сырья для других строительных материалов, обычно разрабатывают взрывным способом.
Пористые породы (известняки-ракушечники, туфы), используемые для штучных стеновых камней и блоков, разрабатывают обычно специальными камнерезными машинами, основными режущими элементами которых являются дисковые пилы, имеющие на ободе резцы, армированные твердыми сплавами или алмазами. Для получения более крупных блоков применяют машины с бесконечными режущими цепями или машины, в которых диски заменены кольцевыми фрезами.
Разработка и обработка пород, предназначенных для облицовки, предусматривают следующие операции: отделение от массива блоков-полуфабрикатов крупных размеров (4...50 м 3); распиливание или раскалывание блоков на плиты или другие формы изделий; обработка кромок и поверхности изделий.
При добыче блоков применяют буроклиновой, абразивный и термический способы. Буроклиновой способ используют при добыче очень твердых и прочных пород (гранита и других изверженных пород). Абразивный способ (распиливание) применяют при вырезке блоков из более мягких пород (мрамора, известняка, туфа). При термическом способе на разрабатываемую породу направляют высокотемпературную (свыше 2500°С) газовую струю. Эта струя выбрасывается из камеры сгорания керосина в кислороде или бензина в воздушной среде со сверхзвуковой скоростью (около 2000 м/с) и разрушает породу.
Распиловку блоков на плиты производят чаще рамными пилами, реже канатными. В обоих случаях используют абразивный порошок (кварцевый песок, порошок из закаленной стали и др.), подаваемый вместе с водой под полотна пил (канатов), который собственно и осуществляет распиливание, либо применяют пилы, армированные твердосплавными или алмазными вставками.
Для обрезки плит и получения профилированных изделий (поясков, карнизов и т.п.) применяют фрезерные и профилирующие машины. Режущим элементом в этих машинах являются истирающие диски или профилирующие детали, изготовленные из особотвердых абразивов. Поверхностям плит и других каменных материалов придают ту или иную фактуру (рельеф поверхности), Для этого применяют ударную обработку твердых по род (скалывание их поверхности ударами) различными камнетесными инструментами или абразивную обработку (распиливание, шлифовку, полировку), а так же термическую обработку. Описание видов фактур приведено в табл. 2.4.
Таблица 2.4.
Виды фактур каменных материалов
| Способ обработки | Фактура | Краткое описание фактуры |
| Ударный (скалывание ударами) | Скала | Вид как при расколе породы (крупные бугры и впадины) без следов инструмента на поверхности |
| Рифленая | Правильное чередование гребней и впадин глубиной до 2 мм Равномерно шероховатая с прерывистыми бороздками глубиной 0,5...1мм |
|
| Бороздчатая (кованая) |
||
| Точечная | Равномерно шероховатая с точечными углублениями 0,5. ..2 мм. |
|
| Абразивный (обработка с абразивными Материалами) | Пиленая | Неравномерное распределение бороздок глубиной до 2 мм |
| Шлифованная | Равномерная шероховатость с глубиной рельефа до 0,5 мм |
|
| Лощеная | Гладкая бархатисто-матовая с выявленным рисунком и цветом камня |
|
| Зеркальная | Зеркально-блестящая с полностью выявившимся цветом и рисунком камня |
Шлифованную, лощеную и зеркальную фактуры получают на специальных шлифовалыю-полировальных станках. Применение при шлифовке и полировке в качестве абразивного материала мелкого и пылевидного алмазов, как и при резании, резко увеличивает производительность станков, улучшает качество изделий и снижает их стоимость.
^
2.7. Меры защиты каменных материалов от выветривания в сооружениях
Непременным условием длительной службы каменных материалов в сооружениях является правильный их выбор с учетом эксплуатационной среды, химико-минералогического состава и структуры материала. Однако даже самые прочные породы, из которых выполнен материал, под непрерывным механическим и химическим воздействием атмосферных факторов и различных микроорганизмов разрушаются. Этот процесс по аналогии с разрушением горных пород на земной поверхности называют выветриванием.
Основные причины выветривания природных каменных материалов в сооружениях: замерзание воды в порах и трещинах, вызывающее внутреннее напряжение; частое изменение температуры и влажности, вызывающее появление микротрещин; растворяющее действие воды и понижение прочности при водонасыщении; химическая коррозия под действием газов (О 2 , СО 2 и др.), содержащихся в атмосфере, и веществ, растворенных в грунтовой или морской воде. Различные микроорганизмы и растения (мхи, лишайники), поселяясь в порах и трещинах камня, извлекают для своего питания щелочные соли и выделяют органические кислоты, вызывающие биологическое разрушение камня.
Стойкость материалов против выветривания тем выше, чем меньше их пористость и растворимость. Поэтому все мероприятия по защите каменных материалов от - выветривания направлены на предохранение их от воздействия воды и на повышение поверхностной плотности. Эти меры могут быть конструктивными и химическими.
Конструктивно защиту конструкций от увлажнения осуществляют путем устройства надлежащих стоков воды, придания каменным материалам гладкой поверхности и такой формы, при которых вода, попадающая на них, не задерживается и не проникает внутрь материала.
^
К химическим мероприятиям относят создание на лицевой поверхности камня плотного водонепроницаемого слоя или ее гидрофобизацию.
Одним из способов повышения поверхностной плотности является флюатирование,
при котором карбонатные породы пропитывают солями кремнефтористододородной кислоты, например флюатом магния. В результате происходящей реакции:
2CaCO 3 MgSiF 6 = 2CaF 2 MgF 2 SiO 2 2CO 2 .
в поверхностных порах камня выделяются практически нерастворимые в воде фториды кальция и магния и кремнезем, уменьшая пористость и водопоглощение поверхностного слоя и несколько препятствуя загрязнению облицовки пылью. Некарбонатные пористые породы предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей, например хлористым кальцием, а после просушки - содой, затем флюатом.
Гидрофобизация, т. е. пропитка пористого каменного материала гидрофобными (водоотталкивающими) составами, препятствующими проникновению влаги в материал, также повышает их стойкость против выветривания.
Хорошие результаты дает пропитка кремнийорганическими жидкостями и другими полимерными материалами, а также растворами парафина, стеарина или металлических мыл (алюминиевого, цинкового и др.) в легкоиспаряющихся органических растворителях (бензине, лаковом керосине и т. д.).
Долговечность пористого камня значительно увеличивает пропитка его поверхностного слоя раствором мономера с последующей полимеризацией мономера в порах камня при термокаталитической или радиационной обработке.
Литература
Домокеев А.Г. Строительные материалы. – М. Высш. шк. , 1987. – 495 с.
В. Шуман. Мир камня. Том 1. – М. Мир, 1986. – 216 с.
Walter Schumann. Steine Mineralien. Mineralien, Edelsteine, Gesteine, Erze. – München, Bern, Wein: BLV Verlagsgeselschaft – 460 s.