Для получения природных каменных материалов горные породы разрабатывают в карьерах и подвергают механической обработке. В зависимости от условий залегания породы карьеры разрабатывают открытым способом — с поверхности, либо закрытым — шахтами. Более эффективен и экономичен открытый способ.
Выбор способа добычи горной породы зависит от её вида, глубины и условий залегания, твердости и др. При добыче блоков твёрдого камня используют два способа организации процесса: от массива отделяют крупный монолит, подвергаемый в дальнейшем разделке на блоки, либо каждый блок отделяют от массива в отдельности.
Первый способ более экономичен и получил большее распространение, в особенности для плотных пород типа гранита. Он может быть реализован в виде двух вариантов: монолит отделяют, образуя перфораторами или ударными машинами сплошную щель по его граням, либо шпуры располагают на значительном расстоянии друг от друга, а монолит отделяют клиньями, загоняемыми в шпуры. Это намного сокращает затраты энергии, так как сопротивление камня раскалыванию в 4…6 раз меньше, чем разрыву. На том же принципе реализуется буровзрывной способ отделения монолита с применением зарядов взрывчатки ограниченной мощности.
Кроме того, для отделения от горного массива крупных блоков-полуфабрикатов (4…5 м) используют высокопроизводительный реактивно-струйный способ. Из сопла камеры сгорания керосина в кислороде выбрасывается со сверхзвуковой скоростью (около 2000 м/с) высокотемпературная (свыше 2000 °С) газовая струя и разрушает породу.
Мягкие породы (известняк-ракушечник, известковые туфы и др.) добывают путем распиловки массива камнерезной машиной на блоки определенных размеров и правильной геометрической формы. При разработке месторождений некоторых разновидностей гранитов, туфов, мраморов (в открытых выработках) на штучный камень, плиты, блоки также применяют распиловку породы механическими пилами. Камнерезная машина позволяет выполнять операции по проходке продольных и поперечных траншей, прорезке поперечных рядов на глубину блока, подрезке блока снизу и окончательной отрезке от массива с получением максимальных размеров блока 1000X1000 мм при произвольной длине.
Для придания камню требуемых формы, размеров и фактуры лицевой поверхности необходим ряд операций, выполняемых в строгой последовательности. Совокупность этих рабочих процессов называют обработкой камня. Её производят механизированным способом на специализированных заводах. По степени завершённости изделий обработка камня может быть разделена на три стадии: обработку приближенную, обеспечивающую получение заготовки, точную, при которой камень приобретает форму выпускаемого изделия, и фактурную, позволяющую выявить декоративные свойства камня путем придания заданной степени шероховатости или зеркального блеска. В зависимости от характера воз-действия различают два основных способа обработки: резание и скалывание. Более высокую производительность обеспечивает обработка камня резанием. При этом снижается количество отходов.
Приближенная обработка блоков резанием (распиловка) — весьма трудоемкая операция, стоимость которой составляет до 40% стоимости готовой продукции. В ее задачу входят получение полуфабриката — плит различной толщины и размера в зависимости от назначения (наружная или внутренняя отделка, плиты для полов, ступеней и т. д.), а также брусков для изготовления профильных изделий. Правильный выбор размеров исходных блоков, устранение поломок плит при распиловке, повышение качества поверхности распила обеспечивают рост выпуска готовой продукции при тех же затратах сырья и снижение себестоимости изделий.
Распиловку блоков на плиты и бруски производят на распиловочных станках различной конструкции. Наибольшее распространение получили рамные станки и канатные пилы. На рамных станках распиловку блока осуществляют комплектом пильных полотен, натянутых на раму. При работе станка под пилы непрерывно подают дозированными порциями абразив.
В канатных пилах режущим органом является стальной канат, изготовляемый из профильных жилок, а в отдельных случаях пород. Известняки, доломиты, песчаники и туфы, применяемые для изготовления стеновых камней, должны иметь плотность 900…2200 кг/м3, предел прочности при сжатии 0,4…50 МПа, морозостойкость не ниже F15. Стеновые камни выпускают размерами: 390X190X188 и 490x240x188 мм.
Крупные стеновые блоки изготовляют из горных пород плотностью до 2200 кг/м3 и с пределом прочности при сжатии 2,5 МПа и выше. Крупные стеновые блоки, предназначенные для механизированной укладки, имеют размеры от 300x800x900 до 3000 X X 1000X500 мм, а массу 0,5…1,5 т.
Развитие производства стеновых камней из природных легких пород — важный резерв покрытия дефицита и экономии искусственных стеновых материалов. Себестоимость 1 м3 природного стенового камня намного ниже, чем керамического кирпича. В 1,5…2 раза ниже и удельные капитальные вложения на его добычу. Однако эти показатели достигаются только непосредственно в районе добычи природного камня, с повышением радиуса перевозок эффективность его применения резко падает.
Облицовочные и архитектурные изделия (плиты и камни, эле¬менты лестниц и площадок, парапетов и ограждений) изготовля¬ют из горных пород с пределом прочности при сжатии не менее 5 МПа, морозостойкостью не менее F 15. Исходные породы не должны содержать глинистых примесей, а после обработки дол¬жны! иметь красивый внешний вид и высокую атмосферостой-кость. Размеры блоков зависят от вида горной породы. Блоки из туфаТ имеют объем 0,2…1,0 м3, из гранита — 0,5…3 м3.
Плиты для наружной облицовки частей зданий, устройства набережных настилов полов изготовляют из высокотвердых пород (гранита, базальта, кварцита и др.), а также из пород средней твердости (известняки, доломиты, песчаники). Для внутренней облицовки стен применяют плиты из мрамора и гипсового камня. Пиленые плиты имеют прямоугольную форму, длину 300…1000 мм, ширину 200…400 и толщину 12…80 мм. Переход на камнеобработку алмазным инструментом позволяет снизить толщину плит до 10 мм. К профильным элементам облицовки стен относятся цокольные плиты и камни для обрамления порталов, пояски карнизов, угловые и подоконные плиты. Их изготовляют из тех же материалов, что и облицовочные плиты, и придают лицевой поверхности самую разнообразную фактуру. Элементы лестниц и площадок, парапеты и ограждения делают из мрамора, известняка, туфа, гранита и других горных пород также с дополнительной обработкой фактуры.
Высокая долговечность облицовок из природного камня обеспечивает незначительный уровень затрат на эксплуатацию — в 5…8 раз меньший, чем при отделке зданий цветными растворами и бетонами, а также силикатными и известковыми красками.
Каменные изделия для дорожного строительства (бортовые камни, брусчатка, колотый камень) получают из изверженных и осадочных горных пород. Используемые изверженные горные породы должны иметь предел прочности при сжатии для глубинных пород не менее 100 МПа, излившихся — не менее 60 МПа, коэффициент размягчения — не менее 0,9, водопоглощение — не более 1,0%, морозостойкость — не менее F25, сопротивление удару — не менее 15 МПа и плотность 2300 кг/см3 и более, а для осадочных горных пород: коэффициент размягчения — не менее 0,75, водопоглощение — не более 4%, морозостойкость — не менее F25, сопротивление удару— 15 кПа, плотность — не менее 2100 кг/м3.
Бортовые камни, служащие для отделения проезжей части автомобильных дорог от тротуаров, представляют собой брусья длиной 70…200 см с наклонной или вертикальной лицевой гранью в поперечном сечении. Верхняя часть бортового камня, выступающая над дорожным покрытием, обтесана чисто, а нижняя часть — грубо. По размерам бортовой камень бывает низкий — 30 см и высокий — 40 см с шириной по верху 10, 15 и 20 см.
Брусчатка — колотые или тесаные бруски высотой 10…16 мм, шириной 12…15 и_длиной 150…250 мм, близкие по форме к параллелепипеду, в виде прямоугольника. Предел прочности породы должен составлять не ниже 100 МПа, а водопоглощение — не более 0,6%. Применяют брусчатку при устройстве мостовых, трамвайного полотна и пр.
Каменные плиты для подземных сооружений и мостов изготовляют из изверженных и осадочных горных пород. Для облицовки туннелей и надводных частей мостов используют гранит, диорит, габбро, диабаз, базальт с пределом прочности при сжатии не ниже 100 МПа и морозостойкостью не менее F100.
При изготовлении облицовочных плит из плотного известняка или песчаника их прочность должна быть не ниже 60 МПа. Для облицовки подводных частей мостов применяют изделия из гранита, базальта и диабаза с пределом прочности при сжатии не менее 100 МПа и морозостойкостью не менее F 100. Размеры и формы плит устанавливают проектом.
Бутовый камень имеет неправильную форму с размерами в поперечнике не менее 150 мм и не более 500 мм. В зависимости от вида горной породы марка бутового камня 25…1000 и выше, морозостойкость не ниже F15. Применяют бутовый камень для фундаментов и стен подземных частей зданий, а также стен нежилых и производственных зданий.
Щебень — материал, получаемый в результате дробления твердых горных пород на куски размером 5…70 мм. По дробимости при сжатии (раздавливании в цилиндре) различают семь марок
щебня: 1200, 1000, 800, 600, 400, 300 и 200. Его применяют как заполнитель для бетонов, устройства дорожных покрытий и т. д.
Гравий — природная смесь зерен размером 5…70 мм, образовавшихся в результате естественного разрушения горных пород. В отличие от щебня зерна гравия имеют окатанную форму и гладкую поверхность. По происхождению различают горный (овражный), речной и морской гравий. Применяют гравий там же, где и щебень.
Песок — рыхлая смесь зерен крупностью 0,14…5 мм и плотностью более 1200 кг/м3. При отсутствии природного песка надлежащего качества применяют искусственный песок, получаемый дроблением твердых горных пород. В зависимости от условий образования и способа получения зерна песка могут иметь округлую или остроугольную форму. По минералогическому составу различают кварцевые, полевошпатовые и карбонатные пески. Применяют их для приготовления растворов и бетонов, устройства оснований дорожных покрытий, дренажных сооружений.
Последние помментарии