Свойства природного камня

Свойства природного камня: что должен знать архитектор при выборе камня Естественный камень отличается большой прочностью и долговечностью. Камень символизирует стабильность, богатство, силу, престиж. Сегодня из сотен видов гранитов и мраморов архитектор может выбрать материал для отделки практически любых цветов. Например, предприятия МКК-Холдинг завозят сырье со всего мира (Бразилия, ЮАР, Индия, Италия, Норвегия, Финляндия, Греция) и при необходимости могут показать, как выглядит камень и в блоке, и в слэбе, и в готовом изделии. Однако мы понимаем, что рекомендовать архитектору цветовые решения - дело бесполезное, и хотим сконцентрироваться на специфических свойствах природного камня. Поскольку условия одной местности отличаются от другой, камень следует выбирать не только исходя из эстетических соображений, но и с учетом его физических и технических характеристик. При выборе камня архитекторы и дизайнеры должны определить, пригоден ли данный камень для строительства в конкретных климатических условиях (ветер, солнечная активность и др.) и способен ли он противостоять воздействию на него тех или иных агрессивных сред. Все негативные явления, связанные с патологией камня и каменных облицовок, разделяются на две группы: идущие от естественных свойств самого камня (такие как микротрещины; включения в породу минералов, не устойчивых к выветриванию и др.) и привносимые «извне» человеком, вследствие небрежности при его обработке, монтаже и эксплуатации. Влияние фактора времени на внешний вид облицовок чрезвычайно велико и поэтому заслуживает самого серьезного изучения. Особенно портят вид каменных облицовок белые налеты — высолы. Проблема эта глобальна, высолы наблюдаются почти повсеместно. Отложение солей вредит камню не меньше, чем в физиологическом смысле человеку. И также трудно поддается «лечению». Основным средством избавления от этого зла остается механическое удаление — занятие малопривлекательное, но необходимое. Высолы (выцветы), как следствие плохой гидроизоляции швов, образуются при применении некачественного цемента, загрязненного песка в растворе и добавок-ускорителей твердения цементных растворов в количествах, превышающих установленные. В процессе фильтрации по цементу закладочного пространства вода насыщается содержащимися в нем растворенными солями и через швы выходит на лицевую поверхность камня, где соли выпадают в осадок в виде высолов белого цвета. Сегодня существует возможность полностью исключить высолы — для этого стоит применить широко используемый в цивилизованном мире сухой метод крепления и вентилируемые фасады. Основная причина образования пятен на поверхности внутренней облицовки — недостаточная защита тыльной стороны плит облицовываемой поверхности от влаги. За облицовкой нельзя оставлять деревянные клинья, изделия из черного металла, материалы органического происхождения, продукты разложения которых могут также вызывать образование пятен на поверхности камня. Ржавые, бурые и прочие пятна на мраморе — дефект, характерный главным образом для белого коелгинского мрамора, а также для других мраморов, имеющих высокую пористость. При такой структуре происходит активный подсос в камень частичек грязи и в первую очередь — органики (тонинов). При увлажнении облицовки эти вещества вместе с водой уходят в глубь камня, а при высыхании — вновь выталкиваются на поверхность фасада испаряющейся влагой, образуя пятна. Кроме того, мраморизованные известняки, пористые мраморы и доломиты, если их поверхность не защищать специальными мастиками, очень быстро темнеют. Камень, как и металлы, подвержен коррозии. Коррозия камня проявляется в виде шелушения, расслаивания, вспучивания и разрыхления каменной породы, появления трещин, вытертости, каверн и отколов, обесцвечивания или окрашивания поверхности камня в темные тона, появления бурых и зеленоватых пятен органического происхождения. Среди повреждений поверхностного слоя можно также выделить сахаристое и чешуйчатое разрушение камня. Сахаристое разрушение мрамора присуще исключительно наружным облицовкам. Оно вызывается неравномерным разрушением поверхности слоя. При этом шероховатая поверхность камня напоминает строение сахара. Чешуйчатое разрушение, или собственно шелушение, присуще в основном мраморизованным известнякам, характеризующимся неоднородностью своего состава, и в значительной степени проявляется во влажных условиях. По поводу недолговечности известняков многие возражают, приводя пример использования известняков в Средневековой Руси. Действительно, мы до сих пор можем наблюдать некоторые неплохо сохранившиеся цоколи и фундаменты старых зданий, однако это возможно только при большой толщине деталей, специальной гидроизоляции и уникальности известняков Мячковского типа, которых практически не осталось. Необходимо отметить, что итальянские, греческие, турецкие и т.д. классификации камня не используют термин «мрамо-ризированный известняк». Во всех каталогах европейских фирм подавляющее количество известняков называется мраморами, что очень часто приводит к ошибочному применению того или иного камня в наших климатических условиях. Облицовочные камни силикатных пород (граниты, диабазы, габбро, песчаники, кварциты) несравненно меньше, чем карбонатные породы, подвержены коррозии, так как в их состав входят окислы кремния в виде минеральных соединений, практически не подвергающихся агрессивному воздействию окружающей среды. Коррозии могут быть подвержены и некоторые виды более прочных пород — лабрадориты и анортозиты, которые часто относят к разряду гранитов. Широко известны украинские лабрадориты головинского типа - черный крупнозернистый камень с яркой синей или фиолетовой иризацией. Как правило, подобная порода содержит небольшие зерна окислов металлов, которые во взаимодействии с водой и даже воздухом начинают интенсивно ржаветь (эффект «плачущего» камня) до появления на месте этих зерен глубоких каверн. Трещины, отколы и другие механические повреждения возникают в результате деформаций облицованных камнем конструкций, неправильного ориентирования слоев слоистого камня и естественного износа элементов облицовки. Возникновение трещин в каменных облицовках может быть обусловлено также чисто конструктивными ошибками, допущенными при проектировании объекта. Одной из таких наиболее характерных ошибок является отсутствие или неправильное размещение компенсационных швов между деталями облицовки, которые бы позволили скомпенсировать деформацию камня при его нагреве на солнце. Иногда причиной образования трещин в облицовках являются усадочные деформации элементов зданий и сооружений. Вытертости на мраморных полах и лестничных ступенях являются результатом выбора мрамора без учета его истираемости, которая может быть весьма высокой, особенно у уральских мраморов (коелгинский, уфалейский, мраморский и др.), а также у многих зарубежных сортов мрамора. Хотя, конечно, подобные вопиющие вещи встречаются крайне редко. Гораздо чаще можно наблюдать микроцарапины, каждая из которых не видна с высоты человеческого роста, а вместе они выглядят как дефект полировки в виде своеобразных тусклых тропинок, протоптанных в местах интенсивного движения людей. Подобные дефекты можно предупредить, с определенной периодичностью покрывая поверхность пола специальными защитными мастиками. Многие виды рисунчатого и яркого камня на солнце быстро выцветают, тем самым утрачивая свои декоративные качества. Это относится прежде всего к черным, красным и зеленым мраморам, зеленым доломитам, змеевикам и амазонитовым гранитам и т.п. Поэтому при выборе цветных камней для наружных облицовок зданий (порталы, цоколи, фасады и т.п.) архитекторам необходимо учитывать их устойчивость к воздействию ультрафиолетовых лучей. Весьма характерным дефектом гранитной облицовки являются так называемые пятна намокания, обусловленные повышенным показателем водопоглоще-ния выбранного материала. Светлые граниты полированной фактуры, с водопоглощением более 0,2%, способны впитывать атмосферную влагу, образуя на фасаде уродливые темные пятна. Это явление может усугубиться, если зазор между облицовкой и стеной (при креплении облицовки на относе) заполнен утеплителем, впитывающим воду и задерживающим процесс высыхании рушители. Различные сочетания этих факторов вызывают различные виды коррозии камня. На одно из первых мест нужно поставить влажность, влияние которой на разрушение камня можно описать следующими в камне процессами, связанными с взаимодействием и отложением в камне солей. Соли могут проникать в камень различными путями: из цементного раствора, содержащего примеси или добавки кислого состава; путем подсоса почвенной влаги с растворенными в ней солями (на цокольных облицовках); внешним путем — антигололедные соли (хлористый натрий и др.), заносимые с улицы. При взаимодействии солей под воздействием влаги происходит постепенное разрушение камня по следующей схеме. Влага, заполняющая тончайшие трещины и поры в камне, находится в движении. По капиллярам она передвигается вверх, а вследствие испарения перемещается также и к наружной стороне облицовки. Выпадающие при испарении из раствора (или занесенные на поверхность камня извне) соли смешиваются с пылью, копотью, и облицовка покрывается наружной коркой грязи. Происходящие при этом внутри облицовки процессы растворения и выпадания солей зависят от многих причин — свойств камня, перепада температуры, относительной влажности и др. — и по-разному протекают в зонах одного и того же камня. Это и вызывает необходимость изолировать облицовку от грунтовой и атмосферной влаги, испарений от парового отопления и пр. Коварство коркообразования состоит в том, что первые 10-20 лет оно идет без всяких внешних признаков. А между тем в это время возникает внутренняя корка, а под ней — разрыхленный пылевато-мучнистый слой. Затем корка внезапно отпадает, обнажая ослабленный камень, после чего начинается его катастрофическое разрушение. Сочетание воздействия влаги и отрицательных температур также вызывает разрушение камня, выражающееся в растрескивании, шелушении и отколах каменных плит. Это наиболее характерно для пористых известняков. Вода, проникающая в поры камня в местах его контакта с деталями металлического крепления, в зимнее время превращается в лед. Лед, занимающий больший объем, чем вода, вызывает растрескивание камня, в трещины попадает дополнительная влага, в свою очередь превращающаяся в лед и увеличивающая трещины. Если к тому же металлические крепления выполнены не по правилам, то они начинают ржаветь. Ржавчина имеет больший объем, чем металл, поэтому окисление железа сопровождается не только бурыми потоками гидроокислов железа, но и появлением трещин вокруг железных частей, что тоже способствует раскалыванию камня. На недопустимость железных креплений в камне, приводящих к его растрескиванию и появлению ржавых пятен, указывал Альберти еще в XV в. Углекислые газы, выбрасываемые в атмосферу городов двигателями внутреннего сгорания, взаимодействуя с атмосферной влагой, образуют слабую угольную кислоту, которая растворяет карбонатную породу. Поэтому портится полированная и шлифованная фактура облицовочных плит из известняка и мрамора, она разъедается, теряет блеск, на поверхности плит появляются натеки из растворенной породы. Скульптура, барельефы и резьба теряют свои формы, сглаживаются, оплывают. В современных условиях необходимо защищать находящийся на улице камень специальными прозрачными покрытиями. Очень многие начинают понимать эффективность такого решения. Система магазинов “Гран-при МКК”, входящих в состав “МКК-Холдинг“, ежегодно увеличивает продажи подобных покрытий на 50-70%. Отдельно стоит остановиться на радиоактивности природного камня. Бытует мнение, что известняки и мрамор имеют пониженный радиоактивный фон, а граниты - повышенный. Отчасти это так. Действительно, некоторые виды кварца и некоторые виды полевого шпата бывают с повышенным, относительно воздуха, фоном. Как правило, эти минералы содержатся в розовых и красных гранитах, однако даже у них фон не выше, чем у большинства пород дерева, не говоря уже о синтетических материалах и смолах. Почему-то в советское время радиационный фон камня попал в ГОСТы. В современном мире ни в одной стране мира, включая Японию, нет каких-либо ограничений по применению изделий из природного камня. На Токовском месторождении гранита в Днепропетровской области в деревнях испокон века живут люди; колодцы, из которых они пьют воду, вырублены в граните, радиационный фон его превышает ГОСТы в несколько раз, и при этом не наблюдается сколько-нибудь повышенной статистики онкологических заболеваний. Для предотвращения негативных последствий и обеспечения надежности и долговечности камня архитекторам и строителям необходимо придерживаться следующих основных рекомендаций: по подбору камня: при проектировании объектов, сооружаемых с использованием облицовочных каменных материалов, правильно выбирать породу камня с учетом его водопоглощения, морозостойкости, структуры и минерально-химического состава; не применять камни из зоны выветривания месторождения; ограничить применение светлых пористых материалов (известняки, ракушечники, травертины) на наружных облицовках здания крупных городов; правильно выбирать фактуры камня с учетом агрессивности окружающей среды; не применять для облицовки цоколей зданий породы карбонатного состава (мраморы, известняки, доломиты), а использовать для этой цели только камни с высокой солестойкостью (граниты и т.п.); не применять для облицовки цоколей зданий светлые граниты с показателем водопоглощения более 0,2%; на устройстве мраморных полов и лестничных ступеней применять материалы с учетом показателя их истираемости, соответствующего действующему стандарту; по конструктивным приемам исполнения: способ облицовки выбирать в зависимости от климатических условий (особенно температурных колебаний и воздействия влаги), способа соединения наружной части стен с несущими конструкциями с учетом деформативности несущих частей и их стойкости к сейсмическим воздействиям; при облицовке поверхности отдавать предпочтение открытой облицовке, при которой с каждой стороны плиты оставляют шов 5-6 мм. Такое решение обеспечивает эластичность конструкции, по скольку плиты, не имея между собой стыков, не нарушают целостности конструкции при значительном расширении или сжатии в результате термического воздействия; производить тщательное крепление плит к облицовываемым конструкциям с использованием деталей крепления только из нержавеющего металла; гидроизолировать облицовываемые камнем стены от почвы; производить устройство цоколей достаточной высоты, препятствующих подъему по стенам почвенной влаги и ливневых вод; облицовку зданий защищать от попадания воды карнизами, козырьками, водоотводами и другими элементами, предотвращающими прямое попадание атмосферных осадков на облицовку. Вот не такие уж и сложные требования к камню, которые необходимо соблюдать. Каменотесы и строители прошлого знали в основе своей про многие болезни, капризы камня и старались жить в ладу с материалом. А насколько это у них получалось видно по зданиям с 6 века до нашей эры до 19 века. А здания построенные позже подвержены многим болезням из-за того, что в конце 20 века уже не обращали внимания на НЕОБХОДИМОСТЬ ЗНАНИЙ о камне как основном МАТЕРИАЛЕ. Всё заменил бетон...