Важнейшие свойства камня

Важнейшие свойства камня

Твердость

Важнейшее из свойств облицовочного (строительного) камня. От твердости зависит износостойкость камня. Чем тверже материал, тем дольше он послужит – особенно, в качестве напольного покрытия.

Твердость – это способность минералов противостоять проникновению в них других, более твердых тел, например прочерчивание одного минерала другим более твердым, а также вообще способность чертиться и резаться разными предметами.

В зависимости от твердости минералов, входящих в состав горной породы, определяющих в значительной степени ее свойства, камни условно делятся на три группы:
 1. Высокопрочные или твердые (кварцит, гранит, габбро, порфир). 
 2. Средней твердости (мрамор, известняк, туф, доломит). 
 3. Мягкие (рыхлые известняки, травертин). 

Плотность

Плотность любого вещества – это масса единичного объема этого вещества. Камня в том числе. От плотности зависит вес изделия или облицовки. Плотность камня зависит от его минералогического вещественного состава и пористости породы.

По плотности камни делят на:
 1, легкие (с плотностью до 2.20 г/куб.м) 
 2. тяжелые (с плотностью более 2.20 г/куб.м). 

Пористость

Пористость также является одной из важнейших качественных характеристик камня, это основной показатель долговечности изделия из него. От пористости зависит водопоглощение, соле- и кислотостойкость. А именно они влияют на долговечность материала. Кроме этого, общая пористость определяет прочностные и упругие параметры, теплопроводность, полируемость, обрабатываемость, декоративность, сцепление камня с различными вяжущими и другие качественные показатели.

С повышением общей пористости снижаются прочностные характеристики, объемная масса, ухудшается полируемость материала, но также уменьшается вес изделия, улучшается обрабатываемость камня.

Горные породы по пористости (Ро) делят на:
 1. низкопористые (Ро<5%) – кварциты, гнейсы, габбро, мрамор, 
 2. среднепористые (5%<Ро<20%) – граниты, 
 3. высокопористые (20%<Ро<40%) – базальты, известняки, 
 4. и породы весьма высокой пористости (Ро>40%) – травертины. 

Полируемость

Также важное качество пород и материалов, зависящее от пористости. Полируемость – это «предельный блеск» материала. Полировка поверхностей камня увеличивает долговечность изделия, раскрывает декоративные свойства породы. Большая долговечность полированной поверхности достигается за счет меньшего сцепления частиц воды с поверхностью, что уменьшает водопоглощение изделия. Каждая порода и материал характеризуются предельным блеском, после достижения которого качества полированной фактуры в процессе обработки не улучшается.

Классификация по полируемости:
 1. Отличная = 170..200 единиц 
Полнокристаллические мрамора, мелкозернистые граниты, кварциты
 2. Хорошая = 140…170 единиц 
Граниты, мраморизованные известняки
 3. Средняя = 70…140 единиц 
Базальты, известняки, доломиты
 4. Плохая = менее 70 единиц 
Туфы, рыхлые известняки

При этом 200 единиц - это предельный блеск стекла, эталон.

Водопоглощение, соле-, кислото- и морозостойкость

Важным свойством пород, связанным с пористостью является показатель водопоглощения. От него в совокупности с минеральным составом зависит кислото- и солестойкость камня. А количественное отношение водопоглощения к объему пор и трещин напрямую влияет на показатели морозостойкости, т.к. вода в порах при замерзании увеличивает свой объем на 9%, создавая мощное кристаллизационное давление.

Та же вода, всегда несущая растворы солей, проникая в поры материалов, после высыхания оставляет в них концентрированные растворы этих солей, из которых начинается рост кристаллов, создавая огромное кристаллизационное давление. При высоком водопоглощении и низкой пористости под этим давлением начинается образование трещин в материале. А вот в случае обилия пор кристаллизационное давление разгружается в существующих порах без образования новых трещин (например, известняк).

Кислотостойкость - свойство пород и материалов реагировать с различными кислотами, с разрушением или преобразованием пород. С кислотами реагируют только карбонатные породы (мрамора и известняки). При контакте с серной, фосфорной и азотной кислотой они образуют нерастворимые минералы, которые создают плотную водонепроницаемую защитную пленку на экстерьерных конструкциях.

Мраморы, травертины, известняки и доломиты разрушаются от действия соляной кислоты, которая очень редка в природе в свободном виде, но в городах применяющих хлориды для таяния снегов этот фактор очень сильно увеличивается.

Следовательно:
Для экстерьерных конструкций лучше использовать породы, которые не разрушаются под воздействием неблагоприятных факторов и долго сохраняют внешний вид (гранит, травертин, доломит, известняк). Известняк и травертин хороши на цокольных конструкциях, которые связаны с движением поверхностных вод, переносящих соли. Во всех древних крупных мегаполисах в долинах рек (Лондон, Париж, Кельн, Москва) все цоколи зданий сложены из известняка. В Москве, кроме того, из известняка сложен цоколь стен и башен Московского Кремля.

Для цоколя, естественно, можно использовать гранит, но в этом случае движение солей идет по кладочным швам. В старинных зданиях Санкт-Петербурга гранитные глыбы цоколей крепились безрастворно - механическим способом, проливкой свинца…

Истираемость

Проступи лестниц, полы, площадки подвергаются истиранию. Поэтому горные породы и материалы, применяемые в облицовке истирающихся конструкций, делят на 5 групп - в зависимости от «абсолютных значений истираемости на связном абразиве и натурного износа от интенсивности людского потока».

Классификация пород по истираемости сделана на предположении «о прохождении по полам из этих пород человекопотока в 1 миллион человек за год» и она следующая:
1я группа
Кварциты и породы типа гранита – износ менее 0.12 мм в год,
2я группа
Плотные базальты, плотные песчаники, микрокристаллический мрамор – износ 0.12…0.35 мм за год,
3я группа
Рыхлые базальты и мрамор, песчаники, доломиты – потеряют по толщине от 0.35 до 0.60 мм в год,
4я группа
Мраморизованные известняки (т.е. многие цветные мраморы), травертины, известняки и туфы – износятся на 0.60…1.50 мм за год,
5я группа
Рыхлые известняки и иные породы, которые утратят в среднем не менее, чем 1.50…2.50 мм за год…

Для информации приведем также среднестатистическую интенсивность людского потока в год:
 1. Транспортные артерии (метрополитен, вокзалы) = 4 млн. человек 
 2. Супермаркеты, переходные зоны, переходы, стадионы = 1 млн. человек 
 3. Общественные здания (магазины, школы, институты) = 500 тыс. человек 
 4. Гостиницы, театры = 200 тыс. человек 
 5. Подъезды многоэтажных зданий = 100 тыс. человек 
 6. Личные апартаменты = 20 тыс. человек 

И если, например, уложить травертин на пол станции метро, его износ составит до 4 мм в год. А доломит (известняк), уложенный в шоу-руме или в зале магазиназа год будет истираться за год на 0.3 мм. Лестница из мрамора в личных апартаментах будет «терять» до 0.02 мм в год и, теоретически, прослужит хозяевам 500 лет.

Показатель линейного термического расширения

В зависимости от своей структуры, камни - при изменениях температур - ведут себя неодинаково. Если породы мономинеральны (состоят из одного минерала, как кварциты, габбро, мрамора, известняки, травертины), - расширение всех зерен породы будет одинаковым и между ними не будут образовываться температурные трещины.
Если порода полиминеральна (гранит, базальт, цветной мрамор), то минералы, слагающие их, расширяются по-разному, иногда разрывая связи между собой с образованием трещин.

Долговечность

Долговечность характеризует стойкость материла против действия различных разрушающих его факторов, основными из которых следует считать морозное, кислотное, солевое и механическое выветривание, попеременное высушивание и увлажнение. Чем недолговечнее материал, тем более комфортные условия для него должны быть созданы (например, внутри помещения, а не снаружи, на стене, а не на полу).

По долговечности облицовочные материалы разделяются на 4 класса:
 1. Весьма долговечные 
мелкозернистые граниты, кварциты, базальты.
 2. Долговечные 
средне- и крупнозернистые граниты, габбро, порфиры, плотные песчаники, туфы, травертины, известняки.
 3. Относительно долговечные 
андезиты, белые классические мраморы, песчаники, пористые известняки, мраморизованные известняки.
 4. Недолговечные 
некоторые цветные мраморы и мраморизованные известняки, природные брекчии.