Архит._материал._-_Шеина_Ч1. Т. В. Шеина архитектурное материаловедение
 Скачать 23.57 Mb.
|
|
9.8 Обработка и область применения декоративного камня В зависимости от областей применения декоративно-облицовочные камни подразделяются на три группы: камни, не несущие значительных механических нагрузок (плиты, приме- няемые для внешней и внутренней облицовки зданий); камни, предназначенные для больших механических нагрузок (плиты для полов, ступени и др.); камни, идущие для сооружения монументальных памятников и крупных декоративных архитектурных деталей (колонны, пилоны и т.д.). К плитам, обработанным в различных фактурах, примыкает особо декора- тивная плитка, которая должна выпускаться для отделки интерьеров и внешнего декорирования государственных, общественных зданий и сооружений. Выпуск ее регламентируется ОСТ 41-77-73. Для этих целей из камней северо-запада России могут применяться кварцит малиновый и белый, амазонитовый гранит, хибинит эвдиалитовый, вулканическая брекчия, тингуаит, мрамор цветной и черный, таль- ко-хлоритовые и шунгитовые сланцы. Этим ОСТом установлен минимальный формат плиток 5х5 см. Облицовочные материалы и изделия из горных пород изготавливают в виде плит и камней, элементов лестниц и площадок, парапетов и блоков для огражде- ний. В зависимости от применения их главными характеристиками являются цвет, фактура и атмосферостойкость. Блоки добывают механизированным способом из горных пород, не затро- нутых выветриванием. Блоки облицовочные подразделяются на четыре группы. Такие блоки долж- ны иметь форму прямоугольного параллелепипеда (возможно отклонение не более 5º); на гранях блоков допускаются следы шпуров и другие неровности глубиной до 50 мм; блоки не должны иметь сквозных трещин, видимых на смежных гранях; тонкие извилистые трещины, выходящие на две смежные грани, допускаются только в блоках из цветного мрамора. На некоторых заводах плиты укладывают непосредственно на поддон фор- мы панели, с их тыльной стороны вводят пружинные закрепы, которые после за- полнения формы бетоном и его затвердевания прочно связывают облицовочные плиты с конструкцией. Такой индустриальный метод снижает стоимость установ- ки 1 м² облицовочного камня в 5...6 раз. В ряде стран широко распространен способ крепления плит на откосе стены. Алюминиевую вспомогательную конструкцию закрепляют на стене здания или сооружения; плиты, имеющие пазы, вдвигают между горизонтальными алюмини- евыми направляющими. Плиты и камни облицовочные изготавливают путем раскалывания или рас- пиливания блоков из природного камня с последующей обработкой лицевой по- верхности или без обработки. Наиболее распространены облицовочные плиты и камни, полученные путем распиливания. Колотые плиты и камни изготавливают 136 раскалыванием некондиционных блоков из гранита, диорита, габбро и сходных с ними пород с хорошей раскалываемостью. Выбор фактуры лицевой поверхности производят в соответствии с требованиями проекта. Характеристика облицовоч- ных плит и камней приведена в таблице 21. Плиты и камни выполняют прямоугольной формы, а предназначенные для настилки полов – квадратной. На них не должно быть сквозных трещин, видимых на смежных гранях. Таблица 21 – Характеристика облицовочных плит и камней Горная порода Фактура лицевой по- верхности Толщина, мм Ширина, мм наименьшая наибольшая Плиты для стен из пиленого камня Гранит, диорит, сиенит, лабрадорит, габбро, ба- зальт, кварцит и др. Зеркальная, лощеная, шлифованная 40 400 1000 Гранит, диорит, сиенит, лабрадорит, габбро, ба- зальт, кварцит и др. Шлифованная, риф- леная, точечная, бо- роздчатая 60 400 1000 Мрамор белый и серый Зеркальная, лощеная, шлифованная 12, 20, 25, 30, 40 200…300 300…800 Мрамор цветной, мраморо- видный известняк, брекчия, конгломерат, травертин Зеркальная, лощеная 12, 20, 25, 40 200…250 300…600 Гипсовый камень Зеркальная 12, 20, 25, 30 200…250 300…600 Известняк плотный, доло- мит, песчаник Шлифованная, риф- леная, бороздчатая, пиленая 40, 60 400 600 Известняк пористый Шлифованная, риф- леная, пиленая 60, 80 300 600 Туф вулканический Шлифованная, риф- леная, пиленая 30, 50 300 500 Камни: гранит, диорит, габбро, базальт, песчаник, известняк плотный Типа скалы 150, 200, 250 300 500 Плиты: гранит, диорит, габбро, песчаник, известняк плотный Рифленая, бороздча- тая, шлифованная, 100, 150 300 500 Плиты для настилки наружных площадок и лестниц Гранит, диорит, сиенит, габбро, базальт, песчаник Точечная 60 500 1000 Плиты для настилки полов помещений Гранит, лабрадорит Зеркальная, лощеная 40, 60 500 1000 Мрамор Зеркальная, лощеная, шлифованная 20, 25 300 800 137 Плиты для настилки полов из природного камня обладают высокой долго- вечностью. Поэтому их рекомендуют применять в помещениях общественных зданий с интенсивными людскими потоками (станции метрополитена, вокзалы и др.). Чаще используют крупноразмерные квадратные плиты, сочетая при этом бо- лее светлые или темные разновидности камня (например, лабрадорита или габбро) с серыми и красными гранитами. Кроме того, для полов применяют плиты типа «брекчия», изготавливаемые на железобетонной основе из отходов камня, а также на полимерной основе. Для наружной и внутренней отделки зданий и сооружений применяют также тонкие плиты из природного камня. Их изготавливают путем распиливания ал- мазными дисками блоков из природного камня (мрамора, известняка, туфа, тра- вертина и т.д.). Ширина таких плит – 50...400 мм, толщина – 6...20 мм, длина – в пределах отноше- ния ширины (высоты) к длине – от 11 до 15. Их изготавливают с тонко шлифованной и полиро- ванной фактурой. Кроме перечисленных матери- алов для облицовки стен используют каменную наборную мозаику, а также материалы на основе природного камня. Рисунок 114 – Декоративная мозаика Для изготовления декоративной мозаики мрамор распиливают на тонкие пластинки толщиной 4...5 мм, кромки которых тщательно пришлифовывают одну к другой, что дает возможность получать незаметные швы. Пластинки приклеи- вают клеем, например казеиновым, касбестоцементным плитам, которые в даль- нейшем на растворе устанавливают на облицовываемую поверхность (рисунок 114). Живописную мозаику выполняют по заранее заданному рисунку. Камни рас- пиливают на тонкие пластинки толщиной 4...5 мм, которым на шур-шайбе прида- ется требуемая форма. Если необходимо придать пластинкам криволинейное очертание, их наклеивают на шаблон и обрабатывают на заточном станке с карборундовым кругом. Подготовленные пластинки наклеивают на лист дюралюминия. Качество мозаики зависит от тщательности и достаточной выразительности подбора пла- стинок камня по цвету, тону и рисунку. Ковровая мозаика дает возможность использовать отходы камня. В неболь- шую разборную форму с бортами укладывают куски плит лицевой стороной вниз, закрывают арматуру и заливают цементным раствором. После того как раствор схватится, форму разбирают, плиту шлифуют, а при необходимости полируют. На пол такую плиту укладывают на растворе так же, как и обыкновенные плиты из природного камня (рисунок 115). 138 Мраморок – мраморная крошка на основе полимера. Применяют в четырех вариантах в зависимости от крупности зе- рен мрамора. Гамма цветов поз- воляет достигать особых эстети- ческих эффектов. Используют для облицовки внутренних стен, интерьеров и фасадов зданий. Поставляют материал рулонами шириной 95 см и длиной до 10 м. Рисунок 115 – Мозаичный ковер из натурального мрамора Гранулят –гранулы мрамора или кварца на основе полимера. Облицовка из гранулята устойчива к действию плесени, паразитической растительности и низ- ких температур; имеет повышенную прочность, эластичность, атмосферостой- кость и водонепроницаемость. Конгломерат –наполнителем служит природный камень, в качестве связующе- го используют акрилаты. Профильные элементы для облицовки стен –цокольные плиты и кордонные камни, обрамление порталов, пояски, карнизы, угловые плиты, подоконные пли- ты, плинтусы и др. (таблица 22). Их изготавливают механизированным способом из пиленых плит. Они имеют отделочную лицевую плоскость и одну или две боковые грани, которые могут быть плоскими или профильными. Профильные элементы из твердых пород в наружных облицовках применяют для выполнения цоколей и порталов; из мрамо- ра – для внутренней облицовки. К элементам лестниц относятся ступени цельные, облицовки проступи, подступенки. Таблица 22 – Профильные элементы Горная порода Фактура лицевой по- верхности Размеры, мм толщина высота длина, не ме- нее Цокольные плиты со скошенной верхней частью Гранит, сиенит, диорит, лабрадорит, габбро, ба- зальт, диабаз, кварцит и другие Зеркальная, точечная, бороздчатая, шлифо- ванная 100…150 400…1000 600 Кордонные камни цоколя Гранит, диорит, сиенит, лабрадорит, габбро Зеркальная, точечная, бороздчатая 150 200 500 139 Обрамление порталов, наружные пояски и карнизы Гранит, сиенит, диорит, габбро, лабрадорит, ба- зальт Зеркальная, лощеная, шлифованная, точеч- ная 100…300 100…300 400 Мрамор белый и серый Зеркальная, лощеная шлифованная 100…300 100…300 400 Вулканический туф, пес- чаник, известняк Зеркальная, лощеная 100…300 100…300 400 Наличники, пояски и карнизы простого профиля для внутренней облицовки Мрамор, мраморовид- ный, известняк, гипсо- вый камень Зеркальная, лощеная 50…100 100…200 400 Вулканический туф Шлифованная 50…100 100…200 400 Угловые плиты с боковой отделанной гранью для наружной облицовки Гранит, сиенит, диорит, габбро, лабрадорит, кварцит, диабаз Зеркальная, лощеная, шлифованная, точеч- ная, рифленая 40, 60 300…600 300 Мрамор белый и серый Зеркальная, лощеная, шлифованная 40 300…600 300 Известняк плотный, до- ломит, песчаник Шлифованная, риф- леная, пиленая 40, 60 400…600 300 Туф вулканический Шлифованная, риф- леная, пиленая 30, 50 300…500 300 Угловые плиты для внутренней облицовки с боковой отделанной гранью Мрамор, мраморовидный известняк, брекчия и конгломераты, карбонат- ные (известняки, травер- тин и др.) и гипсовый камень Зеркальная, лощеная 20, 25, 30 300…800 Произвольная Вулканический туф Шлифованная 30,50 300…800 Произвольная Подоконные доски Мрамор, мраморовидный известняк Зеркальная 30 200…350 1000…1500 Плинтусы Мрамор, мраморовидный известняк Зеркальная 20 100…150 400 Подступенок ступени облицованной Мрамор, мраморовидный известняк Лощеная 20 100, 110, 120 600…1600 Окончание таблицы – Профильные элементы Размеры элементов площадок, парапетов и ограждений устанавливают проек- том с учетом размеров добываемых блоков. Ступени мраморные облицовочные изготавливают из плит белых и серых мраморов. При большой ширине марша ступени делают составными. 140 Для создания впечатления массивных ступеней вертикальные швы проступей и подступенков должны совпадать. Основные размеры элементов лестниц приведе- ны в таблице 23. Таблица 23 – Размеры элементов лестниц Горная порода Фактура лицевой поверхности Размеры, мм толщина ширина длина Ступени цельные Гранит, диорит, сиенит, габб- ро, базальт, кварцит Шлифованная, то- чечная 130, 190, 150 410, 390, 370 800…1600 Проступь ступени облицованной Мрамор, мраморовидный из- вестняк Лощеная 30 380, 360, 340 600…1600 Ступени лестниц и плиты для площадок из твердых пород должны иметь ше- роховатую поверхность. По форме поперечного сечения различают два типа сту- пеней: прямоугольные (в виде массивных плит) и с подрезкой (рисунок 116). Природный камень также является материалом для монументальногоискус- ства: памятников, монументов, городской и парковой скульптуры. Изделия из природного камня в процессе службы подвергаются постепенному разрушению, которое происходит под действием воды, газов, микроорганизмов, колебания температур и др. Рисунок 116 – Лестница Кроме того, горные породы находят применение в промышленности строи- тельных материалов. Их используют как сырье для изготовления керамики(гли- ны) и стекла (кварцевый песок и известняк). Для производства теплоизоляцион- ных изделий (базальт, диабаз, диатомит, трепел, опока,доломит и хризотил- асбест) и огнеупоров (доломит, кварцит). Для производства неорганических вя- жущих веществ применяют различные виды известняков и глину, мергель и мел, доломит, гипс и ангидрит, опоку и трепел, вулканические туфы и трассы. В каче- стве заполнителей для растворов и бетонов используют песок, гравий и щебень (из гранита, диабаза, базальта, известняка). 141 9.9 Способы предохранения камня от коррозии Изделия из природного камня в процессе службы в зданиях и сооруже- ниях подвергаются постепенному разрушению, которое происходит под дей- ствием воды, газов, микроорганизмов, колебания температур и др. (рисунок 117). Рисунок 117 – Физико- химическое выветривание природного камня Основными причинами разрушения природных каменных материалов в сооружениях являются: физическое выветривание,причиной которого может служить вода, про- никающая в поры и трещины камней, замерзающая и постепенно их разруша- ющая, а также частое нагревание и охлаждение камня летом. Особенно быстро разрушаются от этих причин порфиритовые и крупнозернистые породы; химическое выветривание,причиной которого является наличие в поро- дах веществ (натрий, известь, железо), растворяющихся дождевой водой и уно- симых из камня. Сернистые и углекислые газы (СО 2 , SО 3 и др.), находящиеся в воздухе, разрушают поверхность известняков и мраморов, переводя с поверхности неко- торое количество СаСО З в более растворимый двууглекислый кальций – Са(НСО З ) 2 . Такой минерал, как пирит (FeS 2 ) при доступе кислорода образует вначале FeSO 4 и H 2 SO 4 , а затем Fе(SO 4 ) 3 . Химическая коррозия происходит и из-за веществ, растворенных в грунтовой или морской воде (H 2 SO 4 , NaOH, Н 2 СО З и др.). Химическое выветривание наиболее интенсивно протекает в условиях теплого и влажного климата и менее интенсивно в сухом и холодном климате. Исключительная заслуга в объяснении процессов химического выветри- вания минералов сложного химического состава (полевые шпаты, слюды, рого- вой обманки и т.п.) принадлежит академику В.И. Вернадскому; биологическое разрушениепроисходит при участии растительных и жи- вотных организмов. Мхи – лишайники , часто гнездящиеся в расщелинах камня, извлекают для своего питания щелочные соли и выделяют органические кисло- ты, вызывающие разрушение камня. Деревья и кустарники , поселяясь на камен- ных породах, размещают корневую систему в микротрещинах. По мере роста, корневая система оказывает расклинивающее действие, увеличивая размеры трещин. Все виды выветривания протекают, как правило, одновременно. В ре- зультате совместного действия этих процессов, горные породы разрушаются и 142 превращаются в обломки больших и малых размеров, либо в рыхлые землистые массы. В связи с большей пористостью и трещиноватостью осадочные горные породы легче подвергаются всем видам коррозии, чем изверженные и мета- морфические. По внешним признакам выветривания горные породы разделяют на не- сколько разновидностей: слабо выветренные – потускнение блеска и побурение минералов; средне выветренные – наличие мельчайших трещин, более значительное бурение минералов, появление вторичных минералов, например каолинита в граните; сильно выветренные – порода содержит много трещин, при ударе издает глухой звук и крошится на мелкую щебенку или дресну. Много побуревших минералов или минералов, превратившихся в каолинит, хлорид и др. Для предохранения изделий из горных пород от коррозии применяют ряд мер: - выбирают породу, которая была бы достаточно устойчивой в течение сроков нормальной службы сооружения; - используют конструктивную защиту – придают изделиям ровную и глад- кую поверхность путем шлифования и полирования, чтобы агрессивная среда не могла задерживаться на них; - повышают стойкость путем пропитывания поверхностного слоя на доста- точную глубину составами, затрудняющими проникновение в него воды и га- зов. В результате на поверхности образуются труднорастворимые в воде веще- ства. Эффективными средствами предохранения камня от коррозии являются следующие. Пропитка поверхности растворами магниевых, цинковых и других со- лей – кремнефтористоводородной кислоты или растворами этой кислоты ( флюатирование ) с предварительной обработкой поверхности раствором изве- сти или без обработки (для известняков, мраморов): 2CaCO 3 + MgSiF 6 = 2CaF 2 + MgF 2 + SiO 2 + 2СО 2 Получающиеся новообразования практически нерастворимы в воде, они от- лагаются в порах, уменьшают смачиваемость поверхности и препятствуют за- грязнению облицовки пылью. Покрытие органическими веществами (гидрофобизация на глубину до 1 см) – льняным маслом и маслом грецкого ореха, фирнисами, ганозисом и др. В России в XVIII в. для сохранения каменной кладки применяли специальные со- ставы – фирнисы . Их изготовляли из смол, добываемых из стволов слив, вишен, можжевельника и других пород дерева. Покрытые фирнисами поверхности приобретали чрезвычайную прочность. На них не действовали ни жара, ни хо- лод, ни огонь, ни сырость. Ганозис – это смесь из горячего пчелиного воска с маслом. Изделия, по- крытые таким восковым лаком, прекрасно сохранились в течение многих сто- 143 летий и блестят как новые. Им пользовались древние египтяне и греки для со- хранения мрамора от разрушения. Пчелиный воск – основа ганозиса – пластичен, мягок, прочен и стоек, он не пропускает воду, не гниет, его химический состав не изменяется под дей- ствием температур, солнечной радиации. Он плотно приклеивается к поверхно- сти и надежно защищает ее от вредных воздействий. Ганозисом можно покры- вать любые памятники: из гранита, известняка, кирпича, железобетона и других материалов. На обработку 1 м² поверхности мрамора требуется около 7 г гано- зиса. В Древнем Риме пользовались составом из снятого коровьего молока и извести. Этой полужидкой массой покрывали мрамор. Почти прозрачное по- крытие защищало скульптуру от погодных влияний. Силикатирование – пропитка растворимым стеклом и хлористым каль- цием, в результате чего на поверхности камня образуются нерастворимые со- единения, закрывающие поры. Обработка поверхности камня синтетическими полимерами, главным образом кремнийорганическими. Для обеспечения конструкционных мер защиты при проектировании ар- хитектурных форм каменных зданий или их частей, облицованных природным камнем, необходимо предусматривать защиту камня от сильного увлажнения, обеспечить хороший отток воды, проветривание, гладкие поверхности, надеж- ную герметизацию швов, а при строительстве – высокое качество работ. Высокой долговечностью отличаются некоторые каменные материалы. Общеизвестно, что более 4 тысяч лет сохраняется гранитная одежда египетских пирамид; около 3,5 тысячи лет насчитывается фигурам сфинксов, высеченным из сиенита (сейчас они украшают здание Академии художеств, расположенной на набережной р. Невы в Санкт-Петербурге). Многовековую историю имеют белокаменные соборы и кремли старых русских городов; ровно 200 лет в суровых условиях сохраняется мраморная об- лицовка Санкт-Петербургского Мраморного дворца, а облицовка готического собора в Милане из розового мелкозернистого мрамора прекрасно сохраняется вот уже более 500 лет. |