Мягкие камни

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(«НИУ БелГУ»)

ФАКУЛЬТЕТ БИЗНЕСА И СЕРВИСА КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И СФЕРЫ УСЛУГ Тема работы: Мягкие камни

Выполнила студентка дневного отделения

5 курса 170 705 группы Выродова Александра Владимировна Проверил:

Ткаченко Г. И.

кандидат физ.-мат. наук, доцент Белгород 2011

Свойства природного камня и их сравнительная характеристика

Виды мягких камней

Художественная обработка камня

Камень — это мертвая часть природы: булыжник мостовой, простая глина, известняк тротуаров, драгоценный камень в витрине музея, железная руда на заводе и соль в солонке. Где же кроются в камне замечательные и таинственные явления?

Все ли камни одинаково тверды? Все ли камни можно разбить молотком, или некоторые из них можно резать и ножницами? В жизни кажется, что камни все более или менее одинаково тверды, но на деле это не так. Я думаю, что в этом каждый может легко убедиться, если возьмет кусок известняка и кварца, — последний будет много тверже известняка, поцарапает его и может даже его перерезать. Действительно, камни бывают различной твердости.

Оказывается, что твердость и хрупкость камня не одно и то же: алмаз хрупок, но тверд, другие камни, наоборот, могут быть мягкими, но, как говорят, очень вязкими и неподатливыми разлому. Достаточно вспомнить хотя бы простую пробку, которую можно резать ножом, но трудно сломать молотком.

Наука о камнях — минералогия — выросла в большую и важную отрасль современной научной мысли, которая не только описывает камни Земли и определяет их, но которая говорит о том, из чего они состоят, как они образуются, во что превращаются, чем и как они служат человеку в его труде и хозяйстве. Борьба за камень сделалась борьбою за сырье, за новые рудники, за промышленность и новое хозяйство. Я, в свою очередь, хочу вас познакомить с таким видом камней, как мягкие камни.

Свойства природного камня и их сравнительная характеристика

природный камень мягкий порода

Природный камень издавна считается символом богатства, стабильности и долговечности. С годами камень не только приобретает ценность, но, зачастую, изменяет форму и цвет, подражая загадочному хамелеону. В природе насчитывается более 8000 разновидностей природного камня. По своему происхождению камни делятся на три вида: Магматические, или вулканические породы: граниты, сиениты, габбро, вулканические туфы, тешениты — образованы застывшей магмой. Осадочные породы: песчаники, доломиты, известняки, гипсовые камни — рождаются путем образования осадка из органических и неорганических веществ на поверхности земли или на дне водоемов. Метаморфический вид, объединяющий мрамор, сланцы, кварциты и гнейсы, появляется под влиянием высоких температур и давления.

В данном реферате большее внимание уделено осадочным и метаморфическим мягким породам, а именно следующим природным материалам как кальцит, серпентин, гипсовый камень, травертин, известняк и ракушечник. Природные камни различаются не только своей декоративностью, но и по прочности, плотности, пористости, водопоглощению и показателем истираемости. От прочности зависит износостойкость материала. Такие материалы как ракушечник, травертин поддаются разрушению через 30 — 50 лет. Но за счет специальных гидрофобизирующих средств, которые способны существенно повысить стойкость материала к негативным внешним воздействиям решается главная проблема невысокой механической прочности таких природных материалов. После специальной обработки камень может использоваться даже в местах с жесткими погодными условиями. Плотность — это масса единичного объема вещества. От этого показателя зависит вес конструкции: чем выше плотность камня, тем конструкция будет тяжелее. По плотности камни делятся на легкие (плотность до 2200 кг/м3): доломиты, известняки, травертин и ракушечник, и тяжелые (плотность более 2200 кг/м3): кварциты, сланцы. Плотность зависит от пористости породы и минералов, входящих в ее состав. От пористости зависит водопоглощение и, соответственно, солеи кислотостойкость. А это основные показатели, влияющие на долговечность материала. Кроме того, общая пористость определяет прочность, теплопроводность, полируемость, обрабатываемость, декоративность камня и другие качественные характеристики. С повышением общей пористости снижается прочность и объем камня, ухудшается его полируемость, но уменьшается вес изделия и улучшается его способность к обработке. По величине общей пористости (Р) природные камни можно разделить на камни с низкой (Р < 5%), средней (5% > Р > 20%), высокой (20% < Р < 40%) пористостью. Другим важным свойством горных пород, связанным с пористостью, является показатель водопоглощения. От него и от минерального состава материала зависит кислотои солестойкость камня, а также его морозостойкость. При высоком водопоглощении и низкой пористости под этим давлением в материале образуются трещины. При высокой пористости камня кристаллизационное давление распределяется равномерно и новые трещины не образуются (яркий пример — известняк). Показатель истираемости относится к природному камню, который используют для дорожек, лестниц, полов и площадок. Горные породы и материалы по степени истираемости (при интенсивности человекопотока 1 млн. чел. в год (мм.)) условно можно разделить на след. группы: 1. Кварциты и породы группы гранита — менее 0,12 2. Рыхлые базальты, мрамор, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки — 0,35 — 0,5 3. Мраморизованные известняки, травертины, известняки, туфы — 0,6 — 1,5 4. Рыхлые известняки — 1,5 — 2,5 Исходя из вышеперечисленных свойств можно составить сравнительную таблицу свойств природного камня (табл. 1.1)

Таблица 1.1 — Сравнительная характеристика свойств природного камня

Природный камень — самый долговечный строительный материал. В том случае, если был правильно сделан первоначальный выбор, он всегда живет дольше, чем сооружение. Первыми это поняли римские императоры. Как само собой разумеющееся, считалось повторное использование мраморных и гранитных деталей после разрушения храмов и дворцов — очень часто абсолютно без каких-либо доработок. А что же мы?

И мы не хуже римлян, мы тоже использовали камень цокольной части храма Христа Спасителя на строительстве метро и гостиницы «Москва», а любой московский строитель расскажет, куда сегодня уходит гранит после реставрации и капитального ремонта сталинских домов и мостов. Однако наши современные архитекторы в подавляющем большинстве люди скромные — их не волнует, будет ли использован гранитный цоколь только что возведенного ночного клуба на строительстве II очереди 14-го кольца вокруг Москвы в 2435 году, им достаточно, чтобы все было нормально в ближайшие 10−50 лет. И этого легко добиться, следуя нашим рекомендациям.

По уровню потребления камня (данные на 1998 г.) Россия находилась на 57 месте в мире, уступая всем без исключения бывшим социалистическим странам. Почему-то кажется, что культура применения камня в архитектуре тоже несколько отстает. Тем не менее, объективно и неумолимо ситуация выправляется. На протяжении нескольких последних лет независимо от кризисов и застоя в экономике, от конкуренции со стороны эрзацев и заменителей объем применения природного камня в строительстве растет не менее чем на 10% в год. Все чаще природный камень можно увидеть в архитектуре не только столичных городов и не только общественных учреждений. Поэтому очень важным, на наш взгляд, является вопрос выбора камня для каждого конкретного проекта.

Виды мягких камней

Травертин — это излюбленный облицовочный камень во всем мире. Сегодня он является одним из самых востребованных природных материалов современной архитектуры. Истоки его применения уводят нас в древние времена. Некоторые сооружения, в которых использовался травертин (Римский Колизей) сохранились и по сей день, и радуют нас своей необычайной теплотой, неповторимым величием и великолепием. Большую популярность травертин набирает и в России, так как является одним самых качественных и экономичных материалов.

Что же из себя представляет травертин? Травертин — это промежуточная форма камня между известняком и мрамором (рис. 1). Если известняк оставить под большим давлением на внушительное время (тысячелетия), из него может получиться травертин (так же, как из торфа получается уголь). Если травертин, в свою очередь, сохранить под большим давлением на тысячелетия, из него может получиться мрамор (так же, как из угля алмазы).

Рис. 1. — Цветовая гамма травертина

Богатая натуральная цветовая гамма, переливы света — главные и неповторимые достоинства травертина, которые позволяют применять его в различных дизайнерских решениях и стилях, включая стили как классические, так и экзотические.

Пористый, мягкий, красивый, обычно розового, желтого, темно-бежевого — он пригоден как для внутренней, так и для внешней облицовки, так как травертин не меняет цвет под воздействием городской загрязненной атмосферы. Он также содержит отпечатки растений, что сделает рисунок каждой плиты роскошным и оригинальным. Живая поверхность цветного природного травертина придаст ауру роскоши и неповторимости.

Сфера применения камня:

— облицовка травертином экстерьера зданий (фасады, цоколи, наружные лестницы и площадки);- облицовка травертином интерьера зданий (камины, стены, полы, дверные проемы, душевые и ванные комнаты);

— облицовка травертином ландшафтных элементов;- профильные изделия из травертина для облицовки архитектурных элементов (лестниц, ступеней, карнизов, колонн, порталов каминов, наличников, и др.);

— изготовление из травертина подоконников, столешниц, барных стоек, тумб и др.

Продукция из травертина относится к 1-му классу по требованию норм радиоактивной безопасности и ее можно использовать во всех строительных постройках без каких-либо ограничений.

Этот камень приобретает сегодня все большую популярность, так как идеально сочетает в себе великолепное качество и разумный ценовой диапазон.

Известняк — осадочная горная порода органического происхождения, состоящая почти на 100% из карбоната кальция. В состав может входить глина.

В настоящее время известняк весьма популярен. Его используют в промышленности, в строительстве, в отделке домов (стен помещений, фасадов, цоколей). Все больший интерес, как дизайнеров, так и людей, умеющих создать захватывающий интерьер своего жилища, привлекают ракушечник и травертин.

Известняк является мягким, пористым камнем самых разнообразных цветов и оттенков: белый, серый, желтый, красно-розовый, серо-сиреневый (рис. 2).

Рис. 2. — Известняк. Каменный двор

Добыча гипсового камня ведется давно. Археологические исследования показывают, что гипсовый камень применялся в качестве строительного материала еще в Месопотамии, Вавилоне, Ассирии, Греции (2000 — 1400 гг. до н.э.) для облицовки стен и полов. Цвет гипсового камня может варьироваться в зависимости от примесей и быть серым, желтоватым, розоватым, бурым и другим. Визуально гипсовый камень: плотный с мелкозернистой структурой, сахаровидный в изломе или крупнозернистый, кристаллы его рассоложены беспорядочно.

В основном месторождения гипсового камня являются осадочными и достаточно часто встречаются в отложениях различного возраста. На территории бывшего СССР наиболее крупные месторождения находятся в Донбассе, Московской, Куйбышевской, Пермской областях, на Кавказе и в Средней Азии. Первоначально добыча гипсового камня велась с применением ручного труда, а со временем была механизирована и достигла промышленных масштабов.

Гипс в отличие от керамики, это живой и экологически чистый материал из которого можно изготавливать практически любую отделочную и архитектурную продукцию и не имеет запаха и вредных веществ. Производство и использование гипсовых изделий не оказывает вредного влияния на окружающую среду. Таким образом, при использовании гипса обеспечивается экологическая чистота, благоприятный для человека микроклимат в помещении.

Гипс ценят за прочность, архитектурную выразительность, высокие теплотехнические, звукоизоляционные свойства, так как гипс является еще и хорошим утеплителем для помещений. Гипсовая облицовочная декоративная плитка и искусственный камень, не требует обжига, как керамическая, высыхая при естественной температуре. Изделия на основе гипса обладают способностью дышать, поэтому они могут выполнять функцию кондиционера и поглощать избыточную влагу и выделять ее в окружающую среду при ее недостатке.

Название кальцит произошло от греческого слова, означающего «известь». Другие названия минерала и его разновидностей: каменный цветок, каменная роза, бумажный шпат, сталактит, сталагмит, небесный камень, папиршпат, антраконит.

Кристаллы кальцита имеют самый разнообразный облик: скаленоэдрический, пластинчатый, призматический, столбчатый, ромбоэдрический. Известно очень много простых форм, главными из которых являются (1010), (0112), (2131), (0001), (1011), (0221), (4041), (1120) и др. Обычны двойники по (0001), (0112), в том числе механические, полисинтетические по (0221), изредка по (1011).

Наблюдаются различные друзы и сростки. Зернистые плотные агрегаты кальцита слагают многие гидротермальные жилы, тела карбонатитов, толщи мраморов. Кальцит является основным (а, иногда, и единственным) минералом карбонатных осадочных, особенно биогенных пород и наравне с арагонитом входит в состав твердых частей кораллов и многих других организмов. Он образует также сталактиты, сталагмиты, гелектиты и тому подобные кустистые агрегаты в пещерах.

Кальцит широко применяется в строительстве и химических производствах, для производства оптических приборов. Разновидности кальцита — симбирцит и кальцитовый оникс применяются как недорогие поделочные камни.

Наибольшую ценность в этом плане представляют разноцветные кальцитовые друзы с различной морфологией сросшихся образцов. Белый, розовый, желтый кальцит в одной друзе — это результат присутствия галенита, флюорита и других минералов.

Ракушечник — довольно пористая порода, состоящая из раковин моллюсков и их обломков, скрепленных известковым цементом. Ракушечники легко поддаются обработке режущим инструментом, а некоторые виды можно полировать (правда, без получения декоративного блеска) Ракушечники широко используются в качестве строительного материала для стен, а также для наружной и внутренней облицовки зданий.

В последнее время заметил, что много частных домов, стали строить из ракушечника. Из него даже строят двухэтажные коттеджи. Благодаря каким свойствам этот материал стал таким популярным? Когда я стал выяснять ситуацию, оказалось что этот стеновой материал относительно дешев. Уже это было большим плюсом. Но может быть дешевый материал некачественен?

Оказывается, люди уже многие века строят свои дома из ракушечника. Именно благодаря тому, что этот природный стройматериал прошел испытание временем он и оказался таким популярным. В последнее время ракушечник применяют все чаще не только в частном строительстве, но и в промышленности.

Основу ракушечника составляют известковые породы. От происхождения и структуры известняка ракушечник делится на большое количество разновидностей. Бывает, что некоторые виды известняка оказываются сцементированными в ячейки и образуются из частиц раковин.

Известняк, состоящий из маленьких шарообразных минералов, размером с икринку рыбы, связанных между собой называют оолитом. Пизолит — известняк, состоящий из шарообразных минералов размером уже с горошину, но имеющих при этом ядро, песчинку или фрагмент раковины.

Если известняк образовался из осадков кальцита из источника насыщенного углекислым газом, это травертина. При пористой структуре такой известняк называется известковый туф.

Благодаря пористости ракушечник обладает хорошими звукои теплоизоляционными свойствами. Если внимательно посмотреть на срез камня можно рассмотреть представителей флоры и фауны, к примеру, хорошо сохранившиеся раковины моллюсков, существовавших миллионы лет назад. Так что вкупе со строительным материалом вы держите в руках настоящую историю мелового периода.

Вы можете себе представить, что из ракушечника построены, или он использовался частично при строительстве таких зданий как Кремль в Москве, НАТО в Брюсселе, Крепость в Генуе, многие знаменитые дворцы и многочисленные храмы и соборы.

По химическому составу ракушечник чистый известняк. Ракушечник по своей текстуре и структуре относится к зоогенным горным породам. Они состоят из цельных раковин или из их фрагментов, которые скрепляются кальцитовым цементом.

Ракушечник имеет множество плюсов, благодаря которым его по экологичности можно сравнить только что с древесиной (рис. 3). Для строительства жилья ракушечник применяется в основном из-за свойств, о которых говорилось выше, прекрасной звукои теплоизоляции, которые объясняются его повышенной пористостью. Вместе с тем он может очень хорошо накапливать и передавать солнечное тепло, благодаря которому в помещении создаются отличные условия для проживания.

Рис. 3. — Дагестанский ракушечник Кроме того к этим основным достоинствам можно добавить еще немало полезных свойств. Стеновые блоки из ракушечника имеют относительно малую массу, из-за которой его легко транспортировать и использовать в строительстве, материал жаропрочный, морозоустойчивый, можно строить жилье и в холодном климате. Как уже говорилось его легко обрабатывать, можно получать блоки практически любого размера. Есть еще один привлекательный фактор, это не только экологическая чистота, но и благотворное влияние на организм человека. Это происходит из-за высокого содержания солей и йода в ракушнике.

Еще одним преимуществом легкой обработки ракушечника является то, что из-за этого качества он остается одним из лучших облицовочных материалов по цене-качеству. Построив дом из ракушечника, вы забудете, что такое сырость, грибок и плесень на стенах. Ракушечник обладает многочисленными порами-проходами, в которых находится воздух. Как мы с вами знаем из курса физики воздух плохой проводник тепла и звука, что нам и нужно. Благодаря этим качествам для отопления и удержания тепла в доме из ракушечника не требует больших энергозатрат. Получается дом из ракушечника еще и экономит нам топливо. Поверхность ракушечника, как говорится, «дышит» из-за чего влага, если она находится в камне, беспрепятственно выдавливается. Это позволяет избежать разрушения камня. Еще одно интересное наблюдение. В домах из ракушечника, в которых я бывал, никогда не жаловались на мышей. В таких домах не заводятся грызуны.

Небольшой недостаток чисто экономического плана заключается в том, что для оштукатуривания стен требуется большое количество раствора. Или другого материала для защиты ракушечника от атмосферных воздействий. Но здесь следует сказать, что штукатурить ракушечник — одно удовольствие. Если вы сравните с другими стеновыми материалами, для многих из них для оштукатуривания приходится приобретать и устанавливать сетку. Но как вы знаете ради удовольствия нужно платить. Ведь по сравнению с другими искусственными стеновыми материалами ракушечник является природным, натуральным, экологически чистым, и даже приносящим пользу здоровью, из-за его антисептических и гипоаллергенных качеств, строительным материалом. Поэтому прежде чем думать об экономии средств подумайте над этими вопросами. Что вам дороже — здоровье или деньги?

Художественная обработка камня

Промыслы по обработке мягкого камня находятся на Урале, в Нижегородской области, на Северном Кавказе, в Архангельске. Искусство обработки мягкого камня не имеет таких традиций, как обработка твердых пород. К мягким камням относятся различные породы гипсового камня. Месторождения мягких камней есть на Урале, в Пермской, Архангельской, Нижегородской областях, Краснодарском крае. Мягкий камень необычайно разнообразен по своим расцветкам. В камнерезном промысле чаще всего используются белый или серый камень с темными прожилками и вкраплениями, кальцит — камень бурого цвета, талькохлорид — густого серо-черного цвета с зеленоватым оттенком.

Крупнейшее из них ООО «Иренит» принадлежащее компании Гифт Гудс. Здесь выпускают высокохудожественные изделия, пепельницы, декоративные настольные экраны и прессы для бумаг, декоративные вазочки, анималистическую скульптуру и фигурки людей в национальной одежде, трактованные обобщенно, декоративно. Изделия из мягкого камня часто обрамляют металлом в виде полосок, располагающихся по краям изделия, что придает им большую прочность и декоративный эффект. При этом применяется простой металл — латунь или алюминий.

Природные декоративные качества цветного поделочного камня, неповторимость его узоров, возможность варьировать колорит и рисунок в изделиях, выполняемых даже из одного и того же блока и имеющих одинаковую форму, обусловливают отношение к этому благородному материалу и к изделиям из него, как к замечательным национальным сувенирам.

Мастера Урала, возрождая традиции уральских мастеров, исторически связанных с добычей и обработкой камня, после целого ряда преобразований, которые происходили с кустарными артелями на протяжении предыдущих десятилетий, пройдя через этапы поисков своего ассортимента, нашли свой путь в анималистической скульптуре. Анималистическая скульптура резчиков по камню отмечена пристрастием к образам, характерным для народной пластики в дереве, керамике. Любимы изображения коня, медведя, льва. Скульптурная форма в них мягкая, обобщенная. Фигурки медвежат веселы и наивны и напоминают образ вездесущего медведя из богородской деревянной игрушки-скульптуры.

Утилитарно-декоративные изделия, бывшие в прошлом основой производства, и сейчас не уходят из поля зрения мастеров, но малая пластика стала их подлинным призванием. Мастера и художники постоянно ведут работу по обновлению ассортимента утилитарно-декоративных изделий, сообразуясь с новыми требованиями современного быта. Вазы, подсвечники, светильники-ночники, декоративные лоточки несложной формы дополняются рельефной резьбой, а иногда и деталями из металла, создающими эффективный контраст со светлым камнем.

Пермская известна запасами своего местного камня — ангидрита. Здешний ангидрит, белый с золотистым оттенком и разной резкости прожилками, хорошо связывается с образами декоративных скульптур. Красив он и в вазах небольшого размера, выполненных на токарной основе. Утилитарно-декоративные предметы изготовляют без резьбы. Их объемы и поверхность достаточно привлекательны естественной структурой природного рисунка.

Строгие рисунки обобщенных растительных мотивов, изображения полуфантастических животных вдохновляют современных мастеров на создание вещей, приближающихся к лаконизму и выразительности художественных предметов прошлых эпох. Свои условия диктует и материал. Два вида мягкого камня — гипс в оттенках от бело-розового до темно-бурого и кальцит от светло-желтого до коричневого с неповторимыми прожилками в каждом куске — настраивают на сохранение природной красоты материала, и потому здесь не увлекаются скульптурой. В большинстве своем это утилитарные изделия довольно строгих форм и пропорций с лаконичным резным орнаментом: декоративные вазы, блюда, лотки, чаши, светильники, выточенные из местного камня.

Пермский камнерезный промысел развивает глубокие и прочные традиции создания скульптуры малых форм из агальматолита. Эта разновидность камня мягких пород имеет очень спокойный пастельный оттенок, в котором как бы мягко смешаны светло-серый и розово-коричневый цвета. В зависимости от способа отделки скульптура то активно проявляет цвет камня, то кажется совершенно бесцветной.

Работы тувинских мастеров сохраняют привязанность скульптурных изображений к древним ритуалам и обрядам. Частыми мотивами их скульптур являются драконы, духи, похожие на львов и других хищников. Их изображения канонизированы, но имеют много вариантов. Исполнение их в камне отмечено необыкновенной тщательностью и четкостью. В скульптуре всегда выразительны соотношения резных деталей с гладкой поверхностью, что создает декоративную остроту даже в работах небольшого размера. Драконы строго подчинены силуэтному решению композиции и зачастую обильно покрыты орнаментальной резьбой.

Реальный мир животных, которых хорошо знают мастера, составляет большую часть тувинской малой пластики. Быки и верблюды, кони и степные бараны, всадники-скотоводы и дети изображаются в свободных, естественных движениях, которые демонстрируют наблюдательность мастеров, их умение отразить через скульптурный образ важную частицу жизни. Статичные изображения человека и животных служат основой для создания шахматных фигур.

1. Бетехтин А. Г. Минералогия [текст] / А. Г. Бетехтин — Государственное издательство геологической литературы, 1950. — 450 с.

2. Известковый туф [электронный ресурс]/Википедия. — 2011. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Известковыйтуф

3. Ракушечник [электронный ресурс]/Википедия. — 2011. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ракушечник

4. Гипс [электронный ресурс]/ Большая советская энциклопедия. — 2001. — Режим доступа: http://slovari.yandex.ru/~книги/БСЭ/Гипс/

5. Ферсман А. Е. Занимательная минералогия [текст] / А. Е. Ферсман. — 1993. — 200 с.

6. Известняк — [электронный ресурс]/строительный портал о продаже и обработке натурального камня для интерьера. — 2011. — Режим доступа: http://stonetorg.ru/stat/n63s33/