Чтобы легче ориентироваться в многообразии строительных материалов и изделий, их классифицируют по назначению исходя из условий работы материалов в сооружениях или по технологическому признаку, учитывая вид сырья, из которого получают материал, и способ изготовления.

Все строительные материалы обладают набором разнообразных свойств, определяющих область их применения и возможность сочетания с другими материалами.

Но ни один материал не изолирован от окружающей среды. Если он соприкасается с водой, то подвергается воздействию ее и содержащихся в ней веществ, если находится на воздухе – действию воздуха и содержащихся в нем водяных паров и газов, а на открытом воздухе также и воздействию мороза, дождя, солнца, ветра, резких перемен температуры, влажности и т. п.

Под воздействием окружающей среды материалы подвергаются деформациям и находятся в напряженном состоянии. Неравномерное увлажнение и высыхание материала приводит к появлению в нем внутренних напряжений вследствие различия в деформациях сильно увлажненной и мало увлажненной частей материала.

Колебания температуры также приводят к изменению расстояний между частицами и, следовательно, к изменению объема материала.

Если имеет место неравномерное изменение размеров и объема, то в материале появляются внутренние напряжения, которые могут привести к его постепенному разрушению.

Плотность, пористость, прочность – основные характеристики всех строительных материалов, служащие как для оценки качества и особенностей применения материала, так и для различных технико-экономических расчетов. Некоторые свойства являются важными при выборе материала лишь в определенных условиях эксплуатации (стойкость против воздействия солей, кислот, щелочей, морозостойкость, теплопроводность и т. д.).

Специальные технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться обработке. Например, для каменных материалов важной является способность шлифоваться и полироваться. Податливость к формуемости глин и бетонных смесей при производстве строительных изделий является важной технологической характеристикой.

Таким образом, при выборе и обосновании целесообразности применения строительного материала в определенных условиях необходимо учитывать различные его свойства.

Выделяют четыре основные группы технических свойств: физические, механические, химические и технологические.

Строительные материалы являются материальной базой строительства. Знания свойств данных материалов позволяет применять их с получением наибольшего технико-экономического эффекта.

Свойства материалов в большей мере связаны с особенностями их строения и свойствами тех веществ, из которых данный материал состоит.

Строение природных материалов зависит от их происхождения и условий образования, искусственных – от технологии производства и обработки материала.

Строительный материал имеет химический, минеральный и фазовый состав.

В зависимости от химического состава все материалы делят на:

? органические (древесные, битум, пластмассы и т. п.);

? минеральные (бетон, цемент, кирпич, природный камень и т. п.);

? металлы (сталь, чугун, алюминий).

Каждая из этих групп имеет свои особенности; так, все органические материалы горючи, минеральные – огнестойки, а металлы хорошо проводят электричество и теплоту.

Макроструктура твердых строительных материалов (природные каменные материалы сюда не относятся, так как горные породы имеют собственную геологическую классификацию)может быть следующих типов: конгломератная, ячеистая, мелкопористая, волокнистая, слоистая, рыхлозернистая (порошкообразная).

Искусственными конгломератами называется обширная группа, объединяющая бетоны различного вида, ряд керамических и других материалов.

Материалы ячеистой структуры характеризуются наличием макропор (газо– и пенобетоны, ячеистые пластмассы).

Мелкопористая структура свойственна керамическим материалам, поризованным способами высокого водозатворения и введением выгорающих добавок.

Волокнистая структура присуща древесине, стеклопластикам, изделиям из минеральной ваты и др. Ее особенностью является резкое различие прочности, теплопроводности и других свойств вдоль и поперек волокон.

Слоистая структура отчетливо выражена у рулонных, листовых, плитных материалов, в частности, у пластмасс со слоистым наполнителем (бумопласта, текстолита и т. д.).

Рыхлозернистыми материалами называются заполнители для бетона, зернистые и порошкообразные материалы для мастичной теплоизоляции, засыпок.

Микроструктура веществ, составляющих материал, может быть кристаллической и аморфной. Кристаллические и аморфные формы нередко являются лишь различными состояниями одного и того же вещества. Примером может служить кристаллический кварц и различные аморфные формы кремнезема.

Аморфная форма вещества может перейти в более устойчивую кристаллическую форму.

Физические свойства стройматериалов. Физическими называют свойства материалов, характеризующие особенности их физического состояния.

К физическим свойствам строительных материалов относят: плотность, пористость, гигроскопичность, водопоглощение, водопроницаемость, морозостойкость, теплопроводность, паро– и газопроницаемость, теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность, звукопроводность и звукопоглощение, радиационную стойкость.

Для конструкций, которые должны быть водонепроницаемыми, нужны материалы с высокой плотностью; малотеплопроводные конструкции необходимо сооружать из мелкопористых материалов с пониженной теплопроводностью и т. д.

Важными для строительных материалов являются физические свойства, определяющие отношение к действию воды, пара, газов, так как в конструкциях, при транспортировке и хранении материалы подвергаются воздействию названных факторов.

Ко всем материалам, используемым в строительстве, предъявляются требования по огнестойкости. Так, выделяют материалы несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемые материалы в условиях пожара не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К несгораемым материалам относят керамический кирпич, черепицу, бетон, асбестоцементные и природные каменные материалы.

Трудносгораемые материалы под действием огня и высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но только при наличии источника огня (при удалении источника огня горение и тление прекращаются). К этим материалам относят фибролит, стеклопластики, асфальтовый бетон, оштукатуренную древесину.

Сгораемые материалы под действием огня и высокой температуры воспламеняются, горят или тлеют и продолжают гореть после удаления источника огня. К сгораемым материалам относят древесину, рубероид, войлок, пластмассы, обои, битумы, полимерные материалы.

Для повышения огнестойкости материалов их пропитывают или обрабатывают специальными составами – антипиренами. Эти составы под действием огня выделяют газы, не поддерживающие горения, или образуют на материале пористый защитный слой, замедляющий его нагрев.

Технологические свойства. Одним из основных свойств бетонной и растворной смеси является удобоукладываемость.

Удобоукладываемость бетонной смеси характеризует ее способность заполнять форму и уплотняться при помощи вибрации. Удобоукладываемость растворной смеси зависит от ее способности укладываться тонким слоем на пористое основание и заполнять все его неровности.

Технологические свойства древесины характеризуются легкостью обработки: ее можно пилить, строгать, сверлить, забивать гвозди, склеивать и т. д. Благодаря высокой технологичности полимерных материалов формообразование пластмасс осуществляется разнообразными способами: экструзией, литьем под давлением, каландрированием и вальцеванием, прессованием. Широкую номенклатуру металлических изделий получают различными способами: прокаткой, волочением, прессованием и т. д., что объясняется высокими пластическими свойствами материалов.

К физическим свойствам древесины относятся: внешний вид, запах, показатели макроструктуры, влажность и связанные с ней изменения (усушка, разбухание, растрескивание, коробление), плотность, электро-, звуко– и теплопроводность.

Внешний вид древесины определяется ее цветом, блеском, текстурой и макроструктурой.

Цвет древесины– зрительное ощущение, соответствующее спектральному составу отраженного древесиной светового потока.

Цвет древесине придают находящиеся в полостях клеток дубильные, смолистые и красящие вещества. Меняется окраска древесины и в результате поражения ее различными видами грибов. У молодых деревьев древесина обычно светлее, чем у старых. Устойчивым цветом обладают дуб, груша, акация, каштан.

Основное вещество, из которого состоит древесина, – целлюлоза – почти белого цвета. Все многообразие цветовых оттенков древесины придают ей вещества, заключенные в полостях клеток или пропитывающие их стенки: красящие и дубильные, смолы и продукты их окисления. Древесина пород тропического пояса имеет очень яркую окраску, умеренного пояса окрашена бледно, однако в теплых зонах окраска древесины довольно интенсивная (фисташка, бархатное дерево, груша, орех, тис, шелковица, белая акация, дуб). Интенсивность окраски повышается с возрастом дерева, что особенно заметно у ядровых пород. При оптимальных условиях роста окраска бывает более яркой.

Древесина многих пород изменяет цвет под воздействием воздуха и света, при поражении грибами, под влиянием различных физических и химических воздействий при хранении, транспортировке и обработке. Так, в речной воде древесина дуба сильно темнеет в результате соединения дубильных веществ с солями железа. По этой же причине на поверхности пиломатериалов появляются черные полосы и пятна при распиловке сырой древесины дуба.

Заболонь сосны при сплаве иногда приобретает желтую окраску, а древесина березы – оранжевую.

При пропаривании древесины бука она довольно равномерно окрашивается в красноватый цвет. При высокотемпературной сушке появляется буроватая окраска у древесины хвойных пород. Тем не менее, для многих пород характерен определенный цвет, что служит для их распознавания.

Цвет является одной из важнейших характеристик внешнего вида древесины, которую учитывают при выборе пород для внутренней отделки помещений, изготовления мебели, музыкальных инструментов, художественных поделок, спортивного инвентаря и т. д.

Блеск — способность направленно отражать световой поток с поверхности в определенном направлении.

Строго направленное отражение и, следовательно, наибольший блеск наблюдаются при освещении зеркальных, гладких поверхностей. Даже самым тщательным образом обработанные поверхности древесины имеют однородные неровности и отражают световой поток диффузионно равномерно во все стороны. Пока еще не удалось получить полный количественный показатель блеска древесины, точно соответствующий зрительному восприятию. Поэтому блеск древесины оценивают по белизне – коэффициенту диффузного отражения.

Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей, которые направленно отражают световые лучи, за счет чего и образуется блеск на радиальном разрезе. Так, светлая и более плотная древесина обладает большим блеском, что придает ее текстуре особую красоту.

Особым блеском отличается древесина бука, клена, ильма, платана, белой акации, дуба. Шелковистый блеск свойствен древесине бархатного дерева. Древесина осины, липы, тополя с очень узкими сердцевинными лучами и сравнительно тонкими стенками клеток механических тканей имеет матовую поверхность. Блеск придает древесине красивый вид и может быть усилен полированием, лакированием, вощением или оклейкой прозрачными пленками из искусственных смол.

Текстура древесины (от лат. textura – строение) – естественный рисунок на тангенциальном и радиальном разрезах древесины, образованный годичными слоями и анатомическими элементами. Чем сложнее строение древесины и разнообразнее сочетание отдельных элементов, тем богаче ее текстура. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза. Она определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске ранней и поздней древесины, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, неправильным расположением волокон (волнистым или паутинным).

Так, хвойные породы на тангенциальном разрезе из-за резкого различия в цвете ранней и поздней древесины имеют красивую текстуру. Древесина хвойных пород состоит в основном из упорядоченных трахеид. Текстура однообразная, определяется преимущественно шириной годичных колец и разницей окраски ранней и поздней древесины. Извилистые очертания годичных слоев образуют более интересный рисунок, особенно у лиственницы и тиса на тангенциальном разрезе.

Лиственные породы с ярко выраженными годичными слоями и развитыми сердцевинными лучами (дуб, бук, клен, карагач, ильм, платан) имеют очень красивую текстуру радиального и тангенциального разрезов. Особенно красивый рисунок на разрезах древесины с направленным и путаным (свилеватым) расположением волокон (капы, наросты), а также со следами спящих почек (глазки). Ценится текстура клена «птичий глаз», которую создают неразвившиеся в побег спящие почки.

У древесины хвойных и мягких лиственных пород более простой и менее разнообразный рисунок, чем у древесины твердых лиственных пород.

Декоративные породы – орех, красное дерево, дуб – обладают красивыми текстурой и цветом, а также блеском. Красивую текстуру имеет древесина карельской березы. Интересную текстуру получают из дубовых кряжей, распиливая их в радиальном или тангенциальном направлении для получения ножевой фанеры или текстурной дощечки. У бука, клена, дуба выразительная текстура при радиальном разрезе, у хвойных пород – при тангенциальном разрезе.

Текстура, так же как и цвет, обеспечивает ценность древесины как декоративного материала. В результате прозрачной отделки древесины проявляется ее текстура. Лаковое покрытие, имеющее коэффициент преломления света, близкий к аналогичному коэффициенту древесины, увеличивает прозрачность поверхностных слоев, при этом повышается зрительное восприятие глубины текстуры.

Запах древесине придают находящиеся в ней смолы, эфирные масла, дубильные и другие вещества. Характерный запах скипидара у хвойных пород – сосны, ели. Дуб имеет запах дубильных веществ, бакаут и палисандр – ванили. По запаху древесины можно определить ее породу. Так, у хвойных пород более сильный запах, чем у древесины лиственных пород.

Усушка древесины– это уменьшение ее объемных размеров при сушке в результате испарения гигроскопической влажности.

По величине коэффициента объемной усушки древесные породы делятся на три группы:

? малоусыхающие – ели сибирская и обыкновенная, можжевельник, пихта сибирская, платан восточный, тис ягодный, ивы белая и ломкая, корейский кедр, тополь белый, фисташка (ядро), хурма, черешня;

? среднеусыхающие – бук восточный, вяз, груша, дзельква, дуб, липа мелколистная, ольха черная, орех грецкий, осина, пихты белокорая, кавказская и маньчжурская, рябина, тополь черный, ясень;

? сильноусыхающие – акация белая, березы бородавчатая и пушистая, бук восточный, граб, железное дерево, кизил, саксаул, лиственницы сибирская и даурская, клен остролистный, яблоня лесная.

Высыхание деревянного элемента и развитие деформаций усушки происходят неравномерно от поверхности к центру. Этот факт, а также разница величин радиальной и тангенциальной усушки приводят к возникновению значительных остаточных напряжений растяжения в наружных и сжатия во внутренних частях элемента поперек волокон и в результате к короблению и растрескиванию древесины.

Коробление древесины – результат неравномерной усушки, вызывающий внутренние напряжения и трещины. Усушка досок в наружных слоях больше, чем во внутренних, что вызывает коробление. Доски из сердцевинной части ствола менее подвержены короблению.

Коробление бывает продольным и поперечным. Поперечное выражается в изменении формы сечения доски. Поперечное коробление проявляется в форме превращения квадратного сечения бруса в прямоугольное или ромбическое. Прямоугольное сечение доски – превращение квадратного сечения бруса в желобчатое, изогнутое в сторону наружных годовых колец.

Сердцевинная доска уменьшает свои размеры к кромкам: чем ближе доска расположена к сердцевине, тем больше ее коробление.

Продольное коробление проявляется в форме выгиба досок по длине, а наличие наклона волокон по длине приводит к тому, что доска принимает винтообразную форму (крыловатость). Правильная укладка, сушка и хранение пиломатериалов предупреждают появление коробления.

Для предупреждения коробления влажность в момент изготовления изделий должна соответствовать эксплуатационной влажности. При этом соблюдают конструктивные требования: столярные плиты склеивают из узких реек, уложенных с различно или взаимно перпендикулярно направленными волокнами древесины. Рейки не только склеивают, но и закрепляют рамой или наконечниками.

Растрескивание древесины происходит в случае, когда внутренние напряжения превосходят малый предел прочности на растяжение поперек волокон и появляются наружные и внутренние трещины радиального направления.

Для сравнения показателей прочности и жесткости древесины независимо от ее влажности установлено значение стандартной влажности, равное 12 %.

Разбухание древесины– это увеличение линейных размеров и объема (явление, обратное усушке) при насыщенности древесины водой до границы гигроскопичности. Разбухание, как и усушка, неодинаково в различных направлениях. Как правило, разбухание – отрицательное свойство. Иногда оно играет положительную роль: обеспечивает плотность соединений в бочках, лодках, деревянных трубах и судах.

Из-за усушки и разбухания деревянные конструкции деформируются и могут стать полностью непригодными для использовании, именно по этой причине их и изготовляют из стандартно сухой древесины.

Напряжения древесины, возникающие без участия внешних сил, называют внутренними. Первая причина образования напряжений при сушке древесины – неравномерность распределения влаги. Если растягивающие напряжения достигнут предела прочности древесины на растяжение поперек волокон, могут возникнуть трещины.

Причем в начале процесса сушки они возникают на поверхности сортимента, а в конце – внутри (свищи). Внутренние напряжения иногда сохраняются в высушенном материале и служат причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины.

Плотность древесины– это отношение ее массы к объему, измеряемое в г/см³ или кг/м³. Различают относительную и абсолютную плотность древесины, определяемую в лабораторных условиях.

По объемной массе древесину делят на следующие группы:

? очень легкая (0,45 г/см³);

? легкая (0,45–0,60 г/см³);

? среднетяжелая (0,61–0,75 г/см³);

? тяжелая (0,76–0,90 г/см³);

? очень тяжелая (более 0,90 г/см³).

Древесину высокой плотности (самшит, граб, бук, клен, груша и многие другие) особенно ценят на производстве за прочность и хорошую обрабатываемость.

Древесина лиственных кольцесосудистых пород имеет неодинаковую плотность: ранняя часть годичного слоя у нее пористая, поздняя – более плотная. Такая древесина труднее поддается лакированию, но хорошо гнется.

Древесина хвойных пород имеет малую плотность, тогда как рассеянно-сосудистых лиственных пород – значительную абсолютную и высокую относительную плотность, поэтому она хорошо лакируется и полируется.

Древесина малой абсолютной и высокой относительной плотности хорошо обрабатывается.

Звукопроводность– свойство материала проводить звук. Она характеризуется скоростью распространения звука в материале. Качество древесины определяется звукопроводностью. Хорошее распространение звука после удара по комлевой части растущего или срубленного ствола свидетельствует о высоком качестве древесины.

Электропроводность древесины характеризуется ее сопротивлением прохождению электрического тока. Она зависит от породы, температуры, направления волокон и влажности древесины. Электропроводность сухой древесины незначительна, что позволяет применять ее в качестве изоляционного материала (розетки под штепсели и выключатели).

Теплопроводность– способность толщи древесины проводить тепло от одной поверхности к противоположной. Для древесины характерен низкий коэффициент теплопроводности, зависящий от породы, плотности, влажности и направления разреза. Сухая древесина – плохой проводник тепла.

Коррозионная стойкость древесины – это ее способность сопротивляться действию агрессивной среды. Древесина не подвержена воздействию слабых растворов щелочей, солей, различных органических и минеральных кислот. Хвойные породы более стойки к коррозии, чем лиственные.

Прочность – способность древесины сопротивляться разрушению вследствие механических усилий, характеризующаяся пределом прочности. Основные виды действий механических сил – растяжение, сжатие, статический изгиб, сдвиг, скалывание. Кроме того, могут определяться условный предел прочности при местном смятии и при перерезании поперек волокон. Древесина может уплотняться иногда до 1/3–1/4 начальной высоты образца без видимого разрушения.

Удельная прочность древесины при растяжении вдоль волокон примерно такая же, как у высокопрочной стали и стеклопластика. Следовательно, древесина по своей удельной прочности конкурирует с современными конструкционными материалами. Однако использовать высокую прочность древесины не так легко, поскольку сучки, трещины и другие дефекты сильно снижают ее механические свойства. В этом отношении большие возможности открывает применение древесины в клееных деревянных конструкциях.

Хрупкость – свойство древесины внезапно разрушаться под воздействием нагрузки. Хрупкой древесины не существует, это объясняется ее волокнистым строением.

Твердость древесины – это способность сопротивляться внедрению инородного тела. Увеличение объемной массы древесины повышает ее твердость и увеличивает трудоемкость обработки.

С увеличением влажности твердость древесины уменьшается. По твердости древесину подразделяют на твердую и мягкую. Твердые породы – граб, бук, дуб, клен, ясень, вяз, груша, орешник, ильм, лиственница и др., а наиболее твердые – самшит и акация; мягкие – липа, ель, сосна, ольха и др.

Способность древесины удерживать металлические крепления – важное ее свойство. При вбивании гвоздя в древесину волокна частично перерезаются или раздвигаются и таким образом оказывают на боковую поверхность гвоздя давление, которое называют трением, удерживающим гвоздь в древесине. Сопротивление древесины выдергиванию шурупов примерно в два раза больше, чем гвоздей. Способность древесины изгибаться позволяет гнуть ее. Лучше гнутся лиственные кольцесосудистые породы (дуб, ясень и др.) и рассеянно-сосудистые (береза). У хвойных пород способность гнуться невысокая. У влажной древесины эта способность выше, чем у сухой.

Износ древесины определяется стиранием поверхности при механических нагрузках в процессе эксплуатации и зависит от твердости и объемного веса древесины.

Работая с древесиной, нужно хотя бы в общих чертах знать ее свойства и характеристики.

Древесной породой называется род или вид древесного многолетнего растения. Различают хвойные (сосна, ель, пихта, кедровая сосна, лиственница и др.) и лиственные (дуб, бук, береза, липа, тополь, клен, вяз и др.) породы древесины.

Хвойными породами называют голосеменные растения (семена лежат открыто на поверхности семенных чешуек) с листьями в форме игольчатой или чешуйчатой хвои; большинство из них смолистые, вечнозеленые.

Лиственными породами называют покрытосеменные растения (при созревании семян из завязи образуется плод, защищающий семена от внешних воздействий) с листьями в виде хорошо развитых пластин с разветвленным жилкованием, которые опадают у большинства растений перед наступлением зимы.

Сосна (сосна рудовая) имеет древесину красного цвета в очень здоровых и толстых бревнах. У нее оранжево-красные прожилки и бело-желтая весенняя часть слоев. При обработке смола прилипает к инструменту и мешает строгать и пилить, засаливает шлифовальные материалы и инструменты, поднимает лаковое покрытие при случайном нагревании. Но если применяют, то перед отделкой ее обязательно обессмоливают.

Сухощепку используют для изготовления изделий, не несущих больших нагрузок. Она легко режется и строгается, хорошо принимает протраву и окрашивается.

Смолу хвойных деревьев называют живицей. Наверное, потому, что она заживляет, бальзамирует раны деревьев. Садовники используют для врачевания ран плодовых деревьев специальный пластырь из живицы с добавлением оливкового масла и воска.

Ель имеет древесину белого цвета с еле заметными годовыми слоями. У нее черные, хаотично разбросанные сучки, в отличие от сосны, у которой сучки расположены мутовками (группами на одном уровне). Для лицевых поверхностей столярных изделий пригодна ель резонансового типа (без сучков) радиального распила с более резко выраженными слоями.

Ель – дерево, выдающееся по своим свойствам. Одним из таких свойств является музыкальность. Требования к музыкальной древесине особые: она должна быть высочайшего качества, не иметь сучков, завитков, крени и других изъянов. Из ели с древнейших времен делают музыкальные инструменты. Верхние деки скрипок, виолончелей, гитар делают только из резонансной ели. Она обеспечивает инструментам красоту звучания, словно удерживая в себе звук.

Лиственница имеет древесину красивого кремово-коричневого цвета, тяжелую и смолистую, обрабатывается с трудом и засмаливает подошву инструмента. При быстрой сушке часты внутренние трещины. Для отделки применяют нитроцеллюлозные лаки, спиртовые не годятся.

Пихта– самая легкая и мягкая из хвойных пород. Древесина пихты без смоляных ходов. Это свойство используют при изготовлении из нее тары для пищевых продуктов. Различают несколько разновидностей пихты: сибирскую, кавказскую, белокорую и маньчжурскую.

Из пихты кавказской получают крупный пиловочник и так называемый резонансовый кряж, необходимый для изготовления музыкальных инструментов. У пихтовой древесины красивая декоративная текстура, однако она склонна к короблению и растрескиванию, имеет меньшую, чем сосна, прочность.

Пихта – ценнейшее сырье для целлюлозно-бумажного производства. Из коры пихты сибирской добывают бальзам, используемый в оптической промышленности. Из молодых ветвей с хвоей изготавливают пихтовое масло.

Кипарис, туя. Древесина их похожа по свойствам на древесину можжевельника, но серее и широкослойнее. Кипарис не трескается и не коробится, поэтому раньше его применяли для иконных досок. Сушат кипарис в коре на воздухе под навесом 3–5 лет.

Кипарис, туя и можжевельник хорошо поддаются мелкой резьбе. Остальные хвойные для мелкой резьбы менее пригодны, так как прямослойная древесина имеет склонность к скалыванию. Из-за четкого крупного рисунка годовых слоев мелкие фасонные штапики (раскладки) из хвойных пород невыразительны.

Можжевельник– хвойный кустарник со стволами толщиной до 10 см, имеет очень красивую текстуру. Его крепкая тонкослойная древесина хорошо обрабатывается и полируется. Засохшие старые можжевелины могут служить отличным поделочным материалом.

Из-за малого диаметра стволов щитки приходится склеивать из мелких брусочков. Изумительны по красоте торцевые срезы можжевельника, пригодные для инкрустации. Приятный запах дерева сохраняется очень долго, и столярные изделия из можжевельника можно сравнить с изделиями из камфарного лавра, столь любимыми в Европе в прошлом веке.

Можжевельник обыкновенный – это одна из своеобразных разновидностей кипариса. Древесина можжевельника хорошо обрабатывается режущими инструментами. Срезы получаются чистыми и глянцевитыми.

Древесина не имеет смоляных ходов, поэтому легко принимает различные красители и легко полируется. С успехом применяется для очень тонкой плоскорельефной и объемной резьбы, так как почти не растрескивается и не коробится. Торцевые разрезы ствола и сучков используют при токарных работах и при составлении всевозможных композиций с торцевыми срезами.

Кедр– один из видов сосны. Живет 200–300 лет, ствол достигает диаметра 1,8 м и высоты 40 м. Древесина прочная, плотная, достаточно легкая, мягкая, хорошо колется и обрабатывается. Из нее изготовляют всевозможные столярные изделия: переплеты, двери, мебель и т. п.

Лиственные породы имеют наибольшее значение в столярном деле, и из них первенство на нашей территории нужно отдать дубу.

Дуб занимает едва ли не самое почетное место. Он живет в среднем 1000 лет. Диаметр ствола может превышать 2 м. Чем больше возраст дерева, тем выше качество древесины. Древесина при тангенциальном разрезе имеет хорошо видимые поры, а при радиальном – сердцевинные лучи, очень прочна, легко морится до черного цвета. Древесина ядра дуба мертвая и заполнена особыми ядовитыми веществами – тилами, которые как бы консервируют древесину, предохраняя ее от поражения гнилью. Наиболее ценная древесина находится ближе к сердцевине: она не коробится и не растрескивается.

Древесина ясеня похожа на древесину дуба, но несколько светлее, сердцевинных лучей нет. При морении и окраске приобретает неприятную седину, поэтому применяют его обычно в натуральном цвете. Распаренный ясень хорошо гнется. Древесина его прочна, вязка, обрабатывается вручную с трудом. При сушке ясень мало трескается.

Древесина ясеня, имеющая высокие физические и механические свойства, находит широкое применение. Из нее изготовляют шпон с очень красивой текстурой, гнутую и резную мебель, вырезают винты легких самолетов, перила и паркет, борта кузовов, обшивку, рамы окон и диваны вагонов, некоторые части ткацких станков, приклады и ложа огнестрельного оружия, охотничьи и боевые луки, спортивный инвентарь – лыжи, теннисные ракетки и т. д.

Из пней ясеня издавна вырубают прочные хомутовые клещи и топорища. Художников и скульпторов привлекает пестрослойность и шелковистость свилеватых волокон, образующих очень красивую текстуру. Древесина ясеневого корня внешне напоминает древесину оливкового дерева. Она хорошо шлифуется, полируется и равномерно окрашивается.

Бук живет 250–300 лет, достигает высоты 40 м и диаметра 2 м. Древесина у него в чистом виде невыразительна. Она тяжелая, твердая, очень прочная, но нестойкая к гниению, имеет светло-бурый цвет с красноватым или желтоватым оттенком. Годичные слои видны хорошо. Сердцевинные лучи широкие, на радиальном разрезе просматриваются в виде блестящих полосок, а на тангенциальном – в виде вкраплений. Режется плохо, может растрескиваться при высыхании. Пропаренная древесина хорошо гнется. На радиальном разрезе имеет красивую текстуру. Хорошо окрашивается. Имитируется под орех и красное дерево. В радиальном разрезе проявляются блестящие пластинки, с торца видные как темные черточки. Такой распил придает древесине наиболее декоративный вид.

По прочности бук почти не имеет себе равных. Шурупы, завинченные в бук, как правило, ломаются, но не выдираются из древесины. Колотые, отфугованные и затем склеенные буковые бруски применяют для основы колодок столярного инструмента. Пригоден бук для изготовления профильных раскладок, хорошо поддается имитации при темном морении. Сушится быстро, не трескается. Бук легко впитывает атмосферную влагу, поэтому изделия из него необходимо покрывать лаком. На стволах бука иногда образуются наросты – капы.

Применяется в производстве гнутой мебели, для изготовления строганого шпона, корпусов музыкальных инструментов, шкатулок, сувенирных трубок.

Древесина вяза имеет темное ядро и хорошо видные годовые слои. В радиальном разрезе они образуют интересную рябоватость. По характеру обработки, твердости и прочим свойствам вяз близок к дубу. Текстура древесины особенно красива в комлевой части.

Ива очень легкая и мягкая, почти не усыхает и при сушке мало растрескивается. Одно из самых замечательных свойств ивовой древесины, которое используют в плетении,– гибкость.

Платан, чинара (платан восточный) растут на юге страны, древесина имеет коричнево-бурое ядро. Косое направление волнистых линий в годовых кольцах придает текстуре чинары, особенно в радиальном разрезе, зернообразный вид.

Каштан, чинара, орех, красное дерево, черное дерево, баккаут– ценные ограниченно распространенные породы деревьев. Их древесина обладает яркой красивой текстурой и характерным цветом. Например, у ореха коричневый цвет, а древесина красного дерева может быть светло-желтой и темно-красной.

Красное дерево хорошо полируется и лакируется. Под него имитируют орех, бархатное дерево, вяз, акацию, рябину, ясень белый.

Древесина черного дерева (эбен) тяжелая, твердая. В основном в дело идет ядровая древесина черного цвета. Заболонь имеет белую окраску. Отделывают древесину черного дерева только шлифованием. Ее не лакируют и не полируют. Под черное дерево можно подделать грушу, дуб и ольху.

Древесина баккаута (железное дерево) имеет бурый, коричневый, желтоватый и зеленоватый цвета. Строгается она тяжело, не раскалывается, очень плотная и даже сухая, тонет в воде.

Каштан съедобный. Древесина имеет серо-бурое ядро, похожа на дубовую, но в радиальном разрезе не имеет блестящих сердцевинных лучей. Мягкость и равноплотность древесины позволяют резать и обрабатывать ее во всех направлениях.

Древесина каштана конского обычно косослоиста, равномерно окрашена, сероватого цвета (напоминает сосну), пригодна для резных изделий и протрав. Прочность высокая.

Древесина бархата амурского (амурское пробковое дерево) похожа на древесину ясеня, но более темная.

Клен живет 400–500 лет и достигает высоты 25 м, диаметра до 2 м. Древесина тяжелая, плотная, твердая. При сравнительно небольшом усыхании почти не коробится и не разбухает, с трудом раскалывается.

Клен русский, явор, черноклен имеют плотную древесину серо-розового цвета с нежным рисунком. Красив радиальный распил. Клен легко полируется и принимает протравы, он может имитировать редкие породы древесины с ровной структурой.

Из-за плотности древесины клен употребляют на подошвы строгального инструмента чистовой работы – фуганков, двойных рубанков, шлифтиков. Сушат клен в коре целиком или распиленным на доски толщиной 5–6 см не менее года.

Древесина клена американского, или ясенелистого, по текстуре напоминает древесину ясеня, но она более плотная и с более мелкими порами. Обрабатывается и полируется с трудом. Также пригодна для изготовления столярного инструмента.

Орех грецкий распространен на Кавказе и в Средней Азии, а орех маньчжурский– на Дальнем Востоке. Используется для изготовления шпона. По механическим свойствам древесина ореха маньчжурского несколько уступает древесине ореха грецкого.

Граб — одна из самых твердых и износостойких пород. Граб имеет твердую древесину бело-желтого цвета, очень тяжелую, пригодную для имитации черного дерева. Хорошо гнется и окрашивается, трудно обрабатывается. При высыхании коробится и растрескивается. Обрабатывается хорошо, но плохо полируется. Используется в производстве инструментов (угольников, рейсмусов, рубанков и пр.).

Акация белая имеет широкое черно-серое или зелено-бурое ядро. Древесина со спутанными волокнами очень прочна, в сухом состоянии поддается обработке с трудом, во влажном склонна к хрупкости. Но работа вознаграждается красивым внешним видом изделия. Древесина хорошо полируется. Используется для производства ручек инструментов, вкладышей, инкрустации.

Древесина шелковицы (тутовое дерево) красно-бурого цвета (заболонь узкая), под воздействием света темнеет. Обрабатывается с трудом, быстро тупит инструмент, но хорошо полируется.

Береза – наиболее распространенная лиственная твердая порода. Древесина белого цвета, пригодна для разнообразного окрашивания, легко поддается обработке, но хрупка при обработке долотом. В нижней части деревьев часто встречаются свилеватость и волнистость. Иногда внутренняя часть ствола имеет черный или красно-бурый цвет с высокими декоративными качествами.

Березу можно применять только для изготовления мебели, фанеры, лыж и т. п. Для строительных целей она не годится, так как быстро загнивает. Древесина ее хорошо обрабатывается, но уменьшается в объеме при высыхании больше, чем древесина других пород деревьев. Изделие, выполненное из цельной древесины, ценнее изделия, оклеенного фанерой, пусть даже и дорогих пород древесины.

Карельская береза– очень редкое и ценное растение. Ее древесина имеет сильную свилеватость, светло-коричневый или буроватый цвет, темноокрашенные включения в виде галочек, скобок, запятых, точек, тире. Волокна древесины из-за свилеватости сориентированы под разными углами к плоскости среза, от этого создается впечатление курчавости и волнистости. Рисунок напоминает мрамор. За такую текстуру древесину карельской березы называют узорчатой. Карельская береза практически недоступна любителю, так как все деревья на учете и фанеру можно получить лишь случайно.

Железная береза (береза Шмидта) в возрасте 180–200 лет достигает высоты 20 м и диаметра ствола 65 см. Древесина не поражается коррозией и не разрушается даже кислотами. На изгиб не уступает сварочному железу и в 3,5 раза прочнее чугуна.

Ольха черная быстро растет. В заболоченных местах она может достигать высоты 15 м и 50 см в диаметре, что дает возможность получить крупные доски. Достигает спелости за 50–60 лет, но прожить может и 150 лет. В средней полосе распространены два основных вида ольхи: черная и серая, названные так за цвет коры. Крашение придает древесине выразительный текстурный рисунок.

Для глубокого крашения применяются железный купорос, натуральный хромпик и другие протравы.

Осина обладает рядом уникальных свойств. Она прекрасно обрабатывается на токарном станке и легко режется. Однородность, прямослойность древесины дает возможность делать порезки в любом направлении, не скалывая и не сминая ее.

Липа– превосходный материал для резных работ. Ее древесина легко и чисто режется во всех направлениях, удивительно мягкая, легкая и прямослойная. При сушке не трескается и не коробится. Полы из древесины липы намного теплее, мягче и «тише» сосновых, но могут поражаться грибками. Поэтому их нежелательно стелить на первом этаже.

Тополь, тополь серебристый имеют мягкую белую древесину, которая при высыхании не трескается, мало усыхает, легко поддается резанию, хорошо окрашивается. Тополь – ядровая порода с широкой заболонью белого цвета и светло– или желтовато-бурого цвета ядром. Годичные слои у этого дерева широкие, слабозаметные. Сосуды мелкие, сердцевинные лучи очень узкие. В древесине тополя серебристого встречаются участки, пронизанные точками и завитками, что может представлять интерес для декоративной отделки изделий.

Древесина рябины белая, прочная, обладает свойством хорошо скользить, вследствие чего пригодна для подошв рубанков. Древесину тщательно высушивают, так как она сильно коробится.

Для художественно-декоративных работ большую ценность представляет древесина рябиновых корней. Прочная, с выразительной свилеватой текстурой, она особенно успешно применялась для резных и долбежных работ. Из нее долбили и резали чаши, ковши, ложки и половники. Корень рябины – замечательный материал для скульптуры.

Черемуха имеет плотную, крепкую и гибкую древесину. Не боится влаги, при высыхании не коробится и не растрескивается, раскалывается с трудом. Хорошо протравливается и равномерно окрашивается. Полирование и лощение придают ей стекловидный блеск. Молодая древесина светлая, почти белая, у старых деревьев – красно-бурая.

Слива гигроскопична и для избежания растрескивания требует лаковой защиты поверхности или выварки в известковой воде.

Груша имеет древесину красивого розового цвета с нежными линиями годовых слоев. Древесина плотная, тяжелая, хорошо полируется и окрашивается. Пригодна для мелкопрофильных резных изделий, чертежного инструмента. Мало коробится и растрескивается при сушке. Благодаря развитому центральному стволу дает длинные прямые заготовки.

Груша дикая может прожить до 300 лет, достигать высоты 20–25 м, толщины 50–80 см. Древесина груши розоватая с легким сиреневым оттенком, плотная, однородная, малосучковатая, твердая. При сушке она мало растрескивается и коробится, но сильно усыхает. Чем старше древесина, тем она темнее. Древесина груши дикой прямослойная и высоко ценится в производстве мебели.

Яблоня имеет твердую, тяжелую, сильно усыхающую древесину. Изделия из хорошо высушенной древесины не трескаются и не коробятся.

Сирень имеет твердую древесину. При обработке слабым раствором соляной кислоты она принимает пурпурную окраску и годна для инкрустаций.

Крушина, жимолость лесная имеют очень твердую, похожую на кость древесину, которая прекрасно принимает полировку и не трескается.

Боярышник имеет твердую древесину красивого желто-бурого цвета. Стволы старого боярышника бывают толщиной до 15 см.

Наросты с красивой текстурой являются ценным сырьем для художественных поделок.

Номенклатура природных каменных материалов, применяемых в современном строительстве, весьма разнообразна.

По назначению их можно разделить на пять групп:

? сырьевые нерудные материалы для производства искусственных строительных материалов (заполнителей для растворов и бетонов, минеральных вяжущих веществ, силикатных, керамических и других материалов);

? материалы для кладки фундаментов и стен зданий и сооружений;

? материалы для наружной и внутренней облицовки, покрытий полов, площадок, лестниц и ограждений зданий;

? материалы для дорожного строительства;

? материалы специального назначения (возведение мостов, подземных и гидросооружений, для жаро– и химически стойкой футеровки).

По виду обработки и форме природные каменные материалы классифицируют на грубообработанные и необработанные материалы неправильной формы (бутовый, булыжный камень, щебень, гравий и песок) и обработанные материалы заданной формы (блоки, плиты, плитки, фасонные профильные изделия).

Выбирают горные породы для каменных материалов и изделий на основании результатов испытания образцов, оценки внешнего вида, а также с учетом эксплуатационных условий.

Сырьем для получения природных каменных материалов служат горные породы.

Горные породы– это значительные по объему скопления минералов в земной коре, образовавшиеся под влиянием одинаковых условий.

Природные каменные материалы и изделия получают путем механической обработки горных пород, т. е. дробления, раскалывания, распиловки, отески, шлифовки (щебень, плиты, штучные камни, архитектурно-декоративные детали) или даже без обработки (песок, гравий). Свойства горной породы, из которой они получены, сохраняются почти полностью. Строительные свойства горных пород и каменных изделий из них в значительной степени определяются химическим составом и физическими и механическими свойствами породообразующих минералов.

Большое влияние на свойства пород оказывает и их строение (структура), предопределяемое условиями образования каждой группы пород. Поэтому для оценки свойств и определения целесообразных условий обработки и применения природных материалов в строительных конструкциях необходимо познакомиться с составом и строением горных пород, из которых они получены. Знание этих вопросов важно и потому, что горные породы широко используют также в промышленности строительных материалов в качестве сырья для изготовления вяжущих веществ (извести, гипса, цемента), искусственных каменных материалов (керамических, бетонов и др.).

Широкий диапазон физико-механических свойств и распространенность природных каменных материалов обусловили их широкое применение в строительстве. Их используют для возведения фундаментов и стен зданий, защитных и декоративных облицовок строительных конструкций, полов и лестниц, в качестве дорожных покрытий и т. п.

Большинство магматических пород, применяемых в строительстве, содержит химические соединения трех типов: кремнезем, силикаты и алюмосиликаты в виде породообразующих минералов (кварц, полевые шпаты, слюда и железисто-магнезиальные минералы).

Минералы– это вещества, являющиеся продуктами физико-химических процессов, происходящих в земной коре, и обладающие определенным химическим составом, однородным строением и характерными физическими свойствами. В природе известно несколько тысяч минералов, но в образовании горных пород участвуют лишь около 50 – их называют породообразующими.

Гранит и близкие к нему переходные породы (гранитоиды) состоят из кварца, полевых шпатов, слюды, иногда роговой обманки или авгита. Это самые распространенные из всех магматических пород. Цвет породы определяется цветом полевых шпатов (от серого до разных оттенков красного).

При высоких показателях плотности и прочности при сжатии гранит является хрупким, так как его прочность при растяжении в 40–60 раз больше прочности при сжатии. У гранита малое водопоглощение – менее 1 %, высокая морозостойкость – более 200 циклов, хорошая сопротивляемость истиранию, высокая теплопроводность.

Граниты хорошо обрабатываются (обтесываются, шлифуются и полируются). Наиболее высокими показателями свойств обладают мелкозернистые граниты.

Гранит используют для облицовки монументальных зданий и гидротехнических сооружений, плит для полов, ступеней, материалов для дорог, крупного заполнителя для бетонов, бутового камня и т. п.

Сиенит в отличие от гранита не содержит кварца, а состоит в основном из полевого шпата и темноокрашенных минералов (до 15 %). По внешнему виду похож на гранит, но в нем выражена среднезернистая структура, а окраска несколько темнее. Свойства сиенита близки к свойствам гранита, но он менее стоек к выветриванию и легче обрабатывается.

Диорит примерно на 3/4 состоит из полевых шпатов и содержит до 25 % темноокрашенных минералов. Диорит характеризуется мелко– и среднезернистым строением и серо-зеленым или темно-зеленым цветом. По строительным свойствам не уступает гранитам, обладает высокой ударной вязкостью и хорошо полируется. Чаще всего диорит применяют при облицовочных работах и в дорожном строительстве.

Габбро состоит в основном из полевого шпата (до 50 %) и темноокрашенных минералов, чаще авгита, а также роговой обманки, оливина. Представляет собой поликристаллическую породу от темно-серого до черного цвета. Габбро применяют в виде штучных изделий для облицовок, дорожных покрытий, щебня для бетонов и других целей.

Порфиры– излившиеся горные породы, близкие по химическому составу к гранитам (кварцевый порфир), сиенитам (бескварцевый порфир), диоритам (порфирит) и характеризующиеся порфировой структурой. Вследствие неоднородного строения порфиры менее устойчивы к выветриванию, слабее сопротивляются истиранию, чем глубинные породы. Другие строительные свойства порфиров близки к свойствам глубинных пород.

Трахит – излившаяся порода, имеющая тот же минеральный состав, что и сиениты, но более пористая, так как отвердевала на поверхности земли. Его применяют в качестве стенового материала и щебня для бетонов.

Андезит – аналог диорита, но отличается от них порфировой структурой. Плотные андезиты применяют в качества кислотоупорных плит и щебня для кислотоупорного бетона.

Диабаз по минеральному составу аналогичен габбро. Окраска – от темно-зеленой до черной. Структура кристаллическая с зернами разной крупности, иногда порфировая. Диабазы, особенно мелкозернистые (например, онежские), имеют высокую прочность – до 450 МПа, большую ударную вязкость и малую истираемость, способны раскалываться на куски сравнительно правильной формы. Используют диабаз для изготовления дорожных материалов (брусчатки, шашки, бортового камня), щебня для бетона, иногда для облицовочных работ, а также в качестве сырья для каменного литья и кислотоупорных изделий.

Базальт (как и диабаз, аналог габбро) представляет собой плотную тяжелую породу, имеющую скрытокристаллическое или стекловатое, а иногда порфировое строение. Базальт имеет темно-серый или почти черный цвет, характеризуется высокой прочностью – до 500 МПа. Вследствие наличия в стекловатой массе трещин и пор, возникших при остывании магмы, или при порфировой структуре прочность базальтов может резко колебаться, иногда снижаясь до 100 МПа. Большая твердость и хрупкость базальтов затрудняет их обработку. Их широко используют как дорожный материал, в качестве щебня для бетона, для кислотоупорных материалов, а также каменного литья и производства минеральной ваты.

Порошкообразные частицы до 1 мм называют вулканическими пеплами, крупностью до 5 мм – вулканическими песками, а от 5 до 30 мм (реже крупнее) – пемзой. Эти породы имеют пористое строение, небольшую плотность и малую теплопроводность.

Пемзу и пемзовые пески используют как заполнитель в легких бетонах, при производстве тепло– и звукоизоляционных материалов и в качестве шлифующего материала. Так как эти породы состоят из аморфного кремнезема и вулканического стекла, то в тонкоизмельченном виде их используют в качестве активных добавок к минеральным вяжущим веществам.

Вулканические туфы образовались в результате последующего уплотнения, спекания или цементации природными цементами вулканического пепла. К наиболее уплотненным вулканическим туфам относятся трассы. Если же при извержении к жидкой лаве примешивается значительное количество вулканических пеплов и песков, то образуются породы, называемые туфовой лавой. Большинство вулканических туфов и туфовых лав имеет пористое строение, небольшую плотность и малую теплопроводность. Эти породы обладают разнообразной окраской и легко поддаются технологической обработке.

Туфы применяют для кладки стен в виде пиленых камней правильной формы и бута, а в дробленом виде – в качестве заполнителей для легких бетонов.

Осадочные породы, применяемые для строительных целей, чаще всего содержат следующие химические соединения: кремнезем в кристаллическом и аморфном состояниях (безводный и водный), алюмосиликаты (главным образом водные), карбонаты (безводные), сульфаты (безводные и водные).

Кварц (кристаллический кремнезем) благодаря высокой стойкости при выветривании остается химически неизменным и входит в состав многих осадочных пород (песков, песчаников, глин и др.). В аморфном состоянии кремнезем в осадочных породах встречается в виде минерала опала.

Опал менее плотен, прочен и стоек, чем кварц. Его широко используют при изготовлении минеральных смешанных вяжущих веществ.

Каолинит– водный силикат алюминия, образуется при выветривании полевых шпатов и слюд. Каолинит и другие водные алюмосиликаты являются основными при образовании глин. Они часто встречаются в виде примесей в известняках, песчаниках, гипсовых и других осадочных породах. Наличие этих примесей понижает водо– и морозостойкость пород.

Кальцит – это распространенный минерал, который является составляющей различных видов известняка. Окраска белая, серая, иногда он прозрачен.

Магнезит распространен значительно меньше кальцита и образует породу того же названия.

Доломит по физическим свойствам близок к кальциту, но более плотен и прочен. Цвет доломита – от белого до темно-серого в зависимости от примесей. Он встречается чаще, чем магнезит, образуя породу того же названия или входя в состав известняков и других осадочных пород.

Гипс– минерал кристаллического строения; его кристаллы имеют зернистое, столбчатое, пластинчатое, игольчатое или волокнистое строение. Он белого цвета, иногда окрашен примесями. Обладает спайностью в одном направлении.

Ангидрит – безводная разновидность гипса, образует породы одноименного названия.

Многие осадочные породы используют как сырье для получения других строительных материалов, а некоторые – для непосредственного применения в качестве строительного камня.

Песок и гравий – горные породы, образовавшиеся в результате выветривания различных горных пород. Размер зерен песка – 0,16–5 мм, гравия – 5–70 мм и более.

Глины являются тонкообломочными отложениями, образовавшимися в результате выветривания полевошпатовых горных пород (граниты, гнейсы и др.). По составу глины представляют собой смесь минералов каолинитовой группы с зернами кварца, слюдой, оксидами железа, карбонатами кальция и магния. Каолинитовые глины (каолин) имеют белый цвет, другие глины в зависимости от вида и количества примесей могут иметь разный цвет, вплоть до черного. Глина при увлажнении приобретает пластические свойства и после обжига переходит в камневидное состояние. Она является основным сырьем в керамической промышленности и производстве цементов.

Гипс и ангидрит– породы химического происхождения, состоящие в основном из минерала гипса и ангидрита. Внешне и по своим физико-механическим свойствам они мало отличаются друг от друга. Их применяют для производства вяжущих веществ, а некоторые разновидности – для внутренней облицовки зданий.

Магнезит – порода химического происхождения, состоящая в основном из минерала магнезита. Его применяют для изготовления огнеупорных изделий, частично для получения вяжущих веществ (каустического магнезита).

Мел – порода органогенного происхождения, обычно белого цвета, землистого сложения, представлена микроскопическими раковинами простейших организмов. По химическому составу почти целиком состоит из карбоната кальция, имеет небольшую прочность. Применяют в качестве белого пигмента в красочных составах, при приготовлении замазки, а также при производстве извести и портландцемента.

Диатомит – органогенная порода, образовавшаяся из панцирей диатомовых водорослей и отчасти из скелетов радиолярий и губок, между которыми осаждались тончайший ил и глина. Состоит в основном из аморфного кремнезема в виде минерала опала.

Трепел – порода, образовавшаяся раньше диатомита. В отличие от него состоит из аморфного кремнезема в виде мельчайших шариков опала, сцементированного опаловым цементом. Диатомит и трепел близки по свойствам, используются для изготовления теплоизоляционных материалов, в качестве активных минеральных добавок к вяжущим веществам. С течением времени трепел превращается в тонкопористую или плотную, трудно размокающую породу – опоку, почти полностью состоящую из аморфного кремнезема. В качестве строительного камня главным образом применяют известняки различных видов, доломиты и песчаники.

Известняки в большинстве случаев являются органогенными породами, но встречаются известняки химического происхождения (известковые туфы). Состоят в основном из минерала кальцита, но часто содержат различные примеси (кремнезем, глину, доломит, оксиды железа, органические соединения), в зависимости от которых цвет известняков может быть от белого до темно-серого с различными оттенками. Примесь глины в известняках, применяемых в качестве строительного камня, даже в небольшом количестве (3–4 %) резко уменьшает их водо– и морозостойкость.

Плотные известняки (плотность более 1800 кг/м³), состоящие из мелких зерен кальцита, связанных непосредственным сцеплением кристаллов или различными природными цементами (известковым, известково-кремнистым), используют в качестве бутового камня (для фундаментов, стен неотапливаемых зданий или жилых домов в районах с теплым климатом), плит и фасонных деталей для облицовки стен, цоколей и карнизов, ступеней, а также в качестве щебня для бетона, основания для дорог и сырья для получения извести и портландцемента.

Известняки-ракушечники – пористые горные породы, которые характеризуются небольшой плотностью, низкой прочностью и малой теплопроводностью. Их применяют в виде камней правильной формы для кладки стен, а наиболее плотные разновидности – для облицовки стен, а также в качестве щебня для легкого бетона.

Известковые туфы – пористые известняки химического происхождения. Несмотря на значительную пористость, известковые туфы характеризуются достаточной морозостойкостью, так как вследствие ячеистого строения (поры замкнутые или крупные) они имеют относительно низкое водопоглощение. Разновидность известкового туфа – травертин, имеющий мелконоздреватое строение и высокую прочность при сжатии (до 80 МПа), применяют для облицовки зданий.

Доломит – порода химического происхождения, состоящая из минерала доломита. Свойства его близки к известняку плотному. Применяют доломит для тех же целей, что и известняки, а также для производства огнеупоров и теплоизоляционных материалов.

Песчаники, конгломераты и брекчии – породы, образовавшиеся из рыхлых отложений разрушившихся горных пород в результате цементации их различными природными цементами (известковым, кремнистым, глинистым, железистым и др.). В результате цементации песков образуются песчаники, зерен гравия – конгломераты, природного щебня – брекчии. В качестве строительного камня применяют наиболее прочные и стойкие известковые и кремнистые песчаники, а также конгломераты и брекчии на этих природных цементах. Большинство песчаников – плотные, тяжелые и теплопроводные материалы. Их используют главным образом для кладки фундаментов, стен неотапливаемых зданий, ступеней, тротуаров, облицовки зданий, а также в виде щебня для бетонов и для других целей. Конгломераты и брекчии, обладающие декоративностью, используют в качестве облицовочного камня.

Глинистые сланцы – типичные сланцевые породы, образовавшиеся из глин; цвет черный или темно-серый. Глинистые сланцы не размокают в воде, стойки к выветриванию, легко раскалываются на тонкие ровные плитки (3–10 мм), применяемые как кровельный материал (природный шифер).

Мраморы образовались в результате видоизменения известняков (реже доломитов) и состоят из прочно сросшихся кристаллов кальцита, иногда с примесями зерен доломита, марганцевых, железистых и углеродистых соединений, придающих им различную окраску. При неравномерном распределении примесей мраморы имеют пеструю окраску с различными узорами, придающими камню декоративность. Мраморы отличаются высокой плотностью, малым водопоглощением, большой прочностью при сжатии, но обладают небольшой твердостью. Мрамор хорошо шлифуется и полируется, распиливается на тонкие плиты. Его широко применяют для внутренней облицовки стен, изготовления ступеней, подоконных досок и других изделий. Разновидности мрамора, непригодные для штучных изделий, или отходы при обработке мрамора в виде крошки используют в качестве заполнителя для отделочных растворов и бетонов.

Для наружной облицовки зданий большинство мраморов применять не рекомендуется, так как под влиянием атмосферных агентов (воды, сернистого газа, изменений температуры и др.) поверхность мрамора теряет декоративный вид и подвергается заметной коррозии (становится тусклой, шероховатой и более пористой).

Кварциты образовались в результате видоизменения кремнистых песчаников. Они имеют плотную структуру и состоят из перекристаллизованных зерен кварца, скрепленных кварцевым цементом. Окраска – белая, красная, темно-вишневая. Кварциты применяют для наружной облицовки повышенной стойкости, подферменных камней в мостах, иногда в качестве щебня и бута, а также как сырье для изготовления динасовых огнеупоров.

Декоративные качества облицовочного камня определяются его цветом, строением или текстурой (рисунком). Фактурная обработка может подчеркнуть или усилить декоративные качества камня. Например, зеркальная фактура создает насыщенность цвета, позволяет лучше выявить рисунок текстуры. Точечная фактура дает возможность видеть структурные особенности камня в его природном состоянии, а рельеф создает игру светотени и тем самым придает фасаду здания большую выразительность.

При обработке камня принимают во внимание не только его художественно-декоративные качества, но и место применения, техническую и экономическую целесообразность.

Шлифованные фактуры резко снижают насыщенность цветового тона и повышают светлоту камня.

Точечные и бороздчатые фактуры тоже приглушают естественный цвет камня и повышают его светлоту. Это качество может стать желательным в тех случаях, когда для облицовки поверхности попадают камни одной породы, но различных оттенков. После обработки камня различие в оттенках малозаметно.

Фактура скалы полностью сохраняет природные качества камня, а глубокий и красивый рельеф, дающий светотени, придает ей яркую выразительность. Эту облицовку нецелесообразно применять на высоту более двух этажей.

Хороший декоративный эффект дает сочетание зеркальной фактуры с фактурой скалы. Стены нижних этажей и цоколь, выполненные в фактуре скалы, красиво сочетаются с обрамлением окон и порталов в зеркальной фактуре.

При выборе камня белого и серого (как правило, эти цвета всегда имеют оттенки) следует отдать предпочтение белому цвету с желтоватым оттенком и серому с голубоватым. Среди облицовочных камней (граниты, мраморы, песчаники, яшмы) встречаются разновидности с узорчатым и мозаичным рисунком различных тонов со слоистым строением. Некоторые граниты (гранитогнейсы) при распиле дают рисунки, которые, будучи правильно сложенными (из нескольких плит), могут образовать композиционный центр в общем решении облицовки. Слоистость мраморов должна быть по возможности подобрана так, чтобы не получилось резких разрывов или противоречий в рисунках смежных слоев. Это относится и к камням с порфировидной структурой, имеющим разные цветовые тона. Их можно разместить на плоскости подобно мозаикам.

Как известно, белый мрамор в атмосфере города приобретает грязновато-серый цвет. Точечная фактура позволяет и через несколько лет очищать поверхность мрамора с помощью пескоструйной обработки.

По степени обработки различают следующие каменные материалы: грубообработанные (бутовый камень, щебень, гравий, песок) и профилированные (пиленые штучные камни и блоки для стен; камни, плиты и профильные изделия для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений, полов; дорожного строительства и т. п.).

Бутовый камень (бут)– куски камня размером 150–500 мм по наибольшему измерению. Рваный бут (неправильной формы) добывается преимущественно взрывным способом, а плитняковый (постелистый) получают из пород пластового залегания раскалыванием камнекольным инструментом.

Вследствие неправильной формы камней бутовая кладка трудоемка и требует повышенного расхода раствора. Бутовый камень широко применяют для кладки фундаментов, подземных стен, подпорных стен. Отходы бутового камня дробят и используют как щебень для бетонов.

Щебень– куски камня размером 5–70 мм (для гидротехнического строительства – до 150 мм). Получают его дроблением из прочных и морозостойких горных пород. Встречается и природный щебень, называемый дресвой. Щебень используют в качестве крупного заполнителя для бетонов, при строительстве автомобильных и железных дорог.

Стеновые камни и блоки изготовляют из пористых известняков, вулканических туфов и других горных пород, как правило, выпиливая их из массива с помощью камнерезных машин; значительно реже выпускают колотые штучные камни.

С учетом толщины швов камни и блоки бывают высотой 38–302 см, шириной 82–100 см, толщиной 30–50 см. Укрупнение камней позволяет уменьшить затраты труда при кладке и повысить индустриальность строительства.

Блоки изготовляют из известняков, вулканического туфа и других горных пород. Лицевая поверхность стеновых камней и блоков должна быть обработана и отвечать декоративным требованиям.

Облицовочные плиты, камни и профильные изделия создают распиловкой или раскалыванием блоков горных пород с последующей их механической обработкой для придания правильной формы, размеров и получения определенной фактуры лицевой поверхности.

К ним относятся облицовочные плиты и камни, плитки, фасонные и профильные элементы облицовки для стен (наружных и внутренних), колонн, цоколей, элементы лестниц и площадок, парапетов и ограждений, покрытия полов, плинтусов, карнизов, подоконников и т. д. Наружная облицовка зданий выполняется из атмосферостойких пород – гранитов, сиенитов, диоритов, габбро, плотных известняков, песчаников, туфов.

Для внутренней облицовки применяют мраморы и мраморовидные известняки, ангидрит и другие мягкие, хорошо распиливающиеся породы.

Пиленые плиты применяют для облицовки стен. Такой вид отделки стен является красивым и долговечным, но в то же время очень дорогим. Более распространенными горными породами, из которых изготовляют облицовочные плиты для наружных стен, являются известняк и доломиты, имеющие светлые тона.

Сегодня уже невозможно представить новое строительство и реконструкцию или ремонт зданий без использования модифицированных сухих смесей (полимерминеральных составов). Многие строительные фирмы производят такие составы («Атлас», «Цеколь», «Алинэкс», «Люкс» и др.). Как правило, каждый вид имеет узкое назначение, остается только правильно выбрать смесь. Преимущества модифицированных сухих смесей перед традиционными растворными смесями неоспоримы.

Приготовление растворных смесей непосредственно на строительном объекте не обеспечивает точность дозировки, что приводит к нестабильности составов. Как правило, такой способ приготовления растворных смесей не предусматривает введения различных химических добавок и не позволяет изготовлять высококачественные смеси широкой номенклатуры. Недостатков традиционных растворимых смесей можно избежать, заменив их сухими модифицированными смесями заводского изготовления.

В отличие от растворных смесей, приготовленных по традиционной технологии, модифицированные сухие смеси доставляют на объекты в сухом виде и перемешивают с водой непосредственно перед применением.

Таким образом, модифицированные сухие смеси имеют следующие преимущества:

? существенно повышается качество строительных работ вследствие стабильности их составов и эффективного перемешивания;

? в зависимости от вида работ и уровня механизации в 1,5–3 раза повышается производительность труда;

? в 3–4 раза снижается материалоемкость работ.

Транспортировать сухие смеси можно как при положительных, так и при отрицательных температурах. Причем у них отсутствуют технологические ограничения по дальности транспортирования, они могут использоваться на строительном объекте мелкими порциями, храниться достаточно длительное время (до полугода), сохраняя при этом все свои свойства.

В отличие от технологий изготовления традиционных растворных смесей технологии изготовления сухих смесей позволяют получать смеси со строго оптимизированным фракционным составом наполнителей и точной дозировкой исходных компонентов. Именно четкое соблюдение требований по подготовке исходного сырья, его дозировке и перемешиванию обеспечивают получение данных смесей и конечной продукции на их основе (растворы и бетоны) стабильно высокого качества.

Поэтому такой вид смесей популярен несмотря на их высокую первоначальную стоимость.

Поскольку номенклатура сухих смесей весьма широка, можно выбрать оптимальный продукт для конкретного вида работ и тем самым снизить затраты на его выполнение.

По основному назначению модифицированные сухие смеси подразделяются на:

? кладочные – для кладки блоков, кирпича, камня;

? монтажные – для монтажа панелей и перегородок;

? клеевые – для укладки облицовочной плитки, приклеивания теплоизоляционных материалов и армирующей сетки;

? затирочные (фуги) – для заполнения швов между облицовочными плитками;

? гидроизоляционные – для устройства вертикальной и горизонтальной гидроизоляции цоколей, подвалов, фундаментов, бассейнов, санузлов, гидросооружений;

? штукатурные защитно-отделочные – для устройства внутренней и наружной декоративной отделки;

? самонивелирующиеся – для устройства стяжек и оснований;

? шпатлевочные – для заделки раковин и неровностей на основаниях из бетона и штукатурки;

? окрасочные – для внутренней и наружной отделки зданий;

? штукатурные (выравнивающие).

Таким образом, следует только правильно выбрать смесь и соблюдать инструкции по применению, которые обычно достаточно подробны и понятны.

Такие материалы весьма удобны и тем, что они значительно упрощают технологию, быстрее схватываются и медленнее разрушаются. Садовую скульптуру можно сделать всего за день, и через три-четыре дня ее можно устанавливать на место. А бассейн, для гидроизоляции которого пользуются такими материалами, будет готов к использованию через неделю и прослужит гораздо дольше.