Оглавление
Сфера применения
Гранит обладает многими уникальными свойствами — высокой прочностью, длительным сроком эксплуатации, простотой обработки. Именно поэтому его используют в самых разных сферах. И чаще всего — в строительстве. Из гранита делают щебень различного размера, который применяют при заливке фундамента, а также при строительстве автомобильных дорог. Так как гранит легко хранится сотни лет, из него изготавливают памятники.
Его также используют:
- для облицовки зданий;
- оформления витрин, наружных стен, подземных переходов;
- для изготовления подоконников, столешниц, лестниц и других элементов интерьера;
- для покрытия полов.
Преимущества использования камня в качестве строительного материала следующие:
- экономичность;
- разнообразная цветовая гамма;
- выбор фактур;
- совместимость с другими материалами.
Состав породы уникален еще и тем, что ученые до сих пор не могут до конца объяснить весь процесс ее образования. При плавлении корового вещества помимо гранитного материала должны оставаться другие минеральные слои. Но при добыче этого полезного ископаемого такие слои не были обнаружены. Поэтому сложно сказать, что еще в глубинах земной коры скрывает гранитная порода.
Свойства гранита
- Долговечность. Гранит известен как «вечный» камень. Действительно, мелкозернистые породы проявляют первые признаки износа и разрушения только через 500 лет. Гранитный саркофаг в Великой пирамиде в Гизе (построена примерно 4500 лет назад) практически не изменился со временем.
- Высокая прочность. Эта характеристика также зависит от величины зерен. Породы с мелкозернистым строением имеют предел прочности на сжатие порядка 300 МПа. По этому параметру гранит значительно превосходит другие материалы. Например, прочность на сжатие бетона самого высокого класса В30 составляет всего 39,29 МПа, клинкерного кирпича М1000 – 100 МПа. Если говорить простым языком, то камень выдерживает давление порядка 2200 кг на см². Прочность на растяжение невысока и составляет всего 3% от прочности на сжатие. При нарушении технологии добычи в камне могут образовываться тонкие трещины, которые практически не влияют на прочность на сжатие, но снижают прочность на растяжение.
- Высокая устойчивость к воздействию кислот и в целом природных явлений. Камень выдерживает порядка 300 циклов заморозки-оттаивания, что делает его одним из лучших материалов для наружной отделки.
- Средняя огнестойкость. В результате полиморфных превращений кварца гранит растрескивается при температурах выше 600°C. Прямого контакта с огнем камень не выдерживает, но все же он подходит для обустройства каминов (также как и мрамор), поскольку температура их внешней облицовки редко превышает 120°C. Температура плавления гранита составляет в среднем 1200°C, но в присутствии воды этот параметр существенно ниже – порядка 650°C.
- Водонепроницаемость. Коэффициент водопоглощения минерала равен 0,05–0,17%, что сравнимо с мрамором. Этот камень практически не впитывает влагу, что делает его идеальным для строительства фонтанов, набережных, бассейнов. Косвенно этот параметр влияет и на морозостойкость. Низкое водопоглощение является следствием низкой пористости материала. У гранитов поры занимают не более 1,5% от общего объема.
Экологичность гранита – камень преткновения, как среди поставщиков, так и покупателей. Как правило, этот минерал неопасен для здоровья человека. Уровень излучения большинства видов гранита не превышает 0,05 мкЗв/час, тогда как на одного человека ежечасно приходится до 0,25 мкЗв/час – это средняя величина, состоящая из космического фона, наземных излучений и инкорпорированных излучений (полученных с водой и пищей).
Да, некоторые породы гранита используются для добычи урана, но в строительстве такой камень не применяется. Мифы о сильном радиационном фоне минерала – это именно мифы, не имеющие к реальности никакого отношения. Породы с действительно опасным радиационным фоном составляют не более 2-3% от общего добываемого объема. Подробнее о радиоактивности натурального гранита Вы можете прочитать тут.
Как влияет состав гранита на его декоративность?
Марок гранита огромное множество, и каждый камень обладает уникальной расцветкой, структурой, зернистостью и текстурой.
Геологи условно разделяют гранитные породы на группы:
- Плагиограниты — в минеральном составе гранита преобладают именно плагиоклазы, «отвечающие» за светло-серый цвет камня. Малое количество полевых шпатов лишь слегка может окрасить камень в светло-розовый оттенок.
- Аляскиты — преимущественно минеральный состав гранита сложен из калиево-натриевых полевых шпатов с небольшими примесями биотитов. Аляскиты в чистом виде имеют розовый цвет.
Однако мы знаем на практике, что цветовая гамма гранитных пород значительно шире. Все верно, разнообразнейшие цвета и оттенки получаются благодаря незначительным примесям окислов металлов, окрашивающих минералы в несвойственные им цвета.
Благодаря таким «добавкам» в минеральный состав гранита мы можем видеть породы всех цветов:
- Черные — марки Absolut Black или Black Galaxy, Габбро.
- Красные — Империал Рэд, Капустинский, Лезниковский.
- Желтые — Сансет Голд, Кристал Еллоу.
- Зеленые — Green Ukraine, Маславский (Verde Oliva), Батерфляй Грин.
- Синие — Ультрамарин, Содалит Блю, Азул Макаубас.
- Цветные — крупнозернистые или мелкозернистые, с самыми неожиданными сочетаниями цветов. Например, Дидковичский, Южно-Султаевский, Бэйнбук Браун.
Огромное разнообразие натуральных камней в месторождениях по всему миру получено благодаря уникальному химическому составу гранита. Природа создавала кристаллизовавшиеся массы по особым «рецептам» и для каждой марки минеральный состав гранита совершенно неповторим.
Гранит — полезное ископаемое
Гранит относится к кристаллическим породам находящихся в горной местности и состоит из полевого шпата, слюды и оксида кремния. Породу можно обнаружить на всех материках планеты.
Благодаря кристаллизации магмы на разной глубине под земной корой, образуется твердый минерал разной конфигурации и размеров. В некоторых случаях, он появляется на поверхности земли из-за разрушения отложений, которые его перекрывали.
Это натуральный камень с мелким, средним или крупнозернистым строением. Камень обладает обширной цветовой гаммой и разнообразием оттенков: черные, бордовые, серые, белые и с различными вкраплениями. Оттенок зависит от процентного содержания входящих в гранит минералов.
По всей России насчитывается до 50 мест, где образуется гранит, который используется в качестве штучного камня. Самое крупное месторождение красивого камня обнаружено на территории Украины.
Достоинства гранита.
1. Качественный гранит с мелким зерном долговечен и не подвергается разрушению на протяжении 500 лет.
2. Устойчив к истиранию, трению и сжатию. Камень имеет плотность 2,6-2,7 т/м, а прочность до 250МПа.
3. Гранит не подвергается влиянию атмосферных явлений и кислот. Отлично подходит для отделки наружной поверхности здания.
4. Водонепроницаемый. Материал не поглощает влагу и подходит для использования при строительстве набережных.
5. Радиационно-безопасный и экологичный камень.
6. Разнообразие фактуры.
7. Хорошая совместимость с другими строительными, отделочными и декоративными материалами, которые отлично вписываются во все дизайнерские решения.
8. Большая цветовая гамма. Самый распространенный гранит серого цвета, реже встречается красный, розовый, оранжевый и зеленый.
Гранит относится к универсальному материалу, его широко применяют в строительстве:
— полы на лестничных пролетах, благодаря устойчивости к истиранию;
— подоконники, карнизы, столешницы, колонны, перила не подвергаются механическим повреждениям из-за повышенных прочностных свойств камня;
— разнообразие фактуры для отделки фасада и интерьера;
— детали ландшафтного дизайна;
— опоры на мосту, ступени и брусчатка;
— камень не поглощает влагу и используется для отделки набережных.
Чем минералы отличаются от других веществ?
Главной отличительной особенностью минералов от других веществ является наличие однородной внутренней структуры. Так, минералом нельзя считать жидкие и газообразные вещества. А также смеси, имеющие неоднородную структуру. Также не являются минералами и искусственно созданные породы.
Простейшим минералов можно считать обычную поваренную соль. Ее кристаллы образованы очень мелкими решетками, в которых присутствуют такие химические элементы, как натрий и хлор, которые связаны между собой прочной ионной связью.
Примечательно, что атомарное соединение кислорода и водорода, имеющее однородную структуру, проще говоря, лед принято считать минералом. Но жидкое агрегатное состояние тех же химических элементов минералов уже не является.
Технология добычи
Существует несколько методов выработки гранита. Технология подбирается в зависимости от особенностей карьера, разновидности породы и материальных возможностей. Целью извлечения монолитного блока на поверхность выступает его сохранность — после завершения процесса на камне не должно быть сколов, трещин и иных повреждений.
Подрыв
Наиболее агрессивный метод. Суть заключается в бурении по контуру участка углублений, в которые затем помещается взрывчатка. После подрыва отколовшиеся куски породы сортируются и отправляются на дальнейшую обработку и распил.
Минусы технологии очевидны. В результате взрыва от монолита отделяется множество мелких осколков, в дальнейшем непригодных для использования нигде, кроме как при переработке камня в гравий. Тогда как цельных и неповрежденных блоков изымается не так уж и много. Фактически около 30 % породы списывается в качестве материала, не подлежащего обработке. Вдобавок взрывная волна существенно влияет на структуру гранита, что сказывается на его прочности.
Единственное достоинство метода — дешевизна. По этой причине технология применяется повсеместно на многих месторождениях.
Откалывание воздушной подушкой
Более лояльный способ выработки. В этом случае по границам участка также формируются углубления, в которые закачивается воздух. В результате высокого давления глыбы гранита отделяются от основного массива.
Технология позволяет повысить степень качества добываемого камня и снизить количество непригодного материала. Однако способ более дорогой и затратный по времени.
Применение камнерезов
Самый дорогостоящий вариант добычи материала. В этом случае используется оборудование, оснащенное специальными резаками с алмазными насадками.
В результате добытые глыбы обладают правильной формой и на них отсутствуют повреждения. Структура камня изменениям не подвергается. Месторождение осваивается практически на 100 %.
Использование гранита
- Строительство. Тяжеловесность и дороговизна камня не позволяют использовать его в массовом строительстве, но его все же используют для возведения отдельных жилых и общественных зданий.
- Облицовочные работы. Гранитом отделываются фасады зданий и помещения, напольные покрытия, лестницы и колонны. Высокая морозостойкость камня позволяет использовать его для декоративной внешней отделки. Минерал повсеместно применяется для создания брусчатки, отделки тротуаров, производства бордюров.
- Производство деталей интерьера. Полированный гранит подходит для создания столешниц, подоконников, ванных и раковин. Из него изготавливают малые архитектурные композиции.
- Засыпка дорог, производство бетона. Отходы камня, появляющиеся в результате буровзрывной добычи, используются как щебень для укладки дорог и изготовления бетонных конструкций.
- Производство. Порода с высоким содержанием калиевого полевого шпата используется в качестве флюса при изготовлении стекла и тонкой керамики.
- Изготовление брусчатки. Благодаря своей прочности и долговечности брусчатка из гранита пользуется популярностью уже многие века. Подробнее о брусчатке из гранита.
Наряду с мрамором, гранит – один из самых востребованных натуральных материалов в строительной и отделочной сфере. Из него получаются великолепные барельефы, памятники, пилястры и другие декоративные элементы. Благодаря низкому показателю истираемости этот минерал прекрасно подходит для обустройства полов в помещениях с высокой проходимостью.
Постройки из гранита веками сохраняют свой первоначальный вид. Достойным примером является величественное сооружение эпохи ренессанса, восьмое чудо света – испанский монастырь Эскориал. Для его строительства было использовано более миллиона тонн серого гранита.
Петербуржцам далеко за примером ходить не надо
Прогуливаясь по историческому центру города, можно обратить внимание на доминирующую роль гранита в архитектурных ансамблях. Многочисленные набережные, фасад и внутреннее убранство величественного Исаакиевского собора, знаменитые атланты, отделка станций метро, гранитные колонны внутри Казанского собора
Египетские сфинксы возле Академии Художеств, легендарный «гром-камень» в постаменте Медного всадника. Символ города – Александрийский столп, вес которого достигает 600 тонн, был вырублен вручную из цельного куска выборгского гранита. Интересно, что столп ничем не закреплен, он стоит благодаря собственному весу и идеально рассчитанной конструкции.
Свойства гранита
Благодаря физическим и химическим процессам, происходящим в недрах Земли, гранит приобрел свои уникальные свойства;
- Твердость;
- Морозостойкость;
- Высокую плотность (от 2,65 до 3,2г/см3);
- Низкий коэффициент влагопоглощения.
По шкале Мооса твердость камня оценивается в 6 — 7 баллов – камень уступает в твердости лишь топазу, корунду и алмазу. На поверхности гранита не остается царапин от любых острых предметов, что делает его незаменимым материалом для отделочных работ. Благодаря высокой плотности и сопротивлению сжатию, минерал используется для производства изделий, подвергающихся значительным механическим нагрузкам. Влагонепроницаемость минерала используется при изготовлении чаш фонтанов, бассейнов и благоустройстве набережных
Низкий уровень влагопоглощения косвенно влияет и на еще одно важное свойство минерала – его морозостойкость: он практически не впитывает влагу и может использоваться при экстремально низких температурах. Также необходимо отметить, что минералу не страшны и высокие температуры: только при температуре свыше 1200 C он приобретает хрупкость и начинает крошиться.Важным свойством является химическая инертность: даже при нагревании и контакте с химическими веществами минерал не выделяет в окружающую среду никаких токсичных соединений
Он полностью экологически безопасен, и безвреден как для здоровья человека, так и для природы.
Состав породы
Минерал относится к классу магматических горных пород. Он представлен в виде кристаллов с зернистой структурой. Схема отражает три главных вещества, которые входят в состав гранита:
- полевой шпат — 60−65%;
- кварц — 25−35%;
- слюды (биотит) — 5−10%.
От объёма шпата зависит цвет камня. Чаще можно встретить розовые, красные, серые и чёрные минералы. Редкие образцы имеют голубые или зелёные оттенки. Количество кварца влияет на полупрозрачность зерна. Чем больше в составе минерала биотита, тем больше на нём переливов при изменении угла обзора. Гранит состоит не только из алюминия, железа, кремния, калия, кальция, марганца, водорода, кислорода и натрия. Химическая формула разных экземпляров камня может включать такие второстепенные элементы, как вольфрам, литий, титан, хром и др.
В сфере строительства
Выше были рассмотрены основные свойства гранита. И о применении данного материала теперь стоит рассказать в подробностях. Итак, он используется:
- В отделке потолка, пола и стен. Гранит актуален в любом интерьере.
- В изготовлении балясин, ступеней, столешниц, подоконников, каминов, карнизов, плинтусов, колонн, статуй, вазонов.
- Снаружи помещений. Используется не только для облицовки, но еще и в строительстве. Чаще всего гранитом отделывают цоколь. Так удается защитить его от воздействия влаги и прочих разрушающих факторов.
- В декорировании стен, изготовлении столбов, лестниц, балконов, фронтонов, фонтанов, лавок.
- При возведении фундамента и стен. Они получаются особо прочными, отлично сохраняют прохладу в жаркое время года и не пропускают холод зимой.
- В строительстве зданий с повышенным радиоактивным фоном. К таковым относятся боксы, хранилища и т. д. Этот камень справляется с химией и радиацией, не выпуская ее наружу.
Физические свойства
Одно из самых важных свойств гранита — его прочность. Чем меньше размер зёрен в камне, тем выше этот показатель. Этот минерал в два раза прочнее мрамора.
Камень делят на три группы:
- Мелкозернистые. Размер зерна меньше 2 мм. Такие минералы отличаются высокой степенью прочности, устойчивостью к разрушениям и водонепроницаемостью. Считаются самыми дорогими и востребованными из-за высокого качества.
- Среднезернистые. Размер зёрен варьируется в пределах 2−5 мм. Характеристики этого вида немного хуже предыдущего, но он тоже часто используется в строительстве.
- Крупнозернистые. Зёрна, превышающие 5 мм, делают материал менее огнестойким. При температуре выше 600 °C камень повреждается и увеличивается в объёме.
Плотность породы составляет 2600 кг/м3, твёрдость по Моосу — 5−7. Температура плавления — 1215−1260°C; при присутствии воды и давления она может снизиться до 650 °C. Средний удельный вес камня — 2700−3000 кг/м2. Гранит характеризуется низким водопоглощением и малым коэффициентом истираемости. Камень довольно легко обрабатывается и полируется, после чего сохраняет зеркальную поверхность на продолжительный период. Минерал также поддаётся теске. Ему можно придавать любые формы.
Камень сохраняет свои характеристики даже в самых суровых окружающих условиях. Гранит считается экологичным и эргономичным материалом. Любые разновидности этой горной породы безопасны для людей и животных. Горная порода не излучает радиацию. Никаких ограничений в применении гранита при строительных работах нет.
Как появился гранит на Земле
Ученые провели очень много исследований. Для того, чтобы определить, каким образом образовалась эта горная порода, почему ее состав настолько разнообразен. Сейчас существует 2 естественных обоснования его образования:
- Магматический;
- Метаморфический.
Во время извержения вулканов большое количество сырья расплавлялось при высокой температуре, не только металлы подвергались ее воздействию. Соединения из углерода меняли кристаллическую структуру, что и стало причиной возникновения горной породы. Но они были не одинакового состава, поэтому при застывании, в граните были вкрапления разнообразных минералов в граните, которые напоминали зерна. Даже слово «granum», от которого в дальнейшем и произошло название горной породы, означает – зернистый.
В основе возникновения гранита лежит воздействие высоких температур на различные соединения углерода, но расплавленная магма – это не единственный источник тепла на Земле. Ученые описывают процесс гранитизации – когда при движении тектонических плит воздействие на их слои было настолько сильным, что приводило к изменению кристаллической решетки минералов и сплавляло их в один пласт. Интересно то, что при похожем механизме, возникают два абсолютно разных продукта, так сильно отличающихся между собой.
