Добыча, обработка и применение камня

Автор: Пользователь скрыл имя, 01 Января 2012 в 16:45, реферат

Описание работы

Природный камень как строительный материал известен с глу¬бокой древности. Он служил основным строительным материа¬лом еще первобытному человеку. Высокая механическая прочность и долговеч¬ность позволяли использовать его в качестве стенового материала в строительстве различных сооружений, а красивая окраска и бо¬гатая текстура обусловили его применение для архитектурного оформления уникальных сооружений, храмов, дворцов. Украшени¬ем старорусских городов (Москвы, Киева, Суздаля, Владимира и др.) до сих пор являются белокаменные соборы, воздвигнутые древними мастерами. Все древние постройки: храмы, дворцы, крепости, мосты, акведуки, ритуальные сооружения воз¬водились из природного камня и поражают современного чело¬века, как удивительные «Чудеса Света». Во многих странах: Египте, Мексике, Греции, Италии, Китае, Камбодже, Индии со¬хранилось большое количество выдающихся памятников камен¬ного зодчества, являющихся архитектурно-строительной состав¬ляющей древнейших цивилизаций, существовавших на Земле.
Роль природного камня в современном строительстве претер¬пела значительные изменения. В наше время плотные природные каменные материалы уже не используются для возведения стен, арок, КУПОЛОВ, колонн и других несущих конст¬рукции, т.к. они трудоемки, обладают большой массой и высокой теплопроводностью. Но из-за положительных эксплуатационных и эстетических качеств продолжают широко применяться для облицовочных работ, природные каменные материалы нашли широкое применение для облицовки и архитектурной отделки зданий и сооружений устройства полов и пр. Пористые природные материалы применяются в конструкци¬ях стен жилых и общественных зданий в виде стеновых камней и блоков. Отходы горнодобывающей и камнеобрабатывающем промышленности используются в качестве заполнителя для бето¬нов, изготовления других искусственных каменных изделий на минеральном и органическом вяжущем. Важность высо¬ких защитных свойств камня особенно возросла в последние годы, когда прогресс в области создания теплоизоляционных материа-лов позволил получить легкие и экономичные, не нуждающиеся в защите от атмосферного воздействия изделия., а также в качестве стенового материала, для устройства дорожных покрытий и т. д. В сооружаемых объектах масса материалов и конструкций из минерального сырья составляет в среднем 70%, а иногда и 90%.

Содержание

Введение ………………………………………………………………….…3
1.Общие сведения …………………………………..……………………...4
2. Применение каменных материалов………………………………….....5
3. Основы разработки и обработки природных каменных материалов…6
• абразивная обработка…………………...……………………....8
• обработка скалыванием…………………………………………12
• термическая обработка………………………………………….13
4. Добыча нерудных строительных материалов…………………...……14
5. Список использованных источников………………………..…………20

Работа содержит 1 файл

История стр. техники.docx

— 82.27 Кб (Скачать)
 

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 

Инженерно-строительный институт 
 
 

Кафедра: Инженерных систем зданий и сооружений. 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 
 
 
 

Тема: Добыча, обработка и применение камня. 
 
 
 

                                 Студент:                ___________С.С Попов

                                                                      подпись, дата                    

                                        Преподаватель:     __________   Ю.Т Емельянов

                                                             подпись, дата  
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

Красноярск 2011

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение  ………………………………………………………………….…3

1.Общие сведения …………………………………..……………………...4

2. Применение  каменных материалов………………………………….....5

3.  Основы  разработки и обработки природных  каменных материалов…6

    • абразивная обработка…………………...……………………....8
    • обработка скалыванием…………………………………………12
    • термическая обработка………………………………………….13

  4.  Добыча  нерудных строительных материалов…………………...……14

  5. Список использованных источников………………………..…………20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Введение

  Природный камень как строительный материал известен с глубокой древности. Он служил основным строительным материалом еще первобытному человеку.  Высокая механическая прочность и долговечность позволяли использовать его в качестве стенового материала в строительстве различных сооружений, а красивая окраска и богатая текстура обусловили его применение для архитектурного оформления уникальных сооружений, храмов, дворцов. Украшением старорусских городов (Москвы, Киева, Суздаля, Владимира и др.) до сих пор являются белокаменные соборы, воздвигнутые древними мастерами. Все древние постройки: храмы, дворцы, крепости, мосты, акведуки, ритуальные сооружения возводились из природного камня и поражают современного человека, как удивительные «Чудеса Света». Во многих странах: Египте, Мексике, Греции, Италии, Китае, Камбодже, Индии сохранилось большое количество выдающихся памятников каменного зодчества, являющихся архитектурно-строительной составляющей древнейших цивилизаций, существовавших на Земле.

  Роль природного камня в современном строительстве  претерпела значительные изменения. В наше время плотные природные каменные материалы уже не используются для возведения стен, арок, куполов, колонн и других несущих конструкции, т.к. они трудоемки, обладают большой массой и высокой теплопроводностью. Но из-за положительных эксплуатационных и эстетических качеств продолжают широко применяться для облицовочных работ, природные каменные материалы нашли широкое применение для облицовки и архитектурной отделки зданий и сооружений устройства полов и пр. Пористые природные материалы применяются в конструкциях стен жилых и общественных зданий в виде стеновых камней и блоков. Отходы горнодобывающей и камнеобрабатывающем промышленности используются в качестве заполнителя для бетонов, изготовления других искусственных каменных изделий на минеральном и органическом вяжущем. Важность высоких защитных свойств камня особенно возросла в последние годы, когда прогресс в области создания теплоизоляционных материалов позволил получить легкие и экономичные, не нуждающиеся в защите от атмосферного воздействия изделия., а также в качестве стенового материала, для устройства дорожных покрытий и т. д. В сооружаемых объектах масса материалов и конструкций из минерального сырья составляет в среднем 70%, а иногда и 90%.

  Общие сведения

 

  По виду обработки природные каменные материалы  делят на следующие основные виды: грубообработанные (бутовый камень (рис.1), валунный камень, щебень, гравий и песок); изделия и профилированные детали из природного камня; штучный камень и блоки правильной формы (для кладки стен и др.): плиты с различно обработанной поверхностью (облицовочные для стен, чистого пола и др.): профилированные детали (ступени, подоконники.пояски, наличники, канители колонн и т.н.): изделия для дорожного строительства (бортовой камень, брусчатка, шашка для мощения).

  

  Рис.1. Бутовый  камень:

  а) рваный, б) постелистый, в) лещадный

  Природные каменные материалы получают в результате обработки плотных и рыхлых горных пород: раскалыванием, распиливанием, обтесыванием, шлифовкой, дроблением и т. д.

  По способу  изготовления природные каменные материалы и изделия можно разделить на: пиленые (стеновые камни и блоки, облицовочные плиты и плиты для пола) и колотые (бортовые камни, камни тесаные, брусчатка, шашка для мощения и др.).

  В соответствии со спецификой технологии производства каменных строительных материалов могут быть выделены три группы:

  1) штучный стеновой камень — изделия правильной геометрической формы, получаемые непосредственно из горного массива с помощью специальных механизмов;

   2) облицовочный (или декоративный) камень — изделия, пригодные для отделочных работ;

  3) нерудные материалы — камень в виде кусков неправильной формы (щебень, гравий и др.) — полупродукт, идущий на производство бетона.

  Украина располагает фактически неограниченными  запасами нерудных ископаемых. Производство строительных материалов из природного камня организовано во всех экономических  районах страны и в связи с  ростом выпуска бетона и сборного железобетона развивается быстрыми темпами.

  Технические свойства природных каменных материалов определяются свойствами тех горных пород, из которых они получены. 

  Применение  каменных материалов 

   Использование природного камня при строительстве различного рода сооружений имеет многовековую традицию. Камень был основным строительным материалом, который применялся при возведении большинства построек в Древнем Риме, Греции, Египте и Индии. Первоначальные блоки из природного камня являлись основными конструктивными элементами здания, воспринимающими нагрузки. Однако по мере появления и расширения области использования кирпича, бетона и железобетона природный камень стал все чаще применяться в качестве декоративного элемента при отделке зданий и сооружений. 
Высокие прочностные и декоративные качества изделий из природного камня и в настоящее время не имеют себе равных, несмотря на огромное число применяемых для отделки изделий из различных материалов: керамических, бетонных, стеклянных, металлических, пластмассовых и пр. 
   Прогнозы свидетельствуют о том, что в ближайшие десятилетия сохранится тенденция к увеличению объема работ по отделке зданий природным камнем, и он останется основным строительным материалом, используемых для этих целей в строительстве. 
   Разнообразие горных пород, служащих материалом для производства изделий из природного камня, широкий диапазон элементов зданий и сооружений, отделываемых материалами из природного камня, требуют от проектировщиков и строителей знания свойств природных каменных материалов, декоративных качеств изделий из них, технологий производства и методов контроля качества выполняемых работ.  
   Природный камень - древнейший строительный материал, заслуживший репутацию красивого, прочного и долговечного. Натуральный камень неповторим. Каждый срез, скол камня имеет свой индивидуальный причудливый узор. 
  В зависимости от происхождения, условий образования, натуральный камень делят на три основных вида:- Первичные: вулканические, магматические породы - застывшая в недрах или на поверхности магма (граниты, диориты, вулканические туфы и т.п.);- Вторичные: осадочные - образуются в результате осаждения на земной поверхности или на дне естественных водоемов органических и неорганических веществ (песчаники, известняки, гипсовые камни и т.п.);- Видоизмененные: метаморфические - породы, измененные под воздействием высоких температур и давления (мрамор, сланцы, кварциты и т.п.).И бесспорно, богатство цвета и фактуры лицевой поверхности, в зависимости от способа обработки. В настоящее время насчитывается более 8 000 разновидностей природного камня. Чаще других в строительстве используют мрамор, гранит, сланец, песчаник и известняк. Сфера применения также очень широка: наружная и внутренняя облицовка стен, отделка пола, изготовление каминов, колон, скульптур. 
При выборе породы для осуществления архитектурной задумки руководствуются физико-химическими и декоративными свойствами натурального камня.
 

  Основы  разработки и обработки  природных каменных материалов

  Для получения  природных каменных материалов горные породы разрабатывают в карьерах и подвергают механической обработке. В зависимости от условий залегания породы карьеры разрабатывают открытым способом—с поверхности, либо закрытым — шахтами. Более эффективен и экономичен открытый способ.

  Выбор способа  добычи горной породы зависит от ее вида, глубины и условий залегания, твердости и др. При добыче блоков твердого камня используют два способа организации процесса: от массива отделяют крупный монолит, подвергаемый в дальнейшем разделке на блоки, либо каждый блок отделяют от массива в отдельности. Первый способ более экономичен и получил большее распространение, в особенности для плотных пород типа гранита. Он может быть реализован в виде двух вариантов: монолит отделяют, образуя перфораторами или ударными машинами сплошную щель по его граням, либо шпуры располагают на значительном расстоянии друг от друга, а монолит отделяют клиньями, загоняемыми в шпуры. Это намного сокращает затраты энергии, так как сопротивление камня раскалыванию в 4... 6 раз меньше, чем разрыву. На том же принципе реализуется буровзрывной способ отделения монолита с применением зарядов взрывчатки ограниченной мощности.

  Кроме того, для отделения от горного массива  крупных блоков-полуфабрикатов (4...5 м) используют высокопроизводительный реактивно-струйный способ. Из сопла камеры сгорания керосина в кислороде выбрасывается со сверхзвуковой скоростью (около 2000 м/с) высокотемпературная (свыше 2000 °С) газовая струя и разрушает породу.

  Мягкие  породы (известняк-ракушечник, известковые  туфы и др.) добывают путем распиловки массива камнерезной машиной на блоки определенных размеров и правильной геометрической формы. При разработке месторождений некоторых разновидностей гранитов, туфов, мраморов (в открытых выработках) па штучный камень, плиты, блоки также применяют распиловку породы механическими пилами. Камнерезная машина позволяет выполнять операции по проходке продольных и поперечных траншей, прорезке поперечных рядов на глубину блока, подрезке блока снизу и окончательной отрезке от массива с получением максимальных размеров блока 1000х1000 мм при произвольной длине.

  Для придания камню требуемых формы, размеров и фактуры лицевой поверхности  необходим ряд операций, выполняемых  в строгой последовательности. Совокупность этих рабочих процесса называют обработкой камня. Ее производят механизированным способом на специализированных заводах. Но степени завершенности изделий обработка камня может быть разделена на три стадии: обработку приближенную, обеспечивающую получение заготовки, точную, при которой камень приобретает форму выпускаемого изделия, и фактурную, позволяющую выявить декоративные свойства камня путем придания заданной степени шероховатости или зеркального блеска. В зависимости от характера воздействия различают два основных способа обработки: резание и скалывание. Возможные варианты технологической схемы представлены на (рис. 2). Более высокую производительность обеспечивает обработка камня резанием. При этом снижается количество отходов,

  

  Рис 2. Технологическая  схема обработки природного камня 

Абразивная  обработка включает распиливание, фрезерование, шлифовку и полировку.

Выпиливание штучных  стеновых камней и блоков из пористых пород производят камнерезными машинами. Режущими элементами машин являются дисковые пилы. Быстровращающиеся стальные диски имеют на ободе резцы, армированные твердыми сплавами или алмазами.

  Распиловку  блоков па плиты и бруски производят на распиловочных станках различной конструкции. Наибольшее распространение получили рамные станки и канатные пилы. На рамных станках распиловку блока осуществляют комплектом пильных полотен, натянутых на раму. При работе станка под пилы непрерывно подают дозированными порциями абразив.

  В канатных пилах режущим органом является стальной канат, изготовляемый из профильных жилок, а в отдельных случаях  дополнительно армированный твердосплавными или алмазными резцами. В качестве абразива используют карборунд, корунд, стальную дробь, обладающие повышенными режущими свойствами. Важнейшее достоинство канатной пилы — бесшумность работы, однако невозможность установки большого количества канатов на станке не позволяет ей быть достаточно конкурентоспособной по сравнению с рамными распиловочными станками.

   Распиливание блоков из мрамора, известняка и других пород ведут при помощи рамных пил, армированных твердосплавными вставками или снабженных алмазными резцами. Алмазные резцы увеличивают скорость резания в 5-10 раз и снижают расход электроэнергии в 2-2,5 раза по сравнению с резцами карборундовыми или из твердых сплавов. Кроме того алмазные резцы позволяют значительно увеличить выход готовой продукции. Ширина пропила сокращается примерно в 3 раза, а расход сырья - на 12-18%. Алмазными резцами можно изготавливать тонкие плиты толщиной всего 5-10 мм, поэтому из 1 м камня получают 40-45 м плит.что обуславливает их низкую себестоимость. К тому же обеспечивается высокая чистота поверхности резания.

   Для получения профилированных изделий (ступеней, поясков, карнизов и т.п.) на камнеобрабатывающих заводах применяют камнефрезерные и универсальные профилирующие машины (рис. 3).

Рис.3. Камнерезная  машина с дисковыми пилами 

Шлифовку и  полировку производят на шлифовально-полировальных  станках с вращающими дисками, которые  перемещают по поверхности изделия. Шлифуют с применением зернового  абразива: корунда, карбокорунда или мелких пылевидных алмазов, применение которых, как и при распиливании, увеличивает производительность оборудования. После шлифовки камень имеет гладкую матовую поверхность.

Информация о работе Добыча, обработка и применение камня