Стремительное расширение многообразия камня в наше время не позволяет строителям накопить опыт его использования в различных климатических и эксплуатационных условиях. В таких условиях оценить качество камня и его пригодность для каменной облицовки возможно определить внешним осмотром независимого квалифицированного специалиста с использованием приборов неразрушающего контроля.

Более точно и достоверно пригодность камня для использования в каменной облицовке в тех или иных условиях можно установить только на основе лабораторных исследований физико-механических свойств. Здесь также следует учитывать порядочность поставщика в целом. Не секрет, что лабораторные испытания характеризуют, например, юрский мраморизованный известняк как отделочный материал, который выдерживает до 250 циклов морозостойкости при прямом исследовании в пресной воде. Однако всегда следует помнить, что выборка материала под конкретный проект всегда полностью лежит на совести поставщика.

Вот пример цоколя двух общественных зданий. Слева он разрушается, а справа пребывает в эксплуатационном состоянии и прослужит еще не один десяток лет.

Гост 9479-2011 «Блоки из горных пород для производства облицовочных, архитектурно-строительных, мемориальных и других изделий» предусматривает при этом определение 10 обязательных параметров в которые входят: средняя плотность, водопоглощение предел прочности при сжатии в сухом состоянии, снижение прочности при сжатии после водонасыщения, истираемость, стойкость к ударным воздействиям, атмосфероустойчивость (кислотостойкость, солестойкость), удельная эффективная активность естественных радионуклидов, декоративность, наличие вредных примесей.

При этом, для разных групп горных пород таблицей 3 этого ГОСТ устанавливаются и разные допуски. Мрамор и мраморизованный известняк входят здесь в одну группу среднепрочных горных пород, для которой средняя плотность предусматривается не ниже 2600 т/м3, водопоглощение не более 0,75%, предел прочности при сжатии в сухом состоянии не менее 50 МПа, снижение прочности при водонасыщении не более 30%.

Но следует иметь в виду, что мрамор в первичном состоянии был известняком. Толщи накопившихся известняков при движении блоков земной коры либо поднимались вверх, тогда они разрушались в процессе геологического выветривания, либо опускались вглубь. Погружение на глубину могло составлять до нескольких километров и более. С глубиной, как известно, температура повышается, в среднем на 10С на каждые 100 метров.

Под действием высоких температур, огромного давления и гидротермальных растворов, в известняке происходят структурные изменения. Кальцит [CaCO3], находящийся в криптокристаллическом состоянии (размер зерен менее 0,001 мм) раскристаллизовывается, размер его зерен растет, зерна заполняют промежутки между обломками органики, заполняют крупные органические обломки. Характер пористости камня оказывает огромное влияние на его физико-механические свойства.

Мельчайшие поры, изобиловавшие в известняке, в зависимости от его происхождения и условий формирования могут иметь разные свойства по отношению к влаге и воздуху. Одни поры могут полностью заполняться водой, другие имеют изолированный характер и водой не заполняются. Присутствуют поры, частично заполняемые влагой при водонасыщении, часть камеры продолжает содержать воздух. Некоторые поры имеют вид узких каналов, в которых вода не замерзает даже при значительных отрицательных температурах.

Количественное соотношение разных типов пор обеспечивает стойкость известняка к воздействию мороза, его морозостойкость. Как известно, вода при замерзании расширяется, разрушая камень. Чем больше в камне пор с незамерзающей водой, и пор с воздушными карманами, тем камень более морозостоек, поскольку незаполненные водой пустоты играют роль демпфера, смягчающего разрушающее действие замерзающей воды.

Для известняка ГОСТ 9479 предусмотрена группа низкопрочных горных пород где эти горные породы подразделяются на известняки плотные и известняки пористые. Для известняков этой группы средняя плотность и водопоглощение не нормируются. Не потому, что низкая плотность и высокое водопоглощение – это хорошо, а потому, что для этой группы горных пород такие параметры индивидуальны, имеют большой разброс в значениях. Связь качества известняка с его плотностью и водопоглощением не поддается общим правилам, такая связь для этого типа камня строго индивидуальна. Предел прочности при сжатии для пористых известняков установлен в пределах 10 МПа, для плотных известняков – соответственно, 25 МПа. Требования по снижению прочности при водонасыщении для пористых и плотных известняков одинаков и установлен в 35%.

Юрский известняк относят к известнякам с низкой - средней степенью мраморизации. В зависимости от слоя он дает разные средние значения по указанным в ГОСТах характеристикам. Очень важно знать, что для внешней отделки используются только 10-11; 14-17 и 21-25 слои юрского камня. При профессиональной выборке и селекции камня с учетом достигаемой морозостойкости в 250 циклов, камень не будет разрушаться весь запроектированный срок эксплуатации здания.

Стена посольства Великобритании в Москве на Смоленской набережной из юрского известняка компании VeroStone GmbH. Срок службы камня более 20 лет.

В процессе раскристаллизации первичная пористость, свойственная известняку, уменьшается, а при полной перекристаллизации (мраморизации) горной породы, полностью уничтожается. В мраморе появляется уже другой характер пор – это поры межзернового пространства. Связь такой пористости с качеством камня имеет другую зависимость, зависимость эта имеет общий характер, потому для мрамора введены требования по плотности и водопоглощению.

Раскристаллизация известняка изменяет и другие параметры физико-механических свойств таких горных пород. Грани растущих зерен карбоната встречаются друг с другом, начинают прорастать друг в друга, изгибаться. При отсутствии пор, это ведет к значительному повышению прочностных свойств камня, в первую очередь к возрастанию значений предела прочности при сжатии в сухом состоянии и прочности на изгиб.

Мы рассмотрели два крайних члена ряда известняк-мрамор. Промежуточное звено этого ряда называют мраморизованный известняк. При этом в ГОСТ 9479 степень перекристаллизации (мраморизации) не учитывается. В природе, в естественном залегании имеется обширное многообразие горных пород, занимающих промежуточное звено между известняком и мрамором с разной степенью перекристаллизации, от первых процентов до 80-90. Как показали наши исследования, в зависимости от степени раскристаллизации (мраморизации) показатели физико-механических свойств таких горных пород могу разительным образом отличаться от первичных известняков и мраморов.

Так, при средней плотности ниже требований стандарта, предел прочности при сжатии некоторых разновидностей юрских известняков (VeroStone Jura Gold) может достигать 181,7 МПа, что выше прочности гранита, при плотности 2700 кг/м3. Связано это с особым сочетанием зерен раскристаллизованного известняка с другими структурами камня. Для мраморизованного известняка VeroStone Jura Travertin из карьера в Petersbuch предел прочности при сжатии достигает 98,72 МПа (для габбро, диабаза, базальта норма по ГОСТ 70 МПа), при плотности 2380 кг/м3 и водопоглощении 2.54 % (требования ГОСТ 0,75%). При этом морозостойкость камня составила более 150 циклов попеременного замораживания. По данным петрографических исследований камень относится к мраморизованным известнякам не высокой степени мраморизации.

В связи с изложенным, при оценке качества мраморизованных известняков необходимо определять степень их мраморизации (перекристаллизации) под микроскопом и, при значениях этого параметра ниже 50%, требования по средней плотности и водопоглощению к такому камню не нормируются.

Поэтому, при выборе камня для использования в отделке зданий и интерьерах, особенно мраморизованного известняка, необходимо провести его лабораторные исследования, выявить все возможные отрицательные факторы, влияющие на качество и особое внимание уделить петрографическим исследованиям с обязательным определением степени его раскристаллизации (мраморизации).