Мрамор - свойства, характеристики, состав, добыча и применение. Мрамор – вековые традиции, особенности и современные технологии

Мрамор - горная порода, которая образуется из кальцита или доломита в результате метаморфизма. Обычный известняк, состоящий из карбоната кальция (тот самый кальцит) обычного карбоната (соединения кальция и магния с CO3) или обоих минералов, после воздействия высоких температур и давления изменяет свою кристаллическую решетку. Так получается мрамор.

Исходный материал может содержать примеси - к примеру, кварц, халцедон, пирит, каолин. Эти примеси влияют на качество мрамора, определяют его цвет.

Характеристика и виды мрамора

В природе существует огромное количество видов мрамора. Их классифицируют по цвету, по особенностям структуры, по сцеплению между зернами, по месту добычи.

По цвету: условно деля породу на чисто белый мрамор и цветной. Цвет зависит от того, какие примеси содержатся в исходном материале. Так, в красный (или ржавый) цвет мрамор окрашивает оксид железа, желтый цвет получается за счет присутствия в составе лимонита или карбоната марганца. Сульфит железа окрашивает мрамор в сине-черный цвет. А примеси графита или битума раскрашивают мрамор во все оттенки серого, голубого и черного цветов.

По размеру зерен выделяют мелкозернистый мрамор, мрамор со средними и крупными зернами. Обработке легче всего поддается мелкозернистый, за что он и ценится выше своих "собратьев".

Различие видов мрамора по месту добычи носит чисто условный характер. Сложно сказать, какой мрамор лучше - турецкий, итальянский или, к примеру, греческий. Все зависит от качества обработки, от цены, от способа добычи и даже от направления распила породы. Именно распил помогает выявить рисунок мрамора, а цвет прояляется после шлифовки.

Мрамор ценят за то, что эту породу легко шлифовать, так как мрамор пластичен. После шлифовки появляется замечательный глянец, который ценится в строительстве и декорировании интерьеров.

Также мрамор весьма прочен, стоек к износу. А его высокий показатель термостойкости делает мрамор незаменимым материалом при строительстве, к примеру, каминов.

Месторождения мрамора и добыча

Мрамор добывают во всех странах. Чаще всего используют открытый способ. Хотя нередко применяют и закрытый метод добычи.

В России первым стали применять мрамор из Карелии. Он нежного палевого цвета с неповторимым рисунком. Карельский мрамор украшает стены Зимнего дворца, Казанского и Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге.

НА Урале разработано свыше 20 месторождений. Самые известные - Октябрьское, Починское, Першенское, Коелгинское месторождения.

В Сибири и на Алтае известно свыше 50 месторождений, но активно разрабатываются только три: Пуштулимское (здесь добывают белый мрамор с красивыми красно-зелеными прожилками), Граматушинское (сине-розовый мрамор) и Петеневское (серо-розовый и кремовый камень).

За рубежом особо ценится итальянский мрамор, добытый в Карраре. С глубокой древности известны месторождения в Греции: Панделиконское и Паросское месторождения.

Богаты мрамор республики Средней Азии. В США большая часть залежей мрамора находится в Аппалачинских горах. В Африке - в северных и восточных регионах.

Применение мрамора

Мрамор издавна используют в строительстве: для облицовки зданий, каминов, создания столешниц, облицовки полов и стен, создания мозаичных композиций и декоративных украшений интерьера.

Еще одна давняя традиция - использовать мрамор для отделки садов и парков. Этим камнем облицовывают фонтаны, перила лестниц, беседки.

Доски из мрамора широко применяют в электротехнике - из них создают приборные щиты. Мраморную муку используют в сельском хозяйстве.

Мрамор является метаморфической горной породой, образование которой связано с определенными физико-химическими процессами, воздействующими на известняк. При высоких давлениях и температурах происходит его перекристаллизация. В результате структура известняка изменяется, и он превращается в мрамор.

Название этой породы на древнегреческом языке означает "белый камень". Поскольку мы привыкли представлять мрамор, как красивый, разноцветный, покрытый замысловатыми волнистыми узорами камень, такое название может показаться не совсем понятным. Однако, учитывая, что мрамор - это известняк, состоящий, преимущественно, из кальцита (СаСО3), можно догадаться, что чистый, не содержащий примесей мрамор имеет белый цвет.
Окраску и узоры этим камням придают различные примеси, часто присутствующие в той или иной мраморной породе. Так, присутствие в породе карбонаты железа и марганца придают мрамору желто-коричневый цвет, оксиды и окислы железа - красноватый цвет, силикаты - зеленый, графит - черные и темно-серые оттенки и т. д. Нередко в мраморе присутствуют и органические соединения.
Примеси, как правило, располагаются в толще породы слоями и фигурными включениями, процентное содержание этих примесей в толще слоя неравномерное, поэтому камень после обработки имеет характерный рисунок на поверхности, который определяется направлением распила куска породы и степенью его обработки (шлифовки, полировки).

По количеству содержащихся карбонатов (кальцита и доломита) выделяются мраморы (более 90% карбонатов) и силикатные мраморы (50-90% карбонатов). Чистые мраморы как правило имеют светлые однородные окраски – белую, сероватую, желтоватую.
Группа мраморных пород, содержащих в своем составе карбонат кальция и магния CaMg(CO3)2, образуются при перекристаллизации доломита и называются доломитовыми мраморами.

Физико-механические свойства мраморных пород могут варьировать в зависимости от состава и наличия примесей. Плотность мраморов может колебаться в пределах 2,6-2,9 т/куб. м, истираемость - от 0,40 до 3,20 г/кв. см, водопоглощение - 0,15-0,50 %. Прочностные характеристики этой породы значительно ниже, чем у гранитоидов.

Мраморные породы широко распространены в земной коре.
Наиболее известные в мире месторождения мрамора расположены в Италии и Греции, которые разрабатываются людьми много веков. Особенно ценится знаменитый белый мрамор, добываемый в районе Каррары в Центральной Италии.
Не менее известны греческие месторождения Парос и Пантеликон, мрамор которых использовался для изготовления многих знаменитых скульптур и памятников древности.
В настоящее время эти месторождения объявлены памятниками природы и охраняются законом. Добыча мрамора из них строго ограничена, и разрешена лишь с целью реконструкции древних памятников искусства.

Крупные месторождения известны в США, ЮАР (провинция Квазулу-Наталь) и других местах. В Узбекистане имеется уникальное месторождение белого мелкозернистого мрамора (Мальгузарское месторождение), который, по оценкам специалистов, своими декоративными свойствами превосходит знаменитый итальянский мрамор каррарского месторождения.

Много этой горной породы обнаружено и в различных областях и регионах нашей страны, в частности - в Карелии, Приладожье, Кольском п-ве, Ленинградской области. Очень крупные месторождения мрамора обнаружены на Урале, в Сибири и на Алтае. В настоящее время в нашей стране разведано более 400 месторождений мрамора с запасами более 1 млрд. куб. м.
Впервые у нас мрамор стали добывать в Карелии (Тивдия), затем стали разрабатывать и другие месторождения.
Одно из наиболее известных российских месторождений мрамора - Шокшинское, расположенное близ села Шокша в Прионежском районе Республики Карелия. Здесь добывают красивый розовый мрамор, из которого отделаны многие известные сооружения и памятники (Мавзолей В. И. Ленина в Москве, саркофаг Наполеона в Париже, мемориал могилы Неизвестного солдата в Москве, памятник Николаю I в Санкт-Петербурге).

Мрамор относится к метаморфическим породам средней твердости, легко поддается распилу, шлифовке и полировке. Он с античных времен используется в строительстве и архитектуре, преимущественно, как декоративный и отделочный камень. Из мрамора сооружались и сооружаются скульптуры и надгробья, фонтаны и лестничные марши, полы, столешницы, изготовляется облицовка наружных и внутренних стен зданий (как в виде мраморной крошки, мозаичной мраморной штукатурки, так и в виде штучного камня) и сооружений (например, станции метрополитена).
Некоторое применение штучные изделия из мрамора имеют в электротехнике (чистый кальцитовый мрамор - диэлектрик, обладающий прекрасными электроизоляционными свойствами), и даже в сельском хозяйстве (мраморная мука).

Разработка месторождений мрамора ведется карьерным способом. Для сохранения декоративности цельных кусков мраморной породы, ее добывают не при помощи буро-взрывных работ, применяемых для добычи других видов строительного камня, а при помощи отпиливания (отрезания) и извлечения крупногабаритных кусков из мраморного массива.
Для получения монолитных блоков применяются камнерезные машины, канатные пилы, буроклиновые работы, мощные грузоподъемные машины (краны) и другая современная техника.

Цена

Практичность

Внешний вид

Простота изготовления

Экологичность

Итоговая оценка

Мрамор – это горная порода камней, имеющих кристаллическую структуру. в разработанных карьерах или в глубоких шахтах. Сейчас стал популярен искусственный мрамор, который внешне напоминает натуральный камень, а по своим характеристикам даже превышает его.

В составе мрамора присутствуют карбонатные конгломераты и брекчии, доломиты повышенной плотности. Также в его структуре имеется органика.

Технические свойства натурального мрамора:

1. Плотность — 2600-2900 кг/м.куб
2. Водопоглощение – 0,15 - 0,5 %
3. Сопротивляемость сжатию – 500-2500 кгс/см.кв
4. Пористость — 0,6-3,5%
5. Истираемость – от 0,40 до 3,20 г/см.кв

Для литьевого мрамора характерны следующие показатели:

1. Плотность составляет 18000-2200 кг/м3
2. Водопоглощение – 0,15 - 0,7 %
3. Истираемость – 0,45

Различие в цветах

Цвет зависит от находящихся в нем примесей. Большинство камней пестроокрашенные. Из-за его дороговизны искусственный камень постепенно начинает вытеснять натуральный мрамор. Он имеет высокую декоративность и огромное разнообразие внешнего вида.

В том числе:

Структура

Существует несколько разновидностей мрамора. Мелкозернистый мрамор, благодаря своей мелкокристаллической структуре с зубчатым зерновым сцеплением, имеет отличнее полировочные свойства. Есть грубозернистый мрамор, у которого хорошо заметна спайность зерен.

Искусственный мрамор имеет однородный состав, он более тонкий, прочный, легко обрабатывается.

Текстура

Мрамор является единственным природным камнем, имеющим огромное разнообразие цветов и неуловимых оттенков. Его текстура уникальна и часто отличается даже в пределах одной плиты. Она бывает слоистой и массивной. На полированных срезах мрамора можно увидеть неповторимый рисунок с различными сочетаниями цветов Его цвет зависит примеси металлов, присутствующих в осадочной породе.

Условно мрамор подразделяют на две группы:

1. белый;
2. цветной.

На цветном мраморе имеется множество прожилок.

Искусственный мрамор по своей текстуре схож с натуральным.

Фото природного камня — красного мрамора

Плотность

Плотность мрамора зависит от окраски, так как, содержащиеся в нем примеси и органические соединения, меняют не только цвет и декоративные качества, но и его плотность.

Искусственный мрамор имеет всегда высокую плотность.

Химическая формула

Мрамор состоит в основном из минералов кальцита – CaCO3 или доломита- CaMg(CO3)2. Специальной формулы у этого минерала нет.

Удельный вес

Удельный вес мрамора составляет от 2,6 до 2,8.

Удельный вес искусственного мрамора почти в два раза ниже веса натурального. Это происходит за счет легких наполнителей.

Экологичность

Так как создан самой природой, он очень экологичен, не уступает ему по экологичности и искусственный камень, так как его делают из материалов естественного происхождения.
пористость

Этот природный материал имеет высокую пористость, он слово дышит. Поэтому в помещениях, отделанных им, всегда бывает благоприятный микроклимат. Благодаря пластичности и вязкости, мрамор не раскалывается сразу же при ударах, поэтому из него можно высекать различные изделия.

В отличие от обыкновенного камня у искусственного камня полностью отсутствует пористость.

Прочность

В основном мрамор состоит из кальцита, имеющего по шкале твердости категорию три, поэтому его легко поцарапать острым ножом. Наиболее прочными являются мелкозернистые разновидности мрамора, поэтому им присвоена вторая категория по шкале прочности.

Искусственный мрамор легко восстанавливается при механических повреждениях и рассчитан на большие нагрузки.

Сравнение ударопрочности натурального и искусственного мрамора

Водопоглощение

Мрамор является разновидностью известняка, поэтому он бывает мягким, поглощающим воду, а иногда твердым, препятствующим прохождению воды. Плесень в домах с мраморной отделкой никогда не появится.

Водопоглощение искусственного камня находится в пределах натурального. Для снижения этот показателя облицованные поверхности можно покрыть гидрофобизаторами.

Морозостойкость и теплостойкость

Этот минерал морозостойкий, он почти не поглощает влагу и выдерживает почти тридцать циклов замораживания-оттаивания. При этом у него не появляются микротрещины. Поэтому мрамор идеально подходит для облицовки фасадов.
Мрамор также не боится воздействия высоких температур, поэтому им часто отделывают камины.

Искусственный камень по этим свойствам ни в чем не уступает, а иногда даже и превосходит натуральный.

Кислотостойкость

Мрамор отрицательно реагирует на кислоты, в окисляющей среде он начинает разрушаться. При попадании всего лишь нескольких капель соляной кислоты, мрамор вступает с ней в реакцию, с шипением выделяя окись углерода. Также он подвержен воздействию пищевых кислот. Поэтому мраморные кухонные столешницы не практичны.

Плиты из искусственного мрамора имеют повышенную кислотостойкость, после попадания на них кислоты, они по-прежнему блестят и не теряют цвет.

Воздействие соляной кислоты на натуральный мрамор:

Истираемость

Мрамор относится к третьей группе истираемости, микрокристаллический – ко второй. в местах с большой проходимостью мрамор не подходит. Так как в плитах со временем образуются углубления, в которых может собираться грязь. Если же сделать лестницу из мрамора в квартире, она прослужит более пятисот лет, так как в год будет «терять» всего лишь до 0.02 мм покрытия.

Поверхность искусственного мрамора покрыта тонким слоем жидкого стекла, что придает ему устойчивость к истиранию.

Срок службы

Очень долговечны. Но их срок службы зависит от месторождения и породы камня. Но в любом случае первые признаки старения у белого мрамора могут появиться только через сто лет, а у цветного – через 150.

Использование мрамора для монументальных скульптур, надгробий, в качестве облицовочного строительного материала – это беспроигрышный вариант, так как прослужат они века.

Искусственный камень также долговечен, он неприхотливость в эксплуатации, не выветривается и не осыпается. Он не только украшает стены, но и дополнительно защищает их.

Сравнительная таблица различных загрязнений и их воздействие на мрамор

Что тверже сталь или мрамор

Сталь значительно тверже мрамора, так как если провести по нему стальным ножом, на поверхности останутся царапины.

Искусственный мрамор может быть прочнее стали.

Разница между мрамором и гранитом, что лучше

Часто мрамор сравнивают с гранитом. Прочность у мрамора несколько ниже, чем у гранита, из-за чего срок службы его не 600 лет, а всего лишь 200.

Но в сравнении с гранитом мрамор выигрывает по некоторым параметрам. Он более мягкий, поэтому его легче обрабатывать. Зато он очень устойчив к ударам, не подвержен раскалыванию и растрескиванию. На ощупь мрамор очень теплый и приятный.

Мрамор очень красивый материал, поэтому большинство людей считают, что мрамор вне конкуренции и его аристократическую полупрозрачность не сумеет заменить никакой искусственный материал, даже самый высокотехнологичный.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Мрамор - это горная порода основу которой составляет кальцит, т.е. карбонат кальция.

В обычных условиях он представляет собой белый порошок (рис. 1) разлагающийся при прокаливании и плавящийся без разложения под избыточным давлением углекислого газа. Практически не растворяется в воде, не реагирует со щелочами. Разлагается кислотами, хлоридом аммония в растворе. Переводится в раствор избытком углекислого газа, образуя гидрокарбонат кальция.

Рис.1. Карбонат кальция (основа мрамора). Внешний вид.

Химическая формула мрамора

Химическая формула карбоната кальция - CaCO 3 . Она показывает, что в составе молекулы этого сложного вещества находится один атома кальция (Ar = 40 а.е.м.), один атом углерода (Ar = 12 а.е.м.)и три атома кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу карбоната кальция:

Mr(CaCO 3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3×Ar(O);

Mr(CaCO 3) = 40 + 12 + 3×16 = 52 +48 =100

Более наглядной является структурная (графическая) формула карбоната кальция . Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы. Структурная формула карбоната кальция имеет вид:

Карбонат кальция представляет собой среднюю соль угольной кислоты, которая способна диссоциировать на ионы в водном растворе согласно следующему уравнению:

CaCO 3 ↔ Ca 2+ + CO 3 2-

В этой связи для карбоната кальция также можно указать и ионную формулу :

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Свойства мрамора и области его применения.

Использование мрамора уходит своими корнями в глубины веков. Мастера по достоинству оценили изысканность, природную красоту, простоту обработки, прочность и долговечность мрамора. Сегодня мрамор добывают во многих странах, наиболее крупные месторождения в России расположены на Урале.

Мрамор – красивый и долговечный камень , идеально приспособленный для удержания огромного веса. В древние времена мрамор использовали как для монолитных колонн, поддерживающих статуи и фасады зданий, так и для строительства дворцов и храмов. Примером тому могут быть многие памятники архитектуры, которыми славится Санкт-Петербург.

Слово «мрамор » происходит от греческого слова Marmaros, что означает «безупречно-белый блестящий камень », однако можно встретить целую палитру расцветок этого благородного натурального камня . Современные технологии обработки природного камня позволяют широко использовать в отделке интерьеров красоту и элегантность мрамора . Мрамор в Петербурге также можно встретить в убранстве интерьеров царских дворцов.

Мрамор относится к метаморфическим породам, образовавшимся в результате перекристаллизации карбонатов (углеродосодержащих соединений) более 2,5-4 миллиардов лет назад под действием высоких температур и давления. Соответственно, мрамор состоит из кальцита (карбоната кальция), или доломита (карбоната кальция и магния), или из обоих минералов.

Мрамор может быть белым или цветным: розовые, желтые, серые, голубые, зеленоватые, красноватые, черные, коричневые, а также различные сочетания этих цветов присущи мрамору . Даже в пределах одного месторождения часто встречается ряд переходов от одного тона окраски мрамора в другой. Разнообразные оттенки мрамора возникают благодаря содержанию в большем или меньшем количестве окислов различных металлов и графита. Цветному мрамору свойственно наличие прожилок, представляющих собой трещины, заполненные природными цементами. Эти прожилки могут образовать оригинальный рисунок. Наиболее ценной разновидностью мрамора является чистый, белый статуарный мрамор , который используется для изготовления скульптур. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов (кварц, халцедон, гематит, пирит, лимонит, хлорит и др.), а также органические соединения. Примеси различно влияют на качество мрамора , снижая или повышая декоративность этого натурального камня . Большинство цветных мраморов имеет пёструю окраску. Рисунок определяется не только строением мрамора , но и направлением, по которому производится распиливание натурального камня. Цвет и рисунок мрамора проявляются после его полировки.

Свойства мрамора

Перечислим достоинства мрамора как облицовочного и строительного материала . Породы мрамора прочны, достаточно износостойки, плотны, декоративны, хорошо обрабатываются и легко принимают полировку.

Относительная прозрачность мрамора порождает на поверхности скульптуры тончайшую игру света и тени. Равномернозернистость и отсутствие крупных включений делает структуру мрамора более однородной. Он очень удобен в обработке, за что по достоинству ценится скульпторами. Мрамор пластичен, легко поддается полировке и шлифовке. Мрамор - достаточно вязкий и прочный натуральный камень , поэтому при ударах сразу не раскалывается, позволяя высекать изделия самой различной формы. Большая гамма оттенков мрамора позволяет составлять из кусочков этого природного камня мозаичные панно, и даже целые картины.

Мрамор с низким коэффициентом водопоглощения (0,08–0,12%) может использоваться даже для отделки ванных комнат, бассейнов, фонтанов. Водонепроницаемость большинства видов мрамора напрямую связана и с морозоустойчивостью. Большинство мраморов практически не поглощает влагу - поэтому при воздействии низких температур ему не грозит появление микротрещин от замерзающей жидкости. Изделия из мрамора можно смело использовать в холодных помещениях. Но мрамор - еще отличает и термостойкость, этот камень не подвержен воздействию высоких температур, что позволяет использовать его для изготовления каминов или применять для отделки помещений с температурами, существенно превышающими обычные. Мрамор относят к числу долговечных материалов. У белых мраморов первые признаки «возрастных изменений» появляются только через 100-150 лет. И опять в пример можно привести мрамор Петербурга , уложенный мастерами еще во времена Петра, и сохранивший свою красоту до настоящего времени.

Однако, решив использовать мрамор в строительстве или отделке, необходимо учитывать и недостатками этого камня.

Мрамор подвержен воздействию кислот. Мрамор разрушается от действия соляной кислоты и пищевых кислот (лимонной, уксусной). Это свойство очень сильно ограничивает применение мрамора при изготовлении кухонных столешниц , барных стоек , других элементов интерьера, использование которых предполагает возможность контакта с кислотной средой. Природная мягкость ограничивает применение мрамора для наружной отделки. В местах с высокой проходимостью мраморная облицовка очень быстро теряет свой лоск и приходит в негодность. Используя мрамор на больших площадях могут возникнуть трудности с подбором мрамора одного и того же оттенка. Данная особенность ограничивает не столько область применения мрамора , сколько список мраморов , которые пригодны для облицовки больших площадей. Так же важно учитывать способность мрамора разрушаться под воздействием окружающей среды. Данное свойство мрамора связано в основном с его гигроскопичностью (способностью впитывать в себя другие вещества за счет наличия микропор), а также его предрасположенность вступать в реакцию с большим количеством кислот. Высокое водопоглощение у многих видов мрамора приводит к изменению его цвета и преждевременному старению.

Области применения мрамора .

Благодаря универсальности мрамора , область применения этого камня поистине впечатляет. Благородство фактур, разнообразия оттенков делают этот материал привлекательным для изготовления большого количества облицовочных элементов эксклюзивных интерьеров. Мрамор в Санкт-Петербурге очень востребован как облицовочный материал еще со времен Петра I. Еще раз перечислим основные направления использования мрамора : столешницы для ванных комнат из мрамора и стойки для баров (из гранита производятся существенно чаще, чем из мрамора ), колонны и скульптура, вазы и статуэтки , облицовка полов , лестницы из мрамора , плинтуса, перила, балясины и поручни, облицовочные декоративные элементы из мрамора для каминов и фонтанов, мраморные пилястры, шары, декорирование садов и парков, скамьи из мрамора , художественная и декоративная мозаики и розоны, напольные и настенные панно и многое другое.