Размерный камень: Добыча, обработка и применение в строительстве.

Введение

Природный камень, обработанный до определенных размеров и форм.

Размерный камень – это природный камень или порода, которые были отобраны и подвергнуты обработке (например, обрезке, резке, бурению или шлифовке) для придания им определенных размеров и форм. Цвет, текстура, рисунок и поверхностная отделка камня также являются обычными требованиями. Важным критерием отбора также является долговечность: показатель способности размерного камня сохранять свои основные и отличительные характеристики прочности, устойчивости к разрушению и внешнего вида. Каменоломни, производящие размерный камень или щебень (используемый в качестве строительного заполнителя), могут быть взаимозаменяемы. Поскольку большинство карьеров способны производить как то, так и другое, карьер по добыче щебня может быть переоборудован для производства размерного камня. Однако сначала необходимо удалить камень, разрушенный тяжелыми и неселективными взрывами. Размерный камень отделяется более точными и деликатными методами, такими как алмазные канатные пилы, ленточные алмазные пилы, резаки (струйные перфораторы) или легкий и селективный взрыв с использованием Primacord – слабого взрывчатого вещества.

Камень и типы горных пород

Различные магматические, метаморфические и осадочные породы используются в качестве структурного и декоративного облицовочного камня. Эти типы пород более известны как гранит, известняк, мрамор, травертин, кварцевый камень (песчаник, кварцит) и сланец. Другие разновидности облицовочного камня, которые обычно считаются особыми второстепенными типами, включают алабастр (массивный гипс), стеатит (массивный тальк), серпентин и различные изделия, изготовленные из натурального камня. Для достижения разнообразных архитектурных и эстетических эффектов к облицовочному камню могут применяться различные виды обработки поверхности. Эти виды обработки включают, но не ограничиваются следующими: полированная отделка придает поверхности высокий блеск и сильное отражение света (почти зеркальное); отточенная отделка обеспечивает гладкую, атласную ("яичную скорлупу"), матовую поверхность; более текстурированные отделки включают в себя скалывание, пескоструйную обработку и термическую обработку. Скалывание, напоминающее узор «гусиная лапка», создает грубую, но равномерно текстурированную поверхность с использованием инструментов различной степени шероховатости. Пескоструйная обработка создает неровную, ямчатую поверхность путем воздействия на каменную поверхность струей песка или металлических частиц на высокой скорости. Термическая (или огневая) обработка создает текстурированную, матовую поверхность с небольшим количеством отражений от плоскостей спайности, путем воздействия высокотемпературного пламени. Эта обработка может изменять естественный цвет камня в зависимости от его минералогического состава, особенно в породах с высоким содержанием железа. Наиболее доступными общими (неграфическими) источниками информации являются последняя глава «Годовой книги минералов» (данные о производстве и внешней торговле, включая статистику) и последний (выпуск 31) бюллетень «Dimension Stone Advocate News» (новые разработки в области «зеленого» строительства и статистика спроса); см. ниже. Наиболее полные графические источники информации – база данных Natural Stone Database от Abraxas Verlag (www.naturalstonedatabase.com), «Dimension Stones of the World, Volumes I & II» (Институт мрамора Америки) и CD-ROM «Natural Stones Worldwide».

A variety of igneous, metamorphic, and sedimentary rocks are used as structural and decorative dimension stone. These rock types are more commonly known as granite, limestone, marble, travertine, quartz based stone (sandstone, quartzite) and slate. Other varieties of dimension stone that are normally considered to be special minor types include alabaster (massive gypsum), soapstone (massive talc), serpentine and various products fashioned from natural stone. A variety of finishes can be applied to dimension stone to achieve diverse architectural and aesthetic effects. These finishes include, but are not limited to, the following. A polished finish gives the surface a high luster and strong reflection of incident light (almost mirror like). A honed finish provides a smooth, satin like ("eggshell"), nonreflective surface. More textured finishes include brush hammered, sandblasted, and thermal. A brush hammered finish, similar to a houndstooth pattern, creates a rough, but uniformly patterned surface with impact tools varying in coarseness. A sandblasted surface provides an irregular pitted surface by impacting sand or metal particles at high velocity against a stone surface. A thermal (or flamed) finish produces a textured, nonreflective surface with only a few reflections from cleavage faces, by applying a high temperature flame. This finish may change the natural color of the stone depending on mineralogical composition, particularly with stones containing higher levels of iron. The most easily accessible general (non graphic) references are the latest Minerals Yearbook Chapter (production and foreign trade, with statistics), and the latest (Issue 31) Dimension Stone Advocate News (new "building green" developments and demand statistics); see below. The most comprehensive, graphic references are Natural Stone Database by Abraxas Verlag (www. natural stone database. com), "Dimension Stones of the World, Volumes I & II" (Marble Institute of America) and "Natural Stones Worldwide CD" .

Основные применения

В то время как в некоторых основных областях применения используются обычные цвета, перечисленные ниже, существует чрезвычайно широкий спектр цветов, доступных в тысячах узоров. Эти узоры создаются геологическими явлениями, такими как минеральные зерна, включения, прожилки, заполнения полостей, вкрапления и полосы. Кроме того, породы и камни, которые обычно не классифицируются как облицовочный камень, иногда выбираются для этих целей. К ним относятся нефрит, агат и яшма. Каменные (обычно гранитные) столешницы и туалетные столики включают в себя готовую плиту из камня, обычно полированную, но иногда с другой отделкой (например, шлифованную или пескоструйную). Стандартные толщины в промышленности в Соединенных Штатах часто составляют 19 мм, при этом плиты могут быть ламинированы по краю для создания вида более толстого профиля. Плиты режутся в соответствии с размерами кухонного или ванного шкафа путем измерения, создания шаблонов или цифрового шаблонирования. Станционные плиты обычно выпиливаются из грубых каменных блоков с помощью дисковых пил с использованием стальной дроби в качестве абразива. Более современные технологии используют алмазные тросовые пилы, которые потребляют меньше воды и энергии. Многопроволочные пилы, содержащие до 60 проволок, могут распилить блок менее чем за два часа. Плиты подвергаются финишной обработке (т.е. полируются, шлифуются), а затем пропитываются смолой для заполнения микротрещин и поверхностных дефектов, обычно возникающих из-за потери плохо связанных элементов, таких как биотит. Мастерская изготовителя разрезает эти плиты до окончательного размера и обрабатывает края с помощью оборудования, такого как ручные фрезы, шлифовальные машины, станки с ЧПУ или полировальные машины. В 2008 году были высказаны опасения по поводу выделения радона из гранитных столешниц; Национальный совет по безопасности утверждает, что вклад радона в воздух в помещении поступает из почвы и камней вокруг жилья (69%), наружного воздуха и водоснабжения (28%) и только 2,5% от всех строительных материалов, включая гранитные столешницы. Обеспокоенный домовладелец может использовать методы смягчения и удаления радона, рекомендованные ASTM. Камень для столешниц или туалетных столиков обычно представляет собой гранит, но часто это мрамор (особенно для столешниц), а иногда известняк или сланец. Большая часть камня для этих целей производится в Бразилии, Италии и Китае. Плитка – это тонкий модульный элемент из камня, обычно квадратной формы и большой глубины. Другие популярные размеры – квадрат, квадрат и квадрат; они обычно глубже, чем 12-дюймовый квадрат. Большинство плиток имеет полированную поверхность, но другие виды отделки, такие как шлифованная, становятся все более распространенными. Почти вся каменная плитка производится массово на автоматизированных линиях с одинаковым размером, отделкой и близкими допусками. Исключения составляют плитка для пола из сланца и специальные заказы: плитка с нестандартными размерами или формами, необычной отделкой или инкрустацией. В целом, автоматизированная линия по производству плитки представляет собой сложный комплекс машин для резки и калибровки, шлифования, полировки, обработки кромок (создающих плоские или округлые края) и конвейеров для перемещения камня от ввода плиты до готового продукта. Камень для плитки чаще всего изготавливается из мрамора, но часто из гранита, а иногда из известняка, сланца или кварцевого камня. Обычно используются белые и светлые землистые цвета. Большая часть камня для этих целей производится в Италии и Китае. Каменные памятники включают надгробия, надгробные плиты или мавзолеи. После распиловки на большие, глубокие плиты (до 3,05 м в ширину и более глубокие), меньшие пилы или гильотины (которые раскалывают гранит и создают грубые края, обычно встречающиеся на памятниках) придают памятникам форму. Передняя и задняя стороны обычно полируются. Затем отдельные памятники вырезаются, формируются и дополнительно оформляются вручную и с помощью пескоструйного оборудования. В настоящее время гранит является наиболее распространенным камнем для памятников, иногда мрамор (например, на военных кладбищах) и редко другие породы. Гранит и кварц демонстрируют хорошую долговечность, особенно потому, что дождевая вода по своей природе кислотная. (Это естественное следствие присутствия углекислого газа в атмосфере, который при попадании в дождевую воду образует слабый раствор угольной кислоты; дополнительное подкисление дождевой воды происходит из-за оксидов серы и азота в результате антропогенных выбросов). (Известняк и песчаник часто использовались для памятников в девятнадцатом веке, но в настоящее время они больше не используются из-за высокой скорости эрозии, вызванной растворением кислоточувствительных карбонатов под воздействием кислотных дождей). Наиболее распространенные цвета памятников из гранита – серый, черный и красное дерево; для мрамора – белый. В настоящее время большая часть камня, используемого в Северной Америке для этих целей, импортируется из таких стран, как Индия и Китай. Это привело к упадку традиционных североамериканских центров по производству памятников, таких как Джорджия и Квебек. Существует ряд более мелких областей применения для зданий и транспортных целей. Строительные компоненты включают камень, используемый в качестве облицовки – не несущей нагрузки облицовки из камня, прикрепленной к основе декоративного характера, хотя она также защищает и изолирует; и тесаный камень – квадратный блок камня, часто размером с кирпич, для облицовки стен (преимущественно внешних). Другие формы включают прямоугольные блоки, используемые для ступеней, подоконников и бортов (борты иногда имеют непрямоугольную форму). Поверхности, подвергающиеся воздействию пешеходного движения, обычно имеют абразивную отделку, такую как шлифованная или пескоструйная. Камень в основном представляет собой известняк, но часто это кварцевый камень (песчаник) или даже мрамор или гранит. Сланцевая кровля – это тонкий, расколотый шифер размером с черепицу, который при установке образует самый долговечный тип кровли; сланец также используется для столешниц и напольной плитки. Камень, используемый в транспортных целях, – это камень, используемый для бордюров (для транспортных средств) и брусчатки (для пешеходов). Бордюр – это тонкие каменные плиты, используемые вдоль улиц или автомагистралей для поддержания целостности тротуаров и границ. Брусчатка – это неглубокая, естественно неправильной формы каменная плита, иногда распиливаемая в прямоугольную форму, используемая для мощения (почти всегда для пешеходов). Для бордюров камень почти всегда представляет собой гранит, а для брусчатки – кварцевый камень (песчаник или кварцит). Существуют и другие области применения, напоминающие брусчатку в использовании грубого облицовочного (или дробленого) камня, обычно в естественном состоянии, иногда уменьшенного в размере (например, с помощью отбойного молотка), часто просто уложенного на место: сухая кладка и наброска. Камень, используемый в этих областях применения, обычно должен обладать определенными свойствами или соответствовать стандартным спецификациям. Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) имеет такие спецификации для гранита, мрамора, известняка, кварцевого облицовочного камня (C616), сланца (C629), травертина (C1527) и змеевика (C1526).

While common colors used in some of the major applications are listed below, there is an extraordinarily wide range of colours, available in thousands of patterns. These patterns are created by geological phenomena such as mineral grains, inclusions, veins, cavity fillings, blebs, and streaks. In addition, rocks and stones not normally classed as dimension stone are sometimes selected for these applications. These can include jade, agate, and jasper. Stone (usually granite) countertops and bathroom vanities both involve a finished slab of stone, usually polished but sometimes with another finish (such as honed or sandblasted). Industry standard thicknesses in the United States are Often 19 mm slabs will be laminated at the edge to create the appearance of a thicker edge profile. The slabs are cut to fit the top of the kitchen or bathroom cabinet, by measuring, templating or digital templating. Countertop slabs are commonly sawn from rough blocks of stone by reciprocating gangsaws using steel shot as abrasive. More modern technology utilizes diamond wire saws which use less water and energy. Multi wire saws with as many as 60 wires can slab a block in less than two hours. The slabs are finished (i. e., polished, honed), then sealed with resin to fill micro fissures and surface imperfections typically due to the loss of poorly bonded elements such as biotite. The fabricators' shop cuts these slabs down to final size and finishes the edges with equipment such as hand held routers, grinders, CNC equipment, or polishers. In 2008, concerns were raised regarding radon emissions from granite countertops; the National Safety Council states that the contributions of radon to inside air come from the soil and rock around the residence (69%), the outdoor air and the water supply (28%), and only 2.5% from all building materials including granite countertops. A concerned homeowner can employ ASTM radon mitigation and removal techniques. The stone for countertops or vanities is usually granite, but often is marble (especially for vanity tops), and is sometimes limestone or slate. The majority of the stone for this application is produced in Brazil, Italy, and China. Tile is a thin modular stone unit, commonly square and deep. Other popular sizes are square, square, and square; these will usually be deeper than the 12 inch square. The majority of tile has a polished finish, but other finishes such as honed are becoming more common. Almost all stone tile is mass produced by automated tile lines to identical size, finish, and close tolerances. Exceptions include slate flooring tile and special orders: tile with odd sizes or shapes, unusual finishes, or inlay work. In summary, the automated tile line is a complicated complex of cutting and calibrating machines, honing polishing machines, edging machines that put on flat or rounded edges, and interconnecting conveyors to move the stone from the slab input to the final tile product. The stone for tiles is most commonly marble, but often is granite, and sometimes limestone, slate, or quartz based stone. Common colors are white and light earth colors. Much of the stone for this application is produced in Italy and China. Stone monuments include tombstones, grave markers or as mausoleums. After being gangsawed into big deep (up to 3.05 m wide and over deep) slabs, smaller saws or guillotines (they break the granite and make the rough edges commonly seen on monuments) shape the monuments. The fronts and backs are usually polished. The individual monuments are then carved, shaped, and further defined by hand tools and sandblasting equipment. At this time, the stone for monuments is most commonly granite, sometimes marble (as in military cemeteries), and rarely others. Granite and quartz both demonstrate good durability, especially because rain is naturally acidic. (This is a natural consequence of the carbon dioxide present in the atmosphere, which generates a weak solution of carbonic acid in rainfall; further acidification of rainfall arises from oxides of sulphur and nitrogen due to anthropogenic emissions). (Limestone and sandstone were commonly chosen for monuments in the nineteenth century, but they are no widely longer used because of the rapid erosion rates due to dissolution of acid vulnerable carbonates by acidic rainfall.) The most common monument colors for granite are gray, black, and mahogany; for marble, white is most popular. Today, the majority of the stone used in North America in this application is imported from countries such as India and China. This has depressed traditional North American monument centers such as Georgia and Quebec. There are a number of smaller applications for buildings and traffic related uses. Building components include stone used as veneer, a non load bearing facing of stone attached to a backing of an ornamental nature, although it also protects and insulates; and ashlar, a squared block of stone, often brick sized, for facing of walls (primarily exterior). Other shapes include rectangular blocks used for stair treads, sills, and coping (coping is sometimes nonrectangular). The shapes subject to foot traffic will usually have an abrasive finish such as honed or sandblasted. The stone is mostly limestone, but often is quartz based stone (sandstone), or even marble or granite. Roofing slate is a thin split shingle sized piece of slate, and when in place forms the most permanent kind of roof; slate is also used as countertops and flooring tile. Traffic related stone is that which is used for curbing (vehicular) and flagstone (pedestrian). Curbing is thin stone slabs used along streets or highways to maintain the integrity of sidewalks and borders. Flagstone is a shallow naturally irregular edged slab of stone, sometimes sawed into a rectangular shape, used as paving (almost always pedestrian). For curbing, the stone is almost always granite, and for flagstone the stone is almost always quartz based stone (sandstone or quartzite). There are several other applications resembling flagstone in using rough dimension (or crushed) stone, usually as quarried, sometimes made smaller (i. e. by a jackhammer), often simply put in place: dry stone and riprap. The stone used in these applications usually has to have certain properties, or meet a standard specification. The American Society for Testing and Materials (ASTM) has such specifications for granite, marble, limestone, quartz based dimension stone (C616), slate (C629), travertine (C1527), and serpentine (C1526).

Производство

К основным производителям облицовочного камня относятся Бразилия, Китай, Индия, Италия и Испания, и каждый из них имеет годовой объем производства от девяти до более чем двадцати двух миллионов тонн. Португалия производит 3 миллиона тонн облицовочного камня ежегодно. Согласно данным USGS, в 2007 году производство облицовочного камня в США составило 1,39 миллиона тонн на сумму 275 миллионов долларов, по сравнению с 1,33 миллиона тонн (пересмотренных) на сумму 265 миллионов долларов в 2006 году. Из них производство гранита составило 453 000 тонн на сумму 106 миллионов долларов в 2007 году и 428 000 тонн на сумму 105 миллионов долларов в 2006 году, а известняка – 493 000 тонн на сумму 93,3 миллиона долларов в 2007 году и 559 000 тонн на сумму 96,1 миллиона долларов в 2006 году. Соединенные Штаты являются, в лучшем случае, производителем облицовочного камня среднего уровня в мировом масштабе; Португалия производит в два раза больше облицовочного камня ежегодно. Мировое сравнение спроса на облицовочный камень: Индекс мирового спроса DSAN на (готовый) гранит составлял 227 в 2006 году, 247 в 2007 году и 249 в 2008 году, а индекс мирового спроса на (готовый) мрамор – 200 в 2006 году, 248 в 2007 году и 272 в 2008 году. Индекс мирового спроса DSAN на (готовый) гранит показал рост на 12% в год в период с 2000 по 2008 год, по сравнению с 14% в год в период с 2000 по 2007 год и 15% в год в период с 2000 по 2006 год. Индекс мирового спроса DSAN на (готовый) мрамор показал рост на 13,5% в год в период с 2000 по 2008 год, по сравнению с 14,0% в год в период с 2000 по 2007 год и 12,5% в год в период с 2000 по 2006 год. Индексы показывают, что мировой спрос на гранит явно ослабевает с 2006 года, в то время как мировой спрос на мрамор ослаб только в период с 2007 по 2008 год. Другие индексы DSAN за 2008 год указывают на то, что рост в период с 2000 по 2008 год был ниже, чем в период с 2000 по 2007 год. Индекс спроса на керамическую плитку в США DSAN показывает снижение на 4,8% в год в период с 2000 по 2007 год, по сравнению с ростом на 5,0% в год в период с 2000 по 2006 год. "Традиционные" крупные поставщики керамической плитки, Италия и Испания, теряют рынки новым игрокам – Бразилии и Китаю. То же самое происходит и с облицовочным камнем, с увеличением поставок из Бразилии, Китая и Индии. При строительстве с учетом этих целей облицовочный камень имеет преимущество перед сталью, бетоном, стеклом и ламинированными пластмассами, производство которых энергоемко и создает значительное загрязнение воздуха и воды. Как полностью натуральный продукт, облицовочный камень также имеет преимущество перед синтетическими/искусственными каменными изделиями, а также композитными и высокотехнологичными материалами. Одно из требований LEED предусматривает, что облицовочный камень, используемый в экологически чистом здании, должен быть добыт в радиусе 500 миль (805 км) от строящегося здания. Это дает явное преимущество отечественному облицовочному камню, а также камню, добываемому вблизи границ США с Канадой и Мексикой. Текущая проблема заключается в том, как учитывать камень, добытый внутри страны, отправленный в Китай или Италию для обработки и возвращенный для использования в проекте. При сносе конструкции облицовочный камень на 100% пригоден для повторного использования и может быть сохранен для нового строительства, использован в качестве мощения или измельчен для использования в качестве заполнителя. Существуют также методы очистки камня с меньшим воздействием на окружающую среду, которые либо разрабатываются, либо уже используются, например, удаление черной гипсовой корки, образующейся на мраморе и известняке, путем нанесения на корку сульфатредуцирующих бактерий для ее газификации и разрушения корки для облегчения удаления. Обратитесь в DSAN для получения обновлений по "зеленому строительству" и переработке облицовочного камня.

The major producers of dimension stone include Brazil, China, India, Italy, and Spain, and each have annual production levels of nine to over twenty two million tons. Portugal produces 3 million tons of dimension stone each year. According to the USGS, 2007 U. S. dimension stone production was 1.39 million tons valued at $275 million, compared to 1.33 million tons (revised) valued at $265 million in 2006. Of these, granite production was 453,000 tons valued at $106 million in 2007 and 428,000 tons valued at $105 million in 2006, and limestone was 493,000 tons valued at $93.3 million in 2007 and 559,000 tons valued at $96.1 million in 2006. The United States is at best a mid level dimension stone producer on the world scene; Portugal produces twice as much dimension stone annually. World comparison for dimension stone demand: The DSAN World Demand Index for (finished) Granite was 227 in 2006, 247 in 2007, and 249 in 2008, and the World Demand Index for (finished) Marble was 200 in 2006, 248 in 2007, and 272 in 2008. The DSAN World Demand for (finished) Granite Index showed a growth of 12% annually for the 2000 2008 period, compared to 14% annually for the 2000 2007 period, and compared to 15% annually for the 2000 2006 period. The DSAN World Demand for (finished) Marble Index showed a growth of 13.5% annually for the 2000 2008 period, compared to 14.0% annually for the 2000 2007 period, and compared to 12.5% annually for the 2000 2006 period. The indexes show world demand for granite has clearly been weakening since 2006, while the world demand for marble only weakened from 2007 to 2008. Other DSAN indexes for 2008 indicate that the 2000 2008 growth was down from the 2000 2007 growth. The DSAN U. S. Ceramic Tile Demand Index shows a drop of 4.8% annually for the 2000 2007 period, compared to growth of 5.0% annually for the 2000 2006 period. The "traditional" major ceramic tile suppliers, Italy and Spain, have been losing markets to new entrants Brazil and China. The same thing has been happening with dimension stone with increasing supplies from Brazil, China and India. When building with these goals in mind, dimension stone has an advantage over steel, concrete, glazed glass and laminated plastics, whose productions are all energy intensive and create significant air and water pollution. As an entirely natural product, dimension stone also has an advantage over synthetic/artificial stone products, as well as composite and space age materials. One LEED requirement provides that the dimension stone used in a green building be quarried within a 500 mile (805 km) radius of the building being constructed. This gives a clear advantage to domestic dimension stone, plus some quarried near the U. S. borders with Canada and Mexico. A current problem is how to consider stone quarried domestically, sent to China or Italy for finishing, and shipped back to be used in a project. When demolishing a structure, dimension stone is 100% reusable and can be salvaged for new construction, used as paving or crushed for use as aggregates. There are also stone cleaning methods with less environmental impact, either in development or already in use, such as removing the black gypsum crusts that form on marble and limestone by applying sulfate reducing bacteria to the crust to gasify it, breaking up the crust for easy removal. See DSAN for updates on "building green" and dimension stone recycling.

Устойчивость

Размерный камень является одним из наиболее устойчивых промышленных минералов, поскольку его получают путем извлечения из естественного скального основания, лежащего под всеми землями на каждом континенте. Размерный камень демонстрирует высокие показатели по критериям устойчивости строительных материалов, представленным в контрольном списке ASTM: в процессе его обработки не используются токсичные вещества, прямые выбросы парниковых газов отсутствуют, образующаяся пыль контролируется, используемая вода почти полностью рециркулируется (в соответствии с нормами OSHA/MSHA), и это практически неисчерпаемый ресурс в масштабах человеческой истории. Размерный камень, используемый в строительстве, может служить многие поколения, даже столетия, поэтому производителям не требуется программа переработки продукции. Однако существуют практические ограничения и факторы, влияющие на эту устойчивость. Цвет и рисунок камня могут изменяться под воздействием выветривания, особенно вблизи поверхности. Изменения цвета и рисунка также могут быть вызваны близостью к магматическим породам или наличием циркулирующих грунтовых вод, насыщенных углекислым газом (например, известняк, травертин, мрамор). С другой стороны, изменения цвета и/или рисунка могут быть положительными. Например, существует как минимум 14 коммерчески известных сортов каррарского мрамора с различными узорами (или их отсутствием) в оттенках от белого до серого. Наличие трещин или тесно расположенных разломов может сделать камень непригодным для использования. Эти трещины и разломы не обязательно должны располагаться под острыми углами в массиве камня. Тесно расположенные, неправильно ориентированные или непараллельные слои могут сделать камень непригодным, особенно если эти слои являются плоскостями ослабления. Если часть камня в одном месте непригодна для использования, то в другом месте в этом же месторождении можно найти пригодный материал. Каменоломни – это не краткосрочные проекты, если они не сталкиваются с подобными ограничениями. Примеры крупных, старых карьеров, работающих более века, включают карьер гранита Барре (штат Вермонт), карьер мрамора Джорджия в Тейт, несколько карьеров мрамора Каррара (Италия) и карьер сланца Пенрин (Уэльс). Каменоломни производят пыль, шум и некоторое загрязнение воды, но эти проблемы можно решить без особых трудностей. Также может потребоваться восстановление ландшафта, если карьерные отходы временно или постоянно размещаются на прилегающей территории.

Dimension stone is one of the most sustainable of the industrial minerals since it is created by separating it from the natural bedrock underlying all land on every continent. Dimension stone rates very well in terms of the criteria on the ASTM checklist for sustainability of building products: there are no toxic materials used in its processing, there are no direct greenhouse gas emissions during processing, the dust created is controlled, the water used is almost completely recycled (per OSHA/MSHA regulation), and it is a perpetual resource (virtually inexhaustible in a human time scale). Dimension stone in use can last many generations, even centuries, so the dimension stone manufacturers have not needed a product recycling program. However, there are practical qualifications to and constraints on that sustainability. The dimension stone color and pattern can be changed by weathering when it is very near the surface. The color and pattern can also be changed by proximity to an igneous rock body or by the presence of circulating groundwater charged with carbon dioxide (i. e., limestone, travertine, marble). On the other hand, changes in color and/or pattern can be positive. For example, there are at least 14 separately trade named varieties of Carrara Marble with many patterns (or no patterns) ranging in shade from white to gray. The presence of faults or closely spaced joints can render the stone unusable. These faults and joints do not have to be at odd angles in the stone mass. Closely spaced, wrongly spaced, or nonparallel bedding planes can make the stone unusable, particularly if the bedding planes are planes of weakness. If part of the stone in one area is unusable, there will be another usable part of the stone elsewhere in the formation. A quarry is not a short term project unless it encounters one of these constraints. Examples of big, old quarries operating for more than a century include the Barre (VT) granite quarry, the Georgia Marble quarry at Tate, several of the Carrara (Italy) marble quarries, and the Penrhyn (Wales) slate quarry. A quarry will produce dust, noise, and some water pollution, but these can be remedied without too much trouble. The landscape may also have to be restored if quarry waste is temporarily or permanently placed on adjacent land.

Переработка и повторное использование

Переработка облицовочного камня может происходить при сносе зданий и сооружений, наряду с переработкой древесины и строительного щебня в виде бетона. Бетон – материал, который перерабатывается чаще всего, и он составляет наибольший объем переработанных строительных отходов. Не так много зданий облицованы облицовочным камнем, и еще меньше из них содержат камень, достойный сохранения. Переработкой камня обычно занимаются специалисты, которые отслеживают местную деятельность по сносу, выискивая здания, мосты, опоры мостов и другие сооружения из облицовочного камня, запланированные к сносу. Особенно ценятся старинные, вырезанные вручную каменные элементы с сохранившимися следами зубила, местные породы камня, которые больше не добываются или добываются в другом оттенке цвета или с другим внешним видом. Национальной или региональной торговли восстановленным камнем не существует, поэтому требуется большая площадка для хранения, поскольку реализовать и повторно использовать восстановленный камень удается не сразу. Переработанный облицовочный камень используется при реставрации старых каменных зданий (для замены поврежденных элементов), для изготовления каминных полок, скамеек, облицовки или для ландшафтного дизайна (например, для подпорных стенок). С переработкой и повторным использованием камня связано также разборка и последующая сборка каменного здания. Здание разбирается по отдельным блокам, тщательно фиксируя местоположение и ориентацию каждого из них. Любая кровельная сланец и внутренняя каменная кладка каталогизируются и перемещаются аналогичным образом. После транспортировки блоков, сланца и других каменных элементов на новое место, они устанавливаются на свои прежние места в исходном порядке, восстанавливая здание. Этот процесс обычно очень дорогой и редкий, но ценный с точки зрения сохранения исторического наследия. Облицовочный камень также повторно используется. Прежде всего, вспоминаются здания, но также можно отреставрировать и повторно использовать декоративные каменные стены, арки, лестницы и балюстрады вдоль бульваров. Иногда старинный интерьер здания сохраняют в первозданном виде после ремонта. В других случаях старое здание очищают, оставляя только каркас или фасад, а внутреннее пространство перестраивается и модернизируется. Каменная кладка также обычно требует внимания. Старую каменную кладку может потребоваться лишь очистить или отшлифовать пескоструем, но иногда требуются более серьезные работы. Прежде всего, необходимо осмотреть внешний вид здания (фасад) на предмет потенциальной опасности. Затем необходимо осмотреть стены здания на предмет протечек воды. Чаще всего требуется восстановление раствора (затирка швов), нанесение укрепляющих составов на старый камень или замена поврежденных каменных элементов, которые не подлежат ремонту. Затирка швов – это удаление существующего поврежденного раствора из внешней части шва между каменными блоками и его замена новым раствором, соответствующим по цвету старому. Укрепляющие составы восстанавливают первоначальную естественную связь между частицами камня, разрушенную выветриванием. Поврежденные каменные элементы заменяются на максимально похожие на оригинальные. Облицовочный камень, подвергаясь воздействию погодных условий, со временем может менять цвет. Например, известняк Индианы со временем меняет оттенок с бежевого на привлекательный светло-желтый. Внутренний облицовочный камень также может немного менять свой оттенок со временем. В обоих случаях найти точное соответствие может быть сложно, даже если камень добывается из того же карьера. Внешний вид камня может варьироваться даже в пределах одного карьера. Если реставратору облицовочного камня повезет, первоначальный строитель оставит несколько запасных элементов камня для будущих нужд.

Recycling dimension stone can occur when structures are demolished, along with recycling timber and recycling construction aggregate in the form of concrete. The material most likely to be recycled is concrete, and this represents the largest volume of recycled construction material. Not too many structures incorporate dimension stone, and even fewer of them have dimension stone worth saving. Stone recycling is usually done by specialists that monitor local demolition activity, looking for stone containing houses, buildings, bridge abutments, and other dimension stone structures scheduled for demolition. Particularly treasured are old hand carved stone pieces with the chisel marks still on them, local stones no longer quarried or that are quarried in a different shade of color or appearance. There is no national or regional trade in reclaimed stone, so a large storage yard is required, since the recovered stone may not be quickly sold and reused. The recycled dimension stone is used in old stone buildings being renovated (to replace deteriorated stone pieces), in fireplace mantels, benches, veneer, or for landscaping (like for retaining walls). Related to stone recycling and stone reuse is the deconstruction and reconstruction of a stone building. The building is taken apart stone block by stone block and the location and orientation of each block is carefully noted. Any roofing slate and interior stone in place is catalogued and moved in the same fashion. After the blocks, slate, and other stone used have been transported to the new location, they are put back in place where and how they were originally, thus reassembling the building. This is typically very expensive and rare but valuable in terms of historic preservation. Dimension stone is also reused. Buildings immediately spring to mind, but such things as the ornate stone walls, arches, stairways and balustrades alongside a boulevard can also be renovated and reused. Sometimes the old interior of the building is kept as is, after repair. Sometimes the old building is gutted, leaving only a shell or facade and the space inside reconfigured and modernized. The stone work will usually need attention too. The old stone work may only need cleaning or sandblasting, but it may need more. Firstly, the building exterior (facade) needs to be inspected for unsafe conditions. Next, the building walls need to be inspected for water leakages. The most likely needs are mortar restoration (repointing), applying consolidants to the old stone, or replacing pieces of stone that are deteriorated (damaged) beyond the point of any repair. The repointing is the removal of existing damaged mortar from the outer portion of the joint between stone units and its replacement by new mortar matching the appearance of the old. The consolidants re establish the original natural bonding between the stone particles that weathering has removed. Deteriorated pieces of stone work are replaced with pieces of stone that match the original as much as possible. Exterior dimension stone will often change color after exposure to weather over time. For example, Indiana Limestone will weather from a tan to an attractive light yellow. Interior dimension stone can sometimes change its shade a little over time too. For both, it may not be possible to find an exact match, even from the original quarry. Stone will often change its appearance from location to location in the same quarry. If the dimension stone renovationist is truly fortunate, the original builder put aside some spare pieces of the stone for future need.

Оценка жизненного цикла и лучшие практики

Как и в любом секторе экономики, закупки материалов и услуг в строительной отрасли создают целую цепочку процессов – от отбора сырья непосредственно на месте, извлечения из земли, обычно переходящего к резке, отделке или обработке/производству, затем транспортировке и розничной продаже. Все эти виды деятельности оказывают значительное воздействие на окружающую среду на начальных этапах (вне строительной площадки), будь то с точки зрения использования энергии и сырьевых ресурсов или выбросов в воздух, землю или воду, влияющих на живые организмы или поверхность Земли (неорганическую). Оценка жизненного цикла (LCA) – это метод оценки и сравнения ряда показателей экологической эффективности (например, потенциала глобального потепления, кислотности, токсичности, разрушения озонового слоя) на протяжении всего жизненного цикла продукта, строительного элемента или целого здания. Таким образом, она предоставляет всесторонний инструмент для оценки и сравнения продуктов, а не предписывающие требования к отдельным характеристикам продукта. В ASTM существуют соответствующие стандарты, в частности руководство по оценке экологического жизненного цикла строительных материалов/продуктов (E1991), которое показывает, как минимизировать субъективность, часто искажающую и затрудняющую принятие экологически обоснованных решений. В частности, в этом руководстве описывается фаза инвентаризационного анализа, требующая данных, пригодных для их целевого использования, охватывая таким образом качество данных (такое как полнота, надежность, точность и достоверность), а также распределение данных (для множественных входов и выходов) и другие аспекты. Результаты должны быть представлены в сопоставимой форме для обеспечения статистически значимого сравнения альтернативных строительных продуктов при интерпретации. Совет по природному камню (NSC) заказал данные инвентаризации жизненного цикла для использования в оценках жизненного цикла. Почти 90% усилий, затрачиваемых на проведение оценки жизненного цикла, связано с получением надежных данных. Например, NSC располагает данными о том, что потенциал глобального потепления при добыче гранита составляет 100 кг эквивалента углекислого газа, а при переработке гранита – 500 (в тех же единицах измерения); потенциал глобального потепления при добыче известняка составляет 20 кг эквивалента углекислого газа, а при переработке известняка – 80 (в тех же единицах измерения). Данные об использовании энергии и воды включают все этапы, начиная с удаления вскрышных пород на карьерах по добыче облицовочного камня и производства энергии и топлива на начальных этапах, и заканчивая упаковкой готовой продукции из облицовочного камня или плит для отгрузки и транспортировки, а также перемещением отходов камня на хранение или переработку, а также улавливанием и очисткой пыли и сточных вод. Затем данные помещаются в категорию воздействия (т.е. изменения в воздухе, изменения в воде), характеризуются с точки зрения вклада данного элемента в воздействие по сравнению с другими элементами, и затем категориям воздействия присваиваются веса для отражения их относительной важности. Облицовочный камень требует специальных методов очистки и обслуживания. Абразивные чистящие средства не следует использовать на полированной поверхности камня, так как они могут повредить полировку. Кислотные чистящие средства нельзя использовать на мраморе или известняке, так как они удаляют (т.е. растворяют) поверхность. Текстурированные поверхности (термически обработанные, колотые) можно обрабатывать некоторыми слабоабразивными средствами, но не отбеливателем или кислотным чистящим средством (если это мрамор или известняк). Пятна также следует учитывать: они могут быть органическими (пищевые продукты, жир или масло) или металлическими (железо, медь). Для удаления пятен требуются специальные методы, такие как метод аппликации. В Европе разработан новый метод очистки камня на исторических зданиях (средневековых и эпохи Возрождения): на черном гипсе, образующем корку на таких зданиях, используются сероредуцирующие бактерии для преобразования серы в газ, который рассеивается, тем самым разрушая корку, сохраняя при этом патину, образовавшуюся в результате старения на подлежащем камне. Этот метод все еще находится в стадии разработки и пока не доступен в коммерческой продаже.

As in every economic sector, the construction industry's purchases of materials and services creates a whole chain of processes from raw material selecting in situ, removal from the earth, usually proceeding to cutting, finishing, or processing/manufacturing, then transport, and retailing. All of these activities have significant upstream (off site) environmental impacts, whether in terms of energy and raw resource use or emissions to air, land, or water impacting living organisms or the Earth's surface (non organic). Life cycle assessment is a method for estimating and comparing a range of environmental performance measures (e. g. global warming, acidification potential, toxicity, ozone depletion potentials) over the full life cycle of a product, a building assembly, or a whole building. As such, it provides a comprehensive means for evaluating and comparing products rather than prescriptive measures of individual product characteristics. The ASTM has some relevant standards, particularly a guide on environmental life cycle assessment of building materials/products (E1991) that shows how to minimize the subjectivity that commonly mars and confuses environmental decision making. In particular, this guide describes the inventory analysis phase that requires data that is suitable for its intended purpose, thus covering data quality (such as completeness, reliability, accuracy, and credibility) as well as the allocation of the data (for multiple inputs and outputs), among other things. Results have to be on a common basis to allow a statistically significant comparison of alternative building product differences in the interpretation. The Natural Stone Council (NSC) has commissioned some life cycle inventory data for use in life cycle assessments. Almost 90% of the effort in doing a life cycle assessment involves getting reliable data. For example, the NSC has data that the Global warming potential for granite quarrying is 100 kg of carbon dioxide equivalents and for granite processing is 500 (same units); and the Global Warming Potential for limestone quarrying is 20 kg carbon dioxide equivalents while for limestone processing it is 80 (same units). The data on energy and water use include everything back to removal of overburden in the dimension stone quarry and upstream production of energy and fuels, and forward to packaging of finished dimension stone product or slabs for shipment and transport, or to moving scrap stone to storage or reclamation and to capturing and treatment of dust and waste water. The data is then placed in an impact category (i. e. changes to air, changes to water), characterized as to the contribution of the item to the impact compared to other items, and then the impact categories are assigned weights among themselves to show their relative importance. Dimension stone requires some specialized methods for cleaning and maintenance. Abrasive cleaners should not be used on a polished stone finish because it will wear the polish off. Acidic cleaners can not be used on marble or limestone because it will remove (i. e. dissolve) the finish. Textured finishes (thermal, bush hammered) can be treated with some mildly abrasive cleaners but not bleach or an acidic cleaner (if marble or limestone). Stains are another consideration; stains can be organic (food, grease, or oil) or metallic (iron, copper). Stains require some special removal techniques, such as the poultice method. A new method of cleaning stone on ancient buildings (medieval and renaissance) has been developed in Europe: sulfur reducing bacteria are used on the black gypsum containing crusts that form on such buildings to convert the sulfur to a gas that dissipates, thus destroying the crust while leaving the patina produced by aging on the underlying stone. This method is still in development and not yet commercially available.

Окончательные черты

Поверхность камня может быть обработана различными способами. Ниже приведены некоторые типичные виды отделки:
Полированная отделка – глянцевая поверхность, подчеркивающая насыщенность цвета и природный рисунок камня. Матовая (или шлифованная) отделка – поверхность с атласной гладкостью, практически без блеска. Рекомендуется для напольных покрытий в общественных помещениях. Брашированная отделка – гладкая, волнистая поверхность, полученная путем обработки вращающимися щетками из жесткого металла или пластика. Термическая обработка – обработка поверхности с применением интенсивного нагрева открытым пламенем. Распил алмазным диском – отделка, полученная в результате распила камня алмазным диском. Распил дисковой пилой – отделка поверхности, полученная при помощи групповой (или рамной) пилы. Бучардированная отделка – механический процесс, создающий текстурированную поверхность путем нанесения ударов по камню инструментом с рифленой металлической или композитной головкой. Текстура может варьироваться от едва заметной до грубой.