На Земле существуют тысячи разновидностей камней. И вне всяких сомнений, это самые распространенные образования на планете, ведь сама Земля – это камень, покрытый тонким слоем грунта. Горные породы, как мы их еще называем, совершенно разнообразны по своим характеристикам, составу, ценности, но прежде всего – плотности. Это просто незаменимый материал, используемый при всевозможном строительстве, когда выбирают нужный камень. Плотность при этом становится основополагающим критерием.
Рождение камня
Все прекрасно понимают, что твердые горные породы не появились из воздуха в одно мгновение. Для их образования, как и для зарождения всего живого на планете, потребовались миллионы лет эволюции и особые условия, созданные самой природой.
Любой камень - это затвердевшая магма доисторических вулканов, извергавшихся повсеместно на планете миллиарды лет назад, когда она еще была молода и больше напоминала поверхность нынешней Венеры. И сам процесс, и условия, и влияние множества внешних факторов и постоянно меняющихся климатических условий - все это напрямую повлияло не только на рождение камня, но и на образование его разновидностей, совершенно непохожих друг на друга.
Поэтому специалист определит плотность камня без каких-либо приспособлений, зная лишь его разновидность.
Основные виды камня
Существует всего два основных вида природного камня – легкий и тяжелый, различающиеся, прежде всего по структуре, текстуре и предрасположенности к выветриванию.
К легким принадлежат пористые осадочные образования, такие как песчаник, известняк, доломит, бутовый камень, и прочие, не обладающие морозостойкостью, имеющие высокую степень влагопоглощения и сильно подверженные выветриванию.
Это виды камня, плотность которых крайне низка. Их отличает рыхлость, неустойчивость и неспособность выдерживать высокие нагрузки. Эти виды принадлежат к дешевым и довольно ненадежным строительным материалам.
Тяжелый камень плотность имеет соответственную, это принадлежащий к группам изверженных и (реже) метаморфических горных пород. К ним принадлежат: мрамор, гранит, сиенит, диорит, порфир, базальт и многие другие, отличительной чертой которых является морозостойкость.
Свойства природного камня
Именно устойчивостью к низким температурам определяется основное свойство и качество камня. Такие породы автоматически причисляются к имеющим низкую степень водопоглощения, следовательно, они устойчивы к выветриванию.
Морозостойкость (циклы замораживания) имеет 9 марок: F10, F15, F25, F35, F50, F100, F150, F200, F300 – вполне очевидно, что это показатель градусов ниже нуля по Фаренгейту. F10-F50 - низкий показатель, присущий легкому камню, водостойкость (коэффициент размягчения) у него составляет от 0,9 до 1. Начиная с марки F100 определяется тяжелый камень с высокой плотностью, по водостойкости он имеет показатели 0,5-0,75 – это показатели, свойственные для гранита и диорита.
Но тут следует также отметить, что всякий камень имеет инородные примеси, и во многом от этого зависит их плотность, потому что иные вкрапления делают его пористым и подверженным выветриванию. Это определяется по шкале твердости Мооса и зависит от того, какую сжимающую нагрузку камень способен выдержать.
В чем выражается плотность камня
Плотность камня определяется по шкале от 1 до 20, и выражается она соотношением массы породы с аналогичной массой воды того же объема. От 1 до 2 имеют значение легкие породы, средняя плотность камня в этом случае варьируется от 2 до 4. Все породы, имеющие значение выше 4, относятся к тяжелым, соответственно, обладают высокой плотностью. Драгоценные камни, такие как сапфиры, рубины, изумруды и особенно алмазы - самые прочные и тяжелые в этом плане, их показатель составляет от 10 до 20.
Подобное определение плотности камня выражается в механическом воздействии на него – при сжатии, ударной нагрузке и испытании на истирание. Существует и другой способ определения камня на плотность – при помощи его погружения в тяжелые жидкости. Оба способа не имеют между собой ничего общего, поэтому стоит рассмотреть их по отдельности.
Погружение камня в тяжелые жидкости
Погружая в “тяжелую воду” камень, плотность его определяют достаточно точно и в течение всего нескольких минут.
Несмотря на то что этот метод дает стопроцентный результат и занимает совсем немного времени, используется он нечасто по причине своей дороговизны. Затраты на это должны быть финансово оправданы, поэтому применяют метод в основном для определения плотности драгоценных камней, в частности для выявления подделок.
Здесь все просто: плотность “тяжелой воды” и алмаза, к примеру, одинакова, и если в нее окунуть синтетическую подделку, она сразу всплывет на поверхность как пробка. А если плотность камня природного происхождения равна плотности жидкости, он и не всплывет и не утонет, а останется в парящем состоянии.
Метод механической проверки
Проверяя механическим способом камень, плотность его определяют тоже достаточно точно, только в этом случае испытывают на прочность образцы горных пород, не имеющих отношения к драгоценным камням.
Метод этот достаточно прост, не требует особых затрат, но и времени занимает довольно много. Для этого используется гидравлический пресс, создающий нагрузку для определения твердости камня. Если порода недостаточно устойчива к определенной силе давления или имеет пористую структуру, она начнет трескаться и крошиться, если же обладает необходимой твердостью и вязкостью - останется невредима.
К механическим методам воздействия принадлежат также ударная нагрузка и проверка прочности на чугунном круге методом трения. Так что определить прочность любой породы или минерала очень даже просто, а вот какая плотность камня необходима для определенного вида работ - это тема уже совсем другой статьи.
