Природный гранит является неотъемлемой частью земной коры – и потому запасы его на планете практически безграничны. Однако с глубины в 20 км его добыча невозможна, и потому в практическом плане имеет смысл говорить лишь о массивах, выходящих на поверхность. Как и ближайшие его аналоги (базальт, габбро диабаз, лабрадорит и пр.), гранит – порода магматическая, а значит, поверхностные его месторождения располагаются в местах извержений древних вулканов. К счастью, таких мест на планете невероятно много – и потому производство гранита в обозримом будущем вряд ли будет страдать от недостатка сырья.

Разведанные запасы

С учетом вышесказанного, у камнедобытчиков измерять доступные объемы камня принято исходя из уже разведанных запасов открытых месторождений, и в настоящий момент даже эта цифра превышает почти триллион кубометров, из которых:

• 215 млрд.м³ – в Европе (преимущественно Италия, Испания, Португалия, Великобритания, Франция и скандинавские страны);
• 180 млрд.м³ – в Южной Америке (в основном Бразилия, Аргентина и Чили);
• 130 млрд.м³ – в Китае (в т.ч. порядка 25 млрд.м³ – черный гранит и его аналоги);
• 95 млрд.м³ – в Индии;
• 80 млрд.м³ – в Иране;
• 75 млрд.м³ – в Африке (ЮАР, Намибия, Зимбабве, Ангола и др.);
• около 200 млрд.м³ – в остальных странах (включая, прежде всего, Россию, Австралию, Пакистан, Канаду и США).

Поскольку средний ежегодный объем добычи гранитных пород на сегодня колеблется в пределах 5 млрд.м³ – несмотря на его устойчивый, но сравнительно незначительный рост, даже разведанных запасов классического гранита, базальта, доломита, гранита габбро, сиенита и прочих магматических образований каменной промышленности хватит еще на 200 лет. По этой же причине периодически появляющиеся в некоторых изданиях сведения, рисующих апокалипсическую картину скорого исчерпания природных запасов этого прекрасного камня – абсолютно несостоятельны.

Использование камня

Как же используют собственные запасы различные страны?

1. США

Эта страна традиционно ориентирована на импорт – и потому, даже обладая сравнительно немалыми запасами природного камня, предпочитает приобретать для насыщения потребительского рынка продукцию из других стран. Американский рынок является крупнейшим на планете по приобретению такой продукции, как:

• облицовочная плитка;
• плиты мощения габбро и гранитные;
• надгробные плиты;
• плиты для ступеней
• столешницы;
• изделия малой архитектуры. 

2. Страны ЕС (и прочие европейские, не входящие в союз)

Являясь одновременно крупнейшим и экспортером, и импортером натурального камня, ЕС практикует поставку на внешние рынки преимущественно готовой продукции (полированная плитка габбро и гранитная, столешницы, мойки и т.д.), производя и оставляя на территории собственных стран лишь изделия со сравнительно низкой добавочной стоимостью (например, элитную брусчатку). При этом сырье для производства закупается по всему миру – в первую очередь в Индии, Бразилии и Китае, хотя по запасам собственных гранитов некоторые европейские гранды держат мировое лидерство (это относится, прежде всего, к Италии и Испании).

3. Китай и Индия

Отличия между этими двумя гигантами каменного рынка в том, что Поднебесная, активно эксплуатируя собственные месторождения, одновременно является крупнейшим на планете импортером сырья извне. Индия, напротив, 90% товарных блоков отправляет на экспорт – что и обуславливает ее вторую позицию в этом компоненте в мировой табели о рангах.

4. Россия

Не являясь крупным мировым игроком на внешнем рынке, Россия, тем не менее, почти полностью удовлетворяет внутренний спрос за счет собственных запасов. При этом лучшими отечественными породами по эксплуатационным характеристикам следует назвать черные  габбро Кольского полуострова и Карелии.

Дороги – это кровеносная система государства. Они связывают крупные города и мелкие поселки, столицу и окраины, по ним перемещаются полезные грузы, армии спешат на защиту границ, послы и торговцы из других стран едут в столицу. От их протяженности и долговечности зависит экономика и политика, их прочность и качество свидетельствуют о богатстве страны. До наших дней сохранились выложенные гранитными булыжниками римские дороги, и брусчатка из габбро диабаза на главных площадях европейских столиц все еще радует глаз. А изобретенный древними мастерами способ укладки камней на двухслойное основание сегодня изучают в строительных институтах.

Брусчатка для улиц и площадей

Становлению и процветанию Римской империи в немалой степени способствовала прокладка разветвленной сети дорог. Вымощенные крупными гранитными камнями и грантиными плитами мощения они прошли испытание временем.

В средние века с развитием ремесел брусчатка подверглась обработке, уменьшилась в размерах и, приобрела форму близкую к прямоугольной. Но расцвет ее применения в дорожном строительстве пришелся на XVIII-XIX век. Вначале Голландия, а за ней и другие европейские страны стали широко использовать ее для строительства дорог.

В Санкт-Петербург, с его суровым климатом, брусчатка из габбро-диабаза принесла избавление от грязи на улицах и способствовала его превращению в настоящую Северную Пальмиру. Прочное, не боящееся морозов и воды дорожное покрытие сохраняет свое великолепие по сей день.

Самые известные площади Парижа, Будапешта, Праги и других европейских столиц обязаны своей красотой именно брусчатке.

В XX веке мода на мощение улиц, площадей и пешеходных зон возрождается. С открытием месторождений цветных гранитов и появлением современного камнеобрабатывающего оборудования появилась возможность производить брусчатку различных цветов и форм. Элитная брусчатка габбро идеальной формы с отшлифованной или противоскользящей поверхностью украшает улицы современных коттеджных поселков, городские площади, скверы и парковые зоны.

Плиты мощения на набережных и тротуарах

Простота изготовления, возможность быстрой укладки и использование в качестве исходного материала гранита или еще более прочного габбро – все это способствовало тому, что плиты мощения стали использовать в качестве дорожного покрытия еще в древности. Постоянно возрастающие требования к нагрузочной способности дорог и качеству обработки поверхности самих плит долгое время сдерживали их широкое применение. Причины заключались в недостаточной прочности плит при воздействии динамических нагрузок и отсутствии оборудования для качественной обработки.

К середине XVIII века развитие технологий позволило устранить эти препятствия. Плиты мощения из гранита получили новую жизнь. Высокая устойчивость к истиранию и низкое водопоглощение сделало их незаменимыми при благоустройстве городских набережных и облицовке берегов рек и каналов. Закованные в гранит берега Невы, Дуная и других европейских рек во многих городах уже столетия выдерживают наступление водной стихии.

Сегодня, когда изготовление плит мощения любого размера и формы не представляет сложности, появилась возможность создавать мощения тротуаров, дорожек в парках и скверах в виде разноцветных плетений и мозаик. Это придает городским улицам и местам отдыха горожан особую привлекательность и своеобразие, а использование природного камня позволит сохранить их на многие годы.

Гранитная плитка на тротуарах и в парках

Тротуарная плитка из гранита не так давно, как брусчатка и плиты мощения используется для благоустройства городских улиц и зон отдыха. Однако ее популярность растет с каждым годом. Обладая всеми качествами исходного материала – гранита или габбро, она выдерживает сильные морозы и жару, не поддается воздействию агрессивных сред и воды, и долгие годы сохраняет природный рисунок на своей поверхности.

Использование плитки небольших размеров позволяют выкладывать на тротуарах и дорожках узоры, изображения и надписи. Заполнение швов между плитками дренажными смесями не позволяет дождевой воде собираться в лужи и обеспечивает чистоту покрытия.

Прекрасные декоративные качества гранитов и габбро дают возможность подбирать цвета, фактуру и форму тротуарной плитки под отделку и архитектурный стиль окружающих зданий и проезжей части дороги.

Невзирая на то, что современные технологии производства гранита ушли далеко вперед в сравнении даже с методами 30-40 летней давности, сложностей в этой промышленной отрасли осталось еще предостаточно. Связано это с тем простым фактом, что практически все разновидности коммерческих гранитов – в т.ч. черный гранит габбро – обладают очень высокой твердостью (7 и более единиц по шкале Мооса). В результате их обработка даже лучшими твердосплавными резцами малоэффективна, а применение инструментов с алмазным напылением приводит к высоким финансовым и энергетическим затратам.

Немногим лучше и использование более инновационных методов (по крайней мере, в их сегодняшнем технологическом состоянии) – гидроабразивная резка достаточно дорога, плазменная – повреждает структуру гранитов и габбро, а твердотельные и газовые лазеры малой мощности не способны работать на больших толщинах и применяются в основном для гравировки. Какие же пути преодоления трудностей такого рода предлагает современная наука? И каковы ближайшие перспективы в этом направлении?

Повышение твердости режущих инструментов

Очевидно, что существует не так много способов решить имеющиеся проблемы – и один из них заключается в повышении твердости режущих материалов и/или инструментов. Это означает, что необходимо:

• создать недорогой искусственный материал, за счет уникальной внутренней структуры (на структурном либо атомном уровне – в данном случае непринципиально) более твердый, чем вырезаемые из блоков слябы, плиты мощения габбро или любая другая конечная продукция, которую поставляет на рынок тот или иной гранитный завод. В принципе, определенные теоретические сдвиги в этом направлении наблюдаются – но, поскольку практическое воплощение связано с нанотехнологиями, назвать дату массового поступления таких материалов (например, карбина – в 40 раз более твердого, чем алмаз) в промышленную отрасль пока затруднительно;
• усовершенствовать технологию производства нынешних искусственных алмазов настолько, чтобы возросла их износостойкость, абразивное воздействие либо значительно упала стоимость изготовления.

Удешевление бесконтактных технологий обработки

Второй способ решить проблему сложности и дороговизны обработки натурального камня (хотя бы до такой степени, чтобы фасадный гранит оказывался не дороже обычной керамической плитки) – удешевить ныне существующие бесконтактные технологии. В этом плане наиболее перспективными видятся два метода – гидроабразивный и лазерный. Первый может стать более доступным в двух случаях:

• уже упомянутом снижении себестоимости синтетических алмазов (из которых в основном и изготавливается сопло, подающее сверхскоростную струю воды с гранатовым песком);
• получении источников очень дешевой энергии (например, солнечной, для чего потребуется минимум в 10 раз увеличить КПД солнечных батарей).

Что касается лазеров – то и здесь все упирается в низкий КПД и невозможность бесконтрольно повышать генерируемую мощность, поскольку возрастание температуры до нескольких тысяч градусов просто разрушит камень.

Принципиально новые технологии

Наконец, третьим способом превращения таких изделий, как элитная плитка габбро, в нечто абсолютно доступное и по себестоимости уступающее даже самым недорогим стройматериалам (таким как бетон, колотая черная брусчатка и т.д.) – является внедрение принципиально новых технологий. Возможно, они будут иметь электромагнитную природу, позволяя «расслаивать» гранит за счет ослабления молекулярных связей строго в заданной плоскости. А может быть, будут строиться на принципах «сборки» готового изделия на атомарном уровне посредством промышленных 3D-принтеров (без недостатков нынешних процессов создания искусственного камня, не позволяющих воссоздать точную имитацию природного оригинала).

Что приводит к образованию трещин в камне? – вода и мороз.
Что превращает камень в песок? – ветер.
Что дробит камень на куски? – тектонические сдвиги и высокое давление.
Что стирает камень в пыль? – трение о другие камни.

Другими словами, разрушение каменных пород происходит под воздействием внешних сил различной природы. Разные камни в одних и тех же природных условиях разрушаются с разной скоростью, что объясняется отличиями в их внутренней структуре и другими свойствами. Таким образом устойчивость природных материалов к действию сил природы связана с их физическими и механическими параметрами.

Рассмотрим какие характеристики природного камня ответственны за сопротивление внешним воздействиям и как это влияет на выбор области их применения.

Сопротивление сжатию и прочность

Использование камня и изделий из него в строительной сфере предполагает воздействие на него определенных нагрузок. Так брусчатка из гранита должна выдерживать нагрузку от движения транспорта, а наезд автомобиля на дорожный бордюр из габбро не должен стать причиной разрушения последнего.

Приложение нагрузки к поверхности камня вызывает его сжатие, которое передается всем частицам, и приводит к появлению напряжения в его структуре. При возрастании нагрузки внутреннее напряжение может достичь величины, которая превышает силу сцепления частиц в этом случае происходит разрушение материала.

Величина нагрузки, при которой происходит разрушение данного материала называется пределом его прочности на сжатие, а способность противостоять разрушению – прочностью. Знание этого параметра для каждой породы камня позволяет использовать его в расчетах прочности строительных конструкций, и выбирать материал с подходящими свойствами. Например, плита мощения из гранита прекрасно выдерживает эксплуатацию на полах промышленных складских помещений, а точно такая же плита из туфа – нет.

Влагопоглощение и плотность

Влажность — еще один вид внешнего воздействия, который непосредственно влияет на свойства природных материалов и может привести к их изменению, разрушению породы и изделий из нее. Наличие в структуре камня определенного количества пор и пустот характеризует его плотность, которая в свою очередь связана со свойством поглощать воду путем заполнения этих емкостей (водопоглощением).

Насыщение камня водой меняет его вес, отрицательно сказывается на таких характеристиках как прочность и теплопроводность. Помимо этого, вода, расширяясь при замерзании может разрушить камень. Это следует учитывать при выборе материала для изделий, которые предполагается использовать в условиях повышенной влажности или в прямом контакте с водой.

Знание таких особенностей позволяет рекомендовать фасадные плиты из габбро или гранита, обладающие высокой плотностью и почти нулевым водопоглощением, для облицовки цоколя дома. Для отделки дна и стен бассейнов хорошо зарекомендовала себя полированная плитка из гранита, которая многие десятки лет может находиться в воде, не меняя своих свойств.

Износостойкость и твердость

В условиях реальной эксплуатации каменные изделия подвергаются действию множества факторов, в числе которых силы трения, ударные нагрузки, царапание другими материалами. Параметр, характеризующий способность камня противостоять этим воздействиям, получил название – твердость. На практике его определяют с помощью таблицы Мооса. Она имеет 10 градаций и позволяет определить относительную твердость материала в сравнении с эталонными образцами.

Практическое значение этой характеристики – в ее тесной связи с таким свойством камня, как устойчивость к истиранию (износостойкость). Ее величина имеет важное значение при подборе материалов для устройства полов в помещениях с высокой проходимостью, где абразивное воздействие на поверхность очень велико. В помещениях супермаркетов, зданиях вокзалов для этих целей используют слэбы или плитку из таких материалов как гранит габбро диабаз.

Долговечность как комплексная характеристика

Способность изделий из натурального камня противостоять всем известным видам внешних воздействий в течение заданного срока эксплуатации называют долговечностью. Уже из самого определения видно, что характеристика комплексная и зависит от целого ряда других параметров и свойств горных пород – прочности, твердости, плотности, способности выдерживать перепады температур, водостойкости.

Первые попытки создать классификацию природного камня по его долговечности относятся к концу XIX века и принадлежат итальянцу Сальмораги. Созданная им градация материалов основана на их способности не терять свою твердость на протяжении определенного времени и имеет 10 классов – от самого нестойкого первого (соль, лед) до самого устойчивого – девятого (кварцит, габбро диабаз, порфирит).

Более современная, учитывающая большое число параметров и не привязанная к определенному типу климата классификация имеет 4 категории:

• очень долговечные – кремнистые песчаники, граниты (мелкозернистой структуры);
• долговечные – габброиды, сиениты, лабрадориты;
• относительно долговечные – доломиты, белый мрамор, песчаник;
• недолговечные – гипс каменный, известняки низкой плотности, разноцветные сорта мрамора.

Десятки стран во всем мире ежегодно извлекают из недр земли миллионы тонн природного камня. Сотни предприятий разрабатывают и производят станки и оборудование для добычи и обработки. Тысячи производителей используют их для выпуска каменной продукции. Миллионы покупателей стремятся купить гранит и приобретают продукцию из него, тратя на это миллиарды долларов.

Вспоминая известное произведение и фразу главного героя относительно того «что можно сделать из простой швейной машинки Зингер» попытаемся разобраться что можно получить из обыкновенного куска камня, куда уходят все эти миллионы тонн, во что превращается гранит, мрамор, габбро-диабаз, лабрадорит после обработки на гранитном заводе.

Щебень

На сегодняшний день гранитный щебень, наверное, самый распространенный материал в строительстве и производстве строительных конструкций. Его добывают на всех континентах и используют во всех странах. Крупные фракции щебня (40-70мм) используют в промышленном строительстве, для балластировки железнодорожных путей, при закладке фундаментов с высокой несущей способностью. Средние фракции (20-40 мм) годятся для прокладки автомобильных дорог, производства железобетонных конструкций, возведения зданий и сооружений. Мелкие фракции (5-20 мм) применяются для приготовления бетонных смесей, в производстве асфальта, при устройстве дорожного полотна, изготовлении элементов конструкций мостов.

Щебень из габбро благодаря его высокой адгезии к битуму широко используют при строительстве дорог, что позволяет получить существенную экономию (обычный гранит требует использования дорогостоящих добавок для повышения сцепления с битумом).

Бут

Гранитный бут или бутовый камень применяется в строительстве и отделке с давних времен. В природе он встречается в виде булыжников или валунов. Промышленный бут получают либо в процессе добычи (гранитный карьер, где применяют взрывной способ добычи), либо в виде отходов при обработке гранитных блоков. Природный бут находит применение в декоративной отделке ограждений, цоколей зданий, ландшафтном дизайне. Промышленный, в силу своего происхождения (отходы производства), имеет невысокую стоимость и используется в дорожном строительстве, возведении опор для мостов, постройке гидротехнических объектов и как сырье для производства щебня.

Брекчия

Термин «брекчия» итальянцы изначально использовали для обозначения обломков горных пород, однако, со временем его стали использовать в более широком смысле. Сегодня им обозначают куски гранитной плитки разнообразных форм, размеров, расцветок и толщины. Основной поставщик брекчии – любой гранитный завод, где в результате обработки блоков и слэбов образуются отходы именно такого типа. Прочные, устойчивые к погодным воздействиям обломки находят применение в качестве облицовочных изделий (фасады, цоколи зданий, колонны), применяются для мощения садовых дорожек и тротуаров, отделки полов в местах с высокой проходимостью (вокзалы, пешеходные зоны). Дизайнеры, используя богатую цветовую гамму брекчии, создают из нее прекрасные панно и художественные композиции.

Брусчатка для мощения

Если щебень – наиболее распространенный материал, то брусчатка из габбро и гранита по праву может считаться самым известным. История ее появления и использования уходит корнями вглубь веков. Самая древняя разновидность – колотая брусчатка – все ее грани не обработаны и имеют неровности. К современным изделиям относятся колото-пиленая и пиленая брусчатка, у которых обработаны все или несколько граней. Основное применение – мощение тротуаров, площадей, садовых и парковых дорожек. Благодаря исключительной прочности, морозостойкости и высокой устойчивости к атмосферным явлениям является лучшим материалом для благоустройства городских транспортных коммуникаций.

Плиты мощения

Современная разновидность дорожных и тротуарных покрытий – плита мощения из гранита – появилась на свет в связи с возросшей потребностью рынка в быстром и качественном обустройстве городской инфраструктуры. Большие (в сравнении с брусчаткой) линейные размеры, разнообразие геометрических форм позволяют значительно ускорить процесс мощения без ущерба для качества. Сегодня камнеобрабатывающие предприятия предлагают большое разнообразие плит как стандартных модульных, так и нестандартных, в том числе имеющих радиальные и фигурные формы. Основные направления использования – в качестве покрытий для пола (аэропорты, вокзалы, супермаркеты), мощение пешеходных дорожек и зон отдыха.

Дорожный бордюр

Невзрачные на вид, но совершенно необходимые элементы дорожного покрытия. Сферы применения самые разнообразные – дорожный бордюр из гранита или габбро отделяет тротуары от дороги, предотвращает разрушение пешеходных дорожек, ограждает зоны зеленых насаждений, выделяет островки безопасности на проезжей части дорог. Его применение дает возможность сэкономить значительные бюджетные средства и затраты частных застройщиков за счет огромного срока эксплуатации и прекрасных физических характеристик природных материалов.

Плитка для стен и полов

Высокие декоративные качества, широкая цветовая гамма и уникальный природный рисунок каждой гранитной плитки позволяют использовать ее для всех видов внутренней и внешней отделки. Низкие эксплуатационные затраты и практически неограниченный срок службы делают ее применение очень выгодным, несмотря на высокую исходную стоимость. Плитка из гранита может украсить собой также дно и стенки бассейнов, фонтанов и других искусственных водоемов, поскольку водопоглощение и у гранита, и у габбро ничтожно малое.

Изделия для интерьера

Высокая твердость гранита и габбро-диабаза (от 6,5 до 7,2 ед. по шкале Мооса) не является препятствием для их высококачественной обработки. Они хорошо поддаются шлифованию и принимают полировку, что позволяет выпускать широкий ассортимент изделий для отделки интерьеров. Сюда относятся:

• лестничные ступени;
• подоконники;
• кухонные столешницы;
• балюстрады;
• колонны и пилястры;
• элементы отделки каминов;
• предметы искусства.

Выполненные из гранита все эти изделия украсят собой любой частный дом, квартиру, кабинет, интерьеры ресторана, отеля и многих других общественных и частных владений.

История использования в архитектуре и дорожном строительстве натурального камня насчитывает не одно тысячелетие – однако всего 100-150 лет назад обрабатывающие твердую породу заводы представляли собой огромные предприятия с сотнями рабочих. При этом продуктивность их была крайне низкой, а 80% производимой продукции являлась штучной. Модульные же изделия, составлявшие около 20% готовых изделий, могли содержать почти 1,5-кратное отклонение от стандарта, в связи с чем, применение их по назначению представляло немалые трудности.

Современный гранитный завод кардинально отличается от артелей прошлого – и, при производительности в 300-500 раз большей, обслуживается всего несколькими десятками человек. Такая революция в обработке камня произошла благодаря принципиально новым производственным мощностям, разделяющимся на 4 основные группы – оборудование по распилу блоков, дальнейшей работе со слябами, финишной обработке конечной продукции (такой как плиты мощения габбро,  облицовочная гранитная плитка, фасадная гранитная плита и т.д.) и вспомогательного.

Производственные мощности

1. Распил блоков на слябы 

В эту группу на современном заводе входят аналоги следующего оборудования: 

• модульных центров для распила блоков (содержащих до 60 одновременно работающих вертикальных дисков с диаметром до 3000 мм и производительностью до 1000 м² готовых полос или плит в сутки);
• многоканатных станков по «роспуску» блоков на тонкие, 20-миллиметровые слябы;
• фигурных канатных установок для распила и пассировки любого крупноразмерного блока с линейными параметрами до 5000 х 3500 х 2000 мм (с возможностями фигурной резки);
• распиловочных ортогональных станков, работающих с блоками аналогичных размеров – для получения готовых модульных плит-заготовок.

2. Окантовка, калибровка, распил и первичная обработка слябов

К этой группе относятся:

• окантовочные станки, работающие с плитами заготовками шириной до 600 мм;
• раскраивающие слябы фрезерно-мостовые станки с возможностями перемещения в вертикальной плоскости и вращения на 90° в горизонтальной;
• раскройные станки с отрезными дисками небольшого диаметра для нарезки в размер плит, уже прошедших предварительную обработку поверхности;
• калибровочные станки, калибрующие полуфабрикатные плиты мощения из гранита или габбро для последующей поверхностной обработки;
• подрезные станки – с минимальным потреблением электроэнергии (в лучших моделях – не более 30 кВт/час);
• калибровочно-полировальные станки (сочетающие в себе возможности проведения сразу нескольких операций с абсолютной точностью выставления углов, равенства диагоналей и качества полировки);
• линии для производства брусчатки.

3. Финишная обработка поверхностей

Включает следующее оборудование:

• целиком автоматические полировальные линии (c входящими в них механизмами установки слябов на рольганги в начале операции и складирования готовых плит специальными присосками в пачку – в конце);
• автоматические конвейеры с большим набором полировальных головок (до 20-25 штук) и креплениями для абразивных инструментов;
• линии для различных типов обработки поверхности (сходя с которых, гранитные плиты для мощения могут приобретать бучардированные плоскости, фасадный гранит – характерный рельеф типа «Скала» и т.д.);
• фрезерные станки, формирующие фасонный профиль на будущих каминных порталах, столешницах, подоконниках, ступенях и пр.);
• автоматические термолинии (производящие высокотемпературную термическую обработку плит).

4. Вспомогательное оборудование

Таковыми обычно являются погрузчики (разгрузчики) и линии для сушки гранита.

Производителями оборудования чаще всего выступают известные компании из Италии, Германии, Голландии, Франции или Японии.