Человек всегда отличался страстью к облагораживанию и украшению окружающего его пространства. И, несмотря на то, что представления о комфорте с течением времени изменялись – некоторые природные материалы пронесли человеческую привязанность к ним сквозь тысячелетия. Для перечисления любых вариаций этого списка будет достаточно пальцев одной руки – но в любом из них обязательно окажется удивительный, не знающий сносу гранит.

Причины вечной популярности

Изначально гранит, как строительный и отделочный камень, полюбился человечеству за необычайную надежность, прочность и красоту. Еще первые, построенные из него стены, к которым приложили руку наши предки, в отличие от деревянных не горели, не поддавались ржавчине подобно металлам, не пропускали воду и не растрескивались на морозе. В результате, в строительстве дорог и зданий гранит долгое время уступал первенство более мягким породам (известнякам, песчаникам, гипсу) только по причине огромной трудности в обработке. Но с появлением первых инструментов и технологий, позволивших получать из этого камня нечто большее, чем только куски брекчии и бута – гранит начал свое триумфальное шествие по планете.

Сначала из гранита научились высекать крупные блоки (особенно поусердствовали в этом строители египетских пирамид). Затем – ломать или распиливать их на части поменьше. Так появилась первая брусчатка, и славу ей принесли римляне – вымостив ею больше дорог, чем все древние империи вместе взятые. В средневековой Европе римлян почти обожествляли – и потому сначала переняли, а потом и усовершенствовали их технологии. Камень для дорог стали делать поменьше, но число способов его обработки увеличилось многократно. Сначала на улицы и площади городов легла брусчатка гранитная колотая – купить и вымостить ею двор собственного замка считалось верхом богатства и престижа. Спустя несколько сотен лет ей на смену пришла брусчатка пилено колотая, увеличив комфортность езды по ней ровно в 10 раз (за счет такого же сглаживания поверхности рельефа камня). Со временем появились плиты мощения из габбро и брусчатка тротуарная – спасшая от грязи не одну пару мужских сапог и женских туфель. И ныне, в 21 веке, самая разнообразная как по методу обработки, так и по цветовой гамме брусчатка, независимо от производителя, пережила второе рождение. Заменяя собой не так уж долго побывшие в чести экологически грязный асфальт и быстро крошащийся бетон. Впрочем, некоторые площади не только небольших городков, но и мегаполисов закатки в асфальт, к счастью, не дождались. И их список, где отстояла свое место удивительно прочная, надежная и красивая брусчатка – Москва, Париж, Прага, Амстердам и некоторые, не менее известные другие – поражает воображение.

Сферы применения

Однако, перефразируя крылатое выражение, «не брусчаткой единой» заслужил свою любовь гранит – и, в первую очередь, благодаря своему набору великолепных эксплуатационных качеств. Плотность его достигала более 3г/см3, а уровень водопоглощения не превышала 0,2% – и это позволило ему, как практически водонепроницаемому материалу, послужить для изготовления облицовочных плит для набережных сотен рек. Морозостойкость в 300 и более циклов превратила его в идеальный материал для использования в условиях крайнего Севера. Твердость в 6-7 единиц по шкале Мооса позволила изготавливать из гранита элитные виды предметов обихода – столешниц, подоконников, стоек, ступеней и различных архитектурных форм. И, наконец, малая истираемость (менее 0,12 мм в год на поверхностях с интенсивным людским потоком) стала решающей в выборе этого камня для изготовления напольных плит для вокзалов, аэропортов и крупных общественных зданий.

Горные породы на нашей планете залегают в виде пластов многосоткилометровой протяженности – однако, сплошной массы они собой не представляют. Причина этому – огромное давление, которое, в процессе формирования минералов, раскололо эти массивы на отдельные блоки. Для разных видов камня максимальная величина этих блоков (называемых монолитными, либо просто монолитами) различна, и ценность той или иной породы определяется, в том числе, и максимально возможными по метрическим параметрам отдельным элементам. В результате натуральные алмазы, вес которых чрезвычайно редко достигает более одного грамма, стоят десятки,  сотни тысяч и даже миллионы долларов. А базальтовый монолит весом в тонну – несоизмеримо меньше.

Проблема сохранения монолитности при добыче

При добыче горных пород существует одна проблема – заключающаяся в прочности того или иного камня. По этой причине минерал, добываемый в крупных масштабах методом направленного взрыва, практически всегда раскалывается (что касается даже относительно прочных монолитов с коэффициентом твердости около 6 или 7 по шкале Мооса), в результате чего его фрагменты используются, в основном, в качестве стройматериалов. Ярким примером этого могут служить практически все магматические и осадочные породы – граниты, габбро, лабрадориты, мраморы, порфириты и т.д. При раскалывании их образуются фракции различного размера. Наиболее мелкие образуют щебень, размером побольше – бут, еще более крупные – идут на изготовление брусчатки (причем последняя известна наибольшим количеством вариантов обработки). В результате на выходе получается брусчатка колотая габбро или брусчатка гранитная колотая, цена на которые минимальна. Несколько дороже обходится брусчатка пилено колотая габбро и брусчатка гранитная пилено колотая. И, наконец, наиболее дорога полнопиленная – при этом дополнительно обработанная на верхней грани бучардированием либо термонагревом – брусчатка тротуарная.

Максимальная размерность монолитов

Тем не менее, получать неповрежденные монолиты любых пород все же удается – хотя такие технологии более затратны и требуют значительно больше времени. Но и в этом случае природа наложила свои ограничения на максимальный размер блоков, для каждой породы (в виду особенностей ее образования и внутреннего строения)  различный.

Так, за всю историю горной добычи нефрита, крупнейшие монолиты этого удивительно красивого минерала достигали 9-10 тонн. Еще один невероятно популярный поделочный камень, у геологов известный как розовый орлец, однажды дал монолит в 47 тонн весом. Не воспользоваться столь драгоценным подарком, найденным на Урале, русские горные мастера просто не могли – и в результате из камня был высечен 7-тонный саркофаг императора Александра II, украшенный вставками из яшмы (подобный же, но несколько меньше размером, пошел на последнее пристанище его жены, Марии Александровны).

При этом значительных размеров монолиты яшмы также крайне редки, и в большинстве случаев ненамного превышают аналогичные для нефритов (достигая 10-12 тонн). И все же некоторые глыбы яшмы выбиваются из этого ряда – например, одна из них, массой почти в 40 тонн, была добыта на Алтае, после чего с трудом вывезена в Петербург и превратилась во всемирно известную огромную зеленую вазу, ныне выставленную в Эрмитаже. Зато монолитам малахита и лазурита (известным, прежде всего, по колоннам Исаакиевского собора) порою удается достигать веса в сотни тонн – правда, часто извлечь их в цельном состоянии не представляется возможным. Так произошло и с крупнейшей нижнетагильской глыбой в 250 тонн, извлекать которую, к сожалению, пришлось частями, предварительно расколов камень на элементы массой около 1,5 – 2 тонн.

Гранит – один из древнейших стройматериалов. Возраст его образования в земной магме составляет более 2 миллиардов лет. Он один из самых прочных природных минералов. А его разновидность – габбро диабаз, или черный гранит – и вовсе самый твердый из недрагоценных камней, уступающий лишь сапфирам, корундам и алмазам.

В состав гранитов входят в основном кварц и полевые шпаты. Однако редкие вкрапления более редких минералов (например, оливина) придают ему удивительные свойства и красоту.

Гранитный булыжник – к которым относят округлые камни величиной от 5 до 25 см – получил свое название не от геологов, а от математиков.

Прочность гранита на сжатие (до 300МПа) втрое превышает аналогичную у самого прочного бетона, и почти в 10 раз – у обычного.

Граниты и их аналоги бывают практически любого цвета: белого, розового, оранжевого, красного, голубого, салатового, зеленого, синего, серого, фиолетового (лабрадорит) и черного окраса (габбро диабаз). А также, комбинаций этих цветов.

Первая каменная дорога была построена в Древнем Египте более, чем 3000 лет назад – правда, длина ее составляла всего 12 км.

Самая древняя из эксплуатирующихся и поныне каменных дорог – римская Аппиева дорога (312 год до н.э). По выходным она открыта только для туристов, а в будни служит обычной дорогой. Построена она из плит и брусчатки – причем размер камней достигает 1 метра в высоту.

Самая древняя и известная дорога из «старого клинкера» (смешанного с глиной камня, переплавленного в печи) находится в Одессе. При попытке в 20 веке убрать старый и слишком скользкий, истершийся от времени камень, заменив его на асфальт, сотни жителей вышли на улицу и молча уселись на дорогу. Камень оставили. Чрезмерно отполированному камню в мощеных покрытиях часто искусственно придают шероховатость. Наиболее известный метод для этого – бучардирование (брусчатка бучардированная и плита бучардированная создаются путем многократных ударов по камню металлических зубьев, насаженных на неподвижную или вращающуюся головку). Однако сам инструмент на протяжении тысячи лет до применения к мощеным покрытиям использовался не каменотесами, а скульпторами.

Первая дорога из гранитного камня в Европе появилась по приказу короля Филиппа Красивого в 1186 году. А в 1397 появилась профессия каменотеса, занимавшегося исключительно мощением улиц, причем их начальник обязательно служил при дворе и именовался «королевский мостовщик».

В России при строительстве Петербурга любое транспортное средство должно было доставлять на строительство определенное количество камней. Минимальный объем был установлен для телег (3 камня), а максимальный – для грузовых суден (30 камней). Указ продолжал оставаться в силе более 60 лет – даже спустя много лет после смерти великого российского монарха.

Размеры гранитной брусчатки все время менялись в сторону уменьшения. Ныне самая мелкая декоративная серийная брусчатка имеет размеры всего 5х5х5 см.

Самые же крупные гранитные плиты являются основой знаменитой Баальбекской веранды на территории современного Ливана. Вес их – от 800 до 1000 тонн, время и способ установки неизвестны (для сравнения – крупнейшие гранитные плиты пирамиды Хеопса весят 80 тонн, и в мире существует всего 2 современных крана, способных поднять такой вес).

Брусчатка и плиты из натурального гранита не только красивы, прочны и эстетичны. Медицинские исследования показали, что хождение по гранитным мостовым снижает кровяное давление, благотворно влияет на вестибулярный аппарат и придает сил.

Современное производство стройматериалов, заготовок и изделий из гранита и его разновидностей (камень габбро, лабрадорит, вулканит, доломит и пр.) являет собой лишь адаптацию к сегодняшним возможностям технологий средневековой Европы. Но откуда появились они у строителей готических соборов и площадей Италии, Франции, Англии и Германии времен многочисленных Генрихов и Людовиков? Ответ на этот вопрос прост – большая часть этих земель некогда принадлежала великой Римской империи. И выстроенные римскими легионерами дороги и стены приграничных бастионов сохранились в веках.

Размеры гранитных плит

Мало кому известно, что гранит был для римлян главным строительным материалом – и общий вес построенных из него сооружений в МИЛЛИОН раз превосходил массу всех египетских пирамид (включая знаменитую тройку на плато Гизы). Причем львиная доля всего добытого камня приходилась на плиты мощения из гранита, покрывавшие огромную сеть всех значимых дорог, растянувшуюся от Средиземного моря до Китая. Величайшие строители древности не мелочились – и ныне большинство применяемых ими плит назвали бы нестандартными. Поскольку ширина римских дорог обычно равнялась 3,5 метрам (давая возможность разминуться двум встречным повозкам или колесницам), средняя апеннинская гранитная плита мощения имела размеры 1750х1200мм – иначе говоря, почти вшестеро превосходя потолок размерности стандартных мобильных плит 21 века – 600х600мм. Такие, в современном понимании скорее не плиты, а целые гранитные слэбы, весили около тонны – но зато отличались безупречной надежностью. Соответствующей была и пятислойная (а не сегодняшняя трехслойная) «подушка» таких плит – доходящая в глубину до метра. Неудивительно, что многие дороги римлян хорошо сохранились и даже частично используются по сей день, спустя более, чем 2000 лет после постройки.

Оборудование для резки

Но как могли инженеры Рима, Капуи и Милана производить такое количество плит? Ведь в империи ими не только устилались дороги – облицовка мраморными или гранитными фасадными  плитами была нормой не только для виллы любого патриция, но и дома достаточно зажиточного простого горожанина. Ведь очевидно, что вручную даже целая армия камнетесов не вытесала бы и десятой доли этих десятков миллионов квадратных метров гранита.

Ответ на это был получен сравнительно недавно – в 2005 году. Именно в нем, с разницей всего в 2 месяца, в Эфесе, а затем в Иераполисе были обнаружены римские камнерезные станки – причем настолько высокого уровня технологической мысли, что, если бы не отсутствие электрических приводов и компьютерного управления, их бы можно было смело ставить в один ряд с современными распиловочными. Пилы на этих станках приводились в движение сложной системой шестерен, коленвалов и шатунов, а крутящий момент передавался от колеса, вращаемого падающей струей воды (как на водяных мельницах). Спустя год после находок, в 2006-м, был произведен эксперимент по распиловке на точных копиях найденного римского оборудования – и дал результат почти в 20000 мм2/час. Иначе говоря, всего лишь один небольшой станок был способен произвести почти треть квадратного километра гранитных плит в год  при 12-часовом рабочем дне – в 100 с лишним раз больше, чем при ручном распиле.

Дороги и прочие сооружения

Вот так и стало ясно, откуда появились знаменитые римские дороги, облицованные гранитом колонны, акведуки из цельных плит и вымощенные камнем мосты. Ну, а потом, хоть раз в жизни проехав по одной из 342 только магистральных римских дорог, древние ремесленники распространили эти технологии мощения и облицовки по всему Евразийскому континенту.

С конца 18 столетия, после внедрения технологии макадамизации (применяющейся и поныне для создания «подушек» всех современных дорог), щебень из твердых горных пород стал самым продаваемым стройматериалом на планете. На мелкофракционный гранит и габбро стали укладываться покрытия дорог любого вида – будь это бутовый камень, брусчатка гранитная колотая, брусчатка пилено колотая, различных типов брусчатка тротуарная, битум, асфальт или бетонные плиты. Еще более важную роль играет щебень в формировании железнодорожных насыпей – составляя почти 100% общего объема материалов, используемых при создании так называемых балластных призм, на которые укладывается рельсово-шпальная конструкция.

Сыпучий балласт

Щебневая основа трапециевидных основ железнодорожных путей в терминах этой транспортной сферы именуется балластом (входящим в верхнее строение пути) – заполняющим все пространство между грунтом и рельсово-шпальным полотном. Необходимость в столь массивных размерах этих трапециевидных призм диктуется огромными (в тысячи тонн) вертикальными нагрузками, которые оказывают на рельсовые пути проходящие по нему составы. Многометровый балласт при этом является гарантом горизонтальной и вертикальной устойчивости общей конструкции – а применение в нем исключительно твердых скальных пород продиктовано технической и эксплуатационной необходимостью. И чем качественнее и совершеннее конструктивно будет щебневая основа – тем безопаснее окажутся перевозки людей и грузов, выше допустимые скорости поездов, долговечнее верхнее строение пути и меньше затраты на обслуживание и ремонт.

Эксплуатационные требования

Балластная подушка обязана:

• максимально равномерно распределять по всей площади полотна давление, передающееся со шпал;
• гарантировать отсутствие смещений рельсово-шпальной конструкции в любом направлении;
• позволять оперативное проведение выправлений геометрии профиля, компенсирующее остаточные деформации – методами рихтовки, подбивки, подсыпки и т.д.;
• обладать абсолютно надежными дренажными свойствами, не допуская, за счет накапливания воды, вспучивания пути в зимний период и проседания при излишнем пересыхании – в летний;
• обеспечивать оптимальный коэффициент упругости конструкции (в том числе при использовании железобетонных шпал);
• иметь минимальные параметры электропроводности (необходимые для корректной работы аппаратуры железнодорожных рельсовых цепей при любых показателях влажности).

Физико-технические требования

К сыпучим материалам основы, в свою очередь, предъявляются следующие требования:

• обладая максимальной твердостью, устойчивости к сжатию и плотностью фракционных элементов, обеспечивать высокие амортизационные свойства конструкции в целом;
• размеры фракций не должны быть слишком крупными (что не позволит добиться необходимой степени горизонтальности рельефа под шпалами) и слишком мелкими (что нарушит стабилизацию рельсово-шпальной конструкции);
• геометрическая форма большинства элементов должна приближаться к кубу (фигуре, обеспечивающей максимальное распределение нагрузки с одновременным наивысшим показателем износостойкости);
• небольшая часть зерен должны иметь иглообразную или лещадную форму (для расклинивания и прошивания объема призмы в целом).

Таким образом, идеально подходящим под все эти требования является именно гравий твердых горных пород (гранит, габбро и камни их групп). Ранее на путях с максимальной нагрузкой использовался и асбестовый балласт, обладающий еще более высокими физико-техническими характеристиками – прежде всего за счет возможности лучше противостоять загрязнению. Однако, по современным экологическим нормам, этот материал не выдерживает никакой критики – он попросту ядовит, и потому повсеместно выводится из эксплуатации.

Одним из самых популярных направлений использования натурального камня в последние несколько десятилетий стали пешеходные зоны. Появившись впервые в 1950-х, они быстро распространились по Европе, превратившись в излюбленные места отдыха и прогулок местных жителей и туристов. Некоторые из них – копенгагенская Стрегет, барселонская Лас-Рамблас, парижский Монмартр, московский Арбат – ныне широко известны во всем мире, и покрытием для них служат в основном плиты мощения из гранита, габбро, лабрадорита и прочих особо твердых и мало подверженных истиранию пород.

Правила обустройства

Разумеется, современная пешеходная зона представляет собой нечто большее, чем просто вымощенный плитами тротуар. В зависимости от местонахождения, величины населенного пункта, ожидаемой интенсивности потока людей и предназначения она может включать в себя велодорожки, фонтаны, клумбы и даже небольшие островки зелени в виде мини-скверов. Кроме того, именно в таких зонах наблюдается наибольшее скопление небольших магазинчиков, кафе, ресторанов, торгово-развлекательных центров и прочих заведений – что требует четкого планирования доступа транспорта к торговым точкам и разумной инфраструктуры. Таким образом, помимо основного покрытия, природный камень в них может использоваться в качестве:

• бордюров ГПдля обрамления цветников, отмостки фонарных столбов и прочих предметов малой архитектуры;
• различных изделий из габбро-диабазаили гранита фасонного вида (основа скамеек, бортики фонтанов, небольшие барельефы и т.д.);
• цветной и черной брусчатки, дорожки из которой могут пересекать скверики;
• облицовки цоколей и фасадов, расположенных по сторонам зданий (для чего используется и «рваный» камень, и фасадный гранитс фактурой «скала», и более утонченная и гладко отполированная плитка).

Торгово-развлекательная пешеходная зона

В пешеходных зонах преимущественно торгово-развлекательного предназначения применяется довольно сложная и разветвленная структура покрытия. Общая длина его может колебаться от 100 до 500 метров, имея при этом множество ответвлений. Архитектурных изысков в ней всегда немало, а в случае перепадов высот их нивелирование осуществляется установкой множества широких лестниц, узких декоративных лесенок, а при необходимости и пандусов. Примерно в 60% случаев основным материалом для мощения таких зон служит тротуарная плитка из габбро диабаза, гранита или другого декоративного камня, в 35% случаев –элитная брусчатка, и лишь 5% приходится на долю клинкерного кирпича, искусственного камня или цветного бетона.

Количество вариантов укладки плитки в пешеходной зоне может быть просто огромно – с варьированием и различным сочетанием, как ее цветовых гамм, так и геометрического рисунка.

Пешеходная зона – бульвар

Там, где пешеходная зона является в основном прогулочной, такой «бульварный» ее вариант обычно намного длиннее и может достигать 2-3 и даже более километров. Кроме того, значительную часть окружающего ландшафта обычно занимает крупный городской парк – с изобилием декоративных насаждений, фонтанов, цветов, прудиков, миниатюрных боковых дорожек и специально оборудованных мест для отдыха горожан и гостей города. В такой зоне всегда много скамеек, каменных или бронзовых статуй, а ее площадь в целом нередко достигает десятка гектаров, захватывая сразу несколько городских кварталов.

Распределение материалов покрытия в этом случае другое:

• от 30 до 60% часто занимают обычные грунтовые тропинки;
• от 20 до 30% — дорожки из брусчатки;
• от 15 до 20% — плитка из природного или искусственного камня.

Зато натуральный камень здесь может присутствовать и в виде бесформенных глыб – размером от небольшого бута до крупных обломков скал из синеватого рапакиви, желто-красного песчаника, черного гранита габброи прочих пород с красивой и необычной визуализацией.