Практически все разновидности гранитных пород пользуются у строителей и архитекторов высокой популярностью. Более того – востребованность гранитов, доломитов и габбро была высокой на протяжении как минимум последних 500-600 лет. Гранит, производство которого в промышленных масштабах наладили еще древние римляне, уходил на постройку защитных стен сотен крепостей и важных зданий. Из него возводились мосты и выкладывались дороги. Примерно к 1700 году каменная элитная брусчатка уже покрывала площади многих европейских столиц, а при Петре I в России был создан «Приказ рудных дел». В чем же причина такой востребованности именно этих пород? И почему – даже до появления современного камнеобрабатывающего оборудования – средневековые строители предпочитали работать с ними, а не с гораздо более удобным в обработке песчаником, известняком или травертином?

Прочностные качества гранитных пород

Первой такой причиной стали очень высокие прочность и плотность, которую гранит, габбро диабаз и их аналоги получили в процессе геологического образования. Исторически сложилось так, что большинство гранитных пород начали создаваться на глубинах порядка 10 км от поверхности Земли (черный гранит габбро – еще ниже). Температуры в этом слое достигали 1250-1350°С, а давление – свыше 12 тысяч атмосфер. Неудивительно, что минералы, входящие в состав гранитов, в подобных условиях находились в расплавленном состоянии, а при подъеме на поверхность вместе с магмой их кристаллизация проходила достаточно равномерно. Результатом этого стала правильная кристаллическая решетка, практически полное отсутствие пористости, и твердость, превышающая 7 единиц по Моосу (что в разы больше, чем у инструментальной стали).

По этой причине плитка габбро, изготавливаемая на заводах, стала лучшим и наиболее надежным материалом при облицовке фасадов, а брусчатые дороги и удерживающие их полотно бордюры ГП – практически вечным покрытием, способным переносить запредельные нагрузки и эксплуатироваться сотни, а то и тысячи лет.

Водостойкость и сопротивляемость истиранию

Еще одной причиной востребованности гранитов стала их необычайно высокая водостойкость, а у габброидов – еще и минимальный среди всех коммерческих гранитов коэффициент истираемости. Первая характеристика позволяет массово использовать такие камни в самых неблагоприятных погодных условиях, а вторая – еще и в местах, интенсивность пассажиропотока в которых в современном мире может достигать 4-5 миллионов человек в год на каждый квадратный метр покрытия. Наиболее ярко это проявляется на железнодорожных вокзалах, в  аэропортах, на станциях метро, пешеходных переходах под оживленными трассами и в коридорах медицинских или учебных учреждений. Плиты мощения габбро, уложенные в качестве покрытия каменного пола, истираются лишь на сотые доли сантиметра за тот же период, в который мрамор теряет более чем впятеро большую долю толщины своих плит, а бетон буквально раскрашивается, превращаясь в некое подобие изъеденного выбоинами «лунного ландшафта».

Природная красота поверхности

Следующей причиной любви к гранитам следует назвать присущую им уникальность поверхностного рисунка камня. При этом число таких рисунков практически бесконечно,  так же как и вариантов сочетания цветовых гамм. Единственными гранитами, не обладающими ярко выраженной многоцветной и текстурной поверхностью, являются монохромные черные. Но и это в полной мере окупается почти мистическим блеском черного зеркала отполированных плит, использующихся в настолько разных сферах, как кухонная мебель (мойки и столешницы), полы дорогих отелей (плиты мощения) и продукция мемориального характера (надгробные плиты, стелы, статуи, вазы и т.д.).

Вплоть до конца 1990-х годов натуральный гранит, производство продукции из которого выражалось в сумме более $55 млрд. ежегодно, экспортировался в основном сырьевыми блоками. Однако далее на лидирующие позиции вышли слябы (чему немало поспособствовал Китай, взявший курс на замену сырьевого экспорта полуфабрикатным). Причины подобной перестановки были очевидны – торговля слябами стала приносить более высокую добавочную стоимость и существенно расширила возможности  транспортировки. Упростилась в этом случае и задача оптовиков и производителей конечных изделий, поскольку на слябе (в отличие от блока) невозможно скрыть внутренние дефекты.

Для чего используются слябы

Ассортимент продукции из подобных крупных заготовок огромен, и включает в себя, в первую очередь:

• плиты мощения габбро и гранита (масштабно использующиеся в отелях, аэропортах, вокзалах, на станциях метро, в общественных зданиях и пешеходных зонах городов);
• плитка габбро и гранитная (применяющаяся в интерьерной и экстерьерной облицовке);
• гранитные ступени и столешницы (без которых невозможно себе представить торгово-развлекательные центры, офисы, рестораны и т.д.);
• ритуальные памятники и мемориалы (здесь особой популярностью пользуется гранит габбро – близкий аналог классического черного гранитного камня, обладающий при этом большей устойчивостью к внешним воздействиям)

Резка и обработка слябов

Поскольку слябы представляют собой лишь полуфабрикатные заготовки, для повышения уровня их востребованности на рынке необходимо наличие современных технических средств для последующей обработки столь твердого камня самими производителями. Таковых на российских заводах имеется достаточно, и их основу составляют:

• алмазный или корундовый фрезерный инструмент;
• станки для гидроабразивной резки (в том числе фасонной, способные с легкостью разрезать не только габбро диабаз, но даже алмаз);
• оборудование для лазерной резки и гравировки;
• термическое оборудование;
• линии для бучардирования (прочность твердосплавных бучард настолько высока, что позволяет за короткий промежуток времени обрабатывать даже сверхтвердый кварц, базальт и черный гранит);
• комбинированное и универсальное оборудование (включая инструмент для обработки торцов и создания фасок).

Коммерческий размер слябов

При этом следует отметить, что в случае реализации слябов при продаже учитывается не геометрический, а так называемый продажный размер, в среде профессионалов каменного рынка называемый также справедливым. Причины такого подхода лежат в принципах технологии получения самих слябов путем распиловки сырьевых блоков. Очевидно, что при достаточно качественной пиленой поверхности верхней и нижней граней, все 4 торца заготовки по-прежнему имеют очень грубый рельеф. В результате коммерческим размером становится условный правильный прямоугольник, геометрически меньший реальной заготовки примерно на 7-8 см в длину и ширину, а также в 1 – 1,5 см в толщину.

Более того, поскольку высококачественная плиточная продукция – это не брусчатка и не бордюры ГП, продажный размер сляба может оказаться еще меньше. На практике это происходит в тех случаях, когда пиленая грань заготовки габбро также имеет дополнительные дефекты (значительное отклонение по цвету, небольшие каверны, микротрещины и т.д.). Для слябов с таким уровнем качества на их поверхности отмечается не один, а несколько прямоугольников – с целью исключить все вышеуказанные дефекты из общей площади справедливой разметки.

Разумеется, подобный метод раскроя не особо выгоден продавцу, однако мировая практика продаж слябов установила данную продажную норму в качестве обязательной, и возражений против этого не поступает.

Абсолютное большинство материалов, используемых в строительстве, обладают очень высокой прочностью и надежностью. Тем не менее, в результате тех или иных видов внешних воздействий, эти характеристики могут оказаться под угрозой. Металлы очень боятся влаги, сверхпрочные пластики не переносят высоких температур, а натуральному камню грозит выветривание.

Причины выветривания

Даже наиболее устойчивые горные породы (например, гранит, производство которого ежегодно обеспечивает рынок миллиардами квадратных метров каменных блоков и плит) состоят из мелких кристаллов, спаянных высоким давлением. Это означает, что поверхность их не является идеально гладкой, а в микропоры постепенно забивается пыль, песок, попадает влага, проникают микроорганизмы и агрессивные вещества. В результате наиболее близкие к поверхности камня неустойчивые минералы разрушаются, и его кристаллическая структура становится нестабильной.

Отдельным видам изделий из гранита и его аналогов (прежде всего таким, как гранитные плиты мощения либо уличная гранитная брусчатка) помогает естественный процесс перемещения по ним людей и машин. Микроскопический верхний слой, начинающий изъедаться от абразивного воздействия, постоянно шлифуется и полируется – что приводит к устранению шероховатости, а, значит, и риску отшелушивания. Камень при этом незначительно истирается, но нарастающего процесса разрушения не происходит.

Хуже обстоит дело с вертикальными поверхностями, не получающими такой естественной защиты и испытывающими гораздо более сильное давление ветров. Фасадный гранит, не обработанный защитными составами, начинает покрываться «зеленью» от проникающих в поры спор мхов и лишайников. Памятники и мемориальные стелы, гранитные плиты которых содержат надписи и рисунки, без идеальной полировки в процессе изготовления тоже со временем начинают терять эксплуатационные качества. Иными словами – даже самые прочные породы (черный гранит, аналогичный ему по оттенку габбро диабаз и их аналоги) требуют защиты.

Способы защиты камня

Все известные методы на сегодняшний день могут быть объединены в две крупные группы:

• механические воздействия;
• химические воздействия.

Первые состоят в идеальной, практически зеркальной полировке (лучше всего которой поддается российский габбро, а также граниты уровня китайского Shanxi Black), устраняющей малейшие впадины и выступы. В итоге коэффициент трения поверхности камня приближается к нулю, а поры, являющиеся «местом входа» для микроорганизмов и влаги, исчезают.

Вторые используют химические процессы, позволяющие нанесенным на камень специализированным составам застывать в его микротрещинах сплошной непроницаемой массой, не растворяющейся в воде и нечувствительной к ультрафиолету, щелочам и кислотам.

Применяемое оборудование и составы

Для полировки используются специальные станки с вращающимися полировальными кругами. Доведя поверхность до требуемого состояния гладкости, ее покрывают средствами на основе масляных либо восковых соединений.

При химической защите используют:

1. Метод флюатирования, заключающийся в обработке гранитов и габбро солями фтористо-водородно-кремниевых кислот (образующих Si0₂ – оксид кремния, CaF₂ – железистый кальций или MgF₂ – железистый магний, то есть флюаты).

Из курса химии известно, что проникновение вглубь кристаллической структуры камня таких веществ достигает всего 0,3-0,4 мм, но образовавшаяся невидимая «корка» нечувствительна ни к жидкостям, ни к химикатам, ни к температурным перепадам.

2. Метод силикации – от предыдущего отличающийся только действующими составами, в роли которого поочередно выступают сначала жидкое стекло, а затем хлористый кальций, приводящие к образованию не флюатов, а силикатов.

В многочисленных статьях, выложенных на сайтах компаний, занимающихся добычей, производством  и реализацией продукции из натурального камня, довольно подробно освещаются вопросы, посвященные различным физико-техническим свойствам гранитов, мраморов, габбро и прочих востребованных горных пород. Однако расписывая (иногда до мелочей) характеристики прочности, водостойкости, износостойкости и других, без сомнения, важных качеств камня, практически все авторы почему-то обходят стороной трещиноватость. А между тем, игнорирование этого параметра на любой стадии добычи и обработки может привести не просто к невозможности изготовить, скажем, качественные гранитные плиты для мощения, но и – ни много, ни мало – к разорению компании.

Виды трещин и причины их образования

Особенности формирования скальных пород и геологические процессы, протекающие в земной коре, неизбежно приводят к нарушениям целостности горных массивов. В гранитных монолитах образуются трещины, имеющие различные размеры и частоту расположения, и данные о них требуется учитывать:

• при добыче камня (точно рассчитывая силу и направленность взрывов, вес закладываемой взрывчатки, глубину бурения шурфов и т.д.);
• на стадии дальнейшей обработки – после того как готовые блоки поступают на гранитный завод и из них начинают нарезаться слябы, плиты мощения из гранита, фасадная облицовочная плитка габбро и т.д.

В геологии все типы трещин (под которыми подразумевают разрывы массивов камня, минимальный размер которых сравним с размером отдельного кристалла) делят на 3  класса:

• трещины 1-го уровня – возникающие в толще отдельных кристаллов еще на стадии их формирования;
• трещины 2—го уровня – образующиеся в так называемом «межкристаллическом цементе» и влияющие на устойчивость кристаллической решетки;
• трещины 3-го уровня – связанные с естественными процессами тектонического характера и/или проведением взрывных и камнерезных работ.

Трещиноватость первых двух уровней для породы классифицируют как естественную, и, в зависимости от ее характера и величины, вычисляют силы и векторы направления резки или обработки камня. Интересным фактом является то, что, габбро диабаз имеет гораздо меньший уровень природной трещиноватости 1 и 2 уровней, чем классический гранит – в связи с чем плиты мощения габбро получить легче, и обрабатывать их в дальнейшем проще.

Игнорирование уровня трещиноватости

При грамотном подходе учет этих параметров помогает не только минимизировать энергозатраты, но и избежать появления трещин 3-го уровня – превышение числа и размеров которых выше определенного предела приводит к списыванию с таким трудом добытого камня «в утиль».

Итогом этого становится то, что долгие десятилетия не позволяло нынешним лидерам мирового каменного рынка — Китаю, Ирану или Бразилии — выйти на первые места в мировой табели о рангах. А именно – разрушение изначально очень качественных гранитов до такой степени трещиноватости 3-го уровня, что большинство добываемого камня годилось в лучшем случае для производства брусчатки и бута, а в худшем – щебня и крошки.

Определение трещиноватости 1 и 2 уровней

Опытные камнетесы еще 100-150 лет назад старались максимально точно определить степень внутренней связности добываемой породы. Единственным доступным методом на тот момент был весьма приблизительный акустический – однако некоторые горные «мастера от Бога», ударяя молоточком по камню, по полученной тональности были способны определить примерный уровень его целостности с точностью, приближающейся к современной.

Ныне так называемый показатель трещиноватости массива вычисляют по формуле:

Т = (С_с / С_у)², где:

С_с — скорость сейсмической отраженной волны;

С_у – скорость ультразвуковой отраженной волны.

Полученные данные вводятся в компьютер и проходят математическую обработку, после чего выдается вердикт о характеристиках состояния массива в каждом конкретном месте.

Несмотря на тяготение элитных мировых производителей к реализации конечной продукции в виде готовых изделий (таких, как фасонная гранитная плитка, крупноразмерная плита, столешницы, мойки и т.д.), свыше 92% каменного рынка по-прежнему составляют сырьевые блоки. Подобная ситуация складывается по двум причинам: во-первых, собственный гранитный завод позволяет уменьшить цену реализуемых изделий в 1,5-2 раза даже при условии использования закупаемого сырья, а во-вторых, такие «новые лидеры» рынка, как Бразилия, Иран и особенно Индия просто не имеют необходимого количества инновационных обрабатывающих линий. При этом качество, средний размер и эксплуатационные характеристики блоков продолжают зависеть не только от физико-технических параметров собственно сырья, но и от методов его добычи.

Качество камня в зависимости от месторождений

Лучший строительный камень встречается преимущественно в месторождениях, расположенных на океанских побережьях, а не в глубине континентов. По этой причине страны, не имеющие выхода к морю, такого сырья практически лишены. Среди всех разновидностей коммерческих гранитов оптимальными свойствами обладает наиболее темный по цвету камень (будь то классический черный гранит, доломит, лабрадор или габбро диабаз). Блоки этих пород, при условии использовании как минимум щадящих камень методов его добычи, условно можно разделить на три класса качества – низкого, среднего и высокого.

Первое характерно для континентальных месторождений:

• Аргентины, США и Канады (на американском континенте);
• Эфиопии, Конго (на африканском);
• Пакистана, Монголии (в Азии);
• Франции, Германии, Австрии (в Европе).

Вторым, средним уровнем, отличается камень:

• Венесуэлы, Чили (в Южной Америке);
• Анголы, Зимбабве (в Африке);
• Китая, российской Сибири (на азиатском континенте);
• Украины, Польши, Португалии (в центральной и западной Европе).

Наконец, высшее качество присуще блокам с месторождений на побережьях:

• Бразилии (Америка):
• ЮАР (Африка);
• Австралии и Новой Зеландии;
• Индии, Шри Ланки, частично Китая (Азия);
• Карелии и Кольского полуострова (Россия);
• Финляндии, Швеции, Италии, Испании (Европа).

Разнообразие продукции

Качество блоков напрямую влияет и на ассортимент продукции, предлагаемой производителями после их обработки.

Сырье низшего качества идет на такие стройматериалы, как гранитная брусчатка – причем не более, чем в 30-35% случаев. Остальные 65-70%, при обнаружении избыточной трещинноватости в блоках, приходится перерабатывать в бутовый камень,  строительный щебень и отсев. При среднем качестве в оптимальный перечень входят бордюрный и плиты мощения габбро, а также небольшая мозаичная плитка. И только из лучшего камня производится вся элитная продукция для мощения, облицовки и изготовления высокохудожественных изделий – гранитных памятников, статуй, цельных колонн и прочих предметов малой архитектуры.

Экспорт и импорт блоков

К крупнейшим мировым экспортерам относятся:

• № 1 мирового рынка – Китай;
• Индия (отправляющая по контрактам только в Поднебесную 95% блоков высшего качества);
• Бразилия (также обладающая огромными запасами великолепного камня, но пока не оснастившая отрасль достаточным количеством высокотехнологичных линий по его обработке).

Безоговорочными лидерами по импорту блоков являются:

• тот же Китай;
• Италия и Испания (80% продукции производящие на привозном сырье как внутри страны, так и в компаниях-«дочках» за рубежом);
• в меньшей степени – Швеция, Германия, Франция и Великобритания.

Крупнейший потребитель довольно дорогого натурального камня в мире – США – не входит во второй список по причине почти полного отсутствия гранитных заводов, предпочитая приобретать сразу готовые изделия.

Среди всех фактур поверхности каменных изделий наибольшей популярностью пользуется полировка – причем, как правило, доведенная до идеального зеркального блеска. Такое отношение к ней неудивительно, так как именно этот способ обработки граней позволяет максимально подчеркнуть естественную красоту гранитов и габбро. В прежние времена трудоемкость данного процесса была запредельной, поскольку все операции последовательного сглаживания рельефа осуществлялись вручную. Ныне аналогичный результат получают в среднем в 2000-3000 раз быстрее – причиной чему наличие современных конвейерных полировальных линий.

Используемое оборудование

Технологические средства, применяемые для полировки, мало отличаются от шлифовальных машин. Однако, если для последних обычным абразивом является дешевый корунд (плиты мощения габбро с шероховатой поверхностью в этом случае обрабатываются всего за несколько минут), то полировка требует применения уже алмазной крошки.

На бытовом уровне плитка габбро доводится до уровня зеркальности стандартной УМШ (больше известной как «болгарка»). Мощность для этого требуется небольшая – до 850 Вт, а в набор вспомогательных атрибутов входят:

• липкие резиновые диски;
• соответствующие гибкие круги-«черепашки» в ассортименте, покрытые алмазной крошкой;
• насадки из войлока и мягкой ткани для доводки.

Промышленный масштаб требует применения конвейерных линий, над которыми устанавливаются роторные механизмы с последовательно уменьшающимся к концу конвейера сечением зерна алмазного абразива. В случае полировки уже уложенного покрытия роторы монтируются на специализированные мобильные машины. Количество кругов обычно строго привязано к твердости каменного материала. Искусственный камень (из которого изготавливаются не только полированные плиты, но и бордюры ГП, тротуарная плитка, и множество других популярных изделий) обрабатывается шестью «черепашками» – 50-ой, 100-ой, 200-ой, 400-ой, 600-ой и 800-ой. Для мрамора с твердостью в те же 5-6 единиц по Моосу также хватает идентичного набора. Однако уже черный гранит требует добавления сразу двух кругов — №№ 1500 и 3000, а гранит габбро с месторождений Карелии и Кольского полуострова – дополнительно плюс № 10000 (или Buff).

Процесс полировки

Полировка гранита и его ближайших геологических аналогов производится поэтапно – причем этапы эти идентичны во всем, кроме номера применяемого круга. Поскольку температура процесса (из-за высокой скорости вращения в 2500-3500 оборотов и более) довольно велика, на поверхность камня регулярно подается вода, что не только понижает температуру, но и препятствует чрезмерному насыщению окружающего пространства каменной пылью.

Гранит, производство шлифовки которого уже завершено, на первом этапе проходит под роторами с №50, удаляющими наиболее крупные царапины и доводящие перепад рельефа поверхности до минимального. При полировке номером «100» габбро диабаз начинает постепенно приобретать свой знаменитый, насыщенный черный оттенок, поскольку перепад высот становится меньше глубины бороздок, необходимой для отражения от поверхности света. К шестому этапу, применению 800-ки, мраморы уже начинают отражать предметы, но для получения зеркального блеска наиболее прочных гранитов требуется понизить обороты роторов до 1300-1400 и перейти на полировку тремя последними понижающими кругами. После Buff-а готовое «черное зеркало» остается лишь протереть тканью, удаляя мельчайшие крупинки – после чего плиты, плитку или столешницы остается только упаковать и отправить на склад либо потребителю.