Искусственные камни

Определение "Искусственные камни" в словаре Брокгауза и Ефрона

Искусственные камни — приготовление разного рода составов для воспроизведения И. камней, включая сюда и кирпич (см.), берет свое начало в глубокой древности, о чем свидетельствуют сохранившиеся по сие время постройки индийцев, египтян, ассириян, греков и римлян. В особенности после римлян осталось вблизи городов много стен, водостоков, водопроводов, мостовых устоев, которые выстроены из И. камней и настолько оказались прочными, что без повреждения просуществовали по настоящее время. Постройки из И. камней встречаются и в средние века; таковы, напр., колонны в церкви города Везлэ, многие дома в Тоскане, плотины на р. Арно, стены, окружающие парк кн. Лихтенштейна в Моравии, и др. В нынешнее время употребление И. камней до того сделалось всеобщим (для подводных сооружений — бетон и сухопутных — кирпич), что можно сказать безошибочно, что у нас в России 95% из числа возводимых каменных сооружений сложены из И. камня и только 5% из естественных камней. Техника в выделке массивов И. камней достигла того, что, напр., теперь выделываются массивы весом до 72 тонн (для укрепления устья р. Миссисипи), т. е. 4464 пд. Причины, побуждающие к производству И. камней, несмотря на массу естественных камней, состоят в том: 1) чтобы в местностях, лишенных возможности иметь естественные камни, дать материал искусственный, который бы вполне заменял природный; 2) чтобы дать возможность приготовлять куски камня требуемой формы и объема, заготовка которых из естественных камней не всегда возможна и обходится обыкновенно очень дорого; 3) чтобы выделываемым камням дать не только все хорошие качества естественных камней, но и устранить дурные; наконец, 4) чтобы выделку И. камней сделать дешевле добывания естественных. Качества И. камней зависят очень много не только от процентного отношения составных частей, но и от качества употребленных материалов. Напр., щебень, употребляемый для выделки массивных И. камней, должен быть твердой породы, в изломе при шероховатой поверхности иметь острые края и величину от 1 куб. дм. до 7,5 куб. дм. и в исключительных только случаях (для очень больших глыб) до 27 куб. дм. Битый щебень предпочитается речному кругляку. Кроме того, он должен быть совершенно чист, а потому до употребления в дело промыт водой, так как без этого произойдет лишь слабое сцепление с раствором. То же самое относится и к песку, который должен быть совершенно чистый и зернистый. В речном песке обыкновенно содержится до 8% примесей. По характеру выделки И. камни распадаются на 2 большие отдела: 1) И. камни, образовываемые от соединения мелких естественных камней между собой каким-либо связывающим веществом, под известным давлением; 2) И. камни, выделываемые из глины и др. веществ и приобретающие свойство природного камня лишь после их обжига.

I) И. камни, принадлежащие к первому отделу, подразделяются по роду связывающих их составов на 3 группы: 1) И. камни, в которых этим составом бывают: обыкновенная, или гидравлическая, известь, портландский цемент и шлак; 2) И. камни со связующим веществом из кремнекислого кали, магнезиальных соединений и серно-известковой соли; 3) И. камни — со смолистыми и маслянистыми составами разных наименований.

К И. камням 1-й группы относятся следующие: 1) песчано-известковые (pisé). На 1 в. ч. извести и 1 в. ч. воды берут 6-8 в. ч. зернистого песка и из этой смеси выделывают правильные массы наподобие кирпичей. По наружному виду хорошо приготовленная масса должна быть настолько вязка, насколько вязок свежевынутый из грунта влажный песок, такой же влажности и такого же цвета. Формы для выделки их приготовляются преимущественно из железа, вверху немного шире и длиннее чем внизу, дабы облегчить вынимание кирпичей из форм. Для каждой формы имеют обыкновенно 2 дна (на перемену) из котельного железа в 1/8 дм. толщиной. В случае надобности употребляют и деревянные формы, но вследствие скорого их изнашивания камни получаются неправильного вида. Кроме формы, требуется иметь стол (ниже употребляемого для выделки кирпичей из глины), ящик для перемешивания песчано-известковой массы и железную полосу, длиной немного более длины выделываемого камня. При одной форме достаточно 2 рабочих. На станке, по левую руку мастера, прибит к столу брусок, служащий для принятия подвижного дна формы с камнем. В форму, помещенную на столе, с вложенным дном, вкладывается приготовленная масса и вручную железной полосой выравнивается и убивается; затем рабочий подымает форму и кладет ее на прибитый деревянный брусок, причем форма собственной тяжестью опускается на стол, а на бруске остается подвижное дно со сформованным камнем, который другим рабочим относится в сторону, снимается с дна и ставится на высокий кант. Первый рабочий между тем вкладывает в форму второе запасное дно и наполняет массой с таким расчетом, чтобы ко времени возвращения второго рабочего камень мог быть сделан и форма опорожнена. Камни по прошествии 6 часов (под навесом) высыхают настолько, что могут быть сложены в сошки, а после 48 часов и в клетки, по 200 шт. После совершенной просушки камни издают звон. — Величина выделываемых камней различна, смотря по требованию; в большинстве же случаев — такая же, как обыкновенного кирпича. Стоимость этих И. камней составляет не более 30% до 35% стоимости кирпича из глины, а сопротивление его разрушению составляет 4/5 обыкновенного кирпича.

2) Бетон (см.). Сказанное в статье об этом строительном материале требует следующих дополнений. Важно найти рациональное отношение, в каком должны быть взяты смешиваемые вещества — щебень и раствор. Поэтому, приступая к приготовлению бетона, прежде всего определяют объем промежутков щебня, что достигается измерением объема воды, наливаемой к данному весу щебня в каком-либо сосуде в таком количестве, чтобы все пустоты между щебнем были ей заполнены; затем вычисляют удельный объем раствора, складывая частные от деления весов употребленных для его приготовления материалов на их удельные веса. Если для приготовления бетона возьмем столько раствора, чтобы уд. объем его превышал объем промежутков между щебнем на 15%, то количество его будет достаточно не только для заполнения промежутков в щебне, но и для обмазки каждой щебенки. Объем раствора находят также опытом, для чего его нужно только утрамбовать плотно в каком-либо сосуде определенной емкости. — Дикергоф, поступая таким образом, нашел следующие отношения, которые можно считать вполне удовлетворительными:

3) Цементный камень — представляет смешение чистого песка с цементом и употребляется не только как строительный материал в форме, обыкновенной для построек, но и в виде плиток для полов и тротуаров, а также в форме ступеней, труб, желобов, карнизов и др. рода отливок. Из этой же массы выделываются цистерны, ванны, резервуары, памятники, колонны, вазы и проч. Производство всех этих предметов до того развилось в последнее время, что составило особую отрасль фабрикации, которая вследствие своей простоты и несложности машин дает возможность изготовлять эти предметы по сравнительно невысокой цене. Масса приготовляется в пропорции: 1 ч. цемента на 4-5 частей песку, причем для лицевых частей употребляется песок мелкий, а для внутренних — крупный. Формы выделываются из дерева, железа и меди, смотря по величине и виду предмета. Окраска производится по желанию, сплошная или узорчатая. Половые плитки уплотняются под прессом. Окрашивающие вещества входят в состав лишь лицевой стороны плиток. Квадр. сажень пола стоит, смотря по рисунку, от 10 до 25 руб.

4) В Англии теперь приготовляются И. камни под названием виктория; это обыкновенный состав бетона, который для окончательного затвердевания после 4 дней погружается на полдня в раствор жидкого стекла. Очень хорошо сопротивляется сырости и переменам температуры.

5) И. камень Лебрена (Lebrun). — Гидравлический известняк превращают в порошок и 3-5 частей его смешивают с 1 ч. угольной или коксовой пыли; прибавляя воды, обращают смесь в тесто, из которого приготовляют кирпичи, которые затем обжигают в известково-обжигательных печах и после обжига опять толкут в самый тонкий порошок. Этот порошок, называемый Лебреном гидро, и составляет основной материал; цена его не дороже 25 коп. за пуд. Выделываемые И. камни бывают двух родов: 1) состоящие из смеси гидро с песком в пропорции 1:3 и служащие для выделки архитектурных украшений, пилястр и пр.; 2) представляющие тот же плотно сжатый состав, но покрытый чистым слоем гидро, уплотняемым ударами трамбовки, и служащие по выделке в формах плит для тротуаров. Эти камни приготовляются в железных или чугунных формах с прибавлением до 0,2 по объему воды. Формовка не требует большого давления. При высыхании масса не изменяется в объеме. По наружному виду И. камни Лебрена походят на мелкозернистый песчаник сероватого цвета. Дешевле тесаного естественного камня на 50%. Сопротивление раздроблению достигает 40 пд. на 1 кв. дм., т. е. более самого лучшего кирпича.

6) В некоторых местах И. камни готовят при помощи жесткой полугидравлической извести в смеси с песком и каменноуг. золой. Известь после обжига кладется в корзину, погружается в воду и держится в ней до тех пор, пока не перестанут выходить из воды пузырьки. Потом вынимают корзину, дают воде стечь и покрывают ее опрокинутым железным котлом; края котла, которыми он опирается на платформу, обсыпаются плотно золой для того, чтобы наружный воздух не имел сообщения с известью. Известь, оставаясь в таком положении в продолжение 12 часов, превращается в совершенно рыхлый порошок. Его берут 1 ч. и разводят довольно жидко водой и к смеси присыпают понемногу 2 1/2 ч. щебня или гравия с песком и 1 / 2 ч. каменноугольной золы или, где ее нет, выщелоченного древесного пепла. Перемешав все тщательно, прибавляют воды столько, чтобы все ее количество составляло четвертую часть, и эту полужидкую массу вливают в деревянные формы требуемой величины. Масса скоро твердеет и вынимается из форм для просушки на вольном воздухе. В местностях приморских приготовляют И. камни, более легкие сравнительно с предыдущими, состоящие из 1 1/2 ч. гидравлической извести, 2 1/2 частей толченых устричных скорлуп, 1 1/2 ч. пепла и 5 частей воды.

7) Известно, что цементы римских построек и портландский цемент заключают в себе 25-30% глины и 70-75% извести, а так как шлак заключает в себе тоже глину и известь в разных пропорциях, приближаясь или удаляясь от приведенного отношения, то явилась мысль: не возможно ли будет — добавлением недостающего — придать шлаку свойства, присущие цементу. Опыты оправдали предположения, при помощи доменных (особенно щелочных) шлаков ныне на разный манер выделывают нередко прекрасный И. камень. Так, напр., в Англии выделывают искусственные камни из шлака по способу генерала Зейта (Seidt). Шлак из печей выливается в холодную воду, в которой посредством машин обращается в мелкий довольно пористый порошок. Последний перемешивается с известной частью гипса, извести и окалины железа и по образовании пластической массы подвергается прессованию; приготовленные камни оставляются на воздухе для затвердевания, причем большое влияние имеет сырость. Эти И. камни очень тверды, упруги, при вбивании гвоздей не лопаются, легко могут тесаться, не крошатся и не поддаются влиянию мороза. От времени делаются прочнее и тверже, наприм. после 3-х лет выдерживают в 5 раз более груза, чем после 2-х месяцев. Кроме приведенных, выделываются еще в Англии И. камни из одного лишь расплавленного шлака и употребляются как массивы для подводных сооружений и как мелкий камень для мостовых. Производство этого рода камней, кажущееся на первый взгляд очень простым, представляет иногда почти непреодолимые затруднения, зависящие от свойства самого материала. Когда расплавленная масса (темп. ок. 1700 Ц.) прикасается к холодным стенкам формы, вследствие быстрого охлаждения сначала на поверхности ее образуются едва заметные трещины, которые по мере остывания расширяются и углубляются, так что после совершенного охлаждения отлитые камни распадаются в куски. Чем отливаемые куски больше, тем охлаждение медленнее и выделка лучше. Особого внимания заслуживает относящийся сюда способ охлаждения Вудворда, состоящий в том, что вынутый как можно скорее из формы камень вставляется в охладительную печь с температурой немного ниже точки плавления шлака. Особое устройство печи дает возможность равномерного охлаждения камня, как снаружи, так и внутри, вследствие чего сжатие происходит равномерно. Шлак выливается в формы из литого чугуна, открытые сверху и установленные по окружности вращающегося горизонтального круга, так что, поворачивая круг, подставляется последовательно одна форма за другой. Самые формы (прямоугольные) устроены так, что по вынимании скрепляющих клиньев их стенки отваливаются, а оставшийся камень тотчас поступает в охладительную печь. После каждой отливки стенки форм окрашиваются известью для предохранения от скорого остывания и облегчения отставания камней. При производстве надо обращать особенное внимание, чтобы отлитые камни не прикасались к каким-либо холодным предметам. Мостовые, сделанные из этого камня, по твердости не уступают граниту. Свойства зависят в сильной степени от состава шлаков (см. Доменное производство и Шлаки).

2-я группа. Применение кремнекислого натра или жидкого стекла для образования И. камней имеет некоторое значение. Наиболее распространены из этой группы искусственные камни, известные под именем Ransome (в Англии, Америке и Индии). Выделываются они из песка, который до употребления в дело должен быть высушен посредством струи горячего воздуха в жестяном вращающемся цилиндре, потом пропущен сквозь сито и (если нужно) измельчен в тончайший порошок. Берут на 1 ч. растворимого стекла от 18 до 24 объемов песка и смесь перетирают в особых мельницах в течение 3-х минут. Полученная пластическая масса превращается обыкновенным способом в кирпичи, которые из форм затем погружают в раствор хлористого кальция, производящий такое быстрое отвердевание, что они сейчас могут быть вынимаемы и перенесены на другое место. Для более легкого насыщения хлористым кальцием в камнях делается отверстие, доходящее до середины, в которое вставляется трубка, соединяющаяся с воздушным насосом, так что при выкачивании из этого отверстия воздуха, жидкость, прилегающая снаружи, тотчас впитывается внутрь. После такой первой обработки камни погружаются в другой раствор хлористого кальция (уд. густ. 1,4), который нагревается до 100° Ц. посредством труб, причем этот раствор, окончательно проникая сквозь всю массу, выгоняет из пор весь воздух, давая место образованию вследствие химического взаимодействия, с одной стороны — нерастворимого известкового силиката, плотно связывающего частицы песка, и с другой — хлористого натрия, легко выщелачиваемого водой. Для устранения этой последней операции — затрудняющей производство, Рансоме предлагает смешивать песок, портландский цемент, измолотую в порошок кремнекислую известь, небольшое количество кремнезема и жидкое стекло. Из этой массы И. камни не так скоро твердеют, но уже затвердевшие отлично сопротивляются жару, холоду, непроницаемы для воды, очень легко полируются и от времени делаются прочнее.

Л. Даллеман открыл способ окремнения камней (silicatisation), основанный на химическом взаимодействии извести с кремнекислотой, растворенной в воде в присутствии щелочи. Образующиеся кремнекислые соединения извести быстро твердеют от соприкосновения с водой, а потому этот способ может служить для придания крепости всем известковым породам, в том числе и мелу, при выделке камня для мостовых, тротуаров и т. п. Так, если мел будем попеременно подвергать действию раствора жидкого стекла в 6 частях воды и воздуха, то он делается плотно зернистым и хорошо полируется. При этом необходимо лишь выбирать мел мелкозернистый и одинаковой плотности или же составлять искусственную меловую массу. Кульман, много трудившийся над способами пропитывания камней жидким стеклом, указал приемы получать вместе с окремнением и окрашивание их в разные цвета: — камень последовательно напитывается растворами двух солей, при чем и образуется осадок кремнекислой соли требуемого цвета. Так, соли марганца и кремнекислого кали произведут окраску в бурый цвет, впадающий в темно-фиолетовый. Соли кобальта и кали дадут прекрасный голубой осадок; раствор кремнекислоты в присутствии щелочи с небольшим количеством искусственного сернокисл. барита, осаждает на поверхности камня непрозрачную пленку молочного цвета; напитывая камни растворами свинца или меди, они от обработки потом сернистоводород. газом или сернистым аммонием получают серый, черный или темно-бурый цвет; красно-бурый или медный цвет получается от употребления раствора железистосинеродистого калия в медной соли. Если известковые камни кипятить с растворами сернокислых солей тяжелых металлов, то с выделением углекислоты получаются окрашенные осадки более чистых оттенков; напр. медный купорос дает зеленый цвет и т. п. Окрашивание обыкновенно производится перед окремнением. В окремненных И. камнях очень часто замечается выцветание в виде белого налета, состоящего из углекислой щелочи; это явление происходит вследствие реакции жидкого стекла на известь и избытка в нем щелочи. Для отделения этой щелочи окремненные камни обмываются раствором кремнефтористоводородной кислоты (сперва слабым, потом более крепким), причем щелочь переходит в нерастворимое соединение. Вместо растворимого стекла для напитывания известкового камня может служить также раствор кислой фосфорнокислой извести; вследствие химического взаимодействия углекислота камня улетучивается, уступив место фосфорной кислоте, и образуется нерастворимая фосфорнокислая известь — вещество, быстро твердеющее и не пропускающее воды, но поверхность таких камней скоро покрывается пятнами, почему употребление их ограничено местами, где не требуется красоты.

В начале 60-х гг. Сорель изобрел так наз. магнезиальный цемент, приготовляемый через прибавку магнезии к насыщенному раствору хлористого магния в воде до образования густого теста. Из этого цемента делают разные предметы, кот. по просушке представляют очень твердый камень, нерастворимый в воде. Прибавляя какую-либо краску, можно воспроизводить И. камень наподобие мрамора. Преимущество перед обыкновенным мрамором — то, что он значительно легче по весу, не изменяет цвета и формуется как при выделке гипсовых изделий. Магнезиальный цемент, будучи смешан с 15-20 об. песка, образует материал, из которого приготовляются отличного достоинства строительные камни, всевозможных форм и размеров. В смеси с кремнеземом образует хороший точильный камень, с чистой глиной — состав, годный для отливки орнаментов и т. д. В последнее время начал распространяться дерево-камень, или ксилолит (выделываемый российским обществом "Ксилолит"). Он представляет магнезиальный цемент, смешанный с древесными опилками, а в случае желания придать преобладающие свойства камня — тальком, пемзой, шлаком и пр. Получаемая масса служит для выделки плит и досок требуемого размера, которые затем подвергаются давлению до 300 атм. При испытании ксилолита найдено, что он не загорается в самом сильном пламени, а лишь обугливается; дурно проводит тепло, наподобие дерева; не размокает в воде, впитывая даже при продолжительном кипячении лишь незначительное ее количество; по твердости не уступает камню, обладая при этом значительной упругостью; от мороза, сырости и жара не лопается, не пучится и не усыхает; обрабатывается как твердое дерево, т. е. его можно пилить, строгать, обтачивать, сверлить и т. д. обыкновенными инструментами; не требует окраски и может быть полирован; среднее сопротивление раздроблению 185 пд. на 1 кв. дм. и разрыву 41 пд. Обыкновенно его выделывают в форме квадратных плит величиной в 1, 1/4 и 1/9 кв. м.

Употребляя связывающим составом главным образом гипс, а также отчасти клей, буру, квасцы и т. д., получаются искусственные камни, известные под названием поддельного мрамора (еще в XVII стол.), в котором основная масса состоит из гипса, разведенного на клеевой воде (2 фн. клея на 1 ведро воды). Незначительная примесь буры (1 часть на 55 частей гипса) способствует затвердеванию. Иногда примешивают к гипсу немного гидравлической извести: смесь 500 ч. гипса, 5 ч. гидравлической извести, 22 ч. жидкого клея и 250 ч. холодной воды дает изделия, по плотности нисколько не уступающие изделиям из настоящего мрамора, почему эта смесь и употребляется для выделки каминов, балюстрад, облицовок и др. архитектурных украшений. Прибавление квасцов также значительно увеличивает прочность И. мрамора, что и применяется при приготовлении так наз. мрамора-цемента Кинеса (Kееnе): берут обожженный гипс, напитывают раствором квасцов (1 ч. на 12 ч. воды), дают затвердеть, после просушки обжигают во второй раз (красное каление), потом размалывают, смачивают тем же раствором квасцов и формуют изделия, поступая как для гипсовых изделий; для вынимания изделий после затвердевания из форм достаточно последние погрузить только в теплую воду, отчего они тотчас же отстают от изделий. Главные качества такого мрамора это — большая белизна и способность принимать высокую полировку. Прибавлением разных красок получаются очень красивые сорта мрамора, употребляемые на внутренние отделки зданий. Кроме указанных составов поддельного мрамора, существует еще много других, но во всех их основные материалы те же самые: гипс, известь обыкновенная, или гидравлическая, столярный клей, квасцы, бура или, кроме того, творог (см. Гипс). Формовка всех изделий из поддельного мрамора всегда производится почти по одному и тому же приему: основная масса вдавливается руками в формы, сделанные из гипса или дерева, которые для того, чтобы масса к ним не приставала, смазывают: первые — мылом, смешанным с маслом, а вторые — только мылом; по прошествии некоторого времени (около 1/2 часа и более, смотря по густоте) изделия вынимаются из форм, проветриваются на вольном воздухе в течение 2-х и более недель (в зависимости от величины предмета) и высушиваются окончательно или в обыкновенной русской, или в особой для сего выстроенной печи; затем остается только произвести шлифовку и полировку. Шлифовка плит производится куском мелкозернистого песчаника, поливая во время работы водой. При полировке наносят кистью еще раз тонкий слой окрашенного гипсового теста и после подсыхания поступают как при шлифовании, употребляя только камень более мелкозернистый и ровный, называемый пробирным, причем одной рукой водят по доске этим камнем, другой немедленно проводят губку вслед за камнем. На приготовленных таким образом мраморных досках пролитые вода и другие жидкости производят пятна, вывести которые чрезвычайно трудно, поэтому окончательно их покрывают еще лаком, притом два раза (через год), после чего они могут уже сохранять свой блеск и чистоту очень долго. Кроме поддельного мрамора, из гипса приготовляются и другие И. камни очень хороших качеств, напр. камни Дюмениля и Аббе. Первый заменяет вполне тесаный естественный камень и сопротивляется всем переменам воздуха. В 40 ведрах воды растворяют 5 ч. гашеной извести, 5 1/2 ч. квасцов, 3/4 ч. охры (для цвета), 3/4 ведра клея столярного (распускаемого в 1/2 ведре горячей воды) и в эту смесь всыпают 72 ведра гипса и 36 ведер мелкого песка; через 12 часов после формовки полученные камни вынимаются и сушатся на воздухе. Для выделки камней Аббе порошок обожженного гипса насыщается только таким количеством воды (20%), которое он потерял при обжиге, и полученная масса в формах подвергается очень сильному давлению; этот камень очень плотен, красив, хорошо сопротивляется действию атмосферы и обходится дешевле тесанного.

3-ю группу составляют следующие И. камни: 1) Асфальт (см. Асфальт и Гудрон), который в смеси с крупным песком или гравием имеет обширное применение в технике; 2) Металлава, приготовляемая смешением 3 ч. песка и 2 ч. мелкого известкового камня, 1 ч. дегтя или смолы и 1/10 ч. воска и какой-либо минеральной краски; это — масса, из которой выделываются хорошие плиты для облицовки и полов; 3) различные И. камни без особого названия. Так, во Франции приготовляют массу из 105 ч. песка, 12 ч. глета и 5 ч. льняного масла, применяя для формования обыкновенные приемы; через 8 дней после выделки эти камни так затвердевают, что при ударе о сталь издают искры; наибольшей твердости достигают по прошествии 8 лет и затем не изменяются. В Америке, в Висконсине, приготовляют И. камни из древесной массы, прибавляя к ней разные вещества (для предохранения от проницания водой и действия огня) и затем подвергая прессованию; эти камни по просушке представляют строительный материал, годный для возведения жилых зданий.

II) Главными представителями И. камней второго отдела служат: обыкновенный кирпич (см.) и огнеупорный кирпич. Но, кроме того, сюда относится большая масса разнообразных смесей огнеупорной и легкоплавких глин (см. Глина) между собой и с другими камнями — смесей, представляющих иногда твердость и вязкость, достаточные даже для выделки камней, применяемых для мостовых; но в практике эти камни или не нашли применения по дороговизне, или применяются лишь для мелких изделий и по своему производству не отличаются от других обожженных глиняных изделий.

Эд. Фрик. Δ .