Для отрезания плит используют дисковые фрезы, армированные алмазом или твердым сплавом, а также торцевые фрезы.
Камни шлифуются на станках портального, планетарного и других видов. Как правило, процесс шлифовки включает пять этапов: грубое шлифование, черновое шлифование, первое и второе шлифование и лощение. Шлифуют камень шлифовальными шарошками на карборундовом зерне либо шлифовальным инструментом на синтетических алмазах.
Камень полируется войлочными или матерчатыми кругами с применением различных паст или полировальным алмазным инструментом.
В практике производства тесаных изделий наиболее широко используется ударное разрушение камня, производимое в основном вручную с помощью клиньев, закольников, скарпелей, бучард, шпунтов, троянок и пневмомолотов, т.е. так называемые классические методы ударной обработки. Из вышеперечисленных наиболее распространенным является бучардирование камня, выполняемое ручными бучардами, пневмобучардами и пневмокиянками с 25, 36, 64 и 100 зубьями. Чаще всего этим методом готовят ступени, бордюры, устои мостов, основания памятников и др., где достигается точечная фактура обработки.
В промышленности достойное место начинает занимать ультразвуковая декоративная обработка камня в абразивной среде. Процесс обработки протекает медленно, но характеризуется высокой точностью.
В камнеобработке ультразвуковые колебания используют: — в целях раскрытия естественной фактуры распиленных и шлифованных плит без полировки. При этом ультразвуковое поле создается в жидкой среде;
—для интенсификации существующих технологических процессов путем наложения ультразвуковых колебаний на камнеобрабатывающий инструмент;
—для ультразвуковой размерной сложно-профильной обработки в абразивной среде.
Вибрационное, или ударно-силовое, резание (динамическое скалывание) основано на использовании колебательных движений резцового инструмента с амплитудой 1,5-2 мм и частотой 30-50 Гц. Высокоэффективным считается виброрезание при вертикальном шахматном расположении лопаточных резцов на держателях.
Среди физико-технических методов обработки камня уже нашел широкое применение метод обработки камня термореактивными газовыми горелками бензино-воздушного и керосиново-кислородного типов.
Бензино-воздушные термоотбойники применяют для изготовления архитекруно-строительных деталей и монументов из пород высокой крепости. Использование термоотбойников повышает производительность и улучшает условия труда, снижая при этом себестоимость продукции.
Обработка камня токами высокой частоты наиболее пригодна для приготовления блоков-заготовок в производстве ступеней, бордюра, парапета и др. Используют высокочастотные колебания с частотой до 20 МГц. Разрушение пород токами высокой частоты совершенствуется и имеет большую перспективу.
Оригинальное решение по камнеобработке представляет плазменное разрушение пород кристаллической структуры. Вытекающая из плазмотрона струя со скоростью до 1000 м/с и с температурой до 2400°С практически режет камень.
Обработка камня лазерами проводится в направлении полного разрушения горной породы или ее ослабления для последующего разрушения горной породы механическими способами. Квантовыми генераторами практически можно эффективно разрушать любую горную породу, придавая ей при обработке любую форму.
Перспективен способ обработки камня высокоскоростной водяной струей, подаваемой под давлением более 10 МПа через сопло диаметром в несколько миллиметров. За счет кинетической энергии струя прорезает за один проход камень на глубину до 4 см. Если сочетать водные струи с электрогидравлическим эффектом (пульсация струи до 300-3000 импульсов в минуту), то можно эффективно разрушить породу любой прочности.
3. Исследование горных пород
В настоящее время при инженерных изысканиях широкое применение получили методы статического и динамического зондирования. Это очень простые методы исследований преимущественно песчаных и глинистых пород, дающие широкую информацию об их плотности, прочности, деформационных свойствах и однородности. Кроме того, с помощью этих методов можно устанавливать изменение геологического разреза по глубине, выявлять глубину залегания и мощность слабых слоев и зон плотных, прочных и коренных пород, а также изменение степени уплотнения, и упрочнения искусственно отсыпанных или намытых пород во времени. Методы зондирования позволяют получать необходимые данные для проектирования и оценки условий строительства свайных фундаментов, шпунтовых ограждений и других видов строительных работ.
Опыты состоят в надавливании или забивании в горные породы зонда с коническим наконечником (редко грунтоноса-пробоотборника). При статическом зондировании зонд задавливается в породы, при динамическом - забивается. По тем сопротивлениям, которые оказывают горные породы проникновению в них зонда, судят об их плотности, прочности и других свойствах. Естественно, что такие исследования горных пород не являются достаточно точными, они дают предварительные, главным образом приближенные представления об их свойствах. При сочетании методов зондирования с другими видами геологических работ, результативность их, т.е. точность и достоверность, значительно повышаются.
Статическое и динамическое зондирование - это полевые экспресс - методы, для интерпретации результатов которых на предварительных стадиях изысканий их надо обязательно сочетать с разведочными работами- геофизическими и горно-буровыми, а на детальных - использовать в качестве дополнительных с целью повышения детальности изысканий в целом и решения специальных вопросов (например, при проектировании свайных фундаментов и др.).
ГОСТ 20069-74 и 19912-74 и «Указания по зондированию горных пород для строительства» (СН 448-72) рекомендуют при инженерных изысканиях для конкретных зданий и сооружений зондирование производить в пределах их контуров или не более чем в 5 м от них. Для получения сопоставимых данных часть точек зондирования рекомендуется располагать на расстояниях не более 5 м от разведочных выработок, из которых производят отбор монолитов горных пород для лабораторных исследований и выполняют другие полевые исследования. Практика показывает, что данные зондирования необходимо рассматривать совместно с данными, получаемыми при бурении скважин и проходке горных выработок. Этого требуют ГОСТ 20069-74 и 19912-74. Глубину зондирования определяют исходя из необходимости исследования определенной толщи горных пород как оснований зданий и сооружений. Предельная глубина зондирования не должна превышать 20-и. Область применения статического и динамического зондирования в зависимости от вида и физического состояния горных пород регламентируется данными, приведенными в табл.1.
Таблица 1.
Область применения статического и динамического зондирования по СН 448-72
| Вид и физическое состояние горных пород | Способ зондирования | |
| статический | динамический | |
| Песчаные:крупно-, средне-, мелко- и тонкозернистые влажные и и маловлажные;крупно-, средне-, мелкозернистые водоносные; | Допускаются | |
| тонкозернистые пылеватые водоносные | Допускается | Не допускается* |
| Глинистые (супеси, суглинки и глины):твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции; | Допускаются | |
| мягкопластичной, текучепластичной и текучей консистенции | Допускается | Не допускается* |
| Песчаные и глинистые с содержанием крупнообломочного материала | Не допускаются | |
| при более 25% | при более 40% | |
| Песчаные водоносные | При определении динамической устойчивости | |
| Не допускается* | Допускается | |
| Все виды горных пород в мерзлом состоянии | Не допускаются | |
| Скальные и полускальные | ||
| Крупнообломочные |
Допускается по специально разработанной методике при проведении экспериментальных работ.
При статическом зондировании основными показателями свойств горных пород являются:
а) общее сопротивление зондированию Rобщ, кгс;
б) сопротивление погружению конуса Rкон кгс/см2;
в) удельное сопротивление погружению конуса Rуд. кон, кгс/см2;
г) сопротивление трению по боковой поверхности зонда Rтр, кгс/см2.
Общее сопротивление горных пород — это то сопротивление, которое они оказывают проникновению зонда. Оно равно тому усилию (кгс), которое передается зонду гидравлическим домкратом или весом груза.
При использовании современных гидравлических установок оно равно
Rобщ = pFц,
где p — показание манометра, отражающее давление в цилиндре гидравлического домкрата, кгс/см2; Fц — площадь поршня гидравлического домкрата, см2.Часть усилий, расходуемых на вдавливание зонда, расходуется на преодоление сил трения между зондом и породой. Если исключить эти сопротивления, получим сопротивление горных пород, оказываемое непосредственно проникновению конуса, т. е. сопротивление погружению конуса Rкон.
Rкон = Rобщ – Rтр.
Современные установки для статического зондирования позволяют производить измерение общего сопротивления зондированию по показаниям манометра, а сопротивления проникновению конуса — по показаниям динамометра и индикаторов часового типа.
Удельное сопротивление статическому зондированию конусом равно