Комплексная оценка свойств природного камня Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

СЕМИНАР 8

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© Н.М. Герасимович, М.В. Голубева, 2001

УДК

Н.М. Герасимович, М.В. Голубева

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СВОЙСТВ ПРИРОДНОГО КАМНЯ

Н

а протяжении многовековой истории человечества природный камень играл важную роль в развитии цивилизации как важнейший строительный и поделочный материал. В 21 веке, несмотря на интенсивное развитие изготовления и использования искусственных камнематериалов, продолжается неуклонный рост потребления, а, следовательно, и добычи природного камня.

Потребление природного камня в промышленном строительстве и во многих других областях народного хозяйства определяется комплексом свойств горных пород. При чем для окончательного выбора камня в зависимости от характера эксплуатации облицовок определяющими оказываются только некоторые свойства или их группы.

Свойства являются важнейшими характеристиками материалов, по которым судят об их пригодности к использованию и качестве, а также о поведении при транспортировании и хранении.

Свойство - показатель своеобразия материала (изделия), проявляющегося в условиях его обработки или при применении и эксплуатации в конструкциях и облицовках.

Качество - совокупность свойств материала (изделия), обеспечивающих его способность отвечать его требованиям в соответствии с его назначением.

Свойства предопределяются природой материала или придаются ему искусственным путем и зависят от химического состава и строения материала. Многие свойства взаимосвязаны, в соответствии, с чем изменение одних из них влечет за собой изменение других. Например, с увеличением пористости материала повышается его водопоглощение и снижается прочность.

Свойства материала оценивают, как правило, числовыми показателями, которые устанавливают в основном путем испытаний специальных образцов.

Большинство свойств (средняя прочность, пористость, прочность, твердость и др.) одинаково важны для всех материалов, некоторые же свойства важны лишь для части их и в определенных условиях эксплуатации. Например, по степени морозостойкости характеризуются только те материалы, на которые может действовать вода в условиях попеременного многократного замораживания и оттаивания.

Пригодность камня для использования в тех или иных видах облицовки определяется комплексом свойств горных пород. Причем для окончательного выбора камня в зависимости от характера эксплуатации облицовок определяющими оказываются только некоторые свойства или их группы.

Стандартом на блоки из природного камня (ГОСТ 9479-84) предусмотрен при геологической разведке, а также на карьерах и камнеобрабатывающих предприятиях обязательный контроль следующих основных свойств горных пород:

■ физических - истинная и средняя плотность, пористость, водопоглощение, водостойкость (размягчение), морозостойкость (для пород, используемых в наружных облицовках), трещиноватость;

■ механических - прочность при сжатии, прочность при растяжении и изгибе (по требованию потребителя), истираемость;

■ технологических (только при геологической разведке) - пооперационный выход продукции; обрабатываемость, отражательная способность;

■ строительных (эксплуатационных) - долговечность (по морозостойкости и солестойкости);

■ эстетических - декоративность.

Физические, механические, химические свойства

горных пород относятся к общим свойствам, присущим большинству материалов. Технологические, строительные и эстетические свойства являются специфическими свойствами камня, представляющими непосредственный интерес для камнеобработчиков и строителей.

В свою очередь, последние определяются эксплуатационными свойствами, эстетическими соображениями, модой (спросом), в значительной мере зависящей от страны потребителя. Потребительские свойства в основном обуславливают рыночную стоимость облицовочного камня. Как известно, стратегия производства и сбыта камня в значительной степени определяется его декоративностью. Однако надо учитывать то, что с рыночной точки зрения высокодекоративный камень не может продаваться крупными оптовыми

партиями. В этом его отличие от камня средней декоративности, для которого характерны меньшие затраты на обработку и более низкая цена; соответственно иметь дело с таким камнем выгоднее и надежнее. Кроме того, важным критерием при оценке камня являются его эксплуатационные свойства. Как правило, у высокодекоративного камня они не высоки, хотя бывают исключения.

Сочетание таких свойств природного камня как цвет, декоративность, прочность, способность противостоять выветриванию или вернее, влиянию окружающей среды позволяет использовать его в различных областях строительства и архитектуры. В зависимости от физико-механических, технологических и декоративных свойств природные камни могут использоваться в качестве:

а) облицовочных плит для внутренней и внешней облицовки, не несущих механических нагрузок;

б) облицовочных плит и блоков, несущих механическую нагрузку;

в) плит для лестничных площадок, полов, мощения площадей и подходов к зданиям, блоков для парапетов, брусчатки, плит для облицовки гидротехнических сооружений, несущих различную нагрузку;

г) архитектурно-строительных деталей и профильных элементов;

д) ритуальных изделий.

Существующая система государственных стандартов устанавливает ряд методик по оценке качества сырья по группе показателей. Из всех показателей только эстетические свойства не имеют количественной оценки.

Стандарт на блоки допускает визуальное определение декоративности камня путем сравнения оцениваемого образца с эталонами. Сложность и недостаток этого метода состоит в том, какой же камень избрать эталоном и в том, что при визуальном определении оценка не носит количественный характер. Для оценки декоративности камня может быть использован также экспертный способ. В последнее время с этой целью начали применять так называемый квалиметрический метод (в переводе с латинского - буквально «измеряющий качества»), при котором декоративность рассматривается как некоторый сложный комплекс художественно-эстетических свойств поверхностей камня, располагаемых на трех уровнях. На первом уровне рассматривается обобщающее свойство - декоративность; на втором - составляющие частные элементы -цвет, текстура, фактура; на третьем - признаки, характеризующие каждый элемент: для цвета - цветность, насыщенность, светлота, цветовое предпочтение, однородность сочетания цветов; для текстуры - рисунок, структура, просвечиваемость; для фактуры - полируе-мость (отражательная способность после полировки). Каждый из перечисленных признаков подразделяются

на категории, которые оцениваются определенным количеством баллов. Весомость, т.е. «ценность» каждого признака в баллах, определяются экспертным методом. Для установления категории признака могут использоваться визуальный анализ либо инструментальные методы.

Недостаток этого метода в том, что каждый эксперт имеет свой субъективный взгляд на декоративные свойства, не всегда эксперт является хорошим специалистом в данной области, а обеспечить опрос большой -группы экспертов достаточно трудоемко и финансово это повлечет увеличение себестоимости сырья.

Чтобы убедить и потребителя, и изготовителя в достоверности и объективности информации о качестве продукции, необходимо иметь объективный метод оценки качества и обеспечить независимость органа, проводящего оценку, как от заказчика, так и от тех, на кого она рассчитана.

Методика оценки качества природного камня должна быть комплексной, т.е. сочетать количественные и качественные оценки различных свойств. Методика предназначена как для оценке уровня качества конкретного сырья, так и при сравнительной оценки сырья внутри сегментов рынка, прежде всего одинарного и высокодекоративного (уникального) камня.

Комплексная оценка сырья основана на экспертном методе, с помощью которого устанавливается значимость (вес) различных показателей качества в баллах.

Вначале эксперты ранжируют группы основных свойств по степени влияния на цену, а также и внутри каждой группы выделяют характеристики влияющие на цену.

Для этого эксперты первоначально по десятибалльной шкале оценивают значимость групп свойств (физические, механические, технологические, строительные и эстетические) по их влиянию на цену продукции.

На следующем этапе характеристики всех свойств природного камня (истинная плотность, средняя плотность, пористость, водопоглощение, водостойкость (размягчение), водопроницаемость, морозостойкость, теплопроводность, тепловое расширение, огнеустой-кость, электропроводность, трещиноватость, прочность при сжатии, прочность при растяжении, прочность при изгибе, сопротивление удару, истираемость, упругость, пластичность, хрупкость, твердость, пооперационный выход продукции, обрабатываемость, отражательная способность, долговечность по морозостойкости, долговечность по солестойкости, цветность, насыщенность, светлота, цветовое предпочтение, однородность сочетания цветов, рисунок, структура, просвечиваемость, полируемость) так же оцениваются по десятибалльной шкале. Это позволяет определить значимость (вес) каждого свойства и выделить мини-

мальную совокупность, которая с достаточной (заданной) степенью достоверности (не менее 80-90 %) оценивает качество природного камня.

На третьем этапе отобранная совокупность качественных показателей оценивается по степени влияния на цену продукции, но уже по основным сегментам рынка. Установленные при этом весовые показатели для каждого свойства позволяют определить комплексную оценку камня конкретного месторождения. При этом все качественные показатели нормируются по отношению к эталонному значению. За эталон внутри каждой группы принимается наиболее распространенный камень данной группы (сегмента рынка). Например, для ординарных гранитов - Мансуровский, для весокодекоративных гранитов - Азу Бахия, для ординарных мраморов - Коелгинский, для высокодекоративных - Порторро, для ординарных мягких пород - Молоковский известняк, для высокодекоративных мягких пород - Травертино Персиано.

Комплексная оценка камня i -го месторождения (Ki) осуществляется следующим образом:

К = £ ^,

' ¿—I J \тэт

У ^ У

где у - свойство (характеристика качества), j=1,m; kj - вес (значимость) j-го качественного показателя.

IВ

ki = „^—, где I - эксперт, I =1,L; Ву - оценка

I ]

(в баллах) I -м экспертом у -го качественного свойства; I - месторождение камня, I =1,п; N у - значение у -го качественного показателя для камня i -го месторождения (например, средняя плотность 2862 кг/м3); NЭjm - значение у -го качественного показателя для

камня эталонного месторождения рассматриваемой группы.

Комплексная оценка качества может использоваться для формирования цен на природный камень по сегментам рынка:

Ц = Цэт • ,

Кэт

где Ц - цена камня I -го месторождения; Цэт - цена камня эталонного месторождения рассматриваемой группы; К- - комплексная оценка камня I -го месторождения; Кэт - комплексная оценка камня эталонного месторождения рассматриваемой группы.

Для сопоставления показателей качества природного камня различных месторождений в МГГУ совместно с «МКК-Холдинг» составлена информационная база по качественным характеристикам природного камня основных месторождений. Достоверность и надежность использования комплексной оценки качества предполагается проверить на основе установления статистической взаимосвязи между комплексным показателем и рыночной ценой продукции.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

,____________________________________________________________________________________6}

Сц

Герасимович Н.М. , Голубева М.В. - Московский государственный горный университет.