По твердости каменные породы делятся на три категории, в соответствии с которыми подбирается технология добычи и обработки камня, а также механизмы и инструменты. Породы I категории— мягкие (по шкале Мооса менее 3) легко режутся стальными резцами. К мягким камням относятся гипсовый и тальковый камень,. Доломит, известняк-ракушечник. Породы II категории — средней твердости (по шкале Мооса 3—5) режутся стальными и твердосплавными резцами, легко обрабатываются абразивным инструментом. К ним относятся: мрамор, кристаллический известняк, песчаник, сланец, некоторые виды вулканического туфа и др. Породы III категории — твердые (по шкале Мооса 6—В) обрабатываются абразивными и скалывающими инструментами, не поддаются твердолавным и стальным резцам. Это — гранит, габбро, сиенит, лабрадорит, кварцит и др.
От твердости камня зависит тонкость деталировки, возможность выполнения резьбы по камню. Сложная деталировка и резьба почти невыполнимы на твердых породах. Мягкие породы, наоборот, легко поддаются любой обработке, но детали и орнамент на них грубоваты и, со временем разрушаясь, как бы оплывают и теряют свои формы. Породы средней твердости труднее мягких поддаются обработке, но зато детали из них могут быть тоньше, резьба — изящнее и сложнее.
Эта зависимость деталировки от твердости породы наглядно проявилась в архитектуре античной Греции. Совершенствование строительных инструментов обусловило переход от строительства из мягкого известняка в архаический период к строительству из более твердого мрамора в период классики. Получили развитие ионический и коринфский ордера, обладающие более сложными и изящными деталями по сравнению с дорическим ордером, развившимся еще в архаическую эпоху.
Твердость и прочность камня не всегда находятся в прямой зависимости, по большой твердости камня нельзя судить о его высокой прочности. Так, очень твердые породы, такие как сиенит и габбро, могут быть хрупкими, что не позволяет делать из них сложные элементы сооружений.
По прочности различают: высокопрочные породы с аСж более 40 МПа, средней прочности с аСж=Ю—40 МПа, низкой прочности с аСж=0,4—10 МПа.
Прочностные качества камня проявляются при работе конструкций из него на сжатие. Камень — материал непластичный и довольно-таки хрупкий. Поэтому при хорошем сопротивлении сжатию он выдерживает сравнительно небольшие изгибающие нагрузки. В среднем твердые породы камня в 20 раз слабее работают на изгиб, чем на сжатие, а породы средней твердости и мягкие—в 5—10 раз. Это свойство камня определяет ограниченный выбор конструктивных схем для сооружений, где он является основным конструкционным материалом.
Прочность камня влияет на архитектурные пропорции сооружении из него. Так, дорический ордер, архитектурные формы которо-Горазвились в период строительства из известняка, имеет более мужественные и даже грубые пропорции по сравнению с-возникшими позднее ионическим и коринфским ордерами, выполнявшимися из мрамора. Другой материал изменил пропорции ордера. ь!сота антаблемента по отношению к высоте колонны стала значительно меньше, чем в дорическом ордере, расстояния между кононнами — шире, балки архитрава получили меньшее сечение. Дорический ордер сопоставляют с обнаженным телом атлета, ионический — со стройной фигурой девушки, задрапированной в пеп-лос. Сравнение двух храмов, построенных примерно в одно время (V в. до н. э.) — храма Олимпии из известняка и храма Фесея в По-сейдонии из мрамора, показывает, что первый сохраняет в своих формах нечто от архаической грубости, в то время как последний отличается большей изысканностью деталей, соответствующей прочности материала.
По плотности (объемной массе) различают породы: тяжелые плотностью более 2,3 г/см3 и легкие плотностью не более 2,3 г/см3. Показатели прочности и плотности используются для конструктивных расчетов.
Для установления возможности применения той или иной каменной породы в определенных условиях эксплуатации, для теплотехнических расчетов и для определения возможного срока службы камня в сооружении учитываются показатели водопоглощения, пористости, теплопроводности, морозостойкости.
Водопоглощение определяется в процентах по отношению к массе камня. Твердые породы имеют водопоглощение не более 0,5 %, мягкие — не более 30 %.
Пористость определяется соотношением объемной массы и плотности (удельного веса), выраженным в процентах. Горные породы подразделяются на низкопористые (р—менее 5 %), среднепо-ристые (р—5—20 %) и высокопористые (р—больше 20 %).
Теплопроводность определяется в Вт/(м-К) и составляет для твердых пород 2,5, для мягких — 0,35—0,4.
Морозостойкость определяется в циклах попеременного замораживания и оттаивания. Морозостойкие породы выдерживают более 50 циклов, породы пониженной морозостойкости — менее 50.
Декоративные и прочностные свойства каменной породы зависят от состава образующих ее минералов, структуры породы, т. е. способа связей минералов друг с другом и ее текстуры, т. е. особенностей сложения породы (слоистость, трещиноватость, пористость и т. п.). Минерально-химический состав определяет окраску камня, структура и текстура — его рисунок. Понятие «текстура» несколько различно в архитектуре и геологии. В геологии под текстурой понимают особенности сложения породы. В архитектуре текстуру понимают как рисунок камня, складывающийся из цветовых пятен (полосатые гнейсы и мраморы, пятнистые брекчии и т. п.) или инородных вкраплений, каверн, крупных пор и т. п. (травертин, известняк-ракушечник).