Строительство объектов из гранитного камня человечество использует с древнейших времен. На протяжении всей истории способы обработки камня менялись и становились более эффективными. В нашей статье мы затронем способы распиловки гранита, которые использовались в древние времена и в средние века.
Начнем мы конечно же с Древнего Египта. Обработку гранита, песчаника, базальта древние египтяне вели постоянно, это требовалось для возведения различных погребальных сооружений, строительства памятников и культовых объектов. Можно сказать, что движущей силой, влияющей на развитие обработки камня послужила их религия. Поклонение египетским богам требовало постоянного строительства объектов, материалом для которых мог служить только камень, по той причине, что дерева-лесов на территории Египта практически нет, а дерево произрастающее не пригодно для возведения больших объектов.
На рисунке выше показан процесс распиловки каменного блока в Древнем Египте с использованием медных пил. Версий о том, как египтяне строили свои пирамиды много и мы не будем сейчас их обсуждать. Общепринятым является мнение, что большие каменные блоки египтяне пилили пилой из меди или латуни и для улучшения эффективности при распиловке сыпали в качестве абразива кварцевый песок. В 1999-2001 годах археолог Денис Стокс, активный сторонник официального взгляда на древнюю историю, провел серию экспериментов по распиловке каменных блоков плоской медной пилой с использованием кварцевого песка в качестве абразива. Медная пила в экспериментах имела вес 14,5 кг, длину 1,8 метра, ширину 15 см и толщину 6 мм. В случае с сухим абразивом использовалась пила с прямоугольной режущей поверхностью, а с влажным песком – зубчатая режущая поверхность.
Распиливать камень штрипсовой пилой человек научился с древнейших времен. Так, в период I династии Древнего Египта (4 тыс. лет до н.э.) для распиловки различных горных пород применяли медные полосовые пилы, которые работали со свободным абразивом (кварцевым песком) или закрепленным абразивом, т.е. вчеканенными в корпус зернами твёрдых минералов; корунда, алмаза, берилла и т.п.
Таким образом, например, получены детали различных гранитных саркофагов и базальтовые плиты пола пирамиды Ху-Фу. Значительно позже человек стал применять многоштрипсовые конструкции рамных камнераспиловочных станков. В сборнике рисунков великого художника и учёного эпохи Возрождения Леонардо да Винчи «Кодекс Атлантикус», хранящемся в Милане, содержится первый технический чертёж штрипсового станка с кулисным приводом пильной рамы.
В 1801 г. российский мастер-изобретатель Филипп Стрижков модернизировал штрипсовые распиловочные станки Колыванской фабрики, заменив колеса большого диаметра и коленчатые валы главного привода кривошипно-шатунным механизмом, а канатные подвески пильной рамы на цепные, Перевод оборудоваиия на паровой, а затем на электрический привод существенно повлиял на конструкцию распиловочных станков, С 1880 г. на промышленных предприятиях наиболее развитых стран начали использовать электроприводы станков с групповым (через систему трансмиссий), а позже с индивидуальным приводом. К началу XX в. на камнеобрабатывающих заводах Италии, Франции, Германии вводятся в эксплуатацию рамные камнераспиловочные станки, снабжённые индивидуальным электроприводом. Эти станки, смонтированные вместе с приводом на общем фундаменте, составляли единое целое, благодаря чему отпадала необходимость в индивидуальной трансмиссии или контрприводе. Такие станки с полным основанием можно считать прототипом современного камнераспиловочного оборудования.
Так или иначе следы распила камней можно увидеть в Египте рядом с древними памятниками.
Различные станки для распила камня были найдены археологами и в Европе.
Штрипсовые пилы — полосовые пилы, пилы в которых роль режущего инструмента выполняет одна или несколько полос из твердого металла. Данные пили использовались с древнейших времен. В средневековой Европе одновременно с развитием промышленности происходило и развитие технологии обработки и распила камня. Для промышленности требовались все большие и большие объемы камня. Стали использовать лучковые пилы, роль режущего элемента в них по прежнему выполняла полоса из металла, но сама конструкция отличалась от используемых ранее штрипсовых пил.
К X веку в Европе постепенно встал вопрос с распиловкой более крупных каменных блоков и лучковые пилы модернизируют сначала на водяной привод из колеса, а гораздо позже уже на паровой, а затем на электрический. Первоначально от лучковых пил взяли рамку с металлической полосой (штрипсом).
На этой основе с подсыпкой абразива в процессе распиловки, механическим приводом , рамка перемещалась вперед-назад. Скорость реза была очень маленькая , для увеличения рамку стали нагружать дополнительно. Но при увеличении давления на рамку, начало прогибаться полотно пилы. Скорость резания сильно не возможно было увеличить при этом. И как практически на всех станках пошли по пути увеличения количества режущих инструментов — появилась многоместная натяжная рама где каждый штрипс (полотно) натягивается отдельно. Такой принцип распила гранитных плит показан на видео ниже. В наше время распиловка гранита производится на станках с аналогичным принципом работы и купить гранитную плиту можно уже полностью обработанную и готовую к использованию.
Практически до сих пор, все исследователи, занимающиеся историей технологий, были согласны с тем, что кривошип или коленчатый рычаг не был известен в римское время и, что это более позднее средневековое изобретение. Первые механизмы с применением кривошипа, как считают, приведены в трактате Аль-Джазари из Диярбакыра (1206 год). Самая первая, как полагают, механическая лесопилка в истории, изображенная в записной книжке Виллара д’Онкура (1235 год), приводится в действие системой из кулачков и упругой доски.
Город Иераполь был хорошо известен в античности «иераполитским» мрамором, который использовался в отделке города Константинополь. К городу подходило два акведука. В городе существовала гильдия гидралетов — водяных мельников. Ниже приведена реконструкция водяной машины для пиления мрамора Аммиана из Иераполя.
Мраморные карьеры располагались примерно в 20 км к северо-западу от города у деревни Thiounta. Они упоминаются в нескольких надписях северного некрополя.
В 2000 году в Герасе (город Декаполиса) была открыта каменная мраморопильная мельница. Она находилась в одном из помещений в юго-восточном углу крытой галереи храма Артемиды. Из резервуара, расположенного выше этого помещения и наполняемого из акведука, вода падала на водяное колесо шириной около полуметра и диаметром 4-5 м. Сохранилась стена с подводящим водоводом и остатки стенок ямы водяного колеса. В помещении были найдены два известняковых барабана более полутора метров длиной, диаметром 1 м и весом более 2 тонн каждый. Изначально, барабаны располагались по сторонам отводящего водовода. Барабаны имеют серии из 4-х параллельных пропилов на одинаковую глубину, хотя сами они круглые. Никаких следов мельничных жерновов не обнаружилось. И вся конструкция помещения исключает возможность размещения там вертикальной зерновой мельницы. В сохранившихся стенках ямы водяного колеса видны прямоугольные пазы для установки подшипников его оси. На обоих внешних поверхностях стенок ямы остались круговые следы износа от трения какого-то круглого объекта. Предполагают, что это следы от кривошипных дисков, диаметром примерно 1 метр, присоединенных непосредственно к оси водяного колеса. Они были снабжены эксцентрическими шипами, к которым присоединялись шатуны, идущие вдоль отводящего водовода к вертикальным рамным пилам с 4-мя полотнами каждая.
Ниже приведена реконструкция мраморопильной мельницы в Герасе, общая фотография и план помещения, фотографии барабана с пропилами и каменного блока стенки ямы водяного колеса.
Технологий распиловки дял получения из гранита гранитных плит существует достаточно много от классической ленточной и штрипсовой до современной гидроабразивной обработки. У каждой технологии имеются свои особенности. Единственно что объединяет все эти технологии — материал для которого они создавались, представляющий плотную структуру и представленный повсеместно — гранитный камень.
