Основные источники органического и неорганического сырья для производства строительных материалов.

Сырье для производства строительных материалов. Главным источником для получения строительных материалов являются горные породы. Горная порода – природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Земля состоит из горных пород. Минералом называют вещество, представляющее собой химический элемент, химическое соединение или смесь таких соединений. Оно является продуктом природных физико-химических процессов или жизнедеятельности животных и растительных организмов. К минералам относят алмаз, кварц, ортоклаз.

Все горные породы подразделяются на три вида:

Изверженные породы образовались непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава), в результате ее охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают глубинные и излившиеся горные породы. Глубинные возникли в результате постепенного остывания магмы при высоком давлении внутри земной коры. В этих условиях составляющие магмы кристаллизовались, благодаря чему образовались массивные плотные породы с полнокристаллической структурой: граниты, лабрадориты и габбро. Излившиеся породы образовались в результате вулканического извержения магмы, которая быстро остывала на поверхности при низкой температуре и давлении. Времени для образования кристаллов было недостаточно, поэтому породы этой группы имеют скрыто или мелкокристаллическую структуру и большую пористость: порфиры, базальты, вулканические туфы, пеплы и пемзы.

Осадочные горные породы называют вторичными, поскольку они образовались в результате разрушения изверженных пород или из продуктов жизнедеятельности растений и животных организмов. Один из способов формирования этих горных пород – химические осадки, образующиеся в процессе высыхания озер и заливов. В результате в осадок выпадают различные соединения, которые со временем превращаются в травертин, доломит. Общая особенность этих пород – пористость, трещиноватость, растворяемость в воде. Относятся песчаники, пески, глины, гравий и щебень.

Метаморфические породы образовались путем превращения изверженных и осадочных горных пород в новый вид камня под воздействием высокой температуры, давления и химических процессов (относятся мрамор, кварциты, гнейсы, сланцы).

Необходимо также сказать о лесе – как о значительном источнике различных строительных материалов.

Сырьем для получения битумных и дегтевых вяжущих веществ является нефтяное сырье, природные битумы, каменный уголь и др. А источником для производства пластмасс служит природный газ, продукты переработки нефти, каменноугольный деготь и др.

Широко при производстве строительных материалов используются неорганические техногенные отходы. Так, например, при производстве цемента применяется доменный шлак – отход металлургической промышленности. Для производства цемента, ячеистого и тяжелого бетона, сухих смесей применяются золы ТЭС, получаемые при сжигании угля. Отход производства ферросилиция - микрокремнезем используется цементными заводами и предприятиями ЖБИ как активная высококремнеземистая добавка.

Природные каменные материалы.

Природный камень служил основным строительным материалом еще первобытному человеку. Высокая механическая прочность и долговечность позволяли использовать его в качестве стенового материала в строительстве различных сооружений, а красивая окраска и богатая текстура обусловили его применение для архитектурного храмов, дворцов.

В наше время плотные природные каменные материалы уже не используются для возведения стен, арок, куполов, колонн и других несущих конструкции, т. к. они трудоемки, обладают большой массой и высокой теплопроводностью. Но из-за положительных эксплуатационных и эстетических качеств продолжают широко применяться для облицовочных работ. Пористые природные материалы применяются в конструкциях стен жилых и общественных зданий в виде стеновых камней и блоков. Отходы горнодобывающей и камнеобрабатывающем промышленности используются в качестве заполнителя для бетонов.

Природные каменные материалы и изделия получают из горных пород путем механической обработки (дробление, распиливание, раскалывание, шлифование и т.п.), после которой почти полностью сохраняется структура и свойства исходной породы.

Виды природных каменных материалов и изделий. Бутовый камень применяют в строительстве в виде кусков горной породы неправильной формы (рваный бут) или неправильных плит. Рваный бутполучают из осадочных горных пород (известняков, доломитов, песчаников) взрывным способом, а плиты (постелистый бут и плитняк) добывают из слоистых горных пород при помощи клиньев, ударных механизмов и др. Масса отдельных бутовых камней колеблется в пределах 20—40 кг. Бутовый камень должен иметь предел прочности при сжатии не менее 10 МПа, а коэффициент размягчения не ниже 0,75.Бутовый камень служит материалом для кладки фундаментов, стен неотапливаемых зданий и сооружений, подпорных стенок и др. Отходы при заготовке бутового камня дробят и используют в виде щебня для бетонов.

Стеновые камнии блокиизготовляют из известняков, вулканических туфови других горных пород плотностью до 2200 кг/м3. Размеры камней для ручной кладки 390× 190×190 мм, размеры укрупненных блоков для механизированной кладки устанавливают исходя из прочности породы и грузоподъемности кранов. Правильную геометрическую форму и требуемые размеры камней и блоков получают, как правило, выпиливая их из массива при помощи камнерезных машин; значительно реже выпускают колотые штучные камни. Горные породы, применяемые для изготовления стеновых камней и блоков, должны иметь предел прочности при сжатии не ниже 25 МПа, морозостойкость не ниже F 15, коэффициент размягчения не ниже 0,6.

Блокииз легких горных пород являются в ряде районов нашей страны (Крым, Молдавия, Закавказье и др.) местными материалами. Стены жилых и общественных зданий из легких природных камней и блоков значительно дешевле кирпичных и имеют красивый внешний вид.

Облицовочные камни и плиты изготовляют из блоков природного камня путем их распиливания или раскалывания с последующей механической обработкой. Для наружной отделки применяют граниты, сиениты, диориты, габбро, лабрадориты, кварциты, плотные известняки, туфы, песчаники. Чаще всего для внутренней облицовки применяют мрамор. Плиты и камни из изверженных горных пород (граниты, лабрадориты, габбро и др.) применяют для наружных облицовок цоколей и фасадов монументальных зданий. В последние годы внутреннюю облицовку монументальных зданий довольно часто выполняют из экономичных малоразмерных мраморных плиток толщиной 8—12 мм, лицевая поверхность которых имеет зеркальную фактуру. При производстве мраморных плит получают большое количество отходов в виде обрезков, которые используют для устройства красивых мозаичных полов. Из природного камня, кроме облицовочных плит, изготовляют профильные детали, например плинтусы, угловые детали и детали граненых и каннелированных облицовок, а также ступени, подоконники и др.

В дорожном строительстве широко применяют разнообразные изделия из природного камня, например брусчатку, бортовые камни. Эти изделия изготовляют из изверженных или осадочных горных пород, которые должны иметь высокую прочность, низкое водопоглощение, хорошо сопротивляться ударным и истирающим нагрузкам, быть морозостойкими, а также не должны быть затронуты выветриванием (гранит, диабаз, габбро).

Такие же требования предъявляют к каменным материалам, предназначенным для защитных плит-оболочек гидротехнических сооружений.

Щебень – куски камня размером 5-70 мм с шероховатой поверхностью. Получают его дроблением бутового камня.

Гравий состоит из окатанных кусков размеров 5-70 мм. Получается просеиванием рыхлых осадочных пород.

Песок состоит из зерен различных минералов (кварца, полевого шпата, слюды и др.) с размерами 0,14- 5 мм. Применяют природные и искусственные (дробленные) пески.

Щебень, гравий, песок применяют в качестве заполнителя при производстве бетонов.