Сырье для строительных материалов.

Осадочная порода используемая как строительный материал

Toggle navigation

Ремонт в регионах

Широкое применение в качестве строительного камня имеют породы, содержащие в основном СаСО3, MgCO3 • СаСО3 и SiO3, называемые соответственно известняками, доломитами и песчаниками. Известняк, мел и другие породы (гипс, ангидрит, магнезит) используют как сырье для производства вяжущих веществ; для изготовления кирпича и других искусственных камней применяют глину и песок, а для бетонов — песок и гравий.

Большинство осадочных пород имеет более пористое строение, чем плотные изверженные породы, а следовательно, и меньшую прочность. Некоторые из них сравнительно легко растворяются (например, гипсы) или распадаются в воде на мельчайшие нерастворимые частицы (например, глины).

Образование осадочных пород

Изверженные породы,находящиеся на поверхности земли, под влиянием смен температуры и влажности постепенно покрываются сетью тончайших трещин, разрыхляющих верхние слои. Замерзающая в трещинах вода, увеличиваясь в объеме, расширяет их, и порода постепенно распадается на отдельные куски и зерна (песок).

Этот процесс иногда усиливаемый действием ветра, называют физическим «выветриванием» породы.
Поверхность кусков камня и зерен песка, подверженная воздействию атмосферы и воды, гораздо больше, чем поверхность исходной массивной породы, что усиливает разрушающее действие окружающей среды. Сильнее всего действует вода с растворенными в ней углекислотой и кислородом. Например, гранит под влиянием колебания температуры и действия воды, содержащей углекислоту, разрушается, образуя природный щебень, песок (в основном кварцевый) и глину.

Текучие воды уносят щебень, песок, глину и другие образовавшиеся вещества, а затем отлагают их в новом месте, сортируя нерастворимые частицы по размерам. Вынесенные же растворимые вещества впоследствии отлагаются из пересыщенных растворов при испарении воды или в других особых условиях. Природный щебень истирается при движении воды или льда и превращается в более или менее окатанный гравий.

Осадочные породы, в зависимости от условий их образования, делят на следующие основные группы:

• а) обломочные породы или так называемые механические осадки (например, гравий,глины, пески), оставшиеся
  на месте разрушения пород или перенесенные водой, а также льдом (ледниковые отложения) или ветром (эоловые отложения);
• б) химические осадки (например, гипс и известковые туфы), образовавшиеся из продуктов разрушения пород, перенесенных водой в растворенном виде;
• в) органогенные породы, образовавшиеся из остатков некоторых водорослей и животных (скелеты губок, кораллов и т. п., раковины и панцыри ракообразных и др.); к органогенным породам относятся, например, мел, большинство известняков, диатомиты.

Кроме рыхлых пород (песок, гравий, глина) встречаются также осадочные породы (конгломераты, песчаники) зерна которых сцементированы различными природными «цементами». Эти цементы находились в растворенном или коллоидальном состоянии в воде и выпали в толще рыхлых осадков, сцементировав их зерна в сплошные горные породы различной плотности.

Осадочные породы существенно отличаются от изверженных по строению и составу, а следовательно, и по свойствам. Осадочные породы большей частью слоисты, поэтому их называют иногда пластовыми.

Известняки и доломиты

Известняки состоят главным образом из СаСОз. Если же в них присутствует и доломит, то их называют доломитизированными. Известняки образовались главным образом из скелетных остатков растительных и животных организмов, населявших моря. Эти остатки (целые или, чаще, разрушенные) впоследствии были сцементированы углекислым кальцием. Кроме органогенных, встречаются известняки химического происхождения, образовавшиеся вследствие выпадения углекислого кальция из водных растворов.
Для строительства наиболее важны следующие виды известняков:

Пористые известняки

• а) микропористые рыхлые (например, мел, применяемый в строительстве для производства извести, цемента, красок, замазок);
• б) пористые известняки (ракушечники, раковинные известняки и известковые туфы), применяемые главным образом в качестве стенового материала.

Плотные известняки

• а) обыкновенные плотные известняки;
• б) доломитизированные плотные известняки;
• в) метаморфические (видоизмененные) кристаллические известняки, называемые мраморами

Природными цементы

Наиболее широко применяются в строительстве обыкновенные плотные известняки. Они состоят из мелких зерен СаСО3, связанных или непосредственным сцеплением кристаллов или различными природными цементами:

• а) известковым, т. е. состоящим из СаСОз;
• б) известково-кремнистым, в котором кальцит смешан с водным (гидратным) кремнеземом (SiO2 пН2О)
• в) известково-глинистым (мергелистым), представляющим собой смесь СаСО3 и глины.

Известняки редко бывают вполне чистыми; в большинстве случаев кроме СаСО3 они содержат различные примеси кремнезема, окислов железа, глины, доломита и др.
Окремнелые известняки, содержащие некоторое количество кремнезема, обычно более прочны и стойки, чем другие виды известняков.

В зависимости от относительного содержания СаСО3 и глины породам дают названия. Наличие глины в известняке можно установить по величине коэффициента размягчения и пробой на водостойкость при многократном попеременном насыщении водой и высушивании. Наименее стойки известняки с глинистыми гфослойками. Мергелистые известняки и мергели в качестве строительного камня не применяют, их используют как сырье для производства цемента.

Цвет известняков зависит от примесей: при содержании органических веществ он серый, темносерый; при наличии окислов железа — желтый, бурый и красноватый; присутствие тонко распределенного серного колчедана пирита (FeS2)— придает светлому известняку сероватый или синеватый оттенок.

Из-за разнообразия состава и строения известняков строительные свойства последних различны и их нельзя установить только внешним осмотром. Плотные на вид известняки иногда легко разрушаются из-за наличия в них незаметных на глаз примесей глины или серного колчедана (FeS2).

Прочность на сжатие известняков колеблется в очень широких пределах—от 100 до 1000 кг/см2 (иногда до 1500—1800 кг/см2) — а объемный вес — от 1800 до 2600 кг/м3, чаще же всего в пределах 2200—2500 кг/м3.

При оценке качества известняков необходимо установить:

• а) предел их прочности при сжатии в сухом и насыщенном водой состоянии — для определения марки камня и коэффициента размягчения.
• б) степень морозостойкости при попеременном замораживания образцов и оттаивании их в воде (15—25 и более циклов);
• в) в отдельных случаях степень водостойкости при попеременном насыщении образцов водой и высыхании (25 циклов и более).

Благодаря широкому распространению и сравнительной простоте добычи и обработки обыкновенные известняки доломитизированные известняки и доломиты применяют в строительстве чаще, чем другие породы. Их употребляют в виде бутового камня для фундаментов, стен неотапливаемых зданий или жилых домов в районах с теплым климатом, а наиболее плотные породы применяют в виде плит и фасонных деталей — для наружных облицовок зданий.

Известняковый щебень часто используют при устройстве щебеночных дорог и в качестве заполнителя для бетона. Наконец, известняки широко применяют как сырье для получения вяжущих веществ — извести и цемента.

Ракушечники

Известняки-ракушечники образовались из более или менее крупных обломков раковин, сцементированных, углекислыми (известковыми или известково-магнезиальными) солями, нередко с примесью глины, кремнезема и т. д. В результате получились сравнительно крупнозернистые породы. В отдельных случаях встречаются мелкопористые и более прочные разновидности ракушечников, сложенных из мельчайших обломков раковин (так называемые раковинно-шламовые известняки).

Из строительных свойств ракушечников наиболее ценны их способность легко распиливаться, а также небольшой объемный вес и малая теплопроводность, позволяющие уменьшать толщину наружных стен зданий по сравнению с кирпичными стенами, что — снижает стоимость стен.
В зависимости от степени и характера пористости объемный вес ракушечников изменяется в широких пределах — от 800 до 1800 кг/м3, а прочность при сжатии от 4 до 150 кг/см2 (редко выше).

Для наружных стен зданий наиболее пригодны ракушечник с объемным весом около 1200—1300 кг/м3 и с прочностью при сжатии 10—50 кг/см2.
В ряде мест на побережьях Черного и Каспийского морей: (например, в Молдавии, Одесской области, ряде районов Крыма и Азербайджана) ракушечник является основным материалом для кладки стен и перегородок; наиболее же плотные разновидности ракушечников и раковинных известняков используют и для кладки фундаментов, цоколей, наружной (отчасти и внутренней облицовки стен, а щебень ракушечника используется как: заполнитель для бетона и даже железобетона.

Строительные материалы и изделия из ракушечника

Камни из пористых пород. Раковинные известняки, ракушечники и туфы легко распиливаются на камни правильной формы и разных размеров.

К пиленому камню из ракушечника предъявляются следующие требования:

• объемный вес его не должен превышать 1300 кг/м3,
• водопоглощение — 30% от веса;
• по прочности при сжатии камни из ракушечника делятся на семь марок — от 4 до 50 (кг/см2).

Ракушечник должен выдерживать не менее 10 повторных циклов замораживания и оттаивания в воде (при 20-25°) без видимых признаков разрушения, сохраняя при этом не менее 75% прочности (по сравнению с прочностью насыщенных водой образцов, не подвергавшихся замораживанию).

Основные размеры камней из ракушечников и других пористых пород 390х190х188 мм. Номинальные (т. е. с учетом толщины шва раствора при кладке) размеры камня вообще должны быть кратны установленному единому строительному модулю — 100 мм. В данном случае номинальные размеры камней будут равны 400х200х200 мм, если толщину вертикальных швов принять равной 10 мм, а горизонтальных — 12 мм. Иногда изготовляют и более крупные камни, размеры которых (считая со швами кладки) также должны быть кратны 100 мм.
Сравнительно небольшая теплопроводность ракушечников и туфов дает возможность применять их для стен жилых, общественных и промышленных зданий.

Известковые туфы

Известковые туфы, образовавшиеся в результате выпадения СаСОз из холодных или горячих углекислых подземных вод,
обладают различной пористостью и, следовательно, разной прочностью. Очень пористые, ноздреватые туфы имеют объемный вес 1400—1700 кг/м3 и прочность до 100—150 кг/см2. Прочность при сжатии у более плотных разновидностей с равномерно распределенными мелкими порами доходит до 800 кг/м2. При высокой морозостойкости известковые туфы являются хорошим материалом для наружной облицовки зданий.

Сырье для строительных материалов.

Основным природным сырьем для производства строительных материалов являются горные породы. Их используют для изготовления керамики, стекла, металла, неорганических вяжущих веществ. Сотни кубометров песка, гравия и щебня применяют ежегодно в качестве заполнителей для бетонов и растворов.

Другим важным сырьевым источником являются техногенные вторичные ресурсы (отходы промышленности). Пока они используются недостаточно. Но по мере истощения природных ресурсов, повышения требований к охране окружающей среды и разработки новых эффективных технологий техногенное сырье будет применяться значительно шире.

Горные породы как сырьевая база
производства строительных материалов

Горные породы – это значительные по объему скопления минералов в земной коре, образовавшиеся в результате физико-химических процессов. Минералы – это вещества, обладающие определенным химическим составом, однородным строением и характерными физико-механическими свойствами. По условиям образования горные породы разделяют на три основные группы:

Магматические (первичные) горные породы образовались при охлаждении и отвердевании магмы.

Осадочные (вторичные) горные породы образовались в результате естественного процесса разрушения первичных и других пород под влиянием воздействия внешней среды.

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались в результате последующего изменения первичных и вторичных пород.

Магматические горные породы

Глубинные – это породы, образовавшиеся при застывании магмы на разной глубине в земной коре. Излившиеся породы образовались при вулканической деятельности, излиянии магмы и ее затвердении на поверхности.

Главные породообразующие минералы– кварц (и его разновидности), полевые шпаты, железисто-магнезиальные силикаты, алюмосиликаты. Все эти минералы отличаются друг от друга по свойствам, поэтому преобладание в породе тех или иных минералов меняет ее строительные свойства: прочность, стойкость, вязкость и способность к обработке (к полировке, шлифовке и т.п.).

Кварц, состоящий из кремнезема (диоксида кремния SiО₂) в кристаллической форме, является одним из самых прочных и стойких минералов. Он обладает: исключительно высокой прочностью (при сжатии до 2000 МПа); высокой твердостью, уступающей только твердости топаза, корунда и алмаза; высокой химической стойкостью при обычной температуре; высокой огнеупорностью (плавится при температуре 1700°С). Цвет кварца чаще всего молочно-белый, серый.

Благодаря высокой прочности и химической стойкости кварц остается почти неизменным при выветривании магматических пород, в состав которых он входит. Полевые шпаты– это самые распространенные минералы в магматических породах (до 2/3 от общей массы породы). Они представляют собой, так же как и кварц, светлые составные части пород (белые, розоватые, красные и т.п.). Главными разновидностями полевых шпатов являются ортоклаз и плагиоклазы. По сравнению с кварцем полевые шпаты обладают значительно меньшими прочностью (120-170 МПа на сжатие) и стойкостью, поэтому они реже встречаются в осадочных породах (главным образом, в виде полевошпатовых песков). Результатом выветривания является глинистый минерал – каолинит.

В группе железисто-магнезиальных силикатов наиболее распространены оливин, пироксены (например, авгит), амфиболы (роговая обманка). Среди магнезиальных силикатов встречаются вторичные минералы, чаще всего замещающие оливин, – серпентин, хризотил-асбест.

Все вышеперечисленные минералы характеризуются высокой прочностью и ударной вязкостью, а также повышенной плотностью.

Глубинные (интрузивные) горные породы.

При медленном остывании магмы в глубинных условиях возникают полнокристаллические структуры. Следствием этого является ряд общих свойств глубинных горных пород: весьма малая пористость, большая плотность и высокая прочность.. Средние показатели важнейших строительных свойств таких пород: прочность при сжатии 100–300 МПа; плотность 2600–3000 кг/м 3 ; водопоглощение меньше 1 % по объему; теплопроводность около 3 Вт/(м×°С).

Граниты обладают благоприятным для строительного камня минеральным составом, отличающимся высоким содержанием кварца (25–30 %), натриево-калиевых шпатов (35–40 %) и плагиоклаза (20–25 %), обычно небольшим количеством слюды (5-10 %) и отсутствием сульфидов. Граниты имеют высокую механическую прочность при сжатии – 120–250 МПа (иногда до 300 МПа). Сопротивление растяжению, как у всех каменных материалов, относительно невысокое и составляет лишь около 1/30–1/40 от сопротивления сжатию.

Одним из важнейших свойств гранитов является малая пористость, не превышающая 1,5 %, что обусловливает водопоглощение около 0,5 % (по объему). Поэтому морозостойкость их высокая. Огнестойкость гранита недостаточна, так как он растрескивается при температурах выше 600 °С вследствие полиморфных превращений кварца. Гранит, так же, как и большинство других плотных магматических пород, обладает высоким сопротивлением истиранию.

Из всех изверженных пород граниты наиболее широко используют в строительстве, так как они являются самой распространенной из глубинных магматических пород. Остальные глубинные породы (сиениты, диориты, габбро и др.) встречаются и применяются значительно реже.

Излившиеся (эффузивные) горные породы.

Магматические породы, образовавшиеся при кристаллизации магмы на небольших глубинах и занимающие по условиям залегания и структуре промежуточное положение между глубинными и излившимися породами, имеют полнокристаллические неравномернозернистые и неполнокристаллические структуры.

Среди неравномернозернистых структур выделяют порфировидные и порфировые структурыКварцевые порфиры по своему минеральному составу близки к гранитам. Их прочность, пористость, водопоглощение сходны с показателями этих свойств, присущими гранитам. Но порфиры более хрупки и менее стойки вследствие наличия крупных вкраплений.

.Горные породы, образовавшиеся в результате излияния магмы, ее охлаждения и застывания на поверхности земли, состоят, как правило, из отдельных кристаллов, вкрапленных в основную мелкокристаллическую, скрытокристаллическую и даже стекловатую массу. Излившиеся породы в результате неравномерного распределения минеральных компонентов сравнительно легко разрушаются при выветривании. К плотным излившимся породам относят андезиты, базальты, диабазы, трахиты, липариты.

Андезиты – излившиеся аналоги диоритов – породы серого или желтовато-серого цвета. Структура может быть неполнокристаллическая или стекловатая. Плотность андезитов 2700-3100 кг/м 3 , предел прочности при сжатии 140-250 МПа. Андезиты применяют для получения кислотостойкого бетона.

Базальты применяют главным образом в качестве бутового камня и щебня для бетонов, в дорожном строительстве (для мощения улиц); особо плотные породы используют в гидротехническом строительстве. Базальты являются исходным сырьем для литых каменных изделий, используются для получения минеральных волокон в производстве теплоизоляционных материалов.

К пористым излившимся породам относят пемзу, вулканические туфы и пеплы, туфолавы. Пемза представляет собой пористое вулканическое стекло, образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних лав. Пористость ее достигает 60 %; стенки между порами сложены стеклом. Твердость пемзы около 6, истинная плотность 2–2,5 г/см 3 , плотность 0,3–0,9 г/см 3 . Большая пористость пемзы обусловливает хорошие теплоизоляционные свойства, а замкнутость большинства пор – достаточную морозостойкость. Пемза –ценный заполнитель в легких бетонах (пемзобетоне). Наличие в пемзе активного кремнезема позволяет использовать ее в виде гидравлической добавки к цементам и извести Вулканический пепел – наиболее мелкие частицы лавы, обломки отдельных минералов, выброшенные при извержении вулкана. Размеры частичек пепла колеблются от 0,1 до 2 мм. Вулканический пепел является активной минеральной добавкой.

Туф и туфолавы используют в виде пиленого камня для кладки стен жилых зданий, устройства перегородок и огнестойких перекрытий. Применяются туфы и в виде щебня для легких бетонов.

Осадочные горные породы

Большинство осадочных пород имеет более пористое строение, чем плотные магматические породы, а следовательно, и меньшую прочность. Некоторые их них сравнительно легко растворяются (например, гипс) или распадаются в воде на мельчайшие частицы (например, глины).

Главные породообразующие минералы.

Наиболее распространенные минералы группы кремнезема – кварц, опал, халцедон. В осадочных породах присутствует кварц магматического происхождения и кварц осадочный. Осадочный кварц отлагается непосредственно из растворов, а также образуется в результате перекристаллизации опала и халцедона. Опал – аморфный кремнезем. Опал чаще всего бесцветен или молочно-белый, но в зависимости от примесей может быть желтым, голубым или черным. Плотность 1,9-2,5 г/см 3 , максимальная твердость 5-6, хрупок. Опал, халцедон, некоторые вулканические породы при применении в составе соответствующих горных пород в качестве заполнителей бетона могут вступать в реакцию со щелочами цемента, вызывая разрушение бетона. Минералы группы карбонатов имеют широкое распространение в осадочных породах. Наиболее важную роль в них играют кальцит, доломит и магнезит.

Кальцит (СаСО₃) – бесцветный или белый, при наличии механических примесей серый, желтый, розовый или голубоватый минерал. Блеск стеклянный. Плотность 2,7 г/см 3 , твердость 3. Характерным диагностическим признаком является бурное вскипание в 10 %-ной соляной кислоте.

Доломит [CaMg(CO₃)]₂ – бесцветный, белый, часто с желтоватым или буроватым оттенком минерал. Блеск стеклянный. Плотность 2,8 г/см 3 , твердость 3-4. В 10 %-ной соляной кислоте вскипает только в порошке и при нагревании. Доломит обычно мелкозернистый, крупные кристаллы встречаются редко. Образуется он либо как первичный химический осадок, либо в результате доломитизации известняков. Минерал доломит слагает породу того же названия.

Магнезит (MgCO₃) – бесцветный, белый, серый, желтый, коричневый минерал. Плотность 3,0 г/см 3 , твердость 3,5-4,5. Растворяется в НСl при нагревании. Минерал магнезит слагает породу того же названия.

К группе глинистых минералов относятся каолинит, монтмориллонит и гидрослюды.

Каолинит (Al₂O₃×2SiO₂×2H₂O) – белый, иногда с буроватым или зеленоватым оттенком минерал. Плотность 2,6 г/см 3 , твердость 1. На ощупь жирный. Каолинит слагает каолиновые глины, входит в состав полиминеральных глин, иногда присутствует в цементе обломочных пород.

Наиболее распространенными минералами группы сульфатов являются гипс и ангидрит.

Гипс (CaSO₄×2H₂O) представляет собой скопление белых или бесцветных кристаллов, иногда окрашенных механическими примесями в голубые, желтые или красные тона. Плотность 2,3 г/см 3 , твердость 2.

Ангидрит (CaSO₄) – белый, серый, светло-розовый, светло-голубой минерал. Плотность 3,0 г/см 3 , твердость 3–3,5. Как правило, встречается в виде сплошных мелкозернистых агрегатов..

Обломочные породы.

Породы рассматриваемой группы сложены преимущественно зернами устойчивых к выветриванию минералов и горных пород.

Рыхлые обломочные породы – песок (с зернами преимущественно до 5 мм) и гравий (с зернами свыше 5 мм) – применяют в качестве заполнителей для бетона, в дорожном строительстве, для железнодорожного балласта. Пески служат компонентом сырьевой смеси в производстве стекла, керамических и многих других изделий.

Глинистые породы сложены более чем на 50 % частицами мельче 0,01 мм, причем не менее 25 % из них имеют размеры меньше 0,001 мм. Они характеризуются сложным минеральным составом. За основу минералогической классификации глинистых пород принимается состав глинистых минералов. Каолиновые глины сложены минералом каолинитом. Обычно эти глины окрашены в светлые тона, жирные на ощупь, они малопластичны, огнеупорны.

Полимиктовые глины представлены двумя или несколькими минералоами, причем ни один из них не является преобладающим Каолиновые глины являются огнеупорными и их широко используют в керамической промышленности Гидрослюдистые глины и глины полимиктового состава применяют для изготовления кирпича, грубой керамики и других изделий. Глины являются также компонентом сырьевой смеси в производстве цемента. Глины используют как строительный материал при возведении земляных плотин (экраны и пр.).

Сцементированные обломочные породы – песчаники, конгломераты, брекчии. Песчаник состоит из зерен песка, сцементированных различными природными «цементами». Если в состав пород входят крупные куски (гравий или щебень), то им даются название конгломерата (при округлых кусках) и брекчии (при остроугольных кусках). Из них чаще всего применяются в строительстве песчаники (так же, как и плотные известняки

.Наиболее распространенными карбонатными породами являются известняки и доломиты. Известняк – порода, сложенная более чем на 50 % кальцитом; доломит – более чем на 50 % доломитом Порода, характеризующаяся приблизительно равным содержанием карбонатного и глинистого материала, называется мергелем.

Пористость плотных известняков не превышает десятых долей процента, а рыхлых достигает 15–20 %. Доломиты по внешнему виду похожи на известняки. Цвет доломитов белый, желтовато-белый, светло-бурый. Для них характерны микрозернистые и кристаллически-зернистые структуры. Благодаря широкому распространению, легкой добыче и обработке известняки, доломитизированные известняки и доломиты применяют в строительстве чаще, чем другие породы.

Их используют в виде бутового камня для фундаментов, стен неотапливаемых зданий или жилых домов в районах с теплым климатом, а наиболее плотные породы применяют в виде плит и фасонных деталей для наружных облицовок зданий. Известняковый щебень часто используют в качестве заполнителя для бетона. Известняки широко применяют как сырье для получения вяжущих веществ – извести и цемента. Доломиты используют для получения вяжущих и огнеупорных материалов в цементной, стекольной, керамической и металлургической промышленности.

Сульфатные породы – гипс и ангидрит служат сырьем для получения вяжущих веществ, иногда их применяют в виде облицовочных изделий.

Аллитовые породы характеризуются высоким содержанием глинозема. В этой группе выделяют две главные породы: бокситы и латериты. Породообразующими минералами бокситов являются гидроксиды алюминия (гиббсит и диаспор). Бокситы разнообразны по внешнему виду. Они могут быть мягкими, рыхлыми, похожими на глину Пластичностью бокситы не обладают.Их используют для производства алюминия, искусственных абразивов, огнеупоров, глиноземистого цемента.

Метаморфические горные породы

Метаморфизмом называют преобразование горных пород, происходящее в недрах земной коры под влиянием высоких температур и давлений. В этих условиях может происходить кристаллизация минералов без их плавления.

Основные разновидности метаморфических горных пород.

Некоторые разновидности глинистых, кремнистых, слюдистых и иных сланцев являются естественными кровельными материалами – кровельными сланцами. Эти сланцы легко раскалываются по плоскостям сланцеватости на ровные и тонкие (2–8 мм) плоские плитки. Они должны отвечать определенным требованиям: иметь достаточную плотность и вязкость, твердость, малое водопоглощение, высокую водостойкость, стойкость к выветривания. Плотность кровельных сланцев около 2,7–2,8 г/см 3 , пористость 0,3–3 %, предел прочности при сжатии 50–240 МПа. Большое значение имеет также прочность на излом перпендикулярно сланцеватости. Кровельные сланцы используют в производстве кровельных плиток и некоторых строительных деталей (плит для внутренней облицовки помещений, лестничных ступеней, плит для пола, подоконных досок и т.п.).

Гнейсы – породы метаморфического генезиса, образовавшиеся при температуре 600–800 °С и высоком давлении. Исходными являются глинистые и кварцево-полевошпатовые (граниты) породы. Гнейсы по механическим и физическим свойствам не уступают гранитам, однако сопротивление на излом у них в 1,5–2 раза меньше.

Применяют гнейсы при бутовой кладке, для кладки фундаментов, в качестве материала для щебня и отчасти в виде плит для мощения дорог. Щебень из сильно сланцеватого гнейса не используют для бетона и дорожного строительства из-за нежелательной формы зерен.

Образование кварцитов связано с перекристаллизацией песчаников. Важными свойствами кварцитов являются высокая огнеупорность (до 1710–1770 °С) и прочность на сжатие (100–450) МПа. В строительстве кварциты используют в качестве стенового камня, подферменных камней в мостах, бута, щебня и брусчатки, а кварциты с красивой и неизменяющейся окраской – для облицовки зданий. Кварциты применяют в производстве динаса – огнеупора, обладающего высокой кислотостойкостью.

Мрамор – мелко-, средне- и крупнозернистая плотная карбонатная порода, состоящая главным образом из кальцита и представляющая собой перекристаллизованный известняк. Прочность на сжатие составляет 100-300 МПа. Мрамор легко поддается обработке, вследствие малой пористости хорошо полируется. Мрамор широко применяется для внутренней отделки стен зданий, ступеней лестниц и т.п. В виде песка и мелкого щебня (крошки) его используют для цветных штукатурок, облицовочного декоративного бетона и т.п. В условиях сульфатной коррозии для наружных облицовок мрамор не применяют.

Техногенные и вторичные ресурсы

По данным ЮНЕСКО, в мире ежегодно извлекают из недр более 120 млрд. т руд, горючих ископаемых, другого сырья (20 т сырья на каждого жителя планеты). По масштабам извлекаемого и перерабатываемого сырья хозяйственная деятельность человека превзошла вулканическую (10 млрд. т в год) и размыв суши всеми реками мира (25 млрд. т в год). Эта деятельность, кроме того, сопровождается образованием колоссального количества отходов. Основными источниками многотоннажных отходов являются: горнообогатительная, металлургическая, химическая, лесная и деревообрабатывающая, текстильная отрасли промышленности; энергетический комплекс; промышленность строительных материалов; агропромышленный комплекс; бытовая деятельность человека.

. Отходы производства или побочные продукты промышленности являются вторичными материальными ресурсами. Многие отходы по своему составу и свойствам близки к природному сырью. Установлено, что использование промышленных отходов позволяет покрыть до 40 % потребности строительства в сырьевых ресурсах. Применение промышленных отходов позволяет на 10-30 % снизить затраты на изготовление строительных материалов по сравнению с производством их из природного сырья, создавать новые строительные материалы с высокими технико-экономическими показателями и, кроме того, уменьшить загрязнение окружающей среды.

Шлаки черной металлургии –побочный продукт при выплавке чугуна из железных руд (доменные, мартеновские, ферромарганцевые). Выход шлаков очень велик и составляет от 0,4 до 0,65 т на 1 т чугуна. В их состав входит до 30 различных химических элементов, главным образом в виде оксидов. Основные оксиды: SiO₂, Аl₂О₃, CaO, MgO. В меньших количествах присутствуют FeO, MnO, P₂O₅, ТiO₂, V₂O₅ и др. Состав шлака зависит от состава кокса, пустой породы и определяет особенности применения шлака.

В производстве строительных материалов используется 75 % общего количества доменных шлаков. Основным потребителем является цементная промышленность. Ежегодно она потребляет миллионы тонн гранулированного доменного шлака. Грануляция заключается в быстром охлаждении шлакового расплава, в результате чего шлак приобретает стекловидную структуру и, соответственно, высокую активность.

Сталеплавильные (мартеновские) шлаки применяются в меньшей степени. Трудности их использования связаны с неоднородностью, непостоянством химического состава.

Шлаки цветной металлургии чрезвычайно разнообразны по составу. Наиболее перспективное направление их использования – комплексная переработка: предварительное извлечение цветных и редких металлов из шлака; выделение железа; использование силикатного остатка шлака для производства строительных материалов.

При получении цветных образуются шламы. Например, побочным продуктом при производстве алюминия является бокситовый шлам — рыхлый сыпучий материал красного цвета. При получении глинозема из нефелинового сырья образуется нефелиновый шламла. Если глинозем получают из высокоалюминатных глин, в качестве побочного продукта образуется каолиновый шлам и т.д. Основное применение все эти шламы находят в цементном производстве.

Золы и шлаки тепловых электростанций (ТЭС) – минеральный остаток от сжигания твердого топлива. Одна ТЭС средней мощности ежегодно выбрасывает в отвалы до 1 млн. т золы и шлака, а ТЭС, сжигающая многозольное топливо, – до 5 млн. т. По химическому составу топливные золы и шлаки состоят из SiO₂, AI₂O₃, СаО, MgO и др., а также содержат несгоревшее топливо. Используются топливные золы и шлаки всего на 3–4 % от их ежегодного выхода.

Золы и шлаки ТЭС можно использовать при производстве практически всех строительных материалов и изделий. Например, введение 100–200 кг активной золы (уноса) на 1 м 3 бетона дает возможность экономить до 100 кг цемента. Шлаковый песок пригоден для замены природного песка, а шлаковый щебень – в качестве крупного заполнителя.

Отходы горнодобывающей промышленности.

Вскрышные породы – горнорудные отходы, отходы добычи разнообразных полезных ископаемых. Особенно большое количество этих отходов образуется при добыче открытым способом. По ориентировочным подсчетам в стране ежегодно образуется свыше 3 млрд. т отходов, которые являются неисчерпаемым источником сырья для промышленности строительных материалов. Однако в настоящее время они используются лишь на 6–7 %. Вскрышные и пустые породы находят применение в зависимости от своего состава (карбонатные, глинистые, мергелистые, песчаные и т.д.).

Вскрышные породы – не единственные отходы горнодобывающей промышленности. Большое количество пустой породы поднимается на поверхность земли, и направляется в отвалы. Горнообогатительные комбинаты сбрасывают в отвалы большое количество флотационных хвостов, образующихся в частности при переработке руд цветных металлов. Отходы угледобычи и углеобогащения образуются на углеобогатительных фабриках. Для отходов угледобычи характерно постоянство состава, что их выгодно отличает от других видов минеральных отходов.

Попутнодобываемые породы и отходы промышленной переработки рудных полезных ископаемых отличаются по генезису, минеральному составу, структуре и текстуре от традиционно применяемых при производстве строительных материалов. Это объясняется существенным отличием глубин карьеров по добыче сырья для стройиндустрии (20–50 м) от современной разработки рудных месторождений (350–500 м).

Гипсовые отходы химической промышленности – продукты, содержащие сульфат кальция в той или иной форме. Научные исследования показали полноценную заменимость традиционного гипсового сырья отходами химической промышленности.

Фосфогипс – отход при производстве фосфорных удобрений из апатитов и фосфоритов. Он представляет собой CaSO₄×2H₂O с примесями неразложившегося апатита (или фосфорита) и неотмытой фосфорной кислоты.

Фторгипс (фторангидрит) – побочный продукт при производстве фтористоводородной кислоты, безводного фтористого водорода, фтористых солей. По составу это CaSO₄ с примесями исходного неразложившегося флюорита.

Титаногипс – отход при сернокислотном разложении титансодержащих руд. Борогипс – отход производства борной кислоты. Сульфогипс получается при улавливании серного ангидрида из дымовых газов ТЭС.

Электротермофосфорные шлаки – отходы производства фосфорной кислоты, получаемой по электротермическому способу. В гранулированном виде содержат 95-98 % стекла. Основные оксиды, входящие в их состав, SiO₂ и СаО. Являются ценным сырьем в производстве вяжущих веществ.

Отходы деревообработки и лесохимии.

В настоящее время в нашей стране лишь 1/6 часть древесных отходов используется в целлюлозно-бумажной промышленности и промышленности строительных материалов. Практически не используются кора, пни, вершины, ветви, сучья, а также отходы деревообработки – стружка, щепа, опилки.

Отходы целлюлозно-бумажной промышленности – осадки сточных вод и другие промышленные шламы. Скоп – продукт, получившийся в результате механической очистки сточных вод. Это грубодисперсные примеси, состоящие в основном из волокон целлюлозы и частиц каолина. Активный ил – продукт биологической очистки сточных вод, находящийся в виде коллоидов и молекул.

Отходы промышленности строительных материалов.

При получении цементного клинкера до 30 % объема обжигаемого продукта уносится с дымовыми газами из печей в виде пыли. Эта пыль может

Таблица 2.1. Отходы промышленности, используемые в производстве строительных материалов

возвращаться в производство, а также использоваться в производстве вяжущих веществ.

Кирпичный бой, старый и бракованный бетон используются в качестве искусственного щебня. Бетонный лом – отход предприятий сборного железобетона и сноса строительных объектов. Огромные объемы реконструкции жилого фонда, промышленных предприятий, транспортных сооружений, автодорог и т.д. ставят важную научно-техническую задачу по переработке отходов бетона и железобетона. Разработаны различные технологии разрушения строительных конструкций, а также специальное оборудование для переработки некондиционного бетона и железобетона.

Прочие отходы и вторичные ресурсы – отходы и бой стекла, макулатура, резиновая крошка, отходы и попутные продукты производства полимерных материалов, попутные продукты нефтехимической промышленности и т.д.

Важнейшие виды строительных материалов, получаемые из вышеперечисленных отходов промышленности, приведены в табл. 1.

Осадочные горные породы — определение, виды, как образуются и что к ним относиться

Известно, что вся земная кора состоит из множества горных пород. Все породы можно разделить на три вида: осадочные, магматические и метаморфические. Об осадочных горных породах читайте в этой статье.

Что такое осадочные горные породы

Осадочные горные породы – те породы, которые образуются на дне океанов, морей и озер, формируясь из разрушенных ранее горных пород, из-за выпадения химических элементов или скопления продуктов жизнедеятельности организмов.

Осадочные породы можно найти на небольших глубинах суши, на дне водоемов. Все осадочные породы имеют такие качества как средняя твердость, залегание пластами, слоистость. Осадочными горными породами занимается наука литология.

Как формируются осадочные горные породы

Осадочные горные породы образуются миллионы лет. В их формировании можно выделить 3 этапа: диагенез, катагенез, метагенез. О каждом из них подробнее:

1. Диагенез. Первый этап превращения, который занимает несколько десятков сотен или тысяч лет. На этом этапе на дне водоема или на суше появляется осадок из веществ, находящихся в разном агрегатном состоянии. Происходит обезвоживание, устранение неустойчивых компонентов, разложение организмов и прекращение их жизнедеятельности. На этой стадии образуются слои породы, осадок уплотняется.
2. Катагенез. Из-за температуры и давления слои уплотняются, изменяется минеральный состав веществ, их структура. В результате создаются новые минералы и происходит перекристаллизация.
3. Метагенез. Наблюдается действие высоких температур, которые могут достигать 300 градусов Цельсия. При их воздействии вещества еще сильнее уплотняются. Продолжается изменение текстуры и структуры породы. В результате осадочная порода переходит в метаморфическую.

Способы образования осадочных горных пород

• Механогенные. Такие породы образовались вследствие механического разрушения и сохранили свойства минералов. Формируются в основном на дне водоемов.
• Хемогенные. Сформировались из-за осадка различных минералов из воды и других растворов.
• Органогенные. Образование происходит путем осаждения органических веществ.
• Смешанные. Являются переходной стадией между осадочными и вулканическими породами. Они имеют в составе вещества осадочного и веществ другого происхождения.

Классификация осадочных пород и примеры

Красные скалы Седоны, Аризона, США

Из-за разности состава пород и неодинаковых условиях появления, ученые делят их на несколько групп: обломочные, глинистые, вулкагенно-обломочные, биохимические:

1. Обломочные. Состоят из обломков минералов, организмов (деревья, растения и т.д.) они перемещаются по Земле из-за силы тяжести вместе с водой или ветром. Обломочные породы могут быть рыхлые или уплотненные. К этим породам относятся щебень, песчаник, дресвяник, валуны, гравий, песок и т.д.
2. Глинистые. Этот тип осадочных пород более распространен. В их составе мелкие частицы, а образование происходит в основном путем выветривания магматических пород. Примерами глинистых пород могут быть каолинит, глина, монтмориллонит. Глинистые породы делятся на глины и аргиллиты:
   1. Глины, при попадании воды размокают и впитывают воду, становясь пластичными и податливыми. Они могут иметь разный цвет, который зависит от их минерального состава.
   2. Аргиллиты плохо взаимодействуют с водой, не впитывают ее, так как имеют высокую плотность. Их цвет темнее, чем у глины и состоят они преимущественно из слюды, кварца и шпат.
   1. Эксплозивно-обломочные появляются из-за извержений при взрыве и накоплении рыхлого вещества.
   2. Эффузивно-обломочные породы образуются при разрушении лавы в процессе ее охлаждения.
   1. Медистые породы содержат частицы меди и представлены в основном медной рудой.
   2. Кремнистые породы могут состоять из различных минералов, быть разных цветов и разнятся по их пористости.
   3. Карбонатные породы появляются путем накопления и уплотнения на дне водоемов раковин и скелетов водных животных, остатков растений.
   4. Фосфатные породы имеют в своем составе фосфаты кальция, откуда и произошло их название. Структура – слоисто-зернистая. Образовываются из молекул ДНК, тканей и клеток. Также бывают зернистые, афанитовые, ракушняковые, пластовые и конкреционные.

   Как человек использует осадочные породы

   

   Фото: Vladimir Shipilin (distributed via imaggeo.egu.eu)

   Сначала стоит сказать, что осадочные породы составляют половину всех пород в металлургической промышленности. Они могут быть во всех трех агрегатных состояниях – жидком, твердом и газообразном.

   Вклад осадочных пород велик – при изготовлении карандашей используют графит, при строительстве – мрамор и известняк, глину для производства посуды, соль используют как естественный консервант и без нее не обходится ни одно блюдо. Нефть, газ и уголь используются как топливо для машин и для отопления.

   Подведем итоги

   Осадочные горные породы – породы, образующиеся из разрушенных ранее пород или химических элементов на дне водоемов или на небольшой глубине земной коры. Их изучает наука литология.
   Осадочные горные породы образуются в 3 стадии – диагенез, катагенез, метагенез.

   Все горные породы делятся на обломочные, вулкагенно-обломочные, глинистые, биохимические.
   Осадочные породы делятся на 4 группы по способу образования – механогенные, хемогенные, органогенные и смешанные.

   Человек использует осадочные горные породы во всех сферах своей жизни – готовка, строительство, производство канцелярии, обслуживание машины и отопление в домах.

   Источник https://www.masterovoi.ru/stroy-mat/osadochnye-porody

   Источник https://building-ooo.ru/vse-dlya-stroitelstva-stati/avto/.html

   Источник https://natworld.info/nauki-o-prirode/geografija/osadochnye-gornye-porody-chto-eto-takoe-primery-i-klassifikatsiya

   Похожие записи:

   1. 7 стройматериалов, которые можно выгодно купить зимой
   2. Экология в строительстве: влияние на окружающую среду
   3. Бизнес-план строительного магазина. Открытие магазина стройматериалов с нуля
   4. Производство строительных материалов какой код по оквэд