Warning: session_start() [function.session-start]: Cannot send session cookie - headers already sent by (output started at /var/www/nelvin/data/www/ebooktime.net/index.php:6) in /var/www/nelvin/data/www/ebooktime.net/index.php on line 7

Warning: session_start() [function.session-start]: Cannot send session cache limiter - headers already sent (output started at /var/www/nelvin/data/www/ebooktime.net/index.php:6) in /var/www/nelvin/data/www/ebooktime.net/index.php on line 7
2.3.2. Неорганічні матеріали з природної будівельної, гірно-хімічної сировини та нерудних корисних копалин : Матеріалознавство та основи технології переробки природної сировини у непродовольчі товари. Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів : Бібліотека для студентів

2.3.2. Неорганічні матеріали з природної будівельної, гірно-хімічної сировини та нерудних корисних копалин


Повернутися на початок книги
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 

магниевый скраб beletage

До природної будівельної сировини належать вапняк, доломіт, глина, пісок, мармур, граніт. Апатити, фосфіти, поварена і кам’яна сіль, сірка, барит, бром и йодомістячи розчини тощо являють горно-хімічну сировину. Основними видами нерудних корисних копалин є: яшма, агат, гірський кришталь, гранат, корунд, алмази тощо. 74

Всі ці види об’єднуються в групу – природні кам’яні матеріали – вироби, які отримують механічною обробкою гірських порід. При-родні кам’яні матеріали, що називають нерудними, широко викорис-товують у будівництві, їх частка у затратах на будівництво перевищує 20 %. Вони використо вуються як опосередковано (для побудови фун-даментів, стін, облизу вання будинків та споруд тощо), так і для отри-мання інших матеріалів (скла, бетонів, розчинів, кераміки тощо).

Залежно від ступіня обробки кам’яні матеріали та вироби поділя-ються на:

-   грубооброблені (щебінь, гравій, бутове каміння);

-   розпилені одиничні вироби (плити, блоки);

-   архітектурні деталі різної форми. За призначенням розрізняють кам’яні матеріали та вироби для

зовніш нього та внутрішнього облицювання, обладнання покрівлі, шляхових покриттів та підлог, виробництва бетону та інших безвід-палих мате ріалів та виробів, побудови гідротехнічних споруд.

За характером споживання природні кам’яні матеріали можуть бути класифіковані на будівничі та облицювальні матеріали з масив-них гірських порід (облицювальні, декоративні, кислотостійкі, вогне-стійкі, дорожні та стінові, одиничне каміння, щебінь, гравій, а також пісочні, пісочно-гравійні та пісочно – галькові матеріали з сипких осадових порід для бетонів, розчинів та дорожніх робіт).

За об’ємною масою будівельні матеріали та вироби з природного каміння поділяються на важкі та легкі.

Природні кам’яні матеріали добувають шляхом проведення гір-ських робіт. Породи невеликої та середньої твердості випилюють з масиву за допомогою каменерізних машин, а тверді породи добува-ють буроклиновим (виколкою) або буровибуховим способами. Роз-роблювані родо вища називаються кар’єрами, а утворені при цьому порожнини – відпрацьовками.

Після добування частина кам’яних матеріалів набуває товарного вигляду безпосередньо в кар’єрах (пісок, щебінь, бутове каміння). Значна їх частина перевозиться на кам’янообробляючі заводи, де за допо могою розпилів, шліфування та полірування вони набувають за-дані розмі ри, форму (фасонні деталі) та фактуру зовнішньої поверх-ні.

В основі класифікації гірських порід, які являються основою здо-буття кам’яних матеріалів, лежить розроблений М. В. Ломоносовим принцип поділу, що враховує умови їх утворення. Відповідно до цьо-75

го гірські породи поділяють на вивержені або магматичні (первинні), осадові (вторинні), метаморфічні (видозмінені).

Вивержені породи утворились шляхом охолодження та затвердін-ня магми. Так, масивні глибинні породи утворилися при затвердінні магми, що відбувалося у глибинах земної кори при високому тиску, їм притаманні чітко виражена кристалічна будова, висока щільність, міц ність на стискання, морозо – та атмосферостійкість, гарна здат-ність до шліфування та полірування. До масивних глибинних порід відносять граніт (сірого, червоного та червоно-коричневого кольору), сієніт (трохи темніший за граніт), діорит (сірого темно-зеленого ко-льору), габро (сірого, від темно-зеленого до чорного кольору), лабрадорит (чорного кольору). Вони застосовуються як облицювальний матеріал, мозаїчні плити для підлоги, бортове каміння тощо.

Масивні породи, що вилилися, є продуктами швидкого охоло-дження магми у верхніх шарах земної кори або на її поверхні. За властивостями та хіміко-фізичному складу вони подібні до масивних глибинних порід, але кристалічна структура у них менш виражена. До цієї групи природ них кам’яних матеріалів відносять кварцовий та безкварцовий порфір, трахіт, діабаз, базальт, порфірит, андезит. Ма-сивні породи, що вилили ся, використовуються у вигляді одиничного каміння, щебеня, плит, брущатки, як сировина для кам’яного лиття (діабаз, базальт) тощо.

Вивержені уламкові породи утворилися внаслідок швидкого охолоджен ня магми. Бульбашки газів, що залишилися в товщі охоло-дженої магми, надають цим породам склоподібну пористу будову.

Уламкові крихкі породи (пемза, вулканічні піски та попіл) використову ються як добавки при виготовленні мінеральних в’яжучих речо вин, а також як теплоізоляційний і абразивний мате-ріал (пемза).

Уламкові цементуючі породи утворились внаслідок охолоджен-ня суміші лави, попелу та пісків. Вони мають склоподібну будову та застосовуються як крупні стінові блоки (туфи), піски або щебінь для легких бетонів та розчинів, активних добавок до мінераль них в’яжучих речовин, облицювального матеріалу тощо.

Осадові породи утворилися внаслідок руйнування вивержених порід під впливом води, вітру, температури, тиску, вуглекислого газу та інших атмосферних факторів – механічні відкладення, осадження солей у водоймищах, яки висихають – хімічні осади або накопичення органічних осадків – органічні відкладення. Осадові породи засто-76

совуються як облицювальний матеріал внутрішніх частин будинку та сировини для виробництва мінеральних в’яжучих речовин (гіпс, ангідрит, крейда тощо), вогненосних виробів (магнезит, доломіт), об-лицювальних плит, щебеня, одиничного каміння (доломіт, піщаник, брекчія), теплоізоляційних матеріалів (діатоміт, трепел) тощо.

Метаморфічні породи утворилися внаслідок перетворення осадо-вих та вивержених порід під впливом високих температур та великого тиску. Вони відрізняються шаровою будовою, володіють висо-кою щільністю, міцністю та атмосферостійкістю. З них виготовляють облицювальні плити та архітектурні деталі (мармур), плити для об-лицювання каналів, кладки фундаментів, облаштування тротуарів (гнейси), плитку для крівлі (глинисті сланці) тощо.

Властивості природних кам’яних матеріалів визначаються їх мінералогічним складом.

Мінерал – природне тіло, що утворилося у результаті фізико-хімічних процесів на поверхні або у глибинах землі, що володіє однорідним хімічним складом, будовою та властивостями. За роз-повсюдженням у природі всі мінерали поділяють на породо- та ру-доутворюючі, другорядні та рідкі (дорогоцінні каміння, самородні метали тощо). Найбільш важливими породо- та рудоутворюючими мінералами є кварц, польовий шпат, слюда, азбест, кальцит, магнезит, доломіт, гіпс, ангід рид, корунд та ін.

Кварц – один із найбільш розповсюджених породоутворюючих мінералів. Забарвлення кварцу різноманітне: безбарвний (гірський кришталь), фіолетовий (аметист), димчастий (раухтопаз), чорний (моріон), золотистий (цитрин) тощо.

Кварц характеризується високою твердістю, міцністю, атмосферною та хімічною стійкістю (крім плавикової кислоти), його щільність 2650 кг/м3, температура плавлення 1723 0С. У природі зустрічається у вигляді кварцового піску, гірського кришталю або входить до складу гірських порід.

Кварцит – метаморфічна порода, що складається в основному з кварцу. Застосовують кварцит для виготовлення динасу (кислого вогнестійкого матеріалу, який містить не менш 93 % кремнезему), ко-трий використовують для кладки промислових печей.

Вапняк – опадова порода, яка складається з кальциту з домішка-ми доломіту, глинистих і піщаних часток.

Кальцит (вапняковий шпат) – мінерал щільністю 2700 – 2800 кг/м3. Він легко розчинюється у воді та кислотах, є основним

породоутворюю чим матеріалом вапняку, туфа, крейди та мармуру. Різновидами кальциту є: ісландський шпат, антраконит – чорний кальцит, паперовий шпат (листяний). Застосовується кальцит як бу-дівельний і підроблений матеріал, у металургії як флюси.

Польові шпати – найпоширеніші породоутворюючі мінерали, що займають близько 50 % земної кори. Польові шпати – ізоморфні суміші алюмосилікатів калію, натрію, кальцію. Під дією вологи і вуглекислого газу легко руйнується, їхня міцність і хімічна стійкість нижча кварцу.

Слюди – група породоутворюючих мінералів (алюмосилікатів) складного і непостійного складу (мусковіт, флогопіт, біотит і ін.). Особливість слюди у тому, що смороду здатні розщеплюватися на тонкі, пружні пластинки, мають високі діелектричні властивості, тер-мостійкість, тепло- та звукоізоляційність.

Магнезит – мінерал класу карбонатів, MgCO3, має білий чи жовтувато-сірий колір і є сировиною хімічної, паперової, керамічної промисловості.

Доломити – породоутворюючий мінерал класу карбонатів CaMg(CO3)2. за своїми властивостями займає проміжне положення між кальцитом та магнезитом, використовується як вогнетривкий матеріал, флюс – у металургії і сировині в хімічній промисловості, склоробному виробництві й ін.

Азбест – водневий силікат магнію та заліза, що відрізняється волокнистою структурою, діелектричними властивостями, вогнестій-кістю (температура плавлення біля 150 0С), кислото- та лугостійкіс-тю. Найбільше значення має хризотил-азбест – мінерал, волокнистий різновид серпентину – шаруватий силікат жовтуватий, буро-зелений мінерал. Різновидами серпентину є: офіт (прозорий підроблений ка-мінь), антигорит (лускатий, шкаралупчастий).

Гіпс – мінерал класу сульфатів CaSO4*2H2O, м’який мінерал бі-лого кольору. Легко розчиняється у воді. Різновиду гіпсу – селеніт (напівпрозорі кристали; атласний шпат – волокнисті агрегати із шов-ковистим блиском) і алебастр – сніжно-білій тонкозернистий гіпс. Гіпс – осадовий продукт, застосовуваний для внутрішніх опоряджу-вальних робіт, швидкотвердюча на повітрі в’язка рідина.

Ангідрит – мінерал, що є безводним різновидом гіпсу, що в’яже речовину; добриво, сировина для одержання сірчаної кислоти; вико-ристовується як виробний камінь.

Яшма – кремениста гірська порода, непрозора, з раковистим зла-мом, пофарбована в різні кольори. Фарбування в яшми строкате, по-78

лосате, плямиста й ін. яшма використовується як декоративний і ви-робний камінь.

Агат – мінерал із шаруватим чи смугастим розподілом фарбу-вання: блакитнувато-сірий, темно-сірий, білий. Міститься агат у мигдалинах ефузивних осадових породах і є різновидом халцедону (мінерал, напівпрозорий різновид кварцу). Агат використовується як виробний камінь.

Гранати – група мінералів магматичних і метаморфічних порід, що є кристалічною зернистою масою. Красиво пофарбовані прозорі гранати використовуються як дорогоцінні камені.

Алмаз – мінерал, одна з кристалічних поліморфних модифікацій вуглецю. Це найтвердіший мінерал (10 по мінералогічній шкалі Мооса). Використовується алмаз як напівпровідник і як дорогоцінний камінь.

Гірський кришталь – мінерал, безбарвний прозорий різновид кристалів кварцу. Зустрічається в порожнечах і «кришталевомістких льохах» у пегматитах (світла грубозерниста магматична гірська порода).

Корунд – мінерал підкласу простих окислів Al2O3. один з най-більш твердих мінералів. Дрібнозернистий корунд з домішками ін-ших мінералів називається наждаком. Прозорими різновидами корунду є рубін, сапфір та інші дорогоцінні камені.

Базальт – темна гірська порода, що займає величезні площі дна океанів і великі території материків (трапи), складається головним чином з мінералів каркасних силікатів – плактиоклазів. Плакгиокла-зи – породоутворюючі мінерали: альбіт, битовіт, анортит, андезин, олігоклаз – магматичного і метаморфічного походження.

Для улаштування даху використовують плитки з глинистого слан-цю (природний шифер). Вони мають високу водо- та морозостійкіс-ть, довговічність і використовуються для покрівлі житлових, адмініс-тративних та промислових споруд.

Для будівництва гідротехнічних споруджень використовують ка-міння правильної та неправильної форми: вивержені, метаморфічні або оса дові породи, що не мають прошарків м’яких порід та рихлих включень.

Для виготовлення жаро- та хімічно стійких матеріалів та виро-бів засто совують базальт, діабаз, андезит, туф та хроміт. Такі вироби випуска ються у вигляді плит та каміння.

Природні кам’яні матеріали широко використовуються в будів-ництві для спорудження будівель та споруд, до яких висуваються

певні вимоги з міцності та декоративності. У якості матеріалів для кладки фундаментів та стін використовують бутове та штучне камін-ня, а також стінові блоки.

Бутове каміння має неправильну форму, розміри 150-500 мм і вагу окремих шматків 20 – 40 кг. Залежно від способу добування бутове каміння буває рване (отримане вибуховим методом ) та шарова-ним або плит няк (отримане шляхом виламування з шарових гірських порід). Він використовується для кладки фундаментів, підземних частин стін, колодязів, водозливів, улаштування автодоріг, перероб-ки на щебінь тощо.

Одиничне каміння має правильну форму. Виготовляється з до-ломітів, вапняків, піщаників або туфів розмірами 390x190x188 та 490x240x188 мм.

Стінові блоки мають форму прямокутного паралелепіпеда з пазом у торцевій частині вертикальних граней. За формою вони поді-ляються на колоті, тесані, пиляні; за призначенням – для кладки стін, житлових будинків при висоті поверху 2,8 м та суспільних будівель при висоті поверху 3,3 м (тип Д), для багаторядної кладки стін жит-лових, суспіль них та виробничих споруджень (тип Б), для зовнішніх (тип В) стін, фундаментів та стін льохів (тип Ф), а також підвікон-ні (тип П). Залежно від міцності при стисканні блоки випускають-ся таких марок 25 – 40 (МПа). Розміри блоків від 300x800x900 до 3000x1000x500 мм.

До матеріалів внутрішнього та зовнішнього облицювання від-носять облицювальні плити, фасонні штучні вироби та декоративне природне дроблене каміння. Облицювальні плити мають правильну форму та різноманітну фактуру фасадної поверхні: поліровану (дзер-кальну), лощену, шліфовану, пиляну, рефрену, точечну тощо. Плити виготовляють довжиною 600 -1500 мм і більше. Випускають також вузькі плити, смуги та шашки.

Фасонні штучні вироби отримують шляхом обробки вивержених та видозмінених порід. До них відносять елементи дробин, парапе-тів, огорож та майданів, карнизи, розетки, орнаменти та багато інших художньо-декоративних виробів.

Дроблене декоративне природне каміння (граніт, мармурова, вап-някова та базальтова крихта) використовуються для фасадної обро бки по незатверділому розчину або з допомогою спеціальних клеєних скла-дів. Така обробка вдало конкурує з керамічними, скляними та лако-фарбовими матеріалами як за якістю поверхні, так і за собівартіс тю.

В якості матеріалів для облаштування шляхових покриттів, ви-робництва бетону та інших неопалених матеріалів використовують бортове камін ня, булижник, брущатку, гравій, щебінь тощо.

Бортове каміння призначене для відокремлення доріг від троту-арів, газонів, трамвайних зупинок, майданів. Воно випускається до-вжиною 700 – 2000 мм, висотою 300 – 400 мм та шириною 100 – 200 мм.

Булижник – камінь неправильної форми розміром до 300 мм, а бруща тка – каміння у формі паралелепіпеда, трохи звужується донизу.

Гравій та щебінь – дрібні шматки каміння розміром 5-70 мм. Гра-вій утворився в результаті природного руйнування гірських порід, а щебінь отримують дробленням каміння. Залежно від гранулометрич-ного складу гравій та щебінь поділяють на фракції (5 – 10 мм, 20 – 40 мм, 40 – 70 мм), а за міцністю (МПа) – на марки 20 – 120.

Пісок – дрібнозернистий, крихкий матеріал з розміром зерен 0,14 -5 мм. Залежно від мінералогічного складу пісок поділяють на квар-цовий, польовошпатовий, карбонатний. За місцезнаходженням – на морський, річковий та яровий. Найкращим для будівництва є річний пісок, бо він вміщує меншу кількість суміші глини та гіпсу.

Глини – пластична осадочна порода з каолініту, гідрослюди и др. глини використовують у керамічній промисловості, цегли.

Для облаштування підлоги використовують плити з твердих та зносо стійких порід каміння (граніту, сієніту, кварциту), а у випадку невели кої інтенсивності людських потоків – з мармуру. Товщина таких плит – не менше 20 мм.

Граніт – магматична гірська порода, що складається з кварцу, слюди польового шпату.

Сієніт – магматична гірська порода, що складається з кварцу, по-льових шпатів і кольорових мінералів.

Мармур – блискучий камінь, гірська порода вапняків і доломітів. Використовують мармур як декоративний і виробний камінь.

Кам’яні природні матеріали широко використовують у виробни-цтві скла, кераміки і ситалів.

Скло – аморфно-кристалічне тіло, що одержують шляхом пере-охолодження розплаву, що складає з різних окислів, які містяться в кварцовому піску, польовому шпаті, вапняку, доломіті, каоліні й ін-ших кам’яних матеріалах.

Скло містить не менш п’яти окислів: двоокис кремнію, окис каль-цію, окис натрію, а також окис бора, свинцю, барію й ін. Залежно від вмісту певних інших окислів скла бувають: натрій-кальцій силікат-ні, калієво-вапняні, фосфатні, боратні, калієво-свинцеві (криштале-ве малосвинцеві і кришталеві високосвинцеві), барієво-кришталеві. Змінюючи хімічний склад скла, можна одержати вироби з різними властивостями. Уведення, наприклад, до складу калієво-вапняного скла окислів свинцю чи барію одержують вироби з підвищеною щіль-ністю, своєрідною грою світла, з мелодійним звучанням.

Зі скла виготовляють посуд, оптичні вироби й вироби архітектурно-будівельного призначення.

Одним з факторів, що впливає на якість виробів з кам’яних ма-теріалів, є зберігання та транспортування цих виробів. Матеріали та вироби з природного каміння транспортують навалом (бутове ка-міння, щебінь, брущатка), на підкладках або прокладках з укладкою правильними рядами (блоки) або у міцній тарі, що пристосо вана до механічних завантажувально – розвантажувальних робіт, у вертикальному положенні, попарно, передніми частинами одна до одної, з прокладками паперу та закріпними клинами (плитами).

Для їх зберігання використовують відкриті майдани з відводом дощових вод або закриті складські приміщення (плити з мармуру, туфу, вапня ку). Бутове каміння, щебінь, брущатка, гравій зберіга-ють у штабелях або навалом окремо за марками, породами, сортами, класами, фракція ми тощо. Блоки та плити зберігаються у штабелях з щілинами для вентиляції. У процесі зберігання та транспортування матеріали та вироби з природ ного каміння необхідно охороняти від забруднення та зволоження, а плити – від механічних пошкоджень.

Плити та блоки маркіруються: на задній їх стороні або на торці фарбою наноситься тип каміння, плити або блоку, розміри та деякі інші дані.

У результаті дії проникаючої у пори та щілини вологи та морозу, різного ступеню температурного розширення мінералів, що входять у склад каміння, впливу агресивних газів, вироби з природного каміння у процесах транспортування, зберігання та експлуатації можуть руйнува-тися. Для запобігання руйнуванню їх покривають кремнійорганічними рідинами, розчинами воску та парафіну, нерозчинними у воді солями (флюатирування), а також просякають полімерними матеріалами.

Кераміка – неорганічні матеріали з глини і їхніх сумішей з міне-ральними добавками в процесі високотемпературного відпалу. В ре-82

зультаті відпалювання формується структура черепка. За щільністю черепка кераміка ділиться на: щільну і пористу. Залежно від структу-ри черепка кераміка буває: тонка і груба. У тонкій кераміці спечений черепок має однорідну й дрібнозернисту будову, не пропускає воду й гази. Черепок грубої кераміки неоднорідний, грубозернистий, що не просвічується з землистим зламом.

Основними представниками тонкої кераміки є порцеляна, тонкокам’яні і напівпорцелянові вироби, фаянс, майоліка.

Порцеляна має черепок білого кольору із синюватим відтінком, високу термічну і хімічну стійкість, малу пористість і добрі декора-тивні властивості, при легкому ударі видає чистий звук. Столовий, чайний, кавовий побутовий посуд, лабораторний посуд, художні й інші вироби виготовляються з порцеляни.

Фаянс на відміну від порцеляни має велику пористість і меншу міцність, не просвічується в тонких шарах, видає глухий звук при легкому ударі. З фаянсу виготовляють посуд і художні вироби.

Майоліка має пористий черепок білого, коричневого, жовтого й інших кольорів. З майоліки виробляють посуд, призначений для збе-реження харчових продуктів, для прийняття й подачі їжі на стіл, а також декоративні вироби (вази, скульптури й ін.).

Напівпорцелянові вироби (глечики, келихи, судини для вина й ін.) за своїми властивостями займають проміжне положення між порце-ляною й фаянсом.

На основі неорганічного скла шляхом його повної чи часткової керованої кристалізації одержують ситали. За структурою і техно-логією одержання ситали займають проміжне положення між склом і керамікою. Кристалічною будовою вони відрізняються від скла, а наявністю дрібнозернистої й однорідної мікрокристалічної структу-ри – від керамічних матеріалів. Розділяють ситали на: фотоситали, термоситали і шлакоситали, що відрізняються складом і способом одержання.