Изверженные (магматические) горные породы, применяемые в строительстве

I На территории Российской Федерации имеется много горной местности. Её география раскинулась с запада на восток страны, самые известные горные породы находятся в Крыму, на Кавказе, в Карелии, на Урале, в Сибири, на Алтае, в Якутии, на Камчатке и на Чукотке! Люди веками живущие рядом с горными породами научились добывать из природных пород много строительных материалов.

Самыми распространёнными считаются Магматические (изверженные) горные породы — это породы, образовавшиеся в результате остывания и кристаллизации магмы. Глубина их застывания образовалалась от 3−5 км от поверхности земли. магматический порода гидравлический Характерные свойства: Кристаллическая структура, плотная массивная текстура, средняя плотность 2500−3300 кг/м3, прочность 120…450 Мпа, нулевая пористость, высокая устойчивость к выветриванию.

Область применения: щебень, облицовочные плиты, шашка для мостовых, плиты для полов, бортовой камень.

Самая известная глубинная порода это гранит, только в Сибири находится свыше 50 месторождений, которые добываются в промышленных масштабах. Есть особые породы гранита розового оттенка эти породы добывают в Ленинградской области и на Кольском полуострове, такой гранит при царской России отправлялся на экспорт в страны, где возводились царские палаты или княжеские дворцы. К примеру мавзолей на Красной площади построен из особого красного гранита, который добывается на Украине в Житомирской области.

Добывают гранит несколькими способами.

• 1. В России в основном применяется метод взрыва земных слоев. Для этого необходимо в горной породе сделать дыру, в которую затем закладывается взрывчатка. Среди обломков породы отбираются самые крупные ее куски, из которых уже изготавливаются гранитные плиты. Данный способ добычи гранита является самым дешевым. К сожалению, часть материала крошится, тем самым являясь непригодной для обработки. На производство идет около 70% гранита, добытого таким способом.
• 2. Есть также более экономный, но и более дорогой способ добычи камня. Он требует применения воздушной подушки, при помощи которой откалываются горные породы. Пользуясь этим способом, необходимо точно контролировать места, в которые порода дает трещину, чего при взрыве делать вовсе не обязательно. Из такого гранита как раз делается гранитная брусчатка, а также некоторые другие продуты обработки камня. Гранит, добытый таким способом, практически не имеет внутренних дефектов, которые могут образоваться от взрывной волны
• 3. Еще одна методика основывается на использовании камнереза. Она очень дорогая, но и очень популярная на сегодня. При помощи камнереза можно добывать самый качественный гранит. Микротрещины при таком способе в материале отсутствуют напрочь.
• 4. Главным достоинством гранита является его долговечность. Свидетельством тому является множество строений по всему миру с фасадами, отделанными этим камнем. Этот материал может стоять веками. Кроме того, гранит достаточно красив на вид. А имеет он не только традиционную черно-серую расцветку, но и коричневую со всеми ее оттенками и прочую. Гранит поможет вам сделать собственное жилище уникальным. Также этот камень широко применяется для облицовки набережных и мостов.

Рисунок 1 Гранитная набережная

Рисунок 2 Порода гранита у месторождения.

Карельский габбро-диабаз глубинная порода С каждым годом увеличивается интерес к горной породе, известной во всём мире под названием габбро-диабаз. Это объясняется её уникальными свойствами, открывающими широкие возможности для применения. В мире не так много крупных месторождений этого ценного камня. В нашей стране источником этой горной породы является Карелия, где уже много лет действует несколько карьеров по добыче габбро-диабаза.

В частности, Прионежский карьер очень богат месторождением этого камня, что позволяет обеспечивать множество строительных предприятий качественной продукцией. Здесь с помощью современного оборудования производится дробление блоков горной породы, в результате чего образуется щебень габбро-диабаз, обладающий такими ценными качествами, как прочность и низкая радиоактивность. Данный продукт применяется в любых видах строительства, для покрытий автомобильных дорог и аэродромов, а так же используется в производстве памятников.

Карельский габбро-диабаз помимо своих превосходных физических характеристик, включающих морозоустойчивость, долговечность, прочность и низкую степень стираемости, обладает несомненными эстетическими достоинствами, к которым относится его красивый чёрный цвет и декоративные качества.

• · Плотность — 3,07 г/см3
• · Марка по прочности при сжатии — 1400 кг/см2
• · Водопоглощение — 0,1%
• · Морозостойкость — 300 циклов
• · Истираемость — 0,07 г/см2 И1
• · Радиоактивность — до 74 беккерелей/кг

Рисунок 3 Карельский габбро-диабаз

II. Излившиеся (пористые) магматические породы — образованные в ходе выброса в воздушные слоя над земной поверхностью, образовавшиеся при застывании магмы в верхних горизонтах земной коры (например: кварцевый порфир, базальт, диабаз).

Химический состав магматических пород разнообразен. В том или ином количестве они содержат почти все химические элементы, главнейшими элементами, из которых состоят магматические породы, являются следующие: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ti, H.

Характерные свойства: Cкрыто — кристаллическая порфировая структура, плотная массивная текстура, средняя плотность 200−3300 кг/м3, прочность 120…500 Мпа, нулевая пористость, высокая стойкость к выветриванию.

Область применения: щебень, облицовочные плиты, шашка для мостовых, плиты для полов, бортовой камень, теплоизоляционные материалы.

Кварцевый порфир 1.

Кварцевый порфир 2.

Рисунок 3 БАЗАЛЬТ.

Распространение — Охотско-Чукотский вулканический пояс, Алтай, Урал, Крым, Малый Кавказ и др.; Месторождения кварцевого порфира разрабатываются для получения щебня; Першинское (Курганская область), Первореченское (Приморский край).

Рисунок 4 ДИАБАЗ.

III. Излившиеся (эффузивные) магматические породы — образованные в ходе выброса в воздушные слоя над земной поверхностью, образовавшиеся при извержении магмы (например: пемза, вулканический пепел, туфолава).

Характерные свойства: Аморфная структура, пемзовидная пористая текстура плотная массивная текстура, средняя плотность 300−1400 кг/м3, прочность 2,5…15 Мпа, высокая стойкость к выветриванию.

Месторождения Пемза встречается на Кавказе и Камчатке. Огромные запасы пемзы располагаются на западном побережье Камчатки.

Используется как заполнитель в лёгких бетонах (пемзобетоне), как гидравлическая добавка к цементам и извести. В качестве абразивного материала применяется для шлифовки металла и дерева, полировки каменных изделий.

ТУФОЛАВА — горная порода, занимающая промежуточное положение между пеплом и туфом. Образование туфолав связывают с быстрым вспениванием лав при резком падении давления и связанным с этим дроблением вкрапленников и стекла без разрыва сплошности лавового потока. В состав вулканических туфов и туфолав входят SiO2, АlО3, Fе2O3 и др.

Рисунок 5 ПЕМЗА.

Вулканические туфы и туфолавы хорошо сопротивляются выветриванию, мало теплопроводны и, несмотря на большую пористость, морозостойки. Они легко обрабатываются, распиливаются, пробиваются гвоздями, шлифуются, но не полируются.

Типичным представителем туфолав является артикский туф, добываемый на Алтае. Туф и туфолавы используют в виде пиленого камня для кладки стен жилых зданий, устройства перегородок и огнестойких перекрытий. Используются они также в качестве декоративного камня, чему благоприятствует наличие туфов разных цветов — лиловых, желтых, красных, черных и др. Применяются туфы и в виде щебня для легких бетонов.

Месторождение Рубцовское полиметалическое месторождение располагается в крайней северо-западной части Рудного Алтая в пределах одноимённого рудного района.

Рисунок 6 ТУФОЛАВА.

«Активные минеральные добавки к цементам (природные и искусственные). Особенности твердения и свойств цементов с минеральными добавками».

I Цемент в СССР выпускался в огромных количествах. Сейчас же производство этого строительного материала в России и странах СНГ значительно сократилось.

Цемент — один из немногих строительных материалов, без которого невозможно какое-либо строительство. Будь то монолитный небоскрёб из железобетона или деревянная избушка. А ведь сто лет назад вместо цемента использовали яйца домашних птиц. История создания изобретения цемента заслуживают отдельного разговора.

Так всё же из чего изготовлен цемент. Какие у него активные минеральные добавки: особенности твердения и свойства цементов с минеральными добавками.

Производство цемента Если особо не вдаваться в подробности и поверхностно посмотреть на процесс, то производство цемента можно представить в виде трёх основных стадий:

• 1. Добыча и обработка сырья.
• o Добывается известняк, глина, гипсовый камень.
• o Добытый известняк дробят, сушат, измельчают и перемешивают в нужной пропорции с глиной. Примерно 75% известняка и 25% глины. Состав постоянно корректируется, в зависимости от характеристик используемых материалов.
• o Таким образом получают шлам (мокрый, сухой или комбинированный метод)
• 2. Обжиг сырьевого состава и получение клинкера — следующий шаг в производстве цемента
• o Шлам поступает в специальную печь, где происходит его обжиг при температуре около 1450 градусов.
• o При этой температуре шлам спекается (почти как зерна керамзита), превращаясь в так называемый клинкер.
• o Клинкер измельчают в специальных жерновах до порошкообразного состояния
• 3. Смешивание компонентов и получение портландцемента.
• o В измельчённый клинкер добавляют примерно 5% гипса.
• o В зависимости от марки и вида цемента, вводятся минеральные добавки (цифры д0, д5, д20 в маркировке)

Собственно, на этом производство цемента можно считать завершённым. Получившийся порошок является портландцементом ПЦ. Применение портландцемента настолько обширно, что перечисление цементной продукции может занять ни одну страницу.

Добавки к цементу Добавки к цементу представляют собой вещества минерального происхождения, которые отвечают за улучшение некоторых свойств данного строительного материала, таких как прочность, пластичность, морозоустойчивость, стойкость к трещинообразованию и т. п.

Виды цементных добавок Все добавки минерального происхождения можно разделить на два вида: природные и искусственные.

К природным добавкам относят горные осадочные породы (диатомиты, опоки, глиежи и т. п.) и вещества вулканического происхождения (пеплы вулканические, туфлы вулканические, пемза и др.). В эту же группу входит гипс, и к слову сказать, именно гипс является наиболее распространенной добавкой к цементу.

ДИАТОМИТ, инфузорная земля, кизельгур (от позднелатинского Diatomeae — диатомовые водоросли, греческого diatomos — разделённый пополам * а. diatomite; н. Diatomit, Kieselgur; ф. diatomite; и. diatomita), — лёгкая тонкопористая кремнистая порода, рыхлая или плотная, состоящая в своей основной массе из опаловых створок диатомовых водорослей или их обломков. Размер створок диатомей обычно колеблется от 0,03 до 0,15 мм. Содержит от 62 до 97% SiO2 (опал). В качестве постоянной примеси присутствуют глинистые минералы. Содержание песчано-алевритового материала не превышает 5−10%. Цвет диатомита белый, светлоили желтовато — серый, иногда буровато — серый. Диатомиты обладают большой пористостью, плохой тепло и звукопроводностью, тугоплавкостью и кисло стойкостью. Образуются из диатомового ила, накопившегося в морях и озёрах. В стратиграфическом разрезе встречаются начиная с меловой системы, широко распространён в кайнозойских отложениях.

В СССР разведано 27 месторождений диатомита с балансовыми запасами 139,8 млн. м3 (1983). Известны месторождения диатомита в Закавказье, на Кольском полуострове, Дальнем Востоке, восточном склоне Урала, в Среднем Поволжье. Почти половина запасов находится в Ульяновской области. В СССР разрабатывалось 13 месторождений, ежегодная добыча 800 тысяч м3. Разработка ведётся открытым способом.

Диатомиты используются как адсорбент и фильтр в текстильной, нефтехимической, пищевой промышленности, в производстве антибиотиков, как наполнитель бумаги, различных пластических материалов, красок, в качестве строительных, теплои звукоизоляционных материалов, добавок к некоторым типам цемента, полировального материала (в составе паст) для металлов, мраморов и т. д., как инсектицид и др.

Глиежи — горные породы, которые образовались в результате природного обжигания глины в угольных пластах. Применяются в качестве активной гидравлической добавки при производстве портландцемента с минеральными добавками в количестве не более 15% и при производстве пуццоланового портландцемента в количестве от 25 до 40%.

Основное месторождение находится в Забайкалье.

К искусственным добавкам относятся минеральные вещества, которые получаются в результате термического воздействия. Сюда входят доменные гранулированные шлаки, обожженные глины, топливные золы и шлаки, кремнеземистые отходы и т. п.

Гранулированные доменные шлаки потребляются главным образом в производстве шлакопоргландцемента.

Гранулированные доменные шлаки Кремнеземистые отходы — это сырьевые отходы, полученные в процессе производства сернокислого алюминия методом извлечения из глины глинозема. Они в большом количестве содержат кремнезем, и поэтому такая добавка будет активна если она не загрязнена примесями.

Кремнеземистые отходы Так вот все эти добавки вносятся в цемент на последней стадии его производства, либо перед приготовлением цементного раствора. Количество добавок определяется разновидностью цемента, а также качеством минеральных веществ.

О наличии добавок в цементе свидетельствует буква Д в маркировке и цифры, обозначающие процент содержания добавок. Например, если в маркировке присутствует обозначение Д0, то в цементной смеси отсутствуют какие-либо добавки. А вот обозначение Д20 говорит о том, что в цементе содержится 20 процентов вспомогательных веществ.

II Особенности твердения и свойств цементов с минеральными добавками.

Как мы знаем наши технологии в современной жизни ушли очень далеко, соответственно и их применение, и строительные материалы шагнули в след за экономическим развитием. На пример марки цементов в соединении с добавками могут твердеть на земле, под землёй, под водой, в условиях жаркого климата и Крайнего Севера с низкими температурами. Особенности твердения проявляются не везде одинаково.

Цементы, сроки схватывания которых выходят за нормируемые пределы, относятся к быстросхватывающимся или, в некоторых случаях, к цементам с «ложным схватыванием». Определённые неудобства вызывает применение медленно схватывающихся цементов (начало схватывания более 4−5 ч).

Быстрое схватывание цементов упрощённо можно свести к практически мгновенной гидратации фазы С3А, которая замедляется при взаимодействии с гипсом, присутствующим в цементе. При недостатке гипса быстрое схватывание цементного теста приводит к необратимым последствиям — загустеванию смеси, что делает её непригодной для использования.

Факторами, определяющими сроки схватывания портландцемента, являются:

• · вещественный состав цемента (присутствие в цементе гидравлических или инертных добавок замедляет схватывание);
• · минералогический состав клинкера (цементы на основе высокоалюминатных клинкеров схватываются быстрее);
• · тонкость помола цемента (чем тоньше размолот цемент, тем, при прочих равных условиях, он быстрее схватывается);
• · содержание в цементе щелочей (Na2O+0,658K20) = R20. При высоком содержании щелочей (> 1,0%) сроки схватывания сокращаются, что может быть причиной быстрого схватывания даже при предельно допустимом содержании гипса (4% SO3);
• · сроки схватывания удлиняются при повышении В/Ц и при снижении температуры твердения.

Шлакопортландцемент способен твердеть как на воздухе, так и в воде. Это вяжущее общестроительного назначения, используемое в основном для тех же целей, что и портландцемент. Получают Шлакопортландцемент путем совместного измельчения порт-ландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса. Содержание доменного шлака может достигать 80% от массы цемента. Такая большая дозировка шлака возможна вследствие особенностей его химического состава, близкого к клинкеру. В доменных шлаках преобладают оксиды кальция (30… …50%), кремния (28…30%), алюминия (8…24%), т. е. те же компоненты, что и в клинкере портландцемента. Поэтому некоторые шлаки в тонкоразмолотом виде обладают способностью к самостоятельному гидравлическому твердению.

При использовании сухих строительных смесей может возникнуть необходимость дополнительного регулирования сроков схватывания и обеспечения заданной живучести смеси. В этом случае применяют систему специально разработанных добавок, как ускорителей, так и замедлителей схватывания.

Прочность твердения наступает на первом часе после вступления в реакцию цемента с разными веществами, а полною прочность достигает через десять часов после испытаний.

Активная добавка химически связывает растворимый в воде гидроксид кальция, выделяющийся при твердении цемента, при этом повышается плотность цементного камня, возрастает его сопротивление коррозии. Поэтому активные минеральные добавки применяют для повышения плотности, водостойкости и солестойкости бетонов и растворов. Некоторые из них используют для приготовления жароупорных бетонов и растворов на портландцементе.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) получают путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера и гипса; при помоле быстротвердеющего портландцемента допускается введение активных минеральных добавок, предусмотренных ГОСТ 6269–54 (не больше 10% от веса цемента).

Быстротвердеющий портландцемент отличается интенсивным твердением в начальный период (до 3 суток).

Нарастание прочности его в отдаленные сроки твердения (до 28 суток) замедляется, а через более длительный период прочностные показатели быстротвердеющего портландцемента могут быть теми же, что и у обычного высококачественного портландцемента.

Вывод: В заключении своего труда хочется более лучше принимать и усваивать базу знаний в области промышленного гражданского строительства, однозначно практика — это самый главный экзаменатор в жизни строителя, но теоретические знания нужны. Они как компас направляют нас к решению поставленных задач. Хоть курсы переподготовки небольшие, но за три месяца багаж знаний восполнил пробелов упущенного времени.