На долю искусственных конгломератов ориентировочно приходится 90% строительных материалов, примерно 10% приходится на металлические и деревянные материалы. Но в соответствии с теориями о кристаллитом строении (мелкие кристаллы, не имеющие ясно выраженной формы) эти материалы имеют структуры также сходные с конгломератами. Они содержат «заполнитель» в виде кристаллов и «вяжущую часть» - своеобразные аморфные вещества.
Таким образом, большинство строительных материалов можно отнести к композиционным материалам, так как в них имеются в том или ином виде матрица и упрочняющий компонент. Причем последний может быть как дисперсно-упрочняющим, так и волокнистым.
7
Магматические горные породы
Магматические горные породы – это изверженные горные породы, образовавшиеся из расплавленной магмы при её застывании и кристаллизации. По условиям застывания среди магматических горных пород различают два основных типа:
эффузивные (вулканические, излившиеся), застывшие на дневной поверхности в результате излияния магмы в виде лавы при вулканических извержениях;
интрузивные (глубинные), застывшие в толще земной коры среди других горных пород.
Эффузивные горные породы вследствие быстрого застывания обычно мелкозернисты и частично, а иногда полностью состоят из стекла. Часто в них встречаются более крупные кристаллы вкрапленники.
Интрузивные горные породы, застывающие медленно в глубинах земной коры, обладают полнокристаллической, более крупнозернистой структурой.
Магматические горные породы обычно сложены силикатами. Их главной составной частью является кремнезём (SiO2), по содержанию которого магматические горные породы разделяются на ультраосновные (SiO2 < 40%), основные (40—56%), средние (56—65%), кислые (65—70%) и ультракислые (> 75%). Магматические породы, не содержащие силикаты (например, карбонатиты), очень редки. Соответственно изменяется состав минералов в выделенных группах. Ультраосновные породы (пироксениты, дуниты, оливины) сложены только оливинами и пироксенами, в основных (габбро, базальты) к ним присоединяется кальциевый плагиоклаз. В кислых породах (граниты, липариты, дациты) уменьшается содержание магнезиально-железистых и кальциевых силикатов, и появляются щелочные полевые шпаты и кварц. К средним породам относятся главным образом полевошпатовые породы с небольшой примесью железомагнезиальных минералов (диориты, андезиты).
В зависимости от содержания щелочей в каждой группе выделяют породы нормального и щелочного ряда (щелочные граниты, нефелиновые сиениты,
8
фонолиты). В последних появляются щелочные силикаты (эгирины, щелочные амфиболы, фельдшпатоиды).
С различными типами связаны и различные полезные ископаемые. Например, с кислыми магматическими породами - олово, вольфрам, золото; с основными - титаномагнетит, медь; с ультраосновными - хром, платина, никель и т.д.; с щелочными - титан, фосфор, апатиты, цирконий, редкие земли и т.д.
Магматические горные породы могут использоваться как строительные (артикские туфы, лабрадориты и др.), абразивные (пемза) и теплоизоляционные (пемза, перлит) материалы; как сырьё для извлечения ценных компонентов (например, алюминия из нефелиновых сиенитов), а также служат основанием гидротехнических и других сооружений.
9
Материалы на основе гипса
Гипс благодаря быстрому схватыванию и твердению в обычных условиях является ценным вяжущим для гипсового бетона и бетонных изделий. Гипс хорошо связывает различные заполнители: шлак, камыш, опилки, бумагу. Изделия на его основе имеют невысокую объемную массу 1000-1200 кг/м3. Для понижения объемной массы и теплопроводности изделий в гипсовое тесто можно вводить порообразователи, затворять его избытком воды.
Гипсовые бетоны обладают недостатками, ограничивающими их широкое применение: малой водостойкостью, значительной объемной деформацией, вызывающей коробление гипсовых армированных изделий; арматура в них подвергается коррозии.
Перечисленные недостатки гипсобетона могут быть частично устранены путем введения в него извести, гидравлических добавок совместно с цементом.
При добавке некоторых полимеров можно придать гипсу свойство несмачиваемости и повысить его водостойкость. Гидрофобно-пластифицирующие добавки и вибрационное уплотнение позволяют резко снизить водогипсовое отношение, значительно повысить прочность и водостойкость изделий.
Интенсивные свойства приобретает гипс, затворенный водным раствором карбамидной смолы. Изделия из такого гипса, высушенные при температуре 60-70°С, обладают высокой прочностью и водонепроницаемостью. Изделия на основе гипса можно армировать древесиной, камышом, рубленым стекловолокном, стеклянными прядями и нетканым стекловолокнистым полотном.
Армировать гипсовые детали металлом можно при условии покрытия арматуры коррозиеустойчивыми лаками либо применять арматуру из стекловолокна.
Особое значение приобретает гипс в производстве изделий. Из гипса изготовляют камни для стен, панели, перегородочные плиты, сухую штукатурку, архитектурные детали, теплоизоляционные изделия.
Гипсобетонные камни изготовляют из гипсового теста с заполнителями
10
(шлаком, кирпичным щебнем, керамзитом, отходами ракушечника, рубленым камышом, кукурузной кочерыжкой, подсолнуховым стеблем, древесной щепой, корой, опилками и др.), а также из чистого теста пустотелыми.
Стеновые камни (арболит) целесообразно изготовлять на высокопрочном гипсе или гипсоцементно-пуццолановом вяжущем с заполнителем из дробленых отходов древесины или с корой.
Марки изделий на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем - 25-40, объемная масса 600-750 кг/м3.
Стена из арболита толщиной 25 см по термосопротивляемости эквивалентна стене из кирпича толщиной 51 см.
Внутренние стены из гипсобетона на обычном гипсе допускается устраивать в промышленных, жилых и культурно-бытовых зданиях и сооружениях с относительной влажностью воздуха в помещениях не более 60%; наружные стены - при условии обработки наружной поверхности слоем с повышенной водоустойчивостью.
Пустотелые гипсобетонные камни применяют также для несущего заполнения междубалочных пространств (блоки наката).
Гипсовые панели и плиты. К индустриальным сборным элементам на основе гипса относят перегородочные панели, а также плиты под покрытия полов, плиты для перегородок и для наката.
Панели перегородок изготовляют высотой, равной высоте этажа, и шириной на комнату или часть комнаты. Гипсобетонные панели делятся по назначению - на межкомнатные и межквартирные; по конструкции - на глухие и с проемами, на армированные деревянными реечными каркасами и неармированные. Изготовляют панели в вертикальных формах или на горизонтальных поддонах на прокатном стане.
На прокатном стане панели изготовляют из смеси гипса, опилок, песка (1:1:1 в объемных частях) с водогипсовым отношением 0,57-0,6. Размеры панелей: длина 1,5-6, высота 2,4-3,1 м, толщина 8-12 см. На прокатном стане изготовляют также плиты на основе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего, которые применяют в
11
качестве стеновых панелей наружных стен, санитарных кабин и как основание под полы.
Производство гипсовых панелей заключается в следующем. На движущуюся резиновую ленту укладывают реечный каркас, снабженный металлическими петлями для захвата. Специальный укладчик подает на каркас гипсобетонную смесь, которая прокатывается между лентами. Отформованная панель движется по промежуточному конвейеру до кантователя; за этот период гипс твердеет. Далее панель из горизонтального положения кантуют в вертикальное и направляют в сушильную камеру.
Гипсовые плиты применяют для устройства ненесущих перегородок в зданиях, где предотвращено систематическое увлажнение. Изготовляются такие плиты с добавкой в гипсовое тесто древесной массы, асбестоцементных отходов и др.
Гипсовые плиты, армированные драночной сеткой, реечным каркасом, камышом, могут применяться в качестве наката в перекрытиях.
Гипсовые листы, иначе называемые сухой штукатуркой, изготовляют в виде гипсового сердечника, оклеенного картоном, либо в виде гипсоволокнистых тонких листов. Гипсовые листы применяют в строительстве для отделки внутренних каменных и деревянных поверхностей, а также как материал для изготовления филенок дверей. Гипсовые листы, склеенные в несколько слоев битумной мастикой, применяют для устройства оснований под рулонные кровли и подготовки под полы. Гипсовые листы выпускают длиной 2700-3300, шириной 1200, толщиной 8-10 мм.
Процесс производства гипсовой сухой штукатурки, оклеенной картоном, состоит из таких основных операций: приготовления гипсового раствора; подачи и распределения раствора на нижнем слое бумаги, раскатываемой из рулона и движущейся на конвейере; накладки верхнего бумажного слоя на гипсовый сердечник; подрезки, подклейки и загиба боковых краев нижнего листа для закрытия кромки; разрезки сырых затвердевших листов на конвейере длиной 160 м сушки листов в конвейерном сушиле; передачи на склад и выдачи листов на строительство.
12
Битумные вяжущие вещества
Битумы относятся к наиболее распространенным органическим вяжущим веществам.
Элементарный состав битумов колеблется в пределах: углерода 70-80%, водорода 10-15%, серы 2-9%, кислорода 1-5%, азота 0-2%. Эти элементы находятся в битуме в виде углеводородов и их соединений с серой, кислородом и азотом. Химический состав битумов весьма сложен. Так, в них могут находиться смеси углеводородов метанового и нафтенового рядов и их кислородных, сернистых и азотистых производных. Все многообразие соединений, образующие битум, можно свести в три группы: твердая часть, смолы и масла.