Сырьевой базой производства строительных материалов являются горные породы, а также техногенное и органическое природное сырье. На долю сырья в себестоимости продукции приходится более 50%. Использование промышленных отходов позволяет покрыть до 40% потребности строительства в сырьевых ресурсах. Многие отходы по составу и свойствам близки к природному сырью.
Все отходы разделяются на две большие группы: минеральные и органические. Преобладающее значение имеют минеральные отходы. К минеральным техногенным отходам относятся: шлаки черной металлургии, отходы цветной металлургии, золы и шлаки тепловых электростанций, вскрышные породы, отходы угледобычи и углеобогащения, гипсовые отходы химической промышленности, отходы промышленности строительных материалов, пиритные огарки, электротермофосфорные шлаки, вторичные ресурсы.
Органическим природным сырьем являются отходы древесины и лесохимии (кора, пни, вершины, ветви, сучья, горбыль, стружки, щепа, опилки).
Минералы, горные породы: основные понятия
Обзор сырья для производства вибропрессованой плитки
Природными каменными материалами называют материалы и изделия, получаемые механической обработкой горных пород (дроблением, раскалыванием, распиливанием и др. способами), или без механической обработки (сортировкой, обогащением, очисткой, мойкой).
Горные породы находят применение в промышленности строительных материалов как сырье для изготовления керамики (глины, каолины), стекла (кварцевый песок, известняк), теплоизоляционных изделий (базальт, диабаз, диатомит, трепел, опока, доломит, хризотил-асбест), огнеупоров (доломит, кварцит). Для производства неорганических вяжущих веществ применяют различные виды известняков, глину, мергель, мел, доломит, гипс, ангидрит, опоку, трепел, вулканические туфы, трассы. В качестве заполнителей для растворов и бетонов используют песок, гравий и щебень (из гранита, диабаза, базальта, известняка). Для изготовления каменных строительных материалов и изделий (облицовочные плиты, ступени, плиты для полов, камни и блоки для стен, бортовые камни, брусчатка и т.д.).
Горная порода – это скопление минеральных агрегатов в земной коре, обладающих более или менее постоянным составом и свойствами. Она может быть мономинеральной, состоящей из одного минерала (гипс, магнезит, доломит и др.) или полиминеральной – из нескольких минералов (гранит, диабаз и др.).
Минерал – это химический элемент (самородная медь, сера, платина) или соединение (кварц, кальцит и др.), однородное по своему состав, строению и свойствам, образующееся в результате природных физико-химических процессов в земной коре, водной оболочке или атмосфере.
По своему состоянию большинство минералов являются твердыми кристаллическими телами (кварц, полевой шпат и др.), но встречаются и коллоидно-дисперсные (опал, халцедон, монтмориллонит) и жидкие, например, ртуть. К настоящему времени известно несколько тысяч минералов, но лишь около 50 из них слагают горные породы, используемые в строительстве.
Главные минералы в составе определенной горной породы образуют более или менее постоянные сочетания и обусловливают основные свойства породы. Например, в граните породообразующие минералы различных групп составляют: полевые шпаты – 40…70 %, кварц – 20…40 %, слюда – 10…20 %; в составе мрамора – преимущественно минерал кальцит – 90…100 %.
Сырье для производства рома. Разоблачение.
Горные породы, входящие в состав земной коры, весьма разнообразны как по своему происхождению, так и по составу и свойствам. Обычно горные породы классифицируют по условиям их образования в земной коре на три основные группы: магматические, осадочные и метаморфические (по Ф.Ю. Левинсон-Лессингу).
Магматические или изверженные (первичные) горные породы образовались непосредственно из расплавленной магмы. В зависимости от условий охлаждения (отвердевания) магмы различают два вида магматических пород: глубинные и излившиеся.
Глубинные породы образовались в глубине земной коры при медленном, сравнительно равномерном остывании магмы и значительном давлении верхних слоев, что способствовало процессам кристаллизации; они имеют зернисто-кристаллическое строение, однородную текстуру, большую плотность, высокую прочность на сжатие и морозостойкость, низкое водопоглощение и большую теплопроводность. К ним относятся: гранит, сиенит, габбро и др.
Излившиеся породы образовались вблизи и на поверхности земной коры при быстром остывании магмы. Некоторая часть магмы, излившаяся на поверхность, уже содержала кристаллы отдельных минералов, поэтому в большинстве случаев эти породы состоят из отдельных хорошо сформировавшихся кристаллов, вкрапленных в основную скрытокристаллическую массу. Такое строение называют порфировым. К излившимся породам относятся: кварцевый порфир, андезит, диабаз, базальт.
При очень быстром охлаждении расплавленной магмы, выбрасываемой при извержении вулканов, породы приобретают пористое аморфное (стекловидное) строение. К таким породам относятся: рыхлые (вулканические пеплы, пески) и сцементированные (вулканические туфы, трассы и др.).
Осадочные (вторичные) горные породы образовались в результате разрушения или выветривания магматических пород, химической или биологической переработки природного минерального сырья. Обычно они залегают пластами, слоями.
К этой группе относятся:
1. Механические осадки: рыхлые (песок, щебень, гравий, глина) и сцементированные (песчаник, брекчия, конгломерат).
2. Органогенные осадки: растительные (фитогенные) – трепел, диатомит, опока; животные (зоогенные) – мел, известняк-ракушечник, известняки.
3. Химические осадки: некоторые виды известняков, доломит, магнезит, гипс, ангидрит.
Метаморфические или видоизмененные горные породы образовались из магматических или осадочных горных пород под влиянием высоких температур, давления и других факторов. К этой группе относятся: гнейсы, образовавшиеся, главным образом, из гранита, мраморы – из известняков и доломитов, кварциты – из кремнистых песчаников, глинистые сланцы – из глин.
Породообразующие минералы
Минералы классифицируют по различным принципам: по внешнему виду, происхождению и физическим свойствам, химическому составу, кристаллохимическим и кристаллографическим особенностям.
Наиболее важной с инженерно-строительной точки зрения является кристаллохимическая классификация, согласно которой минералы систематизированы с учетом химического состава и особенностей строения, выделяется 11 классов минералов в соответствии с их распространением в земной коре. Наиболее часто встречаются минералы следующих классов: силикаты, оксиды и гидрооксиды, карбонаты, сульфаты, галоидные соединения, сульфиды. Наряду с классами принято выделять группы минералов. Например, в классе силикатов имеются группы алюмосиликатов, ортосиликатов, метасиликатов и др. В группу алюмосиликатов входят полевые шпаты, фельдшпатиды, слюды.
Характеристики минералов и горных пород складываются из следующих признаков и показателей: внешнего вида (цвет, блеск), строения, химического состава для минералов, минерального состава для горных пород, истинной плотности для минералов ρ, средней плотности для горных пород ρm, предела прочности при сжатии или изгибе Rсж или Rизг, стойкости против выветривания, температуры плавления и др.
Специфическими характеристиками минералов являются следующие:
Твердость оценивается по шкале твердости Мооса, в которой минералы расположены в порядке возрастания твердости (табл. 3.1):
Стандартная шкала твердости минералов (шкала Мооса)
| Твердость | Минерал | Химическая формула |
| 1 | Тальк | 3MgO∙4SiO2∙H2O |
| 2 | Гипс | CaSO4∙2H2O |
| 3 | Кальцит | CaCO3 |
| 4 | Флюорит (плавиковый шпат) | CaF2 |
| 5 | Апатит | Ca5[PO4]3F |
| 6 | Ортоклаз | K2O∙Al2O3∙6SiO2 |
| 7 | Кварц | SiO2 |
| 8 | Топаз | Al2[SiO4][F, OH]2 |
| 9 | Корунд | Al2O3 |
| 10 | Алмаз | C |
Спайность – это способность некоторых кристаллических минералов раскалываться или расщепляться по определенным плоскостям с образованием гладких поверхностей. Различают следующие виды спайности:
— весьма совершенную – минерал легко расщепляется на отдельные пластинки или листочки с образованием одной гладкой плоскости спайности (тальк, мусковит, биотит и др.);
— совершенную — при легких ударах минерал, раскалываясь, образует две, три и более плоскости спайности (ортоклаз, кальцит, каменная соль и др.);
— среднюю – минерал раскалывается на обломки, на которых обнаруживается спайность (роговая обманка, авгит и др.);
— несовершенную – плоскости спайности обнаруживаются с трудом (апатит, берилл и др.).
При отсутствии спайности обломки минерала обладают неправильной формой (кварц, корунд и др.).
Излом в отличие от спайности не имеет правильных ориентированных блестящих поверхностей. Минералы, обладающие спайностью, дают ровный излом. У минералов, не имеющих плоскостей спайности, наблюдается раковистый излом (кварц, кремень и др.); у минералов игольчатого и волокнистого строения – занозистый излом (роговая обманка); у землистых агрегатов минералов – землистый излом (каолинит, пиролюзит, гетит).
Цвет минералов зависит от их структурных особенностей, присутствия в них окрашивающих ионов – хромофоров и механических примесей. Благодаря хромофорам и примесям цвет одного и того же минерала может быть различным.
Блеск минералов зависит от степени отражения от их поверхности лучей света. Различают металлический и неметаллический блеск. У последнего много разновидностей: алмазный (алмаз, сера), яркий или стеклянный (мусковит, кальцит, гипс и др.), жирный (кварц, нефелин и др.), восковой (офит, хальцедон), перламутровый (тальк, полевые шпаты и др.), шелковистые (гипс и др.), шелковый (хризотил-асбест), матовый или без блеска (каолинит, пиролюзит).
Строение (структура и текстура) минералов и горных пород позволяет судить об условиях их образования и свойствах.
Структура минералов может быть кристаллической, скрытокристаллической, аморфной (некристаллической, стекловидной) и др.
Стойкость – это способность минерала или горной породы противостоять атмосферным воздействиям, химическим реагентам и др.
К основным породообразующим минералам изверженных горных пород относятся следующие минералы:
Кварц (SiO2) – класс оксидов и гидрооксидов, группа кремнезема. Цвет белый, серый, молочный, дымчатый, бесцветный. Блеск жирный на изломе и стеклянный на гранях. Структура кристаллическая, твердость 7, плотность 2,65 г/см 3 , Rсж =1000. 2000 МПа. Очень высокая стойкость против выветривания. Спайность отсутствует, раковистый излом.
В кислотах, за исключением плавиковой и фосфорной, нерастворим. При температурах 575 и 870 градусов 0 C кварц перекристаллизовывается с увеличением объема, что вызывает растрескивание изделий из кварцсодержащих пород при пожаре. Температура плавления кварца 1710 0 C. Встречается кварц в гранитах, кварцевых порфирах, песках, песчаниках, гнейсах, кварцитах и др. Используется в производстве «кислых» (динасовых) огнеупоров, абразивных материалов, стекла; кварцевый песок – мелкий заполнитель для бетона и строительного раствора.
Полевые шпаты относятся к классу силикатов, группе алюмосиликатов, Кристаллические полевые шпаты разделяются на прямораскалывающиеся – ортоклаз K2O∙Al2O3∙ 6SiO2 и косораскалывающиеся — плагиоклазы (альбит Na2O∙Al2O3∙6SiO2 и анортит CaO∙Al2O3∙2SiO2). Цвет белый, серый, розовый и красный.
Блеск стеклянный, по плоскостям спайности — перламутровый. Твердость 6, плотность 2,55. 2,76 г/см 3 , Rсж = 120. 170 МПа. Спайность средняя по двум направлениям.
Стойкость против выветривания средняя. Температура плавления ортоклаза1450 0 C, альбита 1100 и анортита – 1550 0 C. Полевые шпаты входят в состав гранитов, порфиров, сиенитов, диоритов, габбро, базальтов, диабазов, гнейсов и других пород. Полевые шпаты используются в производстве фарфора, при изготовлении глазури и специальных видов стекла.
Слюды относятся к классу силикатов, группе водных алюмосиликатов. Структура слоисто-кристаллическая. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Блеск яркий, стеклянный, жирный. Твердость 2-3, слюды анизотропны по прочности, обладают средней стойкостью.
Наиболее часто встречают две разновидности слюды: мусковит (сложный водный калиевый алюмосиликат), плотность 2,7. 3,0 г/см 3 , бесцветны, серебристый, светло-желтый; биотит (сложный водный K, Fe, Mg, алюмосиликат), плотность 2,8. 3,2 г/см 3 , цвет от бурого до черного, иногда зеленый, слабоустойчив против выветривания. Встречается в гранитах, диоритах, гнейсах, сланцах и др.
Являются нежелательными составляющими пород, поскольку снижают прочность и ускоряют выветривание горных пород, затрудняют их шлифовку и полировку.
Роговая обманка (амфиболы) и авгит (пироксены) относятся к классу силикатов, группе железисто-магнезиальных силикатов. Химический состав сложный, структура кристаллическая, Rсж=150. 300МПа, блеск стеклянный, стойкость к выветриванию высокая, твердость 5-6, цвет черный или темно-зеленый, в кислотах не растворяются, имеют высокую динамическую прочность.
Роговая обманка имеет плотность 3,1. 3,5 г/см 3 . Спайность по двум плоскостям под углом 56 градусов (124). Кристаллы призматические, игольчатые, излом занозистый, встречается в гранитах, сиенитах, габбро, гнейсах и др.
Авгит. Относится к классу силикатов, группе пироксенов. Структура кристаллическая. Цвет черный, зелетовато- и буровато- черный, реже – темно-зеленый или бурый. Блеск стеклянный.
Химический состав сложный. Твердость 5- 6, стойкость против выветривания – высокая, плотность 3,3. 3,6 г/см 3 , кристаллы призматические, спайность по призме средняя по двум направления под углом 87 градусов(93), предел прочности при сжатии Rсж =150. 300 МПа, входит в состав габбро, базальта, диабаза и др.
К основным породообразующим минералам осадочных горных пород относят следующие минералы:
Опал (SiO2· nH 2 O ) – класс оксидов и гидрооксидов, группа кремнезема. Структура аморфная, количество воды в составе колеблется от 1. 5 до 34%. Опал чаще всего бесцветный или молочно-белый, но в зависимости от примесей может быть желтым, голубым или черным. Блеск восковой или матовый. Твердость 5- 6, плотность 1,9. 2,5 г/см 3 ,. Стойкость высокая, спайность отсутствует, встречается в диатомитах,трепелах,опоках
Кальцит (CaCO3) – класс карбонатов. Цвет белый, серый. Блеск стеклянный или перламутровый. Структура кристаллическая. Твердость 3, плотность 2,6.
2,8 г/см 3 , Rсж = 100. 200 МПа. Стойкость средняя, вскипает от действия HCl, слабо растворим в воде. Имеет совершенную спайность в трех направлениях по ромбоэдру и входит в состав известняков, мела, доломитов, мергелей, мраморов и др.
Магнезит (MgCO3) – класс карбонатов. Цвет белый, серый, желтый. Блеск стеклянный. Структура кристаллическая или скрытокристаллическая. Твердость 4-4,5, хрупок, плотность 2,9. 3,1 г/см 3 , Rсж = 50. 200 МПа.
Стойкость средняя, растворяется в HCl при нагревании, спайность совершенная по ромбоэдру. Встречается в магнезите, доломите, известняках. Температура плавления чистого оксида магния (MgO) – 2800 0 C.
Доломит (CaCO3· MgCO 3 ) – класс карбонатов. Цвет белый, серый, желтый, редко черный. Блеск матовый, реже стеклянный. Структура кристаллическая или аморфно-кристаллическая. Твердость 3,5-4; плотность 2,7…2,9 г/см 3 , Rсж = 100…200 МПа. Стойкость и спайность средние.
Встречается в магнезите, доломите, известняках.
Гипс (CaSO4·2 H 2 O ) относится к классу сульфатов, цвет белый, серый, розовый, иногда желтоватый. Структура кристаллическая с различной формой кристаллов. Твердость 1,5-2; плотность 2,3 г/см 3 , Rсж = 15…30 МПа, стойкость низкая, растворяется в воде. Спайность зависит от вида кристаллов и может быть совершенной и средней, встречается в гипсе, ангидрите.
Ангидрит (CaSO4) – класс сульфатов. Цвет белый, голубой. Блеск стеклянный, иногда с перламутровым отливом. Структура кристаллическая. Спайность по трем направлениям. Твердость 3-3,5; плотность 2,8…3,0 г/см 3 , Rсж = 20…70 МПа. Стойкость низкая. Растворяясь в воде, гидратируется и переходит в гипс с увеличением объема.
Входит в состав ангидрита, гипса.
Каолинит (Al2O3·2 SiO 2 ·2 H 2 O ) относится к классу силикатов, группе каолинитов. Цвет белый, иногда желтоватый, сероватый. Без блеска. Структура слоистая. Твердость 2, плотность 2,6…2,63 г/см 3 , Rсж = 0…1 МПа, легко рассыпается. Спайности нет.
Очень высокая стойкость против выветривания; каолинит жирный на ощупь, гигроскопичен и огнеупорен, кислотостоек. Встречается в каолиновых глинах.
Хризотил-асбест – минерал метаморфического происхождения, являющийся волокнистой разновидностью серпентина. Цвет зеленовато-желтый с золотистым отливом, темно-зеленый, светло-серый, иногда белый, редко бурый в распушенном виде – снежно белый. Блеск шелковистый. Структура слоисто-кристаллическая, текстура – волокнистая.
Состав его 3MgO·2SiO2 ·2H2O, твердость 2-3, ρ = 2,5…2,7 г/см 3 , Rраст – до 3000 МПа, Атмосферостоек. Обладает большой адсорбционной способностью, огнестойкостью, щелочестойкостью. Легко расщепляется вдоль волокон (распушивается). При переработке волокон требуются повышенные меры охраны труда. Входит в состав горной порды серпентинит.
Применяется при производстве асбестоцементных изделий и теплоизоляции.
Горные породы
Свойства горных пород, главным образом, зависят от свойств породообразующих минералов и строения, т.е. от структуры и текстуры.
Структура горных пород характеризуется размером, формой слагающих ее минералов, количественным соотношением и характером связи между ними. Структура может быть кристаллической, пегматитовой, порфировой, зернистой, офитовой, зернисто-стекловатой и др.
Текстура горных пород характеризуется взаиморасположением или относительным распределением ее минералов. Текстура может быть однородной и неоднородной, слоистой, сланцеватой, плотной, пористой, полосчатой и др. Внешний вид горных пород, в основном, определяется их цветом и строением.
Для определения области использования горных пород в современном строительстве и промышленности строительных материалов принимаются следующие условные обозначения: Щ – щебень для бетона, Ш – шашка, такелажная и мозаиковая шашка, брусчатка для строительства дорог, Б – бутовый камень, БК – бортовой камень, К – камень для стен, П – плиты для полов, ОП – облицовочные плиты, С – ступени, СВВ – сырьё для вяжущих веществ, СО – сырье для огнеупоров, КЛ – сырье для каменного литья, СТМ – сырье для теплоизоляционных материалов.
Остановимся на характеристике некоторых горных пород и областях их использования.
Гранит – магматическая массивная глубинная горная порода. Имеет цвет от светло-серого и розового до темно-красного или почти черного. Структура гранита зернисто-кристаллическая, текстура – плотная массивная. Состоит из кварца, полевых шпатов и слюды.
Иногда слюда частично замещена авгитом или другими темноокрашенными минералами, ρm = 2500…2900 кг/м 3 , Rсж=120…300 МПа. Обладает высокой стойкостью. Применяется в качестве ОП, С, П, Щ, Б, БК.
Габбро – магматическая массивная глубинная горная порода. Цвет от темно-серого и темно-зеленого почти до черного. Состоит из плагиоклазов (~ 50%) и темноокрашенных минералов – авгита, реже роговой обманки, оливина. Структура крупно- или среднекристаллическая. Текстура массивная плотная, пятнистая, ρm = 2900…3300 кг/м 3 , Rсж=200…450 МПа.
Обладает высокой атмосферостойкостью, хорошо полируется и имеет красивый вид. Применяется, главным образом, в качестве ОП, а также в качестве Б, П, Ш и др.
Диабаз – магматическая массивная излившаяся порода. Цвет черный. Выветренные породы имеют цвет зеленовато-серый. Скрытокристаллическая или тонкокристаллическая структура. Текстура плотная, массивная. Минеральный состав почти аналогичен габбро. Обладает высокой ударной вязкостью, ρm = 3000 кг/м 3 , Rсж=300…400 МПа.
Высокая атмосферостойкость. Имеет сравнительно невысокую температуру плавления – 1200…1300 0 С и является ценным сырьем для каменного литья. Области применения: Ш, Щ, КЛ, БК, ОП, П, СТМ и др.
Кварцевый порфир – близок по составу к граниту, структура порфировая. Порфировые вкрапления (от долей миллиметра до 4…5 мм, редко до 1…1,5 см) представлены полевым шпатом и кварцем. Основная масса породы тонко- и мелкокристаллическая. Прочность плотных порфиров близка к прочности гранита, но порфиры быстрее разрушаются при колебаниях температуры вследствие различия температурных коэффициентов расширения вкрапленников и основной массы. Поэтому порфиры не рекомендуется применять для изготовления изделий, подвергающихся многократному замораживанию и оттаиванию (наружные облицовки и др.).
Базальт – магматическая массивная излившаяся горная порода темно-серого, зелено-черного или черного цвета. Обладает скрытокристаллической, иногда стекловато-зернистой или порфировой структурой и плотной текстурой. По минеральному составу аналогичен габбро, т.е. состоит из плагиоклазов, авгита, реже роговой обманки, иногда оливина.
Порода тяжелая, ρm = 2700…3300 кг/м 3 , Rсж у базальтов, не подверженных выветриванию, достигает 550 МПа. Атмосферостойкость высокая. Применяется в качестве ОП, Ш, Щ, Б, П, КЛ, СТМ и др.
Вулканический туф и пемза – магматические обломочные сцементированные породы. Цвет этих пород может быть желтый, красный, синеватый, лиловый и др. Вследствие быстрого охлаждения магмы эти породы имеют стекловатую структуру и пемзовидную пористую текстуру, преимущественно с замкнутой пористостью. Состоят, главным образом, из аморфного кремнезема, который обеспечивает высокую атмосферостойкость, ρm колеблется в пределах 750…1400 кг/м 3 . Характеризуется невысокой прочностью Rсж=6…15 МПа и небольшой теплопроводностью (0,3…0,45 Вт/ 0 С). Применяются в качестве Щ (для лёгких бетонов), ОП, К, СВВ.
Песчаник кремнистый – осадочная горная порода, относящаяся к подгруппе механических отложений (сцементированных). Цвет песчаников разнообразен: от белого до темно-серого, от розового до красно-бурого. Имеет зернистую (конгломератную) структуру, плотную текстуру. По составу представляет собой зерна кварцевого песка, сцементированные кремнеземистым веществом, ρm = 2300…2700 кг/м 3 , Rсж до 250 МПа. Значительная твердость кремнистых песчаников затрудняет их обработку. Применяется в качестве Щ, ОП, Б, К, СО, С
Брекчия, конгломерат – осадочные породы, относящиеся к подгруппе механических отложений (сцементированных). Брекчия представляет собой породу, образовавшуюся в результате цементации природного щебня или дресвы различными природными цементами (карбонатным, кремнеземистым, железистым и др.).
Конгломерат образовался в результате цементирования гравия, галечника вышеуказанными природными цементами. Эти породы имеют различную окраску: от серой и бурой до пестрой. Структура их обломочная угловатая (у брекчии), обломочная окатанная (у конгломерата). Текстура чаще плотная.
Rсж , ρm зависят от вида цементирующего вещества, породы цементированных частиц и крупности обломков , ρm = 1800…2700 кг/м 3 , Rсж может достигать 150 МПа и более. Стойкость различна: для пород с кремнистым цементирующим веществом, с мелкими обломками гранитного происхождения может быть высокой. Применяется чаще всего для Щ, Б, красивые и стойкие разновидности в качестве ОП.
Известняк-ракушечник – осадочная органогенная зоогенная порода. Цвет чаще всего светло-серый, желтый. Структура раковистая, текстура пористая.
Состоит, главным образом, из кальцита, так как образовалась порода из слабосцементированных известковых ракушек отмерших морских животных организмов, сцементированных известковым цементом, ρm = 600…1500 кг/м 3 , Rсж до 15 МПа. Обладает средней атмосферостойкостью. Широко применяется в качестве блоков для стен (К), Щ для легких бетонов, СВВ.
Известняк плотный – осадочная порода. По условиям образования может находиться в подгруппе органогенных сцементированных или в подгруппе химических осадков. Цвет известняков белый, но в зависимости от примесей может быть с желтыми, красноватыми, серыми или бурыми оттенками. Встречается кристаллической, мраморовидной, аморфной структуры и плотной текстуры.
Состоит, главным образом, из кальцита с возможными примесями доломита, глины. ρm = 1700…2600 кг/м 3 , Rсж может достигать 200 МПа. Обладает средней стойкостью. Широко применяется в строительстве в качестве Щ, Б, ОП, К, С, СВВ и др.
Диатомит, трепел, опока – осадочные органогенные фитогенные породы. Имеют белую окраску с желтоватым оттенком. Структуру имеют землистую, текстуру – мелкопористую. Состоят, главным образом, из аморфного кремнезема в виде опала с примесями кварца. Их ρm колеблется от 400 до 1200 кг/м 3 , Rсж – до 2,5…5 МПа.
Стойкие разновидности применяются в качестве Щ (для легких бетонов), СВВ, СТМ и др.
Доломит – осадочная горная порода, относится к подгруппе химических осадков. Имеет белый, желтоватый или серый цвет. Структура породы может быть скрытокристаллической, мелко-зернистой и других видов. Текстура плотная. Мономинеральная порода состоит из минерала доломита, иногда с примесями. ρm = 2200…2800 кг/м 3 , Rсж = 100…200 МПа.
Стойкость против выветривания — средняя. Применяется при получении Щ, СО, СВВ, СТМ и др.
Гипс – осадочная горная порода, относится к подгруппе химических осадков. Цвет белый, с примесями может быть розовый. Структура кристаллическая с различной формой кристалла (зерна, волокна и др.). текстура плотная. Состоит из минерала гипса. ρm = 2000…2300 кг/м 3 , Rсж от 5 до 30 МПа. Атмосферостойкость низкая.
Применяется как СВВ и при производстве искусственного мрамора для облицовки стен.
Мергель – осадочная горная порода. Представляет собой природную смесь кальцита и глинистых минералов. В зависимости от содержания глинистых минералов (25…60 %) может относиться к группе химических осадков или к группе механических отложений. Имеет цвет светло-серый.
Структура землистая, текстура плотная. ρm 2000 — 2400 кг/м 3 , Rсж 1 — 50 МПа, не водостоек и не морозостоек. Применяется в качестве СВВ (для получения портландцемента).
Гнейс – метаморфическая горная порода, образуется чаще из гранита. Серого цвета, может быть розового. Структура кристаллическая, разнозернистая. Текстура плотная, полосчатая, со слабо выраженной сланцеватостью. Состоит, главным образом, из кварца, слюды, полевых шпатов. ρm = 2400…2800 кг/м 3 , Rсж до 400 МПа.
Анизотропна по прочности. По плоскостям сланцеватости раскалывается на плиты. Расслаивается при замораживании и оттаивании. Применяется в качестве П, С, Б, ОП.
Кварцит – метаморфическая горная порода, образуется из кремнистого песчаника. Цвет может быть светло-серый, розовый, красный, вишневый. Структура мелкокристаллическая, слитнокристаллическая. Текстура плотная, массивная. Состоит из кварца и различных примесей. ρm = 2500…2700 кг/м 3 , Rсж=100…450 МПа.
Порода очень стойкая против выветривания, имеет высокую твердость, трудно истирается. Применяется в качестве ОП, П, С, СО.
Мрамор – метаморфическая горная порода, образуется из известняков и доломитов. Цвет имеет самый разнообразный: от белого до черного. Может быть розовый, красный, пестрый и др. Структура мрамора зернистая, текстура плотная. Состоит, главным образом, из кальцита, ρm = 2600…2800 кг/м 3 , Rсж=100…300 МПа. Стойкость имеет среднюю.
Подвергается сульфатной коррозии. Легко обрабатывается, полируется. Применяется в качестве ОП, П, С, Щ и др.
Глинистый сланец – метаморфическая горная порода. Образуется в результате уплотнения глин и их частичной перекристаллизации. Окраску имеет различную, чаще темно-серую, черную. Структура глинистая. Текстура плотная, сланцеватая.
Состоит из каолинита, кварца, полевых шпатов, гидрослюд и примесей. ρm = 1000…2000 кг/м 3 , Rсж 20…40 МПа. Порода анизотропна по прочности. В воде не размокает и не приобретает пластичности в отличие от глин. Раскалывается на тонкие пластинки толщиной 2… 8 мм. Атмосферостойкость высокая.
Применяется в качестве КП, ОП, СВВ.
Серпентинит (змеевик) – метаморфическая горная порода, состоящая, в основном, из серпентина, а также примесей – магнетита, карбонатов, остатков первичных минералов (оливин, пероксены) и др. Образуется, главным образом, в результате метаморфизма пород группы перидотита. Структура кристаллическая, текстура плотная, массивная.
Серпентиниты имеют зеленую окраску различных тонов, преимущественно, темных с пятнами и прожилками разных цветов. Средняя плотность ρm = 2600…2700 кг/м 3 , Rсж=50…130 МПа, стойкость против выветривания низкая. Обладает высокими декоративными качествами, хорошо полируется. В строительстве применяется для изготовления ОП, декоративных изделий.
Дата добавления: 2018-11-24 ; просмотров: 2702 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник studopedia.netСырьевая база промышленности строительных материалов
Сырье — исходные вещества или смеси из нескольких компонентов (сырьевые смеси), которые поступают в переработку для получения продукции.
Промышленность строительных материалов получает сырье из 3-х основных источников:
— Неорганическое природное сырье (подавляющая часть) добывается из недр земли или ее поверхностных наносных слоев: горные породы;
— Органическое природное сырье — вещества, содержащие углеводороды или углеводы и их производные: различные угли, древесина, торф, растительные вещества, нефть, газ;
— Отходы и побочные продукты промышленности, образующиеся в огромных количествах, а использующиеся пока в России крайне недостаточно. В то же время установлено, что использование промышленных отходов позволило бы покрыть до 40% потребности строительства России в сырьевых ресурсах, на 10-30 % сократить затраты на изготовление строительных материалов и значительно снизить антропогенные нагрузки на окружающую среду.
Для производства строительных материалов используются следующие виды промышленных отходов: шлаки черной и цветной металлургии, золы и шлаки тепловых электростанций, вскрышные породы, отходы угледобычи и углеобогащения, отходы химической промышленности, отходы древесины и лесохимии, отходы самой промышленности строительных материалов и проч.
Следует отметить, что промышленность строительных материалов является единственной отраслью промышленности, которая способна переработать эти многотоннажные отходы и создать на их основе эффективные материалы. Это путь к созданию малоотходных и безотходных производств.
Источник studopedia.ruСырье для производства строительных материалов. Виды сырья
1. Сырье для производства строительных материалов. Виды сырья
2. Природное сырье (полезные ископаемые)
Сырье – это исходные вещества или смеси, которые
перерабатываются в строительные материалы или
изделия.
Сырье → переработка → Готовый материал (изделие)
Основными сырьевыми материалами для производства
строительных материалов являются природные материалы.
4. Природное неорганическое сырье (нерудные полезные ископаемые)
К этому виду относятся широко распространенные
в природе горные породы, обладающие
необходимым химическим и минеральным
составом, многими благоприятными физикохимическими свойствами и привлекательным
внешним видом.
Горная
порода
Химический
состав
Применение
Песок
Кремнезем (SiO2)
Заполнитель в бетонах,
растворах
Сырье для получения
стеклянных сплавов
Глина
Алюмосиликаты (SiO2,
Al2O3)
Один из сырьевых
компонентов для
получения ПЦ клинкера
Сырье для получения
керамических
изделий
Гранит и другие
изверженные
породы
Силикаты и
алюмосиликаты
Дробленые горные
породы (щебень,
песок)
Сырье для
заполнителей бетона
и раствора
Диабаз
Силикаты и
алюмосиликаты
Щебень
Сырье для получения
каменных расплавов
Известняк
Карбонат кальция
(СаСО3)
Один из сырьевых
компонентов для
получения ПЦ клинкера
Сырье для получения
воздушной извести
Мрамор
Карбонат кальция
(СаСО3)
Декоративный щебень,
песок
Сырье для
декоративных бетонов
и растворов
Гипсовый камень
Двуводный сульфат
кальция
(СаSО4·2H2O)
Отделочные плитки
Сырье для получения
гипсовых вяжущизх
6. Природное органическое сырье
Древесина различных пород:
-лесоматериалы (бревна);
-пиломатериалы (брус, доски);
-изделия из древесины (доски для
пола, плинтусы, оконные и
дверные блоки, паркет)
-древесные изделия (фанера,
ДСП и ДВП, древесно-слоистые
пластики
-клееные деревянные
конструкции
Нефть, газ, уголь, торф:
-органические вяжущие для
асфальтобетона, основной компонент
кровельных и гидроизоляционных
материалов;
-полимеры (связующие для пластмасс),
линолеумы, стеклопластики;
-компонент композиционных материалов;
-полимерцементных бетонов;
-модифицирующие добавки для
строительных смесей;
-основа для лаков и красок;
7. Экологические проблемы при производстве строительных материалов.
8. Использование отходов производства.
Некоторые из экологических задач:
максимально полное использование природного
сырья и отходов, образующихся при его добыче и
переработке.
утилизация отходов других отраслей промышленности.
Отходы добычи и переработки горных
пород:
Из них можно получить
Отходы распиловки и обработки
поверхности
Декоративные плиты из кусков мраморных
и гранитных плит (типа «брекчия»)
Отходы производства щебня:
Дробление на заполнители;
рассев с получением искусственного
песка (размеры частиц от 0,16 до 5 мм)
(частицы с размером 5-70 мм)
Помол с получением каменной муки
(наполнитель асфальтобетонов, мастик,
пластмасс)
Отходы обработки древесины:
Стружка, щепа, неделовая древесина
ДСП, ДВП, фибролит, арболит
Опилки
Наполнитель в пластмассах,
гипсобетонных изделиях
Отходы теплоэнергетики:
Золы
Добавки в бетонные и растворные смеси;
Компонент сырьевой смеси для
производства клинкера;
Шлаки
Заполнители;
Активная минеральная добавка в составе
цемента;
10. Использование отходов имеет не только экологическую, но и экономическую стороны:
в тех регионах, где нет или недостаточно природного сырья,
расширяется сырьевая база производства строительных
материалов;
снижается стоимость строительных материалов, так как
исключаются или уменьшаются затраты на транспортирование
природного сырья из других регионов;
решается проблема утилизации промышленных отходов,
исключается необходимость устройства полигонов для их
хранения.
11. Проблемы загрязнения окружающей среды
Источники загрязнения
Сырье (отходы)
Технология
Тяжелые металлы
Аэрозоли
Радиоактивность
Радиоактивность
Пыль
(кремнезем)
Вымывание
тяжелых
металлов
Газы
Готовый продукт
Выделение
фенола,
формальдегида
12. Основные принципы производства
Цель любой технологии – получение материала или изделия определенной
формы, определенных размеров с заданными стабильными (постоянными)
свойствами.
Сырье → переработка → Готовый материал (изделие)
Механические технологии – в процессе переработки исходного сырья не
изменяются его состав, строение, свойства; изменяются форма, размеры,
состояние поверхности (фактура) (эти технологии используются для
получения изделий из природных каменных материалов, из древесины);
Физико-химические технологии – при изготовлении строительных материалов
или изделий под действием технологических факторов (температуры,
давления) происходят различные физико-химические процессы, в результате
которых изменяются состав, строение и свойства сырьевых материалов
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА 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, являющиеся продуктами физико-химических процессов в земной коре и 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 механического, физического и химического воздействия внешней среды.
Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались в результате последующего изменения первичных и вторичных пород, связанного со сложными физико-химическими процессами в земной коре (давлением, температурой и т.п.).
Магматические горные породы
Они могут быть: а) глубинными (интрузивными); б) излившимися (эффузивными). 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 кислотостойкостью и вообще 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. Поэтому кварц является также одним из наиболее встречающихся минералов и в осадочных породах.
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). Выветривание полевых шпатов происходит под влиянием воды, содержащей углекислоту. Результатом выветривания является глинистый минерал – каолинит.
К цветным (темноокрашенным) минералам, встречающимся в магматических породах, относятся железисто-магнезиальные и магнезиальные силикаты и некоторые алюмосиликаты.
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.
В группе алюмосиликатов наиболее распространены слюды: обыкновенные – мусковит (почти бесцветный), флогопит и биотит (темного цвета); гидрослюды – гидромусковит, гидробиотит.
Все вышеперечисленные минералы, за исключением мусковита и гидромусковита, отличаются от кварца и полевых шпатов темной окраской (зеленого, темно-зеленого, иногда черного цвета). Характерными свойствами цветных минералов (за исключением слюд) являются высокая прочность и ударная вязкость, а также повышенная плотность по сравнению с другими минералами, которые входят в состав магматических пород.
Для специальных отделочных штукатурок в растворы иногда намеренно вводят слюду в целях достижения определенного художественного эффекта.
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 и, следовательно, большая плотность и высокая прочность. Обработка таких пород из-за их высокой прочности затруднительна. Однако благодаря высокой плотности они хорошо полируются и шлифуются. 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).
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.
Граниты весьма разнообразны по цвету, зависящему в основном от окраски полевых шпатов. Граниты являются прекрасным декоративным облицовочным материалом. В связи с высокой прочностью на сжатие, морозостойкостью граниты применяют для защитной облицовки набережных, устоев мостов, цоколей зданий, а также в качестве щебня для высокопрочных и морозостойких бетонов. Кроме того, благодаря значительной кислотостойкости граниты применяют в качестве кислотоупорной облицовки.
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 структуры. Порфировидные структуры обусловлены наличием относительно крупных кристаллов на фоне мелкокристаллической основной массы породы. Порфировые структуры характеризуются наличием хорошо образованных кристаллов – порфировых «вкрапленников», погруженных в стекловидную основную массу породы. Из магматических пород, образовавшихся при кристаллизации магмы на небольших глубинах, в строительстве наиболее широко применяют кварцевые и бескварцевые (полевошпатовые) порфиры.
Кварцевые 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.
Бескварцевые порфиры (полевошпатовые) по своему составу близки к сиенитам, но в связи с иным генезисом обладают худшими физико-механическими свойствами.
Излившиеся 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 и под воздействием внешних условий, а также обнаруживают анизотропность механических свойств. Различают эффузивы: излившиеся плотные и излившиеся пористые.
К плотным излившимся породам относят андезиты, базальты, диабазы, трахиты, липариты.
Андезиты – излившиеся аналоги диоритов – породы серого или желтовато-серого цвета. Андезиты содержат плагиоклазы, роговую обманку, некоторые пироксены и биотит. Структура может быть неполнокристаллическая или стекловатая. Плотность андезитов 2700-3100 кг/м 3 , предел прочности при сжатии 140-250 МПа. Андезиты применяют для получения кислотостойких облицовочных изделий, в виде щебня для кислотоупорного бетона.
Базальты – излившиеся аналоги габбро – породы черного цвета, скрытокристаллические или тонкозернистые, иногда порфировые. Физико-механические свойства сходны со свойствами андезитов. Базальты ввиду большой твердости и хрупкости трудно обрабатываются, но хорошо полируются. 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. Цвет пемзы белый или серый. 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. В качестве абразивного материала пемзу применяют для шлифовки металлов и дерева, полировки каменных изделий.
Вулканический пепел – наиболее мелкие частицы лавы, обломки отдельных минералов, выброшенные при извержении вулкана. Происхождение пепла объясняется размельчением лавы при вулканических взрывах. Размеры частичек пепла колеблются от 0,1 до 2 мм. Вулканический пепел является активной минеральной добавкой.
Вулканические туфы – горные породы, образовавшиеся из твердых продуктов вулканических извержений: пепла, пемзы и других, впоследствии уплотненных и сцементированных. 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 лавного потока. 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.
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.
Осадочные горные породы
Осадочные породы в зависимости от условий их образования делят на три подгруппы: а) обломочные породы или механические осадки – рыхлые (гравий, глины, пески), оставшиеся на месте разрушения пород или перенесенные водой, льдом (ледниковые отложения) или ветром (эоловые отложения); сцементированные (песчаники, конгломераты, брекчии), зерна которых сцементированы различными природными «цементами»; б) химические осадки (гипс, известняк и др.), образовавшиеся из продуктов разрушения пород, перенесенных водой в растворенном виде; в) органогенные породы, образовавшиеся из остатков некоторых водорослей и животных (скелеты губок, кораллов, раковины и панцири ракообразных и др.); к органогенным породам относятся мел, известняк-ракушечник, диатомиты.
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.В составе осадочных пород можно выделить две различные по своему происхождению группы минералов: реликтовые и минералы осадочного происхождения. К первой группе относят минералы магматические и метаморфические; обычно зерна этих минералов окатаны; ко второй – минералы, образовавшиеся на месте в осадке или породе.
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. Он широко распространен в кремнистых породах, заполняет трещины, поровые пространства и другие полости в песчаниках и известняках.
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 (опал является наиболее реакционноспособным из указанных компонентов).
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.
Представители группы глинистых минералов слагают глины, а также могут находиться в качестве примесей в песчаниках, алевролитах, известняках и многих других породах, существенно изменяя их физико-механические свойства. Минералы этой группы относятся к водным алюмосиликатам. Наиболее широкое распространены 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. Встречается в виде мелоподобных плотных агрегатов. Каолинит образуется в результате разложения полевых шпатов, слюд и некоторых других силикатов в процессе их выветривания и переноса продуктов разрушения. Каолинит слагает каолиновые глины, входит в состав полиминеральных глин, иногда присутствует в цементе обломочных пород.
Монтмориллонит слагает бентонитовые глины, иногда служит цементирующим материалом в песчаниках.
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. Блеск стеклянный. Плотность 2,3 г/см 3 , твердость 2. Для гипса, развивающегося в пустотах и трещинах, характерны волокнистое строение и шелковистый блеск.
Ангидрит (CaSO4) – белый, серый, светло-розовый, светло-голубой минерал. Блеск стеклянный. Плотность 3,0 г/см 3 , твердость 3-3,5. Как правило, встречается в виде сплошных мелкозернистых агрегатов. Гипс и ангидрит слагают породы того же названия, широко распространенные в соленосных отложениях.
Осадочные породы нередко содержат органические остатки животного и растительного происхождения, сложенные кремнистым или известковым веществом. Представителями этой группы минералов являются диатомиты, сложенные остатками диатомовых водорослей.
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. Кроме того, глинистые породы могут содержать обломочные зерна кварца, полевых шпатов, слюд, а также гидроокислы, карбонаты, сульфаты и прочие минералы. Наличие обломочной примеси оказывает существенное влияние на степень пластичности глины.
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 характерны наличием двух или нескольких минералов, причем ни один из них не является преобладающим. Они окрашены в бурые, коричневые, серые или зеленоватые тона. Обычно содержат значительное количество песчаной и алевритовой примеси и различные карбонаты, сульфаты, сульфиды, гидроокислы железа и т.п.
Каолиновые глины являются огнеупорными и их широко используют в керамической промышленности в этом качестве. 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). Однако наличие кварцевых зерен делает песчаники труднообрабатываемыми.
Хемогенные породы.Среди пород химического происхождения наиболее важными в строительном деле являются карбонатные, сульфатные и аллитовые породы.
Пористость плотных известняков не превышает десятых долей процента, а рыхлых достигает 15-20 %. Окраска известняков зависит от примесей и может быть различной: белой, желтоватой, бурой, серой, темно-серой до черной.
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; в природных условиях в результате гидратации и дегидратации они переходят друг в друга. Ангидрит отличается от гипса большей твердостью. Гипс и ангидрит служат сырьем для получения вяжущих веществ, иногда их применяют в виде облицовочных изделий.
Органогенные породы.К осадочным органогенным породам относятся биогенные кремнистые породы и органогенные известняки.
Биогенные кремнистые породы (силициды) сложены осадочным кремнеземом (опалом, халцедоном, кварцем). Главными разновидностями кремнистых пород являются диатомиты, радиоляриты, спонголиты, трепелы, опоки. Диатомиты – легкие светлые тонкопористые породы, состоящие из опаловых скелетов диатомовых водорослей. Трепелы и опоки – белые или серые, очень легкие, похожие на каолиновую глину или мел, породы, состоящие из опала, реже халцедона.
Кремнистые породы находят разнообразное практическое применение. Диатомиты, трепелы, опоки применяют для производства теплоизоляционных материалов, в виде минеральных добавок к вяжущим веществам (воздушной извести, портландцементу).
Органогенные известняки (например, известняки-ракушечники) могут быть сложены целыми раковинами или обломками раковин различных морских беспозвоночных, а также остатками известковых водорослей. Разновидность органогенных известняков – мел. Это микрозернистая слабоцементированная порода белого цвета.
Известняки-ракушечники применяют в строительстве в виде строительного камня. Способность легко распиливаться, небольшая плотность (от 0,8 до 1,8 г/см 3 ), малая теплопроводность – характерные свойства этого материала.
Источник infopedia.su