Використання відходів видобування і обробки гірських порід.

При видобуванні, обробці й переробці гірських порід у кар'єрах та на каменеобробних заводах утворюється багато відходів, кількість яких може сягати до 80% від об'єму порід, шо розробляються. З економічної та екологічної точок зору доцільно використовувати ці відходи для виготовлення інших будівельних матеріалів та виробів. Найчастіше - це декоративні шебінь і пісок, штучні блоки та декоративні плити.

Декоративні щебінь і пісок - переважно сировинний облицювальний високодекоративний фракціонований (розподілений на зерна певних розмірів) матеріал, який одержують із відходів каменевидобування (некондиційних блоків — брил) або з відходів каменеобробки (об'ємного обколу, «кірок», недопилів тощо), для цього відходи різних за походженням гірських порід піддають подрібненню, грохоченню (сортуванню) та збагаченню. Подрібнення і грохочення відбувається у декілька стадій (зазвичай 3 - 4), при остаточному грохоченні подрібнений матеріал розподіляють на окремі фракції: пісок — на дві (до 2,5 мм та від 2,5 до 5,0 мм), а щебінь - на три (5... 10, 10...20 та 20...40 мм). Збагачення виконують промиванням водою у спеціальних мийках.

Міцність при стиску гірських порід, з відходів яких виготовляють декоративні щебінь і пісок, повинна бути не меншою 80, 40 та 30 МПа, відповідно, для вивержених, метаморфічних і осадових порід.

Готовий щебінь повинен мати марку за морозостійкістю не менше Р15. Обмежується також наявність у щебені пластинчастих та голчастих зерен (до 35% за масою), слабких зерен з Я_ст<20 МПа (до 5%). Крім того, у щебені й піску обмежується кількість пилуватих домішок (від 1 до 5% за масою).

Декоративний щебінь і пісок застосовують для оздоблення лицьових поверхонь бетонних і залізобетонних елементів будівель, виготовлення штучних блоків і декоративних плит. Якщо матеріал використовують для влаштування сходів і покриття підлог, то обмежується показник стирання вихідної породи (від 0,5 до 2,2 г/см² залежно від інтенсивності руху).

Штучні блоки виготовляють з бетонних сумішей на основі декоративних щебеню і піску та портландцементу (білого чи кольорового). Готові вироби мають форму прямокутного паралелепіпеда з чіткими гранями й кутами і рівними поверхнями сторін. Вони призначені для наступної переробки на плити та інші види облицювальних виробів з декоративного бетону. Крім щебеню і піску, для виготовлення блоків використовують об'ємний обкол розмірами 40... 150 мм, іноді до складу формувальної суміші додають до 5% від маси цементу стійких пігментів для надання бетону певного забарвлення.

Блоки характеризуються такими показниками: границя міцності при стиску становить не менше ЗО МПа, при згині - не менше 3 МПа; водопоглинання - не більше 8%, стираність — не більше 2,2 г/см². Для блоків, виготовлених на основі заповнювачів з пористих порід (черепашнику, туфу, травертину), допускається водопоглинання до 13% за масою.

Одним з якісних показників декоративних блоків є коефіцієнт камененасичення, який визначається як відношення об'єму декоративного заповнювача до загального об'єму бетону. Він повинен становити не менше 0,7.

Залежно від призначення плит, які випилюють із штучних блоків, останні поділяють на два типи: для влаштування покриттів підлог і елементів сходів та для облицювання стін і колон.

Декоративні плити на основі природного каменю - це плоскі вироби, які виготовляють з декоративних щебеню і піску, а також об'ємного обколу на неорганічних (цемент) або полімерних в'яжучих речовинах. Вони призначені для зовнішнього і внутрішнього облицювання будівель та споруд. Залежно від способу виготовлення їх поділяють на: пресовані або формовані (їх ще називають мозаїчними); пиляні з штучних блоків; склеєні з кусків природного каменю. Рисунок лицьової поверхні плит може бути мозаїчним або брекчієподібним. Мозаїчну поверхню одержують при використанні декоративних щебеню й піску, брекчієподібну - з кусків (уламків) природного каменю або з суміші кусків каменю та декоративних щебеню й піску. Розміри плит: довжина становить 200... 1500 мм, ширина - 200... 1200 мм, товщина — 10...40 мм (іноді до 60 мм). Фізико-механічні властивості плит: границя міцності при стиску становить не менше 20 МПа для пресованих і формованих, не менше 30 МПа для пиляних плит; границя міцнос­ті при згині - не менше 3 МПа; водопоглинання за масою - не більше 8%; стираність плит для підлог - не більше 2,2 г/см²; морозостійкість плит для зовнішнього облицювання - не менше 50 циклів; коефіцієнт камененасичення - не менше 0,45...0,60 залежно від виду і способу виготовлення.

При виробництві плит для підлог важливо, щоб стираність декоративного каменю і затверділого в'яжучого матеріалу були якомога близькими, оскільки при нерівномірному стиранні поверхня підлоги стає швидко нерівною і втрачає свої експлуатаційні властивості. Для досягнення рівномірності стирання полімерну в'яжучу речовину наповнюють тонким порошком тієї ж породи, а цементну модифікують полімерними добавками.

Для поліпшення декоративних властивостей плит їхню лицьову поверхню шліфують і полірують. При виготовленні гранітного шебеню утворюється велика кількість кремнеземистих відходів у вигляді пульпи (при промиванні щебеню) або відсівів з розмірами зерен до 5 мм. Ці відходи можна використовувати при виробництві силікатної цегли, ніздрюватого бетону, а також декоративних пресованих виробів.

Контрольні запитання

1. Основні напрями використання кам’яних матеріалів у сучасному будівництві.

2. Як класифікують гірські породи за умовами їх походження.

3. Що ви знаєте про використання відходів видобування і обробки гірських порід.

4. Наведіть характеристику матеріалів і виробів із природного каменю.

5. Які ви знаєте засоби захисту кам’яних матеріалів від корозії.

Тема 4. Будівельна кераміка

Класифікація керамічних виробів, які застосовуються у будівництві.. Сировина, основи технології виробництва керамічних матеріалів. Характеристика керамічних виробів різного призначення: стінові, для облицювання фасадів, плитки для внутрішнього облицювання, плитки для підлог, вироби спеціального призначення Довговічність кераміки і способи її підвищення.

Керамічниминазивають матеріали й вироби, які одержують формуванням і подальшим випалюванням глинистої та інших видів мінеральної сировини з різ­ними добавками або без них.

Як глинисту сировину використовують глини, суглинки, глинисті сланці, аргіліти, леси. Можуть бути застосовані також інші види мінеральної сировини, в тому числі діатоміти, трепели, кварцити, магнезити, боксити, хромисті залізня­ки, та деякі промислові відходи (наприклад, відходи вуглевидобутку й вуглезба-гачення). Для одержання технічної (спеціальної) кераміки використовують чисті оксиди алюмінію, кальцію, магнію, діоксиди цирконію, торію тощо. Таку кера­міку застосовують, наприклад, в радіо- та космічній техніці.

Керамічні матеріали - найдавніші з усіх штучних кам'яних матеріалів. Вік керамічної цегли становить понад 5000 років. Залишки будівель та споруд з кера­мічної цегли знайдені археологами на території Стародавнього Єгипту (III...I тися­чоліття до н.е.). Керамічна цегла була відома також в Індії. У Китаї для покрівель використовували керамічну черепицю, а для оздоблення будівель - глазуровану кераміку, фарфор. У Стародавній Греції перший храм Гери в Олімпії (VI ст. до н.е.) мав дах з черепиці та прикраси з теракоти. З керамічної цегли у Стародавньому Римі будували 3...4-поверхові житлові будинки, а також арки і мости, деякі з них збереглися до нашого часу (на території Іспанії, Франції, Великої Британії) і вра­жають гармонійністю та красою архітектурних вирішень.

На території України знайдені вироби з кераміки, що датуються 3...2 тис. р. до н.е. (трипільська культура), а також збереглися історичні пам'ятники Київ­ської Русі Х...ХІ ст. (залишки Десятинної церкви, Золотих воріт, Софійський Собор), які були збудовані з використанням керамічної цегли та керамічних пли­ток для підлоги. В Київській Русі та Візантії основним матеріалом для зведення стін, арок, бань, склепінь (Софійський собор і церква Спаса на Берестові у Києві) була плінфа. Це - плоска випалена великорозмірна цегла, яка мала ширину 30...40 см, товщину 2,5...5 см.

Довговічність і простота виготовлення керамічних матеріалів забезпечили їм одне з перших місць серед іншихбудівельних матеріалів. Випуск керамічної цег­ли становить майже половину обсягу виробництва всіх стінових матеріалів. Ке­рамічні облицювальні плитки й досі лишаються основними матеріалами для опо­рядження санітарних вузлів та багатьох інших приміщень. Не втратили свого зна­чення й керамічні матеріали для зовнішнього облицювання будівель. Висока міц­ність, універсальність властивостей і широкий асортимент дають змогу викорис­товувати керамічні вироби у найрізноманітніших конструкціях будівель і споруд: для теплових агрегатів; як облицювальні матеріали для підлог і стін; для мереж каналізації, як легкі пористі заповнювачі для бетонних і залізобетонних виробів тощо.