Нерудные строительные материалы

Нерудные строительные материалы имеют минеральное происхождение. В отличие от рудных и горючих полезных ископаемых, неруды не содержат металлов и горючих веществ. В строительстве они используются в естественном виде. К нерудам относят щебень, песок, гравий, глину, известняк, строительный камень, керамзит и другие. Добыча таких материалов осуществляется открытым способом1. Неруды получают из осадочных, магматических и метаморфических горных пород, месторождения которых расположены по всей Земле. После добычи горные породы подвергаются механической обработке, в результате которой и получаются неруды. Есть несколько основных видов такой обработки:

  1. Сортировка (для песчано-гравийной смеси);
  2. Сортировка и дробление (для щебня, дробленого песка и бутового камня);
  3. Классификация (для фракционированного песка);
  4. Промывка или сухая очистка (для щебня, гравия и песка);
  5. Распиловка, шлифовка, полировка, окантовка (для облицовочных плит);
  6. Высушивание и измельчение (для минерального порошка).

Нерудные материалы принято классифицировать на основании трех признаков. Остановимся подробнее на каждом из них.

  1. По условиям выработки неруды разделяют на естественные и искусственные. Последние получили свое название оттого, что подвергаются дополнительной обработке после добычи. Например, керамзит, являющийся искусственным нерудным материалом, производят при помощи термической обработки глины.
  2. По размеру зерен выделяют крупные и мелкие материалы. При этом, крупными считаются те, размер зерен которых превышает 5 мм.
  3. По плотности неруды бывают плотными и пористыми. Так, например, известняк относится к плотным разновидностям, а песок и глина обладают большой пористостью, поэтому принадлежат ко второй группе.

Далее мы разберем основные нерудные материалы, их свойства, а также способы применения. Более подробную информацию по каждому из этих материалов Вы можете узнать из соответствующих статей на нашем сайте.
Основным и наиболее востребованным из всех нерудных материалов является щебень. Почти 50% всего объема производимых нерудов приходится именно на щебень. Сложно представить какое-либо современное сооружение, в строительстве которого не использовался бы этот материал.
Щебень является сыпучим материалом неорганического происхождения. Он состоит из зерен размером от 5 миллиметров2. Щебень  получают путем дробления горных пород, гравия и валунов, а также попутно добываемых пород или отходов горной промышленности. После дробления происходит сортировка щебня на фракции3.
По размеру зерен щебень разделяется на стандартные фракции и нестандартные. К стандартным относят следующие:
- 5-10 мм;
- 10-20 мм;
- 5-20 мм;
- 20-40 мм;
- 25-60 мм;
- 20-70 мм;
- 40-70 мм.

К тому же, в последние годы произошли некоторые изменения в требованиях к качеству федеральных автотрасс. В связи с этим, к стандартным фракциям щебня была добавлена еще одна – так называемый еврощебень. Размер его составляет от 3 до 8 мм.
Среди нестандартных фракций выделяют несколько групп:
- 10-15 мм;
- 15-20 мм;
- 80-120 мм;
- 120-150 мм.

В зависимости от исходной породы щебень делится на:

  1. Гранитный – щебень из твердой породы магматического происхождения и зернистого строения. Имеет красный, розовый или серый оттенок и является наиболее распространенной разновидностью щебня.
  2. Гравийный – менее прочный, чем гранитный. С другой стороны, по сравнению с гранитным, гравийный щебень имеет гораздо более низкие показатели радиоактивности. Обычно гравийный щебень разделяют на:

- колотый щебень (обычный природный, а также дробленый);
- гравий (камушки круглой формы, имеющие морское или речное происхождение).

  1. Известняковый (доломитовый) – получается в результате дробления известняка, наряду с гранитным, является одним из наиболее распространенных разновидностей щебня;
  2. Вторичный – это щебень, получаемый при дроблении строительных отходов (бетона, кирпича, асфальта и пр.). Такой щебень практически в два раза дешевле гранитного, а его производство требует гораздо меньше затрат. С другой стороны, свойства такого щебня, разумеется, хуже. Но это совершенно не мешает использовать его в различных областях строительства.;
  3. Шлаковый – продукт дробления отвальных металлургических шлаков. Обладает низкими параметрами прочности, что компенсируется невысокой стоимостью.

Щебень характеризуют с точки зрения таких параметров как:

  1. Лещадность  (зерновой состав и форма зерен);
  2. Морозостойкость (количество циклов замораживания и оттаивания);
  3. Плотность (предел плотности породы при сжатии, а также дробимость и износ щебня);
  4. Радиоактивность (наиболее важный параметр для строительства);
  5. Содержание пылевидных и глинистых частиц, а также зерен слабых пород.

Подробнее о разновидностях щебня и его свойствах Вы можете прочитать в статье «щебень». Остается добавить, что щебень – это основной материал, активно используемый в строительстве зданий, дорог, для приготовления бетона.


Продукция

Фракция

Сфера использования

Мелкие фракции щебня

5-10 мм

Заполнители для тяжелого бетона;
Дорожные работы и других видов строительства;
Устройство фундаментов зданий

5-20 мм

10-20 мм

Крупные фракции щебня

20-25 мм

20-40 мм

40-70 мм

25-60 мм

Устройство балластного слоя железных дорог

Смеси, отсев

0-5 мм

Заполнители для всех видов бетона и строительных растворов;
приготовление сухих строительных смесей;
устройство оснований и покрытий дорог, аэродромов;
отсыпка дорожек, спортивных площадок;
в декоративных целях

0-20 мм

Устройство оснований и покрытий автомобильных дорог;

0-40 мм

Песок относится к осадочным горным породам. Он может иметь как естественное, так и искусственное происхождение. В первом случае речь идет о зернах размером 0,10-5 мм, образовавшихся в итоге разрушения твердых горных пород. Такой песок имеет правильную округлую форму. Искусственные же пески получаются в результате дробления породы, поэтому зерна в них имеют острые углы и неровную поверхность.
В зависимости от места добычи и способа обработки, принято выделять следующие типы песка:

  1. Песок речной, морской: добывается из русла рек, со дна морей, не содержит посторонних примесей и вкраплений;
  2. Песок карьерный намывной: добывается в карьерах, очищается от примесей путем обильной промывки;
  3. Песок карьерный сеяный: добывается также в карьерах, но не подвергается тщательной очистке, а просеивается сквозь сита с целью исключить камни и другие крупные элементы.
  4. Песок строительный: добывается в карьерах при разработке месторождений. Может быть искусственно обогащен.

Для песка, как и для многих других нерудных материалов, основным показателем является радиоактивность. Практически все пески безопасны в этом отношении. Однако бывают исключения4.
Кроме радиоактивности важны такие свойства песка как шероховатость и округлость зерен. Качественный песок при растирании на листе бумаги не должен оставлять следов.
Немаловажен и гранулометрический состав зерен. Для разделения песка на фракции его просеивают через разные сита, имеющие отверстия следующих размеров: 0,14, 0,315, 0,63, 2,5, 5 и 10 мм. В соответствии с этим, песок разделяют на:

  1. Крупный (более 2,5 мм);
  2. Средний (2,0-2,5 мм);
  3. Мелкий (1,5-2,0 мм);
  4. Очень мелкий (1,0-1,5 мм).

Существует более подробная классификация; она представлена на таблице ниже:


Фракция

Размер зерен

Очень крупный

? 3,5 мм

Повышенной крупности

3,0-3,5 мм

Крупный

2,5-3,0 мм

Средний

2,0-2,5 мм

Мелкий

1,5-2,0 мм

Очень мелкий

1,0-1,5 мм

Тонкий

0,7-1,0 мм

Очень тонкий

? 0,7 мм

От крупности зерен песка зависит качество изделий, производимых из него. Так, в бетонах разных марок прочности используются разные фракции и смеси фракций песка.
Пустотность песка также относится к наиболее важным его параметрам. Песок, обладающий высоким уровнем пустотности между зернами, бывает непригоден или ограниченно пригоден в строительстве. Пустотность замеряется путем погружения песка в воду с дальнейшим определением водоизмещения.
Помимо этого, песок характеризуется с точки зрения морозостойкости, прочности, насыпной плотности, теплопроводности и водопоглощения. Подробнее обо всех свойствах песка Вы можете прочитать в соответствующей статье на нашем сайте.
Песок с древних времен имеет широкое применение в строительстве. Сегодня его используют в качестве заполнителя для бетонов. В дорожном и жилищном строительстве песок применяется для обратной засыпки, приготовления цемента и асфальтобетонных смесей. При строительстве зданий песок используется для изготовления тротуарной плитки, для штукатурных работ, а также в декоративных целях. Песок пользуется большой популярностью в ландшафтном дизайне. В стекольной промышленности песок является основным компонентом. Кроме того, благодаря своей способности пропускать воду, очищая ее от различных примесей, песок используется в фильтрующих и дренажных системах. Песок не имеет травмоопасных элементов, поэтому им засыпают детские площадки и песочницы. В зимнее время городские дороги посыпают антигололедным реагентом, в состав которого также входит песок.
Основные способы использования песков, а также преимущества и недостатки их разновидностей представлены в таблице ниже:


Наименование

Сфера применения

Преимущества

Недостатки

Песок карьерный

кладочные работы;
заполнитель бетонов;
дорожные работы;
устройство  территории вокруг домов;
штукатурные работы;
устройство фундамента и дренажа.

Низкая стоимость

Наличие примесей и посторонних элементов, шероховатость зерен. Возможна радиоактивность.

Песок морской

производство высококачественного бетона;
штукатурные работы;
крупнозернистая посыпка;
строительство оград и заборов;
компонент кладочных и строительных растворов;
приготовление сухих смесей;
производство тротуарной плитки,  бордюров;
производство колец для колодца;
благоустройство приусадебных и других территорий.

Отсутствие примесей, правильная округлая форма.

Размер зерен от 2,5 до 3,5 мм (крупный и очень крупный)

 

Скальный грунт – это пласты различных твердых пород осадочного, магматического или метаморфического происхождения. Минералы скального грунта находятся между собой в жесткой структурной связи, что обеспечивает высокую прочность породы. Поэтому добыча скалы происходит только при помощи взрывных работ. При этом добытый материал увеличивается в объеме.
В зависимости от происхождения, скальные грунты могут содержать различные минералы. Вот основные из них.


Происхождение скального грунта

Наименование минералов

Осадочное

  1. Сцементированные: конгломераты, брекчии, песчаники, туфы, алевролиты, аргиллиты.
  2. Химические: опоки, трепелы, диатомиты, известняки, доломиты, мел, гипс, мергели, ангидрит, каменная соль.

Магматическое

Граниты, диориты, сиениты, габбро, липариты, трахиты, андезиты, порфиты, порфириты, диабазы, базальты, туфы.

Метаморфические

Гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы, филлиты, глинистые сланцы, роговики, мраморы, яшмы.

Основными характеристиками скального грунта являются:

  1. Прочность: от 1 до 120 МПа; даже низкопрочный скальный грунт превосходит по своим показателям сыпучие материалы;
  2. Плотность: в зависимости от глубины залегания породы, грунты делятся на:

- очень плотные
- плотные
- рыхлые
- очень рыхлые

  1. Коэффициент выветрелости: показатель подверженности грунта выветриванию. Зависит от глубины залегания породы. Верхние слои скального грунта зачастую оказываются непригодны для использования.
  2. Морозное расширение – один из важнейших параметров скального грунта. Выделяются:

- немерзлый (талый), с температурой около 0 градусов Цельсия
- мерзлый, с температурой ниже 0 градусов Цельсия
Пустоты и расширения внутри скального грунта способствуют морозному расширению.
Кроме того, скальный грунт имеет такие параметры как засоленность, размягчаемость и растворимость. Подробнее обо всех свойствах грунта Вы можете прочитать в соответствующей статье на нашем сайте.
В отличие от других строительных материалов, скальный грунт наименее подвержен различного рода деформациям. Поэтому он используется, главным образом, в качестве фундамента для зданий. Кроме того, создание насыпей, возведение мостов, плотин, тоннелей и других инженерных сооружений тоже происходит с использованием скального грунта. В декоративных целях его применять невозможно, зато он является надежным и прочным материалом, обеспечивающим долговечность любой постройке.
Дресва представляет собой рыхлые породы осадочного происхождения. Они образуются при разрушении горных пород (выветривании, температурной эрозии) и состоят из угловатых обломков размером от 2 до 20 мм5.  При этом, по мере углубления в породу зерна дресвы будут иметь больший размер. По сути, дресва – это нечто среднее между крупным песком и мелким щебнем. Породы, из которых образована дресва, имеют континентальный характер залегания: они не подвергаются переносу и воздействию различных растворов. Дресва может быть получена и искусственным путем – в результате дробления породы на карьере.
Поскольку дресва образована из пород, не подвергавшихся серьезным изменениям, ее состав обычно однороден. Дресва малосжимаема и обладает большой сыпучестью. Ей также характерны высокая водопроницаемость и малая влагоемкость. Кроме того, дресва склонна к усадке.
Использовать дресву для создания фундаментов, насыпей и других подобных сооружений невозможно. С другой стороны, она отлично подходит для отсыпки и подъема земельных участков, для создания дорожек, декоративных элементов ландшафтного дизайна. Благодаря своим абразивным свойствам, дресва издавна используется как чистящий и полировочный материал. В строительстве ее применяют в качестве заполнителя для бетонов. Дресва является основой для приготовления плодородных смесей в садовом хозяйстве. Отсыпка дорожек и площадок, устранение подтоплений, а также целый ряд других хозяйственных потребностей вполне удовлетворяются использованием дресвы. К тому же, стоимость данного материала ниже, чем щебня, поэтому дресва пользуется большой популярностью в строительстве.
Известняк – осадочная горная порода, имеющая органическое или химическое происхождение. Состоит, в основном, из карбоната кальция в виде разнородных кристаллов кальцита. Этот минерал имеет свойство растворяться в воде и выделять углекислый газ. В составе известняка содержится ракушечник6. Известняк имеет светло-серый оттенок без блеска. В зависимости от примесей оттенок может колебаться от белого до черного, а также от голубоватого до желтого и розового.
Характерная особенность классификации известняков состоит в том, что определенной их классификации, как таковой, нет. Известняки делят по породообразующим организмам, по структурному строению, по цвету, по составу и пр. Вот некоторые основные параметры известняков.
По физическим свойствам и строению известняки разделяются на:

  1. Кристаллические (мрамор)
  2. Аморфные (мел и пр.)

По типу породообразующих организмов известняки разделяются на:

  1. нуммулитовые7
  2. мшанковые8
  3. ракушечники
  4. мраморовидные9
  5. флюсовые

Благодаря своей широкой распространенности, известняки используются в различных областях человеческой деятельности. Известняк, подверженный обжигу, образует негашеную известь. Известняковый щебень, получаемый при дроблении материала, является дешевым сырьем, который используется для приготовления бетонов, а также в дорожном строительстве.  В зависимости от цели применения известняки делятся на:

  1. строительный
  2. цементный
  3. флюсовый
  4. архитектурный
  5. химический
  6. для удобрений.

Основными областями применения известняков можно считать следующие:

  1. Производство строительных камней.
  2. Производство цемента. Производство так называемого портланд-цемента предполагает смешивание трех частей извести с одной частью жирной глины или мергеля. Затем полученная смесь обжигается и растирается в порошок. Полученный цемент используется в сооружениях, находящихся под водой.
  3. Производство кирпича. Речь идет о силикатном кирпиче, изготовляемом из песка и извести. При этом важно, чтобы известь вовремя гасилась, иначе готовый кирпич будет иметь трещины. Доломитовые известняки и мергели гасятся медленнее, поэтому их не используют в производстве силикатного кирпича.
  4. Производство удобрений. Использование известняков в целях повышения качества урожая является достаточно спорным моментом. Во-первых, потому, что такое удобрение подходит далеко не всем садовым культурам. Во-вторых, улучшения заметны лишь поначалу: через несколько лет известкования почва становится менее плодородной. Известь усиливает питание растений полезными веществами почвы, но она не обогащает саму почву.
  5. Производство щебня. Наиболее подходят для этого кремнистые известняки. Они должны обладать хорошими параметрами прочности, морозостойкости и сопротивления выветриванию.
  6. Производство карбида кальция. Для его получения используется негашеная известь (хотя можно использовать любой известняк). Карбид кальция представляет собой твердый кристаллический материал, используемый в сварочной технике.
  7. Изготовление архитектурных элементов.
  8. Изготовление напольных покрытий, элементов интерьера.
  9. Производство химических веществ. Для данной цели используются наиболее чистые известняки. С их помощью производятся кислоты, едкий натр, карбид кальция, кальциевой селитры, хлорной извести, соды и т.д.
  10. Производство стекла, фарфора, резины.

Каменный уголь – это осадочная горная порода, появившаяся в результате разложения остатков древних растений. Гниение таких растений было остановлено из-за прекращения подачи воздуха (например при  тектонических сдвигах с последующим опусканием болот и покрытием их другими веществами). Поэтому углерод так и остался в гниющей массе. Прекращая гниение, растения превращались в торф, а после – в графит, антрацит, бурый уголь и каменный уголь. Под длительным термическим воздействием, в условиях повышенного давления бурые угли преобразуются в каменные, а те, в свою очередь, - в антрациты. Меняется химический состав углей, и этот процесс необратим. Он называется метаморфизмом углей.
Каменный уголь имеет черный цвет (иногда с серым оттенком) и блестящую поверхность. Большинство залежей каменного угля было образовано порядка 300-350 миллионов лет назад. С точки зрения химического состава, каменный уголь представляет собой смесь углерода, воды, летучих веществ и небольшого количества минеральных веществ. Содержание углерода в каменном угле колеблется от 75 до 95 процентов, а также:
Водорода – 1,5-5,7%
Кислорода – 1,5-15%
Серы – 0,5-4%
Азота – до 1,5%
Летучих веществ – 45-2%
Влаги – 4-14%
Золы – 2-45% (уголь считается пригодным для технологического использования, если объемная доля золы после сгорания не превышает 30%).
В зависимости от размера добываемых кусков уголь разделяется на:

  1. Плитный (? 100 мм),
  2. Крупный (50-100 мм),
  3. Орех (26-50 мм),
  4. Мелкий (13-25 мм),
  5. Семечко (6-13 мм),
  6. Штыб (? 6 мм),
  7. Рядовой (без определенных размеров)

По составу органического вещества угли делятся на три группы:

  1. Гумолиты.
  2. Сапропелиты.
  3. Сапрогумолиты.

Каменный уголь делится на марки по основным свойствам.

  1. Длиннопламенный (Д),
  2. Газовый (Г),
  3. Газовый жирный (ГЖ),
  4. Жирный (Ж),
  5. Коксовый жирный (КЖ),
  6. Коксовый (К),
  7. Отощенный спекающийся (ОС),
  8. Тощий (Т),
  9. Слабоспекающийся (СС),
  10. Полуантрацит (ПА),
  11. Антрацит (А).

Каменный уголь имеет удельный вес 1,2 – 1,5 г/см3. Теплота его сгорания равна 35000 кДж/кг. Плотность угля находится в пределах от 1,28 до 1,53 г/см3. Механическая прочность – 40-300 кг/см2.
Каменный уголь добывают в Тунгусском, Кузнецком и Печорском бассейнах, а также  в Казахстане, Корее, Англии, Франции, США и ряде других стран.
Сфера применения каменного угля разнообразна: это качественное топливо,  сырье для производства металлургических и химических изделий. Всего при переработке угля можно получить более 400 продуктов. Уголь марок Г, Ж, К и ОС перерабатывается методом коксования10 для получения коксового газа и ряда других производных. Из коксового методом многоуровневой очистки получают бензол, толуол, ксилоты, которые, в свою очередь используются в лакокрасочной промышленности.
Кроме того, из каменного угля получают нафталин и прочие ароматические углеводы, искусственный графит, ванадий, серу, молибден, цинк, свинец и множество других продуктов химической промышленности.

[1] Открытый способ - добыча полезных ископаемых с поверхности земли. При этом, возможна как выработка породы на суше, так и под водой. Однако, открытый способ не предполагает бурения.

[2] По европейским нормам щебень может содержать зерна от 3 мм. У нас же материал с зернами такого размера называется отсевом.

[3] Фракция – это часть дробленой породы, выделенная по размеру зерен при ситовом анализе. Иначе говоря, это наибольший размер отдельно взятого зерна.

[4] Например, так называемые черные пески, или моноциты. Они могут содержать до 10 процентов оксида тория и до 7 процентов урана. Радиоактивные пески имеют стеклянистый блеск зерен. Месторождения таких песков находятся в Бразилии, Индии, а также на Азовском море. Впрочем, не все черные пески представляют опасность. Да и название дано им не для устрашения, а потому, что состоят они из тяжелых минералов темного оттенка. Черные пески – одни из наиболее древних материалов на Земле, и в результате постепенного вымывания они утратили легкие и светлые минералы.

[5] Если размер обломков превышает 20 мм, речь идет уже не о дресве, а о щебне.

[6] Ракушечник – это раковины и обломки раковин морских животных.

[7] Нуммулиты – это род вымерших одноклеточных организмов отряда фораминифер. Их останки содержатся в верхнемеловых и палеогеновых отложениях Европы, Азии, Африки и Америки.

[8] Мшанки - беспозвоночные сидячие колониальные животные, обитающие в морях.

[9] Подвергаясь метаморфизму, известняки меняют свою кристаллическую структуру, в результате чего образуются мраморы.

[10] Коксование – это промышленный метод переработки, при котором уголь  подвергается нагреванию до температуры 950-1050 градусов Цельсия. При этом отсутствует подача воздуха. Так производится коксовый газ, а также продукты переработки сырого бензола, аммиака и каменноугольной смолы.

22 октября 0:36

Уважаемые покупатели, наши менеджеры уже закончили свой рабочий день. Однако, вы можете сделать онлайн заказ или заказать обратный звонок.


Заказать on-line Обратный звонок

click fraud detection