Классификация строительных материалов и область применения каждой группы

Метаморфические горные породы

Метаморфическая горная порода, расслоившаяся  по двум перпендикулярным направлениям (Долина Смерти , США )

Основная статья: Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в  результате изменения (метаморфизма) осадочных  или магматических горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы; воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактовый метаморфизм ), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма —высокие температуры и давления .

Типичными метаморфическими Г. п. являются гнейсы , разные по составу кристаллические сланцы , контактовые роговики , скарны , амфиболиты , мигматиты и др. Различие в происхождении и, как следствие этого, в минеральном составе Г. п. резко сказывается на их химическом составе и физических свойствах.

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы

Основная статья: Осадочные горные породы

Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё  в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. По способу своего образования осадочные  породы подразделяются на три основные генетические группы: обломочные породы (брекчии , конгломераты , пески , алевриты ) — грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних; глинистые породы —дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды; хемогенные, биохемогенные и органогенные породы — продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли ), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических вещества (например, угли ) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки ). Промежуточное положение между осадочными и вулканическими породами занимает группа эффузивно-осадочных пород. Между основными группами осадочных пород наблюдаются взаимные переходы, возникающие в результате смешения материала разного генезиса. Характерной особенностью осадочных Г. п., связанной с условиями образования, является их слоистость и залегание в виде более или менее правильных геологических тел (пластов ).

В отличие от минералов, горные породы чаще всего не однородны. Это  как бы агрегаты, состоящие из различных  минералов. Но при всем многообразии эти агрегаты, как и слагающие  их минералы, закономерно повторяются  в земной коре. При этом не только состав входящих в них минералов, но и структура и другие свойства зависят прежде всего от того, где, на какой глубине и в каких условиях они образовались.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Что происходит с  глинами при нагревании, когда  появляется муллит, какой будет черепок?

 При нагревании глиняного теста до 110°С происходит удаление задельной воды и гигроскопической влаги, что вызывает воздушную усадку. Повышение температуры до 500—600° С приводит к удалению химически связанной воды, что, в свою очередь, приводит к потере глиной свойства пластичности. Дальнейшее повышение температуры приводит к удалению некоторых примесей глин.

Углекислые соли разлагаются с выделением углекислоты, углерод и сера выгорают, а также  выгорают все органические вещества. При повышении температуры отдельные  частицы различных легкоплавких примесей оплавляются. При этом наступает  уплотнение глиняного черепка и  повышение его прочности; наступает  период так называемого «начального  спекания».

При дальнейшем нагревании легкоплавкие примеси, расплавляясь под  действием высокой температуры, образуют жидкую фазу — расплав, который  заполняет поры и, стягивая частицы  основного вещества, вызывает уплотнение и значительную «огневую усадку». Максимальное уплотнение черепка, образовавшееся в  результате исчезновения открытых пор, характеризует его «полное спекание». Наиболее полное спекание черепка приводит к повышению механической прочности, что в свою очередь находится  в прямой зависимости от количества жидкой фазы.

Чем больше образовалось в процессе спекания жидкой фазы, тем  прочнее образцы. В практике спекшимся  черепком считается такой, который  поглощает воду в количестве не более 5,0% своего веса (ГОСТ 5499—50). Температура  спекания находится в зависимости  от продолжительности нагревания. Продолжительное  нагревание вызывает спекание при более  низкой температуре.

Повышение температуры  приводит к увеличению жидкой фазы, к снижению ее вязкости и размягчению  материала, что вызывает деформацию образцов. При размягчении может  наблюдаться вспучивание, образование  пузырей, вследствие расширения газов, содержащихся и образующихся в закрытых порах.

По мере повышения  температуры и увеличения количества жидкой фазы за размягчением глин следует  плавление, которое наступает постепенно.

Таким образом, глины  плавятся в некотором интервале, не имея определенной температуры плавления. Это объясняется тем, что глины  представляют собой весьма сложные  силикатные смеси, отдельные составляющие которых ведут себя различно при  одинаковых температурных условиях. В связи с этим для характеристики плавкости пользуются определением огнеупорности глины, понимая под  этим температуру, при которой наступает  состояние значительного размягчения.

Интервал между  температурой спекания и температурой плавления называют интервалом плавкости, причем величина его имеет существенное значение при обжиге керамических изделий. Чем больше интервал плавкости, тем  меньше могут оказывать влияние  на их качество перепады температур в  печи при обжиге. Глины, богатые Аl2O3, обладают большими интервалами плавкости. Понижение интервала плавкости  вызывается присутствием в глинах CaO.

 

 

Как получают воздушную  известь ?

Известь

 
I.История. 
Известь известна человечеству не одно тысячелетие и все это время активно используется им в строительстве и многом другом. Это объясняется доступностью сырья, простотой технологии и ценными свойствами извести. 
Сырьем для получения извести служат широко распространенные осадочные горные породы: известняки, мел, доломиты, состоящие преимущественно из карбоната кальция (СаС03). Если куски таких пород прокалить на огне (рис. 8.2), то карбонат кальция перейдет в оксид кальция: 
СаС03 -> СаО + С02 Т. Низкая водостойкость извести всегда побуждала людей искать пути ликвидации этого недостатка. Еще в Древнем Риме был найден способ получения водостойкого вяжущего на основе извести. Помог римлянам в этом вулкан Везувий. Они обнаружили, что при добавлении вулканического пепла к извести образующаяся смесь после твердения на воздухе в течение 7… 14 дней далее могла твердеть в воде (более того, именно влажные условия были обязательны для набора прочности!). Это было первое гидравлическое вяжущее. Добавки из вулканических пород (пепла, туфа и т. п.) впоследствии получили название гидравлические или пуццолановые (по названию местечка у подножия Везувия, где они добывались). Римские постройки (мосты, акведуки, бани-термы и т. п.) на таких смешанных вяжущих сохранились до сих пор.

Низкая водостойкость  извести всегда побуждала людей  искать пути ликвидации этого недостатка. Еще в Древнем Риме был найден способ производство извести,.Другой путь получения водостойких вяжущих на основе извести также был найден очень давно.Завод известь Он базировался на обжиге известняков, имеющих примесь глины от 6 до 20 %. В этом случае в обожженном продукте помимо СаО появлялись низкоосновные силикаты и алюминаты (например, 2СаО * Si02), способные к твердению в воде.Производители извести естественно, механизм твердения этих вяжущих был расшифрован только в XX веке. Все эти вяжущие в несколько измененном виде применяют до сих пор

В Древней Руси проблема придания извести водостойкости  была решена несколько иным путем. Там  в роли гидравлической добавки использовали молотый бой керамического кирпича; такую смесь на Руси называли цемянкой. 
Другой путь получения водостойких вяжущих на основе извести также был найден очень давно. Он базировался на обжиге известняков, имеющих примесь глины от 6 до 20 %. В этом случае в обожженном продукте помимо СаО появлялись низкоосновные силикаты и алюминаты (например, 2СаО * Si02), способные к твердению в воде. Естественно, механизм твердения этих вяжущих был расшифрован только в XX веке. Все эти вяжущие в несколько измененном виде применяют до сих пор. 
Романцемент (сокращенно римский цемент) — старинное гидравлическое вяжущее, получаемое умеренным (не до спекания) обжигом известняков со значительной (более 20 %) примесью глины (например, известняковых мергелей). Температура обжига 1000…1200 “С. Состав продуктов обжига — низкоосновные силикаты и алюминаты кальция, и некоторое количество свободных оксидов СаО и MgO. В отличие от гидравлической извести романцемент не гасится, а размалывается в тонкий порошок, который перед применением необходимо выдерживать на воздухе для гашения свободных оксидов, чтобы избежать неравномерности изменения объема вяжущего при твердении. В Европе и США такой цемент называют «натуральным цементом», подчеркивая этим, что он готовится из природных известняковых мергелей. В России романцемент начал применяться с XVIII в., но особенно активно с середины XIX до начала XX в. В настоящее время вновь появился интерес к романцементу и, в частности, как к материалу для реставрационных работ. 
В настоящее время все виды извести имеют широкое применение в различных отраслях промышленности. В химической промышленности для получения хлорной извести, соды, нейтрализации кислот и кислых газов в промышленных сбросах и др. В металлургии (флюсы при выплавлении чугуна из железных руд), сахарном производстве (для очистки свекловичных соков), сельском хозяйстве (для известкования почв)и др. Кроме того, известь широко используется для производства строительных материалов таких как силикатного кирпича и газосиликатных автоклавных изделий, сухих строительных смесей и бетонов.

II. Описание видов  извести. 
Известь, вяжущий материал, получаемый обжигом и последующей переработкой известняка, мела и других известково-магнезиальных горных пород. Чистая известь плохо растворима в воде (около 0,1% при 20 °С); плотностью около 3,4 г/см3. В зависимости от содержания в породе MgO различают следующие виды извести: кальциевую (содержит до 5% по массе MgO), магнезиальную (5-20%) и доломитовую (20-40%). В зависимости от химического состава и условий твердения известь подразделяют на воздушную которая твердеет в воздушно-сухих условиях и гидравлическую, которая твердеет на воздухе и в воде.

Воздушную известь получают обжигом главным образом известняка с малым содержанием глины (до 8%) при 1100-1300 °С в шахтных или вращающихся обжиговых печах. При этом карбонаты, входящие в состав породы, разлагаются, например: СаСО3 на СаО + СО2.  
В зависимости от способа обработки обожженного продукта получают негашеную комовую (кипелка), негашеную молотую и гашеную известь (гидратную, или пушонку), а также известковое тесто. Первая представляет собой смесь кусков различной величины образующихся после грубого помола продукта обжига. По хим. составу она состоит из СаО и MgO с небольшой примесью неразложившегося при обжиге СаСО3, а также из силикатов, алюминатов и ферратов Са. Негашеная молотая известь - продукт тонкого помола комовой извести. Гашеная известь - высокодисперсный сухой порошок, получаемый взаимодействия комовой или молотой негашеной извести с небольшим количеством воды или пара (процесс гашения), состоит преимущественно из Са(ОН)2 и Mg(OH)2 с примесью СаСО3. При гашении известь большим количеством воды образуется пластичная тестообразная масса, так называемое известковое тесто.

Вяжущий материал, получаемый обжигом и последующей переработкой известняка, мела и других известково-магнезиальных  горных пород. Производство извести  чистой плохо растворима в воде (около 0,1% при 20 °С); плотностью около 3,4 г/см3.

В зависимости от содержания в породе MgO различают следующие виды извести: кальциевую (содержит до 5% по массе MgO), магнезиальную (5-20%) и доломитовую (20-40%). В зависимости от химического состава и условий твердения известь подразделяют на воздушную которая твердеет в воздушно-сухих условиях и гидравлическую, которая твердеет на воздухе и в воде.

Активность воздушной  извести как вяжущего материала  определяется общим содержанием  оксидов Са и Mg. Наибольшей активностью обладает кальциевая известь, содержащая 93-97% оксидов. Высококачественные сорта извести ("жирная известь") характеризуются большим выходом известкового теста (больше 3,5 л на 1 кг негашеной извести), чем выше выход теста, тем оно пластичнее и может принять большее кол-во песка при приготовлении строительных растворов. Известь с низким выходом известкового теста называется "тощей". По скорости гашения различают быстрогасящуюся (длительность процесса не более 8 мин), среднегасящуюся (не более 25 мин) и медленногасящуюся известь (более 25 мин). За скорость гашения принимается время от момента смешивания порошка извести с водой до момента достижения максимальной температуры известковой смеси. Твердение воздушной извести происходит в результате испарения воды и кристаллизации Са(ОН)2 из насыщенного водного раствора, а также при взаимодействии с СО2 воздуха с образованием кристаллов СаСО3. 
Воздушную известь применяют для изготовления вяжущих строительных растворов, предназначенных для кладки кирпича, искусственных камней и штукатурки, а также для получения известково-шлаковых, известково-пуццолановых и др. смешанных вяжущих.В смеси с красителями известь используется в качестве декоративного материала. Большое применение воздушная известь имеет при производстве строительных материалов, в химической промышленности и сельском хозяйстве.