Современные технологии производства строительных материалов. Проблемы таможенного контроля

Осадочные породы имеют вторичное  происхождение, так как

Образуются в результате физического и химического разрушения изверженных пород. Например, гранит разрушается с образованием природного щебня, кварцевого песка и глины. Общим признаком осадочных пород  является одинаковая форма залегания  в виде пластов, поэтому их еще  называют пластовыми.

Основными причинами разрушения являются:

Ø  Физические – нагревание солнцем, резкие перепады температур, ветер, замерзание влаги в порах;

Ø  Химические – воздействие различных кислот и солей, находящихся в воде и воздухе (углекислота, серный и сернистый ангидрид);

Ø  Органические – влияние продуктов жизнедеятельности мхов, лишайников, и других простейших растений и микроорганизмов.

В зависимости от условий  образования осадочные породы делят  на три основные группы: механические, химические осадки и органогенные.

Механические отложения  образовались в результате физического  разрушения изверженных пород. Их в свою очередь подразделяют на рыхлые (гравий, щебень, песок, глина), оставшиеся на месте разрушения или перенесенные водой, льдом или ветром, и сцементированные (песчаники, брекчии, конгломераты). Цементирующим веществом в этих породах может служить раствор карбоната кальция, кремнезема, оксидов железа или глины. В песчаниках цементируемой породой является песок, в брекчиях — щебень, конгломератах — гравий, имеющий округлую форму. Сцементированные породы, обладающие высокой плотностью, прочностью и морозостойкостью, используют для кладки фундаментов, стен неотапливаемых помещений, облицовки зданий, ступеней и тротуаров.

Химические осадки образовались в результате выпадения из пересыщенных водных растворов вследствие изменения  температуры различных кристаллических  веществ. Основными представителями этой группы материалов, нашедшими широкое применение в строительстве, являются карбонатные (известняк, магнезит, доломит) и сульфатные (гипс, ангидрит) породы. Все эти природные каменные материалы служат сырьем при изготовлении минеральных вяжущих веществ (извести, портландцемента, каустического магнезита, гипса), которые используют для получения строительных растворов и бетонов.

Органогенные отложения  образовались в результате скопления  отмирающих водорослей, раковин, моллюсков  и их спрессовывания толщей воды.

Для строительных целей наибольшее применение нашли мел, известняк  – ракушечник, диатомиты и трепелы.

Мел — мягкая порода, сложенная  мельчайшими частицами водорослей и скелетов одноклеточных животных. Его используют в цементной, стекольной промышленности, при производстве извести, в качестве наполнителя пластмасс, красочных составов и резиновых  изделий.

Известняк-ракушечник представляет собой сцементированные обломки  раковин. Это относительно пористая порода с водопоглощением до ЗО %, прочностью 10…60 МПа. Используют этот материал в качестве бутового камня, щебня, стеновых блоков, облицовочных плит, сырья для получения вяжущих.

Диатомиты и трепелы —  близкие по структуре, составу и  свойствам породы. Они высокопористы, огнеупорны, кислотостойки, плохо проводят звук и тепло. Их применяют при изготовлении теплоизоляционного легкого и огнеупорного кирпича и в качестве активных минеральных добавок в цемент.

Метаморфические породы образуются в толще земной коры в результате более или менее глубокого  преобразования изверженных или  осадочных горных пород при действии высоких температур и давления, а  также возможном химическом воздействии. Метаморфические породы отличаются от исходных структурой и свойствами. По структуре их разделяют на массивные или зернистые (мрамор, кварцит) и сланцеватые (гнейсы сланцы).

Мрамор - наиболее распространенная метаморфическая порода, широко используемая в строительстве. Это название объединяет плотные карбонатные породы, часто  весьма заметно отличающиеся по свойствам. Основная область применения мрамора  — внутренняя отделка при этом учитывают, что многие разновидности  мрамора имеют сравнительно высокую  истираемость, что ограничивает их применение для покрытия пола.

Более широкое применение природных материалов и изделий  в строительстве представлено в  таблице (см. приложении 3)

Основы технологии

Блоки камня, полученные в  карьере, поступают на камнеобрабатывающие  предприятия для переработки. Процесс  в результате которого камню придают требуемую форму, размер и фактуру лицевой поверхности, включает ряд операций, выполняемых в определенной последовательности разнообразными камнеобрабатывающими станками. На современных предприятиях камень обрабатывают механизированным способом. В зависимости от характера используемого инструмента различают три основных вида обработки: резанием, шлифованием и скалыванием. Каждый из этих видов, в свою очередь, делится на две стадии: придание камню формы и размеров выпускаемого изделия и фактурную обработку. Для этого лицевой поверхности изделия придают заданную степень рельефа.

Обработка резанием – наиболее современный процесс обработки  камня: этот способ высокопроизводителен, дает меньше отходов и в наибольшей степени допускает автоматизацию  производства. В зависимости от твердости  камня используют стальные и твердосплавные резцы ( для камня мягких пород и средней твердости) или алмазный и карборундовый инструменты ( для пород средней твердости и твердых) специальной конструкции.

Обработка скалыванием –  также широко используемый способ, однако в большинстве случаев  он сопряжен с постоянным оператора  и поэтому более трудоемок. Ударная обработка камня механизирована и автоматизирована не полностью.

Придание камню требуемой  формы независимо от принятого способа  обработки выполняют в две  стадии: сначала изделию придают  форму, грубо приближающуюся к заданной, и лишь затем изделие получает окончательную форму в соответствии с проектом. Такое разделение операции повышает производительность оборудования, дифференцируя его работу: каждая работа выполняется на специализированных станках.

При получении требуемой  фактуры абразивную обработку производят, как правило, на шлифовально-полировальных  станках.

Шлифование поверхности  камня позволяет достичь высокой  степени ее гладкости, вплоть до зеркального  блеска. Процесс шлифования останавливают  при получении поверхности с  заданной степенью шероховатости.

Фактура камня, обрабатываемого  при помощи скалывающих инструментов, может характеризоваться наличием глубокого (до 50 мм и более) рельефа, создающего четкую светотень, повышающую декоративный эффект. Более сложна фактура неглубокого рельефа, которая  достигается последовательной обработкой поверхности специальными инструментами.

К достижениям камнеобрабатывающей  промышленности относится получение  тонкопиленых плит природного камня  для облицовки толщиной не более 10 мм. Внедрение ультразвуковой, плазменной, лазерной обработки материала, что  позволяет увеличить выпуск материалов при одновременном снижении их себестоимости  и повышении качества.

2.2 Минеральные  вяжущие материалы (искусственный  камень)

Немного истории

Минеральные вяжущие —  это тонко измельченные минеральные  порошки, образующие при смешивании с водой пластичную массу, которая  с течением времени под влиянием физико-химических процессов переходит  в камневидное состояние (приложение 4). Соответственно материалы на их основе — искусственные камни. В данном случае механические процессы обработки  природного сырья (например, природного камня) в большей мере заменены химическими более простыми, производительными и экономически выгодными.

Различают две группы минеральных  вяжущих: воздушные, которые после  перемешивания с водой способны твердеть, сохранять и повышать свою прочность только на воздухе (гипсовые, воздушная известь, магнезиальные), и гидравлические, которые после  затворения водой способны твердеть, сохраняя и повышая свою прочность не только на возухе, но и в воде. К гидравлическим вяжущим относятся цементы, гидравлическая известь.

Изобретение гидравлического  вяжущего - цемента, близкого по своим  характеристикам к современному, - принадлежит русскому строителю E. Г. Челиеву. После войны 812 г. встал вопрос о строительстве в Москве каменных зданий взамен Многочисленных деревянных строений уничтоженных пожаром. Соответственно потребовалось значительное количество вяжущих высокого качества. Несколько лет спустя в Англии был получен патент на изготовление гидравлического вяжущего – портландцемента, разновидности которого можно отнести к основным при изготовлении современных искусственных каменных материалов. Среди последних один из самых широко применяемых - бетон. Его массовое использование при строительстве зданий и сооружений различного функционального назначения обусловлено трудами русских ученых в конце хiх века. К этому времени относится и начало применения армированного бетона.

Основы производства

Для получения минеральных вяжущих используют следующие основные горные породы.

Светлый, иногда окрашенный примесями в серые или желтоватые цвета минерал — природный  гипс (гипсовый камень) служит основным сырьем для производства гипсовых вяжущих. Реже применяют безводный гипс — ангидрит, а также гипсосодержащие отходы химической промышленности. В нашей стране имеются сотни месторождений гипсового камня промышленной значимости

Для получения основного  гидравлического вяжущего —

портландцемента — чаще всего используют известняки глины  и корректирующие добавки (с которыми вводится тот или иной недостающий  компонент). Обычно соотношение между  известняком и глиной составляет примерно 3:1 (в частях по массе)

Производство минеральных вяжущих сводится к двум главным технологическим операциям: помол и обжиг.

Обычно стремятся хорошо измельчить сырье до обжига или продукт  после обжига. Тонкость помола минеральных  вяжущих влияет на свойства искусственных  каменных материалов, приготовленных с их помощью. С увеличением тонкости помола увеличивается связывающая, клеящая способность пластичной массы, которая образуется после  перемешивания вяжущего с водой. В результате плотность и прочность  искусственного камня выше

Важнейшая операция при производстве минеральных вяжущих — обжиг  сырьевых материалов Именно после обжига получается продукт, способный при соединении с водой образовывать пластичную массу твердеющую с течением времени.

Условия обжига различны. При  температуре 110—160 С обжигается (часто в специальных варочных котлах) природный гипсовый камень для получения строительного гипса. При этом происходит реакция дегидратации — отдачи части воды. Если повысить температуру до 600—700°С, то получится ангидритовый цемент, при температуре до 1000 С высокообжиговый гипс (эстрих-гипс), отличающиеся по своим свойствам от строительного гипса (искусственный камень на их основе обладает, в частности, более высокими механическими характеристиками).