2 лекция норм

1.

Сырьевые материалы
строительной технологии.
Природные каменные
материалы. Обработка
природных каменных
материалов.
Лекция № 3
А.С. Пилипенко, кафедра строительного материаловедения, НИУ МГСУ, 2023 год

2.

1. Природные материалы как сырьё
искусственных строительных материалов;
2. Минералы и горные породы;
3. Магматические горные породы;
4. Осадочные горные породы;
5. Метаморфические горные породы;
6. Обработка природных каменных материалов.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
для
2

3.

Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
3

4.

Основным источником сырья для получения
строительных материалов является окружающая нас
среда – литосфера (земная кора), биосфера и
гидросфера. Из минеральных пород земной коры
возможно добыть сырьё для получения искусственных
каменных материалов. Руды и рудосодержащие горные
породы служат сырьём для выплавки цветных и чёрных
металлов и сплавов, нефте- и битумосодержащие
породы после переработки становятся органическими
строительными материалами. Деревья могут быть
переработаны в лесо- и пиломатериалы.
Всё, что мы используем на стройке, мы так или иначе
добываем
в
природе.
Добытый
материал,
предназначенный для дальнейшей обработки и
изготовления готового продукта, называется сырьём.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
4

5.

Получение сырьевых материалов
Гидросфера
Рудные и нерудные
полезные ископаемые
Природные материалы
Литосфера
Биосфера
Нефть и газ
Антропогенные и
техногенные отходы
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
5

6.

Сырьё и его свойства непосредственно влияют на вид
и свойства готового изделия. Качество сырья позволяет
получить изделие с оптимальными свойствами, при
этом любое снижение качества сырья может привести к
кратному ухудшению свойств изделия. Так, например,
снижение качества и марки цемента на 20% может
привести
к
падению
предела
прочности
железобетонного элемента на 50% и более.
Использование заполнителей с большим количеством
дисперсных примесей (пылевидной и илистой фракций
частиц) резко повышает водопотребность смеси и
приводит к ухудшению реологии и образованию пустот
непромеса и недоуплотнения в бетонных изделиях.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
6

7.

Сырье для производства строительных
материалов
Минеральное природное
сырье (горные породы)
Неорганические вяжущие
вещества; стекло;
керамические материалы;
металлические материалы;
минеральная вата;
природные каменные
материалы; заполнители
для бетонов и
строительных растворов и
др.
Органическое
природное сырье
Растения
Продукты
нефтегазовой
промышленности
Техногенное сырье
Золы ТЭЦ; шлаки;
бетонный лом;
стеклобой и др.
Материалы и Органические вяжущие
изделия из
вещества – полимеры,
древесины
битумы
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
7

8.

Сырьё
Местное
Привозное
Минимальные расходы на
транспортировку, упрощённая
логистика.
Не всегда местное сырьё
удовлетворяет требованиям.
Расходы на транспортировку
достаточно большие, логистика
развитая.
Возможно привезти материалы
требуемого качества.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
8

9.

Природными каменными материалами называют
материалы и изделия, получаемые механической
обработкой
(дроблением,
раскалыванием,
распиливанием и др.) горных пород, добываемых из
недр земной коры. Таким путем получают
облицовочные плиты, плиты для полов, ступени, камни
и блоки для кладки стен, бордюрные камни, песок,
щебень и др.
Некоторые горные породы (песок, гравий, глину)
используют и без механической обработки, но после
обогащения. Значительная часть горных пород является
сырьём для получения неорганических вяжущих
веществ, керамических изделий, бетонов, стекла и
других строительных материалов и изделий.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
9

10.

Искусственные строительные материалы получаются
из природного сырья путём технологической
переработки.
Операцией называется воздействие на материал или
материалы, приводящее к изменению какого-либо их
свойства или нескольких свойств (дробление, помол,
обжиг, перемешивание, обжиг и т.п.).
Технологией называется совокупность методов,
процессов и материалов, используемых в какой-либо
отрасли деятельности, а также научное описание
способов технического производства. Технология
состоит из упорядоченного набора операций,
последовательное выполнение которых приводит к
достижению общего результата.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
10

11.

Механическая обработка (одна
операция без изменения фазового
состава твёрдой фазы)
Природное
минеральное
сырьё
Природные
каменные
материалы
Гранитный
щебень,
гранитные
плиты,
бутовый
камень.
Искусственные
каменные
материалы
Портланд-це
мент,
гипс,
известь,
каменная
вата.
Полезные
ископаемые:
доломит,
известняк,
мергель,
гранит.
Глубокая технологическая
переработка (несколько операций с
возможным изменением фазового
состава)
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
11

12.

Возможности использования техногенного сырья в
производстве строительных материалов
Из отраслей, потребляющих промышленные отходы,
наиболее емкой является промышленность строительных
материалов.
Многие отходы по своему составу и свойствам близки к
природному сырью. Использование отходов позволило бы
на
40%
покрыть
потребность
промышленности
строительных материалов в сырьевых ресурсах и на 10…
30% снизить затраты на производство строительных
материалов.
Основные источники многотоннажных отходов –
горнообогатительная,
металлургическая,
химическая
промышленность,
энергетический
комплекс,
промышленность строительных материалов, лесная и
деревообрабатывающая промышленность.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
12

13.

Техногенное сырье:
•Побочные
продукты
промышленности
–
продукты, получение которых не являлось целью
производственного процесса и которые могут быть
использованы
как
готовая
продукция
после
соответствующей обработки или как сырье.
•Вторичное сырье – материалы и изделия, которые
после полного первоначального использования (износа)
могут применяться повторно в производстве как
исходное сырье.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
13

14.

Проблемы использования отходов в технологии строительных
материалов связаны с:
• Необходимостью разработки сложной технологии переработки,
очистки вторичного сырья;
• Необходимостью обеспечения требуемых эксплуатационных
свойств строительных материалов на основе вторичного сырья;
• Необходимостью
достижения
технического
и/или
экономического эффекта;
• Необходимостью обеспечения экологической безопасности
строительных материалов на основе вторичного сырья.
Вопрос использования вторичного сырья в производстве
строительных материалов является одним из приоритетных
(национальный проект «Экология»); Стратегия развития
промышленности по переработке отходов до 2030 г; Стратегия
развития промышленности строительных материалов до 2030
г. и др. документы).
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
14

15.

Возможности использования техногенных отходов в
производстве строительных материалов
№
Отходы
Материалы
1
Шлаки черной металлургии
(доменные, мартеновские,
ферромарганцевые)
Портландцемент с минеральными добавками,
шлакопортландцемент, смешанные
бесцементные вяжущие, заполнители для
бетонов.
2
Отходы цветной металлургии
(шлаки, шламы)
Производство вяжущих автоклавного
твердения, портландцементного клинкера,
нефелинового цемента, огнеупорных
материалов.
3
Золы и шлаки ТЭС
Портландцемент с минеральными добавками,
при производстве керамики
4
Вскрышные породы, хвосты
обогащения
Производство портландцементного клинкера,
воздушной извести, минеральной ваты,
стекла, керамики, заполнителей для бетонов
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
15

16.

Возможности использования техногенных отходов в
производстве строительных материалов (продолжение)
№
Отходы
Материалы
5
Гипсосодержащие отходы
(фосфогипс, фторгипс,
фторангидрит, сульфогипс и др.)
Гипсовые вяжущие вещества
6
Отходы древесины и лесохимии
(кора, пни, сучья, горбыль,
стружка, опилки, щепа)
Арболит, фибролит, ДСП, ДВП, ЦСП,
OSB (ОСП), столярные плиты, ксилолит,
опилкобетон, выгорающие добавки для
керамики, целюллозная вата (эковата)
7
Отходы промышленности
строительных материалов
(цементная пыль, каменная
крошка, кирпичный бой,
бетонный лом, асбестовые
изделия
Портландцемент, композиционные
вяжущие, вторичные заполнители для
бетона.
8
Пиритные огарки
Портландцемент
9
Стекольный бой
Стекло, пеностекло, стеклобетон.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
16

17.

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.).
В зависимости от условий формирования горные
породы делятся на три генетические группы:
- магматические породы;
- осадочные породы;
- метаморфические породы.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
17

18.

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,
зернистостекловатой 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.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
18

19.

Минералы – физически и химически однородные
тела, возникшие в земной коре под действием физикохимических процессов. Минералы в большинстве
твердые тела: кристаллические (анизотропные) или
аморфные (изотропные – физические свойства
одинаковы по всем направлениям).
К настоящему времени известно несколько тысяч
минералов, но лишь около 50 из них слагают горные
породы, используемые в строительстве.
Минералы
классифицируют
по
различным
принципам: по внешнему виду, происхождению и
физическим
свойствам,
химическому
составу,
кристаллохимическим
и
кристаллографическим
особенностям.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
19

20.

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.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
20

21.

Твердость оценивается по шкале твердости Мооса,
в которой минералы расположены в порядке
возрастания твердости:
Число
тверд
ости
Название
минерала
Стехиометрическая
формула
Практическая характеристика твердости
1
Тальк
3MgO·4SiO2·H2O
2
Гипс
CaSO4·2H2O
3
Кальцит
CaCO3
Легко царапается стальным ножом
4
Флюорит
CaF2
Царапается ножом с небольшим нажимом
5
Апатит
Ca5(PO4)3F
Царапается ножом под сильным нажимом
6
Ортоклаз
K2O·Al2O3·6SiO2
Царапает стекло под небольшим нажимом
7
Кварц
SiO2
Легко царапает стекло, является абразивом
8
Топаз
Al2[SiO4](F,OH)2
Легко царапает стекло, является абразивом
Легко царапается ногтем
Царапается ногтем
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
21

22.

Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
22

23.

Горные породы
Твёрдые
Средние
Мягкие
Твёрдость по шкале Мооса
6-7 единиц
Твёрдость по шкале Мооса
не выше 5
Твёрдость по шкале Мооса
2-3 единицы
Кварциты, граниты,
габбро, лабрадориты.
Мраморы, плотные
известняки, доломиты,
некоторые виды туфа.
Гипс, ангидрит,
известняк-ракушечник,
высокопористые туфы.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
23

24.

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.).
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
24

25.

Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
25

26.

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.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
27

27.

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, халцедон),
перламутровый (тальк, полевые шпаты и др.),
шелковистые (гипс и др.), шелковый (хризолит или
хризотил-асбест), матовый или без блеска (каолинит,
пиролюзит).
Строение ( структура и текстура) минералов и
горных пород позволяет судить об условиях их
образования и свойствах.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
28

28.

-
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.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
29

29.

Магматические
(первичные)
Излившиеся
(эффузивные)
Глубинные
(интрузивные)
Эрозия, растворение
Плавление
Осадочные (вторичные)
Механогенные
(обломочные)
Рыхлые
Хемогенные
(химические)
Сцементированные
Органогенные
(органические)
Фитогенные
Зоогенные
Метаморфизация
Метаморфические
(третичные)
Массивные
Сланцевые

30.

Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
34

31.

Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
35

32.

Магматические горные породы (или изверженные)
образуются в процессе кристаллизации расплава
магмы, поэтому их называют первичными.
В
зависимости
от
условий
охлаждения
(отвердевания) магмы выделяют две группы:
глубинные
(интрузивные)
и
излившиеся
(эффузивные).
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
36

33.

Глубинные породы образуются в глубине земной
коры при медленном, сравнительно равномерном
остывании магмы и значительном давлении верхних
слоев, что способствует 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, диориты, кварцевые
диориты и др.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
37

34.

Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
38

35.

По размерам зерен среди кристаллических пород
выделяют крупнозернистые (средний размер зерен
более 5 мм), среднезернистые (1-5 мм) и
мелкозернистые (0,5-1 мм).
Средние показатели важнейших строительных
свойств таких пород: прочность при сжатии – 100-300
МПа; плотность – 2600-3000 кг/м3 водопоглощение –
меньше 1% по объему; теплопроводность – около 3
Вт/(м×°С).
Обработка таких пород из-за их высокой прочности
затруднительна. Однако, благодаря высокой плотности,
они хорошо полируются и шлифуются.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
39

36.

Излившиеся породы образуются вблизи и на
поверхности земной коры при быстром остывании магмы.
Некоторая часть магмы, излившаяся на поверхность, уже
содержит 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 и др.
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.).
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
40

37.

Различают два типа эффузивов: излившиеся
плотные и излившиеся пористые.
К плотным излившимся породам относятся трахиты,
липариты, андезиты, базальты и диабазы.
К пористым излившимся породам относят пемзу,
вулканические туфы и пеплы, туфолавы.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
41

38.

Магматические горные породы
Подкласс
(условия
образования)
Глубинные
(интрузивные)
Представители
Характерные свойства
Области применения
Кристаллическая
структура,
плотная массивная текстура;
средняя плотность 2500…3300 кг/
м³; прочность 120…450 МПа;
практически нулевая пористость;
очень высокая стойкость против
выветривания.
Облицовочные
плиты,
щебень, бутовый камень,
шашка для мостовых,
ступени, плиты для полов,
бортовой камень.
Скрыто-кристаллическая
или
порфировая структура; средняя
плотность
2700…3300
кг/м³;
прочность 120…500 МПа; высокая
стойкость против выветривания.
Облицовочные
плиты,
щебень, бутовый камень,
шашка для мостовых,
плиты для полов, бортовой
камень,
теплоизоляционные
материалы,
каменное
литье.
Аморфная структура, пемзовидная
пористая
текстура;
средняя
плотность
300…1400
кг/м³;
прочность
2,5…15
МПа;
коэффициент
теплопроводности
λ=0,12…0,45 Вт/(м·°С); высокая
стойкость
против
выветривания.
Строительные
материалы,
А.С. Пилипенко,
НИУ МГСУ
Щебень
для
легких
бетонов,
облицовочные
плиты,
сырье
для
производства
вяжущих
веществ.
Гранит;
Сиенит;
Диорит;
Габбро
Излившиеся
плотные
Кварцевый
порфир;
Базальт;
Диабаз
Излившиеся
пористые
Пемза
Вулканический
пепел
Вулканический
туф
Туфолава
42

39.

Осадочные горные породы (вторичные) образуются
в
результате
разрушения
или
выветривания
магматических пород, химической или биологической
переработки природного минерального сырья. Обычно
они залегают пластами, слоями.
К этой группе относятся:
Обломочные породы (механические осадки):
- рыхлые (песок, гравий, глина);
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
43

40.

оставшиеся на месте разрушения пород или
перенесенные водой, льдом (ледниковые отложения)
или ветром (эоловые отложения);
cцементированные
конгломерат).
(песчаник,
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
брекчия,
44

41.

Химические осадки или хемогенные породы
(например, гипс, известковые туфы) образовавшиеся из
продуктов разрушения пород, перенесенных водой в
растворенном виде: растительные (фитогенные) –
трепел, диатомит, опока; животные (зоогенные) – мел,
известняк-ракушечник, известняки.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
45

42.

Главными породообразующими минералами этих пород
являются минералы:
- из группы кремнезема: опал, халцедон, осадочный кварц;
- из группы карбонатов: кальцит, доломит, магнезит;
из
группы
глинистых
минералов:
каолинит,
монтмориллонит, гидрослюды;
- из группы сульфатов: гипс и ангидрит;
- органические остатки в осадочных породах: диатомиты.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
46

43.

Осадочные горные породы
Подкласс (условия
образования)
Представители
Характерные свойства
Области применения
Обломочные
(механические
осадки) – рыхлые и
сцементированные
Песок;
Глина;
Гравий;
Песчаник;
Брекчии;
Конгломераты
Плотность 1800…2700 кг/
м³; прочность (брекчии,
конгломераты,
песчаник)
150…250 МПа; высокая
стойкость
против
выветривания.
Заполнители для бетона,
бутовый камень, ступени,
облицовочные
плиты,
сырье для производства
вяжущих
веществ,
керамики, стекла
Хемогенные
Известняк;
Мергель;
Гипс;
Ангидрит;
Доломит
Средняя плотность 1700…
2800 кг/м³; прочность 5…
200 МПа; средняя и низкая
стойкость
против
выветривания.
Щебень, бутовый камень,
ступени,
облицовочные
плиты,
сырье
для
производства
вяжущих
веществ, огнеупоров.
Органогенные –
фитогенные и
зоогенные
Известнякракушечник;
Мел;
Трепел;
Опока;
Диатомит
Средняя плотность 400…
1500 кг/м³; прочность 2,5…
15 МПа; низкая стойкость
против выветривания.
Сырье для производства
вяжущих веществ, щебень
для легких бетонов
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
47

44.

Метаморфические горные породы являются продуктом
перекристаллизации горных пород любого состава под
действием температуры, давления и других факторов в
земных недрах. Их еще называют третичными.
Минералы, слагающие метаморфические породы, можно
разделить на следующие группы: минералы, широко
распространенные как в метаморфических, так и в
магматических породах (полевые шпаты, кварц, слюда,
роговая обманка, большинство пироксенов, оливин и др.);
типичные для осадочных пород минералы (кальцит,
доломит); минералы, которые могут находиться в
метаморфических
породах
в
качестве
вторичных
(серпентин), специфические метаморфические минералы,
присутствие которых возможно только в глубоко
преобразованных метаморфических породах.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
48

45.

Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
50

46.

Добыча горных пород осуществляется двумя
способами – открытым (карьерным) и закрытым
(шахтным).
Открытый способ включает в себя:
-Взрывную добычу;
-Расклинивание породы;
-Экскавацию горных пород;
-Распил породы канатными пилами;
-Распил породы дисковыми или ленточными пилами;
-Гидроабразивную резку породы.
Закрытый способ включает в себя добычу породы на
глубине в штреках и шахтах.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
51

47.

Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
52

48.

Отделение монолитных блоков от массива горной породы
Буроклиновой метод
Метод распиливания
Разметка и бурение шпуров, строчечное
бурение
Разметка и распиловка блоков
Введение расклинивающих устройств и
получение монолитных блоков
Транспортировка блоков на заводы дальнейшей обработки
Придание требуемой формы и фактуры поверхности
Контроль качества, упаковка и отгрузка потребителю
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
54

49.

Все
каменные
материалы,
используемые
в
строительстве, делятся на две группы: материалы,
используемые в первоначальном виде и материалы,
подверженные технологической обработке.
К первой группе относятся:
Бутовый камень – крупные куски камня
неправильной формы весом от 20 до 40 кг. Он
используется для бутовой и бутобетонной кладки
фундаментов, подземных стен и стен неотапливаемых
зданий.
Гравий – представляет собой скопление обломков
горных пород с величиной зерен от 5 до 70мм. Гравий
применяют как заполнитель для бетонов, а также как
фильтрующий материал в дренажных системах.
Песок – состоит из частиц размером от 0,16 до 5 мм.
Песок применяют как заполнитель для бетонов и
растворов, а также при изготовлении керамики, стекла
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
66

50.

К материалам второй группы, требующим обработки,
можно отнести следующие:
Щебень – представляет собой угловатые обломки
горных пород размером от 5 до 70 мм, образовавшиеся
при дроблении горных пород. Его применяют как
заполнитель для бетонов, а также при строительстве
автомобильных и железных дорог.
Стеновые камни и блоки – штучные каменные
материалы правильной геометрической формы,
изготовленные из известняков, туфов и других горных
пород. Масса камней до 40-45 кг. Блоки отличаются от
камней большими размерами и массой (более 100 кг).
Их используют для кладки стен, в настоящее время в
современном строительстве не используются по
причине недостаточных физико-механических свойств.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
68

51.

Облицовочные
каменные
материалы
–
представляют собой широкую номенклатуру плит,
плиток, фасонных и профильных элементов облицовки
для наружной и внутренней отделки стен, полов,
подоконников, карнизов и др. Лицевая поверхность
облицовочных материалов может иметь самую
разнообразную фактуру, которая придается им ударной
или абразивной обработкой.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
70

52.

Бортовые камни – изготавливаются методом
обколки и обтески каменных пород. Применяют для
устройства дорожных покрытий.
Брусчатка – представляет собой колотые и тесаные
бруски камня, которые применяют для устройства
мостовых.
Тротуарные плиты – изготавливают из гнейсов и
других подобных ему слоистых пород. Они имеют
прямоугольную или квадратную форму со стороной
20…80 см толщиной 4…15 см.
Профилированные детали – ступени, подоконники,
наличники.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
72

53.

Показатели качества (ГОСТ 9479-2011):
Физико-механические свойства:
•Средняя
плотность,
кг/м3
(нормируемая
характеристика);
•Истинная плотность, кг/м3;
•Пористость;
•Водопоглощение
по массе, % (нормируемая
характеристика);
•Предел прочности при сжатии в сухом состоянии,
МПа (нормируемая характеристика);
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
74

54.

•Марка
по морозостойкости, циклы (указывается
поставщиком);
•Кислотостойкость (потеря массы не более 1% после
стандартного испытания);
•Солестойкость (потеря массы не более 5% после
стандартного испытания);
•Истираемость и стойкость к ударным воздействиям для напольных покрытий (нормируемая характеристика,
в зависимости от интенсивности механического
воздействия);
•Суммарная
удельная эффективная активность
естественных радионуклидов, Бк/кг.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
75

55.

Декоративные свойства:
•Цвет, балл;
•Рисунок, балл;
•Структура, балл;
•Полируемость.
ГОСТ 9479-2011 «Блоки из горных
пород для производства
облицовочных, архитектурностроительных, мемориальных и других
изделий»
ГОСТ 32018-2012 «Изделия
строительно-дорожные из природного
камня»
ГОСТ 9480-2012 «Плиты
облицовочные из природного камня»
ГОСТ 23342-2012 «Изделия
архитектурно-строительные из
природного камня»
ГОСТ Р 57294-2016 «Изделия
стеновые из природного камня.
Технические условия»
В зависимости от итоговой оценки, установлены
классы горных пород:
•I (высокодекоративные) – более 32 баллов.
•II (декоративные) – 23…32 балла;
•III (малодекоративные) – 15…23 балла;
•IV (недекоративные) - менее 15 баллов.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
76

56.

Блоки из горных пород классов декоративности I и II
используют для изготовления всех видов облицовочных,
архитектурно-строительных и других облицовочных
изделий. Блоки из горных пород класса декоративности
III допускается применять в качестве местных
материалов при отсутствии в данном районе других
месторождений облицовочного камня по согласованию
с территориальными архитектурно-строительными
органами.
Горные породы класса декоративности IV могут
применяться в ландшафтном дизайне, элементах
садово-парковой архитектуры и т.п. при наличии спроса
на эти породы.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
77

57.

Минералого-петрографическая характеристика:
•Петрографическое наименование;
•Содержание породообразующих минералов;
•Данные о наличии включений пород и минералов,
отрицательно
влияющих
на
долговечность
и
декоративность облицовочных материалов;
•Описание текстурных и структурных особенностей;
•Оценка микротрещиноватости;
•Данные
о наличии или отсутствии следов
выветривания, вторичных изменений;
•Данные о наличии включений пород и минералов,
затрудняющих
обработку
низкопрочных
пород
вследствие более высокой твердости.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
78

58.

Применение облицовочных плит из природного
камня:
•Облицовка
фасадов, цоколей зданий, устройство
вентилируемого фасада;
•Облицовка стен и полов в общественных зданиях,
культовых сооружениях, помещений с повышенной
проходимостью, станций метрополитена;
•Облицовка памятников;
•Специальные облицовки – для защиты конструкций
от коррозии, действия высоких температур, растворов
кислот (андезит, гранит, сиенит, диабаз, кварцит);
•Облицовка
частей гидротехнических сооружений,
находящихся в зоне переменного уровня воды.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
79

59.

Обработка природных каменных материалов
По виду обработки природные каменные материалы
делят на следующие виды:
- грубо обработанные (бутовый камень, щебень,
гравий, песок);
- изделия и профилированные детали из природного
камня;
- штучный камень и блоки правильной формы (для
кладки стен);
- плиты с различно обработанной поверхностью
(облицовочные для стен, пола);
- профилированные детали (ступени, подоконники,
наличники, капители колонн;
- изделия для дорожного строительства (бортовой
камень, брусчатка).
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
80

60.

По способу изготовления природные каменные
материалы и изделия можно разделить на пиленые
(стеновые камни и блоки, облицовочные плиты и плиты
для пола) и колотые (бортовые камни и блоки,
брусчатка, шашка для мощения).
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
81

61.

Используя ударную и абразивную обработку
природному камню придают ту или иную фактуру –
различный характер поверхности.
Ударная обработка дает возможность получить
следующие типы фактуры:
рифленая – с правильным чередованием гребней и
впадин глубиной до 2 мм;
бороздчатая – с параллельными прерывистыми
бороздками глубиной 0,5 - 1 мм;
точечная – шероховатая с точечными углублениями
глубиной 0,5 - 2 мм.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
82

62.

Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
83

63.

Абразивная обработка - включает распиливание,
фрезерование (для получения профилированных
изделий – ступеней, карнизов), шлифовку и полировку.
Абразивная
обработка
позволяет
получить
следующие типы фактуры:
пиленая – с тонкими штрихами-бороздками глубиной
до 2 мм;
шлифованная – равномерно шероховатая с глубиной
рельефа до 0,05 мм;
лощенная – гладкая матовая с выявленным рисунком
камня;
зеркальная (глянцевая) – гладкая с зеркальным
блеском.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
84

64.

Фактура и текстура природных каменных материалов задают
декоративность и долговечность отделочного слоя из них.
Методы создания фактуры: ударное воздействие (скалывание,
бучардирование), абразивное воздействие (фрезерование,
шлифование
и
полировка),
травление,
термическая,
ультразвуковая, пескоструйная и гидроабразивная обработки и
т.д.
Ударное воздействие позволяет получить рельефную фактуру.
Шлифование и полировка – гладкую и глянцевую.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
85

65.

Термическая обработка поверхности позволяет придать ей
«состаренную» фактуру
Пескоструйная и гидроабразивная обработка может вскрыть
рельеф поверхности или дать гладкий рез в зависимости от
размера зерна абразивного агента.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
86

66.

А фрезерование – сложный заданный рельеф поверхности.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
87

67.

Коррозия природных каменных материалов
Факторы коррозии природных каменных
материалов:
Механические воздействия;
Химические воздействия (атмосферные
факторы, продукты жизнедеятельности
микроорганизмов);
Физические воздействия (попеременное
замораживание-оттаивание,
резкие
перепады температуры).
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
88

68.

Методы защиты от коррозии
Конструктивные способы защиты предусматривают изоляцию поверхности
камня от коррозионных агентов. В них входят эффективный отвод воды;
устройство требуемых для стока воды уклонов, правильных сочленений и
примыканий элементов облицовки; отсутствие выступов и карнизов, на
которых могли бы задерживаться снег и влага; герметизация швов между
изделиями и др.
Механические способы защиты выражаются в механической обработке и
удалении слабых элементов изделия. В них входят создание гладких,
шлифованных или полированных поверхностей каменных материалов.
Химические способы защиты предусматривает обработку лицевой
поверхности камня различными составами и создание плотного
водонепроницаемого слоя. В них входят флюатирование, гидрофобизация,
нанесение прозрачного лака и др.
Основной способ защиты ПКМ от коррозии – создание на лицевой
поверхности камня плотного водонепроницаемого слоя.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
89

69.

Флюатирование – карбонатные породы пропитывают солями
кремнефтористоводородной кислоты (флюатами), например флюатами магния.
Некарбонатные пористые породы предварительно обрабатывают водными
растворами кальциевых солей, например хлористым кальцием, а после
просушки — содой, а затем флюатом (аванфлюатирование).
Гидрофобизация –
пропитка пористого каменного материала
гидрофобными
(водоотталкивающими)
составами,
препятствующими
проникновению влаги в материал, также повышает их стойкость против
выветривания.
Хорошие результаты дает пропитка кремний-органическими жидкостями и
полимерными материалами, а также растворами парафина, стеарина или
металлических мыл (алюминиевого, цинкового и др.) в легкоиспаряющихся
органических растворителях (бензине, керосине и т.д.).
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
90

70.

Особенности применения природного камня в системах
При устройстве системных решений необходимо учитывать поведение
каждого из элементов системы при её эксплуатации и не допускать
применения элементов, которые могут корродировать и продуктами коррозии
влиять на остальные элементы.
Строительные материалы, А.С. Пилипенко, НИУ МГСУ
91