Карбонатные породы широко распространены в осадочной оболочке, слагая толщи мощностью сотни и тысячи метров. К этой группе принадлежат породы, в которых карбонатная фракция преобладает над некарбонатными компонентами. В последнее время отсевы этих пород все чаще используют для производства строительных материалов по технологии гиперпрессования.
Известково-доломитовая группа включает в качестве ведущих породообразующих минералов кальцит и доломит. Порода, содержащая 50% и более кальцита, называется известняком, 50% и более доломита – доломитом.
Преимуществом производства лего кирпича из отсевов известняка и доломита является их экологическая чистота, низкая стоимость и повсеместное распространение. Однако порой, основной проблемой использования отсевов камнедробления является их низкие технические характеристики: пониженные прочность, плотность и низкая водостойкость.
Исследования показывают, что присутствуют несколько вариантов “упрочнения” состава смеси для лего кирпича, среди которых комбинация инертных известняка (доломита) с более прочным отсевом (гранит) или песком, а также метод химической модификации. Который реализуется посредством поверхностной обработки или введения в состав материала специальных химических добавок, возможно получение высококачественного, экологически чистого и конкурентоспособного искусственного каменного материала, изготавливаемого на основе низкокачественного сырья в виде слабого карбонатного щебня и отсевов его дробления.
Экономически оправданным является производство гиперпрессованного лего кирпича при ограниченном содержании цемента (10-20 %). При ограниченном количестве цемента необходимо обеспечивать повышение водостойкости композиционного материала. Сцепление отдельных зерен минералов можно обеспечить за счет цементации ионами различных примесей, особенно если они сами окружены гидратной оболочкой. В этих условиях представляется возможным повысить водостойкость прессованного лего кирпича:
- методами модификации составов за счет образования нерастворимых соединений на поверхности карбонатных частиц, в том числе кристаллогидратов;
- за счет уплотнения порового пространства прессованием;
- защитой порового пространства полимерными дисперсиями.
В результате можно сделать вывод, что водостойкий гиперпрессованный лего кирпич на основе комплексного использования отсевов дробления низкопрочных пород известняка и доломита, может быть получен на основании оптимального управления механизмом формирования водостойкой структуры и оценки влияния на нее зернового состава карбонатного заполнителя, химических модификаторов природного сырья, способов и режимов формования и твердения.
До запуска производства гиперпрессованного лего кирпича из известняка или уже в процессе, рекомендуется:
- Исследовать свойства отсевов дробления карбонатных пород (известняк, доломит) на предмет возможности их комплексного использования для получения водостойкого гиперпрессованного кирпича;
- Изучить влияние методов и параметров формования на формирование физико-механических свойств лего кирпича на основе отсевов дробления пород известняка и доломита;
- Исследовать закономерности изменения физико-механических свойств гиперпрессованных изделий на основе отсевов дробления пород известняка и доломита под воздействием модифицирующих добавок;
- Подобрать оптимальные составы смесей для получения водостойкого прессованного кирпича с повышенными физико-механическими свойствами;
- Разработать технологию изготовления лего кирпича на основе отсевов дробления пород известняка и доломита;
- Выполнить оценку технико-экономической эффективности применения разработанного состава лего кирпича.
Известняки (карбонаты)
Как известно, карбонаты не входят в число материнских магматических пород, но это не мешает использовать карбонатные материалы в производстве кирпича. Лишь в результате выветривания и химического разложения магматических пород сложного минерального состава и дальнейшего растворения продуктов их распада водой, содержащей в себе углекислоту, в раствор переходят кальциевые соли в виде бикарбоната кальция. Текучие воды уносят растворенные карбонаты в водные бассейны (главным образом морские), где при наличии соответствующих физико-химических условий карбонаты осаждаются на дне в виде пластов CaCO3, а также перерабатываются многочисленными представителями морской фауны и флоры. В дальнейшем так называемые первичные пласты известняков могут в результате подъема морского дна вновь оказаться сушей и опять подвергаться разрушению и переосаждению в морских бассейнах.
Наряду с растворенными солями континентальные воды несут с собой взвешенные частицы нерастворенных минералов, количество которых зависит от дальности областей выноса до устьев рек, характера геологических пород, по которым протекают реки, а также от скорости течения воды. Таким образом, известняки являются типичными представителями осадочных пород и обладают всеми особенностями, присущими таким породам: непостоянством состава структуры, неравномерностью пластообразования, переслаиванием другими породами и т. д.
В связи с тем что основные виды карбонатных пород имеют хемогенное происхождение, связанное с выпадением углекислого кальция в водах теплого моря, в которых всегда растворены соли магния, последние при соответствующих составах, концентрации, температуре воды и других условиях взаимодействуют с углекислым кальцием. Если обратиться к химическому составу любых чисто кальциевых известняков, то можно убедиться, что во всех случаях в них присутствует карбонат магния. Примерно половина карбонатных пород содержит более 5% углекислого магния, а значительная часть - доломиты, представляющие собой двойную углекислую соль кальция и магния - Ca•Mg(CO3)2. Чаще всего встречаются карбонатные породы смешанного состава: доломитовые известняки, содержание 5-50% минерала доломита, а также известняковые доломиты, содержащие 50-95% доломита.
Магнезиальные (доломитовые) известняки и доломиты при соответствующих условиях обжига также могут служить сырьем для получения извести, применяемой в производстве силикатного кирпича. В соответствии с ОСТ 21-27-76 карбонатные породы для производства строительной извести делят в зависимости от химического состава на семь классов (рис. 1).
Рис. 1. Классы карбонатных пород для производства строительной извести
