Как известно, история цивилизации началась с каменного века. Природный камень – первое добытое человеком полезное ископаемое, а природные каменные материалы, получаемые из горных пород, являются древнейшими строительными материалами. Не потеряли свою актуальность и востребованность природные каменные материалы и в настоящее время. Горные породы сегодня используют как сырье для гиперпрессованного лего кирпича, бетонов, керамических и теплоизоляционных материалов, вяжущих веществ (цемент, гипс, известь, жидкое стекло). К горным породам относят значительные по объёму природные образования более или менее постоянного состава и состоящие из отдельных минералов (одного и более).
Минералы – это вещества, являющиеся продуктами физико-химических процессов или жизнедеятельности растительных и животных организмов, образующееся в земной коре естественным путём. Они имеют однородный химический состав, строение и свойства, т. е. минерал это физически и химически индивидуальное вещество. Если минерал химическое соединение элементов, то горная порода – механическое соединение минералов, т. е. это те камни, из которых строится «здание горных пород». Считается, что термин «горная порода» впервые употребил русский минеролог и химик В.С. Севергин.
В соответствии с ГОСТ 30629-2011 горная порода - это поли- или мономинеральный агрегат, образующий самостоятельное тело в земной коре, т. е. горные породы являются смесью минералов, которые благодаря времени, различным природным катаклизмам (воздействию температуры, давлению) перемешались, затвердели и обрели новые свойства. Согласно международному классификатору природных камней, сегодня в распоряжении архитекторов и строителей имеется более 1 тыс. таких пород, которые они могут использовать при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Выбирая станки для лего кирпича будьте уверены, почти все эти материалы, за редким исключением, могут использоваться для производства по технологии гиперпрессования.
Исследования сырья для производства лего кирпича
Для подбора оптимального состава сырья для лего кирпича, исследования проводились на отсевах дробления карбонатных пород (ОДКП) Коркатовского карьера республики Марий Эл (РМЭ), с использованием портландцемента из клинкера ЗАО «Ульяновскцемент» и природного кварцевого песка Студенковского карьера.
Портландцементный клинкер по минералогическому составу относится к среднеалюминатному. Силикатный модуль клинкера составляет 2,1. Глиноземистый модуль – 1,4. Коэффициент насыщения – 0,91. Минералогический и химический состав рассматриваемого клинкера представлены на рис 1.
Рис. 1 Минералогический и химический состав портландцементного клинкера
Цемент с удельной поверхностью 300 м2/кг приготавливался методом совместного помола клинкера и 4,5 % от массы цемента двуводного сульфата кальция.
Для изготовления гиперпрессованного лего кирпича использовался материал отсевов карбонатных пород, а в качестве мелкого заполнителя применялось сырье:
- природный кварцевый песок Студенковского карьера РМЭ;
- отсевы дробления карбонатных пород Коркатовского карьера Республики Марий Эл.
Гранулометрический состав природного кварцевого песка представлен на рис. 2.
Рис. 2. Гранулометрический состав кварцевого песка Студенковского карьера Республики Марий Эл.
Основные технические характеристики кварцевого песка Студенковского карьера РМЭ представлены ниже:
- Модуль крупности 2,08 ед.;
- Содержание пылевидных и глинистых частиц 9,90% по массе;
- Истинная плотность 2,63 г/см3;
- Насыпная плотность 1580 кг/м3;
- Пустотность 39,8%.
Зерновой состав материала дробления карбонатных пород Коркатовского карьера Республики Марий Эл приведен в таблице на рисунке 3.
Рис. 3. Зерновой состав материала дробления карбонатных пород Коркатовского карьера
Минеральный и количественный химический составы рассматриваемого сырья представлены на рис. 4 и 5 соответственно.
Рис. 4. Минеральный состав отсевов карбонатных пород Коркатовского карьера РМЭ
Рис. 5. Количественный химический состав карбонатных пород Коркатовского карьера РМЭ
Проведены радиологические исследования материала для производства лего кирпича, при помощи специализированного оборудования – УСК "Гамма-Плюс" (зав. No 9817-Ар-Б-Г). Результаты проведенного анализа представлены на рис. 6.
Рис. 6. Определение условной эффективной активности естественных радионуклидов в сырье для лего кирпича
По результатам проведенных исследований можно заключить, что отсевы дробления карбонатных пород, используемые в качестве одного из основных типов сырья при производстве лего кирпича, по содержанию природных радионуклидов согласно п. 5.3.4 СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности» соответствует 1 классу строительных материалов (Аэфф. не превышает 370 Бк/кг). Таким образом, отсевы дробления относятся к разряду экологически чистого сырья вполне пригодного для производства строительных материалов по технологии гиперпрессования.
В качестве модификаторов применялись: метилгидроэтилцеллюлоза Tylose M 15000, стирол-акриловая дисперсия, СДО, водный 1...3%-ый раствор фтористоводородной кислоты, RheoFIT 774, Пенетрон-Адмикс. Используемые материалы удовлетворяют требованиям соответствующих ГОСТов и ТУ.
Ещё немного о минералах
Термин «минерал» позднелатинского происхождения (от minera – руда). В настоящее время известно почти 6 тыс. минералов, обнаруженных на нашей планете и в пределах видимого космоса, но в образовании горных пород участвует небольшая их часть (не более 100). Такие минералы называют породообразующими (англ. rock- forming minerals), если их содержание в данной горной породе превышает 5% (кварц, полевые шпаты, слюды). Горные породы могут слагаться как одним минералом, так и их комплексом. Если горные породы состоят из одного минерала, то их называют мономинеральными (кварцит, известняк, кварцевый песок, гипс, яшма и др.). Породы, состоящие из нескольких минералов, называются полиминеральными гранит, диорит, диабаз, базальт и др. Самый дорогой минерал – красный алмаз (1,5 млн. долларов за карат). Просто алмаз стоит 15 тыс. долларов за карат. Карат = 200 мг (0,2 грамма).
Рис. 7. Горные породы используемые в технологии гиперпрессования: Магматические (а), осадочные (б) и метаморфические (в) горные породы
Состав, строение, структура, текстура и условия залегания горных пород находятся в причинной зависимости от формирующих их геологических процессов, происходящих в определённых физико-химических условиях. Согласно генетической (от греч. genesii – происхождение) классификации горные породы подразделяются на магматические (изверженные или первичные); осадочные (вторичные) и метаморфические или видоизменённые (рис. 7 и 8). Большинство из указанных горных пород могут применяться в качестве сырья для лего кирпича и других изделий производимых по технологии гиперпрессования.
Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90% объёма земной коры, но на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. Следовательно, остальные 10% приходятся на долю осадочных горных пород, но они занимают порядка 75% площади земной поверхности.
Рис. 8. Генетическая классификация горных пород
