Розділ 7. Будівельні матеріальні
Загальна характеристика будівельної промисловості
До будівельних матеріалів відносять природні мінеральні матеріали черепашник, бутовий камінь, щебінь, гравій, галька, пісок, глина; рослинні будівельні матеріали — деревину, очерет, солому. До штучних будівельних матеріалів відносять бетон, залізобетон, цеглу, черепицю, різаний камінь із вопняків, граніту, туфів, цеглу, тощо. Основною для штучних будівельних матеріалів є гіпс, вапно, цемент, глина.
Провідне місце у структурі промисловості будівельних матеріалів належить виробництву збірних залізобетонних виробів — 43% товарної продукції галузі. У цьому виробництві було зайнято 44% усього промислово-виробничого персоналу індустрії будівельних матеріалів країни. Підгалузями промисловості будівельних матеріалів є також виробництво стінових матеріалів зокрема випуск будівельної цегли, індустрія нерудних будівельних матеріалів, тощо. На цементну промисловість припадало 4% товарної продукції галузі і 9% промислово-виробничого персоналу. В Україні виробляється широкий асортимент (близько 400 назв) продукції промисловості будівельних матеріалів: абзоцементні вироби, м'які покрівельні та стінові матеріали, будівельна кераміка, будівельний і технічний фарфор (парцеляна), вироби з полімерної сировини, вапнякове каміння, неметалеві руди, тощо.
Гіпсові в'яжучі матеріали
Гіпсові в'яжучі є повітряними в'яжучими. Добування їх грунтується на здатності двогідрату гіпсу в процесі нагрівання частково або повністю дегідратуватися. За умовами випалювання, а також за швидкістю тужавіння і тверднення гіпсові в'яжучі поділяють на дві групи: низько- і високовипалювальні.
Низьковипалювальні в'яжучі — швидкотужавіючі і швидкот-верднучі, складаються переважно з півгідрату сульфату кальцію; добувають випалюванням гіпсового каменю при температурі (120... 160) °С або обробкою парою при (0,13...0,70) МПа. До них належать будівельний, медичний і формувальний гіпс.
Високовипалювальні в'яжучі — повільнотужавіючі і повіль-нотверднучі, до їх складу входить переважно безводний сульфат кальцію. До них належать ангідритовий цемент, високовипалю-
вальний гіпс, обробний гіпсовий цемент. Ці в'яжучі добувають випалюванням при температурі понад 600°С.
Гіпсові в'яжучі все ширше застосовуються у високорозвинутих країнах. Це пов'язано з відносно низькими енергетичними затратами, повною механізацією й автоматизацією гіпсової промисловості. Крім гіпсу в гіпсовій промисловості широко застосовуються змішані в'яжучі — гіпсоцементно-пуцоланові, гіпсошлакові тощо. На основі гіпсу випускаються різноманітні за призначенням вироби.
Сировиною для виробництва гіпсових в'яжучих є, як правило, природний гіпсовий камінь Рідше використовується безводний гіпс — ангідрит, а також гіпсовмісні відходи хімічної промисловості (фосфогіпс, борогіпс тощо).
Природний гіпс, або гіпсовий камінь, це світлий, іноді забарвлений домішками в сірі або жовтуваті кольори мінерал. Твердість його за шкалою Мооса — 2, густина — (2300...2400) кг/ , розчинність — 2,05 г/л. Найбільша розчинність гіпсу при (32.. .40) °С. Гіпс — поганий провідник теплоти, його теплопровідність становить 0,298 Вт/( °С). У природі трапляється кілька мінералогічних різновидів гіпсу. Дрібнозернистий білий щільний гіпс із цукровидним зломом, що нагадує мармур, називають алебастром. Кристалевий прозорий гіпс, що залягає у вигляді плоских кристалів, називають гіпсовим шпатом. Волокниста порода, що складається з правильно розміщених нитковидних кристалів, з характерним шовковистим блиском дістала назву селеніт.
Ангідрит-безводна модифікація гіпсу. Твердість його (3,0...3,5). Це щільніша і міцніша порода, ніж гіпс. Густина ангідриту (2900...3100) кг/ . У природі трапляється рідко. Кристалізується в ромбічній сингонії. Розчинність ангідриту — 1 г/л.
І гіпс, і ангідрит належать до осадових порід. Вони утворюються переважно при висиханні соляних озер, ізольованих морських лагун. Маючи порівняно з іншими солями — сульфатами натрію, калію, магнію і хлоридами — меншу розчинність, гіпс першим осаджується з розчинів.
Відомі також родовища гіпсу, що утворилися внаслідок взаємодії вапняків з магнезіальними сульфатами або з сірчанокислими розчинами, джерелами яких є суміжні поклади сульфідів, переважно піриту.
За характером відкладів розрізняють сингенетичні родовища гіпсу (безпосередні відклади двогідрату гіпсу з розчинів) та епігенетичні, що виникли внаслідок гідратації ангідриту, що утворив-
ся раніше. Найбільш поширені епігенетичні родовища. На поверхні ангідрит майже завжди переходить у гіпс, збільшуючись при цьому в об'ємі, але на глибині (100... 150) м тиск порід, що розміщені вище, перешкоджає такому переходу.
Поряд з чистим гіпсом у природі трапляються також гіпсовмісні породи, в яких міститься значна кількість глинистих речовин або карбонатів. Ці породи є тонкодисперсною механічною сумішшю гіпсу з піщано-глинистими або вапняно-глинистими домішками і називаються глиногіпс, гажа, ганч. Склад цих порід несталий навіть у межах одного родовища, що різко обмежує сферу їх застосування.
Поклади гіпсу і ангідриту досить поширені і трапляються у відкладах усіх геологічних епох від кембрійського до четвертинного періоду. Родовища гіпсу й ангідриту звичайно трапляються в давніх руслах рік, реліктових озерах і низинах. В Україні основні родовища гіпсу розробляються в Донбасі і Чернівецькій області.
Крім природного гіпсу для виробництва в'яжучих можуть також використовуватись відходи хімічної промисловості. З цих відходів найбільше значення має фосфогіпс, який добувають в процесі сірчанокислотної переробки природних апатитів і фосфоритів на фосфорну кислоту, подвійний суперфосфат, преципітат, фосфат амонію та інші концентровані фосфорні добрива. Залежно від умов виробництва в осаді може бути двогідрат сульфату кальцію або ангідрит.
У фосфогіпсі у вигляді домішок містяться апатит, що не розклався, і кремнезем. Частина оксиду фосфору (V) звичайно перебуває у водо-розчинному стані.