Raaka-aineet rakennusmateriaalien valmistukseen. Luonnonkivimateriaalit. Puu rakennusmateriaalina Metsäraaka-aine rakennusmateriaalien esittelyyn

Raaka-aineet rakennusmateriaalien tuotantoon Valko-Venäjällä

Valko-Venäjällä tämän tyyppistä mineraaliraaka-ainetta edustavat lukuisat ja vaihtelevat hiekka- ja hiekka-soraseokset, savet, karbonaattikivet, kipsi sekä luonnollinen rakennuskivi. Huolimatta tämän tyyppisten raaka-aineiden suhteellisesta halvuudesta, sen merkitystä maan nykyaikaisessa taloudessa ei voida yliarvioida.

Hiekka on laajalle levinnyt Valko-Venäjällä. Hiekka-esiintymät rajoittuvat kvaternaarikerroksiin, harvemmin paleogeenisiin ja neogeenisiin kerrostumiin. Ne ovat pääsääntöisesti peräisin vesi-jäätikkö- ja järvi-alluviaalista; Maan eteläosassa on myös eolilaista alkuperää olevaa hiekkaa. Hiekkoja käytetään sekä luonnollisessa tilassaan että rikastamisen jälkeen betonin, laastien valmistukseen, lasiteollisuudessa ja valimoissa.

Rakentamisen ja silikaattihiekan raaka-ainepohjaan kuuluu noin 80 esiintymää (varannot yhteensä noin 350 milj. m3), jotka sijaitsevat eri puolilla maata. Hiekkoja esiintyy pinnalla tai sen lähellä erikokoisina linssimaisina tai levymäisinä kerrostumina. Yksittäisten esiintymien paksuus on 15 m. Rakennushiekka-esiintymät rajoittuvat harjuihin, ulkovesitasangoille ja jokien terassille. Yli 35 kenttää on kehitteillä. Vuosituotanto on 7-8 milj. m3.

Gomelin alueen Zhlobinin (Chetvernya esiintymä) ja Dobrushin (Lenino) alueilla on tunnistettu muottihiekan esiintymiä. Chetvernyan esiintymää hyödyntävät Zhlobinin louhoksen johto ja Lenino-Gomelin kaivos- ja käsittelytehdas. Valimohiekkaa louhitaan vuosittain noin 0,6 miljoonaa m3.

Lasihiekka-esiintymiä on tutkittu Gomelin (Loevskoje) ja Brestin (Gorodnoje) alueilla. Niiden kokonaisvarannot ovat 15 miljoonaa kuutiometriä. Lasihiekat soveltuvat ikkuna- ja konttilasin valmistukseen.

Hiekka-soraseokset liittyvät moreeniin ja harvemmin tulvakerrostumiin. Hiekka- ja soramateriaaliesiintymät ovat yleisiä Valko-Venäjän pohjois- ja keskiosissa. Ne ovat yleensä pieniä (jopa 50 hehtaaria). Tuotantokerrosten paksuus on 1-3 - 10-20 m. Rakeinen koostumus vaihtelee. Pääkomponenttien pitoisuus vaihtelee seuraavasti: kivi - 0 - 55%, sora - 5-10 - 75, hiekka - 5-10 - 75, savihiukkaset - 5-7%. On tutkittu 136 esiintymää, joiden kokonaisvarannot ovat yli 700 miljoonaa kuutiometriä; 82 kenttää hyödynnetään. Hiekka- ja soramateriaalia louhitaan vuosittain noin 3 miljoonaa m3. Niitä käytetään pääasiassa betonin ja laastin valmistukseen.

Savet ovat raaka-ainepohja karkean keramiikan ja kevyiden kiviainesten valmistuksessa, ja niitä käytetään myös tärkeänä komponenttina erityyppisten sementtien valmistuksessa. Alhaisessa lämpötilassa sulavien saviesiintymät liittyvät pääasiassa kvartääriesiintymiin, kun taas tulenkestävät saviesiintymät liittyvät oligoseeni- ja plioseeniesiintymiin, jotka ovat laajalle levinneitä Etelä-Valko-Venäjällä.

Yli 210 sulavan saven esiintymää, joiden kokonaisvarannot ovat noin 200 miljoonaa kuutiometriä, on tutkittu. Yli 100 000 esiintymää kehitetään ja raaka-aineita louhitaan 2,5-3,5 miljoonaa kuutiometriä vuosittain. Agloporiitin ja paisutetun saven tuotantoa varten on myös tutkittu 9 esiintymää, joiden kokonaisvarannot ovat noin 60 milj. m3. Näistä 6 peltoa hyödynnetään (tuotanto 0,6 milj. m3). Sementin valmistukseen käytettävät savikivet ovat yli 110 miljoonaa m3.

Tulenkestävän saven raaka-ainepohjaan kuuluu 6 esiintymää, joiden kokonaisvarannot luokkiin A+B+Cj ovat yli 50 milj. m3. Esiintymiä edustavat levymäiset kerrostumat, joiden paksuus on 1,5-15 m. Niiden esiintymissyvyys ei ylitä 7-8 m. Tulenkestävän saven vuosituotanto on 0,4-1 milj.m3.

Valko-Venäjän teollisesti arvokkaiden savikivien ryhmään kuuluvat myös kiteisen kellarin Mikaševitši-Žitkovitši-ulokkeesta tunnistetut kaoliinit. Ne ovat graniittigneissien ja gneissien säänkestotuotteita. Kaoliinit ovat yleensä vaaleanharmaita ja valkoisia, kiillemaisia, ja niissä on sekoitus hydromicia ja montmorilloniittia. 4 talletusta on tunnistettu. Esiintymät ovat viittamaisia, niiden keskipaksuus on 10 m, syvyys vaihtelee 13 - 35 m. Ennustetut resurssit ovat lähes 27 miljoonaa tonnia Kaoliinit sisältävät lisääntyneitä määriä väriaineita rautaoksideja. Ne soveltuvat posliini- ja keramiikkatuotteiden valmistukseen, jotka eivät vaadi suurta valkoisuutta, sekä fireclay-tuotteiden valmistukseen.

Pääasiassa sementin ja kalkin valmistukseen käytettyjä karbonaattikiviä edustavat myöhäisliitukaudella esiintyvät liitu ja merkelit. Niitä esiintyy sekä kallioperässä että jääkauden ulkomailla. Useita esiintymiä on tutkittu niiden matalien esiintymisten alueilla, pääasiassa Mogilevin alueen Krichevskyn, Klimovichskyn, Kostjukovichskin ja Cherikovskyn alueilla sekä Grodnon alueen Volkovyskin ja Grodnon alueilla. Joitakin niistä (esimerkiksi Krichevskoye) edustaa kirjoitusliitu, toisia (Kommunarskoje) merli ja toisia (Kamenka) merli ja kirjoitusliitu. Tuotantokerrosten paksuus pelloilla vaihtelee välillä 10-20-50 m katon syvyydessä 1-25 m. CaCO3-pitoisuus vaihtelee merleiden 65 %:sta liidun 98 %:iin.

Sementtiteollisuuden raaka-ainepohjaan kuuluu 15 esiintymää, joiden karbonaattikivien kokonaisvarannot luokkiin A+B+Cj ovat 720 miljoonaa tonnia. Kehitellään 8 esiintymää, joiden pohjalta republikaanien yhtenäinen yritys "Volkovyskcementoshifer" ja "Krichevcementoshifer" " toimivat sekä Valko-Venäjän sementtitehdas, joka kehittää Kommunarskoen syntymäpaikan merlivarantoja. Valko-Venäjän sementtiteollisuus saa karbonaattiraaka-aineita pitkällä aikavälillä.

Kalkin valmistuksen raaka-ainepohja perustuu kirjoitusliidun käyttöön. Tämän mineraalin esiintymiä on maassa 33, joiden kokonaisvarannot luokkiin A+B+Cj ovat noin 210 miljoonaa tonnia, joista 6 hyödynnetään.

Kipsi alustakotelossa on ollut tunnettu pitkään Valko-Venäjällä; sitä esiintyy kerrosten, kerrosten, välikerrosten, suonten ja pesien muodossa Keski-, Ylä-Devonin ja Alapermin esiintymissä. Suhteellisen matalia (167-460 m) paksuja kipsikerroksia löydettiin Ylä-Devonin famennin vaiheen esiintymistä Pripjatin aallonpohjan länsipuolella. Ne rajoittuvat korkeaan kiteiseen kellarilohkoon ja muodostavat Brinevskoje-kipsiesiintymän. Tänne asennetaan jopa 14 kipsikerrosta, jotka yhdistetään neljään horisonttiin. Kipsihorisonttien paksuus vaihtelee 1-3-46 m. ​​Niiden alemman osassa havaitaan paksuja kipsi-anhydriitti- ja anhydriittikiven linssejä. Kipsipitoisuus tuotantomuodostelmissa vaihtelee välillä 37-95%. Luokkien Cj+C2 kipsivarannot ovat 340 miljoonaa tonnia, anhydriitti - 140 miljoonaa tonnia.Vuodessa on mahdollista järjestää 1 miljoonan tonnin kipsin louhinta.

Luonnollista rakennuskiveä Valko-Venäjän alueella edustavat erilaiset kiteiset kellarikivet (graniitit, granodioriitit, dioriitit, migmatiitit jne.). Brestin alueella on tutkittu kaksi rakennuskiviesiintymää (Mikashevichi ja Sitnitsa), Gomelin alueella - rakennuskiviesiintymä (Glushkevichi, Krestyanskaya Niva -paikka) ja pintamateriaaliesiintymä (Nadezhdy-louhos). Suurin niistä on Mikashevichin esiintymä. Rakennuskivi on täällä 8-41 m syvyydessä. Mineraalit edustavat dioriiteja, granodioriiteja ja graniiteja. Luokkien A+B+Cj kivivarannot olivat 168 milj. m3. Esiintymää hyödynnetään avolouhoksella; Louhoksen syvyys on noin 120 m. Myös Glushkevichin esiintymää kehitetään. Mikaševichin esiintymän vuosituotanto on noin 3,5 miljoonaa kuutiometriä, mursketta 5,5 miljoonaa kuutiometriä, Glushkevichin esiintymän 0,1 miljoonaa kuutiometriä ja 0,2 miljoonaa kuutiometriä.

Nadezhdyn louhoksen puoleisella kiviesiintymällä tuottavaa kerrosta edustavat harmaat ja tummanharmaat migmatiitit, joilla on hyvät koristeelliset ominaisuudet. Mineraaliesiintymien syvyys vaihtelee useista kymmenistä senttimetreistä 7 metriin; Raaka-ainevarannot ovat täällä 3,3 milj. m3.

Maalla on mahdollisuuksia lisätä rakennuskiven tuotannon määrää rakentamalla toinen yritys Mikashevichi-esiintymän pohjalta sekä laajentamalla päällystysmateriaalien tuotantoa Nadezhdin louhoksessa. Tietyntyyppisiä luonnonkiveä voidaan käyttää kivenvalussa ja mineraalikuitujen valmistuksessa. Tässä suhteessa Mikashevichi-esiintymän metadiabaasit ovat erityisen mielenkiintoisia.

Bibliografia

Tämän työn valmistelussa käytettiin paikan päällä olevia materiaaleja

Rakennusmateriaalien, -tuotteiden ja -rakenteiden kustannukset muodostavat 50-70 % rakennuskustannuksista. Siksi on niin tärkeää tietää, miten kustannukset minimoidaan. Tämä voidaan tehdä käyttämällä nykyaikaisia ​​resursseja ja energiaa säästäviä teknologioita, paikallisia raaka-aineita ja teollisuusjätteitä. Samalla vaaditaan materiaaleja, tuotteita ja rakenteita vaaditun laadun varmistamiseksi.

Rakennusmateriaalit - rakennusten ja rakenteiden rakentamisessa ja korjaamisessa käytettävät luonnon- ja keinotekoiset materiaalit ja tuotteet. Rakennusmateriaaleja on yleisiin ja erikoistarkoituksiin.

Seuraavat luokituskriteerit valitaan: rakennusmateriaalien teollinen käyttötarkoitus, raaka-aineiden tyyppi, tärkein laatuindikaattori, esimerkiksi paino, lujuus ja muut. Tällä hetkellä luokittelussa huomioidaan myös toiminnallinen käyttötarkoitus, esim. lämmöneristysmateriaalit, akustiset materiaalit ja muut, sen lisäksi, että ne jaetaan ryhmiin raaka-aineittain - keramiikka, polymeeri, metalli jne. Yksi osa materiaaleista ryhmitelty ryhmät luokitellaan luonnollisiksi ja toinen osa on keinotekoisia.

Jokainen materiaaliryhmä tai niiden yksittäiset edustajat teollisuudessa vastaavat tiettyjä toimialoja, esimerkiksi sementtiteollisuutta, lasiteollisuutta jne., ja näiden toimialojen systemaattinen kehittäminen varmistaa rakentamissuunnitelmien toteuttamisen.

Luonnollinen tai luonnonmukaisia ​​rakennusmateriaaleja ja -tuotteita saadaan suoraan maan suolistosta tai jalostamalla metsäalueita "teollisuuspuuksi". Näille materiaaleille annetaan tietty muoto ja järkevät mitat, mutta niiden sisäinen rakenne ja koostumus, esimerkiksi kemiallinen, eivät muutu. Muita luonnonmateriaaleja useammin käytetään metsä- (puu)- ja kivimateriaaleja ja -tuotteita. Niiden lisäksi valmiina tai yksinkertaisella käsittelyllä saadaan bitumia ja asfalttia, otsokeriittia, kaseiinia, kiriä, joitain kasviperäisiä tuotteita, kuten olkia, ruokoa, bromia, turvetta, kuoria jne., tai eläintuotteita , kuten villa, kollageeni, Bonnin veri jne. Kaikkia näitä luonnontuotteita käytetään suhteellisen vähän myös rakentamisessa, vaikka metsä- ja luonnonkivimateriaalit ja -tuotteet ovat edelleen pääasiallisia.

Keinotekoisia rakennusmateriaaleja ja -tuotteita valmistetaan pääasiassa luonnollisista raaka-aineista, harvemmin teollisuuden, maatalouden sivutuotteista tai keinotekoisesti saaduista raaka-aineista. Valmistetut rakennusmateriaalit eroavat alkuperäisistä luonnonraaka-aineista sekä rakenteeltaan että kemialliselta koostumukseltaan, mikä liittyy raaka-aineiden radikaaliin prosessointiin tehtaassa käyttämällä erityislaitteita ja energiakustannuksia tähän tarkoitukseen. Tehdasjalostuksessa käytetään orgaanisia (puu, öljy, kaasu jne.) ja epäorgaanisia (mineraalit, kivi, malmit, kuona jne.) raaka-aineita, mikä mahdollistaa monipuolisen materiaalivalikoiman saamisen rakentamiseen. Yksittäisten materiaalityyppien välillä on suuria eroja koostumuksessa, sisäisessä rakenteessa ja laadussa, mutta ne ovat myös yhteydessä toisiinsa yhden materiaalijärjestelmän elementteinä.

SIVU 3

Luento 2 oppiaineesta "Rakennusmateriaalit" 1. vuodelle (kandidaatin tutkinto)

Aihe. Raaka-aineet rakennusmateriaalien valmistukseen. Luonnonkivimateriaalit

1. Luonnollinen raaka-ainepohja rakennusmateriaalien valmistukseen ja kalastus

Kaikkien epäorgaanisten rakennusmateriaalien (kivi ja metallit) valmistuksen raaka-aineet ovat kiviä.

Rakennusmateriaaleja kivistä voidaan saada kahdella tavalla: mekaaninen käsittely ja kemiallinen käsittely (useimmiten paahtaminen).

Rakentamisen luonnonkivimateriaalit ovat kiviä, jotka on saatu kivien mekaanisella käsittelyllä - murskaamalla, sahaamalla, halkaisemalla, pintakäsittelyllä. Luonnonkivimateriaalit säilyttävät kiven rakenteen. Jotkut luonnon itsensä tuhoamat kivet voivat olla valmiita rakennusmateriaaleja (hiekka, sora jne.).

Kivivalutuotteet valmistetaan sulattamalla kivi ja kaatamalla sula sen jälkeen muotteihin. Kivenvalutekniikkaa kutsutaan petrurgiksi (sana "petr" tarkoittaa kiveä). Petrurgiaa käytetään ei-huokoisten kivituotteiden tai monimutkaisten muotoisten tuotteiden valmistukseen.

Kivien kemiallisella käsittelyllä saadaan yleisiä materiaaleja (sideaineita) kuten kalkkia, sementtiä, rakennuskipsiä jne. Yksi kaivosteollisuuden kannalta helpoimmin saavutettavissa olevista kiviaineista, savi, on kemiallisesti prosessoitu ja poltettu muinaisista ajoista lähtien. Kuten tiedetään, tiilet ja keramiikka, mukaan lukien rakennustuotteet, valmistetaan savesta.

Metalleja saadaan myös kivistä, joita kutsutaan malmeiksi. Malmi on kivi, joka sisältää huomattavan prosenttiosuuden metallia. Samanaikaisesti metallin erottamisen tällaisesta kivestä on oltava teknisesti hyväksyttävää ja taloudellisesti mahdollista. Esimerkiksi rautaoksideja vapaassa tilassa sisältävät malmit ovat metallurgian pääraaka-aineita. Mutta laajalle levinneitä kiviä, joita kutsutaan ferromagnesiosilikaateiksi, ei käytetä raudan tai magnesiumin uuttamiseen. Ne sisältävät pienen prosenttiosuuden metallia, ja sen erottaminen kalliosta on vaikeaa ja kallista.

Orgaanisten aineiden pääraaka-aineet öljy ja kivihiili voidaan myös luokitella kiviksi. Bitumia ja tervaa saadaan öljystä ja hiilestä, ja niitä käytetään kattomateriaaleihin ja teiden rakentamiseen. Öljyn ja hiilen jalostustuotteita käytetään rakennusmuovien valmistukseen

Vanhin orgaanista alkuperää oleva rakennusmateriaali on puu. Puun mekaaninen käsittely tuottaa materiaaleja, jotka säilyttävät sen rakenteen. Nämä eivät ole vain tunnettuja hirsiä ja lautoja, vaan myös esimerkiksi koriste- ja viimeistelymateriaaleja - arvokkaasta puulajista valmistettua viilua.

2. Toissijaiset raaka-aineet rakennusmateriaalien tuotannossa ja kalastus

Luonnonraaka-aineiden ohella rakennusmateriaalien valmistuksessa käytetään niin sanottua ihmisen aiheuttamaa jätettä. Teollisuus tuottaa huomattavasti vähemmän valmiita tuotteita kuin kuluttaa raaka-aineita. Esimerkiksi 1 tonnin valuraudan valmistukseen kuluu 1,5...2 tonnia raaka-aineita. Tästä syystä 0,5...1 t on tuotantojätettä.

Ihmisen aiheuttama jäte voi sisältää kaasumaisia, nestemäisiä ja kiinteitä tuotteita. Monet niistä saastuttavat ilmaa ja vettä. Tiedetään, että vaarallisten jätteiden talteenotto ja neutralointi aloitettiin vasta teollisuuden nopean kehityksen yhteydessä 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa. Tätä ongelmaa ei ole vielä täysin ratkaistu.

Teknogeeniset jätteet, mukaan lukien teollisuusjätevesien puhdistuksessa, kaasu- ja pölypäästöt, voidaan käyttää uudelleen raaka-aineena samassa tai toisessa tuotannossa. Teollisuusjätettä kuluttavista toimialoista intensiivisin on rakennusmateriaaliteollisuus. On todettu, että teollisuusjätteen käytöllä voidaan kattaa jopa 40 % rakentamisen raaka-ainetarpeista. Teollisuusjätteiden käyttö mahdollistaa rakennusmateriaalien tuotantokustannusten alentamisen 10...30 % verrattuna niiden tuotantoon luonnonraaka-aineista. Lisäksi teollisuusjätteestä voidaan luoda uusia rakennusmateriaaleja, joilla on korkeat tekniset ja taloudelliset indikaattorit.

Jätteet on kätevää luokitella toimialan mukaan.

Rautametallurgian kuonat. Niistä masuunikuona on rakennusteollisuudelle tärkein, se on masuunien raudan sulattamisen sivutuote. Kuten tiedetään, malmi sulatetaan masuunissa. Sula on jaettu kahteen kerrokseen: metalli alaosassa ja kuona ylhäällä. Siten kuona on sulatettu kivi. Metallurgian alueilla jähmettyneet kuonan kaatopaikat vievät paljon käyttökelpoista maata (kuonan tuotto on noin 0,5 tonnia valurautatonnia kohden). Rakennusteollisuus kuluttaa sekä monoliittista kuonaa murskauksen jälkeen kivimurskaksi että erityisesti valmistettua rakeistettua kuonaa. Yksinkertaisin rakeistusmenetelmä on kuiva: ohut virta sulaa kuonaa kaatuu suurelta korkeudelta jakautuen pisaroihin, jotka jähmettyvät ja muodostavat kuonarakeita. On myös märkä- ja puolikuivarakeistusmenetelmiä. Rakeistuksen tarkoituksena on saada kiteytymätöntä (amorfista, lasimaista) kiveä, joka on kemiallisesti aktiivisempaa kuin kaatopaikoissa kiteytynyt kuona. Rakeet jauhetaan jauheeksi ja käytetään sementin valmistukseen. Betonin täyteaineena käytetään jätekuonaa murskaamalla saatua kivimurskaa. Kevytbetoniin valmistetaan kuonahohkakiveä ja huokoista kuonaa. Kuonahohkakiven valmistuksen ydin on, että sulaa kuonaa, jonka lämpötila on noin 1300 ºC, käsitellään kylmällä vedellä. Välittömän veden haihtumisen ja siihen liittyvän kuonan nopean jäähtymisen ansiosta kuonan viskositeetti kasvaa. Höyrykuplat eivät voi voittaa sulatteen plastisesti viskoosia tilaa, vaan ne takertuvat siihen ja turvottavat sitä. Tuloksena on kevyt, huokoinen materiaali, joka muistuttaa luonnollista hohkakiveä.

Lietettä yleinen nimi sedimenttisuspensioille, joita saadaan metallurgisessa ja kemianteollisuudessa erilaisten materiaalien nestekäsittelyn aikana. Esimerkiksi nefeliinistä, kun siitä valmistetaan alumiinioksidia ( Al2O3 ) tuloksena on valkoista sisältävä liete Ca 2 SiO 4 . Beliitti on osa portlandsementtiä, joten beliittilietettä käytetään sideaineiden valmistuksessa. Kun alumiini pestään savesta happokäsittelyllä, lietteessä on runsaasti Si02 (sishtof), jota käytetään myös sementtien lisäaineena.

Annetut esimerkit lieteestä ovat ei-rautametallihydrometallurgian jätettä. Lietettä syntyy myös monilla muilla teollisuudenaloilla. Esimerkiksi massa- ja paperiteollisuudessa mekaanisessa jätevedenkäsittelyssä syntyy selluloosakuituja ja kaoliinihiukkasia sisältävää lietettä, jota voidaan käyttää myös rakennusmateriaalien valmistuksessa. Kun malmeja rikastetaan vaahdotuksella, muodostuu myös lietteitä (flotaatiorikastushiekka), jotka sisältävät ns. jätekiveä (nimi on toisin kuin rikaste, joka sisältää rikastamisen jälkeen paljon metallia). Rakentajille "jätekivi" on kivimurska, jota voidaan käyttää polttamattomien materiaalien valmistukseen.

Lämpövoimalaitosten tuhkat ja kuonat (TPP)kiinteän polttoaineen palamisesta syntyvä mineraalijäämä. Yksi keskitehoinen lämpövoimalaitos päästää kaatopaikoille noin miljoona tonnia tuhkaa ja kuonaa vuodessa. Polttotuhka ja kuona sisältävät kaikki rakennuskivimateriaaleissa olevat sitoutuneet tai vapaat oksidit. Siksi niitä voidaan käyttää lähes kaikkien rakennusmateriaalien ja -tuotteiden valmistuksessa.

Ylikuormituserilaisten mineraalien avolouhoksen jätteet (louhoksissa). Tämä, kuten sanotaan, on jopa 3 miljardia tonnia vuodessa (koko maassa) samoja kiviä, ts. olennaisesti ehtymätön lähde.

Puujätteet, joka syntyy katkaisutyömailla, sahoilla, huonekalutuotannon aikana, ts. puun mekaanisen käsittelyn aikana noin 500 miljoonaa kuutiometriä vuodessa 3 . Tästä valtavasta jätemäärästä vain 1/6 käytetään (sekä massa- ja paperiteollisuudessa). Rakennusmateriaalien valmistukseen käytetään puulastuja, lastuja ja sahanpurua. Suuret sahajätteet (esim. laatta) ja katkaisupaikkojen puu murskataan ja käytetään täyteaineena lastulevyssä, puukuitulevyssä, puukuitulevyssä, puubetonissa ja muissa sideaineissa.

Tässä on lueteltu vain joitain SM:n valmistuksessa käytetyistä jätetyypeistä. Ihmisen aiheuttaman jätteen käyttö on olennainen osa kaikkia resursseja säästäviä teknologioita. Jätteitä käytettäessä ympäristö paranee pääsääntöisesti vähentämällä kaatopaikkoja, kaatopaikkoja sekä haitallisia jätevesi- ja kaasupäästöjä.

Kaikki myöhemmät luennot metallia lukuun ottamatta sovitettiin ensimmäiselle kurssille vasta lukuprosessin aikana. Oppikirjamme (Andreev et al. Materials Science) ensimmäisen luvun aineistoja ei toisteta tässä.

Valtion oppilaitos
korkeampi ammatillinen koulutus
"Pietarin osavaltio
Insinööri- ja kauppakorkeakoulu"

ABSTRAKTI

Kurin mukaan:

"Rakennusmateriaalit"

"Metsämateriaalit"

Täydentäjä: Bozhko A.V.
3. vuoden opiskelija
Opettaja: Konovalov V.F.
Asema: Ph.D. tekninen Tieteet, apulaisprofessori
Arviointi:__________________Päivämäärä_____ ___________
Allekirjoitus:_______________________ ___________

Pietari
2012

Puurakenne

Puu on yksi vanhimmista rakennusmateriaaleista. Siitä ei ole tehty vain erilaisia ​​rakenneosia

Puu on raaka-aine viimeistelymateriaalien, kuitulevyn, kuitulevyn ja lastulevyjen valmistukseen, huonekalujen ja parketin valmistukseen. Puun laajaa käyttöä helpottavat sellaiset positiiviset ominaisuudet kuin korkea lujuus ja pieni paino, alhainen lämmönjohtavuus ja helppo työstö. Puun haittoja ovat: rakenteen heterogeenisuus, joka aiheuttaa erilaisia ​​lujuus- ja lämmönjohtavuusindikaattoreita kuituja pitkin ja poikki, alttius mädäntymiselle, palavuus ja helppo syttyvyys, korkea hygroskooppisuus, erilaisten vikojen esiintyminen (solmuja, halkeamia, poikkisyytteitä) , vartalon kaarevuus, vääntyminen jne.).

Nykyaikaisessa teollisuusrakentamisessa metsämateriaalit ovat merkittävässä asemassa muiden rakennusmateriaalien joukossa. Niitä käytetään rakennusten ja rakenteiden kantavien ja ympäröivien puurakenteiden, puusepän, ​​muotin, rakennustelineiden, ratapölkkyjen jne. valmistukseen. Lisäksi puujätettä (lastut, sahanpuru, oksat, laatat, säleet) käytetään laajasti puubetonin, kuitulevyn, ksyloliitin, puusementin, puukuitu- ja lastulevyjen valmistukseen. Metsämateriaalien laaja käyttö rakentamisessa selittyy pääasiassa useiden positiivisten ominaisuuksien olemassaololla. Niillä on korkea lujuus, alhainen keskimääräinen tiheys, helppo käsitellä, korkea pakkaskestävyys ja kestävyys suolojen, alkalien ja orgaanisten happojen liuoksia vastaan.
Puu koostuu elävistä ja kuolleista soluista, joilla on eri muotoisia, kokoisia ja erilaisia ​​tehtäviä. Puu sisältää johtavia, mekaanisia ja varastointikennoja. Johtavat solut siirtävät ravinteita juurista oksiin ja lehtiin. Näitä ovat niin sanotut suonet (lehtipuissa) ja trakeidit (havupuissa). Mekaaniset solut ovat pitkänomaisia, niissä on paksut seinät ja kapeat sisäiset ontelot. Lehtipuussa mekaanisten solujen toiminnot suorittavat niin sanotut libriformit (karan muotoiset solut) ja havupuussa - latewood trakeidit. Varastosolut varastoivat ravinteita ja siirtävät ne eläviin soluihin vaakasuunnassa. Niitä löytyy pääasiassa medullarisäteistä. Jokaisessa elävässä puusolussa on solukalvo ja sen sisällä protoplasma, solumehu ja ydin.
Kaikkien puulajien kemiallinen koostumus sisältää keskimäärin 49,5 % hiiltä, ​​6,3 % vetyä, 44,1 % happea, 0,1 % typpeä. Solukalvot muodostavat noin 95 % massasta.
Kuorien pääkomponentit ovat selluloosa (43...56 %) ja ligniini (19...30 %). Loput kuorista ovat hemiselluloosat, pektiiniaineet, mineraalisuolat, rasvat, eteeriset öljyt, alkaloidit, glykosidit jne.
Seuraavat rungon pääosat (makrorakenne) erotetaan: kuori, niini, kambium, pintapuu, ydin, ydin, ydinsäteet ja vuotuiset kerrokset.
Kuori koostuu ulkokerroksesta (kuori) ja sisäkerroksesta (phloem). Se suojaa puuta lämpötilalta ja mekaanisilta vaikutuksilta. Floemin alla on ohut kambiumkerros, joka koostuu elävistä soluista. Kambiumia seuraava paksu puukerros koostuu useista ohuista samankeskisistä kerroksista, joiden sisäosaa kutsutaan ytimeksi ja reunaosaa pintapuuksi. On lajeja, kuten koivu, vaahtera, leppä jne., joilla ei ole ydintä. Tällaisia ​​lajeja kutsutaan pintapuuksi. Näiden ominaisuuksien perusteella kaikki puulajit luokitellaan sydänpuuhun (jossa on ydin ja pintapuu), pintapuuhun (ilman ydintä, jossa on vain pintapuuta) ja puumaiseen puuhun (jolla ei ole selvästi määritelty ydin - kypsä puu ja pintapuu).
Kaikki puulajit luokitellaan havu- ja lehtipuulajeihin. Havupuulajit ovat yleisimpiä rakentamisessa. Näitä ovat mänty, kuusi, kuusi, lehtikuusi ja setri. Viime vuosina pääomarakentamisen volyymin merkittävän kasvun vuoksi teollisuudessa on käytetty yhä enemmän lehtipuulajeja, kuten tammi, pyökki, koivu, haapa, lehmus, valkopyökki, leppä, jalava jne.

2. Puun ominaisuudet

Puun tärkeimmät ominaisuudet luokitellaan fysikaalisiin ja mekaanisiin. Puun fysikaalisia ominaisuuksia kuvaavat väri, kiilto, rakenne, tiheys, hygroskooppisuus jne. Puun mekaanisia ominaisuuksia kuvaavat lujuus- ja muodonmuutosindikaattorit eri jännitystiloissa (puristus, veto, taivutus, leikkauslujuus, kimmoisuus ja leikkausmoduuli , viruminen, kutistuminen jne.).
Puun fysikaaliset ominaisuudet. Tarkastellaan niitä puun fysikaalisia ominaisuuksia, joilla on suurin merkitys rakennusteollisuudelle.
Puun kosteuspitoisuus vaikuttaa merkittävästi sen ominaisuuksiin. Puu sisältää vapaata (soluonteloissa) ja sitoutunutta (solukalvoissa) kosteutta.
Täydellinen (kun kaikki koheesiokosteus on poistettu) kutistuminen on tangentiaalisuunnassa eri puulajeissa b... 10 % ja säteen suunnassa 3...5 % kuituja pitkin 0,1...0,3 % yht. tilavuuskutistuminen on noin 12...15 %. Säteittäisen ja tangentiaalisen kutistumisen arvojen erojen vuoksi kuivauksen (tai kostutuksen) aikana havaitaan puun vääntymistä.
Puun bulkkitiheys eli keskitiheys riippuu sen kosteuspitoisuudesta ja huokostilavuudesta. Puuaineksen tiheys (ominaispaino) on sama kaikille lajeille (koska niiden kemiallinen koostumus on sama) ja se on suunnilleen 1,5. Puun tiheys, koska siinä on onteloita, on pienempi kuin puumaisen aineen tiheys ja vaihtelee suuresti riippuen lajista, kasvuolosuhteista, puunäytteen sijainnista rungossa jne.
Puun mekaaniset ominaisuudet. Puuta rakennemateriaalina käytettäessä ja komposiittimateriaaleja luotaessa tulee huomioida puun kyky vastustaa voimia, ts. sen mekaaniset ominaisuudet. Puun mekaanisia ominaisuuksia ovat sen lujuus ja muotoutuvuus sekä osa sen mekaaniseen rasitukseen liittyvistä käyttöominaisuuksista.

Puun lujuus kuvaa sen kykyä vastustaa tuhoutumista mekaanisen kuormituksen alaisena. Tämän mekaanisen ominaisuuden osoitus on vetolujuus - suurin jännitys, jonka materiaali voi kestää ilman tuhoa. Vetolujuus määritetään testaamalla puunäytteitä puristus-, veto-, taivutus-, leikkaus- ja (erittäin harvoin) vääntöä varten. Puu on anisotrooppinen materiaali, joten lujuusindikaattoreita määritetään eri rakenteellisiin suuntiin - pitkin ja poikki kuituja (säteittäinen ja tangentiaalinen suunta).

Puun muotoutuvuus on sen kykyä muuttaa kokoaan ja muotoaan voiman vaikutuksesta. Puun muodonmuutosmoduulit ovat kimmomoduulit, poikittaismuodonmuutoskertoimet, leikkausmoduulit, pitkäaikaiskimmomoduulit, viruminen, kutistuminen jne.
Puurakenteiden elementtejä laskettaessa on tiedettävä puun mekaaniset ominaisuudet ja sen jännitys- ja muodonmuutostilojen analyyttinen määritys. Monet erityisongelmat ratkaistaan ​​materiaalien elastisuus- ja kestävyysteorian menetelmillä.
Voimien vaikutuksesta ilmeneviä käyttö- ja teknologisia ominaisuuksia ovat mm. kovuus, iskunkestävyys, kulutuskestävyys, kiinnikkeiden pito jne. Puu on mekaanisten ominaisuuksiensa puolesta anisotrooppinen materiaali. Sillä on merkittävä ero lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksissa eri rakennesuunnissa. Puulla on suurin lujuus ja jäykkyys syitä pitkin ja vähiten lujuus poikittaissuunnassa.
Puun mekaaniset ominaisuudet riippuvat sen kosteuspitoisuudesta. Kun puuta kostutetaan soluseinän kyllästymispisteeseen asti, kaikki mekaaniset ominaisuudet heikkenevät jyrkästi. Puun kosteuspitoisuuden lisääntyessä edelleen (yli 30 %) mekaaniset ominaisuudet pysyvät käytännössä ennallaan.
Taulukossa on joitain likimääräisiä indikaattoreita puun fysikaalisista ja mekaanisista ominaisuuksista. 7.1 ....7.5.
Puristus-, taivutus-, jännitys- tai monimutkaisissa jännitysolosuhteissa toimivia puurakenteita laskettaessa puun mekaanisten ominaisuuksien indikaattoreiden numeeriset arvot otetaan viitekirjallisuudesta ottaen huomioon siirtymäkertoimet puun laskettuun kestävyyteen. lajista riippuen.

3. Puupohjaiset rakennusmateriaalit

Pääasiallisia puupohjaisia ​​rakennusmateriaaleja ovat pyöreä puu, sahatavara, laminoidut tuotteet ja rakenteet, lastulevyt, puusementti ja kuitulevyt, puubetoni, kuitulevy, ksyoliitti jne.
Pyöreä puu on erityyppisiä ja -kokoisia puunrungon paloja, jotka on puhdistettu kuoresta ja oksista. Yleisesti ottaen pyöreää puuta käytetään rakentamisessa seinämateriaalina, tukina ja pylväinä ilma- ja voimalinjoissa sekä kansien rakentamisessa siltojen, teiden, aitausalueiden jne. rakentamisessa.
Valmistettu pyöreistä materiaaleista, jotka ovat säilyttäneet puun luonnollisen rakenteen, sahatavara, halkeamat (tynnyrit), höylätyt ja kuoritut viilut ja muut kuuluvat jalostettuun ryhmään.
Puutavara on sahaamalla saatu vakiokokoinen ja -laatuinen tuote, jota käytetään kokonaisuudessaan tai aihioiden, osien ja puutuotteiden valmistukseen. Puutavarassa pitkittäisiä ja leveitä sivuja kutsutaan pinnoiksi, kapeita pitkittäisiä sivuja kutsutaan reunoiksi ja niihin kohtisuorassa olevia päiksi. Sahattujen tuotteiden pintojen ja reunojen leikkausviivoja kutsutaan ripoiksi. Puun pinnalle jäävää osaa hirsipinnasta kutsutaan haalistuneeksi.
Puulajin perusteella sahatavara jaetaan kahteen pääryhmään: havupuu ja lehtipuu. Poikkileikkauksen mittojen perusteella ne jaetaan palkkeihin, palkkeihin ja lautoihin (7.1).
Palkit ovat puutavaraa, jonka paksuus ja leveys on 100 m tai enemmän. Sahattujen kerrosten lukumäärän perusteella erotetaan kaksi-, kolmi- ja nelisärmäiset palkit. Tangot ovat enintään 100 mm paksuja puutavaraa ja enintään kaksi kertaa paksumpia. Laudat ovat jopa 100 mm paksuja ja yli kaksi kertaa leveämpiä.
Puutavaraa voidaan reunustaa (7.1, c-e) ja reunustamatonta (7.1, a, b, f). Terästetyn puun pinnat ja reunat sahataan koko pituudelta; reunustamattomat pinnat sahataan, mutta reunat eivät ole sahattu tai osittain sahattu ja reunustamattoman osan koko ylittää reunukselle sallitut mitat
puutavaraa. Puutavaratuotannon aikana sivutuotteita muodostuu obapolin muodossa. Obapol on puutavaratuote, joka saadaan puun kyljestä ja jonka toinen pinta on sahattu ja toinen sahaamaton tai osittain sahattu.
Erilaisia ​​alla kuvattuja tuotteita ja rakenteita valmistetaan puusta rakennusteollisuuden tarpeisiin.
Pölkkyt ovat tuotteita, jotka saadaan pitkittäissahaamalla hirsiä, joiden poikkileikkaus on lähellä palkkeja, pituus 1,35...2,7 m. Pölkkyjä käytetään rautateiden rakentamisessa.
Puupalikka on neli- tai kuusikulmainen lohko. Lattiatarkistimen korkeus on 60...80 mm; siltapäällysteille 100...120 mm, leveys 50...100 mm. Tammipuun kosteuspitoisuus saa olla enintään 25%. Tammi on valmistettu havu- ja kovalehtipuusta, lukuun ottamatta kuusia, koivua, pyökkiä ja tammea. Tarkisti otetaan huomioon sen päätypinnan neliömetrinä.
Puolivalmisteet, aihiot ja tuotteet. Puolivalmiit tuotteet ja aihiot ovat määrättyihin mittoihin leikattuja levyjä tai tankoja, joissa on asianmukaiset työstö- ja kuivausvarat. Näitä ovat ponttilattialaudat, jalkalistat, fileet lattian ja seinien välisen tilan tiivistämiseen sekä verhoilut ikkuna- ja ovenkarmien peittämiseen.
Rakennusosat ovat elementtitalojen elementtejä, erilaisia ​​puusepäntuotteita, jotka valmistetaan erikoistuneissa tehtaissa. Edistyksellisimmät ovat laminoidut puurakenteet.
Liimatut laminoidut puurakenteet ovat tuotteita, jotka saadaan liimaamalla levyjä (tankoja) ja vaneria. Laminoitujen laminoitujen rakenteiden valmistustekniikka koostuu seuraavista päätoiminnoista: puutavaran kuivaus, valinta ja lajittelu, liimapintojen käsittely, liimaus, puristus, puristimissa pitäminen paineen alaisena, valmiiden elementtien pintojen käsittely ja niiden lähettäminen valmiiseen tuotteeseen varasto.
Lammirakenteiden valmistukseen tarkoitettu sahatavara kuivataan kosteuspitoisuuteen 10...15 %, lajitellaan laadun mukaan, leikataan pituuteen ja vialliset kohdat leikataan pois ja valmistetaan liimattavaksi "hammastapin" päälle. Liimatun laudan koko on yleensä yhtä suuri kuin rakenteen tai sen elementin pituus. Liimauksen jälkeen elementit lastutaan nelisivuisella höylällä.
Liimapuurakenteiden puristus suoritetaan yleensä erityisissä vaaka- ja pystynauhapuristimissa sekä pneumaattisissa ja hydraulisissa puristimissa. Pussia painettaessa on täytettävä kaksi perusvaatimusta:
1) levyjen huolellinen kalibrointi (niiden vääntymistä ja eri paksuuksia ei voida hyväksyä); 2) tasainen liiman levitys liimattaville pinnoille noudattaen tarkasti liiman viskositeettia sekä ohjeissa ilmoitettua käsittely- ja puristusaikaa.
Kovettumisen jälkeen, kunnes liima kovettuu, rakenteet lähetetään viimeistelypostille, jossa ne puhdistetaan liimapisaroista ja pinnoitetaan maaleilla ja lakoilla, joskus bio- ja palonkestävyyden lisäämiseksi (nämä toimenpiteet voidaan suorittaa puutavaralle ennen liimaamista) - antiseptiset ja palonestoaineet. Näitä rakenteita käytetään yhä enemmän kansantaloudessa niiden alhaisen tiheyden, suuren lujuuden ja kestävyyden vuoksi käytön aikana erilaisissa olosuhteissa, mukaan lukien aggressiivisissa ympäristöissä, sekä kyvystä valmistaa kaikenkokoisia ja -muotoisia.
Rakentamisessa käytetään kahta olennaisesti erilaista liimattua laminaattirakennetta: kantavia ja koteloivia. Kantavat rakenteet ovat monikerroksisia, ts. liimattu yhteen puukerroksista. Joskus monikerroksisia puurakenteita vahvistetaan liimaamalla metalli- tai muovivahvike. Tällaisia ​​rakenteita kutsutaan vahvistetuiksi. On olemassa yhdistettyjä rakenteita, jotka koostuvat vaneriin liimatuista massiivipuukerroksista. Useimmiten nämä ovat I-palkki- tai laatikkoprofiilirakenteita, ylhäältä ja alhaalta
jne.................

METSÄMATERIAALIT

Puu on erittäin huokoinen elävän luonnon tuote, jolle on ominaista erityinen kuiturakenne, joka määrää sen fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien ainutlaatuisuuden ja sen laajan ja monipuolisen käytön kansantalouden eri sektoreilla.

Näiden ominaisuuksien ansiosta metsämateriaalit sekä niihin perustuvat tuotteet ja rakenteet voivat toimia melko pitkään erilaisissa käyttöolosuhteissa.

TO positiivisia ominaisuuksia Puulla on korkea mekaaninen lujuus ja samalla keveys, minkä ansiosta se voidaan luokitella tehokkaaksi materiaaliksi, jolla on melko korkea rakenteellinen laatukerroin.

Puu pystyy vaimentamaan iskukuormituksia ja vaimentamaan tärinää, sillä on korkeat lämpö-, ääni- ja sähköeristysominaisuudet, kemiallinen happojen ja emästen kestävyys, se on helppo työstää leikkaustyökaluilla, pitää metallin ja muut kiinnikkeet hyvin, liimaa tukevasti ja lopulta on luonnollinen koristeellinen vaikutus, mikä tekee siitä suositun viimeistelymateriaalin.

Negatiivisiin ominaisuuksiin puu sisältää anisotropian eli rakenteen ja ominaisuuksien heterogeenisyyden eri suuntiin suhteessa puukuitujen sijaintiin; lisääntynyt hygroskooppisuus ja veden imeytyminen, jotka määräävät tärkeimpien fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien muutokset epätasaisesta turpoamisesta; vääntymistä ja halkeilua.

Rakenne ja koostumus

Kasvava puu koostuu juurijärjestelmästä, rungosta ja kruunusta. Rungolla on teollinen merkitys, sillä siitä saadaan 60-90 % puusta. Makrorakenne kutsutaan puunrungon rakenteeksi, joka näkyy paljaalla silmällä tai suurennuslasin läpi, mikrorakenne- näkyy mikroskoopilla. Tavallisesti tutkitaan kolmea rungon pääosaa: poikittaissuuntainen (pää), säteittäinen, joka kulkee rungon akselin läpi, ja tangentiaalinen, joka kulkee jännettä pitkin runkoa pitkin (kuva LM-1a).

Riisi. LM-1 Puun rungon rakenne:

a) rungon pääosat: 1 - poikittais (pää); 2 - säteittäinen; 3 - tangentiaalinen; b) puunrungon rakenne poikkileikkauksessa: 1 - kuori; 2 - kambium; 3 - niini; 4 - pintapuu; 5 - ydin; 6 - ydinsäteet.

Makrorakenne

Tarkasteltaessa puunrungon osia paljaalla silmällä tai suurennuslasin läpi voidaan erottaa seuraavat pääosat: ydin, kuori, kambium ja puu (kuva LM-2).

Ydin koostuu soluista, joissa on ohuet seinämät ja jotka on liitetty löyhästi toisiinsa. Sydän yhdessä puun ensimmäisen kehitysvuoden puumaisen kudoksen kanssa muodostaa ydinputken. Tämä puunrungon osa mätänee helposti ja sen lujuus on heikko.

Haukkua koostuu nahasta tai kuoresta, korkista ja niinestä. Kuori tai kuori ja korkki suojaa puuta haitallisilta ympäristövaikutuksilta ja mekaanisilta vaurioilta. Bast kuljettaa ravinteita latvusta runkoon ja juurille.

Kasvavan puun niinikerroksen alla on ohut rengaskerros eläviä soluja - kambium. Joka vuosi kasvukauden aikana kambium tallentaa floemisoluja kohti kuorta ja rungon sisään ja paljon suuremmassa määrässä puusoluja. Kambiaalikerroksen solujen jakautuminen alkaa keväällä ja päättyy syksyllä, joten rungon puu (osa rungosta nienestä syvennykseen) koostuu poikkileikkaukseltaan useista samankeskisistä, ns. vuosittain renkaat sijaitsevat ytimen ympärillä. Jokainen puurengas koostuu kahdesta kerroksesta: (kevät)puusta, joka muodostuu keväällä tai alkukesällä, ja myöhään (kesä)puusta, joka muodostuu kesän loppua kohti. Varhainen puu on väriltään vaaleaa ja koostuu suurista mutta ohutseinäisistä soluista; myöhäinen puu on väriltään tummempaa, vähemmän huokoista ja vahvempaa, koska se koostuu pienistä onteloista, joissa on paksut seinämät.

Puun kasvaessa ytimen vieressä olevan rungon sisäosan puun soluseinät muuttavat asteittain koostumustaan ​​ja kyllästyvät havupuulajeissa hartsilla ja lehtipuulajeissa tanniineilla. Tämän rungon osan puussa kosteuden liike pysähtyy ja siitä tulee läpinäkyvämpi, kovempi ja vähemmän mätänevä. Tätä kuolleista soluista koostuvaa rungon osaa kutsutaan joissakin lajeissa ytimeksi ja toisissa lajeissa kypsäksi puuksi. Rungon nuoremman puun kuorta lähempänä olevaa osaa, jossa elävät solut vielä muuttuvat varmistaen ravinteiden liikkumisen juurista latvuun, on ns. pintapuu. Tässä puun osassa on korkea kosteus, se mätää suhteellisen helposti, sen lujuus on heikko, kutistuu enemmän ja se taipumus vääntyä.

Kutsutaan lajeja, joiden ydin eroaa pintapuusta tummemman värin ja alhaisemman kosteuspitoisuuden vuoksi ääni(mänty, lehtikuusi, tammi, setri jne.). Kutsutaan lajeja, joissa rungon keskiosa eroaa pintapuusta vain alhaisemmalla kosteuspitoisuudella kypsää puuta(kuusi, kuusi, pyökki, lehmus jne.). Puulajeja, joissa ei ole havaittavissa merkittävää eroa runkopuun keski- ja ulkoosien välillä, kutsutaan nimellä valkaistuja kiviä(koivu, vaahtera, leppä, haapa jne.).

Puussa on kaikkia lajeja medullaariset säteet jotka siirtävät kosteutta ja ravinteita poikittaissuunnassa ja luovat näiden aineiden varannon talveksi. Havupuilla ne ovat yleensä hyvin kapeita ja näkyvät vain mikroskoopilla. Puu halkeilee helposti ydinsäteitä pitkin, ja se myös halkeilee kuivuessaan niitä pitkin.