Использование природных материалов и отходов производств в строительстве

Содержание:

1.Виды природных материалов в строительстве. 1.1. Материалы вулканического происхождения. 1.2. Материалы осадочного происхождения. 1.3. Материалы метаморфического происхождения. 1.4. Лесные материалы. 2. Виды отходов производств в строительстве. 2.1. Шлаки и шламы. 2.2. Отходы теплоэлектростанций. 2.3. Отходы горно-обогатительных комбинатов. 2.4. Продукты химической и древесной переработки. 3. Недостатки. 3.1. Природные материалы. 3.2. Отходы производства. 4. Перспективы применения природных и материалов из отходов промышленности.

С того самого момента, как человек начал возводить укрытия от непогоды он начал использовать природные материалы для нужд строительства. С течением времени, благодаря исследованиям и открытиям, человечество научилось добывать и даже создавать новые стройматериалы. В то же время, с каждым годом учёные всё больше говорят об актуальности проблемы загрязнения окружающей среды. Она связана как с добычей и обработкой природных материалов, так и с отходами предприятий.

Тем не менее с технологическим прогрессом в различных отраслях появились способы снизить уровень загрязнений. Развитие науки и исследования ученых привели к открытию новых способов обработки природных материалов, а также использованию отходов крупных производств в строительной сфере.

Далее мы рассмотрим многообразие естественных и искусственных материалов. А также приведём тезисы о возможных перспективах их применения в строительстве в ближайшем будущем.

Виды природных материалов в строительстве

Природные стройматериалы добывают из естественных скоплений с последующей механической обработкой. Свойства пород при этом сохраняются и потому дальнейшее применение в строительстве зависит от характеристик. Прочность на сжатие, гигроскопичность, морозостойкость, теплопроводность и другие параметры напрямую влияют на дальнейшую судьбу стройматериала.

Материалы вулканического происхождения

Базальт, габбро, сиенит, гранит, диорит, пемза, диабаз и туфы — вулканические породы. Из-за длительного застывания образуются кристаллы, которые усиливают структуру, улучшая показатели прочности и упругости. Поэтому каждый из материалов устойчив к воздействию влаги, химических веществ и ультрафиолета.

Токсичность таких материалов минимальна и излучаемый радиационный фон также безопасен для человека. Из гранита, сиенита, диорита и габбро производят:

• брусчатку для тротуаров,
• облицовку,
• устройство полов в зданиях,
• щебень различных фракций.

Базальт подходит для производств:

• армирующих сеток и арматуры,
• щебня,
• сэндвич-панелей,
• утеплителей (вата).

Пемза — наименее плотная порода с низким показателем теплопроводности. Поэтому предлагается как добавка в лёгкие бетоны, а в молотом виде в качестве абразивного порошка и, кроме того, устройство теплоизоляции.

Вулканические туфы подходят для кладки стен или их облицовки. Теплопроводность материала ниже, чем у кирпича, поэтому его применение оправдано в климатических зонах с низкими среднегодовыми температурами.

Материалы осадочного происхождения

Каменные глыбы и валуны, песчаник и глина, щебень и песок, гравий и галька — все эти и другие схожие материалы осадочного происхождения.

Они получили широкое распространение в строительной сфере и области ландшафтного дизайна. Керамическая плитка, керамзит, цемент, стекло — лишь немногие примеры полученных из изначально упомянутых стройматериалов.

Песок в изначальном виде подходят для изготовления цементных смесей и бетона. Кроме того, в зависимости от разновидности песка, его используют для формирования основания под дренажные трубы и фундаменты домов.

Цементные и другие строительные смеси также изготавливают на основе таких материалов осадочного происхождения, как мел и гипс.

Гравий и гальку задействуют в ландшафтном дизайне, для отсыпки садовых дорожек, либо для уплотнения грунта под дорогами общего пользования. Используют также в качестве наполнителя для высокопрочных бетонов.

Песчаник — более декоративный материал и подходит как для мощения садовых дорожек, так и для отделки фасадов или заборов.

Глина также широко применяется в строительстве. Начиная от кирпичей и керамической плитки, заканчивая изготовлением керамзита. Последний, в свою очередь, подходит для производства керамзитобетонных блоков, утепления пола, крыш и стен, а также утепления дренажных труб или фундамента. Кроме того, керамзит способен удерживать влагу для растений, а также высоко ценится ландшафтными дизайнерами как декоративный материал.</p>

Материалы метаморфического происхождения

Такие породы — мрамор, глинистый сланец, кварцит и гнейс. Изменения в их структуре происходят под воздействием высоких температур и естественного всестороннего давления, например, на определённой глубине залегания.

Мрамор и кварцит часто встречаются при отделке лестниц и подоконников, бассейнов и фонтанов, а также других элементов частного жилья или общественных зданий. Чтобы сделать поверхность камня блестящей и гладкой, его полируют. С технологическим прогрессом процессы обработки доступны большинству компаний. Использование мрамора для отделки фасадов зданий и внутренней отделки помещений (метро) – вот наиболее частое применение материала.

Глинистый сланец подходит для выкладывания садовых дорожек, площадок перед зданиями и зон отдыха. Также он известен как кровельный материал, распространённый в начале 21-го века.

Гнейс используют как облицовочный камень, либо в виде щебня.

Лесные материалы

Разновидности древесины — природный материал, который занял отдельную нишу в строительной сфере. В зависимости от свойств, те или иные виды деревьев применяют для постройки домов, создания сэндвич-панелей, возведения крыш по стропильной системе, декоративной отделки и применения в других сферах строительства. Неоспоримое преимущества древесины — возобновляемость и экологичность. Кроме того, древесные балки обладают высокой удельной прочностью при растяжении вдоль волокон. Таким образом, пролёты с подобными балками возможны в 10 и более метров.

Плюсы такого материала: хорошая обрабатываемость для придания нужных форм, а при применении современных пропиток — защищённость от горения, насекомых и гниения.

Виды отходов производств в строительстве

Промышленное производство с ростом потребностей человечества задействует всё больше минерально-сырьевых и энергетических ресурсов. Отходы занимают большую площадь и снижают качество окружающей среды для проживания человека и фауны, негативно сказывается на флоре. Истощение ресурсов и оптимизация энергопотребления, а также экономическая выгода — причины проведения исследований в области создания стройматериалов из отходов производств.

Шлаки и шламы

Образуются, преимущественно, в металлургической промышленности и уже в 19-м веке им нашли применение. Шлаки используют как заполнители бетонов, в цементных смесях, изготавливают минеральную шлаковую вату.

Шламы — отходы, которые образуются в результате горной добычи, а также промышленных производств. Так, например, первые используются в строительстве дорожных оснований, а шламы стекольного производства — в производстве гипсоцементных изделий и теплоизоляционных материалов.

Отходы теплоэлектростанций

Основными отходами ТЭС являются разновидности зол, которые добавляют в газобетоны, керамзитобетоны, цементы и используют при производстве кирпича. Ввиду ряда особенностей, некоторые золы отлично подходят для создания железобетонных конструкций, в том числе подверженных высоким нагрузкам.

Отходы горно-обогатительных комбинатов

Переработка подобного вида отходов слабо развита, однако отлично подойдёт для создания бетонов и их заполнителей.

Продукты химической и древесной переработки

Отходы химической промышленности — широкая группа компонентов, которым возможно найти применение в создании стройматериалов. Нефтесодержащие осадки, к примеру, меняют в лучшую сторону свойства керамзита или кирпича, производимых из глины. Фосфогипс, различные гудроны, кубовые остатки подойдут в различных сферах от ремонта автодорожных покрытий до добавок в бетон, для придания ему определённых свойств.

Древесные отходы, в отличие от продуктов химической переработки, широко применяют для изготовления различных стройматериалов для стен и мебели. Древесная щепа — одна из составляющих арболитовых блоков, которые некоторые владельцы домов выбирают в качестве строительного материала для стен.

Недостатки

Материалов без недостатков не существует.

Природные материалы

Одна из главных проблем природных материалов — их ресурс исчерпывается. Именно поэтому учёным приходится прибегать к производству искусственных материалов. Однако из-за такого подхода зачастую наносится вред окружающей среде и в итоге мы получаем замкнутый круг.

Оставим первый и главный недостаток. В строительстве для различных нужд требуется совокупность характеристик, которыми редко обладает один материал. Для некоторых заказчиков серьёзным недостатком стройматериала является большой вес, когда речь заходит, к примеру, о природном камне.

Недостатки древесины — гигроскопичность и подверженность возгоранию, урону от вредителей или гниению, если забыть или не знать про обработку данного материала. Влага, которую впитывает древесина из окружающей среды, сначала приводит к разбуханию, а при высыхании, к растрескиванию. Кроме того, кого-то не устраивает гибкость древесины и невысокое ограничение по нагрузкам, в сравнении с камнем или бетоном.

Отходы производства

Перейдём к недостаткам отходов производств, которые применяют в строительстве. Проблема загрязнения окружающей среды актуальна для них больше, чем для натуральных материалов. Увеличение объёмов их производства ведёт к большему количеству выбросов вредных веществ в атмосферу.

Кроме того, одним из основных вопросов при получении стройматериалов из отходов производств остаётся экологическая безопасность. К примеру: в некоторых местах хранения золы, образовавшейся при сжигании угля, осадками вымываются соединения тяжёлых металлов, что вредит окружающей среде.

Также заметим, что далеко не все отходы производств в составе стройматериалов проявляют качества за 25-30 лет использования. Необходима доступность экспертизы, на данный момент крайне дорогостоящей, для уверенности в невыделении стройматериалами с отходами производств опасных соединений.

Таковое вероятно как по причине течения времени, так и из-за взаимодействия с агрессивными природными явлениями или средами, будь то кислотность почвы или затопление построек из упомянутых материалов.

Перспективы применения природных и материалов из отходов промышленности

Стоит понимать, что как природным, так и искусственно созданным из отходов производства материалам отведена определённая роль. Природные камни, устойчивые к перепадам температур и обладающие морозостойкостью, подходят для возведения фундамента и стен дома, наряду с керамзитобетонными блоками и кирпичом. Кроме того, стены и перегородки возможно сделать из древесины.

Базальтовая вата, керамзит и сэндвич-панели годятся для утепления дома как по причине низкой теплопроводности, так и ввиду экологичности и нетоксичности.

Плитка и природный камень отлично подходят для ландшафтного дизайна участка, а если нужно выложить необычную и рельефную изгородь, стоит рассмотреть песчаник.

Подобное краткое перечисление природных материалов создаёт иллюзию продолжения их использования на многие годы вперёд. Однако как мы писали ранее, многие природные материалы рано или поздно заканчиваются. Одна из причин развития подходов использования отходов производств в строительстве — частичная замена сырья и, как результат, — экономия ресурсов и средств.

Вторая причина заключается в улучшении прочностных и других характеристик при совмещении материалов с отходами производств. Благодаря научно-техническому прогрессу, в лабораториях возможно создать стройматериалы, которые удерживают тепло, морозо- и влагоустойчивы, а также обладают высокой прочностью при низком весе.

И насколько быстро произойдёт переход к таким материалам — зависит от каждого из нас.