С момента зарождения цивилизации, когда люди начали строить первые убежища, природные материалы стали основой строительной индустрии. Со временем, благодаря научным достижениям, человечество освоило добычу и синтез новых строительных компонентов. Параллельно с этим, острота проблемы загрязнения окружающей среды, связанной как с первичной переработкой природных ресурсов, так и с производственными отходами, становится всё более очевидной.
Тем не менее, технологический прогресс открыл пути к минимизации негативного воздействия на природу. Научные изыскания позволили усовершенствовать методы обработки природных материалов и находить применение производственным отходам в строительстве. Далее мы рассмотрим широкий спектр природных и искусственных материалов, а также потенциал их использования в строительной сфере в ближайшем будущем.
Природные материалы в строительстве
При добыче природных стройматериалов из месторождений проводится их последующая механическая обработка, сохраняющая исходные свойства. Целесообразность применения материала определяется его характеристиками: прочностью, влагопоглощением, морозостойкостью, теплопроводностью и прочими параметрами.
Использование природных материалов и отходов производств
- Материалы вулканического происхождения: базальт, гранит, пемза, туф и другие вулканические породы, благодаря своей кристаллической структуре, обладают высокой прочностью, упругостью и устойчивостью к влаге и химическим веществам. Они безопасны для человека и используются для мощения, облицовки, устройства полов, производства щебня, арматуры, утеплителей и добавок в легкие бетоны. Пемза, как малоплотный материал с низкой теплопроводностью, находит применение в теплоизоляции. Туфы, обладая лучшей теплоизоляцией, чем кирпич, подходят для кладки и облицовки стен в холодных регионах.
- Материалы осадочного происхождения: каменные глыбы, песок, глина, гравий — основные компоненты многих строительных материалов и ландшафтных решений. Из них производят керамику, керамзит, цемент, стекло. Песок используется для бетонных смесей и как основа под фундаменты. Мел и гипс также идут на изготовление строительных смесей. Гравий и галька применяются в декоре, для укрепления дорожного полотна и в качестве наполнителя бетонов. Песчаник служит для мощения и отделки. Глина — основа для кирпича, плитки и керамзита, используемого для утепления и в ландшафтном дизайне.
- Материалы метаморфического происхождения: мрамор, сланец, кварцит, гнейс образуются под воздействием высоких температур и давления. Мрамор и кварцит применяются для отделки интерьеров и экстерьеров. Сланец используется для мощения и как кровельный материал. Гнейс служит облицовочным камнем и сырьем для щебня.
- Лесные материалы: древесина — экологичный и возобновляемый ресурс, используемый для строительства домов, производства сэндвич-панелей, декоративной отделки. Ее высокая удельная прочность и хорошая обрабатываемость, в сочетании с современными пропитками, делают древесину долговечным и безопасным материалом.
Виды строительных отходов и их применение
На фоне растущих потребностей человечества, промышленность активно использует природные ресурсы и энергетику. Строительные отходы, занимая большие территории, ухудшают состояние окружающей среды, негативно влияя на человека, флору и фауну. Истощение ресурсов, необходимость энергосбережения и экономическая целесообразность стимулируют поиск новых стройматериалов, созданных на основе промышленных отходов.
Шлаки и шламы
Металлургическая промышленность является основным источником образования шлаков и шламов, которые нашли применение еще в XIX веке. Шлаки используются в качестве заполнителей для бетонов и цементных смесей, а также для изготовления минеральной ваты. Шламы, образующиеся при горнодобывающих работах и промышленных процессах, применяются в дорожном строительстве, а стекольные шламы – для производства гипсоцементных изделий и теплоизоляции.
Отходы теплоэлектростанций
Зола, основной отход ТЭС, добавляется в газо- и керамзитобетоны, цементы и используется при производстве кирпича. Некоторые виды золы благодаря своим свойствам подходят для создания железобетонных конструкций, включая те, что подвержены значительным нагрузкам.
Отходы горно-обогатительных комбинатов
Переработка отходов ГОКов находится на стадии развития, но уже сейчас они могут использоваться для производства бетонов и их компонентов.
Продукция химической и деревообрабатывающей промышленности
Химическая промышленность производит широкий спектр отходов, пригодных для изготовления стройматериалов. Нефтесодержащие осадки улучшают свойства керамзита и глиняного кирпича. Фосфогипс, гудроны и кубовые остатки находят применение в ремонте дорожных покрытий и в качестве добавок для бетона. Древесные отходы, в свою очередь, широко применяются для создания стеновых материалов и мебели. Щепа входит в состав арболитовых блоков, популярного материала для строительства домов.
Недостатки строительных материалов
Не существует материалов, лишенных недостатков.
Природные материалы
Главная проблема природных материалов – их ограниченность. Производство искусственных аналогов часто вредит экологии, создавая "замкнутый круг". Помимо исчерпания ресурсов, для строительства зачастую требуется комбинация свойств, которыми обладает далеко не каждый материал. Некоторых заказчиков может смущать большой вес, например, у природного камня.
Древесина гигроскопична, горюча и подвержена гниению и вредителям без специальной обработки. Влага вызывает деформацию, а последующее высыхание – растрескивание. Также древесина уступает камню и бетону по прочности и грузоподъемности.
Отходы производства
Отходы производств, применяемые в строительстве, представляют большую экологическую проблему, чем природные материалы, из-за выбросов вредных веществ. Экологическая безопасность при их использовании остается под вопросом. Например, зола от сжигания угля может вымывать тяжелые металлы, загрязняя окружающую среду.
Долговечность стройматериалов из отходов производства не всегда подтверждена. Экспертиза для определения безопасности выделения вредных соединений, хоть и дорогостоящая, пока не стала повсеместной. Материалы могут терять свои свойства со временем или под воздействием агрессивных сред.
Перспективы использования различных материалов
И природные, и искусственные материалы играют свою роль в строительстве. Природные камни, устойчивые к перепадам температур, подходят для фундаментов и стен. Керамзитобетонные блоки и кирпич также применимы для этих целей. Дерево используется для стен и перегородок.
Базальтовая вата, керамзит и сэндвич-панели, благодаря низкой теплопроводности, экологичности и нетоксичности, служат для утепления. Плитка и природный камень используются в ландшафтном дизайне, а песчаник – для создания изгородей.
Хотя кажется, что природные материалы будут использоваться вечно, их запасы ограничены. Это и стимулирует развитие технологий переработки отходов, позволяющих экономить ресурсы и средства.
Вторая причина – улучшение качеств материалов при их сочетании с отходами производства. Научно-технический прогресс позволяет создавать материалы, сочетающие теплоизоляцию, морозо- и влагостойкость, а также высокую прочность при малом весе. Скорость перехода к таким материалам зависит от каждого.
Полезная информация о строительных материалах:
1) Утепление зданий на Крайнем Севере с использованием керамзита
2) Габариты керамзитобетонных блоков
3) Использование природных материалов и отходов производств в строительстве
5) Гравий
7) Экономичный утеплитель для стен
8) Наполнитель для лёгких бетонов
9) Экологичные материалы для теплоизоляции зданий
10) Экономичный утеплитель для полов и перекрытий
11) Экономичная теплоизоляция для цокольных помещений
12) Выбор облицовочного кирпича: руководство для покупателя
16) Создание межкомнатных перегородок
18) Особенности материалов для стен
19) Выбор строительных материалов для частного дома: ключевые аспекты
20) Материалы для строительства дома
22) Возведение стен из кирпича: особенности и нюансы