Производство строительных материалов является одной из базовых отраслей народного хозяйства. Доля продукции ПСМ в общем объеме внутреннего валового продукта составляет 5-6 %, а стоимость основных фондов - 4–5 % от стоимости основных фондов Республики Беларусь. ПСМ потребляет более 20 видов минерального сырья (песок, глина, гравий, мел, известняк и т. п.). Базовыми подотраслями ПСМ являются: производство цемента, сборного бетона и железобетона, стеновых, кровельных, отделочных, теплоизоляционных и других материалов. Предприятия ПСМ производят также продукцию для удовлетворения потребностей других отраслей (стеклотару, доломит, сортовую посуду, дренажные трубы, автостекло, графит, слюду, кварцевое стекло, известняковую муку и т, п.).
В структуре ПСМ сборные бетонные и железобетонные конструкции занимают 3740 %, стеновые материалы - 13-14 %, цемент - 12 %. Более 20 % в структуре затрат ПСМ составляют топливно-энергетические ресурсы, транспортные затраты - около 30%. Результаты работы ПСМ оказывают существенное влияние на эффективность деятельности всего строительного комплекса, развитие экономики страны и социальной сферы. Особенностью рынка ПСМ является его замкнутость, около 95 % продукции потребляется внутри республики.
Производство вяжущих материалов
К вяжущим материалам, наиболее часто применяемым в строительстве, относят цемент, известь, гипс, глину. Вяжущие материалы при растворении водой образуют пластичное тесто, которое постепенно твердеет, превращаясь в искусственный камень. Вяжущие материалы используют для приготовления растворов и бетонов.
В настоящее время из гидравлических вяжущих материалов широко применяется портландцемент, который обычно называют цементом. Этот материал известен человечеству более 180 лет. Он является одним из лучших вяжущих веществ, способен твердеть на воздухе и в воде. Его получают помолом обожженного при высоких температурах клинкера, который представляет собой спекшуюся в виде гранул диаметром около 4 см смесь известняка и глины. Для получения высококачественного портландцемента содержание важнейших оксидов в клитаере должно быть 62-68 % СаО; 18-26 % SiO2; 4-9 % АL2О3; 0,3-65 % : F2O3. Для регулирования времени схватывания при помоле к клинкеру добавляют 1,5-3,5 % гипса. С уменьшением размера зерна при помоле клинкера активность цемента возрастает, средний диаметр пылинки цемента равен 40 мкм. Технологический процесс приготовления цемента включает следующие операции: приготовление сырьевой смеси, загрузка ее в печь, обжиг при температуре 1200-1450 °С, выгрузка из печи клинкера, помол клинкера.
В настоящее время применяется свыше 30 видов и разновидностей цемента:
портландцемент, шлакоцемент, пунцолановый цемент, цветной, белый и т. д. Выпускается цемент следующих марок: М300, М400, М500, М600, М700 и др. Марка цемента означает его прочность и соответствует нагрузке на сжатие, приходящейся на 1 см3, которую может выдержать образец из цементо-песчаного раствора состава 1:3, отвердевший за 28 суток, поскольку к 28-му дню его прочность достигает заданной.
На качество цемента большое влияние оказывают условия и продолжительность его хранения. Так, хранение в благоприятных условиях (сухое и проветриваемое помещение) в течение трех месяцев снижает его активность на 10 %, а в течение года - на 35-40 %, так как влага в воздухе вызывает его гидратацию. Особое внимание следует обращать на морозостойкость цементного камня и бетона. Наличие пор и воздействие воды и мороза приводят к разрушению бетона. Для повышения его морозостойкости следует применять смеси с наименьшим количеством воды и с минимальным количеством минеральных добавок, при этом добиваться тщательного уплотнения при его укладке. Увеличить морозостойкость бетона можно поверхностно-активными добавками (мылонафтом и сульфитно-дрожжевой бражкой).
Известь получают путем обжига при температуре 900-1200 °С кальциевомагниевых карбонатных пород: известняка, мела, доломитового известняка, доломита с низким содержанием глины (менее 6 %). В результате получаегся негашеная известь, которая может активно взаимодействовать с водой и выделять большое количество тепла. Недостатком чистой извести является ее неспособность твердеть в присутствии влаги и ее низкая водостойкость. Если к извести добавить пепел или туф, измельченный в порошок бой кирпича или обожженную глину, то она способна твердеть и сохранять прочность не только па воздухе, но и в воде.
Строительный гипс представляет собой вяжущее вещество, твердеющее на воздухе (воздушное вяжущее). Его получают из гипсового камня в результате дробления, помола и тепловой обработки при температуре 150-160 0С. Для того чтобы прошла реакция твердения гипса, необходимо брать 60-80 % воды. Избыточная вода при твердении испаряется, оставляя большое количество пор (пустотность достигает 60 %). В связи с тем что гипсовые изделия при впитывании влаги резко снижают свою прочность, гипс используют внутри сухих помещений. При твердении гипса происходит увеличение его объема примерно на 1 %, что эффективно используется для плотной заделки щелей и зазоров. Гипс является быстротвердеющим материалом (2-30 мин). Гипсовые вяжущие используют для производства гипсовых и гипсобетон-ных изделий, декоративных и отделочных материалов; его применяют при устройстве полов, для изготовления искусственного мрамора, для штукатурки и кладки, для приготовления гипсовых и смешанных растворов.
Стеновые материалы
В качестве стеновых материалов в строительстве широко применяют кирпич, блоки из пористого бетона, естественные, керамические и силикатные камни, однослойные и многослойные бетонные панели, стеклоблоки, газосиликатные блоки, древесину и т. д. Широкое распространение получило кирпичное домостроение. Стены, выполненные из кирпича, обладают достаточной прочностью, долговечностью, стойки к атмосферным воздействиям. В массовом строительстве на долю кирпичных зданий приходится не менее 30 %. Промышленность выпускает кирпичи глиняные (керамические) обыкновенные (250x120х65 мм), утолщенные (толщиной 88 мм), модульных размеров (288x138x63 мм), утолщенный пустотелый кирпич (250x120x80 мм), силикатные и бетонные пустотелые камни (250x138x120 мм) и др. Силикатный кирпич по форме и размерам не отличается от керамического. Его изготавливают из смеси извести, кварцевого песка и воды. Силикатный кирпич менее водостоек. По себестоимости он на 15-35 % ниже керамического. Применяют известково-шлаковьш и известково-золъный кирпич, которые являются разновидностью силикатного.
Недостатком кирпичной кладки из указанных материалов является их высокая теплопроводность, приводящая к необходимости возведения очень толстых стен в отапливаемых зданиях (51–77 см). Пер-сцективиым направлением повышения теплозащиты кирпичных стен является использование облегченных керамических кирпичей и камней с пустотами, теплых кладочных растворов (заполнители - шлак, зола, туф и т. п.), применение так называемой колодневой кладки с последующим заполнением колодцев сыпучими теплоизоляционными материалами и кладки с воздушными прослойками, применение в кирпичной кладке плитных утеплителей из минераловатных материалов и пенопласта. При возведении стен из кирпича используют известковые, цементные и извсстково-цементные растворы. Цементные растворы целесообразно применять при возведении несущих стен, опорных элементов.
Кирпичная кладка требует больших затрат труда и времени. С целью совершенствования технологии кирпичной кладки на кирпичных чаволах организовано изготовление кирпичных однослойных и двухслойных панелей. Последние выпускают размером 2670x3180x260 мм, состоят из слоя кирпича, утепляющего слоя (пен о керамзит, фибролит, минеральная вата и т. п.) толщиной 100 мм и цементного раствора толщиной 40 мм. Достаточно эффективно использование в качестве стеновых элементов блоков, изготовленных из различных материалов (шлакобетона, пенобетона, стекла и т. п.).
Наибольшее распространение для кладки наружных стен получил глиняный или керамический кирпич, обладающий высокой влагостойкостью и огнестойкостью. Его успешно применяют при возведении подземных и наземных частей строительных объектов, а также сооружений, находящихся в условиях повышенной влажности. Силикатный кирпич применяют для зданий, эксплуатируемых в условиях нормальной влажности, или для кладки внутренних стен. Он не годится для фундаментов, цоколей, стен влажных и мокрых помещений.
При возведении стен жилых, административных и производственных зданий широко используют однослойные или многослойные панели из легкого или ячеистого бетонов (керамзитобетон, перлитобетон, шлакобетон, золоперлитобетон). Для теплозащиты панелей применяют различные утеплители: жесткие минер ал о ватные плиты, керамзитобетон, газобетон, ненополистирол и т. п. Бетонные слои панели соединяют гибкими или жесткими связями, соответствующими требованиям прочности, долговечности и теплозащиты.