2.5. Үзақ уақыттылық

Үзак уақыттылық деп — материалдың, бұйымның, конструкция-ның құрылыс орнында сапасын кажетті мөлшерде сақтап, тағайында-лған уақытқа дейін күрделі жөндеусіз қызмет ету қабілетін атайды. Нормалар бойынша, мысалы темірбетон конструкциялары үшін олар-дың физика-механикалық қасиеттеріне және пайдаланылу ережесіне (режиміне) байланысты үзақ уақыттылыктың үш дәрежесі бекітілген: 100; 50 және 25 жылдардан кем емес.

Материалдың ұзақ уақыттылық қасиетін оны пайдалану жағдайы-на сай режимде анықтаған жөн. Бірақ та мұндай күрделі сынауды ла-бораториялык жағдайда дәлме-дәл жүргізу қиын және көп уақыт қажет етеді. Сондықтан материал үлгісі оны қолдану режиміне жақын жағ-дайда немесе пайдалану режимінде көп уақыт сыналады. Мысалы, лаксырлы материалдардың үзақ уақыттылық қасиеті жауын, ультракүлгін сәуле, жылы, суықтемпературалар алмасып, бірінен соң бірі әсерін тигізетін ауа райы (везерометр) деп аталатын сынағышта, ал жабындық және тыстаулық материалдардың үзақ уақыттылығы олардың үлгілерін ғимараттардың төбесіне қойып, төбеде сынау әдісі арқылы аныкталынады.

Сүр а қта р

1. Құрылыс материалдарының жіктемесі қалай жасалған?

2. Қүрылыс материалының кұрамы мен қүрылымы оның қасиеттеріне қалай эсер етеді?

3. Қүрылыс материалдарының негізгі қасиеттері?

4. Кристалдық тор дислокациясы дегеніміз не?

5. Отқатөзімділік пен отқа беріктіктің айырмашылығы қандай?

6. Қүрылыс материалдарының аязға төзімділігі дегеніміз не?

24

Екінші бөлім

РУДА ЕМЕС ҚҮРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ ЖӘНЕ БҮЙЫМДАРЫ

3-тарау. ТАБИҒИ ТАС МАТЕРИАЛД^Р МЕН БҮЙЫМДАР 3.1. Жалпы сипаттамалар

Құрылыс материалдары өнеркәсібі көп салалы. Ол керамикалық өнеркәсіптен, шыны өнеркәсібінен, цемент өнеркәсібінен т.б. күры-лыс материалдары жалпы өнеркәсібінің салаларынан тұрады. Осы са-лалардың бірі «Руда емес материалдар өнеркәсібі» деп аталынады. Бүл енеркөсібі бойынша руда емес тастар таудан шығарылғаннан (боса-тылганнан) соң, оларда жеңіл-желпі механикалык өндеусіз-ақ, физика-механикалық қасиетін сактай отьфып, түрпайы өнделмеген шойтастар (Б¥Т), жарықшақ тастар және жасанды күмдар, түрпайы өнделген жолға тесейтін кеспе тастар, тегістеліп өнделген қабырғалык блоктар, тыстамалық плиталар өндіріледі. Бұл руда емес табиғи тас матери-алдардың түрлері, кұрылымы, қасиеттері кітаптың осы бөлімінде, тарауында сипатталынады.

Руда емес және тау-кен (руда) жыныстары шикізат ретінде күр-делі — атап айтқанда, термиялық өндеу арқылы сан алуан құрылыс материалдарын керамикалыкбүйымдарды, шыныларды, күйма тастар-ды, байланыстырғыш заттарды (цементтерді, гипстерді, әктерді), ма-териалдарды т.б. өндіру үшін пайдаланылады. Олар туралы мағлү-маттар кітаптың 3-ші бөлімінде қаралды. Сондықтан көп салалы күрылыс материалдары өнеркәсібінің сарқылмас базасы (қоры) болып саналатың кен емес және кенді де тау жыныстарының физика-меха-никалық, физика-химиялық қасиеттерін және олардың құрылымын білу өте қажет.

Тау жыныстарыньщ қүрылымы деп — олардың минералдық түрле-рінің пішіндерін, өлшемдерін, кристалдану дәрежесін жөне қүрылы-сының өзіндік ерекшеліктерін атайды. Тау жыныстары әрқайсысы-пын. езіне тән құрылымдары бар үш генетикалық типтерге: магмалық тау жыныстары, шөгінді тау жыныстары және метаморфтык тау жы­ныстары болып бөлінеді.

25

3.2. Магмалық тау жыныстары, оларды құрайтын минералдар

Магманың кайда шығуына және қандай жагдайда суынуына бай-ланысты магмалық тау жыныстары; а) терендік магмалық тау жыныс­тары, б) төгілме магмалық тау жыныстары болып екі топқа бөлінеді.

а). Тереңдік магмалық тау жыныстары жер бетінен терең жерде үлкен қысым және жоғарғы температурада баяу суыну жағдайында пайда болған (құралған). Бұл жағдайда жыныстар кристаддарының мөлшеріне байланысты ірі (5 мм-ден жоғары) түйірлі, орташа (1-5 мм) түйірлі немесе уақ (0,5-1 мм) түйірлі құрам түзеді. Әр минералдардан құралған түйірлер өзара цементтейтін затсыз-ақ біртұтас болып берік бірігіп кетеді. Мұны жыныстардың үлгісін сыққанда, түйірлердің біртұтас болып біріккен жерлері емес, түйірлердің өздері қирауынан аңғаруға болады.

б). Төгілме минералдык, тау жыныстары магманың Жер бетінде не-месе оған жақын жерде Жер бетіндегі қысым мен температурада немесе осыған жакын жағдайда суынуынан пайда болған. Мүндай жаг-дайда жыныстар тез суынады да ірі кристалдар түзіп үлгермейді. Тез суынудың салдарынан, мысалы, осы магмалық жыныстарға жататын: диабаздар уақ (0,5-1 мм) кристаллы, базальттар жасырын кристаллы, ал пемза аморфты (шыны тәрізді) яғни кристалсыз болады. Бүл жағ-дайда магмада минералдардын кристалдану жыддамдығы әртүрлі бол-ғандықтан порфирлі (өте уақ түйірлер массасына не шыны тәрізді негізгі массаға ірі кристалдар өндірілген) қүрылым да пайда болады; мысалы порфирлер.

Әрбір терендік магмалык жыныс — ол төгілме магмалық жыныс-тың аналогі, өйткені олардың, магманыңтерең жерде немесе жер бетінде қатаюына байланысты, күрылымы бөлек болғанымен, химиялық, ми-нераддык құрамы бірдей. Сондыктан құрылыс материаддары туралы орыс тіліндегі кейбір оқулықтарда, оку күралдарында терендік магма­лык жыныстың есімінен кейін жакша ішінде төгілме жыныстын аты көрсетілген. Бұл тәсіл осы оку құралында да пайдаланылды.

Магмалық жыныстар негізінде бос не дала шпаттарында, слюда-ларда байланыскан кремний (IV) тотығынан тұрады. Егер магмалык жыныстардьщ күрамында екі тотықты кремнийдің жалпы мөлшері 65%-тен жоғары болса, оларды қышкыл жыныстар деп атайды, мысалы гранит (кварцты порфир). Егер кремнеземнің мөлшері 50-65% болса, мүндай магмалық жыныстарды орта қышкылды жыныстар, мысалы

И

сиенит (кварцсыз порфир), ал 50% -ген темен болса - негізді жыныс­тар, мысалы габброид (базальт) деп атайды. Кремний (IV) тотыгы азай-ган сайын магмалык жыныстардың тығыздығы жоғарылайды, беріктігі өседі, ал түсі күңіірттенеді, өйткені олардың құрамында ауыр жөне күңгірт түсті минералдар — темір-магний силикаттары көбейеді (3.1-кесте).

3.1-кесте. Еи маңызды магмалық тау жыныстарын топтастыру және олардың қасиеттбрі

Жыныстағы 8і02 мөлшеріне сай	Терендік жыныстар	Орташа тығызды-ғы, т/м3	Сығуға беріктілік шегі, МПа	Төгілме жыныстар
Қышқыл жыныстар	Граниттер	2,7-2,6	250-120	Кварцты порфирлер, липарит
Орта қышқылды жыныстар	Сиениттер Диориттер	2,8-2,6 3-2,8	250-120 300-150	Кварцсыз порфирлер, трахит Портфириттер
Негізді жыныстар	Габбро, габроидтер	3,3-2,9	500-250	Диабаз, базальт

Минерал деп — химиялық құрамы мен физика-механикалық қа-сиеттері тұракты, өзіне тән химиялык кұрамы және кристалдық кұры-лымы бар денені атайды. Минералдар тау жыныстарын, рудаларды, метеориттерді құраушылар ретінде тау жыныстары секілді Жер бетінде не, физика-химиялық процестер нәтижесінде терең қабаттарда түзіледі. Тау жынысы бір немесе бірнеше минераддан кұралады. Демек, алуан түрлі тау жыныстарынын әр қайсысында да өзіне тән химиялық күрамы мен кристалдык қүрылымы болады.

Магмалык, тау жыныстарын құрайтын негізгі минералдар

Магмалык тау жыныстарын қүрайтын негізгі минералдарга: кварц, дала шпаттары, темір-магний силикаттары* және слюдалар жатады.

*Силикаттар дегеніміз - кремнийдің химиялық қосындылары, дәлірек айт-клі іда, кремний қышқылдарынын әртүрлі нсгіздерін құрайтынтұздары, яғни крем-НИЙ тотығының негізді тотықтармен қосындылары, мысалы, кальций, магний, натрий, алюминий силикаттары.

27

К варц. Ол кристаллы және аморфты түрлі болады. Кристаллы кварц (8Ю₂) — өте көп тараған, берік және желге мүжілмейтін мине­рал. Бұл минерал бос күйінде мысалы, кварцты қүмда) және байла-ныскан күйінде әртүрлі силикаттардың қүрамында (мысалы, темір-магний силикаттарында, алюминий силикаттарында) кездеседі. Кварц-тын бүл түрі өте берік (сығуға беріктілік шегі 2000 МПа-га дейін), шын тығыздығы 2,65 т/м³, каттылығы Моос шкаласы бойынша 7-ге, ал балқу температурасы 17І0°С-ка тең, шыныдай жылтыр, ультракүлгін сәулелерді жаксы өткізеді. Кварцтың түсі әдетте ақ, мөлдір ақшыл (түссіз), сүр келеді.

Беріктігі мен отқа төзімділігі жоғары болғандыктан кристаллы кварц желге мүжілмейді* де, шөгінді тау жыныстарында да негізгі минерал-дардың бірі болып есептелінеді.

Кристаллы кварцтыцтөрт полиморфтыктүрі бар: альфа-кварц (ты-ғыздығы бір текше сантиметрде 2,65 грамм), бетта-кварц, тридимит (тығыздығы 2,26 г/см³) және кристоболит (2,3 г/см³). Бүл кремнеземнің түрлері 370-1470°С аралығында бір-біріне ауысады. Сондыктан осы-лай температура әсерінен кварц көлемініқ өзгеруін, ол негізінде өндірілетін бүйымдарды пайдалануда ескеру кажет.

Кварцтыц ең көп тараған түрі - сс-кварц. Сондыктан оны моди-фикациясын көрсетпей-ак, кварц деп атайды. Жоғарыда көрсетілген кварцтың жалпы сипаттамалары кремнеземнің осы түріне тән. Кварц суда ерімейді; температура жоғарылауы әсерінен, әсіресе сілтілердің әсерінен оның ерігіштігі өседі. Соңғы жагдай автоклавта катаятын си­ликат бүйымдар және автоклавта өндірілетін сүйық (ерігіш) шынылар технологияларында кеңінен пайдаланылады.

Дала шпаттары ең көп тараған минералдар тобы — калийдің, каль-цийдің, натрийдің алюмосиликаттары. Олар барлык магмалыктау жы-ныстарының 2/3-сін, ал бүкіл жер кыртысының 50%-ын (салмағы бойынша) күрайды. Дала шпаттарының минералы тақта тәрізді (немісше шпаттақта) болатындықтан және ой-қырда, тау-таста көп кездесетіндіктен ондай минералдар дала шпаттары деп аталынған.

Дала шпаттарының қасиеттері құрамына байланысты өзгереді. Сығуға беріктік шегі — 120-170 МПа, шын тығыздығы — 2,5-2,8 г/см³, каттылығы Моос шкаласы бойынша — 6-6,5, балку температурасы —

*Минералдардың, жыныстардың желге мүжілуі — олардың ауа температура-сының ауытқуынан және жер беті суларының әсерінен бөлініп, ыдырауы.

28

Ш0-1550°С, түсі - ақ, қызғылт, сүр. Олардың негізгі түрлері - орто­клаз бен плагиоклаздар.

Ортаклаз («Тік бөлінгіш», яғни күш түскенде тік жарылатын) -калийдің алюмосиликаты (К₂0-А1₂0₃-65Ю₂). Ол қышкьіл (граниттер) және орта қышкылды (сиениттер) магмалық тау жыныстарында кездеседі.

Плагиоклаздар («киғаш бөлінгіш») - химиялық құрамы жағынан бір-бірімен кез келген мөлшерде араласа беретін альбит (Ыа₂ОА1₂0₃-68Ю₂) пен анорит (СаОА1₂0₃-5Ю₂) сияқты натрийлі-кальцийлі алюмосили-каттардың үздіксіз изоморфтык*) қатары. Плагиоклаздардың бәрінің касиеттері біріне-бірі үксас, негізділігі анортитке карай өсе береді. Бүлар магмалык тау жыныстарының бәрінде де кездеседі.

Дала шпаттарының, кварцпен салыстырғанда, беріктігі және жел­ге мүжілмеуі төмен. Олар көміртегі (IV) тотығы еріген су әсерінен ыдырайды «желге мүжіледі». Бұл жағдайда жаңа минерал-шөгінді тау жыныстары ішінде ең көп тараган балшыктардың өте мацызды бөлімі болып есептелінетін — каолинит түзіледі. Сондыктан дала шпаттары шөгінді тау жыныстарында сирек кездеседі. Олар шөгінді тау жыныс­тарында негізінде дала шпатты қүмдардың құрамына кіреді. Сондай-ак дала шпаттары метаморфтык тау жыныстарынын, мысалы гнейс-тердің күрамында да кездеседі.

Темірлі магнезиальді силикаттар. Бұл минералдардың түсі күңгірт (жасылдан қараға дейін), қаттылығы — 5-6, тыгыздығы кварц пен дала шпаттарынан жоғары - 3-4 г/см³, беріктігі 300-400 МПа, бүлар айтар-лыктай түтқырлы (пластикалы), ягни үруға кедергісі жоғары болады.

Бүл силикаттардың ішінде көп тарағандары: оливин, пироксиндер және амфиболдар. Олар көбінесе негізді магмалық тау жыныстары — габбро, диабаз, т.б. қүрамын қүрайды.

Оливин (латынша зәйтүн түсті) жасыл түсті минерал. Ол суда, ауада, көміртек тотығына төзімсіз, суда көлемін үлғайтып, серпентин (ла­тынша жыландай ирелең, орысша змеевик атты минералға — магний силикатына (ЗМё-28і0₂-2Н₂0) айналады. Мүның талшыкты түрі хризо­тил-асбест (тау зығыры) жіңішке талшықтардан түрады, асбестцемент онеркәсібінде және жылу өткізбейтін материалдар өнеркәсібінде қол-данылады. Елімізде асбестің үлкен кен орындары: Асбест, Жетікара,

•Изоморфизм — химиялық кұрамы мен құрылымы ұқсас кристалдык заттар-п.ын, косылыстар түзу қасиеті.

29

К иембай; сәйкесінше, Екатеринбург, Қостанай, Орынбор облыста-рында.

Слюдалар - қабат құрылымды жөне күрделі құрамды алюмосили-каттарға жататын минералдар тобы; олар жүқа, иілгіш және серпімді парактарға оңай ажыратылады. Олардың қаттылығы — 2,5-3, тығыз-дығы - 2,7-3,3 г/см³, көп тараған түрлері: мусковит, биотит.

Мусковит - калий гидроалюмосиликаты (К₂ОА1₂0₃-25Ю₂-2Н₂0), баяу балкиды, химиялык реактивтерге және механикалык әсерлерге төзімді; оның жүқа парактары мөлдір, түссіз болады. Биотит — калийлі, магнийлі, темірлі гидроалюмосиликат (К₂0-М§ОҒе₂0₃-А1₂0₃-68і0₂-2Н₂0), түсі күңгірт (коңыр, кара), мусковиттен гөрі оңай кирайды.

Слюдалар жыныстардың желге мүжілуін жылдамдатады; оларды өндеу (ажарлау) жүмыстарын тегістеуді, жалтыратуды) киындатады. Арнайы өндегіш ерітінділерінің көркемдік әсерін күшейту үшін олар­ды ң күрамына кейде слюдалар әдейі косы лады.