Химия в строительстве
Для будущего строителя знание основ химии также важно, как и знание строительной механики.
Свойства строительных материалов зависят от их химического состава. Все стройматериалы делятся на материалы органического происхождения (древесина, картон, пластмассы, полимеры, лаки, герметики) и неорганического (гипс, песок, щебень, цемент, камень).
Обычно для строительства используются материалы, находящиеся в твердом состоянии. Такое состояние определяет возможные дефекты структуры, которые могут сказаться на эксплуатации.
Агрегатное состояние вещества может быть газообразным, жидким или твердым. В первом случае между частицами большое расстояние, в жидком и твердом состоянии молекулы расположены в ближнем порядке.
Твердые вещества могут находиться в одном из двух состояний:
- кристаллическое состояние - частицы, входящие в состав кристалла расположены регулярным образом;
- аморфное состояние, которое может быть в двух формах - компактной и дисперсной. В первом случае аморфные тела находятся в стеклообразном состоянии, во втором – в виде тонкого порошка. В аморфном состоянии у вещества наблюдается аморфность свойств и отсутствие точной температуры плавления.
Связи между молекулами, ионами и атомами могут быть ионными, ковалентными или металлическими. Молекулярная связь между частицами характеризуется малой механической прочностью, ионная связь характеризуется высокой температурой плавления, ковалентная связь характеризуется высокой твердостью, металлическая связь характеризуется большой электропроводностью.
Рисунок 1. Химия изучает и объясняет свойства строительных материалов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Важнейшие химические элементы и их соединения
В строительстве часто используются определенные соединения, которые содержатся в земной коре. Эти соединения представлены в виде минералов, образующих горные породы, из которых добываются строительные материалы.
Перечислим наиболее часто применяемые в строительстве соединения:
- соединения кальция, они представлены карбонатом кальция, который является основой мела, мрамора, доломита, анортита, флюорита, ангидрита. Известняк используют при производстве соды, стекла и извести;
- соединения магния, они представлены в виде карбоната, который образует магнезит и доломит. Природными силикатами магния являются асбест и тальк. Соли магния можно обнаружить в морской воде и в соленой озерной воде;
- соединения алюминия - наиболее распространенный в земной коре металл встречается в природе в виде корунда, алюминий является частью более чем 250 минералов;
- соединения железа, этот элемент является четвертым по распространенности и одним из первых, используемых человеком. Главными железными рудами являются красный железняк, шпатовый железняк, бурый железняк, магнитный железняк. Одним из самых распространенных стройматериалов, содержащих железо, является сталь, в строительстве используются углеродистые, легированные и конструкционные стали;
- соединения углерода содержатся в небольших количествах в земной коре, но при этом углерод - самый многочисленный по образуемым соединениям, их более трех миллионов. Самыми известными являются графит, ископаемый уголь, алмаз, монооксид углерода;
- соединения кремния встречаются в составе силикатов и алюмосиликатов, кремний является вторым по распространенности.
Для нужд строительства ежегодно добываются около ста миллиардов тонн минерального сырья. При обработке сырья образуются шлаки, то есть отходы, которые весьма разнообразны по составу. Топливная промышленность является источников золы и шлака, углеобогощающая производит тонны угольного шлама, черная и цветная металлургия производят нефелиновые шламы, доменные и ферросплавные шлаки. Эти отходы могут использоваться в строительном производстве, так как содержат элементы первой и второй групп периодической системы, но непосредственное их применение затруднено. Продукты класса В являются нестабильным, в то время как класс А в основном сохраняет природные свойства горных пород.
