CC BY
1О.Н. Буренина, канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник, e-mail: bon.ipng@mail.ru М.Е. Саввинова, канд. техн. наук, науч. сотрудник, e-mail: maria-svv@yandex.ru А.В. Андреева, мл. науч. сотрудник, e-mail: aita1973@mail.ru Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук, г. Якутск
УДК 691.261, 263/166, 32
АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ)
В статье приведен анализ сырьевой базы строительных материалов Республики Саха (Якутия), которая обладает высоким показателем производства изделий и конструкций строительного назначения. В результате реализации основных направлений развития отрасли промышленных материалов в Республике Саха (Якутия) возможно создание производства современных высококачественных конкурентоспособных ресурсо- и энергосберегающих строительных материалов, изделий и конструкций на основе бетонных смесей с учетом потребностей и имеющейся сырьевой базы, что позволит обеспечить потребность регионального рынка в строительных материалах по количеству, ассортименту и качеству. Эффективным остается внедрение научных исследований в производство энергоэффективных и энергосберегающих строительных материалов на основе имеющейся сырьевой базы.
Для развития каменного строительства на севере республики имеются широкие возможности, так как запасы строительного камня, песчаника и известняка как основных компонентов для создания бетона и цемента расположены в руслах судоходных рек, пересекающих территорию арктической зоны с выходом в Северный Ледовитый океан. Это позволит обеспечить относительно низкую себестоимость их транспортировки к месту производства.
Ключевые слова: строительные материалы, месторождение, минерально-сырьевые ресурсы, энергоресурсосбережение, эффективность.
O.N. Burenina, Cand. Sc. Engineering, leading researcher M.E. Savvinova, Cand. Sc. Engineering, research associate A.V. Andreyeva, junior researcher
THE ANALYSIS OF CONSTRUCTION MATERIALS' PRODUCTION IN THE REPUBLIC OF SAKHA (YAKUTIA)
The source base of construction materials of the Republic of Sakha (Yakutia) has been considered, and its analysis ofproduction has been made in the article. It is possible to create the production of modern high-quality competitive resource and energy saving construction materials, products and designs on the basis of concrete mixes taking into account requirements, and the available source of raw materials in the Republic of Sakha (Yakutia) due to the realization of the main directions of industrial materials branch development. That will allow providing the need of the regional market for construction materials by quantity, the range and quality.
There are many opportunities for the development of stone construction in the north of the republic since stocks of a construction stone, sandstone and limestone as the main components for creation of concrete and cement are located in beds of the navigable rivers crossing the territory of the Arctic zone with an entry in the Arctic Ocean. It will allow providing rather low cost of their transportation to the place of production.
Key words: construction materials, field, mineral raw material resources, energy resources saving, efficiency.
Введение
Определяющим фактором размещения производства конкурентоспособных строительных материалов, изделий и конструкций на основе современных наукоемких технологий является наличие сырья и материалов. Север России, в том числе Якутия, располагает значитель-
ными источниками минерального сырья для производства строительных материалов. Реализация крупных инвестиционных проектов и строительство объектов капитального строительства в рамках Государственных программ Республики Саха (Якутия) требует большого объема бетонных смесей и строительных растворов. Одними из основных компонентов этих смесей являются нерудные строительные материалы - крупный и мелкий заполнитель. Республика располагает огромными запасами кварцевых песков. Кварцевые пески Бестяхского, Нижне-Бестяхского месторождений и месторождения Диринг-Етеге пригодны для производства си-ликатобетонных изделий, в том числе из автоклавного ячеистого бетона. В общем на территории Якутии подготовлены к промышленному освоению 17 месторождений песков с суммарным балансовым запасом по категории А + В + С1 в количестве 47530 тыс. м3. Однако утвержденные запасы песка в южных и западных улусах Якутии недостаточны, поэтому перспективно создание на этих территориях завода по выпуску щебня и песка из отсевов дробления, тем более, что сырьевые запасы для этого производства распространены практически повсеместно.
Анализ и обсуждение
Северные территории Республики Саха (Якутия) располагают значительными источниками минерального сырья для производства строительных материалов. Основными видами минерально-сырьевых ресурсов являются [1]:
- карбонатное сырье для производства извести;
- строительные камни, пригодные для производства бутового камня и щебня;
- строительный песок для производства бетона, силикатных изделий, штукатурно-кла-дочных растворов;
- песчано-гравийные смеси;
- глины, суглинки кирпичные;
- сырье для производства легких заполнителей из керамзита.
Помимо естественных минерально-сырьевых ресурсов на Севере имеются отходы от добычи полезных ископаемых, а также шлаковые отвалы тепловых электростанций, пригодные для производства строительных материалов.
Кроме того, Нижнеколымский район богат различными видами облицовочных камней: мраморов, гранитов, кристаллических сланцев. В бассейне р. Колымы в районе поселков Сред-неколымск и Зырянка Верхнеколымского улуса разведано несколько проявлений и месторождений облицовочного камня, представленных гранитами, габбродиоритами, липаритами. Окрестности п. Белая Гора Абыйского улуса богаты интрузивными породами гранитов и гра-нодиоритов.
Не используются сырьевые ресурсы для вяжущих веществ - карбонатные породы для строительной извести и гипсового камня, песков для стекла и силикатных изделий, на основе которых на мировом уровне успешно работают конкурентоспособные производства энергоэффективных экологически чистых стеновых и теплоизоляционных материалов на основе пеностекла и ячеистых бетонов автоклавного твердения. Следует отметить, что наличие сырьевой базы известняков и гипса создает предпосылки для развития альтернативных цементу видов вяжущих. Производство извести менее энергоемко, чем производство цемента.
На основе извести возможна организация смешанных вяжущих: известково-цеолитовых, известково-цементно-цеолитовых, известково-карбонатных, отличающихся большей гидрав-личностью - способностью твердеть во влажных и водных средах, стойкостью к воздействию воды. Прочность таких вяжущих соответствует маркам 100, 200 и 300 и может применяться для изготовления низкомарочных строительных растворов и бетонов для устройства полов, санитарно-технических кабин, проведение штукатурных работ во влажных помещениях.
Уникальные свойства природного вермикулита, обнаруженные Дж. Берчелл [2], позволяют изготавливать огнеупорную неорганическую пенообразную массу, подобную органическому пенополистиролу. Сырьевой базой строительного вермикулита в Якутии является
Инаглинское месторождение. Месторождение комплексное и включает в себя минеральные запасы вермикулита, хромдиопсида, дунитовых пород и является единственным на Дальнем Востоке и северо-востоке Российской Федерации. Запасы вермикулитовой руды категорий С1 + С2 составляют 3326,8 тыс. т при среднем содержании вермикулита 19,9 %.
Помимо востребованности на местном рынке вермикулитовая продукция обладает большими экспортными возможностями, благодаря своим уникальным свойствам многоцелевого назначения.
Заслуживают внимания цеолитсодержащие породы Сунтарского месторождения. Эффективность работы карьеров по добыче цеолитсодержащих пород заключается в многопрофильном, комплексном использовании этого полезного ископаемого, нацеленного не только на традиционные области применения. Одной из областей с практически неограниченными возможностями потребления является строительство. В силу своих уникальных свойств цеолиты могут применяться в качестве активной минеральной добавки при производстве тяжелых бетонов, гипсобетонов, водостойких гипсовых материалов, силикатного кирпича, а также использоваться в различных строительных смесях с целью экономии цемента. Благодаря введению природного цеолита в рецептуру можно существенно сократить содержание дорогостоящего клинкера без ухудшения свойств цемента. Данная технология находит широкое применение для производства добавочных и композиционных цементов, так как цена цеолита значительно меньше себестоимости производства клинкера. Кроме того, цеолиты имеют способность к термоактивированному вспениванию, что определяет их использование для изготовления энергосберегающих пористых строительных материалов, в том числе на основе бетонных смесей.
Однако, несмотря на обширную сырьевую базу, предприятия промышленности строительных материалов Республики Саха (Якутия) производят лишь следующие материалы:
- вяжущие материалы (цемент);
- бетонные смеси и строительные растворы;
- сборные железобетонные изделия (в том числе детали для крупнопанельного домостроения);
- материалы, изделия и конструкции из древесины;
- нерудные строительные материалы (щебень, гравий, песчано-гравийные материалы, строительный песок);
- теплоизоляционные материалы (пенополистирольные плиты, ячеистые бетоны, мине-раловатные теплоизоляционные изделия).
В настоящее время возобновлено производство базальтовых теплоизоляционных изделий в г. Покровске ОАО «Сахабазальт» и пос. Кысыл-Сыр, широко развернуто производство пенополистирола из привозного сырья, что в достаточной степени обеспечивает потребности республики. Их преимущества и недостатки общеизвестны. Поэтому для экономии энергии и углеводорода необходима разработка низкотемпературных способов получения неорганических соединений, позволяющих получать теплоизоляционные материалы с улучшенными эксплуатационными свойствами. Как известно, к таким материалам относятся автоклавные ячеистые бетоны. Совместно со специалистами кафедры инженерной химии и естествознания Петербургского государственного университета путей сообщения разрабатывается технология производства теплоизоляционных изделий автоклавного твердения из малокварцевых речных песков [1].
Пилотный проект создан на базе СВФУ им. М.К. Аммосова с использованием отечественного технологического оборудования производительностью до 50-70 м3 в сутки, достаточной для малых городов России. Ведутся совместные исследования по созданию нанострук-турированного модификатора, повышающего эксплуатационные свойства изделий автоклавного твердения из малокварцевых речных песков при низких плотностях и, в конечном счете, снижающего себестоимость конкурентоспособного конечного продукта.
В настоящее время в малоэтажном строительстве наблюдается дефицит стеновых материалов, особенно для частного сектора, из-за резкого сокращения объема деловой древесины. Проблему частично следует решить использованием арболитовых изделий с легким заполнителем на основе отходов деревообработки [3]. Арболит в условиях Якутии вполне возможно получить хорошего качества, используя не только отходы сосны и ели, но и даурской лиственницы - основной породы, произрастающей в лесах (86,9%), тогда как сосна составляет 11,4%, а ель - 1% [4].
В 1970-х гг. были построены из крупных арболитовых блоков 1-2-этажные здания жилых домов, магазинов, гаражей и т.п., которые эксплуатируются до настоящего времени. Авторами исследовано тепловое расширение компонентов арболита - даурской лиственницы (проба Б) и цементного камня нормального твердения в диапазоне температур от 20°С до 70°С на дилатометрической установке по методике МГСУ (МИСИ) [5]. Чтобы учесть влияние экстрактивных веществ даурской лиственницы, цементный камень получили при твердении цементного теста, затворенного на экстракте из опилок лиственницы (проба Б) в зависимости от времени выдерживания в воде комнатной температуры в течение 3, 6, 12 и 24 ч. Коэффициент линейного теплового расширения (КЛТР) древесины даурской лиственницы вдоль волокон при 0 °С был равен приблизительно 5-10-6 1/°С. Поперек волокон в радиальном и в танген-сальном разрезах значение КЛТР - (50-40)-10-6 1/°С. Тепловое расширение цементного камня в воздушно-сухом состоянии практически не зависит от времени экстрагирования и условий твердения. На дилатометрических кривых этих образцов, насыщенных водой, не наблюдалось значительных аномалий при температуре -7°С, которые, как правило, характерны для неморозостойких бетонов.
Авторы утверждают, что близкие значения КЛТР Бестяхского керамзита, даурской лиственницы и растворной части на керамзитовом песке предопределяют получение бетона, структура которого характерна для морозостойких бетонов. Одновременно возможность учета КЛТР компонентов по закону аддитивности позволяет расчетным путем определять температурные деформации материала и тем самым оптимизировать соотношение компонентов бетона по значениям КЛТР. В целях изучения реальных факторов воздействия сурового климата на материал наружных ограждений применялся метод одностороннего воздействия переменных и низких отрицательных температур. В результате испытаний во фрагментах на внутренней и наружной поверхностях влажность уменьшилась на 3-4%, тогда как в среднем сечении еще оставалась высокой. До достижения равновесной влажности стенового материала обычно проходит 2-3 года эксплуатации легких бетонов [6].
Для реализации мероприятий социально-экономического развития Республики Саха (Якутия) приоритетными направлениями развития производства строительных материалов на основе бетонных смесей видятся следующие:
- увеличение объема производства низкомарочных бетонов и изделий на их основе для малоэтажного домостроения;
- организация производства стеновых мелких блоков из высокопрочных энергоэффективных бетонов, дислоцированных по всей территории РС (Я);
- широкомасштабное использование местной минерально-сырьевой базы и отходов потребления и производства для изготовления высокопрочных и энергоэффективных материалов;
- создание новых либо расширение существующих производств сборных железобетонных изделий для строительства жилья экономкласса и объектов социально-культурного назначения;
- для уменьшения транспортной составляющей в стоимости строительства - размещение мобильных производств строительных материалов малой производительности во всех
группах улусов, при этом создаваемые производства должны отвечать требованиям энергоэффективности и экологичности, быть легко переналаживаемыми, иметь возможность производства широкой номенклатуры изделий и конструкций;
- при создании новых мощностей промышленности строительных материалов использование их максимальной приближенности к потребителю.
Выводы и предложения
Анализ текущего состояния промышленности строительных материалов Республики Саха (Якутия) показал, что, несмотря на наличие собственной минерально-сырьевой базы, устойчивый спрос на продукцию отрасли, обусловленный увеличением строительства жилья и реализацией инвестиционных проектов в транспортном, нефтегазовом, лесопромышленном и агропромышленном комплексах, горнодобывающей промышленности, туризме, развитием перерабатывающих производств, осуществлением берегоукрепительных работ, имеются и сдерживающие для развития отрасли стороны. Во-первых, это неравномерность дислокации производственных мощностей по выпуску строительных материалов на территории республики, что существенно увеличивает стоимость строительства за счет высоких тарифов на транспортные слуги. Во-вторых, это высокий уровень физического износа основных производственных фондов предприятий и, наконец, использование энергоемких технологий и устаревшего энергозатратного оборудования.
В связи с этим для масштабного развития отрасли необходимо внедрение результатов научных исследований в производство энергоэффективных и энергосберегающих строительных материалов на основе имеющейся сырьевой базы.
Библиография
1. Местников А.Е., ЕгороваА.Д., АбрамоваП.С. Сырьевые ресурсы для производства строительных материалов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2012. -№ 2. - С. 39-41.
2. Берчелл Дж. Д., Келли Э. Новые неорганические материалы // В мире науки. Scientific American: изд. на русском языке. - 1988. - № 7. - С. 51-59.
3. Местников А.Е., Абрамова П.С., Куба В.В. Особенности производства и применения арболи-товых изделий на Севере // Успехи современного естествознания. - 2014. - № 11-2. - С. 114-116.
4. АбрамоваП.А. [и др.]. Температурные деформации и особенности арболита на даурской лиственнице (применительно к строительству в Якутии) // Труды конференции «Бетоны на пористых заполнителях Дальнего Востока и их применение». - Владивосток, 1980. - Т. 1.
5. Горчаков Г.И. Орентлихер Л.П., Лифанов И.И. и др. Повышение трещиностойкости и водостойкости легких бетонов для ограждающих конструкций. - М.: Стройиздат, 1971. - 158 с.
6. Местников А.Е., Абрамова П.С., Антипкина Т.С. и др. Каменные материалы и конструкции в северном строительстве. - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2008. - 168 с.
Bibliography
1. MestnikovA.E., Egorova A.D., AbramovaP.S. Raw material resources for production of construction materials // Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij. - 2012. - N 2. - P. 39-41.
2. Berchell J., Kelly A. New inorganic materials // V mire nauki. Scientific American: Prod. in Russian. - 1988. - N 7. - P. 51-59.
3. Mestnikov A.E., Abramova P.S., Kuba V.V. Features of production and application of papercrete products in the North // Uspehi sovremennogo estestvoznanija. - 2014. - N 11-2. - P. 114-116.
4. Abramova P.A. [et al.]. Temperature deformations and features of wood concrete on a daursky larch (with reference to construction in Yakutia)// Trudy konferencii «Betony na poristyh zapolniteljah Dal'nego Vostoka i ih primenenie». - Vladivostok, 1980. - Vol. 1.
5. Gorchakov G.I., Orentlikher L.P., Lifanov I.I. et al. Increase in crack resistance and water - firmness of light concrete for the protecting designs /, E. G. Muradov. - M.: Strojizdat, 1971. - 158 p.
6. Mestnikov A.E., Abramova P.S., Antipkin T.S. et al. Stone materials and designs in northern construction. - Jakutsk: Izd-vo JaNC SO RAN, 2008. - 168 p.
