CC BY
35
УДК 666.96; 666.97
В. В. РИБК1Н, В. В. КОВАЛЕНКО, Ю. Л. ЗАЯЦЬ, П. О. ПШ1НЬКО, В. П. ЛИСНЯК, Л. О. ЯРИШК1НА, С. В. ВАСИЛЬЕВА (ДПТ)
ДОСЛ1ДЖЕННЯ Ф1ЗИКО-Х1М1ЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ДР1БНИХ ЗАПОВНЮВАЧ1В ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЗАЛ1ЗОБЕТОННИХ ШПАЛ
В робот проведено аналiз реакцшно! здатностi та зернового складу дрiбних заповнювачiв для виробниц-тва залiзобетонних шпал.
Ключовi слова: залiзобетоннi шпали, лужно-кремнieвокисла реакщя, зерновий склад, пiсок
З прадавшх час1в чолов1ча спшьнота була стурбована яюстю буд1вельних матер1ал1в та виготовлених з них буд1вельних вироб1в та р1з-них споруд. Вчеш р1зних кра!н знаходять зве-дення закошв р1зних мют у середньов1чч1 та набагато рашше, де згадуються м1ри покарання за використання неяюсних буд1вельних матер1-ал1в. Ниш необхщшсть вхщного контролю реакцшно! здатност партш др1бних заповнювач1в на тдприемствах-виробниках затверджено нормами ДСТУ Б.В. 2.7-76-98 «Пюок для буд1ве-льних робгг з вщс1в1в руйнування скальних по-рщ прничозбагачувальних комбшат1в Укра!-ни», п. 7.4 [1]. Кр1м того, характеристики якост вказаш в сертифшатах якост цих матер1ал1в. Однак, вочевидь, маемо дуже часто незб1г ф1зи-ко-х1м1чних властивостей матер1ал1в з такими
З табл. 1 видно, що шски 1гнатпшьського родовища та ВКП«Яв1р-1нвест», с. Велика Ка-лишвка Хмельницького району е неоднорщни-ми, але розробки нових карт дозволяють отри-мати продукщю в межах державних стандарт1в.
Таблиця 1
Реакцшна здатшсть пiску |Ш11и\ родовищ УкраТни
нуе бетон 1з середини протягом 2.. .5 роюв [2].
Тому метою даног роботи було виявлення ф1зико-х1м1чних властивостей др1бних запов-нювач1в для виробництва зал1зобетонних шпал.
Для виявлення реакцшно! здатност та зернового складу застосовано стандарты методики визначення цих характеристик в буд1вельних матер1алах.
В табл. 1 представлено результати визна-чення реакцшно!' здатност шску та щебеню р1зних виробниюв. Результати отримаш за стандартними методиками фотометричним та
про реакцшну здатн1сть заповнювач1в.
Найменування об'екту дослвдження Модуль круп-носп Хiмiчнi методи визначення реакцшно! здатносл прничо! породи i щебеню
Фотометрич-ний розчин-ний БЮг , ммоль/л Ваговий роз-чинний БЮг , ммоль/л
1 2 3 4
Пiсок (жовтий, природнiй, мiлкий). М. Нетiшин, Хме-льницьк. обл. 1,44 286,5 273,45 180,7 166,13
Шсок Хмельниць-ко! обл. виробн. «Явiр-Iнвесту» 1,53 3,84 3,84 - -
Пiсок (сiрий, ввд-ав), ТОВ «Гшван-ський гранiтний кар'ер» 2,11 27,41 29,86 19,16 21,16
Шсок (жовтий) 1р-шанське род-ще 1,565 54,07 52,3 36,5 20,5
Шсок 1гнатинське родовище 1,565 63,82 60,76 52,33 48,5
Пiсок рiчковий ПП «Юлш» 1,575 49,66 58,37 48,0 47,7
Пiсок Дшпродзер-жинського рiчково-го порту 1,79 45,68 47,87 - -
Пiсок Солов'!на роща 1,66 38,9 46,04 - -
Пiсок Дшпродзер-жинського рiчково-го порту 1,79 43,22 44,14 - -
© Рибкш В. В., Коваленко В. В., Заяць Ю. Л., Пшшько П. О., Лисняк В. П., Яришкша Л. О., Васильева С. В., 2012
з
Закшчення табл. 1
Найменування об'екту дослщження Модуль круп-ноСП Хiмiчнi методи визначення реакцшно! здатностi прничо! породи i щебеню
Фотометрич- ний роз-чинний БЮг , ммоль/л Ваговий розчинний БЮг , ммоль/л
1 2 3 4
Псок ВКП«Яшр-1нвест», с. Велика Калиншка Хмельн. р-н з розмиву ново! карти 1,89 1,23 - - -
Пiсок 1гнатинське родовище (жовтий) 1,53 61,06 81,48 42,83 84,17
Пiсок Гричанський кар'ер (арий) 64,0 55,48 29,5 26,33
Пiсок Iгнатпiльське родовище (жовтий) 1,495 51,44 64,62 49,33 45,83
-«- 1,52 57,39 60,76 - -
Пiсок Iгнатпiль-ський розмив ново! карти 1,72 1,53 - - -
Пiсок Кшвського рiчкового порту 1,14 3,3 - - -
Пiсок Кременчу-цького рiчкового порту 1,56 25,5 19,7 26,0 19,83
-«- (Крячiнiвського родовища) 1,58 29,12 27,9 - -
Псок ВКП «Яир-1нвест» Славуга-2 2,00 40,47 41,57 34,33 29,5
Псок Горинь-Крупецького родовища ВКП«Явiр-Iнвесг». с. Велика Калиншка Хмельн. р-н. 2,13 85,71 89,27 - -
-«- 2,19 61,98 55,25 - -
З результапв анатзу даних в табл. 1 виявле-но, що з 12 дослщжених родовищ шску з р1зних кар'ер1в неприпустиме застосування природного шску Нетшиньського кар'еру Хмельницько! обласп, у якого реакцшна здатшсть майже у 6 раз1в перевищуе допустим! державними стандартами норми. Цей тсок застосовувався у технолопчному процес виготовлення затзобе-тонних шпал на Гшваньському заводь Недопустимо за нормами державного стандарту застосування ВАТ Коростеньським заводом ЗБШ
шску Гричанського кар'еру, де реакцшна здатшсть шску перевищуе норми стандарту до 63 % (вщносних). Неприйнятне за ддачими нормами застосування ДП Старокостянтишвським заводом ЗБШ шску 1гнатпшьського шщаного кар'еру розробки старо! карти, де виявлена фо-тометричним методом реакцшна здатшсть кремнезему перевищуе допустиме стандартом зна-чення на 14,62 ммоль/л, але розроблення ново! карти родовища дозволило отримати тсок з реакцшною здатшстю в межах норм стандарту. Не вщповщае вимогам ГОСТ 2869.0-97 тсок р1чковий, що застосовуеться Запор1зьким ЗАТ «ЗЗЗШ» ПП «Юл1я».
Ретельний анатз технолопчних процешв виготовлення зал1зничних затзобетонних шпал виявив наявнють у сировинному матер1ал1 -
-> 3
п1ску крупних до 3 см грудок грунту та глини у кшькост до 1 % (мас.). Найбшьш характерне це порушення технолопчних норм на Гшвансько-му завод1 затзобетонних шпал. Це не вщпов> дае нормам ДСТУ В.А. 1.1-55-94 «Природш шски для виробництва буд1вельних матер1ал1в. Термши та визначення» Перечень шкщливих фактор1в, п. 7.2 Шюдлив1 домшки, де д1аметр часток глини у грудках повинен знаходиться у межах вщ 1,25 до 5,0 мм, та гумусу до 30 мм.
Дослщження зернового складу шску для оцшки придатносп до застосування в буд1вель-них розчинах та бетонах було проведено на зразках шску та граштного вщс1ву, яю надюла-ш заводами в якост сировинних матер1ал1в для виробництва зал1зобетонних шпал.
Розс1в заповнювач1в проводили вщповщно державним стандартам за загальноприйнятою методикою. Результати розс1в1в та !х вщповщ-шсть нормам ДСТУ представлено в табл. 2-8, рис. 1-3.
З анатзу модул1в крупносп шску видно, що багато родовищ задовольняють нормам державного стандарту Мкр = 1,6...3,15, але розм1ри часток - не завжди.
Для шдвищення модуля крупносп р1чкових шсюв для виробництва затзобетонних шпал на ВАТ «Гшваньський завод спещального затзо-бетону» використовуе вщс1в «Гшваньського граштного кар'еру».
Результати анал1зу проб показав, що модуль крупносп та фракцшний склад вщс1ву не ма-ють стабшьних показниюв та потребують рете-льних перев1рок для попередження викорис-тання партш вщшву, що не задовольняють ю-нуючим стандартам якосп.
На рис. 1 видно, що результати розаву вщ-с1ву не завжди задовольняють нормам ДСТУ.
Taблиця 2
Pезyльтaти розсiвy вiдсiвy «rHÍBaHbCbKoro rpaHiTHoro Kap'epy» - постaчaльникa ВАТ «Гнiвaньський зaвод спецiaльного зaлiзобетонy»
3anm-шки швт, % Poзмip cm, мм Пpoйшлo ^зь chto 0,16, %
10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16
1 0,51 26,56 42,89 63,92 75,43 85,67 93,86
2 0 0 9,1 42,0 63,9 80,7 89,7
I 40 ■й
Poзмipи oтвopiв cm; мм
Pиc. 1. Кiлькicть швнт cepeднix зaлишкiв нa cитax
гpaнiтнoгo вiдciвy «Гнiвaньcькoгo гpaнiтнoгo Rap'epy» - пocтaчaльникa BAT «Гнiвaньcький зaвoд cпeцiaльнoгo зaлiзoбeтoнy»
Сepeдня щiльнicть нacипнoï мacи вiдciвy cклaдae 1,54 кг/л, мoдyль кpyпнocтi 2,85. Ha pиc. 1-2 тa з тaбл. 2 видш, щo peзyльтaти poз-ciвy ^arn^ora вiдciвy нe зaвжди зaдoвoльня-ють нopмaм ДСTУ.
Taким чинoм, дpyгa пapтiя вiдciвy нe мoжe викopиcтoвyвaтиcя для виpoбництвa зaлiзoбe-тoнниx штл.
1.0 1.5
Poзмip oтвopiв cm1, мм
Pmc. 2. Кiлькicть швнт cepeднix зaлишкiв нa cитax ввдаву Гнiвaнcькoгo rap'epy - пocтaчaльникa «Гш-вaньcькoгo зaвoдy cпeцiaльнoгo зaлiзoбeтoнy»
^ступним oб'eктoм yвaги дaнoï poбoти craro дocлiджeння зepнoвoгo cклaдy пicкiв 1г-нaтпiльcкoгo тa Ipшaнcькoгo poдoвищ ^бл. 3, 4, pиc. 3).
Сepeдня щiльнicть нacипнoï мacи пicкy пepшoï пpoби cклaдae 1,53 кг/л, мoдyль ^уп-нocтi - 2,03. Peзyльтaти poзciвy пicкy зaдoвoль-няють нopмaм ДСTУ.
Taблиця 3
Pезyльтaти розмву nicKy Iгнaтпiльського Kap'epy - постaчaльникa ВАТ «Коростеньський зaвод зaлiзобетонних шпaл»
3anm-шки пoвнi, % Poзмip cит, мм Пpoйшлo ^зь chto 0,16, %
10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16
1 0 0 1,8 8,3 25,9 71,2 95,7
2 0 0 1,6 6,3 22,8 68,5 95,4
3 0 0 0 0,4 2,4 70,2 99,5
4 0 0 0,4 2,4 15,0 69,5 95,2
80
80
60
60
40
20
20
0
0.0
0.5
2.0
2.5
Сepeдня щшьшсть нacипнoï мacи дpyгoï пpoби пюку cклaдae 1,565 кг/л, мoдyль ^упвд-cтi - 1,95. Haявнicть чacтoк бiльшe 5 мм - дo 1 %. Peзyльтaти poзciвy пюку зaдoвoльняють нopмaм ДСTУ.
Мoдyль кpyпнocтi тpeтьoï пpoби пicкy craa-дae 1,72, cepeдня щiльнicть нacипнoï мacи -
1,52 кг/л. Ha prnc. 3 виднo щo peзyльтaти poзci-ву пicкy нe зaдoвoльняють нopмaм ДСTУ.
Мoдyль кpyпнocтi пicкy чeтвepтoï пpoби cклaдae 1,52, cepeдня щшьшсть нacипнoï мa-cи - 1,82 кг/л. Peзyльтaти poзciвy пicкy ж зa-дoвoльняють нopмaм ДСTУ. Ha cmrax з poз-мipaми oтвopiв 2,5 тa 1,25 мм зaлишaeтьcя дo 50 % чepeпaшoк.
1.0 1.5
Розмiр отворИв сит, мм
Рис. 3. К1льк1сть псвних середшх залишк1в на ситах третье! проби пiску Iгнатпiльськсгс рсдсвища
Анатз зернсвсгс складу шску 1ршанськсгс рсдсвища показав вщповщшсть йоге нормам д1ючих стандарнв (табл. 4).
Середня щшьшсть насипно! маси шску 1р-шанського кар'еру складае 1,53 кг/л, модуль крупносп - 1,95.
Наступним об'ектом анатзу були шски Кременчуцького р1чкового порту. Кшьюсть по-вних середшх залишюв на ситах шску Кременчуцького р1чкового порту - постачальника ВАТ «Укра!на Промресурс» представлено в табл. 5.
Таблиця 4
Результати розмву шску 1ршанського кар'еру - постачальника ВАТ «Коростеньський завод залiзобетонних шпал»
Залишки Розмф сит, мм Пройшло крЬь
повш, сито 0,16,
% 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 %
0 0 1,5 9,0 25,4 63,9 95,1
Таблиця 5
Результати розаву пiску Кременчуцького рiчкового порту та Крячинiвського родовища Кременчуцького рiчкового порту
Залишки повш, % Розмф сит, мм Пройшло крЬь сито 0,16, %
10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16
Кременчуцький р1ч. порт 0 0 0,7 2,0 10,5 69,5 96,8
Крячишвське родовище 0 0 0 0 4,8 56,4 96,4
Середня щшьшсть насипно! маси вщшву першо! проби складае 1,56 кг/л, модуль крупносп - 1,79. Наявшсть часток-черепашок роз-м1рами вщ 2,5 мм до 10 мм - до 1 %.
Модуль крупносп вщшву друго! проби складае 1,58, середня щшьшсть насипно! маси -1,56 кг/л. Результати розшву шску не задоволь-няють нормам ддачого стандарту.
Пощбш результати анашзу отримано на роз-авах шску 1111 «юл1я» Запсрiзьксгс рiчксвсгс порту, 1111 «Солов'!на роща» та Дшпродзержин-ського рiчксвсгс порту. Але найменший зерно-вий склад мае шсок Ки!вського рiчксвсгс порту. Вiн майже не зближуеться з допустимою стандартом областю (табл. 6).
Таблиця 6
Результати розаву тсшв рiзних родовищ
Залишки повш, % Розмф сит, мм Пройшло кр1зь сито 0,16, %
10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16
ПП «Юл1я» 0 0 0,8 8,1 14,9 63 96,2
1111 «Солов'!на роща» 0 0 0,7 2,4 8,9 58,9 95,4
Дншродзер-жинський р1ч-ковий порт 0 0 0,5 2,2 9,4 68,3 98,6
Ки!вський р^чковий порт 0 0 0,5 1,0 1,7 22,6 87,8
60
40
20
0
0.0
0.5
2.0
2.5
Середня щшьшсть насипно! маси пiску 1111 «Юлiя» складае 1,575 кг/л, модуль крупносп -1,83. Наявнiсть часток черепашок розмiрами вiд 2, 5 мм до 10 мм - до 1 %.
Модуль крупносп тску 1111 «Солов'!на роща» складае 1,66, середня щшьшсть насипно! маси - 1,55 кг/л. Результати розшву шску не задовольняють нормам ДСТУ. На ситах 2,5 та 1,25 мм в остатку до 20 % (мас.) черепашок (СаСО3), яю в бетоннш сумiшi при взаемоди з вуглекислим газом пов^ря утворюють розчин-ний у водi бiкарбонат кальцiю, який руйнуе по-передньо напруженi конструкцп.
Модуль крупносп пiску Дншродзержинсь-кого рiчкового порту складае 1,79, середня щшьшсть насипно! маси - 1,56 кг/л. Результати розшву тску не задовольняють нормам ДСТУ.
На ситах 2,5 та 1,25 мм залишаеться до 15 % (мас.) черепашок (СаСО3).
Модуль крупносп тску Ки!вського рiчково-го порту складае 1,14; середня щшьшсть насипно! маси - 1,49 кг/л. Результати розшву шску не задовольняють нормам ДСТУ та навт не зближаються з нормативними значеннями. На ситах наявш залишки грунту або водоростей: отвори сит 5-2,5-1,25 мм до 50 %, отвори сита 0,63 мм - до 30 %, отвори сита 0,315 мм -до 15 %.
Наступним об'ектом дослщження був шсок Славутського родовища. Результати розшву шску Славутського кар'еру - постачальника «Старокостянтишвського заводу залiзобетон-них шпал» представлено в табл. 7.
Таблиця 7
Результати розмву шску Славутського кар'еру - постачальника «Старокостянтишвського заводу залiзобетонних шпал»
Залишки повн1 , % Розм1р сит, мм Пройшло кр1зь сито 0,16, %
10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16
0 0 1,6 6,3 22,8 68,5 95,4
Середня щшьшсть насипно! маси тску Славутського кар'еру складае 1,53 кг/л, модуль крупносп - 1,97. Результати розшву тску не задовольняють нормам ДСТУ.
Найбшьш глибокий аналiз проведено на т-сках рiзних карт та родовищ «Явiр-Iнвесту». Результати розшву шску рiзних проб наведено в табл. 8.
Таблиця 8
Результати розмву шску рiзних проб родовищ Явiр-Iнвесту
Зали-шки повш, % Розм1р сит, мм Пройшло кр1зь сито 0,16, %
10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16
1 0 0 2,1 8,6 29,2 73,7 96,5
2 0 0 1,5 6,37 22,46 72,39 96,27
3 0 0 2,7 12,58 31,08 72,92 94,5
4 0 0 0,7 4,75 30,45 84,5 98,41
5 0 0 1,0 4,5 15,3 71,6 96,7
6 0 0 1,9 6,7 18,6 64,1 95,6
Модуль крупносп вщиву першо! проби складае 2,1, середня щшьшсть насипно! маси -1,505 кг/л. Результати розшву шску задовольняють нормам ДСТУ. На ситах з розмiрами отворiв 5 та 2,5 мм наявш частки черепашок у кшькосп до 20 % об'ему.
Модуль крупносп шску друго! проби складае 2,0, середня щшьшсть насипно! маси -1,50 кг/л. Результати розшву тску задовольняють нормам ДСТУ. На сит з отворами 5 мм
наявш велик частки черепашок та на ситах з отворами 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 мм наявш вщ 20 до 30 % черепашок.
Модуль крупносп тску третьо! проби складае 2,13, середня щшьшсть насипно! маси -1,51 кг/л. Результати розшву тску задовольняють нормам ДСТУ. На сит з отворами 5 мм наявш велик частки черепашок та на ситах з отворами 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 мм наявш вщ 20 до 30 % черепашок.
Модуль крупност шску четверто! проби складае 2,19, середня щiльнiсть насипно! маси -1,56 кг/л. Результати розшву шску задовольня-ють нормам ДСТУ. На ситах з отворами 2,5; 5, та 1,25 мм кшьюсть черепашок складае 30...50 %.
Модуль крупност пiску п'ято! проби складае 1,89, середня щшьшсть насипно! маси -1,48 кг/л. Результати розшву шску не задоволь-няють нормам ДСТУ. На ситi 5 утримуються шматки черепашок дiаметрами до 30 мм. На ситах 2,5, 1,25, 0,63 мм залишаеться до 10 % (мас.) СаСО3 , який в бетоннш сумiшi при взае-моди з вуглекислим газом пов^ря утворюе б> карбонат кальщю розчинний у водi, що непри-пустимо для попередньо напружених констру-кцiй.
Середня щiльнiсть насипно! маси шску шос-то! проби складае 1,44 кг/л, модуль крупносп -1,87. Наявшсть часток бiльше 5 мм - до 1 %. Результати розшву шску не задовольняють нормам ДСТУ.
З анатзу зернового складу шску родовищ «Явiр-Iнвесту» можна зробити висновок, що вш не е однаковим та змшюеться при вiдборi з ново! карти розробок. Тому необхщно прово-дити вхщний контроль кожно! партi!' шску на шдприемствах виробниках залiзобетонних шпал.
Висновки
1. Виявлено, що шски рiзних родовищ Укра!ни мають нестабшьний хiмiчний та зер-новий склад. Для виробництва залiзобетонних
шпал неприпустимо застосування природного пiску без вхщного контролю на пiдприемствах-виробниках
2. Наявшсть значного вщсотку черепашок у складi пiску знизуе його реакцшну здатнiсть, але в бетоннiй сумiшi при взаемодi! з вуглекислим газом пов^ря черепашки утворюють бшарбонат кальцiю розчинний у водi, що не-припустимо для попередньо напружених кон-струкцш.
3. Недотримання норм стандарт щодо зернового складу провокуе застосування бiльшо! кiлькостi води затворювання, нiж потрiбно, застосування реакцшноздатшх пiскiв сприяе при-скоренню лужно-кремнiевокисло! реакцi! з утворенням додаткових фаз (продуктiв реакцi!) навколо кожно! частки шску, що призводе до руйнування бетону iз середини протягом 2... 5 рокiв.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. ДСТУ Б.В. 2.7-76-98 «Шсок для буд1вельних робгт з в!дс1в1в руйнування скальних порвд прничозбагачувальних комбшалв Укра!ни» [Текст] / К.: Держ. комггет з буд-ва, арх-ри та житл. политики Укра!ни. - К.: Вид-во стандарта, сор. 1999. - 9 с. - (Система стандарта з шформацп, б1бл1отечно!' та видавничо!' справи).
2. Штарк, И. Долговечность бетона [Текст] / И. Штарк, Б. Вихт. - К.: Оранта, 2004.
Надшшла до редколегп 14.11.2011.
Прийнята до друку 17.11.2011.
В. В. РЫБКИН, В. В. КОВАЛЕНКО, Ю. Л. ЗАЯЦ, П. А. ПШИНЬКО, В. П. ЛИСНЯК, Л. А. ЯРЫШКИНА, С. В. ВАСИЛЬЕВА
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕЛКИХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ШПАЛ
В работе проведен анализ реакционной способности и зернового состава мелких заполнителей для производства железобетонных шпал.
Ключевые слова: железобетонные шпалы, щелочно-кремниевокислая реакция, зерновой состав, песок
V. V. RYBKIN, V. V. KOVALENKO, Yu. L. ZAYATS, P. O. PSHIN'KO, V. P. LISNYAK, L. O. YARYSHKINA, S. V. VASILYEVA
RESEARCH OF PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF SMALL FILLERS FOR PRODUCRION OF FERRO-CONCRETE SLEEPERS
The paper is dealt with an analysis of the reactivity of small fillers and their grain composition for the production of ferro-concrete sleepers.
Keywords: ferro-concrete sleepers, alkalinity-silicoacid reaction, grain composition, sand
