CC BY
34УДК 622
И.Ю. ЗАГЕР, инженер-технолог, А.А. ЯШИНЬКИНА, горный инженер, Л.Н. АНДРОНОВА, горный инженер-технолог, Ухтинский государственный технический университет (Республика Коми)
Сравнительная оценка продуктов дробления горных пород месторождений нерудных строительных материалов Ямало-Ненецкого АО
Приполярный и Полярный Урал располагает богатыми природно-сырьевыми ресурсами, которые пока осваиваются слабо в значительной степени из-за недостаточного развития транспортной и энергетической инфраструктуры. Поэтому в 2005 г. была начата разработка проекта «Урал Промышленный — Урал Полярный», предполагающего создание уникального индустриально-инфраструктурного комплекса.
Целью проекта является не только совершенствование транспортной и энергетической инфраструктуры Российской Федерации для сокращения транспортного плеча доставки минерального сырья из Полярного Урала, но и развитие социальной инфраструктуры в районах нового промышленного строительства, повышение уровня и качества жизни населения Уральского федерального округа. Регионом, требующим первоочередного проектирования, определен Харпский горнопромышленный район. Его территория включает группу пространственно сближенных месторождений полезных ископаемых: железорудное Юнь-Ягинское, золото-железорудное Новогоднее-Монто, золоторудное Петропавловское, хромитовые Центральное и Западное, свинцовых руд Саурейское, меднорудное Лекын-Тальбейское, фосфоритовое Софроновское. Кроме того, определены значительные прогнозные ресурсы по меди, железной и хромовым рудам. На территории района запланировано строительство нескольких горно-обогатительных комплексов. Для реализации этих планов потребуется большое количество качественных местных строительных материалов для строительства автомобильных и железных дорог, а также заполнителей тяжелых бетонов.
Лаборатория инженерной геологии и технологии минерального сырья (ЛИГиТМиС) Ухтинского государственного технического университета (УГТУ) много лет сотрудничает с предприятиями Ямало-Ненецкого автономного округа, испытывая горные породы на стадии разведки и продукты переработки горных пород при эксплуатации месторождений. Испытания щебня проводятся по стандартным методикам [1, 2]. Определяются следующие физико-механические свойства: зерновой состав; истинная, насыпная, средняя плотность; пористость; пустот-ность; водопоглощение. Определяется содержание пылевидных и глинистых частиц; частиц размером менее 0,16 мм; зерен слабых пород; зерен пластинчатой и игловатой форм; удельная электрическая проводимость. Также устанавливаются марки щебня по дроби-мости, истираемости и морозостойкости. Испытания отсевов дробления щебня проводятся с целью определения пригодности использования их в качестве мелкого заполнителя в бетоны [3].
Месторождение амфиболитовое представлено интрузивными породами нижнепалеозойского возраста: габбро-амфиболитами и габбро-амфиболитизирован-ными Енгаюского комплекса и пироксенитами Войкаро-Сыньинского комплекса. Породы мелко- и среднезернистые, массивные. Габбро-амфиболиты сложены преимущественно плагиоклазом (30—50%), роговой обманкой (40—65%), пироксениты — пироксеном на 90—100%. Обломки имеют массивную довольно равномерно-зернистую текстуру, порфировидную, ги-пидиоморфнозернистую структуру и пятнистую благодаря сочетанию зеленовато-черных и розовато-белых участков-вкраплений, окраску. Размеры фенокристал-лов колеблются в интервале 0,4—1,2 см. Порода, как правило, не имеет сланцеватости и трещиноватости.
Месторождение известняков и вулканогенных пород Новогоднее представлено преимущественно андезито-базальтовыми порфиритами нижнего, среднего и верхнего девона, расположенными в верхней и нижней частях осадочно-вулканогенной толщи. При разработке средней карбонатной толщи в пробах появляются светло-серые и розоватые пестроокрашенные мраморизованные и темно-серые и черные битуминозные известняки — карбонатной толщи эйфельского яруса среднего и верхнего девона. Сплошность отложений нарушена многочисленными разрывными нарушениями сбросового и взбросового типов, вследствие чего породы имеют трещиноватость и микротре-щиноватость.
Пробы месторождения Ензорское по минералогическому составу схожи с пробами месторождения Новогоднее. Среди частиц щебня из андезито-базальтовых порфиритов встречались обломки мрамо-ризованных пестроокрашенных известняков, иногда имеющих розоватые оттенки.
Месторождение Подгорненское представлено глубинными магматическими интрузивными горными породами среднего состава — кварцевыми диоритами, состоящими из плагиоклаза, роговой обманки, кварца, реже биотита и авгита. Структура полнокристаллическая, текстура массивная.
Результаты испытаний физико-механических свойств продуктов дробления, проведенных в лаборатории в период с 1998 по 2010 г., приведены в таблице.
Испытания щебня проводились пофракционно. Полученные за ряд лет результаты испытаний позволяют изучить динамику изменения характеристик щебня. Если ранее мелкие фракции (размер 5—10, 10—20 мм) содержали больше зерен пластинчатой и игловатой форм, что снижало группу щебня по форме зерен до 3 и 4, в то время как крупные фракции размером 20—40 и 40—70 мм стабильно относились к 1-й группе, то в по-
84
май 2011
iA ®
Физико-механические свойства щебня и отсевов дробления горных пород
' ———Месторождение, наименование --———пород Показатели —— Амфиболитовое, габбро-пироксениты Новогоднее, андезито-базальтовые порфириты Ензорское, андезито-базальтовые порфириты Подгорненское, кварцевые диориты
Щебень
Плотность насыпная, кг/м3 1440-1760 1340-1460 1125-1560 1320-1360
Плотность истинная, г/см3 3,05-3,17 2,73-2,95 2,75-2,77 2,78-2,9
Плотность средняя, г/см3 2,74-3,08 2,62-2,87 2,58-2,69 2,62-2,88
Пористость, об. % 2,6-12,7 0,7-4,4 2,2-6,2 0,7-6,5
Водопоглощение, мас. % 0,2-5,5 0,2-1 0,4-2 0,3-3,4
Содержание пылевидных и глинистых частиц, мас. % 0,1-0,3 0-1 0-0,1 0,1-0,4
Содержание зерен слабых пород, мас.% 0 0-2,7 0-0,3 0
Группа щебня по форме зерен [4] 1-4 1-4 1-3 1
Марка щебня по дробимости в цилиндре [4] 1400 1000-1400 1000-1400 1400
Марка по истираемости щебня в полочном барабане [4] И1 И1 И1 И1
Марка по морозостойкости при ускоренном испытании в растворе сернокислого натрия [4] F50-F400 F50-F300 F50-F200 F150-F400
Удельная электрическая проводимость, см/м - в насыщенном растворе - в выпаренном растворе 0,02-0,05 0,06-0,11 0,02 0,05 0,02 0,14 0,04 0,18
Отсевы дробления
Модуль крупности песка из отсевов дробления 2,6-4,2 2,9-4,5 3,1-3,3 3,6
Классификация песка по модулю крупности [5] Крупный -очень крупный Крупный -очень крупный Повышенной крупности Очень крупный
Плотность насыпная, кг/м3 1460-1580 1330-1530 1450-1520 1580
Плотность истинная, г/см3 3,03-3,11 2,73-2,86 2,74-2,75 2,9
Содержание глины в комках, мас. % 0 0 0 0
Содержание пылевидных и глинистых частиц, % по массе 1,1-7,7 0,8-6,8 2,9 2,2
Угол откоса, градус - в сухом состоянии - под водой Не определялся 40-43 36-41 43 38 Не определялся
Коэффициент фильтрации при рыхлом сложении, м/сут Не определялся 6,2-28 26,6 Не определялся
Классификация по коэффициенту фильтрации [6] - Сильноводопроницаемый Сильноводопроницаемый -
следнее время к 1-й группе относится щебень всех фракций. Произошедшие перемены мы связываем с применением у горнодобывающих предприятий современного оборудования. Установлено также, что форма зерен щебня существенно влияет на прочностные характеристики: истираемость, дробимость и морозостойкость фракций. Так, фракция щебня 5—10 обычно имеет более низкие показатели.
Андезито-базальтовые порфириты месторождения Ензорское при достаточно низкой пористости и водо-поглощении показали меньшую прочность на сжатие и морозостойкость, что в первую очередь объясняется повышенной трещиноватостью и микротрещиноватостью пород.
Важно отметить, что кварцевые диориты месторождения Подгорненское по всем характеристикам относятся к высококачественному сырью. Высокая атмос-феростойкость, прочность и красивая окраска позволяют рекомендовать породы для применения в строительстве при изготовлении блоков для кладки стен и фундаментов зданий и сооружений, облицовочных плит и камней, при строительстве дорог, тротуаров, набережных и других сооружений, к материалам которых предъ-
являются особые требования по прочности, долговечности и декоративности.
Качество щебня, полученного при переработке горных пород различных месторождений, оценивалось по ГОСТ 8267—93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия»; ГОСТ 7392—2002 «Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия». Все полученные характеристики соответствуют требованиям этих нормативных документов к щебню.
Отсевы дробления, поступающие для испытаний с разрабатываемых месторождений, по модулю крупности классифицируются как пески крупные, повышенной крупности и очень крупные. В получаемых пробах глина в комках отсутствует, содержание пылевидных и глинистых частиц не превышает допускаемых стандартом 10%, величина истинной плотности находится в пределах 2—2,8 г/см3, наличие зерен крупнее 10 и 5 мм не превышает допускаемых 5 и 20% соответственно. Материалы из отсевов дробления по водопроницаемости классифицируются как сильноводопроницаемые; они имеют достаточно большой угол откоса, что связано с формой частиц дробленого песка.
Ы ®
май 2011
85
Испытанный песок из отсевов дробления отвечает требованиям ГОСТ 8736—93 «Песок для строительных работ. Технические условия». Его использование может снять острую проблему нехватки качественных природных песков. В местностях, где в основном распространены мелкие и тонкие пески, отсевы дробления с модулем крупности выше 2,5 необходимы для составления щебеночно-песчаных, гравийно-песчаных и щебеночно-гравийно-песчаных смесей по ГОСТ 25607—94, применяемых для устройства покрытий, оснований и дополнительных слоев оснований автомобильных дорог и оснований аэродромов, а также для укрепления обочин автомобильных дорог.
Таким образом, проведенные испытания позволяют говорить о возможности широкого применения щебня и отсевов дробления описываемых месторождений в строительстве в качестве заполнителей для тяжелых, в том числе дорожных и гидротехнических бетонов, и в различных видах строительных работ. Смеси фракций 25—60 мм могут быть использованы для устройства балластного слоя железнодорожного пути во всех климатических зонах, включая заполярные районы.
Ключевые слова: щебень, физико-механические свойства, месторождение, горная порода, отсевы дробления.
Список литературы
1. ГОСТ 8269.0—97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000. 100 с.
2. ГОСТ 7392—2002 Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2004. 7 с.
3. ГОСТ 8735—88 Песок для строительных работ. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1989. 32 с.
4. ГОСТ 8267—93* Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1995. 27 с.
5. ГОСТ 8736—93* Песок для строительных работ. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1995. 11 с.
6. ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация. М.: Изд-во стандартов, 1996. 30 с.
УДК 621.315.613.4
С.М. НЕЙМАН, канд. техн. наук, НО «Хризотиловая ассоциация»; К.Н. ПОПОВ, канд. техн. наук, А.Г. МЕЖОВ, инженер, Московский государственный строительный университет
Исследование свойств хризотилцементных кровельных листов различного срока эксплуатации
Современный рынок кровельных материалов очень широк. Выбор того или иного кровельного материала требует комплексного подхода. Необходимо учитывать множество факторов: конструктивные и эстетические требования к покрытию, климатические условия его эксплуатации, и не в последнюю очередь финансовые возможности застройщика.
По соотношению цены и качества среди промыш-ленно изготавливаемых изделий для скатных кровель одно из ведущих мест занимают хризотилцементные листы - изделия с более чем вековой историей, используемые практически во всем мире. Простые в изготовле-
нии и при монтаже кровли, легкие (14 кг/м2 по сравнению с керамической черепицей — до 70 кг/м2), при этом недорогие и долговечные.
Наиболее широко производство хризотилцемента во всем мире развивалось в 50-70-е гг. ХХ в. в связи с необходимостью восстановлении жилого фонда и инфраструктуры городов стран — участниц Второй мировой войны. Большое количество предприятий появилось в СССР. К концу 1990-х гг. в стране работало 58 заводов. В настоящее время возраст кровель на некоторых зданиях, построенных в тот период, превышает 60 лет. Известны примеры значительно более длительного сро-
Рис. 1. Микрофотографии хризотилцемента в возрасте около 6 месяцев
86
май 2011
