Открытое акционерное общество
"Лебединский ГОК"
Общество с ограниченной ответственностью
Техническое межведомственное объединение
"Совтех"
Под редакцией д.ф. - м.н., профессора, ген. директора
ООО "ТМО "Совтех" В.М.Абросимова
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЩЕБНЯ
ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА ОАО "Лебединский ГОК"
В КАЧЕСТВЕ КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ БЕТОНОВ
СОДЕРЖАНИЕ
От редактора
1. Геологическая и технологическая характеристика кварцитопесчаников Лебединского месторождения
2. Виды щебня, применяемого в производстве бетонов
3. Испытание бетонных смесей и бетонов на щебне ОАО "Лебединский ГОК" из кварцитoпесчаника
3.1. Стандартные характеристики щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа
3.2. Влияние щебня из кварцитопесчаника на технологические свойства бетонных смесей
3.3. Темпы естественного твердения и прочность бетонов на щебне из кварцитопесчаника
3.4. Влияние щебня из кварцитопесчаника на характеристики поровой структуры бетонов
3.5. Призменная прочность и начальный модуль упругости бетона на щебне из кварцитопесчаникa
3.6. Морозостойкость и водонепроницаемость бетона на щебне из кварцитопесчаника
3.7. Химический анализ щебня из кварцитопесчаника
4. Заключение
5. Приложения
6. Использованные источники
От редактора
Одним из приоритетных направлений развития хозяйства России являются возрастающие объемы строительства дорог, путепроводов, жилья, производственных зданий и объектов специального назначения.
Реализация строительства неизбежно порождает опережающий рост спроса на строительный щебень. Достаточно сказать, что дефицит щебня для дорож-ного строительства только в Центральном Черноземье составляет порядка 7 млн. кубических метров в год.
Решение этой актуальной проблемы возможно на основе расширения сырьевой базы каменных материалов, пригодных для производства щебня. Значительные запасы попутно добываемых горных пород и отходов обогащения железных руд, которые могут служить исходным сырьем, сосредоточены в месторождениях Курской магнитной аномалии (КМА) и, в частности, на месторождениях Лебединского горнообогатительного комбината (ЛГОК).
Горные породы по степени их пригодности для производства щебня могут быть разделены на четыре группы: 1 - рудосодержащие кварциты; 2- кварцитопесчаники; 3 - кристаллические сланцы; 4 - дайковые породы. По объемам запасов и физико-механическим свойствам наибольший интерес представляют кварцитопесчаники, кристаллические сланцы, а также отходы сухой и мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов.
Опыт использования щебня из попутно добываемых пород Лебединского ГОКа в дорожностроительном комплексе Белгородской области хорошо известен и обстоятельно изложен в трудах ученых и специалистов Белгородской государственной технологической академии строительных материалов [1,2]. Однако, учитывая нарастающий интерес к этой продукции со стороны Центральных областей России и Московского региона, была поставлена задача:
- провести комплексные исследования по определению показателей качества щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа;
- выполнить сравнительные испытания бетонных смесей и бетонов с целью определения возможностей эффективного использования щебня Лебединского ГОКа в качестве заполнителей для бетонов при производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций.
Совокупность полученных результатов исследований и испытаний позволяет сделать заключение, что щебень Лебединского ГОКа из кварцитопесчаника обладает высоким качеством, не уступая по важнейшим показателям граниту, а по ряду свойств даже превосходит его, и может быть рекомендован как альтернатива гранитному щебню в качестве заполнителя в бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях. Кроме того, огромные потребности в строительном щебне будут стимулировать долговременную и крупномасштабную организацию производства щебня на Лебединском ГОКе, ускоряя тем самым процесс утилизации попутно добываемых отходов и улучшая экологическую обстановку в бассейне.
Новые области применения щебня расширят номенклатуру бетонных и железобетонных изделий, способствуя становлению и развитию рынка строительных материалов, а его характеристики, изложенные в данной работе, помогут потребителю экономически обоснованно сделать выбор щебня для производства.
Задача исследований сформулирована первым заместителем ген. Директора ОАО "Лебединский ГОК" Губиевым М.Ю.
Организация научно-исследовательских работ и их сопровождение осуществлялись Онищенко С.А. и Долматовым Г.В.
В.М.Абросимов
1. Геологическая и технологическая характеристика кварцитопесчаников Лебединского месторождения.
Кварцитопесчаники (КП) представляют собой серую с различными оттенками почти мономинеральную породу массивной текстуры. Структура в основном мелкозернистая, с размером зерен 0,02-2,0 мм. В пределах разведанных участков кварцитопесчаники характеризуются постоянством минерального состава и высокой прочностью.
Породообразующим минералом является кварц. По данным химического и гранулометрического анализа, содержание кварца составляет 73.4...96 %., в среднем - 86.24%. Остальные минеральные материалы представлены мусковитом, биотитом, реже хлоритом, фукситом, альбитом, калиевым полевым шпатом.
Их содержание иногда достигает 10...20 %.
Химический состав КП (средний) в % SiO2-90.0, TiO2-0.27, Al2O3- 2.39, Fe2O3-2.16, FeO-1.58, MgO-1.34, CaO-0.89, Na2O+K2O-0.69, P2O5-0.11, S-0.06. Органические вещества отсутствуют.
Анализ результатов физико-механических испытани й кварцитопесчаников Лебединского месторождения свидетельствует об их высоком качестве. Средняя плотность - 2650 кг/м3, водопоглощение - 0.10 %, пористость - 0.91 %, временное сопротивление сжатию в водонасыщенном состоянии - 141.2 МПа, содержание серы в целом по месторождению, в пересчете на SO3 - 0.18 %. Щебень из кварцитопесчаников, не подвергшихся выветриванию, отличается высоким качеством, не уступая по важнейшим показателям гранитному, а по ряду свойств даже превосходя его.
Щебень, получаемый из КП Лебединского месторождения, по данным лабораторий институтов НИИЖБ, БелГТАСМ, ВНИИстром, треста КМАрудстрой и ПГО Центргеология имеет следующие основные характеристики:
Объемная масса
Параметр2
Содержание сухого остатка, не более, мг/л
10002
Содержание сульфатов, не более, мг/л
500
Содержание хлоридов, не более, мг/л
350
Общая жесткость, не более, мг-экв/л
7
Эти показатели удовлетворяют требованиям ГОСТ 8267-93, "Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ", что подтверждено сертификатом соответствия ИЦ "Железобетон" г. Москва (см. приложение 1).
Гл. инженер ОАО "Лебединский ГОК" В.Ф.Щупановский
2. Виды щебня, применяемого в производстве бетонов.
Роль заполнителей в обеспечении свойств различных видов бетонов чрезвычайно велика. Она определяется как характеристиками исходной горной породы, так и качеством заполнителя как сырьевого продукта, поступающего к потребителям - предприятиям стройиндустрии, заводам товарного бетона, строительным площадкам, - в виде песка или щебня (гравия) различного зернового состава, формы зерен, степени загрязненности и др.
В общем виде характеристики исходной горной породы определяют такие наследственные признаки заполнителя, как плотность, прочность, стабильность структуры, стойкость к определенным химическим, температурным, влажностным и прочим воздействиям. Качество заполнителя зависит как от конкретных условий добычи и переработки исходной горной породы (наличие, вид и характер примесей, влияющих на свойства заполнителя и зависящих от характера залегания добываемой породы и от присутствия и вида попутно добываемых пород; характеристик и условий работы дробильного и фракционирующего оборудования, определяющих форму зерен, характер поверхности заполнителя, количество зерен лещадной формы и содержание пылеватых и глинистых частиц и др.), так и от условий транспортирования, перегрузки и хранения заполнителя (загрязнение посторонними примесями, неконтролируемое перемешивание материалов разного вида и качества и т.д.). При прочих равных условиях основное влияние на качество заполнителя, естественно, оказывают факторы первой группы, относящиеся к характеристикам конкретного месторождения и определенного предприятия горноперерабатывающей промышленности.
Традиционно используемыми для производства щебня являются такие изверженные, глубинные интрузивные и излившиеся горные породы, как гранит, диабаз, габбро, базальт и др., а также осадочные горные породы: известняки, доломиты, песчаники, кварциты, и некоторые виды метаморфических пород, такие как гнейсы, сланцы и мрамор [3, 4].
Вид применяемых в конкретных регионах заполнителей определяется, прежде всего, удаленностью от сырьевой базы и транспортными расходами на доставку заполнителя. Так, например, многими предприятиями строительного комплекса г. Москвы для изготовления бетонов низких и средних марок (до М 300, что соответствует классу В 22,5 по ГОСТ 26633) использовался известняковый щебень Полотнянозаводского карьера, добываемый сравнительно недалеко от Москвы (Калужская область). Для изготовления бетонов более высоких марок, несмотря на значительное удаление сырьевой базы, транспортные расходы и сравнительно высокую стоимость, используется гранитный щебень Питкярантского карьероуправления (Республика Карелия).
В последнее время перебои с поставкой гранитного щебня на московские предприятия стали привычным явлением, что поставило вопрос о расширении сырьевой базы производства и применения заполнителей, прежде всего, за счет ранее не используемых в Московском регионе вскрышных и попутно добываемых горных пород. К ним относятся, в том числе, кварцитопесчаники, положительный опыт применения которых в качестве заполнителей для бетонов имеется на территории бывшего СССР [5].
Значительные объемы кварцитопесчаника добываются в виде вскрышной породы на Лебединском ГОКе, основной сферой деятельности которого является добыча и обогащение железных руд, производство железорудных окатышей и железорудного концентрата. Вместе с тем, местоположение Лебединского ГОКа в центре европейской части РФ (Белгородская область, г. Губкин), при условии соответствия свойств щебня из кварцитопесчаника нормативным требованиям, может в значительной степени способствовать устранению дефицита в крупном заполнителе, как в Москве и Московской области, так и в прилегающих областях.
3. Испытание бетонных смесей и бетонов на щебне ОАО "ЛГОК" из кварцитопесчаника
Для выявления практических возможностей, особенностей и условий применения щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в качестве заполнителя для бетонов различных марок были проведены соответствующие комплексные исследования и сравнительные испытания с использованием пробы щебня, полученной от изготовителя - ОАО "Лебединский ГОК". В качестве контрольных образцов использовались пробы гранитного щебня и щебня из габбродиабаза.
Научно-исследовательские работы и испытания выполнены Государственным унитарным предприятием научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (ГУП НИИЖБ, г. Москва).
3.1. СТАНДАРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЩЕБНЯ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА ЛЕБЕДИНСКОГО ГОКа.
Для предварительной оценки качества щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа были проведены испытания по проверке его основных стандартных характеристик в сопоставлении с образцами гранитного щебня и щебня из габбро-диабаза. Результаты испытаний тестируемого и контрольных образцов щебня, выполненных в соответствии с требованиями ГОСТ 26633 и ГОСТ 8269 приведены в табл.1.1.
Полученные данные показывают, что по основным показателям все пробы щебня удовлетворяют требованиям ГОСТ 26633. Однако следует отметить, что значение межзерновой пустотности щебня Лебединского ГОКа свидетельствует о потенциальной возможности улучшения его гранулометрического состава. Низкие значения водопоглощения щебня из кварцитопесчаника позволяют рассчитывать на отсутствие его значительного влияния на водопотребность бетонных смесей.
Таблица 1.1. Характеристики щебня Лебединского ГОКа и контрольных образцов.
Характеристики щебня
Образец щебня
Нормативные значения по ГОСТ 26633-91
Кварцито-песчаник
Габбро-диабаз
Гранит
Содержание фракций, %
10-20 мм
5-10 мм
<5 мм
74,6
25,0
0,4
60,3
39,5
0,2
71,1
27,8
1,1
60-75
25-40
Содержание лещадных и
игольчатых зерен, %
33,3
17,5
8,5
<35%
Насыпная плотность, кг/м3
1413
1532
1440
-
Истинная плотность, кг/м3
2645
2762
2636
2000-2800
Межзерновая пустотность,%
46,6
44,5
45,4
-
Водопоглощение,%
0,09
0,01
0,07
-
Содержание глинистых и
пылевидных частиц,%
0,8
0,4
0,9
1% для изверженных и метаморфических;
2% для осадочных.
Марка щебня по дробимости
1200
1400
1200
Общее требование для щебня из природного камня - марка 300-1200, для щебня из метаморфических горных пород - 600,
для щебня из осадочных горных пород - 300.
Приведенные в табл.1.1 данные, в частности, показатель прочности щебня, т.е. марка образцов по дробимости, позволяют также утверждать, что щебень из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в соответствии с требованиями ГОСТ 26633 может применяться для изготовления бетонов класса В45 и выше (т.е. марка 600 и выше). Естественно, что этот допуск не препятствует применению щебня Лебединского ГОКа в бетонах более низких классов (марок).
3.2. ВЛИЯНИЕ ЩЕБНЯ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ.
Проведенные исследования предусматривали определение характера и степени влияния крупного заполнителя щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в сопоставлении с опробованными на практике заполнителями - щебнем из габбро-диабаза и гранитным щебнем, - на технологические свойства бетонных смесей, в том числе водопотребность, подвижность, плотность и воздухововлечение бетонных смесей.
Как известно, водопотребность бетонных смесей характеризуется расходом воды затворения, л/м3, необходимым для обеспечения заданной удобоукладываемости бетонной смеси при прочих равных условиях (заданном расходе и виде цемента, виде и качестве заполнителей).
При одинаковом виде и расходе цемента водопотребность бетонных смесей определяется, главным образом, видом и качеством заполнителя - зерновым составом (крупностью), загрязненностью, плотностью (водопоглощением) зерен заполнителя. С уменьшением зерен заполнителя (модуля крупности песка, наибольшей крупности щебня), увеличением содержания в заполнителе загрязняющих примесей в виде пыли, глинистых и илистых включений, увеличением пористости и водопоглощения заполнителей (например, при использовании пористых заполнителей) водопотребность бетонных смесей возрастает. Следствием этого, в свою очередь, является снижение прочности бетона, для компенсации которой требуется увеличение расхода цемента пропорционально увеличению водопотребности, т.е. до достижения исходного значения водоцементного отношения (отношение массы воды затворения к массе цемента - В/Ц).
Для изучения влияния щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа на водопотребность бетонных смесей были проведены испытания по подбору состава бетонов на трех видах щебня, в том числе щебня из габбро-диабаза с повышенной по сравнению с тестируемым образцом плотностью и гранитного щебня, сопоставимого по показателям плотности с тестируемым образцом.
С целью лучшего выявления воздействия вида щебня на технологические свойства бетонных смесей, составы бетона назначались из условия обеспечения равного (по объему) расхода щебня всех видов. Для исключения возможных искажений результатов вследствие технологических факторов, не отражающих влияние вида щебня (недостаточное или некачественное уплотнение бетонных смесей, расслоение бетонных смесей и т.д.), подвижность бетонных смесей во всех случаях составляла 1-4 см (марка П 1 по ГОСТ 7473) при соотношении массы песка к общей массе заполнителей, равном 0,4 (согласно литературным источникам, в этом случае обеспечиваются наибольшие показатели плотности и прочности бетона). Для получения бетонов с широким диапазоном прочностных свойств (от 30 до 50 МПа), а также для лучшего выявления потенциальных возможностей щебня из кварцитопесчаника, расход цемента при подборе состава бетонов варьировался в пределах от 250 до 400 кг/м3. Для выявления возможного влияния на результаты экспериментов вида и активности цемента, при подборе состава бетонов использовались цементы двух марок. Исходя из целесообразности внедрения щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа, прежде всего в качестве заполнителя для бетонов средних и высоких марок (класс В 30, т.е. марка М 400, и более), а также с учетом ситуации на московском рынке, характеризующейся доступностью качественных цементов, эксперименты проводились с применением Старооскольского портландцемента марки ПЦ М500 Д-0 и Белгородского портландцемента марки ПЦ М600 Д-0, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 10178 "Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия". В качестве мелкого заполнителя использовался кварцевый песок с Мк=2,3, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 26633 "Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия" и ГОСТ 8736 "Песок для строительных работ. Технические условия". Вода для затворения бетонных смесей во всех случаях соответствовала ГОСТ 23732 "Вода для бетонов и растворов. Технические условия"
Изготовление бетонных смесей осуществлялось в лабораторном бетоносмесителе принудительного действия. Готовые бетонные смеси испытывались по ГОСТ 10181 с определением подвижности, плотности, воздухововлечения с изготовлением образцов для определения прочности и других свойств (по ГОСТ 10180).
В табл.2.1 приведены фактические составы бетонных смесей, определенные исходя из показателей их плотности, а также расчетные значения объема растворной части, объема (абсолютного и насыпного) и межзерновой пустотности щебня (с учетом данных табл.1.1 по плотности и пустотности заполнителей). В той же таблице представлены результаты испытаний бетонных смесей по ГОСТ 10181, которые показывают, что при постоянной подвижности бетонных смесей расход воды затворения в смесях на щебне Лебединского ГОКа практически не отличается от расхода воды затворения в смесях на контрольных образцах щебня. Аналогичный вывод можно сделать относительно показателя воздухововлечения. Плотность бетонных смесей соответствует плотности крупного заполнителя и в зависимости от его вида возрастает в следующей последовательности: щебень гранитный - щебень из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа - щебень из габбро-диабаза. Таким образом, при постоянном расходе материалов замена гранитного щебня щебнем из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа не приводит к изменению технологических свойств бетонных смесей. При этом важно отметить, что не наблюдается негативных последствий подобной замены, т.е. не происходит увеличения водопотребности и, как следствие, заметного увеличения водоцементного отношения - В/Ц, - показателя, определяющего прочность и другие эксплуатационные характеристики бетонов.
Таблица 2.1. Технологические свойства бетонных смесей в зависимости от вида и расхода цемента и вида крупного заполнителя.
Состав №
Вид вяжу-щего мате-риала
Вид щебня
Расход материалов, кг/м3
В/Ц
Осадка конуса, см
Плотность бетонной смеси, кг/м3
Воздухо-вовлече-ние, об.%
Объем раствор-ной час-ти, л
Объем щебня, л/м3
Межзерновая пустотность щебня, л
Вяжущий материал
Песок
Щебень
Вода
Абсолютный
Насыпной
1.
ПЦ М 500
Габбро-диабаз
253
790
1190
169
0,67
2,5
2402
2,1
552,0
431,0
777,0
346,0
2.
Гранит
249
777
1136
175
0,70
2,0
2337
2,2
551,9
431,0
789,0
358.0
3.
Кварцитопесчаник
255
796
1163
169
0,66
2,5
2383
2,2
555,1
439,7
823,1
383,4
4.
Габбро-диабаз
320
742
1144
171
0,53
4,0
2377
2,0
570,8
414,2
747,0
332,8
5.
Гранит
322
747
1096
178
0,55
3,0
2343
2,3
567,0
415,8
761.1
345,3
6.
Кварцитопесчаник
328
760
1115
169
0,52
2,5
2372
2,1
565,0
421,6
789,1
367,5
7.
Габбро-диабаз
390
712
1096
177
0,45
3,5
2490
2,1
587,0
397,0
715.4
318,4
8.
Гранит
394
718
1052
181
0,46
3,5
2345
2,2
582.0
399,1
730,6
331,5
9.
Кварцитопесчаник
398
727
1066
181
0,45
4,0
2372
2,3
587,0
403,0
754,4
351,4
10.
ПЦ М 600
Габбро-диабаз
306
773
1152
182
0,60
2,0
2413
2,6
575,7
317,1
752,0
334,9
11.
Кварцитопесчаник
304
770
1134
179
0,59
3,0
2387
2,2
571,0
428,7
802,5
373,8
12.
Габбро-диабаз
347
744
1139
176
0,50
2,5
2406
1,9
575,0
412,4
743,5
331,1
13.
Кварцитопесчаник
349
748
1097
170
0,49
2,5
2364
1,5
568,1
414,7
776,4
361,7
14.
Габбро-диабаз
400
729
1119
175
0,44
2,5
2423
2,0
582,0
405,1
730,0
324,9
15.
Кварцитопесчаник
398
727
1065
177
0,44
3,0
2367
2,0
582.9
402,6
753,7
351,1
3.3. ТЕМПЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ТВЕРДЕНИЯ И ПРОЧНОСТЬ БЕТОНОВ НА ЩЕБНЕ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА.
Изучение влияния вида щебня на темпы твердения и прочность бетонов осуществлялось по ГОСТ "Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам". Исследования проводились в возрасте 1,2,3,7 и 28 суток естественного твердения на бетонах с тремя видами заполнителя (габбро-диабаз, гранит, кварцитопесчаник) и портландцементе марки 500 (табл.3.1.,составы 1-9), а также на бетонах с двумя видами щебня и портландцементе марки 600 (табл.3.1.,составы 10-15).
Полученные в ходе экспериментов и приведенные в табл.3.1 данные показывают, что для бетонов на портландцементе марки 500 прочность бетонов на щебне Лебединского ГОКа при всех расходах цемента и во все сроки твердения практически не отличается от прочности бетонов на гранитном щебне (составы 2-3, 5-6, 8-9).
Прочность бетонов на щебне из габбро-диабаза несколько превышает прочность бетонов на гранитном щебне и щебне из кварцитопесчаника, особенно при пониженном расходе цемента (250 кг/м3, состав 1), что соответствует повышенной прочности щебня из габбро-диабаза по показателю дробимости. По мере увеличения расхода цемента до 320 и 390 кг/м3 (составы 4, 7) разница в прочностных показателях нивелируется.
С заменой портландцемента марки М500 на портландцемент марки М600 и, соответственно, с некоторым относительным уменьшением вклада прочности щебня в формирование прочности бетона, разница в показателях прочности бетонов на щебне из габбро-диабаза и кварцитопесчаника Лебединского ГОКа практически отсутствует (составы 10-11, 12-13, 14-15).
Анализ данных табл.3.1 позволяет утверждать, что на основе щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа, в зависимости от вида и расхода цемента, может быть получен бетон с прочностью, соответствующей маркам от 300 до 700 (классы бетона от В 25 до В 50 по ГОСТ 26633). В этом смысле возможности его применения не уступают возможностям применения гранитного щебня и даже щебня из габбро-диабаза.
Таблица 3.1. Составы и прочность бетонов в зависимости от вида и расхода цемента и вида крупного заполнителя.
Состав №
Вид вяжущего материала
Вид щебня
Расход материалов, кг/м3
В/Ц
Осадка конуса, см
Плотность бетонной смеси, кг/м3
Воздухо-вовлечение, об.%
Объем растворной час-ти, л
Вяжущий материал
Песок
Щебень
Вода
1 сут
2 сут
3 сут
7 сут
28 сут
1.
ПЦ М 500
Габбро-диабаз
253
790
1190
169
0,67
2,5
2402
2,1
10,1
16,1
19,4
28,6
34,5
2.
Гранит
249
777
1136
175
0,70
2,0
2337
2,2
8,0
10,6
15.0
26,7
31,2
3.
Кварцитопесчаник
255
796
1163
169
0,66
2,5
2383
2,2
8,0
14,4
15,8
27,1
31,9
4.
Габбро-диабаз
320
742
1144
171
0,53
4,0
2377
2,0
12,1
21,7
25,2
36,1
43,0
5.
Гранит
322
747
1096
178
0,55
3,0
2343
2,3
10,9
17,3
22,4
32,0
40,5
6.
Кварцитопесчаник
328
760
1115
169
0,52
2,5
2372
2,1
9,4
19,9
22.5
32,7
41,3
7.
Габбро-диабаз
390
712
1096
177
0,45
3,5
2490
2,1
18,7
29,4
33,3
46,7
53,3
8.
Гранит
394
718
1052
181
0,46
3,5
2345
2,2
15,9
24,9
30,3
45,0
52,0
9.
Кварцитопесчаник
398
727
1066
181
0,45
4,0
2372
2,3
14,2
26,6
30,5
44,7
52,6
10.
ПЦ М 600
Габбро-диабаз
306
773
1152
182
0,60
2,0
2413
2,6
13,4
17,8
34,0
46,0
52,5
11.
Кварцитопесчаник
304
770
1134
179
0,59
3,0
2387
2,2
12,0
22,7
29,0
40,6
50,8
12.
Габбро-диабаз
347
744
1139
176
0,50
2,5
2406
1,9
14,0
20,7
28,6
48,0
56,8
13.
Кварцитопесчаник
349
748
1097
170
0,49
2,5
2364
1,5
14,4
21,8
29,9
46,5
57,4
14.
Габбро-диабаз
400
729
1119
175
0,44
2,5
2423
2,0
20,6
41,2
51,0
60,3
67,8
15.
Кварцитопесчаник
398
727
1065
177
0,44
3,0
2367
2,0
17,7
39,6
51,8
58,7
68,6
3.4. ВЛИЯНИЕ ЩЕБНЯ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОВОЙ СТРУКТУРЫ БЕТОНОВ.
Характеристики поровой структуры бетонов определялись по кинетике водопо-глощения по методике ГОСТ 12730.4 "Бетоны. Метод определения показателей пористости" в зависимости от вида, расхода цемента и вида крупного заполнителя.
Результаты определения характеристик поровой структуры бетонов по кинетике водопоглощения приведены в табл.4.1, классификация структуры по показателям пористости [6] - в табл.4.2.
Анализ полученных данных показывает, что применение щебня из кварцитопесча-ника Лебединского ГОКа, как и щебня из габбро-диабаза, обеспечивает получение бетонов с плотной структурой. Несколько более высокая плотность бетона на щебне из габбро-диабаза связана с повышенной плотностью заполнителя, а незначительное увеличение показателей объемного водопоглощения Wo и средней крупности пор 2 при использовании щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа может быть связано с его неоптимальным зерновым составом, на что обращалось внимание выше (см.раздел 1). Характерно, что в бетонах с повышенным расходом цемента и, соответственно, в условиях увеличения абсолютного объема цементного теста и растворной составляющей, в значительной степени нивелирующих недостатки гранулометрического состава крупного заполнителя, значения параметров поровой структуры независимо от вида щебня свидетельствуют о получении структуры с близкими характеристиками.
Обобщая полученные данные, можно сделать вывод, что применение щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа не оказывает негативного влияния на характеристики поровой структуры бетона. Незначительное увеличение показателей объемного водопоглощения и средней крупности пор может быть связано с неоптимальным зерновым составом крупного заполнителя, для устранения которого следует увеличить относительное содержание мелкой (5-10 мм) фракции в смеси заполнителей и, возможно, сократить относительное содержание зерен лещадной формы.
Таблица 4.1. Влияние вида щебня на характеристики поровой структуры бетонов по кинетике водопоглощения (ГОСТ 12730.4).
Состав №
Вид щебня
Расход материалов, кг/м3
Показатели поровой структуры по кинетике водопоглощения
Характеристики поровой структуры
Вяжущий материал
Песок
Щебень
Вода
Плотность кг/м3
Объемное водопоглощение Wo, %
Показатель однородности
Показатель средней крупности пор 2
1.
Габбро-диабаз
253
790
1190
169
2,52
5,54
0,55
2,63
Плотная, средней однородности, среднепористая
3.
Кварцитопесчаник
255
796
1163
169
2,396
5,99
0,41
3,93
Плотная, средней однородности, крупнопористая
4.
Габбро-диабаз
320
742
1144
171
2,55
5.36
0,365
1,31
Плотная, средней однородности, среднепористая
6.
Кварцитопесчаник
328
760
1115
169
2,42
5.08
0,25
3,11
Плотная, средней однородности, крупнопористая
7.
Габбро-диабаз
390
712
1096
177
2.57
3.34
0,6
4,43
Особо плотная, средней однородности, крупнопористая
9.
Кварцитопесчаник
398
727
1066
181
2,446
3,91
0,32
5,92
Особо плотная, средней однородности, крупнопористая
Таблица 4.2. Классификация поровой структуры бетонов по критериям кинетики водопоглощения.
№№ п/п
Параметры
Значение параметров
Характеристика структуры бетона
1.
Открытая интегральная пористость (объемное водопоглощение) Wо, %
Wо <= 5
Особо плотная
5 < Wо <= 10
Плотная
10 < Wо <= 20
Средней плотности
20 < Wо <= 40
Малой плотности
Wо > 40
Неплотная
2.
Показатель однородности пор по размерам (альфа)
()> 0,7
Высокой однородности
0,25 <()< =0,7
Средней однородности
()< 0,25
Низкой однородности
3.
Показатель средней крупности пор (лямбда)
()> 7,0
Макропористая
3,0 < ()< 7,0
Крупнопористая
1,0 < ()< 3,0
Среднепористая
0,5 < ()< 1,0
Мелкопористая
()< 0,5
Микропористая
3.5. ПРИЗМЕННАЯ ПРОЧНОСТЬ И НАЧАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ УПРУГОСТИ БЕТОНА НА ЩЕБНЕ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА
Выше (см. раздел 3) было показано, что использование щебня из кварцитопесчаника вместо гранитного щебня отрицательно не сказывается на прочности бетона. Это подтверждает данные по показателям дробимости заполнителей и является косвенным свидетельством того, что замена гранитного щебня щебнем из кварцитопесчаника не снижает прочности и структуры контактной зоны "раствор - крупный заполнитель".
Для дальнейшего выявления возможного влияния прочностных и упругопластических свойств щебня из кварцитопесчаника на соответствующие характеристики бетона, были проведены испытания по определению физико-механических свойств бетонов, в том числе призменной прочности, прочности на растяжение при изгибе и начального модуля упругости в зависимости от расхода цемента и вида крупного заполнителя. Все эти показатели в значительной степени определяются видом и качеством заполнителя.
Так, например, использование загрязненного заполнителя приводит к ослаблению контактной зоны "раствор-щебень" и, в результате, к снижению относительного значения призменной прочности, прочности на растяжение при изгибе и начального модуля упругости. В то же время, применение щебня из высокопрочных плотных и упругих горных пород приводит к увеличению модуля упругости. Испытания по определению призменной прочности и начального модуля упругости проводились по ГОСТ 24452 "Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона" для бетонов марок 500, 600 и 700 на двух видах щебня - габбро-диабаза и кварцитопесчаника Лебединского ГОКа. Прочность на растяжение при изгибе определялась по ГОСТ 10180. Для сопоставления полученных результатов фактические значения призменной прочности и прочности на растяжение при изгибе относились к кубиковой (марочной) прочности (Rпр/R, Rи/R). Значения начального модуля упругости сопоставлялись с нормативными значениями для соответствующих марок (классов) бетонов по прочности по СНиП 2.03.01-84. Результаты испытаний, приведенные в табл.5.1, показывают, что влияние вида щебня на физикомеханические свойства бетона проявляется главным образом в составах с расходом цемента 300 кг/м3 (составы 10-11). В этом случае, значение коэффициента призменной прочности (Rпр/R) бетона на контрольном щебне несколько превышает аналогичный показатель бетона на кварцитопесчанике (соответственно 0,83 и 0,79).
То же самое справедливо для относительных значений прочности на растяжение при изгибе Rи/R (соответственно 0,083 и 0,079). С увеличением расхода цемента показатели физико-механических свойств бетонов на различных видах щебня все больше нивелируются и при расходе цемента 400 кг/м3 (составы 14-15) практически выравниваются. При этом следует отметить, что независимо от вида щебня показатели призменной прочности и прочности на растяжение при изгибе соответствуют или превышают средние значения, принимаемые для тяжелых бетонов (Rпр/R =0,7, Rи/R=0,06-0,07).
Значения начального модуля упругости для всех составов бетонов независимо от вида щебня также превышают нормативные значения, предусмотренные СНиП 2.03.01-84 для бетонов соответствующих классов (марок) по прочности.
Некоторое превышение абсолютных значений начального модуля упругости бетонов на щебне из габбродиабаза по отношению к бетонам на щебне из кварцитопесчаника связано, очевидно, с более высокими упругими свойствами и прочностью контрольного щебня. Таким образом, проведенные испытания показали, что использование щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в качестве заполнителя тяжелых бетонов классов В 37,5 - В 50 (марки 500-700) не ухудшает такие физико-механические свойства бетонов, как призменная прочность, прочность на растяжение при изгибе и начальный модуль упругости, значения которых при расчете конструкций могут применяться в соответствии с требованиями СНиП2.03.01-84.
Таблица 5.1. Физико-механические свойства бетонов на различных заполнителях (Л - щебень Лебединского ГОКа, К-1 - щебень контрольный № 1 из габбро-диабаза).
Состав №
Вид вяжущего материала
Вид щебня
Расход материалов, кг/м3
В/Ц
Прочность при сжатии R, МПа
Призменная проч-ность Rпр, МПа
Прочность на рас-тяже-ние при изгибе Rи, МПа
Модуль упру-гости E, МПа
Rпр/R
Rи/R
Класс (марка) бетона по прочно-сти
Нормативное значе-ние Е, МПа (СниП 2.03.01-84
Вяжущий мате-риал
Песок
Щебень
Вода
1.
ПЦ М 500
Габбро-диабаз
253
790
1190
169
0,67
34,5
-
-
-
-
-
-
-
2.
Гранит
249
777
1136
175
0,70
31,2
-
-
-
-
-
-
-
3.
Кварцитопесчаник
255
796
1163
169
0,66
31,9
-
-
-
-
-
-
-
4.
Габбро-диабаз
320
742
1144
171
0,53
43,0
-
-
-
-
-
-
-
5.
Гранит
322
747
1096
178
0,55
40,5
-
-
-
-
-
-
-
6.
Кварцитопесчаник
328
760
1115
169
0,52
41,3
-
-
-
-
-
-
-
7.
Габбро-диабаз
390
712
1096
177
0,45
53,3
-
-
-
-
-
-
-
8.
Гранит
394
718
1052
181
0,46
52,0
-
-
-
-
-
-
-
9.
Кварцитопесчаник
398
727
1066
181
0,45
52.6
-
-
-
-
-
-
-
10.
ПЦ М 600
Габбро-диабаз
306
773
1152
182
0,60
52,5
43,8
4,3
38000
0,83
0,083
М 500
(B37,5)
36000
11.
Кварцитопесчаник
304
770
1134
179
0,59
50,8
40,1
4,0
36500
0,79
0,079
М 500
(B37,5)
36000
12.
Габбро-диабаз
347
744
1139
176
0,50
56,8
45,3
4,6
40500
0,80
0,081
M 600
(B45)
37500
13.
Кварцитопесчаник
349
748
1097
170
0,49
57,4
46,9
4,5
38500
0,82
0,078
M 600
(B45)
37500
14.
Габбро-диабаз
400
729
1119
175
0,44
67,8
54,9
5.1
43500
0,81
0,075
M 700
(B50)
39000
15.
Кварцитопесчаник
398
727
1065
177
0,44
68,6
56,3
5,2
40500
0,82
0,076
M 700
(B50)
39000
3.6. МОРОЗОСТОЙКОСТЬ И ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТЬ БЕТОНА НА ЩЕБНЕ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА
Влияние крупного заполнителя на морозостойкость и водонепроницаемость бетонов при использовании щебня из плотных пород с малым водопоглощением связано с наличием в заполнителе загрязняющих примесей (пыль, глина) или слабых зерен, приводящих к росту водопотребности бетонных смесей и/или способных насыщаться водой и претерпевать деформации расширения при отрицательных температурах, а также способствующих ухудшению сцепления цементного камня и раствора с поверхностью зерен щебня. Выше было показано, что применение щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа не оказывает отрицательного воздействия на физико-механические и деформативные свойства бетонов. Это является косвенным подтверждением высоких прочностных свойств щебня из кварцитопесчаника и свидетельством отсутствия в нем слабых зерен и вредных примесей, ухудшающих структуру бетона, в том числе контактную зону.
Аналогичный вывод позволяют сделать результаты испытаний по определению морозостойкости и водонепроницаемости бетонов. Они проводились по 3-му методу ГОСТ 10060 "Бетоны. Методы контроля морозостойкости" и по ГОСТ 12730.5 "Бетоны. Методы определения водонепроницаемости". Эксперименты проводились на бетонах составов 5 и 8 на гранитном щебне и составов 6 и 9 на щебне из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа при расходе цемента 320 и 400 кг/м3.
Результаты определения морозостойкости и водонепроницаемости бетонов приведены в табл.6.1. Они показывают, что применение щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа обеспечивает тот же уровень долговечности бетона - морозостойкости и водонепроницаемости, что и гранитный щебень. Абсолютные значения результатов испытаний свидетельствуют о достаточно высокой долговечности полученных бетонов независимо от вида щебня. При расходе цемента 320 кг/м3 водонепроницаемость бетонов соответствует марке W6, а с увеличением расхода цемента до 400 кг/м3 она возрастает до W12 - W14. Морозостойкость бетонов, также независимо от вида щебня, соответствует маркам F250 и F350.
Полученные данные свидетельствуют об отсутствии негативного влияния щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа на долговечность бетона, которая соответствует его высокой плотности, прочности и отсутствию загрязняющих примесей.
Таблица 6.1. Физико-механические свойства бетонов на различных заполнителях (Л - щебень Лебединского ГОКа, К-1 - щебень контрольный № 1 из габбро-диабаза).
Состав №
Вид вяжущего материала
Вид щебня
Расход материалов, кг/м3
В/Ц
Осадка конуса, см
Прочность кон-трольных образ-цов Rк МПа
Марка бетона по водонепро-ницаемости
Прочность при сжатии, МПа/Кмрз*), по-сле циклов замораживания и оттаивания
Марка бетона по морозо-стойкости
Вяжущий материал
Песок
Щебень
Вода
100
150
200
250
300
350
5.
ПЦ М500
Гранит
322
747
1096
178
0,55
3,0
40,0
W6
41,7
1,04
42,0
1,05
-
37,6
0,94
37,6
0,94
-
F250
6.
Кварцитопесчаник
328
760
1115
169
0,52
2,5
40,7
W6
40,4
0,99
42,2
1,05
-
38,8
0,95
33,2
0,82
-
F250
8.
ПЦ М500
Гранит
394
718
1052
181
0,46
3,5
49,5
W12
50,0
1,01
-
51,0
1,03
-
49,0
0,99
47,0
0,95
F350
9.
Кварцитопесчаник
398
727
1066
181
0,45
4,0
48,4
W14
50,5
1,04
-
48,4
1,00
-
49,0
1,01
46,9
0,97
F350
Кмрз* - отношение прочности основных образцов после данного количества циклов замораживания и оттаивания к прочности контрольных образцов. Критерий морозостойкости - снижение прочности основных образцов по отношению к прочности контрольных не более чем на 5% (т.е. Кмрз > 0,95)
3.7. ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЩЕБНЯ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА
Наряду с приведенными выше результатами определения физико-механических свойств щебня из кварцитопесчаника и бетонов на его основе, важным показателем, определяющим возможности и условия применения материала и его долговечность, является химический состав и содержание различных примесей, способных повлиять на свойства бетона и стальной арматуры.
Результаты химического анализа щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в сопоставлении с нормативными требованиями приведены в табл.7.1. Полученные данные показывают, что щебень из кварцитопесчаника не содержит примесей, вид или содержание которых способны привести к ухудшению качества бетона или коррозии стальной арматуры. Так, содержание аморфных разновидностей диоксида кремния, способных привести к щелочной коррозии заполнителя, не превышает 18 ммоль/л при нормативном значении 50 ммоль/л. Соединения серы водорастворимые соединения хлора, представляющие опасность с точки зрения сохранности стальной арматуры, в щебне Лебединского ГОКа отсутствуют.
То же самое относится к примесям в виде угля и свободного волокна асбеста, способных вызвать снижение прочности и долговечности бетона.
Таблица 7.1. Результаты химического анализа щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа и их сопоставление с нормативными требованиями.
Вид и содержание компонентов (примесей)
Ед. изм.
Характер вредного воздействия на бетон
Содержание
В щебне Ле-бединского ГОКа
Нормативное по ГОСТ 26633
Аморфные разно-видности диоксида кремния.
Ммоль/л
Ухудшение качества поверхности и внут-ренняя коррозия бето-на
Fe2O3 - 3,9,
в т.ч. FeO - 1,13
Каждый в
отдельности - не более 10, в сумме - не более 15
Cера, сульфиды, кроме пирита (марказит, пирро-тин и др.) и
cульфаты (гипс, ан-гидрит и др.) в пе-ресчете на SO3 в %
Мас.%
Ухудшение качества поверхности и внут-ренняя коррозия бето-на, коррозия стальной арматуры
Следы
не более 1,5
Пирит в пересчете на SO3
Мас.%
Ухудшение качества поверхности и внут-ренняя коррозия бето-на, коррозия стальной арматуры
Следы
Не более 4
Магнетит, гидроок-сиды железа (гетит и др.), апатит, нефелин,
Фосфорит
Мас.%
Снижение прочности и долговечности
Малой плотности
Особо плотная
Галоиды (галит, сильвин и др.), включающие водо-растворимые
хлориды, в пере-счете на ион хлора
Мас.%
Коррозия стальной ар-матуры
Нет
Не более 0,1
Свободное волокно асбеста
Мас.%
Снижение прочности и долговечности бетона
Нет
Не более 0,25
Уголь
Мас.%
Снижение прочности и долговечности бетона
Нет
не более 1
4. Заключение
1. Проведены испытания по определению показателей качества щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в соответствии с ГОСТ 8269. Установлено, что по своему фракционному составу, содержанию лещадных и игольчатых зерен, истинной плотности и содержанию глинистых и пылевидных частиц щебень, Лебединского ГОКа соответствует требованиям ГОСТ 26633.
По показателю дробимости (марка 1200) щебень Лебединского ГОКа соответствует гранитному щебню, и несколько уступает щебню из габбро-диабаза (марка 1400).
2. Проведены сравнительные испытания бетонных смесей и бетонов на щебне из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа, гранитного щебня и щебня из габбро-диабаза, с целью определения возможностей и эффективного применения щебня Лебединского ГОКа в качестве заполнителя для бетонов при производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций, в том числе на предприятиях стройиндустрии г. Москвы. Установлено, что при постоянном расходе материалов замена гранитного щебня щебнем из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа не приводит к изменению или ухудшению технологических свойств бетонных смесей.
3. Экспериментально исследовано влияние вида щебня на темпы твердения и прочность бетонов. Установлено, что использование щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа, в зависимости от вида и расхода цемента, обеспечивает получение бетона с прочностью, соответствующей маркам от 300 до 700 (классы бетона от В 25 до В 50 по ГОСТ 26633). Исходя из прочностных показателей бетона, возможности применения щебня из кварцитопесчаника не уступают возможностям применения гранитного щебня.
4. Проведено исследование поровой структуры бетонов, приготовленных с применением щебня из кварцитопесчаника и габбро-диабаза. Анализ характеристик поровой структуры позволяет сделать вывод, что применение щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа не оказывает негативного влияния на характеристики поровой структуры бетона. Незначительное увеличение показателей объемного водопоглощения и средней крупности пор может быть связано с неоптимальным зерновым составом крупного заполнителя, для устранения которого следует увеличить относительное содержание мелкой (5-10 мм) фракции в смеси заполнителей и, возможно, сократить относительное содержание зерен лещадной формы.
5. Исследованы физико-механические свойства бетонов в зависимости от расхода цемента и вида щебня. Установлено, что использование щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в качестве заполнителя тяжелых бетонов классов В 37,5 - В 50 (марки 500-700) не ухудшает такие их физико-механические свойства, как призменная прочность, прочность на растяжение при изгибе и начальный модуль упругости, значения которых при расчете конструкций могут применяться в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84.
6. Исследованы показатели долговечности (морозостойкость и водонепроницаемость) и характеристики поровой структуры бетонов в зависимости от расхода цемента и вида щебня. Установлено, что применение щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа обеспечивает тот же уровень долговечности бетона - морозостойкости и водонепроницаемости, что и гранитный щебень. Показатели морозостойкости и водонепроницаемости бетона с расходом цемента 320 кг/м3 соответствуют маркам F 250 и W 6, с расходом цемента 400 кг/м3 - маркам F 350 и W 14.
7. Результаты химического анализа щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа свидетельствуют об отсутствии в нем вредных примесей, вид или количество которых способны вызвать снижение прочности и долговечности, а также внутреннюю коррозию бетона, или привести к коррозии стальной арматуры.
Совокупность полученных экспериментальных данных позволяет рекомендовать щебень из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в качестве заполнителя для тяжелых бетонов по ГОСТ 26633 при замене им гранитного щебня. Учитывая марку щебня из кварцитопесчаника по показателю дробимости (1200), можно утверждать, что областью его применения являются бетоны средних и высоких марок вплоть до класса В 45 (марка 600) и выше.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. ГРИДГИН А.М., КОРОЛЕВ Н.В., ШУХОВ В.Н. Вскрышные породы КМА в дорожном строительстве.- Воронеж: Центрально-Ченоземное кн. издательство, 1983 - 95 с.
2. ЛЕСОВИК В.С. Строительные материалы из отходов горнорудного производства Курской магнитной аномалии: Учебное пособие. - М. - Белгород: Изд-во АСВ, 1986 - 155 с.
3. ГЕРШБЕРГ О.А. Технология бетонных и железобетонных изделий. М., Стройиздат, 1971, 360 с.
4. БАЖЕНОВ Ю.М. Технология бетона. М., Высшая школа, 1978, 456 с.
5. ИЦКОВИЧ С.М., ЧУМАКОВ Л.Д., БАЖЕНОВ Ю.М. Технология заполнителей бетона. М., Высшая школа, 1991, 272 с.
6. БРУССЕР М.И. Исследование структурной пористости бетонов и факторов, ее определяющих. Дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. - М., 1971.
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Сертификат соответствия строительного щебня из кварцитопесчаника смеси фракций 5-20 мм.
2. Отзыв к.т.н., эксперта программы "Московское качество", зав. отделом технологии бетонов ЗАО НИПТИ "СТРОЙИНДУСТРИЯ" Гольдберга Л.Б. на научно-технический отчет ГУП НИИЖБ "Испытание бетонных смесей и бетонов на щебне ОАО "ЛГОК" из кварцитопесчаника.
3. Санитарно-эпидемиологическое заключение и гигиеническая характеристика продукции.
4. Содержание естественных радионуклидов в поставляемом в Москву щебне.
5. Результаты сертификационных испытаний и заключение ГУП НИИЖБа.
ОТЗЫВ
на научно-технический отчет по теме: "Испытания бетонных смесей и бетонов на щебне ОАО "ЛГОК" из кварцитопесчаника".
Исполнитель: ГУП НИИЖБ
Во многих регионах страны, в т.ч. в г.Москва, имеет место недостаток природного крупного заполнителя для производства бетонных и железобетонных изделий.
Целесообразным является применение щебня образующегося при разработке техногенного сырья, в частности, при вскрышных работах на Лебединском ГОКе.
В работе приведены результаты сравнительных испытаний бетонных смесей и бетонов, изготовленных из различного вида крупного заполнителя, в т.ч. из щебня Лебединского ГОКа на основе кварцитопесчаника.
Показано, что применение в качестве крупного заполнителя щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа, вместо щебня из гранита или габбро-диабаза, не оказывает существенного влияния на основные технологические свойства бетонных смесей /среднюю плотность, воздухововлечение, удобоукладываемость и прочее/ и бетонов /пористость, прочность на сжатие, деформативность под действием кратковременной нагрузки, морозостойкость, водонепроницаемость и др./.
Выполненные исследования показали, что на щебне из кварцитопесчаника возможно получение бетонов прочностью 31,9 - 68,6 МПа.
Реализация результатов исследований возможна при производстве товарных бетонных смесей и при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций.
Однако, по отчету имеются определенные замечания:
1. Любой заполнитель влияет на свойства бетонных смесей ; влияет и исследуемый щебень/Таблица 1.2./.Его влияние аналогично другим исследованным в работе заполнителям.
2. Авторы отчета рекомендуют применять щебень Лебединского ГОКа для получения бетонов класса B 45 и выше. Однако, в работе выполнены исследования бетонов прочностью 31,9 - 68,6 МПа/Таблица 2.1./. По-этому, применение данного щебня следует ограничить бетонами класса В 22,5 - В 30, тем более, что содержание зерен лещадной и игольчатой формы у него близко к предельно допустимому /33,3%/.
3. В работе выполнены исследования бетонных смесей подвижностью 2 - 4см. осадки конуса, в которых доля песка в смеси заполнителей составляет 0,4 , т.е. запесочные смеси. Щироко примененяемые смеси с осадкой конуса от 5 до 20 см., доля песка в смеси заполнителей которых составляет 0,3 - 0,35 в работе не рассмотрены. Однако, особенности формы заполнителей /повышенное содержание зерен лещадной и игольчатой формы/ может сказаться именно у смесей с долей песка в смеси заполнителей равной 0,3 - 0,35.
Следовало проверить поведение бетонных смесей с исследуемым щебнем в производственных условиях, в частности, особенности перемешивания, транспортирования и уплотнения бетонных смесей на щебне Лебединского ГОКа из кварцитопесчаника.
В целом , работа выполнена на достаточно высоком уровне и заслуживает положительной оценки.
Заведующий отделом заводской
технологии бетонов
канд. техн. наук Л.Б.Гольденберг
В соответствии с действующим законодательством, на территории Российской Федерации запрещается использование строительных и отделочных материалов с неизвестным содержанием естественных радионуклидов, то есть устанавливаются нормы на содержание радионуклидов 226Ra, 232Th и 40K.
Согласно Нормам радиационной безопасности НРБ-96 и ГОСТ 30108-94, нормирование проводится по параметру удельная эффективная активность:
Аэфф = АRa + 1.31АTh + 0.085АK, где АRa, АTh, АK - удельные активности радионуклидов 226Ra (Радий-226), 232Th (Торий-232) и 40K (Калий-40) соответственно, Бк/кг.
Согласно ГОСТ 30108-94 за результат определения удельной эффективной активности в контролируемом материале и установления класса материала принимается значение, определяемое по формуле: Аэфф м = Аэфф + D, где D - абсолютная погрешность определения Аэфф.
_ Для материалов, использующихся во вновь строящихся жилых и общественных зданиях (1 класс) Аэфф м не должна превышать 370 Бк/кг.
_ Для материалов, используемых в дорожном строительстве в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной застройки, а так же при возведении производственных сооружений (2 класс) Аэфф м не должна превышать 740 Бк/кг.
_ Для материалов, используемых в дорожном строительстве вне населенных пунктов (3 класс) Аэфф м не должна превышать 2800 Бк/кг.
_ При Аэфф м, превышающей 2800 Бк/кг, возможность использования материалов в каждом случае решается с органами Госсанэпиднадзора.
Содержание естественных радионуклидов в стройматериалах, поставленных в Москву в период с 01.01.1994 по 29.02.2000.
(по данным лаборатории радиационного контроля МИФИ)
№ п./п.
Марка или источник материала
Страна происх.
Класс
Aэфф. м
Удельная активность, Бк/кг
Ra-226
Th-232
K-40
1
Ревдинский камнедробильный завод
Россия
1
2,7
0,8 -+ 0,5
0,2 -+ 0,3
13,9 -+ 1,1
2
Первоуральское КУ
Россия
1
6,0
0,3 -+ 0,4
0,2 -+ 0,3
60,3 -+ 1,4
3
Миньярский карьер
Россия
1
8,6
3,0 -+ 0,3
1,1 -+ 0,1
39,9 -+ 4,0
4
Мансуровское КУ
Россия
1
9,1
2,9 -+ 0,6
1,0 -+ 0,4
47,5 -+ 6,7
5
Орское КУ
Россия
1
11,0
2,7 -+ 0,8
1,9 -+ 0,5
53,4 -+ 18,1
6
Турдейское КУ
Россия
1
16,0
7,9 -+ 0,4
2,2 -+ 0,4
56,6 -+ 4,8
7
Саткинский карьер
Россия
1
25,6
11,7 -+ 1,2
2,7 -+ 0,3
95,2 -+ 9,5
8
Лебединский ГОК, ОАО
Россия
1
49,0
16,4 -+ 2,8
14,6 -+ 2,1
160,0 -+ 33,0
9
Полотняно-Заводское КУ
Россия
1
56,2
43,7 -+ 6,7
1,6 -+ 0,6
25,7 -+ 15,0
10
КЖИ-480
Россия
1
58,3
52,4 -+ 2,1
1,3 -+ 0,6
9,9 -+ 9,0
11
Курманский карьер
Россия
1
59,8
19,4 -+ 1,1
14,7 -+ 0,7
209,7 -+ 21,0
12
Кондопога
Россия
1
62,6
11,6 -+ 5,1
12,9 -+ 1,3
327,8 -+ 111,7
13
Пятовское КУ
Россия
1
63,2
49,7 -+ 9,7
1,4 -+ 0,8
16,6 -+ 11,6
14
Прионежское КУ
Россия
1
64,5
9,6 -+ 1,4
15,7 -+ 1,7
330,0 -+ 37,1
15
Курманское КУ
Россия
1
71,8
24,0 -+ 1,5
18,0 -+ 1,8
230,2 -+ 16,1
16
Вяземский ГОК
Россия
1
85,8
36,0 -+ 6,8
11,1 -+ 6,0
213,0 -+ 94,9
17
Дровнинское КУ
Россия
1
85,9
34,5 -+ 11,0
11,0 -+ 2,1
253,6 -+ 97,2
18
Златоустское КУ
Россия
1
90,1
18,4 -+ 4,6
23,9 -+ 4,2
347,2 -+ 34,9
19
Хромцовское КУ
Россия
1
90,5
32,6 -+ 15,3
15,0 -+ 3,0
359,9 -+ 62,4
20
'Сильницкий карьер', ОАО
Россия
1
91,2
23,9 -+ 1,7
23,8 -+ 2,5
361,5 -+ 23,1
21
Сычовское КУ
Россия
1
98,3
36,5 -+ 3,7
16,8 -+ 1,7
363,7 -+ 36,4
22
'Прионежье' карьер
Россия
1
101,5
16,3 -+ 1,8
27,5 -+ 2,3
497,8 -+ 32,1
23
Орешкинское КУ
Россия
1
103,5
39,9 -+ 9,8
15,0 -+ 5,8
305,5 -+ 98,8
24
Терелесовское КУ
1
105,3
26,5 -+ 2,7
18,1 -+ 1,8
535,4 -+ 53,5
25
Тальновское КУ
Украина
1
111,7
19,4 -+ 0,7
46,0 -+ 1,6
372,2 -+ 20,8
26
'Мансуровское' КУ
Россия
1
115,5
44,5 -+ 4,5
22,3 -+ 2,2
367,9 -+ 36,8
27
'Гранит' ПО
Беларусь
1
120,8
23,2 -+ 1,5
24,6 -+ 2,1
719,9 -+ 46,8
28
'Ситница' карьер, ст. Макашевичи
Беларусь
1
135,6
20,2 -+ 4,7
18,0 -+ 9,4
606,8 -+ 335,2
29
Новосмолинское КУ
1
138,0
31,9 -+ 5,7
34,5 -+ 3,3
609,0 -+ 37,5
30
Исетский щебеночный завод
Россия
1
139,7
34,8 -+ 2,7
34,5 -+ 3,3
766,0 -+ 38,5
31
ПО "Транснерудпром", Пенизевичи
Украина
1
139,9
14,8 -+ 1,4
30,1 -+ 2,6
936,8 -+ 20,1
32
Оленегорский щебеночный завод
Россия
1
211,7
32,4 -+ 30,0
33,1 -+ 27,8
648,9 -+ 174,7
33
Кременчуг
Украина
1
216,1
19,4 -+ 12,5
44,4 -+ 32,5
639,5 -+ 368,1
34
'Павловскгранит' ОАО
Россия
1
245,5
34,3 -+ 7,0
66,3 -+ 9,8
1223,2 -+ 59,8
35
Полонное
1
248,3
56,8 -+ 3,7
61,0 -+ 4,1
1200,9 -+ 55,9
36
Коростень
Украина
1
276,5
49,4 -+ 7,4
70,5 -+ 7,2
1401,1 -+ 87,6
37
'Серый' карьер г. Медвежьегорск
Россия
1
280,5
37,1 -+ 0,3
102,2 -+ 2,1
1251,0 -+ 3,8
38
'Щорсовское КУ', Коростень
Украина
1
290,4
58,3 -+ 1,6
82,6 -+ 2,8
1412,1 -+ 60,7
39
Питкяранское КУ
Россия
1
297,1
70,6 -+ 3,6
88,8 -+ 1,9
1261,0 -+ 19,5
40
Игнатопольское КУ
Украина
1
298,5
59,0 -+ 4,0
81,5 -+ 5,5
1407,0 -+ 50,1
41
Прионежское КУ
Россия
1
314,2
23,9 -+ 2,4
141,6 -+ 7,0
1087,1 -+ 36,2
42
КНИ-436 пос. Пруды
Россия
1
321,8
31,3 -+ 12,3
97,3 -+ 37,8
1032,0 -+ 227,2
43
Овручский щебенный завод
Украина
1
325,8
57,8 -+ 5,7
100,3 -+ 4,3
1479,2 -+ 62,6
44
'Гранит-Кузнечное', АО
Россия
1
332,6
56,6 -+ 22,0
84,6 -+ 33,1
1290,3 -+ 148,9
45
Нижнетагильское КУ
Россия
1
337,7
72,2 -+ 6,1
119,4 -+ 4,9
1137,7 -+ 61,5
46
Норинский щебенный завод
Россия
1
339,3
59,9 -+ 3,4
106,6 -+ 4,3
1570,4 -+ 34,7
47
Мокрянское КУ
Россия
1
345,8
90,4 -+ 12,1
97,8 -+ 13,0
1120,8 -+ 62,0
48
Медвежьегорский щебеночный завод
Россия
2
370,9
84,0 -+ 19,6
119,2 -+ 9,1
1284,7 -+ 33,6
49
Каменногорск
Россия
2
377,4
55,5 -+ 15,1
124,6 -+ 32,6
1133,3 -+ 98,4
50
Сортавальский ДСЗ', ОАО
Россия
2
377,6
34,2 -+ 2,2
159,3 -+ 4,6
1438,3 -+ 70,1
51
КНИ-458
Россия
2
383,2
73,3 -+ 1,2
143,9 -+ 11,6
1178,9 -+ 56,5
52
Гниваньское КУ
Украина
2
395,2
34,2 -+ 7,4
175,8 -+ 48,7
1008,9 -+ 168,3
53
Выборгское КУ
Россия
2
404,0
89,2 -+ 4,7
133,7 -+ 7,4
1515,5 -+ 79,3
54
Гавриловский щебенный завод
Россия
2
457,1
129,8 -+ 86,2
88,9 -+ 19,0
1154,0 -+ 162,3
55
'Александровский карьер'
Украина
2
606,0
42,8 -+ 0,9
327,0 -+ 5,9
1470,2 -+ 41,9
Материалы предоставлены ООО"ТМО Совтех"
г.Москва, Б.Черкасский пер.15 оф.(104)
тел.(095)923-98-86
Предоставлено компанией ООО 'Стром-К'
