VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

________________________________________________________________________________

В статье рассматривается возможность использования отсевов от дробления щебня в производстве тяжелых бетонов. Изучены основные свойства заполнителей и тяжелых бетонов с использованием отсевов.

________________________________________________________________________________

Одним из способов удешевления конечной цены строительных материалов без снижения качественных показателей является использование в производстве отходов промышленности, в частности производства заполнителей для бетона. При производстве щебня из горных пород образуются тонны отходов (до 20-30 % от перерабатываемой горной массы), которые наиболее рационально применять в индустрии производства строительных материалов. В настоящее время применение в бетоне отсевов дробления не слишком распространено, хотя использование в бетоне щебня и отходов его производства в качестве мелкого наполнителя и заполнителя позволит сократить расходы на переработку горной массы в эксплуатируемых месторождениях и удовлетворить потребность в песке для бетона. Кроме того, использование отсевов может снизить нагрузку на действующие песчаные карьеры и предотвратить разработку новых, что благотворно повлияет на экологическую обстановку в местах добычи. Это будет способствовать рациональному использованию природных ресурсов и охране окружающей среды. Объем ежегодно образующихся на предприятиях по производству щебня отсевов дробления составляет порядка 21 млн.т. (по данным ФГУП «ВНИПИИСтромсырье»), что составляет порядка 15% от всего объема переработки скальных пород (около 140 млн.т.).

Целью научно-исследовательской работы являлось получение эффективных бетонов с использованием отсевов дробления щебня.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

• обосновать возможность и целесообразность применения в тяжелом бетоне отсевов дробления, получаемых при производстве щебня;

• изучить свойства отсевов дробления близлежащих месторождений;

• изучить свойства бетонов с использованием отсевов дробления щебня;

• провести опытно-промышленные испытания результатов исследования на заводе ЖБИ «Ротор» (п. Винзили, Тюменская область) и оценить технико-экономическую эффективность исследуемых бетонов.

Одним из преимуществ применения отсева от щебня в составе бетонной смеси является снижение себестоимости бетонной смеси (таблица 1), цена 1 м³ бетона класса В20 при применении природного крупного песка в качестве заполнителя – 3512,5 рублей, цена 1 м³ бетона класса В20 при применении отсева - 3427,5 рублей, что дает экономию 85 руб. на 1м³.

Таблица 1

Состав бетонной смеси для производства бетона класса В20

Компоненты смеси	Расход материалов на 1 м3 бетонной смеси, кг	Стоимость компонента, руб. (с НДС)
Цемент	300	1560
Щебень, фракции 5-20	1250	1100
Крупнозернистый песок	830	750
Отсев от дробления щебня	850	665
Добавка «Мурапласт»	2,4	96
Вода	125	6,5

Результаты определения физико-механических свойств отсевов щебня с карьеров Свердловской и Челябинской областей, проведённые в лаборатории строительных материалов ФГБОУ ВПО «ТюмГАСУ» и опытные испытания на заводе ЖБИ «Ротор» приведены в таблице 2.

Таблица 2

Физико-механические свойства отсевов Свердловской и Челябинской областей

Щебзаводы, карьеры	Горная порода	Модуль крупности	Фракции щебня 5 мм, %	ПГИ, %	Насып-ная плот-ность, кг/м3	Содержание глины в комках, %	Марка щебня по дробимости
Исетский гранитный карьер	гранит	2,3	10,2	6,0	1340	0,3	1200
Режевской щебеночный завод	гранит	2,57	11,2	4,0	1380	0,0	1000
Гумбейский щебеночный завод	грано-диорит	2,8	5,2	5,8	1630	0,0	1200
Крылосовский известняковый завод	доломит	1,7	3,8	6,3	1450	-	800
Монетный щебеночный завод	гранит	2,6	5,7	5,8	1400	0,0	1000
Волковский карьер	габбро-диориты	3,2	16,94	4,1	1370	0,05	1600
Петропавловский известняковый карьер	известняк	1,6	2,6	1,8	1300	-	800

Анализ полученных результатов показал, что отсевы от дробления щебня имеют небольшой разброс значений прочности.

Однако, как и любой строительный материал, отсев от производства щебня обладает рядом недостатков:

• повышенное содержание слюды (применительно к отсевам производства ООО «Режевской щебеночный завод»);

• чешуйки слюды вредны, поскольку не сцепляются с цементным камнем и могут способствовать развитию трещин и соответственно снижать прочность бетона;

• запыленность отсева (проход через сито № 0,16 составил 16,5 %), способствует увеличению водопотребности бетонной смеси, что в конечном итоге снижает прочность готового бетона;

• повышенная морозоопасность;

• водопоглощение отсева от дробления щебня колеблется в пределах 12-23%, что снижает морозостойкость готовых бетонных изделий.

Для определения рационального зернового состава крупного и мелкого заполнителя исследовано влияние различных соотношений двух фракций на пустотность и насыпную плотность смеси (таблица 3). В качестве крупного заполнителя был использован щебень «Режевского щебеночного завода», в качестве мелкого заполнителя отсев от дробления щебня производства «Режевского щебеночного завода».

Таблица 3

Характеристики смеси крупного и мелкого заполнителя

Соотношение фракций, % массы		Насыпная плотность, кг/м3	Пустотность, %
0-10	10-20
30	70	1496	44,60
40	60	1517	43,82
50	50	1502	44,37
60	40	1486	44,97
70	30	1469	45,59

Определение свойств бетонной смеси и бетона проводилось по стандартным методикам, результаты представлены в таблице 4

Таблица 4

Свойства бетонов на основе отсевов дробления щебня

Щеб.заводы, карьеры	Наименование горной породы	Соотношение компонентов Ц:МЗ:КЗ	В/Ц	Плот-ность, кг/м3	Удобоукладываемость бетонной смеси			Прочность при сжатии, МПа, в возрасте 28 суток
					ОК, см	марка
Исетский гранитный карьер	гранит	1:3:4	0,42	2360	7	П2	29,2
Режевской щебеночный завод	гранит	1:3:4	0,42	2350	8	П2	28,6
Гумбейский щебеночный завод	гранодиорит	1:3:4	0,38	2400	5	П2	30,0
Крылосовский известняковый завод	доломит	1:3:4	0,48	2280	9	П2	24,5
Монетный щебеночный завод	гранит	1:3:4	0,39	2400	5	П2	27,9
Волковский карьер	габбро-диориты	1:3:4	0,35	2450	7	П2	32,4
Петропавловский известняковый карьер	известняк	1:3:4	0,52	2250	9	П2	23,4

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Выявлена возможность получения бетонов плотной структуры на полифракционном заполнителе, содержащем щебень и песок из отсевов дробления оптимального гранулометрического состава с пылевидной составляющей.

2. Изучены свойства отсевов дробления щебня Свердловской и Челябинской областей и установлены оптимальные соотношения между крупным и мелким заполнителями.

3. Получены бетоны классов по прочности на сжатие В20 на полифракционном заполнителе оптимального зернового состава, содержащем щебень и песок из отсевов дробления с пылевидной составляющей.

4. Проведены опытно-промышленные испытания результатов исследования на заводе ЖБИ «Ротор» и выполнена оценка технико-экономической эффективности исследуемых бетонов.

Библиографический список

1. Харо О.Е., Левкова Н.С., Лопатников М.И., Горностаева Т.А.. Использование отходов переработки горных пород при производстве нерудных строительных материалов. Строительные материалы, № 9, 2003. - С. 18-19.

2. Левкова Н.С., Горностаева Т.А., Повышение эффективности комплексного использования сырья за счет отсевов дробления щебня из изверженных пород. Вестник БГТУ имени Шухова. 2003, №5, с. 308-311.

3. Баженов Ю.М. Многокомпонентные мелкозернистые бетоны. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, №10. 2001, с. 24.

4. Ю.М. Баженов, Л.А. Алимов, В.В. Воронин Развитие теории формирования структуры и свойств бетонов с техногенными отходами. Изв. вузов. Строительство – 1996, № 7 С. 55-58

5. Ахтямов, В.Ф. Проектирование тяжелых бетонов с использованием технологических отходов / В.Ф. Ахтямов, Э.Н. Хафизова // Сборник материалов XIV научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСУ. – Тюмень: РИО ТюмГАСУ, 2015 г. – С. 10-15.

6. Ахтямов, В.Ф. Перспективы использования отсева от дробления щебня в производстве мелкоштучных изделий / В.Ф. Ахтямов, Э.Н.Хафизова // Сборник: Актуальные проблемы архитектуры, строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири: Сборник материалов международной научно-практической конференции: в 2 томах. Тюменский государственный архитектурно-строительный университет. 2015. С. 83-89.

7. Хафизова, Э.Н. Фасадные плиты с декоративными мелкозернистыми покрытиями на основе эпоксидных и стирол-акриловых композиций. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Томский государственный архитектурно-строительный университет. - Тюмень, 2008.

8. Солонина, В.А. Свойства тяжелых цементных бетонов с комплексной добавкой на основе жидких отходов кожевенного производства / В.А. Солонина, А.А.Клюсов, Г.И.Бердов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2006. - № 10. - С. 10-13.

Код для цитирования: Скопировать