книги из ГПНТБ / Новопашин А.А. Минеральная часть поволжских сланцев. Теоретические основы формирования строительных материалов и опыт применения их в строительстве

C j S - > C 2 S aq + Ca(OH)2 ;

C 3 A -> CäAaq;

K 2 S O ! + Ca(OH)2 ->CaS04 aq + КОН;

CjAaq + CaS04 aq - * ЗСаО-АігОз-ЗСаБО^ЗНгО.

уменьшается до равновесной, определяющей существование гид­ росульфоалюмината кальция. Соответственно этому создаются более благоприятные условия для существования металла в бе­ тоне.

Изучение коррозии металла в цементном камне, проводивше­ еся путем наблюдения за ржавлением заложенных в него метал­ лических пластинок, показало, что при использовании в качестве вяжущего чистой сланцевой золы в воздушно-влажной среде че­ рез 180 суток хранения вся поверхность пластинок покрывалась слоем ржавчины. По мере увеличения клинкера в вяжущих участки поверхности, пораженные коррозией, уменьшались и при содержании его более 60% практически исчезали. Отдельные пятнышки ржавчины, наблюдаемые на образцах из высококлин­

удалось наблюдать поведение монтажных петель в известковозольных блоках, из которых были сложены стенки приямков для щебня из горелой породы в цехе бетонных плит треста № 4. Эти стенки находились под открытым небом в течение 6 лет, и по­

что в процессе пропарки и при последующем хранении в воздуш­ ной среде коррозия металла носит затухающий характер.

Цементный камень из молотой золы, использованной в чис­ том виде и с добавками извести и портландцемента, хорошо сце­ пляется с арматурой. В табл. 3.9 приведены результаты определе­

помола.

Сцепляемость арматуры с раствором характеризовалась ве­ личиной безразмерного коэффициента Rc , определяемого по фор­ муле:

70

71

1 . ПУСТЫЕ СЛАНЦЕВЫЕ ПОРОДЫ

Обеспечение строительства пористыми материалами для утеп­ ления перекрытий и изготовления легких бетонов в связи с пе­ реводом Куйбышевской железной дороги с паровозной на элек­ трическую тягу превратилось в серьезную проблему, которую даже расширяющееся производство керамзита решить не может. Покрытие дефицита в пористых заполнителях путем расширения производства керамзита в районах Поволжья практически осу­ ществимо, но экономически нецелесообразно. В связи с этим уме­

дать предпочтение.

Бесспорно, что по своей эффективности, определяемой малым объемным весом, закрытыми порами и довольно гладкой поверх­ ностью, керамзит выше аглопорита. Но для изготовления керам­ зита требуются высококачественные, жирные, хорошо вспучиваю­

Таким образом, производство того или иного пористого мате­ риала должно определяться экономическими условиями: керам- 'зит должен изготовляться, в первую очередь, там, где есть высоковспучивающееся сырье, позволяющее получить легковесный высокоэффективный материал, а аглопорит — там, где есть сырье, содержащее топливо, идущее в отброс. В остальных случаях при­ оритет должен быть отдан тому из материалов, производство ко­ торого лучше обеспечено материальной базой. К этому нужно добавить, что керамзит и аглопорит должны взаимно дополнять

72

друг друга: сравнительно легкий керамзит следует использовать для приготовления теплоизоляционных и конструктивно-тепло­ изоляционных бетонов, а аглопорит—для конструктивно-тепло­ изоляционных и конструктивных бетонов, а также для всякого рода засыпок.

В Поволжье, располагающем неограниченными запасами высоковспучивающихся глин и дешевым топливом в виде попутного нефтяного газа, керамзит имеет все права на первенство. Но на­ личие большого количества пустых пород сланцевых шахт, беспо­

родные по составу и свойствам горелые породы, не представляю­ щие большой ценности.

Как уже говорилось выше, пустые породы сланцевых шахт содержат в своем составе некоторое количество органических ве­ ществ в виде равномерно распределенной примеси и тонких про-

свойствам напоминающие аглопорит. Видимо, если содержание органической части в пустых породах скорректировать должным образом, то можно всю пустую породу превратить во вспученный спекшийся материал.

Эти соображения положены в основу исследований, прове­ денных автором совместно с ассистентом Н. Ф. Крупниковой .для Куйбышевского совнархоза, по разработке технологии производ­ ства легких заполнителей из пустых пород Кашпирского рудни­ ка методом агломерации.

Обычно в качестве топлива при производстве аглопорита при­

вание теплотворной способности топлива. При использовании пустых пород сланцевых шахт это условие не может быть соблю­ дено, так как органическая часть в них содержит большое коли­ чество, летучих веществ. Количества органических веществ, со­ держащихся в пустых породах, недостаточно для спекания мас­ сы в процессе агломерации, поэтому при использовании их в этих целях требуется введение дополнительного количества топлива. Добавка антрацита, завозимого издалека, усложняет технологи­ ческую схему из-за необходимости создания топливного склада, установки дополнительных дробильных машин и т. п. К тому же она не устраняет выделения летучих газов из самой пустой поро­ ды и необходимости их улавливания. Исходя из этих соображе­

73

чих газов, образующихся при его газификации в слое, создает дополнительный источник химических продуктов — полуфабрика­

дымовыми газами, и определить содержание топлива в шихте рас­ четным путем невозможно, то состав ее определялся опытным пу­ тем. Для этого агломерированию подвергались шихты, начиная от чистого сланца до чистой пустой породы. Оказалось, что пус­ тая порода не дожигается и превращается в обычную горелую по­ роду, а чистый сланец, сгорая, развивает столь высокую темпера­

товато-серого дыма со специфическим запахом, а в газоходах по­ степенно накопляется черно-коричневая жидкость.

Испытания серии шихт с переменным соотношением между количествами пустых пород и сланца в смеси показали, что нор­ мально спекшийся материал получается в том случае, когда со­ держание сланца в шихте равняется 30—33%.

Попытки определить количество выделяющихся газов и воз­ гоняющихся продуктов не увенчались успехом, так как смолис­ тые вещества конденсировались на стенках газоходов, а газооб­

териал с замкнутыми порами фиолетового цвета, по всем показа­

74

300 кг/см2 . Из этих материалов удалось получить серию легких бетонов с объемным весом от 13Ö0 до 1500 кг/м3 и прочностью от 40,0 до 140,0 кг/см2 . По основным техническим показателям эти бетоны аналогичны аглопоритобетонам, изготовляемым в Бело­ руссии и в Караганде.

Приведенные данные убедительно показывают, что использова­ ние пустых пород для производства аглопорита представляет боль­ шой народнохозяйственный интерес и должно рассматриваться не только как средство удаления отходов, но и как основа новой, очень важной отрасли промышленности.

В настоящее время в связи со строительством Волжского ав­ томобильного завода и резко возросшей потребностью в стеновых материалах производство аглопорита из пустых пород приобрело особую актуальность. В 1967 году Кашпирское рудоуправление провело испытание предложенной автором шихты на Гомельском аглопоритовом заводе, оборудованном ленточными агломерацион­ ными машинами. Результаты производственных испытаний сно­ ва подтвердили целесообразность использования пустых пород и сланца как топлива для изготовления аглопорита. На основании этого в настоящее время Кашпирское рудоуправление приобрело аглоленту и приступило к строительству завода.

2. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ГОРЕЛЫХ ПОРОД

Изучение свойств горелых пород показало, что этот вид слан­ цевых отходов крайне неоднороден и использование его в больших масштабах встречается со значительными трудностями. Поэтому переработка пустых пород в аглопорит во избежание образо­ вания горелых пород вполне оправдана. Однако на каждый мил­ лион тонн добытого сланца получается около 200 000 т пустых по­ род, что при дошихтовке сланцем обеспечивает получение пример­ но 350 000 м3 аглопорита. При достаточно интенсивной добыче сланца все пустые породы переработать в аглопорит, очевидно, не удастся, и некоторая часть неизбежно попадет в терриконники и

До настоящего времени сланцевые горелые породы использу­ ются строительными организациями и промышленностью строи­ тельных материалов в различных направлениях.

Горелые породы как заполнитель в легких бетонах. Примене­ ние горелой породы в качестве засыпки вряд ли целесообразно и перспективно, так как насыпной вес рядовой горелой породы пре­ вышает 1000 кг/м3 . Удовлетворительные результаты получаются только при тщательном фракционировании дробленых горелых по­ род и использовании каждой фракции по отдельности. В этом слу­ чае насыпной вес удается снизить до 900 кг/м3 , и в какой-то мере они могут заменить шлак. Учитывая, что производство пористых

76

соцким с группой студентов Куйбышевского инженерно-строитель­ ного института, вскрыло широкие возможности использования го­ релых пород. Смесь .из 97,5% горелой породы и 2,5% извести с до­ бавкой воды до получения удобоукладываемой массы, обработан­ ная на бегунах, хорошо затвердевает и приобретает прочность до

ружные стены, внутренние перегородки, детали заполнения пере­ крытий, материалы для звуко- и теплоизоляции и т. п.

Заслуживает внимания использование горелых пород для уст­ ройства улучшенных дорог, предложенное управляющим Кашпирского рудника М. Я. Жуковым и осуществленное на практике в пос. Кашпир. Сущность этого способа заключается в следующем. На спланированный бульдозерами профиль грунтовой дороги на­ сыпается слой горелой породы толщиною 15—20 см, разравнива­ ется бульдозерами и укатывается тяжелыми катками с поливкой известковым молоком или даже водой. При этом слабые зерна из­

ный бетон затвердевает и образует прочное основание. Даже без асфальтового покрытия такая дорога служит без ремонта 2—3 го­

ным автомобильным движением не обнаруживают признаков зна­ чительного износа в течение трех лет.

Большое значение применение горелых пород для устройства дорог будет иметь в южных районах Куйбышевской области, в Саратовской области и в Казахской ССР, примыкающих к место­ рождениям сланцев Общего Сырта, так как в этих районах камен­ ные материалы, пригодные для приготовления щебня, практически отсутствуют.

Кирпич из горелых пород и сланцевого шлака. Большие возмо­ жности для использования горелых пород и шлака сланцеперегон­ ного завода имеются в производстве силикатного кирпича.

В течение почти 30 лет (1932—1960) в пос. Кашпир действо­ вал завод, изготовлявший кирпич из шлака сланцеперегонного за­ вода и золы ЦЭС. В 1960 г. в связи с расширением Сызранскон ТЭЦ ЦЭС была законсервирована, и силикатный завод лишился сырьевой базы. Для покрытия недостачи сырья была сделана по­ пытка использовать в производстве сланцезольного кирпича горе­ лые породы из терриконников Кашпирского рудника. Однако эта

78

попытка оказалась неудачной, так как изготовленный из горелой породы кирпич не обладал достаточной прочностью и морозостой­ костью. Причина неудачи заключается в том, что имеющийся на заводе сланцезольного кирпича комплекс перерабатывающих ма­ шин не обеспечивает разрушения слоистой структуры, вследствие чего при испытании на замораживание зерна горелой породы рас­ слаиваются, что приводит к полному разрушению кирпича.

Горелые породы — активная минеральная добавка, способная химически связать более 70 мг СаО/г. Поэтому при изготовлении автоклавных изделий, в том числе и сланцезольного кирпича, до­ бавка тонкомолотой горелой породы позволит уменьшить расход извести или повысить прочность кирпича. Опыты, проведенные кан­ дидатом технических наук Ю. В. Суховым, показали, что введение в состав известково-песочной смеси .15% молотой горелой породы позволяет увеличить прочность силикатного кирпича на 50%.

корректировки. В соответствии с этим химический состав минераль­ ной ваты различных заводов колеблется в широких пределах. Со­ став горелых пород Кашпирского рудника представляет частный случай этих составов: может быть желательна дошихтовка неболь­ шой добавкой известняка или доломита.

Согласно ГОСТ 6440—52, в минеральной вате содержание сер­ нистых соединений, которыми богаты горелые породы, ограничи­ вается 1 —1,5%. Но, как показывают анализы спеков, получающих­

ниями А. И. Жилина и особенно М. А. Кийлера, который устано­

шем расплаве не превышает долей процента. Отсюда следует, что содержание сернистых соединений в горелых сланцевых породах не может служить препятствием при их использовании как сырья в производстве минеральной ваты.

Основной характеристикой силикатных расплавов, используе­ мых для изготовления минеральной ваты, является их вязкость и величина поверхностного натяжения. Для получения хорошей ва­ ты необходимо, чтобы вязкость расплава была минимальной и ма­ ло изменялась в широком температурном интервале. Так, напри­ мер, хорошая вата получается из расплавов, вязкость которых при температурах 1400—1500°С изменяется в пределах 5—15 пуаз. По данным М. А. Кийлера, вязкость сланцезольных расплавов при температурах 1300—1400°С изменяется в пределах 10—15 пуаз,

79