Строительство и архитектура/4.Современные строительные материалы

аспир., Трунов П.В.,

к.т.н., Алфимова Н.И.,

аспир., Шаповалов Н.Н.

Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова, Россия, г. Белгород

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВУЛКАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ КАМЧАТКИ

ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Наибольшее количество вулканов на территории РФ находится на востоке, на Камчатском полуострове. Строго определить точное их количество затруднительно. В различных источниках упоминается от нескольких сотен, до более чем тысячи вулканов. Для вулканов Камчатки характерно большое разнообразие форм и размеров, они формировались в различные геологические эпохи и в настоящее время проявляют активность в различной степени. Большинство из них относится к древним вулканам, не проявляющим активности в настоящее время, однако некоторые вулканы являются действующими.

Ежегодные объемы продуктов вулканической деятельности исчисляются сотнями миллионов тонн и, как результат, это приводит к нарушению экологической обстановки в регионах их распространения. Данное сырье в большинстве случаев складируются на поверхности, образуя техногенные месторождения, которые в свою очередь пылят, занимают значительные площади и т.д. [1, 2]

Представляется целесообразным использование продуктов вулканической деятельности при производстве строительных материалов.

Исследуемое нами сырье – это вулканический туф. Визуально он представляет собой техногенный песок светло-серого цвета с насыпной плотностью 1150 кг/м³ и модулем крупности 3,62, при этом наиболее представительной является фракция 2,5.

Таблица 1

Результаты определения зернового состава вулканического туфа

Показатели	Размер отверстий сит, мм					Проход сквозь сито № 0,14
	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14
Остатки на ситах, г:	463,72	144,17	153,68	94,84	69,39	74,20
частные, %	41,35	14,42	15,37	9,48	6,94	7,46
полные, %	46,37	60,79	76,16	85,64	92,54	100
Модуль крупности песка	Mкр =3,62

Основной особенностью техногенных песков с точки зрения их использования является их химико-минеральный состав. Анализ минерального состава показал, что образования представляют собой полиминеральное вещество, состоящее преимущественно из альбита, кварца и кристобалита. Согласно данным химического анализа основным соединением является оксид кремния и оксид алюминия (табл. 2).

Таблица 2

Химический состав вулканического туфа

Содержание, % по массе
SiO2	Al2O3	Na2O	Fe2O3	R2O	п.п.п.
66,03	25,95	2,51	0,97	1,24	3,3

Анализ морфологии формы зерен показал, что для данного вулканического туфа характерно полидисперсное распределение частиц с варьированием размеров примерно от 1 до 350 мкм, по данным сканирующей электронной микроскопии (рис. 1).

Рис. 1. Общий вид частиц вулканического туфа	Рис. 2. Поверхность частиц вулканического туфа

Зерна имеют различную форму и достаточно развитую шероховатую поверхность (рис. 2). Стоит отметить, что имеет место некоторая агрегация вещества – мелкодисперсные частицы вулканического пепла, обломки породообразующей породы покрывают значительно более крупные зерна кварца. Учитывая, что прочность контактной зоны между ними невелика, размолоспособность такого сырья и дисперсность молотого материала будут достаточно высокими.

В связи с чем, определялась размолоспособность отходов вулканического туфа и песка Нижнее-Ольшанского. Испытания проводились в лабораторной мельнице вибрационного типа. Анализ полученных результатов показал, что вулканический туф отличаются наибольшей размолоспособностью: его удельная поверхность достигла 500 м²/кг за 20 минут, в то время как для достижения аналогичной дисперсности у песка потребовалось 58 минут. Это объясняется полиминеральностью туфа, состоящий из агрегатов минералов конгломерата, предел прочности контактной зоны между породообразующими минералами которых значительно ниже, чем прочность кристаллов. Помимо этого, твердость породообразующих минералов туфа ниже твердости кварца.

Таким образом, на основе проведенного комплексного анализа вулканического туфа можно сделать вывод, что он может использоваться в качестве заполнителя, это обусловлено его высоким модулем крупности и высокой развитостью поверхности. Также он может использоваться в качестве компонента композиционного вяжущего, что предопределяется его минеральным составом и высокой размолоспособностью.

Литература:

1. Трунов П.В. Расширение номенклатуры вяжущих за счет использования сырья вулканического происхождения // [Электронный ресурс]: V Международный студенческий форум «Образование, наука, производство». ‒ Белгород, 15‒16 апреля 2011 г./ БГТУ. – Белгород, 2011.

2. Влиянии генезиса минерального наполнителя на свойства композиционных вяжущих / Н.И. Алфимова, И.В. Жерновский, Е.А.Яковлев, Т.Г. Юракова, Г.А. Лесовик // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. –2010. – №1. –С. 91–94.