Файл: Григорович, М. Б. Минеральное сырье для промышленности строительных материалов и его оценка при геологоразведочных работах.pdf

М. С. Швецов (1958) разработал классификацию песков и песчаников по условиям образования и минеральному составу

(табл. 90).

Большая часть добываемого песка и гравия используется в строительной промышленности в качестве заполнителя бетона. Пески широко применяются для производства строительных растворов.

Качество заполнителей бетона определяется главным образом их физико-механическими свойствами, гранулометрическим соста­ вом, а также формой и петрографическим составом зерен и

175-

наличием примесей. Масса заполнителей составляет 70—80% от общей массы бетона или раствора, их показатели в значительной мере определяют и свойства бетона.

Вопросы влияния крупных заполнителей (щебня) на прочност­ ные показатели бетона были описаны на стр. 75—130, и здесь будут рассмотрены только свойства и требования, предъявляемые к песча­ ным и гравийным заполнителям. Наряду с гранулометрическим составом крупного заполнителя на свойства бетона существенное влияние оказывает и размер зерен мелкого заполнителя (песка). При применении мелких песков увеличивается удельная поверх­ ность зерен, это приводит к снижению подвижности бетонной смеси, увеличивает ее водопотребность, что соответственно вызы­ вает повышенный расход цемента. Перерасход цемента по этой причине может достигать 10—20%. Присутствие в заполнителе примесей мелких пылеватых и глинистых фракций, обволакиваю­ щих зерна песка, ухудшает их сцепление с цементом.

Большое содержание тонких глинистых частиц также вызывает перерасход цемента, обволакивающего поверхность этих частиц. Нежелательным является присутствие в гравии плоских или продолговатых (лещадных) зерен, оказывающих неблагоприятное влияние на удобоукладываемость бетона, вызывающих перерасход цемента и снижающих прочность и долговечность бетона. Отрица­ тельное влияние сульфидов и сульфатов, имеющихся в заполнителе, было рассмотрено выше. Отрицательно сказывак)тся на прочности бетона также органические вещества, присутствующие в песке и гравии в виде мелких частиц, пленок на поверхности зерен, гуми-

Важное значение для оценки качества песчано-гравийной смеси имеет 'петрографический состав, в значительной мере определяю­ щий прочность зерен. Наиболее оптимальными являются пески, состоящие главным образом из кварцевых зерен, и гравий из зерен кварца, изверженных и прочных осадочных пород. Присутствие в песке и песчано-гравийной смеси зерен опала и других аморфных модификаций SiC>2 нежелательно, так как они вступают в реакцию со щелочами цемента, образуя разбухающие коллоидные соеди­ нения.

Наряду с петрографическим составом зерен существенное зна­ чение имеет степень выветрелости, что может значительно снизить их прочность. Качество гравия и песка, применяемых в строитель­ стве, лимитируется соответствующими стандартами.

От гранулометрического состава гравия зависит подвижность бетонной смеси и количество употребляемого в нейцемента. В связи с этим гравий должен содержать как крупные, так и мел­ кие зерна и обладать равномерным составом, обеспечивающим наименьший объем пустот и следовательно минимальный расход цемента.

Гравий ие* должен содержать более 15% зерен пластинчатой (лещадной) или игловатой формы и более 10% зерен слабых пород (по весу). Имеет также значение для сцепления с цементным тес­ том форма и характер поверхности зерен. Слабоокатанный гравий с шероховатой поверхностью имеет более высокое сцепление с цементом, чем гладкий. Пластинчатые и игловатые зерна гравия обладают прочностью меньшей, чем округлые.

Оценка качества гравия, в зависимости от его назначения, опре­ деляется следующими показателями (по ГОСТ 8268—62):

1) дробимость при сжатии (раздавливании) в цилиндре при оценке гравия как заполнителя бетона. По этому показателю выделяются три марки гравия: с потерей в массе не более 8 % —■

Др 8 ; Др 1 2 -9 - 1 2 % ; Др 1 6 -1 3 -1 6 % ;

3) сопротивление удару на копре ПМ. При оценке гравия для бал­ ластного слоя железнодорожного пути выделяются три марки по ко­ личеству ударов, которые выдержали зерна: У—75, У—50 и У—40.

По степени морозостойкости выделяются 'следующие марки гравия: М—15; М—25; М—100; М—150; М—200 и М—300 (М — количество циклов замораживания и оттаивания).

Количество глинистых, илистых и пылевидных частиц не должно превышать 1% по массе. При оценке гравия как заполнителя бетона необходимо определять содержание в нем органических веществ, а также сульфидов (сульфатов).

Методы испытания гравия установлены ГОСТ 8269—64. Помимо общих требований к гравию, пригодность его для различных целей определяется соответствующими ГОСТ и ТУ (см. прил. 4).

Качество песка для строительных работ лимитируется ГОСТ 8736—67, требования которого распространяются на песок с объем­ ной массой более 1200 кг/м3 и крупностью зерен менее 5 мм.

Песок, отвечающий требованиям этого ГОСТ, предназначается для заполнения бетона, строительного раствора, строительства железных и автомобильных дорог. По крупности зерна песок по ГОСТ 8736—67 делится на 4 группы: гранулометрический состав каждой группы после отсева зерен крупнее 5 мм должен харак­

178

Количество пылеватых глинистых и илистых частиц в песке, определяемое отмучиванием, не должно превышать (по массе) 3%. Песок для строительных растворов не должен содержать зерен размером более 5 мм, слюды не более 1% и сернистых соединений в пересчете на SO3 не более 2 %.

Песок для бетона и строительных растворов не должен содер­ жать органики больше нормы;

содержание в песке комков глины не допускается. Оценка качества песка 'производится по методике ГОСТ 8735—65. Кроме этих общих требований, песок, в зависимости от областей примене­ ния, должен отвечать требованиям соответствующих ГОСТ и ТУ

(см. прил. 4).

Разработка месторождений песка и гравия производится в от­ крытых карьерах, а также под водой.

Геологический разрез песчаных и песчано-гравийных месторож­ дений позволяет в большинстве случаев разрабатывать их в два уступа. Первый (верхний) служит для удаления пустых пород вскрыши, второй (нижний) — для добычи полезного ископаемого. Крутизна откоса уступа в карьере зависит от угла естественного откоса породы. Для песка этот угол составляет 20—35°, для гравия 35—40°. Высота уступов карьера зависит от мощности вскрыши и полезного ископаемого, а также от размеров, применяемых меха­ низмов и может достигать 30—40 м.

Существует несколько систем разработки песчаных и песчано­ гравийных месторождений, применение которых зависит от условий залегания полезного ископаемого и мощности карьера. Это могут быть «открытая» прямоугольная, однокрылая «закрытая», дву­ крылая Т-образная прямоугольная разработки (Ляхов, 1954).

Разработка обводненных месторождений песчано-гравийного материала, а также месторождений, расположенных вблизи водое­ мов, может производиться с помощью гидромеханизации. Преиму­ ществами гидромеханизации являются: 1) высокое качество получаемой продукции; 2 ) возможность получения качественного песка и гравия из сильно загрязненных месторождений; 3) возмож­ ность объединения в единый процесс добычи, транспортировки, обогащения и складирования песка и гравия; 4) возможность раз­ работки месторождений, лежащих ниже горизонта воды; 5) воз­ можность ведения добычи с любой степенью интенсивности

(Шкундин, 1953).

В зависимости от условий залегания песчано-гравийные место­ рождения могут разрабатываться гидромониторами или плавучими землесосными снарядами. Первый способ применяют при располо­ жении месторождений выше уровня воды, а второй — для русловых месторождений.

Гравий и песок добывают одноковшовыми и многоковшовыми, роторными, башенными экскаваторами, скреперами, элеваторными погрузчиками, землечерпалками, землесосами, гидромониторами и бульдозерами.

179