О возможностях получения высококачественного щебня

Вернуться к списку публикаций

K.M.ВОРОНИН, М.С.ГАРКАВИ, С.С.ШАЙДУЛЛИНА (Магнитогорская государственная горно-металлургическая академия) В.А.АРТАМОНОВ, А.Ю.КОЗИН, В.Н.КУШКА (ЗАО «Урал-Омега», г. Магнитогорск)

Качество щебня, используемого в производстве бетона и в дорожном строительстве, в значительной степени определяется формой его зерен. Повышенное содержание в щебне зерен пластинчатой (лещиной) формы ухудшает удобоукладываемость смесей, вызывая повышенный расход связующего. Кроме того, форма зерен оказывает существенное влияние на среднюю плотность и прочность бетона, использование щебня кубовидной формы позволяет существенно улучшить физико-механические показатели бетонных изделий и дорожных покрытий (1).

Форма зерен щебня зависит от структуры горной породы и от типа используемого дробильного оборудования. Традиционные, широко применяемые щековые и конусные дробилки не позволяют получить щебень с содержанием зерен пластинчатой формы менее 25 %. Для снижении этого показателя в последнее время используются модернизированные конусные дробилки, а также дробилки ударного действия (роторные и молотковые), выход зерен кубической формы ч которых достигает 80-90 % [2-3]. Однако конусные дробилки по сравнению с дробилками ударного действия имеют большую энергоемкость, а последние при дроблении прочных пород имеют большой износ рабочих органов.

В настоящей работе исследовано влияние центробежно-ударного способа дробления на свойства получаемого щебня. Сущность метода заключается в том, что исходный материал подается на вращающийся разгонный элемент — ротор. Благодаря высокой окружной скорости (Солее 60 м/с) материал под действием центробежных сил смещается к внешней образующей ротора и выбрасывается на неподвижный корпус. В результате многочисленных ударов зерен материала между собой и о корпус происходит их разрушение. В данной работе использовалась опытно-промышленная центробежно-ударная дробилка ДЦ производительностью 2 т/ч, в которой производилось измельчение материала с наибольшей крупностью кусков 40 мм. Время нахождения исходного сырья в камере дробления составляет 2—Зс.

В качестве исходного материала использовали гранитный щебень, представляющий смесь фракций, и порфиритовый щебень фракции 20-40 мм, зерновой состав которых приведен в табл. 1,2 (соответственно).

Таблица 1.

Остаток, %	40	20	10	5	2,5	1,25	0,63	дно
Остаток, %	Размер отверстий контрольных сит, мм
Частный	0	65,3	29	2,9	0,55	0,15	1	1,1
Полный	0	65,3	94,3	97,2	97,75	97,9	98,9	100

Таблица 2.

Остаток, %	40	20	10	5	2,5	дно
Остаток, %	Размер отверстий контрольных сит, мм
Частный	0	93,2	5,45	0,35	0,6	0,4
Полный	0	93,2	98,65	99	99,6	100

Все испытания отобранных проб проведены в соответствии с ГОСТ 8269—76 «Щебень из естественного камня, гравий и щебень из гравия для строительных работ. Методы испытания». Поскольку в процессе дробления изменяется зерновой состав материала, то форма зерен щебня определялась на фракциях 5-10 и 10-20 мм. Зерновой состав полученных продуктов дроблении приведен в табл. 3, 4.

Таблица 3.

Остаток, %	40	20	10	5	2,5	1,25	0,63	дно
Остаток, %	Размер отверстий контрольных сит, мм
Частный	0	16,56	41,9	20,4	9,92	5,49	4,23	1,5
Полный	0	16,56	58,46	78,86	88,78	94,27	98,5	100

Таблица 4.

Остаток, %	40	20	10	5	2,5	дно
Остаток, %	Размер отверстий контрольных сит, мм
Частный	0	14,9	35,7	26,4	21,7	1,3
Полный	0	14,9	50,6	77	98,7	100

Как следует из данных таблиц 3 и 4, в получаемом щебне увеличивается содержание мелких фракций, так как дробление на опытно-промышленной установке проводилось без классификации готового продукта. Несмотря на возрастание доли мелких фракций в измельченном материале, происходит снижение в среднем в 6 раз количества зерен пластинчатой формы (рис. 1).

Щебень, полученный в результате центробежно-ударного дробления по форме относится к кубовидному, причем даже во фракции 5—10 мм выход таких зерен составляет не менее 88 %. Это связано с тем, что характер движения измельчаемого материала в указанной дробилке приводит к эффективному разрушению пластинчатых и игловатых зерен, имеющихся в исходном сырье, и соответствующему увеличению количества зерен кубовидной формы. Изменение формы зерен в получаемом материале закономерно сопровождается возрастанием прочности щебня, которая в зависимости от свойств горной породы увеличивается от 16 до 29%(рис. 2).

Кроме того, высокая дробимость исходного материала может быть обусловлена его разрушением по слабым местам. В процессе же центробежно-ударного измельчения число ослабленных мест в зернах кубовидной формы уменьшается, что также приводит к возрастанию прочности получаемого щебня.

Изменение формы зерен щебня в процессе измельчения сопровождается и изменением таких его показателей, как средняя и насыпная плотность (рис. 3), а также пустотность.

Как следует из данных рис. 3, наблюдается увеличение средней и насыпной плотности дробленого материала, что закономерно приводит к уменьшению его пустотности, которая для гранитного щебня снизилась с 46,8 до 45,6%, а для порфиритового щебня с 48,1 до 46,2 %.

Полученные в настоящем исследовании результаты подтверждаются опытом эксплуатации центробежно-ударной дробилки в составе дробильного комплекса производительностью 250 т/ч для получения гранитного щебня в г. Микашевичи (Республика Беларусь). Получаемый на этом комплексе гранитный щебень фракций 0—5, 5—10 и 10-16 мм имеет содержание зерен пластинчатой формы не более 8 %.

Технология получения кубовидного щебня с использованием центробежно-ударного измельчения для комплекса в г. Микашевичи разработана в 1996 г. Ассоциацией предприятий: НПО «Центр» (Республика Беларусь), АОЗТ «Урал-Омега» (г. Магнитогорск), АО «УралмеханобрИнжиниринг» (г. Екатеринбург). Ассоциация предприятий разрабатывает и поставляет центробежно-ударные дробилки и другое оборудование для измельчения и классификации нерудных материалов по заказам заинтересованных предприятий.

Список литературы

Ахвердов И. И. Физика бетона. М.: Стройиздат. 1981.
Дубов В. А., Ларина В. Ф., Левченко И. П. Технология производства высокомарочного мелкого щебня // Строит. материалы. 1984. №3.
Козлов Ю. С., Аржанов В. И., Муйземнек Ю. А. Повышение качества щебня на нерудных предприятиях Уральского региона // Строит. материалы. 1997. № 2.