Обогащение мелких природных песков —
Ряд заводов железобетонных изделий Управления строительством энергопроизводственных предприятий (УСЭПП) Главэнергостройпрома Государственного производственного комитета по энергетике и электрификации СССР используют волжский намывной кварцевый песок Федоровского месторождения (Куйбышевская обл.). Песок этот не удовлетворяет требованиям ГОСТ 10268—62 по зерновому составу, так как имеет Мкр=1,44 (вместо 2,1).
Анализ зернового состава песка показывает, что содержание в нем фракций крупнее 0,6 мм колеблется от 2 до 3,5% (вместо 35—70%). Поэтому классифицировать его на две фракции (0%15—0,6 и 0,6—5 мм) практически невозможно. Но зерновой состав такого песка можно улучшить путем его обогащения. Этой цели служит добавка нужных фракций искусственного дробленого песка.
На опытном заводе УСЭПП для изготовления сборных предварительно напряженных конструкций из бетона марок 400 и 500 была использована смесь леска Федоровского месторождения и добавка крупных фракций из отходов дробления карбонатных пород на Жигулевском камнедробильном заводе. В технологическую схему завода включен бункер-питатель для отходов. Последние поступают в шнековый смеситель, где отмываются пылеватые и глинистые частицы. Затем материал подается на двухситный грохот ГУП-П со щелевидными ячейками. С верхнего сита грохота снимается щебень фракции 5—20 мм, с нижнего — фракция 1,2—5 мм. Кроме того, на этой установке имеется возможность получать песок фракции 0,15—1,2 мм. Исходная горная порода для получения искусственных дробленых песков должна по стандарту иметь прочность при сжатии не менее 400 кг/см2. Дробленый песок фракции 1,2—5 мм Жигулевского карьера, как показали испытания по методике, разработанной во ВНИИНеруде (авторы канд. техн. наук Демехов В. Н„ ннж. Харьков В. С.), имеет прочность при сжатии 800 кг/см2. Следовательно, он может быть использован в качестве добавки (укрупнителя) в мелкий природный песок для приготовления бетонов высоких марок.
Весьма важен выбор оптимального количества добавки крупных фракций песка в мелкий природный песок, а также подбор оптимального соотношения обогащенного песка в смеси с крупным заполнителем. Тут приходит на помощь методика, предложенная проф. Сорокеро.м В. И. и инж. Галактионовым В. И. В основу этой методики заложено положение, что на расход цементного теста в растворах и бетонах влияет и удельная поверхность, и межзерновая пустотность заполнителей. Для учета совместного влияния этих показателей на выбор оптимальной смеси заполнителей для бетона предложен показатель, названный модулем эффективности (МЭф)- Он выражает суммарный объем цементного теста, приходящийся на единицу объема растворной или бетонной смеси заданной подвижности. При этом объем-цементного теста принимается как сумма абсолютных объемов цемента и воды.
Выбор оптимальных смесей производится под меньшему значению модуля заполнителей как с непрерывным, так и прерывистым зерновым составом.
Исследованиями авторов установлено, что при толщине обмазки зерен заполнителя цементным тестом до 0,025 мм количество крупных фракции в песке (1,2—5 мм) не должно превышать 30—40 Если для заданной консистенции бетонной смеси толщина обмазки превысит 0,025 мм, то оптимальная смесь песка с крупным заполнителем обеспечивается при содержании крупных фракций в песке от 30—40 до 70%.
Таким образом, для расчета оптимальной смеси заполнителей и определения Мэфф необходимо установить объемный вес сухой смеси (песок + щебень) в уплотненном состоянии; долю межзерновой пустотноcти по удельному и объемному весам смеси; удельную поверхность смеси заполнителей; толщину обмазки в зависимости от требуемой консистенции бетонной смеси.
По наименьшему значению Аф определяется, оптимальный зерновой состав заполнителей. При этом следует иметь в виду, что изменение МЭфф на величину 0,04 ведет к изменению расхода цемента на 15—48 кг 1 м3 бетона.
Следует отметить также, что обогащение нестандартных мелкозернистых природных песков не вносит на большинстве железобетонных заводов существенных изменений в технологическую схему работы этих предприятий.