Щебень — наиболее широко используемый продукт добычи и переработки нерудных строительных материалов.
Объемы производства щебня в мире превышают 3 млрд. м 3 в год.
Кажущаяся простота производства щебня — дробление горных пород — обманчива, так как современные технологии производства строительных материалов и изделий на их основе предъявляют все более высокие требования к качеству щебня, используемого, в основном, как заполнитель при производстве бетонов, асфальтобетонов и дорожных покрытий.
Современная практика показывает, что щебень из магматических горных пород для дорожного строительства в нашей стране производится в основном на стационарных дробильно-сортировочных заводах, расположенных вблизи месторождений, главным образом на северо-западе России и на Урале.
1. Классификация щебня
Щебень получают дроблением каменных пород. Это наиболее качественный крупный заполнитель для высокопрочных бетонов. Он, как правило, дороже гравия, но, тем не менее, объем производства щебня превышает объем добычи гравия в несколько раз. Это объясняется отсутствием гравия во многих районах страны и использованием его для высокопрочных бетонов.
Сырьем для получения щебня служат в основном изверженные породы типа гранита, габбро, диабаза, базальта и карбонатные осадочные породы Ї известняки и доломиты. Менее промышленное значение имеют песчаники и метаморфические горные породы.
Нижеперечисленные требования относятся к щебню, получаемому дроблением пород с плотностью свыше 1800 кг/м 3 . Технические требования к щебню, предъявляемые в стандартах в отношении его фракционирования и зернового состава поставляемых фракций или их смесей, аналогичны требованием к гравию.
По форме зерен щебень подразделяется на три группы: обычный, в котором допускается содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм до 35 % (по массе); улучшенный не более 25 %;кубовидный Ї не более 15 %. Для некоторых видов специального бетона, например бетона для напорных труб, должен применятся кубовидный щебень (ГОСТ 10268 Ї80).
Прочность щебня характеризуется маркой, соответствующей пределу прочности исходной горной породы в насыщенном водой состоянии и определяемой косвенно по показателю дробимости щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре.
Фабрика производит щебень фракций 0-20, 20-60, 5-20. Производство щебня является попутным и необходимым в цепочке основного производства предприятия.[1]
Технологические схемы производства различных видов керамики
... технической керамики. Добавки. Их характеристика. 11 Общая схема технологических этапов производства керамических материалов и ее характеристики. 12 Основные технологические схемы производства различных видов керамики: керамического кирпича, камня, ... по своим качествам нефрит, оказавшийся более доступным и более легким в работе. Это был фарфор. Еще долго его называли «подражание нефриту». «Китайский ...
2. Оборудование для получения щебня
Развитие и реконструкция дробильно-сортировочных предприятий связана с заменой дробилок на последней стадии дробления, увеличение площадей грохочения, изменение внутренней транспортной системы, расширение складов готовой продукции и т.д., что связанно с большими затратами. Поэтому целесообразно наряду с реконструкцией устраивать специальные открытые дробильно-сортировочные установки некапитального типа, предназначенные для получения щебня фракций 5-10, 10-15 и 15-20 мм с содержанием зерен лещадной формы не более 15%. Эти установки более дешевые по сравнению с капитальными и их можно смонтировать в течение одного-двух месяцев. В качестве исходного материала при этом можно использовать щебень фракций 20-40 и 40-70 мм.
Технологическое оборудование (дробилки, грохота), применяемое в таких установках, в настоящее время выпускается как отечественными, так и зарубежными фирмами. При работе таких установок можно также учитывать сезонный спрос на щебень для дорожного строительства.
Переход к выпуску кубовидного щебня требует государственного подхода. Поскольку выпуск такой продукции не только увеличивает затраты на ее производство и, соответственно, стоимость. Чтобы уменьшить содержание в щебне некондиционных зерен, обычно в технологию переработки вводят дополнительную стадию измельчения, что увеличивает расход минерального сырья из-за увеличения выхода мелких продуктов дробления. Это отсевы дробления — фракции менее 5 мм, объем которых составляет 30-35 млн. куб.м в год.
Отсевы дробления находят применение в качестве дробленого песка. Однако, по экспертным оценкам, используется не более 10-12% отсевов. Остальное поступает в отвалы, увеличивая нагрузку на природную среду; на ряде карьеров из-за недостатка земель отвалы отсевов дробления препятствуют развитию горных работ.
3. Описание качеств щебня
щебень прочность обогащение дробление
Щебень для дорожного строительства. Щебень является одним из основных материалов, применяющихся для строительства, ремонта и содержания, автомобильных дорог. От его качества в значительной мере зависят их потребительские свойства (ровность, коэффициент сцепления и т.д.) и долговечность. Особенно это относится к щебню, применяемому для устройства верхних слоев дорожной одежды, непосредственно воспринимающих высокие механические нагрузки от движущегося транспорта, находящихся под воздействием природных факторов и антигололедных химических средств.
Щебень , применяемый в дорожном хозяйстве, условно можно разделить на три группы:
- щебень для устройства оснований дорожных одежд (любые, но преимущественно осадочные скальные и рыхлые горные породы с крупностью фракций 5 — 20, 20 — 40, 40 — 70, 0 — 40, 0 — 70 мм);
- щебень для нижних слоев покрытий (метаморфические и изверженные горные породы с крупностью фракций 5 — 20 и 20 — 40 мм);
— щебень для верхних слоев покрытий из асфальтобетонных смесей и поверхностной обработки (изверженные и частично метаморфические горные породы крупностью щебня от 5 до 20 мм) с содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы не более 15% (группа 1 по ГОСТ 8267-93), который принято называть «кубовидным».
Производство щебня на Дробильно-сортировочной фабрике ОАО «Стойленский ...
... содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы не более 15% (группа 1 по ГОСТ 8267-93), который принято называть "кубовидным". 2. Щебень для производства бетонов Щебень как крупный заполнитель бетонов, ... форме зерен (он может быть отнесен к щебню плоской и игловатой формы по нашим стандартам), но к щебню более высоких категорий требования к форме зерен довольно жесткие. В ряде работ ...
Щебень для производства бетонов. Щебень как крупный заполнитель бетонов, образуя жесткий скелет, увеличивает его прочность и модуль деформации, уменьшает ползучесть, усадку, повышает его долговечность, сокращает расход цемента.
Мелкий заполнитель — песок — оказывает влияние на реологические свойства бетонной смеси — вязкость, предельное напряжение сдвига бетона, а также на его плотность.
Форма зерен крупного заполнителя непосредственно влияет на удобоукладываемость бетонной смеси. Кроме этого, щебень с зернами плоской (лещадной) или игловатой формы имеет значительно большую пустотность, чем щебень с зернами кубовидной формы. По данным, объемный насыпной вес щебня с содержанием зерен плоской и игловатой формы до 15% ниже, чем щебня с зернами кубовидной формы.
Объемный насыпной вес щебня, состоящего полностью из зерен плоской или игловатой формы, на 9-10% ниже, чем щебня с зернами кубовидной формы. Указанные факторы вызывают увеличение расхода цемента. Поэтому, форма зерен крупного заполнителя, по данным ряда исследований, не оказывает значительного влияния на прочность бетона. В щебне для дорожного бетона содержание зерен плоской и игловатой формы допустимо до 25%, для асфальтобетона — до 15%, для оснований дорог (необработанных) — до 25%.
Следует отметить, что принятое ограничение содержания в щебне зерен плоской и игловатой формы с отношением большего и меньшего размеров выше 3 не полностью характеризует форму зерен. В этой связи представляет интерес принятая в некоторых зарубежных стандартах оценка формы зерен по так называемому «индексу формы», то есть среднему отношению наибольшего и наименьшего размеров зерен пробы. Такая оценка позволяет судить о форме всего количества зерен щебня.
В ряде работ отмечается отрицательная роль плоских и удлиненных заполнителей, применение которых снижает прочность и повышает расход цемента, а также ухудшает морозостойкость бетона. С учетом этого при строительстве бетонного полотна автомобильных дорог должно быть обеспечено отсутствие в щебне кусков лещадной и игловатой формы, исходя из того, что бетонная смесь с такими заполнителями становится неудобоукладываемой, плохо уплотняется и в бетоне остаются раковины, борьба с которыми требует увеличения расхода цемента.
Для проверки влияния на параметры бетона наличия в щебне кусков лещадной формы в институте на практике были выполнены исследования. В опытах использовался щебень из природных горных пород. Результаты показали, что прочность бетона по мере увеличения в щебне содержания кусков лещадной формы (до 50 и 100%), как правило, снижается с одновременным снижением объемного веса бетона, то есть при недоуплотнении бетонной смеси. Наличие в большом количестве (более 50%) щебня лещадной формы затрудняло уплотнение бетона, а это приводило к снижению прочности.
Отрицательное воздействие наличия в щебне более 50% кусков лещадной формы объясняется укладкой щебня в основном плашмя, черепицеобразно, что затрудняет взаимное скольжение смежных кусков и требует увеличения мощности вибрационного оборудования.
Сравнительные физико-механические свойства щебня различной лещадности приведены в табл. 2.
|
Свойства |
Щебень лещадный |
Щебень кубовидный |
|
|
Содержание зерен лещадной и игловидной формы, % |
89 |
0 |
|
|
Предел прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии (в цилиндре), МПа |
40-60 |
120 |
|
|
Дробимость при сжатии в цилидре, % |
15-22 |
2-5 |
|
|
Показатель сопротивления щебня удару на копре ПМ |
41-152 |
120-370 |
|
|
Износ в полочном барабане, % |
18-29 |
15-20 |
|
|
Морозостойкость, марка |
25 |
300 |
|
4. Кондиционирование
Почти все месторождения характеризуются в той или иной степени неоднородностью камня по прочности. Даже сравнительно однородные высокопрочные гранитные породы содержат слабые включения. Наиболее однородные известняки, залегающие слоями различной плотности.
Для улучшения качества щебня на основе детальной геологической разведки месторождения можно производить так называемую селективную разработку карьера, добывая только наиболее прочный камень. Но при этом значительно усложняются работы и повышается стоимость щебня.
При современном крупном производстве более целесообразна массовая разработка месторождений с последующим разделением продукции на отдельные классы по прочности и назначению.
Особое назначение для щебня имеет кондиционирование по принципу избирательного дробления. Этот метод описан на следующем явлении. Степень измельчения дробимого камня зависит не только от вида дробилки, ее настройки и режима работы, но и от прочности камня. Если через дробилу, работающую в постоянном режиме, пропускать камень разной прочности, то чем меньше прочность, тем меньше будет продукт дробленя. Поэтому если после дробления отсеять из продукта мелкую фракцию, то оставшийся надрешетный продукт окажется более однородным и прочным.
Здесь выявляется еще одно важное достоинство промежуточного грохочения: оно позволяет, отделяя непрочную фракцию обогащать конечную продукцию. Эффективность избирательного дробления особенно высока при использовании дробилок ударного действия, в которых камень на лету дробится ударом. Иногда с этой целью применяют специальные молотковые, роторные дробилки, дезинтеграторы и др.
Помимо обогащения по прочности возможно обогащение получаемого щебня по формуле зерен. Для отделения зерен пластинчатой и игловатой форм применяют щелевые и специальные колосниковые грохоты, дающие определенный эффект при небольших затратах. Была предложена и внедрена также «Грануляция» щебня дополнительной обработкой в молотковой дробилке или в дробилках других типах, работающих в режиме грануляции ? при соответствующей настройке и не полной загрузке. За счет размывания преимущественно зерен пластинчатой и игловатой форм щебень при грануляции приближается к кубовидному. Однако это связано со значительными затратами, которые не всегда окупаются.
Относительно эффективности применения щебня с той или иной формой зерен существуют различные мнения. Некоторые исследователи полагают, что пластинчатая (лещадная) форма зерен щебня лучше кубовидной, поскольку позволяет получать бетон более высоко прочности. Но, с другой стороны, удобоукладываемость бетонных смесей на щебне с кубовидной формой зерен, несомненно, лучше, что особенно важно при бетонировании тонкостенных густоармированных конструкций, например при производстве железобетонных напорных труб. В подобных случаях обогащение щебня по форме зерен оправдывает затраты. [1]
Заключение
В заключении можно отметить, что щебень является на данный момент оптимальным материалом, применяемым в качестве заполнителя. Он широко используется в проектировании дорог и при приготовлении бетонной смеси.
Можно отразить следующие преимущества при изпользовании щебня в строительстве:
- Ударно-центробежные дробилки-грануляторы обеспечивают снижение содержания лещадных зерен в дробленом щебне до требований стандартов, но могут быть использованы как дополнительная стадия дробления — «кубикатор».
— При использовании щековых дробилок, камень, поступающий в зазор между неподвижной и подвижной щеками, дробиться при периодическом сужении зазора.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/proizvodstvo-schebnya/
1) Иц кович С.М. Технология заполнителей бетона /Высшая школа , 1991 , с 119 -121.
