Роль академической науки в развитии строительной отрасли Мурманской области

Проблемы рационального использования местного сырья и получения на их основе строительных материалов

В Апатитах расположен Кольский научный центр Российской Академии Наук, объединяющий 11 исследовательских институтов, которые обеспечивают фундаментальные прикладные исследования в Западной Арктике и Баренцевом регионе.

Редакция журнала обратилась к заведующему лабораторией бетонов и руководителю Кольского испытательного центра строительных материалов и изделий Института химии КНЦ РАН, кандидату технических наук, Почетному строителю России Крашенинникову Олегу Николаевичу с просьбой рассказать о деятельности руководимого им коллектива и основных задачах, связанных с развитием строительной отрасли региона.

О.Н. КРАШЕНИННИКОВ

Среди всех научных подразделений в системе Российской Академии наук есть единственный в своем роде, и без преувеличения можно сказать уникальный, отдел технологии строительных материалов (ОТСМ) института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева (ИХТРЭМС) КНЦ РАН. Создание ОТСМ, которому недавно исполнилось 50 лет, в основном обусловлено наличием на Кольском полуострове разнообразных полезных ископаемых, представляющих интерес для строительной отрасли: строительного и облицовочного камня, вермикулита и слюд, глин, вспучивающихся сланцев, кварцполевошпатового и огнеупорного сырья.

Кроме того, крупные промышленные предприятия региона, перерабатывающие апатитонефелиновые, железные и медно-никелевые руды направляют в отвалы и хвостохранилища значительные количества различных побочных продуктов. К настоящему времени в регионе накоплено более 6.4 млрд. т. горнопромышленных отходов. На решение проблем рационального использования природного минерального сырья, утилизации отходов (вскрышных пород, хвостов обогащения, шлаков, золоотходов, технологических пылей уноса), разработки на их основе эффективных видов строительных материалов и направлены исследования ученых ОТСМ. Именно благодаря им, удалось в годы интенсивного развития народного хозяйства Мурманской области решить проблемы организации производства высококачественного силикатного, а затем цветного кирпича из хвостов обогащения железных руд Оленегорского ГОКа и местного некондиционного карбонатного сырья (карбонатитов Ено-Ковдорского месторождения), теплоизоляционных плит из огненно-жидких шлаков комбината «Североникель», архитектурно-строительных и мемориальных изделий из Кольского облицовочного камня, растворных смесей на основе граншлака комбината «Печенганикель» для закладки выработанных рудничных пространств, глазурованных стеновых панелей, однослойных ограждающих конструкций из легкобетонных смесей с применением синтетических пенообразователей, утилизации пылей уноса известкового и шунгизитового производств, разработки и внедрения вермикулитсодержащих смесей для мастичной теплоизоляции промышленных водогрейных котлов.

Наиболее полно результаты исследований сотрудников ОТСМ приведены в обобщающей монографии [1] и представлены в докладах на Международной научной конференции (г. Апатиты, 1-4 апреля 2003 г.) [2]. Полный перечень систематизированных трудов коллектива ОТСМ за полувековой период его деятельности приведен в библиографическом указателе [3].

По сравнению с доперестроечным периодом академическая наука переживает трудные времена. Фактически коллектив ОТСМ, включая нашу лабораторию бетонов, «похудел» за последние 15 лет на 60%, в 2006 г. грядет очередное 7%-е сокращение. Но тем не менее, мы пытаемся изыскивать дополнительные резервы и находить новые формы реализации научных разработок. Среди них участие в программе Президиума РАН «Поддержка инноваций - 2005», региональной целевой научно-технической программе Мурманской области и в госконтракте с отделением химии и наук о материалах РАН.

Пользуясь возможностью, обращаю внимание соответствующих властных структур на необходимость материальной поддержки региональной строительной науки, выделения необходимых средств из областного бюджета на проекты, призванные решать именно региональные проблемы рационального использования местного сырья и получения на их основе строительных материалов. В 2005 г. для реализации научно-технической программы Мурманской области была выделена чисто символическая сумма в 60 тыс. руб.

За последние годы наши проекты экспонировались на ряде Всероссийских и Международных выставок: «Разработка огне- и жаростойких вермикулитсодержащих материалов» - на выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (СПб, 2003, Золотая медаль); «Создание производства изделий из ячеистого бетона с использованием местных промышленных отходов» на форуме «Россия Единая - 2003» (Н.Новгород, 2003, Бронзовая медаль); «Разработка эффективных материалов из природного и техногенного сырья Кольского полуострова для обеспечения строительства объектов промышленного и гражданского назначения в условиях Крайнего Севера» на выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (СПБ, 2004, Серебряная медаль); проект лаборатории «Бетоны на основе природного и техногенного сырья Кольского полуострова» отмечен на строительном форуме «Интерстройэкспо 2005» (СПб, 2005) медалью «За выдающиеся технологии и качество продукции».

Немаловажное место в деятельности лаборатории занимают работы, выполняемые в рамках Кольского испытательного центра строительных материалов и изделий (КИЦСМИ) по оказанию помощи ведущим строительным организациям и промышленным предприятиям Мурманской области в оценке качества используемых минерально-сырьевых ресурсов и выпускаемой строительной продукции. В связи с этим, необходимо отметить, что мы располагаем Лицензией Госстроя России, дающей право на осуществление деятельности в области технологического и строительного инжиниринга. КИЦСМИ имеет возможности комплексной оценки природно-каменного сырья, тяжелых и пористых заполнителей, неорганических вяжущих, бетонов и растворов, теплоизоляционных, керамических, стеклокристаллических и огнеупорных материалов.

Используемые методы включают изучение минерального и химического составов, радиационно-гигиеническую оценку, физико-химические исследования, теплофизические и физико-механические испытания (прочность, плотность, зерновой состав и удельную поверхность, морозостойкость, истираемость, дробимость, сопротивление удару, электропроводность, реакционную способность, водопоглощение, водопроницаемость, теплопроводность, огнеупорность и жаростойкость). Кроме того, у нас есть Лицензия Госстроя России на право обследования технического состояния зданий и сооружений, в том числе по оценке качества бетонных и железобетонных конструкций неразрушаемыми методами или определения фактической прочности бетона по выбуренным непосредственно из конструкции кернам.

За последние годы мы принимали участие в реализации нескольких проектов, связанных со строительством крупных объектов Мурманской области, оценивая качество использовавшихся заполнителей и бетонов на их основе. Самым значимым был, сданный в октябре 2005 г. в эксплуатацию, мостовой переход через Кольский залив. Строительство этого уникального объекта всесторонне освещалось в областной печати, в том числе и результаты наших испытаний, которые выявили недостаточно высокое качество используемого в начальный период строительства мостовых опор щебня. (См. газеты: «Мурманский вестник» № 90 от 19.05.1999 г., «Наша версия» №38 от 8-14.12.2005 г.). Я не хотел бы останавливаться здесь на подробностях этой истории (истина, как и должно быть, в конце концов, восторжествовала), но определенные выводы, во избежание ошибок на будущее, должны быть сделаны и Заказчиками, и Подрядчиками, и соответствующими контролирующими службами, включая архстройнадзор.

Одно дело - дешевый и среднего качества щебень для рядовых бетонов, устройства щебеночных оснований автодорог или балластировки железнодорожного пути, и совсем другое - заполнитель для гидротехнических бетонов, да к тому же для опор в практически незамерзающем Кольском заливе. Здесь бетон только за один год в приливно-отливной зоне испытывает не менее 300 циклов замораживания-оттаивания. Здесь щебень в бетоне должен быть только высокой категории качества, иначе он «расшатает» через несколько лет любой, казалось бы, самый прочный бетон. Тем более, что у нас в области есть, по крайней мере, с десяток разведанных месторождений строительного камня, из которых получается щебень высшей категории качества. И если говорить о моем мнении, то надеюсь, что принятые меры по усилению конструкций первых бетонных опор щебнем из вскрыши Оленегорского месторождения, позволят выдержать предусмотренный проектом многолетний срок службы этого мостового перехода.

Свою лепту внесла лаборатория и в реализацию международного проекта по строительству в Мурманской области хранилища ядерных отсеков АПЛ, выполнив в 2005 г. испытания нескольких видов различных заполнителей для получения бетона требуемого качества. В ближайшее время планируется наше участие в выполнении крупного проекта по строительству нефетеперегрузочного комплекса на побережье Кольского залива. Думаю, мы не останемся в стороне и при сооружении завода по сжижению газа в пос. Видяево.

В ноябре 2005 г. Правительство Мурманской области утвердило Стратегию развития строительного комплекса на период до 2015 г. Одна из важных задач, определенных ею - необходимость повышения комплексности использования добываемого сырья и получение строительной продукции, отвечающей современным требованиям. Следует отметить, что в Стратегию включены основные рекомендации ОТСМ, которые были представлены автором этой статьи в докладе «Минерально-сырьевые ресурсы Мурманской области и перспектива их использования в строительной отрасли» на региональной конференции «Строительный комплекс Мурманской области - устойчивое развитие во взаимодействии и партнерстве» (Мурманск, март 2005 г.). Анализ нынешнего состояния и перспектив развития местной сырьевой базы показывает, что непосредственно в Кольском регионе целесообразно производить многие из требуемых видов строительных материалов и изделий, повысив тем самым их технико-экономическую эффективность за счет сокращения транспортных расходов на ввозимую продукцию. Нами научно обоснована концепция получения практически всех видов бетонов из местного сырья: тяжелых, декоративных, мелкозернистых, легких на пористых заполнителях, теплоизоляционных, огне- и жаростойких.

Надеюсь, что читателям журнала «Север строительный», работающим в сфере строительного бизнеса небезынтересно было бы узнать мнение представителя строительной науки, на что следует обратить внимание с точки зрения возможностей использования местных минерально-сырьевых ресурсов в строительной отрасли и практической реализации наших разработок.

Начну с одной из наиболее актуальных проблем - производства заполнителей требуемого качества для бетонов. Как известно, Кольский регион располагает большими ресурсами природного камня для получения щебня. При этом месторождения представлены разнообразными видами исходных пород, многие из которых позволяют получать щебень высшей категории качества. Например из метагаббродиабазов (с прочностью до 500 МПа), габброгранитов, гранодиоритов, габброноритов и др. Более того, добрая половина этих месторождений (разведанных и с утвержденными запасами) в настоящее время находится в Государственном резерве и ждет своего недропользователя. В соответствии со Стратегией предусматривается увеличить объем выпуска в регионе щебня до 7.9 млн. м³ (в настоящее время производится около 3 млн. м³). Огромные потенциальные возможности использования местной сырьевой базы связаны с реализацией федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 гг.)», в рамках которой предполагается в ближайшие годы осуществить строительство и реконструкцию 10 тыс. км важнейших федеральных и 61 тыс. км территориальных автомобильных дорог России, а также восстановить 36.7 и 213.5 тыс. км изношенных слоев дорожных покрытий. Решение этих задач невозможно без резкого, многократного наращивания производства щебня в Кольском регионе, путем увеличения объемов переработки утилизированных вскрышных скальных пород горнодобывающих предприятий области: ОАО «Олкон», который уже в настоящее время выпускает около 1.7 млн. м³ щебня в год и наиболее крупного производителя апатитонефелинового концентрата в стране ОАО «Апатит», ежегодно направляющего в отвалы более 22 млн. м³ вскрышных пород, производя для удовлетворения своих внутренних потребностей, в основном ремонта карьерных дорог, не более 0.5 млн. м³ щебня. Исследованиями, выполненными в нашей лаборатории совместно с Союздор НИИ и НИИ ЖБ, установлены основные направления использования щебня из вскрышных пород Хибинских апатитонефелиновых месторождений в строительстве, включая дорожное [4,5].

Весьма перспективен наш регион в получении различные видов декоративного природно-каменного сырья (белые и пестроцветные доломиты, голубовато-зеленые амазониты, розовые пегматиты, темноцветные габбронориты с вкраплениями голубовато-серого плагиоклаза, розовато-серые граниты, зеленоватые нефелиные сиениты и др.). Нами показана эффективность их использования в качестве декоративных заполнителей и бетонов на их основе [6]. Считаю, что в Мурманской области (например, в Апатитах) целесообразно строительство современного дробильно-сортировочного комплекса по получению из местного сырья декоративных заполнителей: щебня и песка, и обеспечения ими Москвы, Санкт-Петербурга и других центров, где ведется интенсивное строительство и имеется дефицит в таких заполнителях, а также для экспортных поставок.

Огромные перспективы имеет Кольский регион в освоении минеральных ресурсов вспучивающихся сланцев для получения искусственных пористых заполнителей. Обнаруженные геологами проявления таких сланцев на полуостровах Рыбачий и Средний практически неисчерпаемы, превышают 400 млн м³. Проведенные нашими учеными исследования установили, что пористые заполнители из местных сланцев не уступают традиционному шунгизиту и позволяют получать легкие бетоны требуемого качества [7].

Особый интерес для дальнейшего развития минерально-сырьевой базы региона представляет вермикулит, наиболее крупное на Евро-Азиатском континенте месторождение которого располагается в г. Ковдоре (балансовые запасы этого разрабатываемого месторождения составляют около 80% от общероссийских). По нашему мнению, возможности рационального использования этого уникального минерального сырья далеко не исчерпаны, особенно в таких направлениях, как получение негорючих, огне- и жаростойких, экологически чистых материалов и изделий. С некоторыми результатами наших исследований в этих направлениях можно ознакомиться в публикациях [8-10].

Безусловно, это далеко не полная информация о минерально-сырьевых ресурсах Кольского региона, которые должны представлять интерес для строительного бизнеса. Я не поднимал проблемы утилизации золоотходов, строительства в области кирпичного завода из местных глин, освоения месторождений огнеупорного сырья и ряда других направлений, отсылая за информацией к вышеупомянутой монографии [1], где обобщены результаты исследований ОТСМ.

Журнал «СЕВЕР строительный» и далее подробно намерен освещать научные разработки Кольского научного центра, предлагаемые учеными для практического применения в реализации задач развития строительного комплекса Мурманской области.

Литература
1. Строительные и технические материалы из минерального сырья Кольского полуострова. 4.1,2 // В.Н. Макаров, О.Н. Крашенинников, Б.И. Гуревич и др. - Апатиты: изд-во КНЦ РАН. 2003. - 430 с.
2. Фундаментальные проблемы комплексного использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных материалов // Материалы Междунар. научной конф. -Апатиты: изд-во КНЦ РАН. 2003. - 231 с.
3. Библиографический указатель научных трудов Отдела технологии строительных материалов 1957-2002 гг. под ред. О.Н. Крашенинникова. - Апатиты: изд-во КНЦ РАН. 2003. -125 с.
4. Крашенинников О.Н., Белогурова Т.П., Полякова А.И., Фурсов Г.С. Вскрышные нефелинсодержа-щие породы и их применение / / Автомобильные дороги. 1990. №5. - С.16-17.
5. Белогурова Т.П., Крашенинников О.Н. Утилизация вскрышных пород Хибинских апатитонефели-новых месторождений в строительстве / / Строительные материалы. 2004. №7. - С.32-35.
6. Крашенинников О.Н., Белогурова Т.П. Декоративные заполнители из природного каменного сырья Кольского полуострова и бетоны на их основе // Строительные материалы: архитектура № 3, приложение № 10.2004. - С.15-16.
7. Крашенинников О.Н., Журбенко Г.В. Вспучивающиеся сланцы и легкие бетоны на их основе // Строительные и технические материалы из минерального сырья Кольского полуострова. 4.1. - Апатиты: изд-во КНЦРАН. 2003.-С.92-107.
8. Крашенинников О.Н. Теплоизоляционный вермикулитопенобетон для кровельных покрытий // Строительные материалы. 2006. №1.-С.13-16.9. Крашенинников О.Н., Журбенко Г.В., Бастрыгина СВ. Жаростойкий вермикулитозолобетон для футеровки ванн алюминиевых электролизеров // Цветные металлы. 2000. №5. - С.87-88.
10. Крашенинников О.Н., Журбенко А.Д., Бастрыгина СВ., Конохов Р.В. Прогрессивные вермикулит-содержащие огнезащитные материалы для заделки кабельных проходок // Фундаментальные проблемы комплексного использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных материалов. - Апатиты: изд-во КНЦ РАН. 2003. - С.191-193.

Журнал "СЕВЕР строительный" № 4 2006