Использование местного природного сырья для получения бетонов

В Мурманской области должен быть построен современный завод по выпуску красного кирпича

О. Н. КРАШЕНИННИКОВ,
заведующий лабораторией бетонов,
руководитель Кольского испытательного
Центра строительных материалов и изделий ИХТРЭМС КНЦ РАН

В четвертом - последнем из вышедших номеров журнала «Север строительный» (кстати, спасибо его учредителю, издателю и спонсорам за организацию, поддержку и выпуск этого полезного издания, направленного на решение проблем строительного комплекса нашего региона) Губернатор привел самые свежие данные по состоянию жилищной проблемы в Мурманской области: 70 тыс. жителей нуждаются в предоставлении жилья, 13 тыс. живут в аварийных домах и ветхом фонде, срочно необходимо построить 600 тыс. м² жилой площади.

Итак, задачи поставлены. Безусловно, требуется целый комплекс мер для их решения, начиная с того, на чьей земле строить, наличия квалифицированных строительных кадров всех уровней, состояния производственной базы строительной индустрии и ряда других, включая подготовленность и качество местной минерально-сырьевой базы.

На этом важном аспекте проблемы хотелось бы остановиться особо, в первую очередь на наиболее близких мне вопросах получения бетонов различного функционального назначения: тяжелых, декоративных, легких на пористых заполнителях, теплоизоляционных и специальных: огне- и жаростойких. Я не имею времени осветить все другие немаловажные вопросы развития строительного комплекса на перспективу в соответствии с принятой в ноябре 2005 г. Стратегией.

Естественно, что в области должен быть построен современный завод по выпуску красного кирпича, и по мнению нашего Отдела технологии строительных материалов (ОТСМ), из глин Урагубского месторождения как наиболее обеспеченного их запасами, и обладающего наилучшими качественными показателями для получения строительной керамики по сравнению с другими месторождениями глин в регионе. Этот и другие конкретные вопросы развития производства строительных материалов, которыми занимаются в ОТСМ, предполагается детально рассмотреть в дальнейшем на страницах «Севера строительного».

В самом названии национального проекта «Доступное и комфортное жилье - гражданам России» акцентируется внимание на том, что жилье должно быть дешевым и вместе с тем качественным. Первый аспект, видимо не требует особого разъяснения: лучше использовать местные минеральные ресурсы и по возможности производить строительную продукцию ближе к сырьевому источнику, т.е. непосредственно в регионе. Это позволит сэкономить значительные средства, расходуемые на перевозку продукции из других регионов, а учитывая высокие транспортные тарифы, рационально использовать местную сырьевую базу, способствовать развитию малого и среднего бизнеса (о чем больше разговоров, чем дела), увеличению занятости трудоспособного населения. Следует отметить, что транспортировка на дальние расстояния строительной продукции, особенно малопрочных теплоизоляционных материалов не только экономически не эффективна, но и приводит к увеличению брака продукции.

Касаясь комфортности жилья, в первую очередь следует иметь в виду его качество, которое напрямую зависит от исходного сырья и вырабатываемых из него строительных материалов и изделий.

В результате многолетних исследований природного и техногенного сырья Кольского п-ова (к сведению, к настоящему времени в регионе накоплено более 6.4 млрд. т горнопромышленных отходов) нами обоснована концепция получения практически всех основных видов бетонов требуемого качества с использованием местного минерального сырья. Кратко остановлюсь на задачах, направленных на реализацию наших научных разработок, непосредственно связанных с выполнением проекта «Доступное и комфортное жилье» для жителей нашего региона.

Производство цемента. Как известно, цены на производимый в стране цемент растут галопирующими темпами. Наше предложение сводится к тому, что в сравнительно короткие сроки в Мурманской области может быть организовано производство одной из ГОСТируемых разновидностей цемента - шлакопортландцемента на основе гранулированных ишаков комбината «Печенганикель» и привозного клинкера с одного из цементных заводов. Как известно, граншлак частично используется комбинатом на внутренние нужды (ремонт дорог, закладочные смеси для рудничных выработанных пространств). Однако большая часть складируется в отвалы, объемы которых приближаются к 30 млн. м³.

Как показали исследования в ОТСМ, выполненные под руководством с.н.с, к.т.н. Гуревич Б.И., при совместном помоле клинкера и граншлака (до 40% по массе) получается цемент с достаточно высокой маркой М400. Представляется наиболее целесообразным монтаж помольной установки осуществить непосредственно на комбинате «Печенганикель». Следует отметить перспективность использования граншлаков в качестве мелкого заполнителя бетонов. Так, многолетний опыт эксплуатации трех пятиэтажных домов в пос. Никель из шлакобетона М100 на основе граншлака и портландцемента показал его эксплуатационную надежность. После проведения комбинатом испытаний граншлаков в соответствии с требованиями действующего ГОСТа возможна постановка вопроса о широком использовании граншлаков для строительных работ.

Плотные заполнители и тяжелые бетоны на их основе

По состоянию на 1 января 2005 г. в Мурманской области учтено 28 месторождений строительного камня (суммарные запасы около 200 млн м³), 18 - облицовочного камня (запасы более 10 млн. м³), 39 - песчано-гравийных материалов (запасы более 40 млн. м³), разрабатывается несколько при-трассовых карьеров. Кроме того, объем вскрышных пород основных горнодобывающих предприятий области, пригодных для получения щебня превышают 50 млн. м³ в год. Следует подчеркнуть большое разнообразие исходного каменного сырья различных месторождений, позволяющее получать щебень высшей категории качества: из разведанных месторождений метагаббродиабазов, габбро, габброноритов, диоритов, гранитов и др. Этого сырья достаточно для того, чтобы не только довести к 2015 году объемы выпуска щебня для удовлетворения нужд региона до 7.9 млн. м³ (в настоящее время не более 3 млн. м³), но и значительно их увеличить в связи с огромной потребностью в щебне для решения федеральной программы по строительству и реконструкции автомобильных дорог России на период до 2010 года. Особый интерес в этой связи имеет увеличение объема выпуска щебня за счет утилизации вскрышных пород ГОКов Мурманской области, в первую очередь ОАО «Оленегорский ГОК» (ОЛКОН) (который уже достиг выпуска 2 млн. м³ щебня в 2001 г.) и «Апатит». Наши исследования совместно с головным отраслевым институтом СоюздорНИИ показали эффективность использования нетрадиционных вскрышных скальных пород рудников ОАО «Апатит» в различных направлениях дорожного строительства: основания, щебеночные, цементно-бетонные и асфальтобетонные покрытия автомобильных дорог.

Хотелось бы обратить внимание на необходимость ускорения введения в эксплуатацию разведанного Прихибинского месторождения метагаббродиабазов (р-н Кировска), щебень из которых отличается повышенными физико-механическими показателями позволяющими значительно улучшить качество бетона, производимого РСМУ ОАО «Апатит» (в настоящее время используются низкокачественные гравийно-песчаные смеси месторождения Кукисвумчорр); такой щебень должен представлять безусловно интерес для многих строительных фирм. Указанная позиция к тому же включена в Стратегию развития строительного комплекса Мурманской области до 2015 г., как одна из наиболее перспективных.

Декоративные заполнители и облицовочные изделия

Кольский п-ов богат природным каменным сырьем самой различной цветовой гаммы: белыми и пестроцветными доломитами, зеленоватым амазонитом, розовым пегматитом, темно-коричневым песчаником, темноцветными (габбро, габброноритом, ...), уникальными нефелинсодержащими (хибинит, ...) и другими породами. Выполненные в лаборатории исследования показали эффективность использования декоративных заполнителей из этих пород для получения соответствующих требованиям стандарта облицовочным плитам с высоким коэффициентом камненасыщения. На проходящей сейчас выставке «Экспо-Дом 2006» мы представляем и это направление.

По нашему мнению, в регионе целесообразно смонтировать современный дробильно-сортировочный комплекс (один из оптимальных вариантов Апатиты в центре полуострова, на основной железнодорожной магистрали, тем более, что Апатиты стремится приобрести статус Наукограда и реализация научных разработок была бы к месту). Сюда должны направляться разнообразные отходы камнедобычи и камнеобработки облицовочного камня, полевошпатового сырья, амазонитовый сбой, декоративные разновидности вскрышных пород, доломиты нескольких карьеров и др. После дробления исходной горной массы и классификации по крупности предприятие должно обеспечивать потребителя требуемыми фракциями декоративного щебня (20-40,10-20,5-10 мм) и песка.

Я нисколько не сомневаюсь, что эта продукция будет востребована как в регионе, так и в крупных городах Северо-Запада и центра России для офактуривания различных поверхностей, изготовления облицовочных плит для пола, стен, подоконных досок, малых архитектурных форм и мемориальных изделий. Надеюсь, что наконец-то прозреют наши региональные предприниматели, работающие в сфере малого и среднего бизнеса. Цена вопроса не так уж и велика в пределах 50 млн. руб.

Вспучивающиеся сланцы и пористый заполнитель на их основе

Кольский п-ов располагает огромными залежами вспучивающихся сланцев. Так, за последнее десятилетие ОАО «Центрально-Кольская экспедиция» (ЦКЭ) выявлен ряд крупных проявлений сланцев на полуостровах Средний и Рыбачий, прогнозные ресурсы которых превышают 600 млн. м³; при этом наиболее мощные залежи обнаружены на восточной оконечности полуострова Рыбачий в р-не пос. Цыпнаволок (по результатам поисково-оценочных работ прогнозные ресурсы 380 млн. м³). Нами выполнены комплексные исследования сланцев выявленных проявлений и установлено, что на их основе возможно получение пористых заполнителей требуемого качества, не уступающих традиционному для нашего региона шунгизиту из привозных карельских шунгитовых сланцев.

Серьезным препятствием к освоению местной сырьевой базы вспучивающихся сланцев является затягивание со стороны Управления природных ресурсов области в проведении геологоразведочных работ. Создается впечатление, что под золото, платину, алмазы находятся немалые деньги, а неметаллорудное сырье выступает в роли падчерицы. Как мне помнится, это Управление выделило ЦКЭ в свое время всего 200 тыс. руб. на поисково-оценочные работы. Если эта тенденция и в дальнейшем возобладает, то к началу надвигающегося периода интенсификации строительной отрасли региона, когда потребуется пористый заполнитель в больших объемах, у нас не будет готова местная сырьевая база: не проведена разведка месторождения и не утверждены запасы. И мы опять будем пользоваться завозным из Карелии сырьем, затраты на железнодорожные перевозки которого примерно на 1000 км от Кондопоги до Мурманска сопоставимы со стоимостью исходного сырья. И это вместо того, чтобы перевозить сланцы с Цыпнаволока до Мурманска всего за 100 км, да еще более дешевым водным транспортом.

Не буду повторяться, что освоение местного месторождения сланцев оправдано для региона с экономической и социальной точек зрения. Пользуясь возможностью, обращаюсь к руководству Мурманской области с просьбой поддержать наше предложение о выделении необходимых средств на геолого-разведочные работы на проявлениях вспучивающихся сланцев на п-овах Средний и Рыбачий, в первую очередь на проявлении Цыпнаволок.

Дисперсные отходы промышленных предприятий. Как показали наши исследования, ряд техногенных дисперсных продуктов (технологические пыли уноса, хвосты обогащения железоруднго сырья и золоотходы) пригодны для использования в производстве бетонных изделий. Следует отметить, что ранее лабораторией была оказана научно-техническая помощь ОАО «Шунгизит» и «Оленегорский завод силикатного кирпича» (ОЗСК) в утилизации технологических пылей, образующихся при обжиге шунгитового щебня и карбонатитов Ено-Ковдорского месторождения. В результате, удалось обосновать использование этих пылей, направлявшихся в отвал, в производстве основной продукции: шунгизитобетонных изделий и силикатного кирпича.

На сегодняшний день большой интерес представляет использование золоотходов крупнейшей в регионе Апа-титской ТЭЦ, в отработанном и пригодном для утилизации золоотвале которой накоплено около 7 млн. т золоотходов в виде золошлаковых смесей (ЗШС). Относясь к классу активных минеральных добавок, ЗШС при использовании в легких и тяжелых бетонах позволяют экономить до 15-20 процентов цемента. На основе ЗШС (до 70 процентов по массе) возможно получить различные газо-золобетонные конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные изделия: стеновые блоки марок 25-100, плитный утеплитель плотностью 300-400 кг/м³ и скорлупы-полуцилиндры для изоляции трубопроводов (в несколько раз дешевле столь популярной пенополиуретановой изоляции, к тому же имеющей ограничения по температуре применения и горючей).

В настоящее время в лаборатории под руководством с.н.с, к.т.н. Пака А.А. осуществляется отработка технологии получения стеновых блоков повышенного качества из композиционного полистиролгазобетона. Указанный проект прошел стадию экспертизы и принят для реализации Фондом содействия развития малых форм предприятий (т.н. Фонд Бортника). Следует отметить благоприятную ситуацию с утилизацией золотоотходов Апатитской ТЭЦ - утвержденность запасов на первоочередном для отработки золотоотвала участке, т.е. официально установлена возможность применения ЗШС в строительстве без каких-либо ограничений. И не пора ли вместо того, чтобы Апатитской ТЭЦ платить ежегодно немалые средства за содержание золоотвала, приступить к практическому использованию золотоотходов. Вот ещё одно реальное предложение для малого и среднего бизнеса, которое будет работать на рассматриваемый сегодня проект доступного и комфортного жилья.

Несколько слов о хвостах обогащения железорудного сырья ОЛКОН, которое ежегодно сбрасывает в хвостохранилище порядка 6-7 млн. т мелкозернистых побочных продуктов производства. Как известно, на основе этих хвостов без малого уже 50 лет ОЗСК выпускает высокопрочный силикатный кирпич, объёмы производства которого в годы интенсивного строительства в Мурманской области достигали почти 100 млн. шт., а теперь и 10 млн. шт. - мечта. Наше мнение по этому вопросу. Учитывая качество хвостов и низкую цену (не превышающую 100 руб. за м³), необходимо более широко использовать их для строительных целей. Дело в том, что в пределах хранилища возможно выделить участки хвостов с различной крупностью и отпускать потребителю их как строительные пески не только мелких классов, но и средних и даже крупных. Более того, был опробован (с выпуском промышленной партии классифицированных хвостов) вариант разделения движущейся по трубопроводу гидромассы по крупности с помощью разделительной заслонки (более крупная фракция идёт в нижней части трубы, а мелкая, более лёгкая, по верху). Так что было бы желание ОЛКОН, которого, к сожалению, пока не было проявлено, либо представителей малого и среднего бизнеса.

Буквально вчера я видел на выставке «Экспо-Дом 2006» тротуарную плитку ООО «Малахит», получаемую способом вибропрессования. Рад, что в области начали производить более долговечную плитку из жёстких цементно-песчанных смесей наряду с внешне приглядной, но, увы, всё же не для наружного использования, плиткой, получаемой из подвижных растворных смесей в пластиковых индивидуальных формах. Однако, как поведал мне директор этого ООО Захарчук А.В., он платит за 1 м³ намывного песка для производства плитки уже 800 руб. Видимо, Анатолию Васильевичу стоит посчитать, а не перейти ли на использование хвостов? Кстати, уж давным-давно необходимо было организовать производство плитки и поребрика, а также газобетонных изделий на основе хвостов ОЛКОН непосредственно в Оленегорске, либо на базе ОЛКОН, либо на освободившихся площадях после резкого сокращения выпуска силикатного кирпича на ОЗСК. Об этом мы твердили многие годы, пытались с помощью руководства г. Оленегорска убедить руководителей предприятий города в целесообразности расширения объёмов утилизации хвостов именно там, в Оленегорске, но увы: не было проявлено должной инициативы, находились всякие «объективные» причины, которые, как известно, всегда можно найти. Для Оленегорска это потеря времени, темпа. Молодцы мурманчане из ООО «Малахит»: проявили инициативу, и результат налицо.

Огне- и жаростойкие материалы на основе ковдорского вермикулита

Хотелось бы напомнить, что на Кольском полуострове залегает крупнейшее на Евро-Азиатском континенте Ковдорское месторождение вермикулита, запасы которого составляют 80% общероссийских. В составе ОАО «Ковдорслюда» функционирует единственная в стране вермикулитовая обогатительная фабрика, выпускаются вермикулитовый концентрат и вермикулит вспученный, которые поставляются в различные регионы России. Кое-что делается в Мурманской области по использованию этого местного минерального сырья: в небольших объемах выпускаются огнезащитные тонкомерные вермикулитовые плиты на жидком стекле в ОАО «Вермикулит», для ОАО «Апатит» по его просьбе нами разработаны составы мастичной изоляции для водогрейных промышленных котлов, что позволило заменить завозные асбестсодержащие материалы типа асбозурита, имеются примеры теплоизоляции вермикулитом высоконагревательного оборудования (теплоизоляция сушил, миксеров и др.), а также декоративной и противопожарной внутренней отделки ряда объектов социально-бытового назначения. Но это явно недостаточно для региона. По нашему мнению, необходимо расширять применение вермикулита, в первую очередь для получения специальных огне- и жаростойких материалов. На только что закончившемся VII международном Форуме в Москве «Высокие технологии XXI века» представленный нами инновационный проект «Производство вермикулитсодержащих смесей и изделий для теплоизоляции высоконагревательного оборудования и огнезащитной заделки проходов электрических кабелей через строительные конструкции» награжден медалью (кстати, это единственная награда для Мурманской области). Отрадно получать награды такого высокого ранга.

Но хотелось бы большего, и главное реализации научных разработок. Пользуюсь случаем, вновь обращаюсь к предпринимателям области с предложением организации огне- и жаростойких вермикулитсодержащих изделий, чтобы отказаться от части завозимой в регион продукции: например ряда огнеупорных легковесных и асбестсодержащих материалов. У нас в регионе масса проблем, связанных с необходимостью тепло- и энергосбережения, повышения пожарной безопасности. Однако, решаются они зачастую крайне медленно, безынициативно, не желая иногда, хотя и обоснованно, и рискнуть, осваивая научную разработку. Не могу не привести в качестве такого негативного примера позицию главного энергетика комбината «Североникель» Сущенко И.И., которому его руководством было поручено рассмотреть эту проблему. К сожалению, практически никаких мер по реализации наших предложений, направленных на использование вермикулита на комбинате, не было принято.

В заключение, хочу обратить внимание руководства Мурманской области на необходимость финансовой поддержки строительной науки за счет областного бюджета. Времена, когда область бесплатно использовала разработки нашего Отдела технологии строительных материалов, поскольку финансирование Академии наук обеспечивалось централизованно из федеральных источников, к сожалению, уходят в прошлое после начала «перестройки». К настоящему времени численность ОТСМ в плановом порядке уже сокращена на 60% ив каждый из последующих трех лет мы будем терять еще по 7%. Академическая наука уже доказала свою значимость для решения проблем развития строительной индустрии региона и нет, видимо, надобности обосновывать ее необходимость в решении предстоящих задач по выполнению Стратегии развития строительного комплекса Мурманской области до 2015 г. Выделение финансирования в рамках научно-технической программы, связанной с выполнением задач вышеуказанной Стратегии, позволит в определенной мере предотвратить окончательный развал региональной строительной науки.

Журнал "СЕВЕР строительный", № 6 июнь 2006 г.