книги из ГПНТБ / Резников Ю.К. Шунгизит и шунгизитобетон

ВВЕДЕНИЕ

Важное значение в развитии строительства имеет изы­

в отдаленных районах строительства, не располагающих природными легкими заполнителями.

Одним из весьма перспективных видов сырья для про­ изводства легких заполнителей являются шунгитовые слан­ цы, широко распространенные на территории Карельской АССР, а также в некоторых других районах.

Проведенные Институтом геологии Карельского филиа­ ла АН СССР, Главстроем, ВНИИСтром, ЦНИИСК им. Ку­ черенко, ВИА им. В. В. Куйбышева, другими специализи­ рованными организациями исследовательские и экспери­ ментальные работы и опыт эксплуатации промышленных шунгизитовых установок Главстроя в Мурманске и Риге

иГлавзапстроя в Кондопоге, освещаемые в настоящей ра­ боте, подтвердили возможность получения на основе шунгитовых сланцев эффективного легкого заполнителя бетонов — щунгизитового гравия и песка по рациональной техноло­ гической схеме.

Свойства шунгизита регламентируются в настоящее вре­ мя требованиями ГОСТ 9759—71 на керамзитовый гравий

ив последующем — требованиями ОСТ на гравий шунгизитовый, проект которого разработан во ВНИИСтроме.

Использование шунгитовых сланцев в качестве сырья для производства щунгизитового гравия как заполнителя бетонов позволяет решить проблему крупнопанельного строительства для ряда районов северо-запада, Крайнего Севера и некоторых центральных районов европейской ча­ сти СССР.

Благоприятным фактором, обусловливающим целесо­ образность перевозки на значительные расстояния фрак­ ционированных шунгитовых сланцев, является их большой коэффициент вспучивания (3,5—10), высокая механическая прочность, а также подготовленность к обжигу на шунгизитовый гравий буквально «с колес».

3

Г Л А В А I

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О СВОЙСТВАХ И ПРИМЕНЕНИИ

КАРЕЛЬСКИХ ШУНГИТОВЫХ СЛАНЦЕВ

1. СВОЙСТВА КАРЕЛЬСКИХ ШУНГИТОВЫХ СЛАНЦЕВ

Карельские шунгитовые слайды Нигозерского место­ рождения — древние (докембрийские) метаморфизованиые осадочные породы плотной структуры. Цвет шунгитовых сланцев темно-серый, иногда черный, объемная масса 2,7— 2,9 г!см3, твердость по шкале Мооса — 4—5, водопоглощение породы 0,16—0,38%. Прочность сланцев при сжатии от 1400 до 3000, при изгибе 370—550 кгсісм2. Утвержденные прогнозные геологические запасы шунгитовых пород на территории Карелии весьма велики и в результате проводи­ мых изысканий увеличиваются.

В отличие от большинства изученных сланцевых пород карельские шунгитовые породы содержат шунгитовое ве­ щество — особую форму углерода, отличающуюся инерт­ ностью по отношению к агрессивным средам, электропровод­ ностью, теплопроводностью и, что особенно важно, способ­ ностью вспучиваться при температуре обжига 1100° С±30°, превращаясь в легкий пористый заполнитель — шунгизитовый гравий, являющийся одной из наиболее эффектив­ ных модификаций керамзита. Это ценное свойство интенсив­ ного вспучивания сланцев при обжиге наиболее активно и полно проявляется у шунгитовых пород, содержащих 1,2—5% шунгитового вещества, представленного в виде частичек размером около 0,02 м/с, равномерно распределен­ ных среди силикатной массы, состоящей из частиц разме­ ром около 10 мк.

Технологическая классификация шунгитовых пород по признаку содержания в них шунгитового вещества, по дан­ ным Ю. К. Калинина (Инст. геологии Карельского филиала АН СССР), приведена ниже. Из данной схемы следует, что сырьем наиболее высокого качества для производства лег­ кого заполнителя — шунгизитового гравия — являются шунгитовые многозольные сланцы, в том числе и кварц- плагиоклаз-хлоритовые.

5

Изученный Институтом геологии минералогический и химический состав указанных вспучивающихся модифика­ ций шунгитовых сланцев участков карельских месторожде­ ний приведен в табл. 1.

Как видно из данных табл. 1, шунгитовые сланцы четы­ рех участков различаются между собой содержанием основ­ ных компонентов S i0 2 и FeO + Fe20 3, влияющих на эф­ фективность вспучивания сланцев при обжиге, порообра­ зование и приобретение структурной прочности шунгизитового гравия, а также температурой и интервалом вспучи­ вания.

Как следует из приведенных данных, шунгитовые слан­ цы Нигозерского участка, являющегося в настоящее время основным разведанным и разработанным месторождением, имеют наименьший («узкий») интервал вспучивания, что необходимо учитывать при организации производства шунгизитового гравия, в частности для правильного выбора типа вращающихся обжиговых печей и при отработке опти­ мального режима обжига шунгизита.

По данным Ю. К. Калинина [7], специфические свойст­ ва шунгитовых сланцев обусловлены, с одной стороны, свойствами самого шунгитового углерода, а с другой — структурой шунгитовых пород.

Структура шунгитового вещества более упорядочена, чем структура антрацита, и менее, чем графита, и при рассмо­ трении под микроскопом напоминает структуру стекла. Особенностью шунгизитового гравия, получаемого при об­ жиге шунгитовых сланцев, также является стеклообразный характер его структуры.

Структурные особенности шунгитового углерода харак­ теризуют минерал шунгит большей, чем у антрацита, плот­ ностью, твердостью, электропроводностью' и теплопровод­ ностью, а также исключительной инертностью ко всем агрес­ сивным средам.

Шунгитовое вещество, содержащееся в породе в высоко­ дисперсном состоянии, частично передает ей свои свойства — уже при содержании его в количестве 1,5—2% порода при­ обретает глубокий черный цвет, электропроводность, спо­ собность вспучиваться.

2.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШУНГИТОВЫХ ПОРОД

ВСТРОИТЕЛЬСТВЕ

Кварц-хлорит-плагиоклазовая разновидность много­ зольных шунгитов Нигозерского месторождения (Кондо-

6

7

8

пожского района Кар. АССР), известная под названием «чер­ ный аспид», издавна применялась строителями в качестве плит для полов, полированных подоконных плит и плинту­ сов; эти шунгиты использовались также для скульптур, па­ мятников, поделок. В настоящее время шунгитовые поро­ ды плитчатой формы успешно применяются Главсевзапстроем в отделке зданий. Обладая малым водопоглощением, высокой механической прочностью при сжатии, изгибе и ударе, сланцы поддаются сверлению, распиловке, хорошо шлифуются и полируются, приобретая высокие декоратив­ ные свойства.

В Институте геологии Карельского филиала АН СССР

впервые была установлена возможность получения из шунгитовых многозольных сланцев (в том числе из кварц-пла- гиоклаз-хлоритовых) нового, эффективного легкого запол­ нителя — шунгизитового гравия, выявлены основные осо­ бенности сырья при нагревании и обжиге, принятые затем за основу при дальнейших многосторонних исследованиях, отработке технологических параметров и освоения завод­ ской технологии массового производства шунгизитового гравия.

Из других рациональных направлений использования в строительстве шунгитовых сланцев следует отметить сле­ дующие.

Институт геологии совместно с ВНИИстромом провел испытания шунгитов Максовского месторождения в строи­ тельных красках и силикатном кирпиче.

При сверхтонком помоле шунгита (проход через сито с 10 000 отвісм2) ВНИИстромом получен высококачествен­ ный сухой пигмент глубокого черного цвета, обладающий в масляном колере укрывистостью 10 г/м2 и в клеевом 15—20 г/м2. Установлено, что шунгитовый пигмент может быть использован в производстве не только масляных, но и клеевых, силикатных, известково-цементных и других красок, а также для приготовления черного цемента (при введении в обычный цемент до 15% шунгитового пигмента).

Положительные результаты получены и при введении добавки тонкомолотого шунгита в состав шихты силикат­ ного кирпича, где шунгит является не только пигментом, но и активным кремнеземсодержащим компонентом, обеспе­ чивающим получение лицевого кирпича темно-серого цвета с высокими характеристиками (водопоглощение— 13,8%, прочность на сжатие— ПО кгс/см2, морозостойкость — более 15 циклов).

9