Выветренные кварцитопесчаники Курской магнитной аномалии − сырье стройиндустрии

Введение. Обсуждаются особенности состава и строения кварцитопесчаников Курской магнитной аномалии, затронутых процессами выветривания, которые не удовлетворяют требованиям нормативных документов для получения щебня. Запасы этих пород не были утверждены как полезные ископаемые и по настоящее время складируются в виде многотоннажных отвалов на территории комбината. Основная задача, определяемая в рамках работы, направлена на решение вопроса расширения сырьевой базы строительной отрасли.
Материалы и методы. Оценка эффективности использования выветренного кварцитопесчаника основана на исследовании показателей физико-химических свойств. Анализ минеральных пород проводился с применением цифровой микроскопии, метода рентгенофазового анализа. Проведены экспериментальные исследования кинетики помола сырья. Активность композиционных вяжущих с применением выветренного кварцитопесчаника изучали в соответствии с ГОСТ 30744–2001.
Результаты. Показано, что генетические особенности выветренных кварцитопесчаников обусловлены дефектной кристаллической структурой кварца, также они отличаются низкой морозостойкостью и прочностью. Эффективность помола выветренного кварцитопесчаника в 4 раза выше в сравнении с невыветренным. Установлено, что применение этого сырья для получения композиционных вяжущих позволяет сократить долю портландцемента в смеси до 50% и повысить прочность композиционного вяжущего на 20%.
Обсуждение и заключение. С учетом современных тенденций перехода строительной отрасли на многокомпонентные составы выветренный кварцитопесчаник целесообразно применять в качестве нетрадиционного кварцевого сырья при получении энергоэффективных строительных композитов нового поколения.

1. Чантурия В. А., Бочаров В. А. Современное состояние и основные направления развития технологии комплексной переработки минерального сырья цветных металлов // Цветные металлы. 2016. № 11. С.11–18.

2. Лесовик В. С. Геоника (геомиметика). Примеры реализации в строительном материаловедении: монография. Белгород: Изд-во БГТУ. 2016. 286 с.

3. Kirthika S. K., Singh S. K., Chourasia A. Alternative fine aggregates in production of sustainable concrete – A review // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 268. 122089.

4. Лесовик В. С., Фомина Е. В. Новая парадигма проектирования строительных композитов для защиты среды обитания человека // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 10. С. 1241–1257.

5. Van Damme H. Concrete material science: Past, present, and future innovations // Cement and Concrete Research. 2018. Vol. 112. Pр. 5‒24.

6. Gowram I., Beulah M. Use of zeolite and industrial waste materials in high strength concrete – A review // Materials Today: Proceedings. 2020. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.06.329.

7. Kozhukhova N., Zhernovskaya I., Kozhukhova M., Promakhov V. The correlation of temperaturemineral phase transformation as a controlling factor of thermal and mechanical performance of fly ash-based alkali-activated binders // Materials. 2020. Vol. 13(22). рр. 1–12.

8. Shekhovtsova J., Zhernovsky I., Kovtun M., Kozhukhova N., Zhernovskaya I., Kearsley E. Estimation of fly ash reactivity for use in alkaliactivated cements-A step towards sustainable building material and waste utilization // Journal of Cleaner Production. 2018. Vol. 178. pp. 22–33. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.12.270.

9. Лесовик В. С., Федюк Р. С., Гридчин А. М., Мурали Г. Повышение эксплуатационных характеристик защитных композитов // Строительные материалы. 2021. № 9. С. 32–40.

10. Fomina E. V., Lesovik V. S., Kozhukhova N. I., Chulenyov A. S. Role of Solutions when Metasomatic Transformations in Construction Composites // Materials Science Forum. 2020. Vol. 974. pp 168−174.

11. Lesovik V. S., Volodchenko A. A., Fisher H. B. Geonics (Geomimetics) as a Theoretical Approach for Designing and Production of Natural-Like HeatInsulating Structurally and Composites with Acoustic Properties // Journal of Southwest Jiaotong University. 2020. Vol. 55(3).

12. Zagorodnyuk L., Sumskoy D., Lesovik V., Fediuk R. Modified heat-insulating binder using jet-grinded waste of expanded perlite sand // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 260. 120440.

13. Lesovik R. V., Ageeva M. S., Matyukhina A. A., Fomina E. V. On the issue of designing structures of composite binders // Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. Т. 95. pp. 246–252.

14. Lesovik V. S., Glagolev E. S., Elistratkin M. Y., Pospelova M. A., Alfimova N. I. The method of creating and measuring the printability of fine-grained concrete // Materials Science Forum. 2021. Т. 1017. pp. 71–80.

15. Агеева М. С., Шаповалов С. М., Боцман Л. Н., Ищенко А. В. К вопросу использования промышленных отходов в производстве вяжущих веществ // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. № 2. С. 58–62.

16. Косолапов О. В., Душин А. В. Методический инструментарий обеспечения полноты использования невозобновимых ресурсов при экологически устойчивом недропользовании // Известия Уральского государственного горного университета. 2018. № 2 (50). С. 148–152.

17. Симанович И. М. Эпигенез и начальный метаморфизм Шокшинских кварцитопесчаников. Москва: Наука. 1966.120 с.

18. McBride E. F. Quartz cement in sandstones: a review. Earth-Science Reviews. 1989. Vol. 26 (1–3). Pр 69-112.

19. Симанович И. М. Литогенез кварцевых песчаных пород нижнего докембрия // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический. 2013. Т. 88, № 5. С. 41–49.