Существует достаточно большое количество экологических проблем, требующих незамедлительного решения. К этой категории можно отнести утилизацию отходов горнорудной промышленности и попутно добываемых скальных пород, которые наносят ощутимый урон окружающей среде и требуют на их содержание значительных денежных средств и людских ресурсов. В Центрально-Чернозёмном регионе это относится к Курской магнитной аномалии (КМА), хотя подобные затруднения существуют во многих субъектах Российской Федерации, где развита горнодобывающая отрасль. Всё это приводит нас к неизбежному поиску недорогого, экологически безопасного способа утилизации отходов, которым может являться их использование в качестве сырья для производства строительных материалов. Положительная сторона этого метода – расширение сырьевой базы при получении бетонов.

В технологии бетона техногенные каменные материалы из отходов промышленности могут использоваться в качестве заполнителя и наполнителя. Научными исследованиями, опубликованными в работах [1,2], доказана эффективность применения подобных заполнителей. Известны работы [3] по исследованию дробленых песков и имеются рекомендации по управлению свойствами этих песков и бетонов на их основе. Перспективным видом сырья для производства заполнителя в мелкозернистые бетоны являются отсевы дробления горных пород в виде зерен крупностью до 5 мм, которые сотнями миллионов тонн ежегодно образуются на горно-обогатительных комбинатах. Производство песка из прочных скальных пород очень дорогостоящий процесс, и стоимость песка значительно выше стоимости щебня, тогда как отсев дробления имеет низкую себестоимость. Мелкодисперсные или дроблёные горные породы из отвалов прошедшие дополнительное измельчение путём помола (микронаполнители) применяются для замены части цемента – самого дорогостоящего компонента бетонной смеси.

Использование подобных материалов требует тщательного изучения их свойств. В связи с этим необходимо точно представлять, какое влияние оказывают заполнители и наполнители на структурообразование бетона. Следует отметить, что, рассматривая влияние заполнителей и микронаполнителей на структурообразование цементобетона, мы также говорим о роли неорганических заполнителей в формировании его свойств.

Известно, что заполнители являются активным структурообразующим компонентом бетонной смеси. Начиная с раннего периода гидратационного твердения, заполнитель играет роль минеральной подложки, регулирующей характер адгезионных контактов через процессы гидратации вяжущего и структурообразование материалов. Кристаллохимическое строение и поверхностные свойства минералов, слагающих заполнитель, определяют его структуру, поведение в процессах контактообразования и свойства цементных материалов [4]. Практические исследования [5] показали, что тонкодисперсные компоненты бетонной смеси активно влияют на фазовый состав, структурно-текстурные характеристики, термодинамический потенциал, а совместно эти особенности проявляются в физико-химических процессах твердения бетонов, а именно изменяются условия кристаллизации новообразований, степень гидратации вяжущего, микроструктура и прочность контактной зоны. Это должно учитываться при определении свойств и проектировании состава бетона. Поэтому с учётом проведённых ранее исследований [6, 7], в своей работе мы использовали заполнитель и микронаполнитель из отсева дробления кварцитопесчаника Лебединского ГОКа.

Проведённые нами исследованиями показывают, что цементобетон с заполнителем из отсева дробления кварцитопесчаника имеет большую прочность, чем цементобетон с заполнителем из вольского песка во все сроки формирования структуры цементобетона (табл. 1).

Таблица 1

Прочность цементобетона на различных заполнителях, МПа