Рост объемов строительства и требований к качеству строительных материалов в настоящее время обусловил повышение спроса на кубовидный щебень. Для производства кубовидного щебня высокого качества используют центробежно-ударные дробилки. Показатель содержания зерен пластинчатой и игловатой формы в материале, измельченном на этих дробилках, не превышает 10-15%.
Для сравнения, при измельчении в конусных дробилках, в которых материал разрушается раздавливанием, содержание лещадных частиц достигает 90%.
Уникальные свойства материала измельчаемого в центробежно-ударной дробилке достигаются благодаря тому, что процесс разрушения происходит за счет удара материала об отбойные элементы. Ударное измельчение приводит к образованию кубовидной формы готового продукта, кроме того, поскольку при ударе разрушение происходит по ослабленным дефектам (макро- и микротрещинам), в результате снижается трещиноватость материала и щебень после измельчения имеет прочность существенно выше, чем до измельчения.
Специалистами УП «НПО «Центр», имеющего более чем 25-летний опыт работы в области центробежной техники, совместно со многими институтами и организациями строительного профиля был проведен широкий спектр научно-исследовательских работ по дроблению щебня и оптимизации параметров и режимов работы выпускаемого дробильного оборудования, позволяющего получить высококачественный кубовидный щебень и существенно улучшить характеристики материалов, изготовленных на его основе.
Причем применение технологий центробежно-ударного измельчения открывает перспективы не только в повышении качества традиционно используемых в строительстве высокопрочных материалов, таких как гранит. Представленные в этой статье исследования свидетельствуют о том, что и многие менее прочные материалы (доломит, известняк и др.), которые зачастую из-за незнания современных технологий считаются низкокачественными и используются неэффективно, после обработки на измельчительных комплексах на базе центробежно-ударных дробилок приобретают характеристики, позволяющие в разы повысить стоимость материалов и значительно расширить области их применения.
В качестве конкретного примера такой технологии в данной статье приведены исследования по дроблению на центробежно-ударных дробилках доломитового щебня, выпускаемого ОАО «Доломит» (пос. «Руба», Витебская обл.). В Витебской области залежи доломитов составляют сотни млн. тонн. ОАО «Доломит» перерабатывает до 3 млн. тонн доломита в год и наряду со своей основной продукцией (доломитовая мука, минеральные порошки) выпускает доломитовый щебень. При этом из 1 млн. тонн доломита образуется около 350 тыс. тонн щебня.
На ОАО «Доломит» получение щебня осуществлялось посредством двухстадийного дробления на щековых и конусных дробилках. Такая технология позволяет получать щебень фракций 5-20 мм, 20-40 мм и 40-80 мм, соответствующий марке дробимости 400-600 по ГОСТ 8267-93. При этом щебень, получаемый после переработки породы из так называемых «мокрых» забоев, имеет по заключениям центральной лаборатории предприятия марку прочности 600 без гарантированного запаса. Щебень, получаемый из сухих забоев, имеет по нашим лабораторным испытаниям марку 400. Чтобы свести к минимуму риск получения некачественной продукции оба вида щебня сопровождаются поставщиком паспортами с указанием марки 400. Содержание  частиц лещадной формы для фракции 5-20 мм составляет 20%.
Щебень такого качества имеет ограниченные области применения. Щебень марки 400 может применяться только для оснований и асфальтобетонного покрытия дорог местного значения 3-5 категории, щебень марки 600 – для дорог 2-й категории, но только в основание дорожного покрытия.
Также повышенная битумоемкость доломитового щебня вызывает перерасход битума до 20%. В итоге в некоторых филиалах предприятия стоимость а/б смесей на доломитовом щебне оказывается выше стоимости смесей на гранитном щебне.
С целью улучшения качества доломитового щебня, выпускаемого ОАО «Доломит», и расширения области его применения специалистами УП «НПО «Центр» совместно с РУП «Белдорцентр» в 2007 г. были проведены работы по дроблению доломитового щебня фракции 40-80 мм на центробежно-ударной дробилке ДЦ производства УП «НПО «Центр» при скорости удара материала об отбойную поверхность 56 м/с с получением фракций 5-10 мм и 10-20 мм, имеющих широкое применение в дорожном строительстве.
Кроме того, были проведены работы по получению активированного щебня, обработанного в процессе дробления солями поливалентных металлов. Активация щебня позволяет улучшить его адгезионные свойства и, соответственно, улучшить качество бетона на его основе.
В результате проведенных работ был получен материал со следующими характеристиками:
- дробимость доломитового щебня фр. 5-10 и 10-20 мм, как активированного так и неактивированного, полученного на дробильном оборудовании НПО «Центр» составляет 11-13%. Таким образом, марка дробимости после измельчения в центробежно-ударной дробилке повысилась с 400-600 до 1000;
- по зерновому составу пробы щебня фр. 5-10 и 10-20 мм соответствуют ГОСТ 8267-93;
- содержание зерен пластинчатой и игловатой формы для щебня фракции 5-10 мм составило 8,2%, для фракции 10-20 мм – 6,8%, что соответствует щебню 1 группы по ГОСТ 8267-93;
- по истираемости пробы полученного доломитового щебня имеют марку И-1, что свидетельствует о повышении марки по истираемости при измельчении щебня в центробежно-ударной дробилке, поскольку у исходного щебня в карьере по статистике истираемость марок И-3, И-4;
- установлено, что активация щебня позволяет повысить его модуль упругости. Модуль упругости слоя на основе сухого щебня при активации повысился с 202 до 230 МПа. Модуль упругости слоя на основе щебня увлажненного при вакуумировании при активации увеличился с 176 до 205 МПа. Таким образом, активация щебня повышает модуль упругости слоя из доломитового щебня в среднем на 10-15%;
- по морозостойкости пробы активированного и неактивированного щебня имеют марку F50, что свидетельствует о малом влиянии активации, поскольку у исходного щебня в карьере по статистике морозостойкость также F50;
- применение кубовидного щебня позволяет решить проблему перерасхода битума, поскольку кубовидный щебень имеет меньшую пустотность.
Щебень, обладающий указанными выше свойствами, может применяться для асфальтобетонного покрытия всех категорий дорог без ограничения. Кроме того, полученный активированный щебень, обладающий повышенной адгезией к цементному тесту и коррозийной стойкостью, может применяться в качестве заполнителя не только в асфальтобетонах, но и в бетонах.
Специалистами УП «НПО «Центр» для ОАО «Доломит» была разработана и предложена технология, позволяющая получить в год около 240 тыс. тонн кубовидного щебня фракций 5-10 и 10-20 мм с маркой прочности 600-1000. При этом отсев дробления направляется на производство доломитовой муки. Имеется возможность дополнительного выделения на классифицирующем оборудовании УП «НПО «Центр» фракции 2-5 мм, которая может быть использована для приготовления цементных растворов и асфальтобетонных смесей с целью улучшения их устойчивости и структуры. Таким образом, предложенная технология позволяет организовать безотходное производство. Щебень фракций 5-10 и 10-20 мм также предлагается обрабатывать непосредственно на конвейере активаторами с целью повышения адгезионных свойств и коррозийной стойкости.
Полученные результаты являются далеко не единственным примером положительного опыта применения центробежно-ударных дробилок для получения строительных материалов высокого качества. В условиях растущего спроса на качественные строительные материалы внедрение подобных технологий представляется особенно перспективным.