6.3. Пемза и вулканические шлаки

Природные пористые заполнители вулканического происхождения представляют собой изверженные породы. В ряде случаев целесообразна перевозка их в другие районы и даже на большие расстояния, если это оправдано технико-экономическими расчётами. К пористым горным породам, используемым для получения заполнителей бетона, относятся пемзы, шлаки и туфы.

Пемза – это пористое вулканическое стекло, которое образовалось в результате вспучивания и застывания магмы, выброшенной при извержении вулканов. Обычно возникновение пемзы связано с деятельностью подводных вулканов. Выход магмы из недр на поверхность сопровождается резким спадом давления. При этом растворённые в расплаве газы выделяются в виде пузырьков. Одновременное охлаждение приводит к увеличению вязкости магмы. В результате магма застывает в виде пористой массы губчатого или волокнистого строения.

Производство пемзовых заполнителей состоит в разработке карьеров, дроблении и сортировке материала.

Размеры пор в пемзе от долей миллиметра до 3 мм. Форма пор вытянутая или неправильная. Пористость зёрен достигает 85%. Насыпная плотность пемзового песка различных месторождений составляет 600-1100 кг/м³, щебня – 400-900 кг/м³; плотность зёрен от 0,5 до 1,9 г/см³. Предел прочности при сжатии пемзы составляет 2,5-40 МПа. Пемза имеет ячеистую текстуру. Теплопроводность пемзы 0,12-0,20 Вт/(м·К). Пемза негигроскопична, характеризуется достаточной морозо- и огнестойкостью.

Наиболее часто лёгкие разновидности пемзы используют в качестве заполнителей для теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных лёгких бетонов.

Вулканические шлаки – образовались из жидкой магмы основного состава, выбрасываемой при бурном извержении в воздух. Песок, щебень, а также крупные глыбы вулканического шлака (вулканические бомбы) перерабатываются в заполнители частичным дроблением и фракционированием.

Внешне вулканические шлаки похожи на топливные. Они имеют тёмную окраску от красноватой до чёрной. Текстура крупнопористая, ноздреватая.

Лёгкий бетон, заполнителем в котором служит пемза, называется пемзобетоном. По назначению различают пемзобетоны:

1) теплоизоляционный, применяемый главным образом в многослойных ограждающих конструкциях;

2) конструктивно-теплоизоляционный, используемый преимущественно в однослойных стеновых панелях;

3) конструктивный, предназначенный для несущих конструкций зданий и сооружений.

Средняя плотность пемзобетона 500-1800 кг/м³, прочность при сжатии 0,5-30 МПа, коэффициент теплопроводности 0,15-0,7 Вт/(м·К). По сравнению с обычным (тяжёлым) бетоном пемзобетон характеризуется меньшим (примерно в 2 раза) модулем упругости.

6.4. Туф вулканический

Под общим названием «туф» понимают довольно разнообразные горные породы. Наиболее многочисленными представителями являются те, которые точнее называют вулканическим туфом. Это рыхлые или сцементированные в более или менее твёрдую массу породы, которые образовались:

1) из рыхлых продуктов вулканических извержений;

2) отчасти возникли из грязевых лавовых потоков;

3) в некоторых случаях из смеси этих вулканических продуктов с морскими осадками.

Если туф состоит преимущественно из осколков стекла, то его называют стекловатым.

25

Туфы, сложенные преимущественно из отдельных кристаллов или их обломков, называют кристаллическими.

Большинство действующих вулканов расположено по берегам морей или на островах, поэтому нередко рыхлые продукты извержений падают в море, где они смешиваются с морскими отложениями. Таким путём формируются смешанные отложения, которые иногда называют туффитами. В подобных условиях в туф попадают остатки морских животных. Насыпная плотность щебня 600-800 кг/м³, песка – 700-1000 кг/м³ . Некоторые виды туфов недостаточно водостойки и морозостойки вследствие слабых связей между зёрнами в их структуре. Применение таких туфов в качестве заполнителей для бетона не допускается.

В нашей стране добыча лёгких вулканических пород для производства строительных материалов составляет 36% от необходимого количества.