3.3. Удельная поверхность и прочность крупного заполнителя

Важной характеристикой заполнителя является удельная поверхность зёрен заполнителя. Она связана с зерновым составом материала и определяет его влияние на свойства бетона [ 13 ].

Поверхность зёрен обратно пропорциональна диаметру зёрен. Удельная поверхность несколько увеличивается при наличии угловатых зёрен. Удельная поверхность очень значительно возрастает при диаметре зёрен менее 1 мм.

Прочность заполнителя определяется:

1) прочностью горных пород, из которых он получен;

2) крупностью зёрен.

При выветривании или дроблении породы разрушение происходит по более слабым местам структуры. В результате с уменьшением размера зёрен прочность их как бы повышается. Заполнители из прочных пород (гранита, диабаза и других) превосходят по прочности раствор.

Прочность бетона на гранитном щебне несколько выше прочности раствора. При применении менее прочного крупного заполнителя прочность бетона при увеличении прочности раствора возрастает до определённых значений. Дальнейшее повышение прочности раствора не приводит к повышению прочности бетона. Предельно достижимая прочность бетона тем ниже, чем меньше прочность крупного заполнителя.

Если зёрна смешиваемых фракций не очень отличаются размером, то размер мелких фракций окажется больше, чем размер пустот между крупными зёрнами. Тогда мелкие зёрна, не уменьшаясь в пустотах, несколько раздвинут крупный заполнитель. В результате пустотность всей системы может не только не уменьшиться, но даже увеличиться [ 13 ].

4. Заполнитель бетонов - песок

4.1. Природный песок

Одним из компонентов бетона является песок. Песок – это осадочная порода, а также искусственный материал, состоящий из зёрен различных горных пород.

Основным минералом песков является кварц, который наиболее устойчив к химическому выветриванию. Смешанные (или полимиктовые) пески состоят из смеси минералов, среди которых, кроме кварца. развиты полевые шпаты, слюды, амфиболы и другие минералы. Среди смешанных песков наибольшее распространение имеют аркозовые пески, содержащие значительный процент полевого шпата.

По происхождению пески бывают морские, речные, эоловые (пустынные), ледниковые. Морские (в том числе дюнные) и речные пески имеют окатанную форму песчинок. Эоловые (пустынные) пески хорошо отсортированы, обеднены легкоистираемыми минералами, имеют желтовато-коричневый цвет. Зёрна крупнее 0,25 мм хорошо окатаны, в мелкозернистой фракции преобладают угловато-окатанные зёрна. Подобные пески мало пригодны для строительных целей.

Речные и морские пески практически не содержат посторонних примесей (например, глины), так как проходят природную стадию очистки водой.

Ледниковые пески образуются при переносе рыхлого материала ледником. При оттаивании льда заключённый в нём обломочный материал проектируется на ложе ледника и даёт начало ледниковым отложениям – моренам. Морены представляют собой валы или гряды, которые опоясывают конец ледника. Морены состоят из совершенно неотсортированной смеси грубообломочного материала, песка и глины.

С таянием ледника связано также образование потоков талых ледниковых вод и приледниковых озёрных водоёмов. В них образуются отложения, которые называются ледниково-речными (или флювиогляциальными) и ледниково-озёрными (или лимногляциальными).

12

Ледниковые пески имеют угловатую, то есть наиболее благоприятную для строительных целей форму зёрен.

При оценке качества песка как строительного материала, учитывают его минеральный и гранулометрический состав, форму зёрен, пористость, наличие примесей (глинистых и пылеватых) и так далее.

Плотность песков составляет 2,64-2,65 г/см³, а средняя плотность – 1800 кг/м³.