Архив рубрик: Без рубрики

Геология рассматривает природные виды песков, а также гравий как рыхлые обломочные (осадочные) породы, возникшие в результате длительного выветривания и переотложения горных пород на протяжении ряда геологических эпох.

По Б. М. Гуменскому, песками называют рыхлые обломочные породы с зернами размером от 0,05 до 2 мм, а гравием — те же породы с зернами размером от 2 до 10 мм.

Отметим, что в строительной технике термину «пески» придается несколько иное значение. Так, по ГОСТу 2781—50 «…песком для обычного бетона называется образовавшаяся в результате естественного разрушения или полученная дроблением твердых горных пород рыхлая смесь зерен крупностью от 0,15 до 5 мм; при этом допускается содержание зерен крупнее 5 мм — до 10% по весу.

Определение песка для бетона по этому ГОСТу является недостаточно точным, так как в природном, необогащенном песке, применяемом для строительных работ, почти всегда содержится некотрая доля (обычно менее 10%) фракций ниже 0,15 мм.

Пески для бетонов, добываемые из различных месторождений, могут иметь неодинаковые свойства, и могут по-разному влиять на параметры бетонов и их стоимость. Чтобы правильно оценить месторождения песков, прежде всего необходимо разделить их по тем или иным признакам на группы, т. е. классифицировать пески.

Для этого целесообразно прежде всего использовать виды песков по их происхождению; эта классификация облегчает оценку песков как сырья для бетонов, так как она позволяет выявить некоторые общие черты, присущие пескам данного генетического типа. Не менее важна классификация песков по минералогическому составу, существенно влияющему на важные для бетона свойства песков.
Кроме того, для практических целей имеет значение виды песков по условиям их залегания, так как во многих случаях этими условиями также определяются некоторые важные свойства песков для бетонов.
Существует целый ряд систем видов классификации месторождении песков по их происхождению; из них остановимся на классификации, предложенной П. И. Фадеевым].
Таблица 1

Генетическая классификация видов песков по П. И. Фадееву

Эта классификация устанавливает связь генезиса песков с процессами, протекающими в зоне выветривания земной коры.
Экзогенными называются процессы, движущей силой которых является солнечная энергия, а эндогенными — процессы, происходящие под действием энергии земных недр.
Экзогенные процессы выветривания, разрушения и переотложения изверженных горных пород являются весьма сложными и взаимно переплетенными.
Различают механическое выветривание горных пород под влиянием колебаний температуры, замерзания воды, динамического действия воды и ветра и других факторов, приводящее к дроблению пород на мелкие обломки, и химическое выветривание, приводящее к молекулярному изменению состава горных пород.

фото видов природных и искусственных песков

Продолжением выветривания является процесс денудации — дальнейшего разрушения и перемещения продуктов выветривания под воздействием воды, ветра и льда. Образующиеся отложения сортируются при перемещении водой, ледниками, ветром, при этом возникают сортированные обломочные породы, в том числе пески.
Из перечисленных в табл. 1 генетических типов и разновидностей видов песков наибольшее распространение имеют аллювиальные, ледниковые (моренные), водно-ледниковые, морские, эоловые, элювиальные и делювиальные пески.
В отличие от вышеописанной классификации песков по их происхождению для практических целей в литературе по строительным материалам встречается классификация видов песков по условиям их залегания; по этой классификации пески подразделяются на речные, морские и «горные» (овражные).

Целесообразность использования этой классификации песков определяется следующим. Во многих случаях зерна «горных» песков остроугольны. Эти пески бывают более загрязнены глинистыми и органическими примесями, чем речные и морские. В морских песках встречаются известняковые зерна и оболочки раковин, что нередко требует предварительной проверки качества этих песков для бетонов.

Приведенной классификацией видов песков по условиям их залегания не охватываются эоловые пески, находящие за последние годы значительное применение при строительных работах, а все пески, за исключением аллювиальных, морских, эоловых (по табл. 1), относятся к «горным» (овражным).
Таким образом, классификация песков по их происхождению является более широкой и во многих случаях более целесообразной, чем классификация по условиям залегания песков; тем не менее последняя еще не потеряла своего значения.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

Минералогический состав природных песков в большинстве случаев резко отличается от минералогического состава исходных материнских горных пород; следствием изменения минералогического состава песков является изменение и химического их состава.
Если в изверженных породах в среднем содержится около 60% Si02 и 18% Al203+Fe203, то в кварцевых песках содержание Si02 возрастает до ~ 99%, а в промышленных песках—до 70—90%.

На начальной стадии разрушения кислых кристаллических пород (гранита, гнейса) образуются аркозовые песчаные породы, или аркозы (пески и песчаники), серого, розового, желтоватого, зелено­ватого и других цветов, в зависимости от содержащихся в аркозе минералов (химический состав аркозов — до 70% Si02 и около 16—17% АL20з+Ре20з).

Аркозы обычно располагаются поблизости от горных кряжей, состоящих из кислых пород. Как указывает Л. В. Пустовалов, по мере увеличения расстояния от материнской породы до аркозового отложения можно проследить упрощение минералогического состава и постепенное приближение к мономинеральному составу кварцевых песков.
Б. М. Гуменский отмечает, что полевошпатовые породы выветриваются быстрее бесполевошпатовых; среди первых легче выветриваются те, в которых полевые шпаты бедны кремнеземом. Породы, содержащие полевой шпат, кварц и слюду, выветриваются быстрее, чем те же породы, но без слюды. Породы, богатые черной слюдой (биотитом), в том числе бесполевошпатовые, выветриваются быстрее, чем содержащие белую слюду (мусковит).

При разрушении основных изверженных пород вначале образуется близкая к ним по минералогическому составу полиминеральная порода — граувакка (вакка). Л. В. Пустовалов рассматривает граувакку, так же как и аркоз, как промежуточную стадию продолжительного процесса образования чистых кварцевых песков. Различают диабазовую, базальтовую, диоритовую и другие вакки по их материнским породам. Цвет вакки — серый (граувакка), желтый, бурый и т. д. Во многих случаях вакки содержат глинистые фракции, что является особенностью разрушения основных пород. Чаще всего вакки и аркозы представлены песчаниками, но встречаются среди них и пески.
В состав природных песков входит большое количество минералов, основными из которых являются кварц, полевые шпаты, кальцит, слюда. Реже встречаются такие минералы, как глауконит, ангидрит, роговые обманки, доломит, авгит, диопсид, циркон и др.

Классификация песков по минералогическому составу (по П. И. Фадееву)

Пески, состоящие в основном из зерен одного минерала, называются мономинеральными, а имеющие в своем составе различные минералы — полиминеральными. Общепризнанной классификации песков по минералогическому составу не существует. Для наших целей можно использовать классификацию [35], предложенную П. И. Фадеевым (табл.).

фото природные пески

Наиболее переработанными являются кварцевые пески, тщательно отсортированные природой и представляющие скопление зерен наиболее химически устойчивого минерала — кварца. Почти все метальные, менее устойчивые, минералы в этих песках отсутствуют. Эти пески с некоторыми примесями имеют и наибольшее распространение в природе.

Изредка в районах морского прибоя, в прибрежных водах субтропиков и других местах кварцевые пески вытесняются известняковыми песками, возникшими в основном в результате разрушения древних кальцитов и обломков раковин.
Иногда встречаются кварцево-слюдистые пески, образовавшиеся в результате того, что зерна слюды передвигаются значительно быстpee зерен кварца и достигают таких отложений песка, которые прошли длительный период переработки и очистились от других примесей.

Морские пески иногда содержат, наряду с кварцевыми, глауконитовые зерна зеленого цвета, обычно округлой формы. Химический состав песка глауконита переменный; он состоит из кремнезема, воды, глинозема, каолина, закиси и окиси железа и других элементов. Обычно глауконит причисляют к группе гидрослюд; его кристаллическая структура близка к структуре биотита.

При переходе биотита в глауконит объем слюды увеличивается в 10—20 раз. Нередко замечается расслоение глауконита вдоль зерен или по их периферии, а также растрескивание; иногда образуются волокнистые разности. Однако химическая устойчивость глауконита считается высокой.
Пески с другими видами минералогического состава (см. табл.) являются продуктами отложения разрушенных горных пород на различных стадиях их геологической переработки.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

В связи с использованием песков для бетонов нас интересуют такие особенности песчаных отложений, как гранулометрический состав песка, зерновой и минералогический составы, форма зерен, характер их поверхности, содержание гравия, глины, ила и вредных примесей, однородность песков и мощность месторождений.
Рассмотрим с этой точки зрения отложения песков в соответствии с классификацией их по происхождению.

Наиболынее распространение в России имеют аллювиальные и февнеаллювиальные пески, образованные речными наносами («речные» пески по второй классификации). Величина зерен песка, выпадающих из водного потока на дно, уменьшается по мере снижения скорости движения воды. Поэтому в верховьях горных рек с быстрым течением отлагаются крупные зерна песка и гравий.

Во многих случаях аллювиальные пески содержат богатый набор pазличных фракций, обычно с зернами окатанной формы, чаще эти пески являются кварцевыми, реже они состоят из зерен полевого шпата, кремния, слюды и других минералов. Нередко наблюдается постепенное уменьшение предельной крупности зерен песков в отложениях по мере перехода от верховьев реки к ее устью. Пойменные и дельтовые пески могут содержать значительное количество мелких и мельчайших фракций песка (ниже 0,15 мм), ила и глины.

В качестве иллюстрации к характеристике аллювиальных песков приводим данные А. М. Викторова о песках, слагающих долины рек Волги и Аму-Дарьи.
В верховьях Волги встречаются многоминеральные крупнозернистые, но запыленные пески (в зоне послеледниковых отложений). В среднем течении Волги песок является кварцевым (с примесью зерен устойчивых минералов и пород), содержание крупных фракций уменьшается, но модуль крупности остается не ниже 1,5. Эти пески, как отмечает А. М. Викторов, являются хорошими заполнителями для бетонов.

В нижнем течении Волги и особенно в ее дельте пески становятся большей частью мелкозернистыми, неэкономичными для использования в бетонах без обогащения.
В долине Амур-Дарьи расположены мелкозернистые пылеватые пески с содержанием кварцевых зерен 60—65%, полевошпатовых — 12—15% и 15—20% обломков различных выветрелых пород .
Значительное распространение на Северо-западе Росси имеют полиминеральные пески и песчано-гравийные смеси ледникового и водно-ледникового происхождения, содержащие в большинстве случаев крупнозернистые малоокатанные зерна кварца, полевых шпатов, карбонатов, обломки гранитов и других горных пород, глинистых сланцев, а также примеси глины.

Зерна полевых шпатов, пористых известняков, глинистых сланцев и других минералов и пород невысокой прочности могут снижать прочность бетонов; кроме того, эти зерна нередко измельчаются в процессе добычи и переработки песков на карьерах, бетонных заводах, при перегрузках и складских операциях. Пески ледникового происхождения во многих случаях целесообразно обогащать путем удаления глины и пыли. Кроме того, эти пески полезно, чаще чем пески аллювиального происхождения, подвергать испытанию в бетоне.

Ледниковые (моренные) пески и песчано-гравийные смеси содержатся в конечных, боковых и донных моренах. К разновидностям водно-ледниковых песков относятся флювио-гляциальные и озово-камовые пески.
Флювио-гляциальные пески, являющиеся результатом размыва и переотложения моренных образований, нередко располагаются на обширных пространствах, называемых зандровыми полями.

фото пески России

Встречаются отложения слоистого песка и гравия в озах, представляющих собой узкие длинные валы или гряды, образованные из отложений подледниковых потоков. Внешне озы напоминают, как отмечает П. И. Фадеев, железнодорожные насыпи.

Слоистые холмы и увалы неправильной формы из песка, гравия, валунов, образованные подледниковыми потоками, носят название камов.
Морские и озерные донные пески бывают мелкозернистыми, нередко включают в себя примеси глины и органические остатки; в 16 морских песках часто обнаруживаются, как отмечалось выше, глауконитовые зерна.

Прибрежные пески отличаются сравнительно однофракционным составом, зерна хорошо окатаны, а поверхность их весьма гладка.
Эоловые пески чаще всего образуются в результате переработки при перевевании речных и тому подобных песков (каракумские пески). Зерна эоловых песков, в том числе мелких фракций, могут быть хорошо округлены, но имеются раздробленные зерна (результат столкновений зерен при перевевании) с шероховатой, матовой поверхностью. В эоловых песках глинистых частиц почти нет. Каракумские барханные пески состоят в основном из зерен размером от 0,25 до 0,05 мм. Такой же однофракционностью отличаются пески других пустынь.

Минералогический состав и гранулометрический состав песка эоловых песков сохраняется однородным на очень больших территориях. Мощность залегания пустынных песков составляет десятки метров; окраска их обычно светло-серая или светло-коричневая, иногда на поверхности зерен песка обнаруживается пленка железистых окислов.
Б. Я. Рамзес и Л. П. Легкая составили геологическое описание 152 месторождений песков и песчано-гравийных смесей, разрабатываемых действующими карьерами и используемых в качестве заполнителя в бетонах, путевого балласта и материала для дорожного строительства.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

В приведенных ниже таблицах даются зерновой состав песков ряда месторождений (по данным указанного описания), значения модуля крупности песка, подсчитанные Н. Н. Зубаревым и Л. Г. Аренде по методике, действующей в строительной промышленности, и величины удельной поверхности песка, по данным В. М. Москвина и Б. Д. Тринкера об удельной поверхности песка различных фракций.

Удельная поверхность песка различных фракций определялась в работе этих авторов измерением воздухопроницаемости столба сухого песка, заключенного в цилиндр (прибор А. С. Панина). По такой методике не учитывается удельная поверхность глинистых частиц, покрывающих зерна песка или образующих мелкие комки глины. Но для оценки песков в качестве мелких заполнителей для бетонов удельная поверхность глинистых частиц не представляет интереса, так как эти частицы служат в бетоне не заполнителями, а разбавителями или добавками к цементам.

Б. Я Рамзес и Л. П. Легкая разделили рассмотренные 152 месторождения по происхождению песков на пять групп:

1. аллювиальные (42%),
2. аллювиальные с периодически намываемыми запасами (6%),
3. древнеаллювиальные (23%),
4. морские (9%),
5. ледниковые (20%).

В табл. приведены характеристики некоторых месторождений песков аллювиального происхождения, имеющих, как отмечалось выше, значительное распространение в России..

Месторождения песков аллювиального происхождения

Месторождения таких песков расположены в долинах и дельтах рек, на отмелях. Зерновой состав песков весьма разнообразен, но крупнозернистых песков с модулем крупности более 3 очень мало. Б. Я. Рамзес и Л. П. Легкая отмечают, что вышеуказанным геологическим описанием охвачены лишь наиболее ценные по крупности песка действующие месторождения.

Большое распространение имеют мелкозернистые пески, обычно равнинных рек на Украине, в Поволжье, Западной Сибири и других районах.
Важными характеристиками зернового состава песков, используемых в бетонах, является содержание фракции ниже 0,15 мм и удельная поверхность песка. Уже 4—5% фракции ниже 0,15 мм вызывают в жирных бетонах увеличение водопотребности бетонной смеси и повышение расхода цемента

В песках для промышленности сборного железобетона удельная поверхность песков выше 160 см2/г является нежелательной. Из сказанного видно, что только с точки зрения водопотребности бетонной смеси на многих месторождениях окажется полезной промывка песка с удалением значительной части фракции ниже 0,15 мм.
В большинстве случаев пески аллювиального происхождения по минералогическому составу являются кварцевыми (до 95% кварца), но встречаются кварцево-полевошпатовые (месторождения Раздольненскoe, Павлодарское). Слюда находится в незначительном количестве, глинистые примеси — в среднем от 0,2 до 5%.

Изредка месторождения более засорены глиной (Екатерининское — 5,9%, Крутинское — 6,5% и др.). Органические примеси (7,2%) обнаружены лишь в одном из 40 месторождений (Аккемирское, Актюбинской обл.).

фото песков России

Пески (фракции ниже 5 мм) аллювиального происхождения нескольких месторождений в песчано-гравийных смесях. Среди этих месторождений изредка встречаются весьма крупнозернистые пески с удельной поверхностью ниже 50 см2/г (Тобольское и Култубанское месторождения). Но в большинстве случаев в песках содержится значительное количество фракций ниже 0,15 мм; эти пески нуждаются в обогащении.

Пески указанных месторождение кварцевые, редко полевошпатовые или с примесью известняковых зерен. Обычно глина имеется и количестве ниже 3,5%, но встречаются пески с большим содержанием глины, изредка доходящим до 10%.

Месторождения песков аллювиального происхождения с периодически намываемыми запасами отличаются значительным периодическим изменением зернового и, реже, минералогического состава. Поэтому характеристики песков этих месторождений (являются условными.

Вследствие неоднородности зернового состава и значительных колебаний в содержании мельчайших фракций эти пески чаще всего целесообразно обогащать промывкой, а иногда и фракционированием

Месторождения песков и песчано-гравийных смесей древне-аллювиального происхождения отличаются повышенным содержанием глинистых примесей — до 10% (Цветнопольское — 8,7%; Дубровинское — 10,6%; Любинское — 6,4%).

Содержание кварцевых зерен колеблется в пределах от 60 до 85%. Из 16 месторождений в двух случаях обнаружены кварцево-полевошпатовые пески, в одном—кварцево-кремнисто-слюдистый песок (Рыбинское месторождение).

Зерновой состав песков разнообразен, встречаются пески с большим содержанием фракций ниже 0,15 мм, требующие промывки.
Месторождения морских песков относятся как к современным, так и к ископаемым, имеющим, как отмечают Б. Я Рамзес и Л. П. Легкая, большое распространение на территории Европейской части России.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

В состав морских песков в ряде случаев входит незначительное количество фракций ниже 0,15 мм (например, Кувшинское—0,6% и др.). В ископаемых морских песках чаще имеется большее количество таких фракций песка (Прохоровское, Джебельское и др.).
Пески по минералогическому составу — в основном кварцевые — встречаются кварцево-полевошпатовые (Прохоровское) и раковинно-детритусовые (Геническое и др.). Примеси глины в большинстве случаев незначительны ( редко доходят до 3%).

Особенностью песков ледникового происхождения является их более богатый минералогический состав, особенно в песках песчано-гравийных смесей. Так, пески Шуерецкого месторождения — полевошпатовые; в песках Мадонского месторождения содержится 17—50% кварца, 22—50% карбонатов, 13—17% гранитов, 6—16% полевых шпатов и 2% глинистых сланцев.

Пески Скерсобалейского и Погринского месторождений имеют лишь 40—45% кварца. В некоторых случаях содержание полевых шпатов в песках доходит до 40%.

Анализ приведенного описания месторождений составов песков показывает следующее. В 53 месторождениях из 152 указан минералогический состав песков, в том числе в 23 месторождениях имеются кварцевые пески, в 16— кварцево-полевошпатовые, в 8—полиминеральные, в 4—кварцевые с примесью известняковых ракушек и в 2— кварцево-карбонатные.

Из 152 месторождений в 45 имеется много мельчайших фракций (ниже 0,15 мм) — в пределах от 8 до 40% по весу, причем свыше 15 мельчайших фракций встречается в 12, а свыше 25%—в 5 месторождениях. Важно отметить, что связи между минералогическим составом песка и содержанием мельчайших фракций установить, не удалось; например, кварцевые пески нередко содержат большое количество фракций ниже 0,15 мм.

фото месторождения морского песка

Значительное количество фракций ниже 0,15 мм имеется в кварцевых песках трех месторождений, реже — в кварцево-полевошпатовых, известково-мергелистых и полиминеральных песках. Очень большое количество мелких фракций (около 40%) встречается в кварцево-полевошпатовых песках Семипалатинской области.
Содержание глинистых примесей колеблется в пределах от О до 10%.

Примеси слюды обнаружены в песках десяти месторождений, причем в семи из них слюды менее 0,5%, в одном — до 1:% и в двух — до 4%. Органические примеси найдены в трех месторождении причем значительное их количество — только в одном.

Надо иметь в виду некоторую неполноту описания, в связи с чем приведенный анализ не может дать исчерпывающего представления о составе песков рассмотренных месторождений.
Наиболее характерной особенностью этих месторождений является содержание в значительном количестве случаев в песках Фракций ниже 0,15 мм в пределах от 8 до 40%), что указывает на необходимость организации промышленного обогащения песков.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

На сегодняшний день песок является одним из распространенных строительных материалов. Это главный элемент строительства. К его закупке необходимо подходить грамотно, чтобы знать какое количество песка принимать в расчет при закупке и приготовлении строительных растворов, бетона.

При использовании песков для бетонов нас могут интересовать

• удельный вес песка
• объемный вес песка,
• прочность зерен песка,
• характер их поверхности,
• форма зерен,
• возможная стойкость песков (в зависимости от минералогического состава),
• коэффициенты линейного и объемного расширения,
• твердость
• и истираемость (снашиваемость) зерен и т. д.

При проектировании состава бетона необходимо знать

1. удельный и объемный насыпной вес песка,
2. его пустотность и водопоглощение (песка с пористыми зернами).

Удельный вес песка или удельная масса — это вес, который помещается в единице объема. Определяется как соотношение массы песка в сухом состоянии и его занимаемого объема. В большинстве случаев для песка используется объем в 1 метр кубический.

Данная переменная величина может колебаться от 2,55 до 2,65 единиц и отличаться у песка разного происхождения.

Объемный насыпной вес песка используется широко при его приеме и перевозке.

Объемный вес строительного песка — это единица объема в естественном состоянии песка (с примесями, влажностью).

Объемный и удельный вес могут отличаться, поэтому при строительстве необходимо учитывать все погрешности.

В среднем объемный вес песка в 1 куб. м составляет 1500-1800 кг. По стандартам ГОСТ 8736-77 в 1 куб. м содержится 1,6 т.

В таблицах и справочниках удельный вес строительного песка указывается в граммах на 1 см³, кг м3 или в тоннах на м ³ .

Удельный вес песка зависит от содержания в его массе зерен различных минералов, удельные веса которых, по П. И. Фадееву, приведены в табл.

Наиболее полно выявлены последние свойства песков. Так, удельный вес кварцевых песков аллювиального происхождения (речных песков) колеблется в небольших пределах, обычно от 2,64 до 2,70, составляя в среднем, при отсутствии органических примесей (по П. И. Фадееву) — 2,66.

По его же данным, удельный вес эолового песка в Западном Казахстане составляет 2,71, а в Астраханской области — 2,74;

удельный вес морского песка на Черном море — 2,63, а на Азовском море — 2,78.

Таблица. Удельный вес основных минералов, встречающихся в лесках

Объемный насыпной вес песка зависит от

1. его удельного веса,
2. пустотности
3. и влажности.

Для сухого песка насыпной объемный вес, удельный вес и пустотность связаны следующей зависимостью:
γн=(1-V/100)
где:

γн — объемный насыпной вес;

γу — удельный вес;

V—объем пустот в песке, %.

Таблица. Удельный вес различных строительных песков на м3.

Покупать можно как на мешки и кубы, так и на тонны. Кварцевый песок продают насыпью (вагонными, машинными нормами) и в упаковке. Упаковка может быть самой разнообразной: сегодня рынок предлагает емкости от 2-4 кг до 1 500 л.

Для строительных работ в малоэтажном и частном строительстве удобна будет таблица удельных весов не только в м 3, но и в ведрах. Всегда можно более точно указать рабочим сколько каких материалов и в каких соотношениях смешивать.

Видео величин удельных весов сухого, мокрого, утрамбованного, рыхлого песка.

Так как удельный вес песка изменяется практически незначительно, основное влияние на объемный вес песка оказывает его пустотность.

Anatolij
07 июн

Пожалуй песок один из немногих материалов, которых невозможно заменить. Даже в нашем современном мире. где придумывается альтернатива всему. Поэтому, материал изложенный в статье невероятно ценен. Хотя о не которых видах песка я и не знал. Думаю, их и в магазинах не встретишь. Разве, что по интернету по пред заказу покупать. Словно покупаешь элитный парфюм супруге)

Пустотностью песка называют отношение объема межзернового пространства песка ко всему объему, занимаемому массой песка. Пустотность песка зависит от формы зерен, влажности, температуры, зернового состава, способа отсыпки и уплотнения.
Влияние формы зерен на пустотность песка можно проследить ниже.

Форма зерен                                      Пустотность сухого рыхлого песка, %

Примерно круглые…………………………………………………….35,0
Угловатые……………………………………………………………….. 38,5
Ломаные кубообразные………………………………………….. 42,0
Ломаные дискообразные…………………….                        45,0

При смачивании сухого песка его объем по мере роста влажности сначала возрастает, а затем снова уменьшается, как это видно к рис.1, относящегося к песку средней крупности. Объем, занимаемый сухим песком, при увлажнении может возрасти для крупных песков на 20—30;%, для песков средней крупности — на 30—40% и для мелких песков — на 40—50%.

Причина увеличения пустотности песков, загружаемых в сосуд, по мере их увлажнения до известного предела была раскрыта Ф. Лебедевым. Он наполнял сосуд сухим песком с трамбованием, а затем вливал в него 5% воды по весу, что не изменяло объема песка в течение 3 суток. Затем влажный песок извлекали из сосуда и вновь загружали в него с таким же трамбованием; в этом случае объем, занятый песком, возрастал на 10%.

Рис. 1. Влияние влажности песка на занимаемый им объем

А. Ф. Лебедев объясняет это явление слипанием зерен песка, окруженных пленочной водой, и потерей подвижности зерен песка, в связи с чем при заполнении сосуда образуется более рыхлая структура. Дальнейшее увлажнение приводит к устранению слипания зерен песка в контактах, восстановлению их подвижности и образованию в ряде случаев, как это было отмечено выше, более плотной структуры.

Вода действует уже как смазка и процесс уплотнения был бы еще более полным, если бы не вступал в силу новый фактор — взвешивание зерен песка в воде, которое значительно уменьшает гравитационные силы. Песок, полностью залитый водой, занимает несколько меньший объем ( на 7—8%), чем рыхлонасыпанный сухой песок. Это объясняет более плотной упаковкой зерен песка, образующейся при пониженном взаимном трении зерен песка в водной среде. С повышением температуры песка пустотность несколько возрастает, а его насыпной объемный вес снижается, как это видно из рис. 2.

Зерновой состав песка существенно влияет на его пустотность. Чисто геометрически наименьшая пустотность может быть получена мри прерывистом зерновом составе. Смешивая 60% фракции 4— 2 мм (пустотность 38%) и 40% фракции 0,25—0,1 мм (пустотность 36%). В. Охотин снижал пустотность до 22%.
С уменьшением размеров зерен песка его пустотность растет за счет тонкого воздушного сольватного слоя, окружающего зерна песка, как это было показано опытами В. В. Охотина.

Статическая нагрузка на уплотненные пески величиной до 16 кг/см2 уменьшала пористость зерен кварца и полевого шпата ~на 1%, а слюды ~ до 7- 8%.
Добавка 35% мельчайших фракций 5—50 γ к фракции 0,5—0,25 мм уменьшала пористость с 33,7 до 22,5%, но существенно увеличивала коэффициент внутреннего трения песка.
Природные пески обычно имеют непрерывный зерновой состав, но содержание отдельных фракций может колебаться в широких пределах; в то же время пустотность рыхлонасыпанных природных песков колеблется в сравнительно небольших пределах—37—41%, лишь изредка уменьшаясь до 34%.

Рис 2. Влияние температуры и влажности песка на его объемный насыпной вес:1 — сухой песок, 2 — песок влажность 4%.

По данным П. А. Александрова, при возведении железобетонных сооружений на острове Ява были использованы природные пески с пустотностью от 38 до 23%; резкое изменение пустотности не учитывалось при подборе состава бетона. В результате были получены бетоны, объемный вес которых колебался от 1,7 до 2,5 т/м3, причем в ряде случаев арматура подвергалась сильной коррозии. В этих данных, однако, нет количественного анализа, в частности колебания объемного веса в указанных пределах трудно объяснить только неучетом изменения пустотности песка, — большую роль могли играть также вид и содержание крупного заполнителя в бетоне.

Обогащением песков можно снизить их пустотность приблизительно до 30% .
По ГОСТу 2778—50 объемный насыпной вес песков определяется в рыхлом состоянии, получаемом при отсыпке сухого песка в сосуд емкостью 5 л с высоты 5 см. Пустотность может быть определена из приведенной выше зависимости между объемным насыпным весом песка и его удельным весом.

Различными способами уплотнения можно снизить пустотность песков. Простым постукиванием удается в ряде случаев уменьшить пустотность песка в небольших мерных сосудах на 10—20% и

Однако в этом случае начальная пустотность рыхлонасыпного песка может быть несколько увеличенной вследствие трения песка стенки сосуда и повышенного объема пор у его стенок.

И. И. Сорокер и С. И. Конторович уплотняли песок в литровом сосуде в течение 2 минут на виброплощадке ЦНИПСа. Это снижали пустотность песка на 25%.
Д. Ф. Лебедев исследовал воздействие увлажнения и трамбованиян песков на их пористость. В сухом мелкозернистом однофракционном песке трамбованием удавалось снизить пористость с 44 до 53 %; с уплотнением влажного песка пустотность его снижалась до 39% (вместо 36%: пустотности уплотненного сухого песка). Следовательно, увлажнение увеличивает пористость не уплотняемого песка в два раза сильнее, чем песка уплотняемого, что хорошо объясняется вышеприведенной гипотезой Ф. Лебедева.

Уплотнение и большое увлажнение сильнее всего понижают пустотность разнозернистого песка. Уплотнение позволило снизить иусготность песка с влажностью 2,1% с 38 до 28%, а с влажностью , 8,3% — с 35 до 21,4%.

Пустотность уплотняемого песка повышенной влажности снижалась с 37 до — 31,5% (влажность 10—13%) и с 28 до 21,4% (влажность 8,3%). Наиболее интересным в этих опытах является то, что один и тот же

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

Водоцементное отношение: степень водопоглощения песка показывает, какое количество вода всасывается из бетонной смеси во внутренние поры зерен песка. От количества поглощенной песком воды зависит конечная жесткость (подвижность) бетонной смеси, конечное (фактическое) водоцементное отношение, сильно влияющее на прочность цементного камня и бетона, а также сцепление цементного камня с зернами песка, что опять-таки влияет на прочность бетона.

Наличие в песке пористых зерен действует на прочность бетона в двух направлениях: пониженная прочность пористых зерен снижает прочность бетона; поглощение воды из бетонной смеси сухими пористыми зернами песка увеличивает сцепление цементного камня поверхности зерен, а это повышает прочность бетона в раннем возрасте. В целом наличие в песке пористых зерен чаще всего влияет на прочность бетона отрицательно.

Несмотря на большое влияние степени водопоглощения песка на свойства бетона и бетонной смеси, пока нет практически доступного способа определения водопоглощения песка. Дело в том, что трудно расчленить воду, поглощенную зернами песка, от воды, покрывающей их поверхность, а также от капиллярной воды.
Для примерной оценки возможного водопоглощения песков можно привести данные о водопоглощении щебня фракций 3—10 и 10 — 20 мм, определяемом по разности в весе навески насыщенных водой и высушенных зерен щебня; насыщенный водой щебень взвешивали после обтирания зерен щебня полотенцем; при этом, естественно, на поверхности влажных зерен щебня оставалась поверхностная пленка воды, оцениваемая при крупности щебня 3—20 мм в пределах от 0,5 до 1 % к весу щебня.
В табл. приведены величины водопоглощения щебня различных пород (за вычетом 0,7% воды, идущей на смачивание поверхности).

Таблица. Водопогощения щебня фракции 3-20 мм различных пород.

Водопоглощение обычного аллювиального кварцевого песка по аналогии с этими и другими данными можно принимать в пределах 0,5—0,7%; эта величина не включает количество воды, идущей на смачивание поверхности зерен песка.

Форма зерен песка и характер их поверхности влияют на жесткость (подвижность) бетонной смеси и на сцепление цементного камня с поверхностью песка.
В крупных фракциях песка нередко встречаются в больших количествах обломки мало измененных исходных пород, в то время как в мельчайших фракциях имеются в большой дозе различные глинистые минералы.

Форма мельчайших зерен может быть самой разнообразной: от окатанных изотропных зерен до угловатых пластинок и чешуек, в частности слюды и глины. В морском песке в изобилии встречаются средние и крупные пластинки — обломки ракушек. В дробленом песке преобладают остроугольные неправильной формы зерна; встречаются и зерна лещадной формы.

Выше было отмечено, что в песках аллювиального происхождения преобладают зерна окатанной формы, в то время как в моренных песках — зерна угловатые.
При геологических исследованиях форма зерен песка оценивается довольно сложными способами, включающими визуальное определение и зарисовку отдельных зерен. Трудоемкость этого способа исключает целесообразность его использования в обычной лабораторной практике. Для использования песков в бетонах важно знать не индивидуальные формы отдельных зерен, а общую характеристику всей массы песка по этому признаку.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

Таблица твердости минералов позволяет подобрать песок для приготовления бетона. Выше было показано влияние формы зерен песка на его пустоттность и, следовательно, на объемный насыпной вес. При прочих равных условиях величина пустотности песков может служить косвенной характеристикой формы зерен всей массы песка. Этому же может служить экспериментальное определение удельной поверхности песка.

Поверхность зерен песка нередко покрыта тончайшей пленкой вещества, отличного от вещества самого зерна песка.
По данным П. И. Фадеева, встречаются глинистые, железистые и смешанные типы таких пленок-оболочек. Глинистые оболочки связаны с поверхностью кварца через посредство обменного Са. При его вытеснении песок обесцвечивается — происходит отделение оболочки от зерен песка. Железистые оболочки представляют собой коллоидный комплекс, растворимый в минеральных и органических кислотах.

Глинистые оболочки образуются в жестких водах со сравнительно высоким показателем концентрации водородных ионов (рН). Железистые оболочки возникают при малом содержании Са и Si02 в подах, промывающих пески и при подвижности Fe.
Вoпpoc о влиянии указанных оболочек на зернах песка на свойства бетона не изучен, но надо полагать, что устойчивость этих оболочек в условиях службы бетона может влиять на его долговечность.

Можно также полагать, с некоторым основанием, что при автоклавной обработке бетона наличие указанных пленок понизит степень взаимодействия кварцевых поверхностей зерен песка с известью, выделяющейся при гидратации трехкальциевого силиката (минерала, входящего в состав портландцементного клинкера). Такое действие пленок-оболочек на кварцевых зернах песка может уменьши ь прочность автоклавного бетона.

Определение прочности зерен песка, естественно, сопряжено с большими трудностями и прямых исследований в этой области нет. Косвенное представление о возможной прочности зерен песка дает и учение его минералогического состава, удельного веса, твердости и истираемости (снашиваемости). Прочность кварцевых зерен должна быть весьма высокой, примерно равной прочности плотных изверженных пород. Хотя прочность материала и его твердость далеко не являются синонимами, все же некоторую связь, при более или и нее одинаковой кристаллической структуре сравниваемых минералов, можно представить, особенно для зерен малых размеров и в сочетании с другими характеристиками.

В таблице 1 приведена твердость минералов и их снашиваемость (данные Б. М. Гуменского и Л. В. Пустовалова).
Снашиваемость минералов измерена по количеству килограммо-метров работы, затрачиваемому на специальном приборе, для уменьшения объема образца на 1 см3.

Линейный коэффициент расширения кварца близок к величине этого коэффициента бетона на многих заполнителях, кроме известняковыx. В последнем случае, а также при использовании известнякового песка, с изменением температуры бетона (замораживание, паропрогрев, автоклавная обработка и т. д.) могут возникнуть напряжения в контактах зерен песка с цементным камнем в структуре бетона.

Учитывая незначительные размеры зерен песка (по аналогии с результатами известных в литературе исследований о влиянии изменения термического коэффициента крупных заполнителей на свойства бетона, можно утверждать, что некоторое различие коэффициентов расширения кварцевых зерен песка и бетона для последнего безопасно.
Таблица 1.

Твердость минералов и их снашиваемость

При использовании песков для гидротехнических бетонов имеет большое значение наличие в песке зерен, активно взаимодействующих со щелочами цемента (NaOH и КОН). Из практики известно разрушение бетонных плотин в результате такого взаимодействия, протекающего с резким повышением осмотического давления. Активными зернами в песке могут быть, например, зерна опала, причем опасные реакции возникают при содержании в цементах щелочей (в пересчете на Na20 и К2О) 0,6% и более к весу цемента.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

Оценка свойств песков может производиться несколькими стадиями. На первой стадии, предварительно по внешним признакам и путем несложных приемов, определяются некоторые характеристики песков.

Чистые кварцевые пески можно узнать по белому цвету. Аркозовые и прочие полиминеральные пески всегда окрашены, как об этом упоминалось выше, в серые, розоватые, желтоватые, зеленоватые и другие тона. Кварцевые зерна можно распознать по жирному или стеклянному блеску, полевошпатовые — по наличию трещинок и плоскостей спайности. Известняковые зерна можно определить по вскипанию при смачивании соляной кислотой. Пески, содержащие значительные количества обломков магнетита, хромита и других темных минералов, могут быть серого или, реже, черного цвета.

Желтый, бурый и красный оттенки песков вызываются обычно окислами железа, покрывающими иногда зерна очень тонкой пленкой. Чтобы снять эту пленку и выделить чистые минералы, в лабораториях пески обрабатывают соляной кислотой.

Зеленый цвет зависит от примеси обломков таких минералов, как, например, глауконит (морские пески).

А. М. Викторов приводит способ определения на глаз количества глинистых примесей в песке путем встряхивания горсти песка на ладони: если ладонь покрывается легким буроватым налетом пыли, пылевато-глинистых частиц содержится не больше 1%; если при смачивании горсти песка водой ладонь покрывается грязным налетом, то этих частиц будет около 2—3%; если при сжимании горсть влажного песка уплотняется в рыхлый комок, то указанных частиц более 3% .

Следующей обязательной стадией изучения песка является определение основных его характеристик в соответствии (с ГОСТ ).
Более глубокое изучение свойств песка в ответственных случаях может заключаться в определении зернового состава мельчайших фракций и минералогическом анализе отдельных фракций, выполняемом путем разделения песка в тяжелых жидкостях, после чего минералы распознаются иммерсионным методом — путем сравнения оптических показателей (угла преломления) исследуемого зерна и жидкости, угол преломления которой известен; с этой целью используется набор нескольких жидкостей с различными углами преломления. Зерно минерала рассматривается погруженным в иммерсионную жидкость.

Наиболее точные результаты исследования песков получаются при параллельном ведении минералогического и химического анализов (иногда с предварительным выделением магнитных минералов).

Большое значение при исследовании свойст песков имеет правильный отбор проб; эта операция должна выполняться опытными специалистами. Взятые пробы должны характеризовать все месторождение.
Для сокращения взятой пробы до требуемой величины применяется обычно квартование или специальные сократители проб.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями