Природные пески подразделяются на речные и морские, имеющие округлую форму, горные с остроугольной формой зерен и овражные, имеющие менее неправильную форму, но сохраняющие шероховатую поверхность. Чаще всею встречаются кварцевые пески с примесями полевого шпата и других минералов. Они наиболее пригодны для бетона.
Прочность и состояние поверхности
Требования по прочности к природным пескам не предъявляются, так как прочность кварца составляет более 1000 МПа, полевых шпатов 150-200 МПа. Но для песков из отсевов дробления к прочности исходной горной породы предъявляются те же требования, что и к крупному заполнителю.
Состояние поверхности песков оказывает на бетон противоречивое влияние. С одной стороны, окатанные зерна имеют минимальную водопотребность, с другой — даже в бетонах средних марок их сцепление с цементным камнем может оказаться недостаточным. При шероховатых и остроугольных зернах оно повышается. В этом плане наилучшие результаты дают дробленые пески, но они вызывают значительный рост водопотребности бетонной смеси. Прочностной эффект (или его отсутствие) зависит от соотношения положительного влияния роста сцепления и отрицательного — роста водопотребности. Как правило, дробленые пески снижают прочность бетона. Более целесообразно использование их крупных фракций для обогащения мелких природных песков.
Зерновой состав песка
Как и для крупного заполнителя, он определяется рассевом на стандартных ситах. Размеры отверстий сит: 0,16; 0,31; 0,63; 1,25; 2,5; 5 мм.
ГОСТ допускает применение песков различной крупности и нормирует зерновой состав для каждого ее уровня. Он, как и для крупного заполнителя, характеризуется частными или полными остатками на стандартных ситах.
Пески хорошего зернового состава должны содержать повышенное количество крупных зерен, имеющих меньшую удельную поверхность, и достаточное количество мелких зерен для заполнения пустот между крупными.
Требования к зерновому составу песка принято представлять в виде графиков или таблиц.
В стандарте приводятся также требования к зерновому составу песков с Мк < 2. Условия применения этих песков уточнены ниже.
3.3.3. Крупность песка
Так как предельный размер зерен песка фиксирован (5 мм), для оценки их крупности используют критерий, не связанный с наибольшей крупностью зерен — модуль крупности.
Так как полный остаток на каждом сите включает все более крупные зерна, то зерна крупнее 2,5 мм входят в сумму пять раз, крупнее 1,2 мм — четыре раза и т. д. Чем выше содержание в песке крупных зерен, тем большее численное значение имеет эта условная характеристика крупности. Максимально возможная его величина (все зерна крупнее 2,5 мм) — 5, фактически Мк песков колеблется обычно от 3,5 до 1.
Нормирование Мк является достаточно сложным. При применении мелких фракций для заполнения пустот между более крупными удельная поверхность песка существенно возрастает. Поэтому приходится искать компромисс, при котором и пустотность, и удельная поверхность были бы по возможности меньшими. Ситуация осложняется и имеющейся сырьевой базой, в которой преобладают мелкие пески.
Максимально допустимое значение Mk = 3,25, его превышение увеличив пустотность песка. Хорошие соотношения пустотности и удельной поверхности имеют пески с Мк = 2-3. Они и рекомендуются для бетонов средних (Mk = 2—2,5) и высоких классов (Мк = 2,5-3).
В то же время выбор крупности песка осложняется еще и необходимостью учета содержания цемента в бетоне. В бетонах низкой прочности цемента мало, имеет место дефицит мелких частиц. В этом случае вполне допустимо, а иногда и целесообразно применять пески с повышенным содержанием мелких фракций. И наоборот, в бетонах высокой прочности (В25 и выше) со значительными расходами цемента желательно применение песков с небольшим содержанием мелких зерен.
Кроме того, если крупные пески снижают водопотребность бетонной смеси, то мелкие повышают ее стойкость против расслоения. Это особенно важно для высокоподвижных и литых смесей, широко применяемых в последнее время (для них в ряде случаев также целесообразно применение песков с 1,5-2).
Проблема крупности устраняется при применении фракционированных песков или обогащении мелких песков укрупняющей добавкой, например, из отсевов дробления.
Требования к крупности и зерновому составу песка взаимосвязаны, так как оба этих свойства зависят от содержания зерен разных фракций. Но это разные свойства: песок может иметь Mk, соответствующий стандарту, и в то же время неудовлетворительный зерновой состав и, следовательно, высокую пустотность.
