Твердость минералов. Данные о снашиваемости и твердости минералов

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.