Пісок кар'єрний може складатися з округлих (окатаних) і кутастих зерен. Зцементовані піски називаються піщинами, разом з якими вони відносяться до псаммитам. Фарбування піску залежить як від кольору мінералів, так і від характеру плівки ("сорочки"), звичайно залозистої, що облягає окремі піщини (жовті, бурі, червоні). Пісок має значну пористість (20-40%) і гарною проникністю. Унаслідок того, що вони можуть насичуватися водою (водонасичені піски часто мають велику рухливість - пливуни).
Питома вага пісків залежить від їхнього мінералогічного складу і звичайно коливається в межах 2,5-2,9; об'ємна вага 1,5- 1,7; коефіцієнт фільтрації піску змінюється в широких межах від 1 до 50 м/доба. Пісок кар'єрний складається головним чином із кварцу, польових шпатів, слюди, глауконіту, вулканічного скла й інших мінералів і уламків гірських порід. Крім цього, у ньому можуть бути присутнім рідкі (акцесорні) мінерали. Такі як золото, платина, алмаз, сапфір, рубін, і багато хто інші. Частина цих речовин нерідко витягається як корисні копалини.
Призначення кар`єрного піску:
- будівництво доріг;
- будівництво будинків споруджень;
- виробництво залізобетонних конструкцій;
- виробництво сухих будівельних сумішей;
- використовується комунальному господарстві;
- використовується в сільському господарстві;
У природних заляганні пісок звичайно є гарною підставою фундаментів споруджень. Розрахункові опори піщаних ґрунтів приймаються в 1-5 кг/см2 і для кожного конкретного випадку визначаються нормами будівельного проектування в залежності від щільності піску, його вологості і гранулометричного складу, а також від роду і призначення спорудження. Пісок кар'єрний легко розмивається струменем води і може транспортуватися в її потоці. Цією властивістю користуються для видобутку піску, а також для зведення земляних споруджень гідравлічним способом [20].
Цю популярна порода, що широко використовують у будівництві й у багатьох інших галузях промисловості. З деяких сортів виготовляють скло, керамічні вироби, фаянс і інші вироби. При виробництві будівельних матеріалів, наприклад, бетонів і розчинів, пісок служить заповнювачем. У цьому випадку до нього пред'являються визначені вимоги у відношенні зернового складу, змісту глинистих і пилуватих часток.
Зерновий, або гранулометричний, склад піску характеризується змістом у ньому зерен різної крупності і визначається просіванням середньої проби через сита. Набір стандартних сит для просівання піску включає сита на 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 і 0,16 мм.
Сита на 10 і 5 мм служать для виявлення засміченості піску зернами гравію або щебеню. Зерен крупніше 10 мм допускається не більш 0,5% (по масі), а крупніше 5 мм: у природному - не більш 10%, у дробленому з відсівань - до 15, у збагачених пісках - до 5%. Зерновій склад піску визначається після просівання його крізь сито з отворами 5 мм, тобто після видалення великих включень [10].
Пробу сухого піску масою 1000 м висипають на сито з отворами 2,5 мм, під яким розташовуються інші сита (у порядку послідовного зменшення розмірів отворів) і піддон. Після просівання піску через сита механічним або ручним струшуванням визначають приватні залишки на ситах, що виражаються у відсотках до загальної маси проби, і повні залишки, що вийшли б на кожнім ситі, якби всю пробу піску просівали тільки крізь нього. Повні залишки знаходять підсумовуванням приватних залишків на даному ситі і всіх ситах з більш великими отворами.
Коефіцієнт варіації модуля крупності пісків, застосовуваних для бетону гідротехнічних споруджень, не повинний перевищувати 10%.
При використанні пісків зернового складу, що рекомендується, забезпечується одержання найкращих по властивостях бетонних сумішей при найменшій витраті цементу. Вимоги стандартів базуються на результатах наукових досліджень і багатому практичному досвіді. Разом з тим ці вимоги не завжди категоричні. Так, при відповідному техніко-економічному обґрунтуванні допускається використання в бетонах з межею міцності 20 МПа і вище пісків з модулем крупності менш 2. Оскільки щільність зерен піску при даному його мінералогічному складі, як правило, коливається мало, можна вважати, що пустотність в основному зв'язана з насипною щільністю: чим більше насипна щільність, тим менше пустотність. Зернові склади, що рекомендуються стандартами, забезпечують найбільшу насипну щільність піску, найбільш компактне упакування його часток при найменшої пустотності. Насипна щільність сухого природного кварцового піску складає приблизно 1500... 1600 кг/м3, пустотність - 30...40%.
Цементне тісто в бетонній суміші обволікає зерна піску, покриваючи їхню поверхню тонким шаром (звичайно від 0,01 до 0,1 мм). Чим більше питома поверхня зерен піску, тим великим буде витрата цементу на їхнє обволікання і розсунення. Питома поверхня складає для фракції 2,5...5 мм близько 10 см2/м, а для дрібних фракцій піску-100 ... 300 см2/м. Питома поверхня середньозернистих природних пісків - 40...70 см2/м, або 4...7 м2/кг.
У піску, як правило, маються домішки, небажані в бетоні. Тому стандартами обмежується їхній зміст.
Наявність у піску пилоподібних, глинистих і мулистих домішок (часток розміром менш 0,05 мм) визначається звичайно відмулюванням, що складається у відмиванні піску водою по визначеній стандартній методиці. Навішення сухого піску в судині заливають водою і витримують 2 год., періодично перемішуючи. Через 2 хв. після перемішування верхній шар води над піском зливають, додають чисту воду і продовжують промивання піску, зливаючи забруднену і додаючи чисту воду доти, поки вода над піском після перемішування не буде залишатися прозорої [21].
Допускається прискорене визначення вмісту часток, що відмучуються, піпеточним методом, що також складається в промиванні піску водою, але відрізняється тим, що виміряється не втрата в масі проби піску, а вміст пилоподібних і глинистих часток, що перейшли у воду. Для цього забруднену воду (суспензію) після промивання піску набирають у пипетку визначеної місткості і виливають у чашку. Потім воду випарюють у сушильній шафі при температурі 105...110°С и зважують порошок, що залишився в чашці. Зміст у піску часток, що відмучуються, обчислюють виходячи з відношення обсягу відібраної в піпетку суспензії до всього її обсягу. Крім того, існує метод визначення змісту в піску найбільш дрібних глинистих часток розміром менш 0,005 мм. Цей метод близький до описаного піпеточного, але відрізняється тим, що суспензія, одержувана перемішуванням навішення піску з дистильованою водою і невеликою добавкою розчину аміаку, відстоюється протягом 1,5-2 год. для осадження більш великих часток, і лише після цього відбирається проба суспензії з глинистими частками. При значному вмісті в піску домішок, що відмучуються, можливе зниження міцності і довговічності бетону. Особливо небажані глинисті плівки, оболонки на зернах піску, що порушують зчеплення з ними цементного каменю. Небезпечні також глинисті домішки у виді грудок через схильність їхньому значному розбуханню при зволоженні й усадці при висиханні. Вміст глини в грудках визначають при візуальному розбиранні тонкого шару великих фракцій піску на листі скла сталевою голкою після його зволоження (грудки зволоженої глини відрізняються від піщин в'язкістю).
У пісках більшості родовищ, особливо в шарах, що залягають близько до ґрунтового шару, можливі органічні домішки - продукти розкладання речовин рослинного і тваринного походження. Ці домішки (гумусові кислоти) перешкоджають нормальному твердінню цементного каменю, особливо в перші дні, різко знижуючи міцність бетону.
Вміст органічних домішок у піску визначають за допомогою колориметричної (колірний) проби. Пісок у скляному мірному циліндрі заливають 3%-ным розчином їдкого натру і після перемішування залишають на 24 год. У залежності від вмісту органічних домішок розчин забарвлюється в жовтуватий або коричневий колір. Цей колір порівнюють з кольором спеціально приготовленого еталона. Пісок визнається придатним для бетону, якщо фарбування розчину над ним світліше еталона.
Еталон готують, додаючи до 195 мл 3%-ного водного розчину їдкого натру 5 мл 2%-ного розчину Таніну в 1%-ном розчині етилового спирту. Еталонний розчин збовтують і залишають на 24 ч, після чого він готовий для порівняння, причому тільки свіжеприготований. У деяких країнах як еталон використовують скло ясно-жовтого кольору [19].
Необхідно мати у виді, що деякі органічні домішки можуть сильно офарблювати розчин їдкого натру, але не шкідливі для бетону. Тому іноді пісок і при фарбуванні розчину темніше еталона може бути застосований для готування бетону, але тільки після попереднього спеціального дослідження.
Сутність такого дослідження складається в перевірці впливу органічних домішок, що утримуються в піску, на міцність бетону. Для цього на досліджуваному піску готують дві бетонні суміші однакового складу, але в одній з них застосовують пісок, промитий у вапняному молоці (нейтралізуючому органічні кислоти), а потім у воді, в іншій - промитий тільки у воді (органічні домішки водою не відмиваються, але промивання потрібна для того, щоб дві проби піску нічим, крім змісту органічних домішок, не відрізнялися). Порівняння міцності бетону на цих двох пробах піску показує, чи дійсно шкідливі органічні домішки, що утримуються в піску.
Вміст у піску аморфних різновидів кремнезему, рудних мінералів, слюди, а також сірчанокислих і сірчистих сполук визначається петрографічним дослідженням з розбиранням зерен під мікроскопом і використанням для розпізнавання мінералів хімічних реактивів або інших методів.
Аморфні різновиди кремнезему, як указувалося вище, реагують з лугами цементу і можуть з'явитися причиною руйнування бетону внаслідок об'ємного розширення новотворів. З лугами взаємодіють, зокрема, що випливають мінерали і гірські породи: обпа, халцедон, кремній, деякі склуваті породи, що вилилися.