Пористые природные заполнители. В качестве природных пористых неорганических заполнителей применяются щебень, песок и мука из вулканических и осадочных горных пород, характеризующиеся значительной пористостью, небольшим объемным весом: и низкой теплопроводностью и не содержащие вредных примесей. К таким породам относятся: вулканические туфы и шлаки, пемза и« андезито-базальты, а также известняки-ракушечники, известковые туфы и некоторые-другие породы.
На территории СССР известно более 400-месторождений пород, пригодных для производства пористых заполнителей. Особенностью распространения месторождений является их приуроченность к определенным; районам страны (областям вулканической, деятельности в Армянской ССР, на Северном Кавказе, в Приморском крае).

Вулканическая пемза — пористая порода пенистого или губчатого строения,, продукт выброса вулканов. Встречается в виде кусков остроугольной формы различных размеров — от крупности фракций муки и песка до 500 мм в поперечнике.
В Армянской ССР имеются значительные-месторождения  пемзы:  Анийское,  Пемзашенское, Лусаванское, Гюмушское, Джраберское^ Кармрашенское, Капанакское,  Горисское и др.
Различают два типа пемзы — анийскую и литоидную. Пемза анийского типа более легкая, обычно имеет пенистое, губчатое -строение; литоидная пемза — плотнее и прочнее, преимущественно струистого, волокнистого строения. Вредных для бетона примесей пемза обычно не содержит.
По величине кусков пемза разделяется на кусковую размерами в поперечнике 50 мм и выше, пемзовый орешек'—размерами от 5 до • 50 мм и пемзовый песок с зернами менее •5 мм. В месторождениях обычно основную массу составляет пемзовый орешек, кусковой пемзы находится немного.
Вулканические шлаки —пористая горная порода, по свойствам близкая к пемзе, но несколько более тяжелая.
Известно много месторождений вулканических шлаков. Только в Армении разведано 50 месторождений с запасами около 2 млрд. м3, как, например: Мастара — Кармрашенское, Аванское, Аринджское, Артикское, Си-сианское, Шенуайрское, Караунджское, Джер-мукское,  Шамирамское,  Мартунинское и др.
Различаются вулканические шлаки: пористые (кармрашенские) и более плотные (аванские).

Известняки-ракушечники и известковые туфы по физико -механическим свойствам могут весьма отличаться, и некоторые разности имеют объемный вес в куске до 2 270 кг/м3 (см. данные, приведенные в гл. 2); поэтому известковые туфы и известняк-ракушечник нельзя относить без определенных ограничений к пористым заполнителям для легких бетонов, так как в большинстве случаев бетон на этом заполнителе имеет объемный вес более 1800 кг/м3 (2 200— 2 400 кг/м3).
Опоки — осадочные горные породы светло- и темно-серого цвета, состоящие из уплотненного мелкозернистого водного аморфного кремнезема, диатомитов и трепелов (до 97%) с незначительной примесью глины, песка и глауконита.
Опоки иногда обладают значительной твердостью и имеют объемный вес от 1 000 до 1850 кг/м3. Опоки, более легкие, обладают большим водопоглощением и при перемешивании бетонной смеси обезвоживают раствор. Отдельные сорта опок, довольно прочные в сухом виде, при увлажнении размокают и поэтому служить заполнителями бетона не могут.
Более плотные сорта опок, по объемному весу и прочности приближающиеся к кремнию, не размокают в' воде, но зато некоторые разновидности из иих, будучи чрезвычайно прочными во влажном состоянии, по высыхании 'растрескиваются и рассыпаются на мелкие лещадки.
В СССР известно 8 месторождений опок с общими учтенными запасами свыше 75 млн. м3, из них шесть на Украине и два в РСФСР — Саринское в Оренбургской обл. (запасами свыше 24 млн. мв) и Ялуниховское в Свердловской обл.
Mapшалит — горная порода, содержащая 85—98% кристаллического кремнезема. Удельный вес маршалита 2,6. Объемный насыпной вес 1 200—1 300 кг/м3.

Пористые искусственные заполнители Шлаки. В последние годы в связи в переводом действующих крупных котельных на сжигание топлива в виде пыли, с повсеместным строительством сколько-нибудь крупных электростанций также с пылевидным сжиганием топлива и переводом железных дорог на электро- и тепловозную тягу ресурсы топливных шлаков (слоевого сжигания) резко сокращаются, а в ряде районов СССР практически они исчерпаны (если не считать шлаков от мелких котельных установок). Перспективными ресурсами шлаков, которые могут быть использованы широко в крупном строительстве, являются шлаки металлургических заводов. Однако для эффективного использования этих шлаков для изготовления стеновых элементов требуется их переработка в легкий заполнитель — шлаковую пемзу термозит. Районы использования шлаков ограничиваются транспортными возможностями. При соответствующих экономических обоснованиях применение этого материала сравнительно с местными, даже менее эффективными материалами, как правило, оказывается целесообразным. Однако это бесспорно только в пределах сравнительно ограниченного радиуса перевозок вокруг металлургических предприятий и при наличии там запасов (или достаточного поступления)  шлаков.

В качестве крупного пористого заполнителя применяется шлаковый щебень с крупностью зерен до 40 мм (ГОСТ 9760-61). Шлаковый щебень может изготовляться:
1)         из топливных кусковых шлаков   (в том числе газогенераторных);  от слоевого  сжигания    углей,    торфов,  горючих    сланцев   и  от пылевидного сжигания углей;
2)         из горелых пород;
3)         из     доменных     отвальных     кусковых шлаков.
В качетстве мелких заполнителей (песка) для легких бетонов применяются:
измельченные шлаки, перечисленные выше;
зола пылевидного и слоевого сжигания топлива;
гранулированные доменные шлаки.
Все перечисленные материалы могут также служить сырьем для изготовления легких искусственных заполнителей — аглопорита, шлаковой пемзы, зольного гравия.
Шлаки и золы от сжигания углей следует разделять по виду сжигаемого угля на антрацитовые, каменные, смешанные и от бурого угля
Строгое нормирование химического состава топливных и доменных шлаков, используемых в качестве заполнителей для легких бетонов, как это делается в некоторых технических условиях [Л. 28], считаем недостаточно обоснованным. Обязательным ограничением в использовании шлаков являются показатели содержания несгоревшего угля, органических примесей и сернистых соединений исследуемых шлаков.
Большинство топливных шлаков и зол содержит в себе несгоревшее топливо, количество которого может быть значительным, достигая иногда до 30% и более по весу. Особенно много несгоревшего топлива содержат шлаки при слоевом сжигании топлива. Свежие шлаки от слоевого сжигания бурых или смешанных углей вообще не могут быть безопасно использованы без вторичной термической обработки (спекания) fJI. 45]. К основным недостаткам этих шлаков и бетонов на них относятся значительный объемный вес и резкие колебания в показателях прочности и особенно стойкости против воздействия атмосферных агентов.
Применяемые в качестве заполнителей топливные шлаки должны содержать несгоревшего угля ие более 20% (в зависимости от назначения бетона и сорта угля). Для уменьшения содержания угля и золы в кусковом шлаке иногда применяют его просев, имея в виду, что несгоревшие частицы топлива и золы имеют обычно крупность менее 5— 7 мм (ограничения количества несгоревшего топлива для песков.
Некоторые шлаки и золы содержат свободную известь и растворимые соли. При действии влаги эта известь гасится, увеличиваясь в объеме; при медленном гашении этот процесс может происходить в конструкции, вызывая внутренние напряжения, приводящие к появлению трещин, отколов и других нарушений структуры материала конструкций.
Для гашения извести и сокращения содержания солей и несгоревших горючих частиц топливные шлаки следует выдерживать в отвалах на воздухе до применения их для изготовления бетона.
'Шлак должен испытываться на распад, причем шлак признается негодным если потеря в весе при определении силикатного или железистого распада составляет более 5%. Методика этого испытания изложена в ГОСТ 9758-61.
Полностью избежать выцветов и разрушений бетона вследствие увеличения его объема при образовании гидросульфоалюмината кальция можно, когда содержание SO3 не превышает 1 %.
Топливным и отвальным шлакам присуща большая неоднородность зерен материала по пористости -и прочности. Большая неоднородность шлаков вызывает необходимость их обогащения при использовании в качестве заполнителей для легких бетонов.
Обогащение шлаков сравнительно сложно и сводится к следующим операциям: отсев мелочи, содержащей большую часть вредных для бетона примесей; отделение несгоревшего угля и наиболее тяжелых кусков; удаление вредных растворимых солей путем промывки или длительного вылеживания и дробление и фракционирование, которые обычно производятся после предварительной подсушки уже обогащенного шлака.
На строительствах и предприятиях, где нет установок для обогащения или спекания шлаков, указанные виды шлаков обычно применяются только для сборных элементов, воспринимающих незначительные нагрузки, как-то: стеновые блоки зданий небольшой высоты, перегородочные (ненесущие) плиты. Для армированных конструкций применять бетоны на топливных шлаках не рекомендуется.
Заметим, что окончательным критерием пригодности шлаков должны служить физико-технические характеристики, получаемые в результате испытаний бетонов изготовленных с применением исследуемых шлаков.
: По нормам США в топливных шлаках от слоевого сжигания углей допускается горючих веществ (несгоревших)   до  35%,  а-летучих веществ — до  5%.
В Англии и ряде других стран допускаемое содержание несгоревших веществ в топливных шлаках ограничивается в зависимости от характера легких бетонных элементов "и условий их работы. Так, английским стандартом допускается до 20% несгоревших частиц -в шлаке, идущем для бетона внутренних элементов, 30%—в случае работы этих элементов только в сухих условиях и 10%—для легкого бетона, идущего для общих целей.
Золы. Золы довольно широко применяются для изготовления ячеистых бетонов. Золы дифференцируются по исходному углю и способу удаления. Четких технических требований к золам, используемым в качестве мелкого заполнителя, для легких бетонов до настоящего времени не разработано.
Различные технические условия и инструкции устанавливали различные требования к химическому составу зол, идущих для изготовления легких бетонов, однако, несомненно, что требования, предъявляемые к химическому составу зол, могут быть заметно облегчены. Рекомендуем ориентироваться (до проведения лабораторных испытаний) на требования, предъявляемые к мелким заполнителям, служащим кремнеземистым компонентом по СНиП I-B.
Содержащиеся в золе Fe2O3 и АЬОз положительно влияют на прочность золосиликатов, однако решающим для прочности этих материалов является наличие в золе активного кремнезема. Для автоклавной обработки предпочтительнее золы с большим содержанием кремнезема. А. Т. Баранов и Г. А. Бужевич рекомендуют применять для золобетонов в зависимости от вида тепловой обработки золы, имеющие химический состав
Приведенные пределы химического состава могут служить только для предварительной оценки пригодности данной золы, окончательно устанавливаемой на основании испытаний  в производственных условиях.
Содержащиеся в золе несгоревшие частицы в зависимости от вида сжигаемого угля и особенностей его сжигания могут быть как углем, так и коксом или полукоксом, что существенно изменяет свойство несгоревших частиц. По мнению ряда исследователей, особенно опасным является не столько количество несгоревших частиц, сколько способность этих частиц к увеличению объема в присутствии влаги и окислению в присутствии воздуха и содержание в несгоревших частицах некоторых углей гуминовых кислот, разлагающе действующих на вяжущее. Отри-•дательно влияют на прочность зольных бетонов и содержащиеся в золе растворимые 'сернистые соединения.
Зерновой состав золы влияет на качество -золобетонов. При просеивании золы по данным инструкции остатки не должны превышать: на сите № 02—3%, на сите № 008—15%.
Опытами установлено, что даже частичный (30—50%) помол золы повышает прочность золобетонов  и  золосиликатов.
Влажность золы для золобетонов, приготовляемых в бетономешалках на сухих вяжущих, не должна превышать 30%, а для приготовляемых на бегунах—;20%.
При решении вопроса об источниках получения золы для организации производства стеновых панелей и блоков надо иметь в виду, что гидроудаление приводит к неравномерному отложению составляющих золы по зольному полю. С увеличением расстояния от места выхода пульпы увеличивается количество наиболее мелкой части золы.
Исследования показывают, что в большинстве случаев в первой трети зольного поля (от места сброса пульпы) сосредоточивается большое количество крупных и тяжелых частиц золы, преимущественно оплавленных и стекловидных. Помол такой золы обязателен. Зола в средней трети зольного поля в основ-.ном содержит незначительный процент кремнезема, и к такой золе желательно добавлять молотый или мелкий природный песок.
В последней трети откладывается наибольшее количество несгоревших частиц топлива, и эта зола не может применяться .непосредственно для изготовления золобетон-дых  изделий, в том  числе и ячеистых, но успешно может быть использована для изготовления зольного агломерата с применением его в качестве заполнителей для легких или ячеистых бетонов.
При использовании зол гидрозолоудаления необходимо их предварительно подсушивать до требуемой влажности. При назначении количества воды, идущей на приготовление бетонов, необходимо учитывать воду, находящуюся в золе.
Учитывая неравномерность химического состава и крупности золы по зольному полю (даже в пределах одной карты намыва), для изготовления всех видов сколько-нибудь ответственных изделей на базе золы рекомендуют применять золу-унос сухого отбора, а не золу гидрозолоудаления.
На производственных предприятиях, использующих золу электростанций для произ-водста золобетонных изделий и особенно изделий из ячеистого золобетона, производится предварительная обработка золы, которая в общем случае может заключаться в следующих операциях.
1.         Оттаивание    и     подогрев    влажной    золы    до температуры   не   менее   +5° С,   что   обычно   осуществляется   в   бункерах   с   помощью   паровых   регистров   и труб   (при  сухой  золе  оттаивание  и  подогрев  обычно не  производятся, .но  при  изготовлении  бетона  в  зимнее время охлажденная зола обычно  затворяется теплой водой).
2.         Усреднение золы,  что  особенно  важно  в  случае неустойчивого химического или зернового ее состава по времени или по источникам получения. Для усреднения золы может быть использовано несколько  приемов:
а)         перемешивание посредством  одновременной  подачи  через  шнек  золы из  нескольких   промежуточных силосов  с загрузкой  смеси  в  один  из   производственных  силосов;
б)         пневматическое     перемешивание     сухой     золы внутри силоса с помощью сжатого воздуха;
в)         перемешивание   в   шлам-бассейнах    (применяется   для   золы   гидрозолоудаления).   В   этих   бассейнах иногда механическое перемешивание сочетается с пневматическим.
3.         Уменьшение     влажности      золы      производится в   редких   случаях,    так   как   фактическая    влажность обычно   учитывается   при   назначении   количества   воды во   время   приготовления   золобетона.    При    необходимости уменьшения влажности проводится или выдержка золы летом в штабелях, или подсушка золы в сушильных барабанах.
4.         Отделение     золы    от    шлака    и    несгоревшего топлива   производится   с   помощью   различных   систем виброгрохотов  и  сит,  реже  с  помощью центробежных сепараторов.
5. Извлечение случайных включений металла осуществляется обычно с помощью магнитных сепараторов которые  устанавливаются   на   транспортерах.
7. Нейтрализация свободной извести и серы в золе производится  следующими  приемами:
выдержкой золы в отвалах в течение длительного срока   (обычно   вне  завода);   золу,  способную   вызвать вспучивание бетона, выдерживают от 1 до 3 мес,
с обязательной поливкой водой в течение первых семи дней; увлажнением золы водой или, лучше, известковым молоком из расчета 1 кг извести на 20 л воды для
нейтрализации свободной серы и смешиванием золы с молотой известью-кипелкой из расчета 50—60 кг на 1 мг/золы.      -
Необходимо подчеркнуть, что все приведенные выше требования к золе служат для предварительной, ориентировочной оценки, и только испытания материала, изготовляемого из данной золы в производственных условиях (менее достоверно — в лабораторных), позволяют надежно установить пригодность ее для запроектированных изделий и назначить действительно необходимые приемы «облагораживания» золы. При этом нужно учитывать, что все виды обработки золы существенно осложняют технологический процесс и повышают стоимость изделий. Поэтому те или иные приемы этой обработки должны быть назначены только после убедительных опытов, устанавливающих непригодность необработанной золы и необходимые способы ее обработки.
Шлаковая пемза. Шлаковая пемза (термозит) — кусковой пористый материал, получаемый путем быстрого охлаждения огненно-жидких шлаков, вызывающего их вспучивание. Для производства шлаковой пемзы могут быть использованы шлаки черной и цветной металлургии.
Шлаковая пемза должна соответствовать техническим требованиям ГОСТ 9760-61.
В зависимости от объемного насыпного веса термозитовый щебень разделяется на марки 400, 600 и 800.
Предел прочности при сжатии щебня должен быть не менее 4, 10 и 20 кГ/см2 для марок  (соответственно)  400, 600 и 800.
Песок и щебень не должны содержать посторонних примесей. Щебень должен быть устойчив против силикатного распада.
В табл. 5-16 приведены характеристики шлаковой пемзы трех заводов СССР.
По данным ГДР, самые легкие сорта шлаковой пемзы могут иметь объемный насыпной вес 300 кг/м3, а наиболее тяжелые — 750 кг/м3
При производстве заполнителей из шлаковой пемзы серьезным вопросом является фракционирование -песка, получаемого в результате дробления. Грохочение легких песков малопроизводительно и дает недостаточную точность фракционирования при большом износе   сит. ВНИИНСМ   создан   классификатор, в котором разделение песка производится продуванием воздуха через слой песка с определенной скоростью. Такой классификатор обеспечивает обеспыливание песка, т. е. удаление фракций меньше 0,15 мм и выделение заданных фракций с точностью 80—90%.
Шлаковая пемза в отличие от топливного шлака почти не содержит серы, несгоревшего угля и других органических примесей, вредных для 'бетона.
Получение этого качественного и сравнительно дешевого заполнителя для легких бетонов непосредственно при металлургических заводах значительно упростит процесс их производства. На металлургических заводах в СССР работают установки различных систем (бассейновые, на центробежных машинах, струйные и др.) для производства шлаковой пемзы, получаемой вспучиванием огненно-жидких шлаков.
В 1960 г. в Челябинске состоялась Всесоюзная конференция по шлакопереработке, на которой было установлено, что из практикуемых   методов   вспучивания   расплавленных
металлургических шлаков лучшими являются бассейновые (и прежде всего с опрокидными бассейнами) и с применением центробежных машин.
Недостатком производства шлаковой пемзы является получение неустойчивых показателей насыпного объемного веса для одинаковых зерновых составов.