Чем меньше однородность зерен песка, тем выше уплотняемость и, следовательно, ниже газопроницаемость смесей. Неоднородные зерна песка при одной и той же степени уплотнения размещаются плотнее друг к другу, так как мелкие зерна занимают промежутки между крупными зернами песка, в связи с чем размер пор в формовочной смеси становится меньше. В табл. 3.7 приводятся результаты определения газопроницаемости при добавлении мелкого песка к крупному [103].
В [35] изучалось влияние степени разброса на ситах песка со средним условным диаметром 0,24 мм на газопроницаемость смесей с 5% бентонита. Опытные данные (рис. 3.23) показывают, что с увеличением степени неоднородности зерен песка снижается газопроницаемость смесей.
Нами готовились смеси с песками различной неоднородности, которая выражалась отношением размеров ячейки в свету тех сит, через которые проходит соответственно 60 и 10% всех зерен. Размеры ячеек соответствующих сит подсчитывались методом интерполяции. Результаты опытов приведены в табл. 3.8.
С точки зрения стереометрии возможно внедрение шаров малого диаметра в данную упаковку, составленную из крупных шаров. Но во всех случаях существует определенный «критический» диаметр шаров, которые могут внедряться в пространство между крупными шарами. Кроме того, если количество шаров с «критическим» диаметром будет превышать определенное значение, то крупные зерна будут раздвигаться и объем пор увеличится. Отсюда ясно, что газопроницаемость смесей при добавке мелкого песка вначале падает, а затем возрастает.
По данным исследований [114], использование песка с неоднородными зернами округлой формы помогает достичь максимальных значений газопроницаемости смесей при содержании мелкой фракции 25 и 75%. Это соответствует минимальной плотности упаковки частиц песка. Максимальные значения газопроницаемости смесей неоднородных зерен песка на 40—70% выше газопроницаемости чистой мелкой и на 10% выше чистой крупной фракции песка.