Песок – это сыпучий материал, состоящий из мелких зерен горных пород. Он является одним из самых первых стройматериалов, которые освоил человек. Так, еще в Древнем Египте (3100 г. до н. э.) песок использовали в качестве заполнителя для гипсовых растворов. А в 13 г. до н. э. римский архитектор Марк Витрувий Поллион посвящает песку цел ую главу в своем трактате «Десять книг об архитектуре». Там он достаточно подробно описывает разновидности и свойства этого материала.
Разумеется, сегодня мы знаем о песке гораздо больше, чем знал Витрувий и его современники. Давайте разберемся, как в наши дни принято классифицировать данный материал.
Итак, вот по каким параметрам мы можем распределить песок на виды:
- По происхождению
- По способу добычи
- По способу обработки
Теперь подробнее о каждом.
Виды песка по происхождению
Песок относится к обломочным осадочным горным породам. Когда-то его зерна были монолитной породой, но под воздействием природных процессов р азрушились. То есть, изначально на нашей планете песка вообще не было.
В зависимости от условий образования, песок может быть:
- Природным
- Искусственным
В чем же разница? Об этом – далее.
Природный песок
Это материал, образовавшийся в результате естественных процессов. По сути, это осадочная горная порода, разрушенная под воздействием солнца, ветра и осадков. Процесс разрушения может протекать столетиями.
Отделившиеся частицы породы могут перемещаться и оседать в разных местах нашей планеты: на суше и под водой.
В зависимости от этого, выделяют несколько типов отложений:
- Аллювиальные
- Делювиальные
- Морские
- Озерные
- Эоловые
- Флювиогляциальные
Ниже – подробнее о каждом виде.
Аллювиальные
Аллювий – это отложения в руслах рек, возникающие при перемещении мелких частиц по воде. При этом, более крупные частицы оседают на дне, а более мелкие продолжают движение с общим потоком.
Кстати, в руслах больших рек (таких как Волга, Обь или Лена) годовой объем этих отложений достигает 15-2 5 миллионов тонн.
Делювиальные
Делювий – это отложения у подножий гор, образовавшиеся в результате выветривания горных пород. Под воздействием силы притяжения, а также при помощи осадков крупные и мелкие частицы перемещаются с вершин гор в низины, где и оседают.
Морские
Постоянные приливы и отливы приводят к постепенному разрушению прибрежных скал. Волны могут вымывать в них гроты и целые пещеры. При этом, разрушенная порода рассыпается на мелкие частицы, которые и образуют морской песок. Кроме того, эта разновидность песка также залегает на дне моря и состоит преимущественно из тве рдых минералов (например, кварца) и даже останков и раковин простейших организмов, которые жили в воде миллионы лет назад. По прошествии времени их останки разложились на крошечные частички, превратились в мел и перемешались с песчинками на морском дне.
Озерные
По своему принципу очень похожи на аллювиальный тип. Частицы грунта попадают в воды озера и оседают на его дне. При этом, мягкие частицы растворяются, а твердые слагают дно. Кроме того, в процессе образования такого песка принимают участие и живые организмы (водоросли, ракушки).
Эоловые
Это отложения, образованные частицами, переносимыми ветром. Более крупные частицы под воздействием воздушного потока перекатываются по поверхности, а более мелкие переносятся по воздуху. Такой тип отложений более характерен для полупустынной и пустынной местности. Наиболее распространенные эоловые отложения – это дюны и барханы, высота которых может превышать 100 метров.
Флювиогляциальные
Такой способ образования песка характерен лишь для высокогорных районов. Талые ледниковые воды переносят с собой крупные и мелкие частицы, которые оседают у подножий гор. Несмотря на то, что этот способ очень похож на делювиальный, его выделяют в отдельный тип, поскольку здесь идет речь о песке, содержащемся в самих ледниках, а также в зоне соприкосновения ледника с поверхностью горы.
Искусственный (дробленый) песок
Несмотря на название, этот материал тоже представляет собой крупицы горных пород. Разница лишь в том, что для его получения не нужно ждать естественного разрушения породы. Достаточно раздробить ее, чтобы получился песок.
В зависимости от того, какая порода подвергается дроблению, материал может называться:
- Гранитный
- Мраморный
- Известняковый
- Серпентинитовый
- Диоритовый
- Габбро
Все вышеуказанные разновидности представляют собой так называемый отсев. При дроблении породы на карьерах происходит сортировка на фракции. Крупные фракции (от 0-20 мм) – это ПЩС, а мелкие (0-5 и 0-10 мм) – это песок из отсевов дробления.
Помимо вышеперечисленных видов песка, есть:
- Кварцевый
- Перлитовый
- Шлаковый
Рассмотрим их немного подробнее.
Кварцевый
Кварц в чистом виде называется диоксидом кремния. Это очень ценное вещество, которое применяется в самых разных сферах деятельности (от строительства до военной промышленности). Дробленый кварц представляет собой остроугольные крупицы размером от 0,1 до 40 мм. В зависимости от наличия посторонних включений, он может иметь разные цвета: белый (самый чистый), розовый, красный, голубой, зеленый, черный и даже прозрачный.
Перлитовый
Здесь нужно сделать одно уточнение. В природе перлит представляет собой вулканическую горную породу. Это смесь округлых мелких зерен, имеющих черный, зеленый, красный или белый оттенок и характерный блеск. Образуется перлит при быстром застывании лавы на поверхности земли.
Поскольку для образования натурального перлита, требуются особые условия, он распространен лишь в некоторых областях нашей планеты.
Дробленый перлит используется в строительстве, ландшафтном дизайне, садоводстве, нефте- и газоперерабатывающей промышленности. Перлит даже пр именяется в качестве замены табака для кальянов.
Для придания перлиту еще более высокого качества его часто подвергают дополнительной термообработке в печах. Так получается вспученный перлитовый песок.
Шлаковый
Отдельно стоит сказать про данную разновидность. Этот материал в полном смысле является искусственным. Его получают в ходе производства металла. Во время обжига или плавления образуется некоторое количество отходов (шлака), которые в металлургии не имеют ценности. Но если раздробить этот шлак, то получится достаточно качественное вторсырье – шлаковый песок. Песком такой материал называется исключительно благодаря своему внешнему виду.
Итак, можно сделать краткий вывод: главное отличие природного песка от искусственного – способ образования. Если в первом случае мы имеем дело с материалом, полученным в результате природного разрушения, то во втором случае речь идет о намеренно разд робленном сырье. Кстати, по такому принципу можно отнести к искусственным пескам любой материал, который был измельчен до состояния зерна.
Пористость и плотность
Все виды песка характеризуются пористой структурой. Показатель пористости в рыхлом состоянии — около 47%, а если материал уплотнен — примерно 37%. Структура легко меняется на более плотную при добавлении жидкости, а также при вибрации, силовых воздействиях. Именно ввиду открытой пористости пески обладают повышенной водопроницаемостью. Плотность этого материала обусловливается значением коэффициента пористости e: напр., e 0,75 — это плотное сложение для мелкозернистых песков.
Уплотненный песок отлично справляется с восприятием нагрузки и рассредотачивает напряжение в основании конструкций, под фундаментом — модуль деформации на примере мелкой зернистости песка составляет 30-50 Мпа.
Виды песка по способу добычи
Теперь, когда вы знаете о способах образования песка, пора поговорить о том, как его добывают. Здесь тоже есть своя специфика.
Итак, по способу добычи песок можно разделить на следующие виды:
- Речной (гидромеханический способ добычи)
- Карьерный (открытый способ добычи)
- Намывной (добыча из искусственного водоема)
- Эфельный (добыча путем выщелачивания)
Теперь подробнее о каждом.
Речной песок
Речной песок добывают со дна рек и озер при помощи земснаряда. Земснаряд представляет собой судно, оборудованное мощным насосом. С его помощью песок поднимается со дна и загр ужается в баржу.
Это сложный процесс, требующий привлечения дорогостоящей техники. К тому же, для такого способа добычи песка необходима лицензия. Поэтому и стоимость материала обычно очень высока.
В некоторых случаях используют погружные насосы. Это достаточно компактный, по сравнению с земснарядом, агрегат, который опускают на дно реки или озера. Под большим давлением песок вместе с водой выталкивается со дна на берег через рукав.
Самый дешевый способ – это добыча песка со дна высохших рек. Здесь нет необходимости в земснаряде или насосе.
Подробнее о том, как получают такой материал, читайте в статье Добыча речного песка.
Карьерный песок
Он добывается в песчаных карьерах. Этот способ значительно дешевле, поскольку в процессе задействованы только самосвалы, бульдозеры и экскаваторы.
Залежи карьерного песка могут располагаться как под землей, так и на ее поверхности. От этого зависит способ разработки. В некоторых случаях для того, чтобы получить доступ к залежам, приходится осуществлять взрыв.
Более подробную информацию вы найдете в статье Добыча карьерного песка.
Намывной песок
Этот способ добычи похож на речной, однако в данном случае для добычи песка сначала устраивают котлован и заполняют его водой. Так появляется искусственный водоем, со дна которого при помощи насоса поднимают песок.
Поскольку в окрестностях Екатеринбурга нет крупных рек, то все, что называют «речным песком» в нашем регионе фактически является материалом, полученным намывным путем.
Обо всех особенностях этого способа читайте в статье Добыча намывного песка.
Эфельный песок
Эфель – это мелкий материал, получаемый в ходе добычи золота и других ценных металлов. По сути, эфель представляет собой отходы производства. Однако данный материал можно использовать для других целей (например, в строительстве).
Важно сказать, что при отделении благородных металлов от эфеля используется цианирование. Это процесс растворения руды в цианиде. Сам раствор очень слабый (менее 0,3%), поэтому он практически не воздействует на песок. С другой стороны , в детскую песочницу его насыпать уже нельзя.
Другой метод отделения металлов – амальгамация. Это смешение руды со ртутью, которое необходимо для ускорения процесса. В таком случае золото или другой металл отделяются в разы быстрее и почти в чистом виде. Однако нужно понимать, что отходы производства (в том числе песок) при таком методе становятся непригодны для дальнейшего использования.
Подробнее о процессе получения эфеля читайте в статье Добыча эфельного песка.
Таковы основные способы промышленной добычи этого материала. Конечно, каждый из них предполагает свою достаточно сложную технологию. Но об этом мы говорить не будем, поскольку данная тема заслуживает отдельной статьи.
Влажность и насыпная плотность
Насыпная плотность природного песка — 1300-1500 кг/м³. Этот материал способен к изменению своего объема, а следовательно, и насыпной плотности при колебаниях влажности. 3-10% влаги становятся причиной резкого снижения плотности песка сравнительно с его сухим состоянием — это происходит потому, что каждую частичку материала окутывает тонкая водяная оболочка. С дальнейшим возрастанием влажности жидкость вытеснит воздух и заполнит пустоты между отдельными элементами-зернами — насыпная плотность песка при этом вновь повысится. Воздействие влажности на показатель насыпной плотности нужно брать в учет, планируя дозировку песка для тех или иных целей.
Области использования песка широки и разнообразны. В строительной сфере это стяжка и кладка, бетонное и цементное производство, сооружение дорог, отделочные работы. Правильный выбор сырья невозможен без информации о крупности частиц, основообразующем минерале, составе примесей и знания других важных сведений. Стоит иметь в виду, что, к примеру, наличие глины, слюды, солей, гумуса в ряде случаев является фактором-ограничителем для возможностей применения материала.
Виды песка по способу обработки
Только что добытый песок представляет собой массу зерен разной крупности. Кроме того, в нем содержится грязь, посторонние включения и мусор. Такой материал имеет не самый презентабельный вид. Чтобы подготовить его к продаже, необходимо п ровести дополнительную обработку.
По способу обработки песок разделяют на следующие виды:
- Мытый
- Сеяный
- Обогащенный
Давайте остановимся на каждом из них.
Мытый песок
Как видно из названия, зерна после добычи промывают, чтобы очистить от посторонних включений и глины. Это самый чистый песок, и ни один другой способ обработки не позволяет достичь такой степени чистоты. Разумеется, это влияет на стоимость готового продукта.
Чем мытый песок отличается от речного?
Казалось бы, речной песок априори является мытым. Но на самом деле это не так. Поднимая песчинки со дна, гидронасос собирает также много ила и мусора, которые негативно влияют на качество материала. Поэтому даже при таком способе добычи необходима дополнительная пр омывка.
Сеяный песок
Второй способ очистки – просеивание через специальные сита. Оно не обеспечивает абсолютного удаления примесей. Такой материал подойдет для любых работ, в которых не требуется идеальная чистота. К тому же, он дешевле, чем мытый.
Просеивание может происходить в несколько этапов. Но даже в таком случае невозможно гарантировать такой же чистоты, как у мытого песка.
Равномерность высыпания
Ничто не высыпается так же равномерно, как песок. Свойства песка позволяют данному материалу всегда сыпаться из одинакового отверстия с абсолютно неизменной скоростью. Именно поэтому он был взят в качестве основного элемента для работы часов. Существовали и другие вариации, работающие на воде и других материалах, но только песочные часы всегда неизменно верно показывали точное время. В качестве примера можно представить воронку, в которую насыпали, допустим, килограмм песка. Можно засечь время, пока он высыплется и попробовать теперь насыпать туда же не один килограмм, а тонну. Скорость движение не возрастет, несмотря на значительное увеличение давления. Разумеется, для этого требуется, чтобы песок был однородным и хотя бы сравнительно одинаковым, но он в большинстве случаев не слишком сильно отличается.
Итог
Песок активно используется в большинстве сфер деятельности человека. Он лечит, спасает, является составной частью большинства строительных материалов и при этом он очень дешевый. Песка на планете много и его количество постоянно растет, ведь он является результатом разрушения горных массивов, а этот процесс постоянен, и остановить его невозможно. Несколько лет назад появлялись идеи создания даже двигателей на основе этого вещества, и результаты были поразительными. КПД составлял практически 100% и единственной проблемой стал быстрый износ деталей, с которым современная наука пока не может справиться.
Содержание глины в комках
Глина – это пластичное вещество, отличающееся вязкостью. В песке ее должно быть не более 0,5% от всей массы. Чтобы определить конкретный показатель, пробу материала смачивают водой, а затем прощупывают иглой. Глина, как правило, имеет низкую прочность, поэтому ее легко определить тактильно (на ощупь). После этого сравнивают отношение количества глины к количеству песка.
Глина хорошо вымывается водой, а вот сухим просеиванием от нее не избавиться. К тому же, попадая в любой строительный раствор, она остается в нем навсегда. Наличие комков глины в бетоне понижает его водостойкость, что недопустимо для гидротехнических сооружений, а также для подводных конструкций.
