Піски. Характеристики, різновиди та поширення.

Загальні відомості Пісок – це пухка дрібноуламкова гірська осадова порода, яка складається з уламків різних мінералів або гірських порід розміром від 0,05 до 2 мм (за іншими класифікаціями, від 0,1 до 1 мм). Класифікація пісків За генезисом піски поділяють на озерні, морські, річкові, водно-льодовикові та штучні. За крупністю зерен піски класифікують на: marker 1 тонкозернисті (0,05–0,1 мм), marker 1 дрібнозернисті (0,1–0,25 мм), marker 1 середньозернисті (0,25–0,5 мм), marker 1 крупнозернисті (0,5–1,00 мм) та marker 1 грубозернисті (1–2(3) мм). Зерна цієї породи мають округлу, округло-кутасту і кутасту форму. За ступенем обкатаності зерен розрізняють обкатані, напівобкатані й гострокутні. За складом існують піски: marker 1 мономінеральні, тобто такі, що складаються із зерен одного мінералу; marker 1 олігоміктні – складені зернами 2–3 мінералів, але з переважанням одного мінералу; marker 1 поліміктні, які складені з зерен мінералів і гірських порід різного складу. Найчастіше зустрічаються піски кварцові, кварц-польовошпатові, глауконіт-кварцові, слюдисті. Домішками виступають слюда, карбонати, гіпс, магнетит та ін. Якісні характеристики пісків 1.Зерновий склад На перший погляд може здатися, що пісок складається з крихітних частинок однакового розміру. Насправді це не так. Усі піщинки – як і сніжинки – унікальні, мають не лише свою форму, а й розміри. При цьому одні частинки можуть бути дуже дрібними, інші – навпаки – занадто великими. При визначенні зернового складу пісок пропускають через сита з різними розмірами: 2,5 мм; 1,25 мм; 0,63 мм; 0,315 мм; 0,16 мм; 0,16 мм. Таким чином, найбільші зерна залишаються на верхньому ситі, а найдрібніші проходять крізь комірки діаметром 0,16 мм. Далі розраховують відсоткове співвідношення зерен кожному ситі до загальної маси проби. 2.Модуль крупності. Незважаючи на те, що кожна піщинка має свою неповторну форму і розмір, зазвичай виділяють їх переважну фракцію. Модуль крупності – це умовний показник крупності піску. Від цього показника залежить, скільки матеріалу потрібно використовувати для приготування будівельного розчину, результат виконаної роботи і якість виготовлених виробів, до складу яких входить пісок. Щоб визначити показник модуля крупності, необхідно пропустити матеріал через спеціальні вібросита. У процесі відсіювання дрібні частинки проходять крізь його комірки, а великі затримуються. Розраховують модуль крупності шляхом діленням на 100 суми повних залишків на ситах. За модулем крупності виділяють такі види піску: marker 1 Тонкий – 0.7–1; marker 1 Дуже дрібний – 1–1.5; marker 1 Дрібний – 1.5–2; marker 1 Середній – 2–2.5; marker 1 Крупний – 2.5–3; marker 1 Підвищеної крупності – 3–3.5. 3.Вміст пилоподібних та глинистих частинок. Це найважливіша характеристика піску. Адже від неї залежить ступінь чистоти матеріалу, а відтак і можливість його застосування в тих чи інших роботах. Пилоподібні та глинисті частинки мають розмір менше 0,063 мм. Ці частинки знижують зчеплення більш крупних зерен, що призводить до зниження міцності виробів з використанням цього матеріалу. Тому, наприклад, для виготовлення бетону необхідний тільки чистий пісок.Наявність пилоподібних та глинистих частинок безпосередньо залежить від способу обробки вихідної сировини. Найчистішим є митий пісок. Вода вимиває весь пил із матеріалу, роблячи його якіснішим. Але це підвищує вартість піску. ДСТУ встановлено вимоги до змісту таких частинок. Наприклад, у природному піску їх має бути не більше 3%, а у штучному – не більше 5%. Конкретне значення визначають стосовно кількості відсіяних частинок до основної маси. 4.Вміст глини в грудках Глина — це пластична речовина, що відрізняється в’язкістю. У піску її має бути не більше 0,5% від усієї маси. Щоб визначити конкретний показник, пробу матеріалу змочують водою, потім частинки розбирають голкою. Глина, як правило, має низьку міцність, тому її легко визначити тактильно. Після цього порівнюють відношення кількості глини до кількості піску.Глина добре вимивається водою, а ось сухим просіюванням її не позбутися. До того ж, потрапляючи до будь-якого будівельного розчину, вона залишається в ньому назавжди. Наявність грудок глини в бетоні знижує його водостійкість, що є неприпустимим для гідротехнічних споруд, а також для підводних конструкцій. 5.Пористість — це наявність порожнин розміром більше 2 мм між зернами піску. Відношення обсягу пор до обсягу самої породи і є показником цієї характеристики. Для піску пористість становить від 37 до 47%. Конкретний показник залежить від виду. Найбільший показник мають річкові піски, оскільки їх зерна більш окатані. Зерна, отримані шляхом дроблення породи, матимуть гостріші краї і, відповідно, меншу пористість. 6.Вологість Назва цієї характеристики говорить сама за себе. Це відсоткова кількість вологи, що міститься в піску. Вологість може змінюватися в залежності від ступеня просушування піску, умов його зберігання, кліматичних умов та інших факторів. При цьому, для деяких областей застосування піску існують чіткі вимоги до вологості продукції, що поставляється. Наприклад, для виготовлення сухих цементних сумішей та для приготування бетону допускається вологість до 5%. Не має значення вологість такого піску, який передбачається використовувати на свіжому повітрі. 7.Коефіцієнт фільтрації Коефіцієнт фільтрації показує як швидко проходить рідина через шар ґрунту при його повному водонасиченні та градієнті напору, що дорівнює одиниці. Коефіцієнт фільтрації піску визначається у лабораторії. Для річкового піску цей коефіцієнт дорівнює – від 5 до 20 метрів на добу. У кар’єрного піску цей показник набагато нижчий – від 0,5 до 7 метрів на добу. 8.Вміст сторонніх включень У піску можуть також міститися різні сторонні включення. Вони засмічують матеріал, знижують його якість та обмежують сферу його застосування. Так, наприклад, у піску можуть бути: дерево, органіка, черепашник, уламки гірських порід, різне сміття (скло, пластик, папір тощо). Добре, якщо від сторонніх включень можна очистити пісок самостійно , прибравши їх вручну. Але це буде мати ефект тільки якщо включення великі та їх небагато. Якщо ж у піску міститься досить багато дрібних сторонніх включень, то матеріал доведеться додатково просіювати. А це – додаткові витрати. 9.Радіоактивність піску Усі матеріали, що видобуваються з гірських порід, мають певний радіаційний фон. Пісок – не виняток. Радіоактивність усіх будівельних матеріалів вимірюється у беккерелях на кілограм (Бк/кг). Виділяють 4 класи радіоактивності: marker 1 1 клас – показник радіоактивності тут менше 370 Бк/кг; marker 1 2 клас – показник до 740 Бк/кг; marker 1 3 клас – до 1500 Бк/кг; marker 1 4 клас – понад 1500 Бк/кг. У будівництві використовується продукція, радіоактивність якої не перевищує 1500 Бк/кг. І це – надто висока цифра. Зазвичай, беруть матеріали з радіоактивністю менше 370 Бк/кг. Переважна більшість пісків належить до першого класу. Це означає, що використання їх є абсолютно безпечним. Виняток становить лише так званий «чорний пісок». Він є скупченням важких мінералів, серед яких ільменіт, що містить титан і монацит. Чорні піски поширені по всій планеті. В Україні вони зустрічаються на берегах Азовського моря. Вони мають досить високий радіаційний фон (до 1000 мікрорентген на годину). Такі піски не використовуються ні у будівництві, ні в інших областях. Генезис пісків Піски утворюються переважно в результаті хімічного або фізичного руйнування гірських порід. В геології цей процес називають вивітрюванням. Обидва типи вивітрювання тісно пов’язані один з одним і діють спільно. Однак інтенсивність прояву кожного з них, що визначається рядом факторів (кліматом, мінеральним складом порід, рельєфом і т.д.), в різних місцях неоднакова. Вивітрювання перетворює гірські породи під впливом різних чинників: вода, вуглекислий газ, кисень, добові та сезоні коливання температур. Зазвичай у такий спосіб руйнується граніт. Склад граніту – це кристали кварцу, польового шпату, слюд та інші різноманітні мінерали. Польовий шпат, контактуючи з водою, розпадається швидше за кварц, що дозволяє граніту розсипатися на фрагменти. Далі відбувається процес денудації, тобто руйнування порід та транспортування уламків в нижчі ділянки земної поверхні під дією гравітації, води, вітру. Потім відбувається седиментація (нагромадження) уламків. Ці процеси спричиняють згладжування поверхні як суходолу, так і океанічного дна. Це порівняно повільні процеси — тривалість їх обчислюється сотнями, тисячами, а то й мільйонами років. Застосування пісків Піски належать до важливих для економіки природних ресурсів і застосовуються у багатьох галузях промисловості. Вони є складовим компонентом штукатурних сумішей та бетону, додаються до глини для зменшення усадки та розтріскування під час виробництва цегли; суміші піску з асфальтом використовуються як дорожнє покриття. У ливарній справі піски застосовуються як формувальні та розділові матеріали. Використовують як абразивні матеріали: шліфувальний папір, піскоструй тощо. Деякі піски використовуються для покращення ґрунтів (вапняні піски) та як добрива (глауконітові піски). Широко використовуються фільтруючі властивості піску, а на залізничному транспорті він застосовується як «гальмівний» матеріал. Піски можуть бути джерелом рідкісних мінералів і елементів. У деяких міститься золото, у інших – дорогоцінне каміння, платина, уран, олово та ін.. Крім тієї важливої ролі, яку відіграють піски завдяки видобутку з них рідкісних складових компонентів, вони є ще дуже важливими колекторами різноманітних цінних рідких речовин. Вони служать великими резервуарами для прісної води, розсолів, нафти та газу. Рідини та гази можуть також бути введені в піски. Ця властивість пісків використовується для створення сховищ природного газу, для закачування прісних вод з метою використання в майбутньому. Забезпеченість України Найбільш поширеним в Україні піском для будівництва є річковий та кар’єрний, також в Україні видобувають у невеликих кількостях морський пісок, проте він не такий популярний. У будівельній сфері найбільше цінується пісок річкового генезису. Це чистий матеріал без зайвих домішок та сміття, який видобувають намивним методом із дна річки. В Україні найбільшим джерелом річкового піску є річище р.Дніпро, тут знаходиться приблизно 75% усіх річкових родовищ. На Київську область припадає третина (близько 12 зон) усіх офіційних річкових родовищ піску України. Морський пісок видобувають відкритим способом у прибережних районах Одеської, Миколаївської та Херсонської областей. Існує ряд причин, чому за обсягом він видобувається в найменшій кількості. По-перше – це високий вміст солі та морських мінералів, тому морський пісок не підходить для багатьох потреб. По-друге – на більшій частині прибережної зони Чорного та Азовського морів заборонено промисловий видобуток піску. Кар’єрний пісок найчастіше видобувають відкритим способом. Це найдешевший вид піску. У процесі обробки його можуть очищати від великого сміття та домішок способом промивання або просіювання. Піщані кар’єри можна знайти у кожній області України. Залежно від особливостей родовища, в будматеріалі можуть бути домішки глини, ґрунту, кварцу і т.д. За даними ДНВП «Геоінформ України», в Україні обліковується 42 родовища піску кварцового. Кварцовий пісок використовується для виробництва скла та поширений майже в усіх регіонах України. Станом на 01.01.2021 р. загальні балансові запаси піску кварцового в Україні складали 240,57 млн.т..