Основу большинства строительных материалов составляют природные компоненты, которые обладают необходимыми свойствами и находятся в достаточном количестве для промышленной добычи. Кварцевый песок относится к одному из самых распространенных природных минералов и применяется во всех сферах строительной деятельности.
Чем обеспечиваются химические свойства материала
Главным компонентом кварцевого песка является диоксид кремния (кварц). Его формула – SiO2. В его составе также могут содержаться органические примеси, глина, оксиды железа и ряда других металлов. Содержание кварца в исходном минерале обычно не менее 93-95 %.
Принцип действия строительных смесей, применяющихся для получения строительных блоков и плит, основан на химическом взаимодействии компонентов. Образующиеся в его результате неорганические цепочки обеспечивают требуемые параметры материала.
Диоксид кремния является кислотным оксидом, поэтому вступает в реакцию с соединениями кальция и алюминия, содержащимися в известняке и глине. Взаимодействие может протекать как при высыхании влажной смеси, так и при термическом запекании.
Сферы применения кварца
Кварцевый песок используется в самых различных областях – строительстве, промышленности, производстве стекла и других сферах. Хорошо подходит для пескоструя. Его часто применяют для производства строительных блоков и кирпича, а также при изготовлении цементных растворов и всевозможных смесей для укладки асфальта.
Изготовление кирпича
Широко используется этот вид песка и в качестве добавки при замешивании штукатурных растворов для наружной или внутренней отделки.
Подготовка штукатурного раствора
Еще одна область применения кварцевого песка – это изготовление изделий из фарфора и фаянса, которые за счет прочности материала приобретают соответствующие свойства. Также песок используется и при производстве стекла.
Изготовление стекла
Рассматриваемый продукт используют также и в фармацевтической промышленности для производства линз различного типа. Высокие абразивные свойства материала позволяют изготавливать идеально гладкие и прочные стекла.
Нельзя не упомянуть об использовании кварцевого песка в пищевой промышленности, где он успешно применяется для очистки воды. Материал хорошо справляется с задерживанием и поглощением вредных веществ, благодаря чему его активно используют в современных фильтрах.
Разновидности кварцевого песка и его добыча
Выделяют естественную и искусственную разновидности песка, отличающиеся способом добычи.
Естественный природный
Этот вид песка повсеместно распространен в природе и находится на дне водных бассейнов и в составе толщи грунта. Размеры большей части его зерен составляют от 0,2 до 1 мм.
Существуют несколько путей добычи кварцевого песка:
- разработка карьеров – является основным способом. Если добыча проводится над уровнем моря, то полученный песок называется горным. Разновидности почвенного песка извлекаются при разработке грунта на равнинах. Внешний вид карьерного песка отличается заостренными формами и часто – шершавой поверхностью, что делает данный его ценным строительным материалом. Извлеченный песок может подвергаться дополнительной обработке – просеиванию, промыванию и просушке. Чем строже требования к свойствам песка в какой-либо отрасли, тем тщательнее требуется подготовка. В строительстве небольших сооружений песок обычно не подвергают никакому воздействию и поставляют прямо с места его добычи;
- разработка водных бассейнов – песок вымывается земснарядом и характеризуется высокой чистотой, обеспечиваемой естественной промывкой. Добыча ведется в руслах рек, озерах, а также морских акваториях. Морской песок несколько менее ценен из-за большего содержания минеральных примесей. Речной песок отличается гладкой формой – под увеличением микроскопа песчинки напоминают морскую гальку. Использование гладких (окатанных) песков распространено в самовыравнивающихся смесях – песчинки не цепляются друг за друга.
Так на фото выглядит природный кварцевый песок
Искусственный песок
Несмотря на название, минерал имеет естественное происхождение, однако изначально находится в виде крупных кристаллов. Для превращения кристаллов кварца в песок применяют механическое воздействие (взрыв), после чего осколки подвергаются дроблению.
Обычный
Как такового понятия «обычный» песок не существует. Этим «термином» обыватели называют материал знакомый с детства по любимым пляжам и песочницам. Поэтому у каждого человека субъективное понятие «обычного».
Но в 99 случаях из 100, под «обычным», понимается карьерный или речной минерал. Это своеобразная «смесь» из различных пород и примесей: кварц, диоксид кремния, суглинок и т.д.
Способы классификации кварцевого песка
Отправной точкой в системе классификации являются свойства материала и способы его подготовки. Выделяют следующие направления классификации кварцевого песка:
По крупности (фракционному составу)
Численное выражение является средним значением размеров частиц или диапазоном их размеров (фракцией):
- пылевидный кварц – представляет фракцию менее 0,1 мм (просеивается в сито с диаметром пор 0,1 мм) и обычно встречается при дроблении кристаллов кварца;
- мелкозернистый песок – фракция 0,1-0,25 мм;
- средний песок – фракция 0,25-0,5 мм;
- крупнозернистый песок – фракция 0,5-1 (редко до 3) мм.
По обогащению
Кварцевый песок подразделяется на необогащенный и обогащенный песок:
- необогащенный песок представляет собой исходный минерал, который не подвергали обработке с целью увеличения содержание диоксида кремния;
- обогащенный песок содержит увеличенное на несколько процентов содержание кварца, полученное за счет удаления большинства примесей. Так, белый кварцевый песок очищен от органических соединений, оксидов железа и примесей глины путем просеивания, промывки и сушки.
Из-за особенностей производства различаются и основные технические характеристики полученного материала. Это в свою очередь влияет на возможности дальнейшего применения кварцевого песка.
Технология обогащения
Высокая чистота кварцевой смеси является необходимым требованием в ряде технологических процессов. Начальная ступень обогащения включает фракционирование и промывку – с их помощью удаляются наиболее грубые примеси.
Следующим этапом является использование специальных технологий, таких как:
- гравитационное обогащение – основной способ, сущность которого заключается в разделении компонентов смеси по плотности. Более легкие частицы уносятся водным потоком, тогда как тяжелые оседают на дно аппарата. Гравитационное воздействие можно усилить центрифугированием или добавлением химических реагентов, изменяющих смачиваемость компонентов песка;
- электрическая и магнитная сепарация – представляет собой воздействие электрическим током и магнитным полем, приводящим к отделению некоторых примесей. Так, магнитное воздействие особо эффективно при очистке от частиц железа, обладающих магнитными свойствами.
Параметры обогащенного песка принципиально влияют на качество выполняемых работ. Наилучшие по свойствам песчаные смеси производят только сертифицированные предприятия, использующие стандартные технологии.
По окраске
Бывает природный и окрашенный. Природный кварцевый песок имеет цвет от бледно-желтого до коричневато-желтого. Искусственное окрашивание проводится устойчивыми красками на основе синтетических связующих, позволяя создавать из песка оригинальные многоцветные орнаменты. Такой песок может быть цветным и белым.
По степени подготовки
В зависимости от технологических требований, песок может выпускаться в следующих разновидностях:
- фракционированный – представляет собой конкретную фракцию песка, размеры которой ограничены техническим регламентом;
- сухой – высушенный до воздушно-сухого состояния. Вместе с фракционированным песком может применяться в качестве рабочего тела пескоструйных аппаратов;
- прокаленный песок – полностью обезвоженный путем прокаливания. Нагревание существенно выше 100 °С обеспечивает десорбцию влаги даже из глубоких пор кварца. Такой песок применяется в готовых строительных смесях, хранящихся длительное время – даже незначительное содержание влаги может привести в негодность всю смесь;
- окатанный кварцевый песок – обладает менее абразивными свойствами, поэтому подходит для деликатного применения, например, песочниц на детских площадках;
- формовочный кварцевый песок – применяется для получения литых кварцевых изделий и отличается высокой степенью обогащения.
Характеристики и свойства
Отдельные крупинки кварцевого песка имеют размер от 0,05 до 3 мм. В песке могут содержаться самые разные примеси, которые влияют на его физико-механические свойства и цвет. К примеру, содержание в нем железа придает песку бурый цвет. Титан – розовый, чистый кварц бесцветен. Рассмотрим основные физико-механические характеристики:
- 1 класс радиоактивности;
- плотность составляет более 1400г/см3;
- по шкале Мооса твердость 7;
- дробимость около 0,3;
- истираемость – 0,1.
Производство и добыча кварцевого песка
На территории России существует значительное количество крупных месторождений кварцевого песка. К наиболее известным относятся Чулковское (Московская обл.), Козловское (Брянская обл.), Елшанское (Волгоградская обл.), Березичское (Калужская обл.) месторождения и ряд других.
Отличия кварцевого строительного песок, добываемого из этих мест, заключаются в изначально высоких параметрах качества и большей стоимости. Важно понимать, что свойства песка из ближайшего карьера будут вполне достаточны для строительства небольших дачных сооружений, поэтому не стоит переплачивать. Если же целью является постройка крупного особняка, то экономия на качестве песка может негативно отразиться на долговечности дома.
Так происходит добыча кварцевого песка на специальной производственной линии:
Особенности
Достаточно часто новички в сфере строительства путают строительный песок с кварцевым. В итоге получается неразумное расходование финансовых средств, неверные эксплуатационные характеристики и свойства конечного продукта или объекта. Необходимо различать их, чтобы правильно применять.
Особенности производственного процесса и физико-механические свойства кварцевого песка позволяют назвать рассматриваемый материал одним из самых ценных в современной промышленности. Его не используют как наполнитель для строительных составов, не засыпают траншеи, не укладывают подушки и не выравнивают грунт. При этом нельзя сказать, что кварцевый песок не пригоден для осуществления этих целей. Причина отказа проста – в экономическом плане его использование в данной области совершенно невыгодно.
Если сравнивать строительный песок и кварцевый, стоит отметить одно серьезное отличие. Последний отличается более однородным составом. Поры между зернами позволяют назвать этот материал одним из самых грязеемких. При этом, износ отдельных частиц – крайне длительный и сложный процесс (7 баллов по шкале твердости Мооса). Это свойство позволяет применять материал в различных фильтрующих системах.
Чем нормируются характеристики песка
Основным регулирующим документом является ГОСТ 2138-91, также существуют и другие нормативные документы (гост 22551 77, гост 51641 2000, 8736 93). В них отражены требования к основным параметрам качества и свойствам, а именно:
- содержание глинистой составляющей. Выделяют 5 групп с установленными количествами глины от 0,2 до 2,0 %;
- содержание диоксида кремния – от 99 % до 93 %, соответствующих группам от К1 до К5;
- коэффициент однородности, отражающий вариацию размеров частиц относительно среднего (в %). Чем больше значение, тем однороднее песчаная смесь. Всего существует пять групп (от О1 до О5), отличающихся коэффициентом однородности (от 80 до 50 %);
- фракционный состав. Данный параметр отражает средние размеры частиц кварцевого песка: до 0,14 мм; 0,14-0,18 мм, 0,19-0,23 мм, 0,24-0,28 мм, более 0,28 мм;
- влажность. Сухие пески содержат не более 0,5 % влаги, влажные – не более 4,0 %, сырые – не более 6,0 %;
- в составе песка также нормируется содержание оксидов металлов, площадь поверхности зерен, их форма, газопроницаемость, а также потеря массы при прокаливании.
Качественный песок обязательно должен иметь сертификат соответствия указанным нормам.
Эксплуатационные свойства кварцевого песка
К параметрам материала, влияющим на качество работы и определяющим сферу применения, относятся:
- насыпная плотность – составляет порядка 1300-1500 кг/м3;
- истинная плотность – находится в диапазоне 2600-2700 кг/м3. Значение истинной плотности применяется при расчетах объема цементного или бетонного раствора, получаемого при смешивании компонентов;
- теплопроводность кварцевого песка – около 0,30 Вт/(м?°С). Значительное влияние на теплоизолирующие свойства оказывает форма и размеры песчаных гранул – чем плотнее их расположение и меньше зазоры, тем коэффициент теплопроводности выше;
- температура плавления — максимальная рабочая температура кварцевого песка оценивается в 1050 °С, что вполне достаточно для любых строительных работ. При литье кварцевых изделий используются температуры 1700 °С и выше.
- обычный кварцевый песок в рыхлом состоянии имеет объемный вес 1 500 кг/м3, а объемный вес составляет 1600 кг/м3.
Карьерный
Карьерный способ добычи — самый бюджетный. Но в результате получается материал невысокого качества из-за большого количества различных примесей. Чаще всего его применяют для черновых работ в строительной сфере.
В некоторых случаях карьерный песок дополнительно промывают и просеивают, чтобы разделить его на фракции и повысить качество. Но себестоимость такой продукции значительно выше, поэтому дополнительную очистку используют довольно редко.
Достоинства и недостатки материала – общая оценка
Кварцевый песок является практически незаменимым компонентом во множестве областей применения, а технологии с его участием отработаны до совершенства. За практичность материал получает «5».
Внешний вид песка знаком с детства, а песочные площадки часто ассоциируются с пляжем и отдыхом – за внешний вид также ставим твердую «5».
Несмотря на массовое применение песка, его мелкая пыль может приводить к хроническим болезням у строителей. За экологичность материал получает «4».
Стоимость песка сравнима со стоимостью других строительных материалов. Не обладая особыми преимуществами в цене, кварцевый песок вполне заслуживает оценки «4».
Примерная стоимость различных фракций кварцевого песка приведена в таблице:
| Наименование | Стоимость, руб |
| Кварцевый песок ВС-050-1 | 3000 |
| Кварцевый песок фр.0,1-0,63 | 3200 |
| Кварцевый песок фр.0,5-0,8 | 3750 |
| Кварцевый песок фр.0,5-1,0 | 3750 |
| Кварцевый песок фр.0,8-1,4 | 3950 |
| Кварцевый песок фр.0,8-2,0 | 3950 |
| Кварцевый песок фр.1,2-3,0 | 3950 |
Наряду с глиной и известняком, кварцевый песок относится к числу важнейших и необходимых компонентов для производства и быта. Разнообразие свойств материала обеспечивает широкий спектр применения. Наличие песчаных карьеров недалеко от места строительства значительно снижает затраты на возведение дома.
Основные отличия
| Кварцевый | Речной | Карьерный | |
| Стоимость | Высокая | Средняя | Низкая |
| Сфера применения | Промышленная, строительная | Строительная, бытовая | Строительная, бытовая |
| Степень очистки | Высокая/средняя | Высокая/средняя | Средняя/низкая |
Что касается фракции, то любой их видов, может быть как крупным, так и мелким. Единственное отличие, у кварцевого — фракция будет более однородной, у речного — песчинки будут более округлыми, без четко выделенных граней.
