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).

Піски вхо­дять до пере­лі­ку кори­сних копа­лин загаль­но­дер­жав­но­го зна­че­н­ня затвер­дже­но­го поста­но­вою Кабі­не­ту Міні­стрів Укра­ї­ни від 12 гру­дня 1994 р. № 827, як сиро­ви­на вогне­трив­ка, сиро­ви­на фор­му­валь­на і для огруд­ку­ва­н­ня, сиро­ви­на абра­зив­на та сиро­ви­на скля­на і фар­фо­ро-фаян­со­ва.

Класифікація пісків

За гене­зи­сом піски поді­ля­ють на озер­ні, мор­ські, річко­ві, водно-льо­до­ви­ко­ві та шту­чні.

За кру­пні­стю зерен піски кла­си­фі­ку­ють на:
тон­ко­зер­ни­сті (0,05–0,1 мм),
дрі­бно­зер­ни­сті (0,1–0,25 мм),
сере­дньо­зер­ни­сті (0,25–0,5 мм),
кру­пно­зер­ни­сті (0,5–1,00 мм) та
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:
моно­мі­не­раль­ні, тоб­то такі, що скла­да­ю­ться із зерен одно­го міне­ра­лу;
олі­го­мі­ктні – скла­де­ні зер­на­ми 2–3 міне­ра­лів, але з пере­ва­жа­н­ням одно­го міне­ра­лу;
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:
Тон­кий – 0.7–1;
Дуже дрі­бний – 1–1.5;
Дрі­бний – 1.5–2;
Сере­дній – 2–2.5;
Кру­пний – 2.5–3;
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:
1 клас – пока­зник радіо­актив­но­сті тут мен­ше 370 Бк/кг;
2 клас – пока­зник до 740 Бк/кг;
3 клас – до 1500 Бк/кг;
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, https://insgeo.com.ua/stannum/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..

Список використаних джерел.

ДСТУ Б В.2.7–32-95 Буді­вель­ні мате­рі­а­ли. Пісок щіль­ний при­ро­дний для буді­вель­них мате­рі­а­лів, виро­бів, кон­стру­кцій і робіт. Техні­чні умо­ви.
Мала гір­ни­ча енци­кло­пе­дія : у 3 т. Т. 2 : Л — Р / В. С. Біле­цький [та ін.] ; ред. В. С. Біле­цький. – Донецьк : Дон­бас, 2007. – 652 с.
Пет­ти­джон Ф. Дж., Пот­тер П., Сивер Р. Пески и песча­ни­ки. — М.: «Мир», 1976. — 535 с.
Свин­ко Й. М. Гео­ло­гія / Свин­ко Й. М., Сивий М. Я. – Київ : Либідь, 2003. – 480 с.
Тер­мі­но­ло­гі­чний слов­ник-довід­ник з будів­ни­цтва та архі­те­кту­ри / Р.А.Шмиг, В.М.Боярчук, І.М.Добрянський, В.М.Барабаш; за заг. ред. Р.А.Шмига. – Львів, 2010. – 222 с.