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.
Вторичный кварц: особенности сырья и способ добычи
Тоже образуется вследствие распада гранита, но его отличие от первичного заключается в том, что он подвергается процессу переноса из изначального месторождения кварцевого песка. Обычно это происходит под воздействием воды, когда жидкость размывает первичный кварц.
Водные потоки отделяют песок от каолина, насыщают его влагой, не препятствуя контакту с воздухом. В месте, куда переносится материал, происходит его накапливание. Обычно под такими участками подразумевают озерное и речное дно либо залежи кварца в земле.
Особенности добычи
Вторичный кварц могут добывать несколькими способами. Первый предполагает разработку карьеров: кварцевый песок достают из карьера, используя экскаватор. Второй заключается в обработке речного или озерного дна земснарядом. В этом случае насосом собирают воду с присутствующим в ней кварцем, после чего подают эту смесь в места накопления.
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.
Первичный кварц: особенности сырья и способ добычи
Представлен каолином в сочетании с кварцевым песком, которые не были разделены и перенесены. Говоря другим словами, первичный кварц представлен гранитом в разложенном состоянии, который много лет находится в первичном месте образования: ни воздух, ни вода не могут воздействовать на его состояние. По сути это материал в «законсервированном» состоянии, совершенно не подверженный каким-либо воздействиям механического либо физического воздействия. В таком виде он находится под толстым пластом смеси, состоящей из первичной глины и кварца, под непосредственным благоприятным воздействием климатических условий. По этой причине кристаллы кварцевого песка не полируются и не шлифуются, защищены от проникновения химических веществ.
Каолин
Особенности добычи
Разработка месторождения кварцевого песка заключается в добыче его из места залегания, а также последующей транспортировке на место переработки. На производстве кварцевый песок отделяют от глины: ее растворяют, после чего кварц обезвоживают. Далее выделенный кварц подвергают дополнительному промыванию. В результате сырье освобождается от остаточного налета глины. После этого материал прокаливают, распределяют по фракциям и фасуют.
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 кварцевого песка
Особенности кварцевого песка
Особенность кварцевого песка, отличающая его от других видов песка, состоит в том, что материал этот является мономинеральным, то есть состоящим только из одного минерала — кварца. Эта однородность делает его ценным промышленным сырьем. Малая доля примесей позволяет получить из сырья стекло с высокой степенью прозрачности. Еще одна особенность — межзерновая пористость. По сравнению с другими материалами кварцевый песок обеспечивает наибольшую грязеемкость. В дополнение к этому свойству малая степень износа песчинок, и кварцевый песок отлично проявляет себя уже как фильтрующий материал.
Химические свойства кварцевого песка
Кристаллическая структура кварца придает ему и полученному из него песку исключительные характеристики прочности и устойчивости к действию щелочных и кислотных материалов. Очень высокая твердость, тугоплавкость и химический состав кварцевого песка обуславливают его повышенную огнеупорность и пожаробезопасность. Материал по своим свойствам соответствует диэлектрику и инертен к широкому ряду химических веществ.
Физические свойства кварцевого песка
Для песка характерны все свойства кварца:
- насыпная плотность 1300-1500 г/см3
- истираемость — 0,1
- дробимость — 0,3
- твердость (шкала Мооса) — 7 (для сравнения твердость алмаза — 10)
- использование по радиоактивности — 1 класс
Плотность кварцевого песка определяется двумя разными подходами. Есть плотность насыпная, и есть плотность истинная. Насыпная рассчитывается как отношение массы материала в сыпучем состоянии к его объему. В эту величину входят поры в зернах песка и воздушные пространства между ними. То есть данное значение может изменяться в зависимости от влажности материала. Истинная плотность — величина постоянная, представляет собой отношение вещества в абсолютно плотном состоянии к его объему. Влажность песка роли не играет. Для изменения плотности должен быть изменен химический состав или молекулярная структура. Насыпная плотность меньше истинной. Плотность материала — важная характеристика, которую обязательно нужно учитывать для расчета мест для хранения, его перевозки и перемещения подъемно-транспортным оборудованием.
Истираемость, дробимость и твердость кварцевого песка — косвенные показатели его прочности. Для определения значений проводят испытания зерен на вращающемся истирающемся круге из металла, сжатие массы фракций механическим способом и царапание зерном эталона и, наоборот, эталоном зерна.
Фракции кварцевого песка:
- пылевидный — менее 0,1 мм
- мелкозернистый: 0,1- 0,8 мм
- среднезернистый: 0,8 — 1,6 мм;
- крупнозернистый: 1,6 — 6,0 мм
Кварцевый песок пылевидный и мелкозернистый применяют в составе разных строительных материалов, таких как строительные смеси, шпатлевки, затирки, абразивные материалы, тонкие штукатурки и краски.
Кварцевый песок средней зернистости используют для фильтрации и очистки жидкостей, для пескоструйных работ, для строительных смесей, фасадных и интерьерных штукатурок, наливных полов, бетонных растворов, в ландшафтном дизайне, для засыпки спортивных площадок.
Материал крупных фракций используют для изготовления тротуарной плитки, бетонных блоков, декорирования ландшафта. Также он используется для фильтрации.
Песок всех фракций находит применение в стекольной, литейной и химической промышленности.
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:
Добыча и производство кварцевого песка
Добыча кварцевого фракционного песка производится открытым способом из карьера или земснарядом из природных месторождений в поймах рек и озер.
Малое количество примесей и большое количество кварца — этим отличаются разработки, в которых добывают кварцевый песок, от карьеров, в которых добывают обычный строительный песок. Добытый сырец проходит ряд технологических процессов: промывку от грязевых отложений и очистку от примесей химическим методом. Данный процесс называют обогатительным, он служит для получения песка необходимого качества. В результате увеличивается содержание кварцевой породы, и получается чистейший материал, который после сушки на специальных установках, проходит через ряд сит и распределяется на фракции. Полученную продукцию называют фракционный кварцевый песок.
Процесс добычи земснарядом происходит так: смесь песка и воды со дна водоема закачивается и передается по специальному трубопроводу к месту складирования. Вода постепенно отделяется от добытого грунта и уходит по водостокам обратно в водоем. Полученный материал отправляют на предприятие для его дальнейшего обогащения и разделения на фракции.
Искусственный кварцевый песок получают из жильной кварцевой породы, которую сначала отправляют в дробильный комплекс. Там сырье измельчают на зерна. Затем следуют процедуры, аналогичные при работе с карьерным песком: материал промывается, просушивается и разделяется техническим ситом на фракции.
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.
Кварцевый песок: самые важные сведения
Кварц представляет собой распространенный минерал, который содержится в земной коре. В чистом виде минерал является бесцветным или белым. Однако даже незначительные примеси других минералов гарантируют получение определенной окраски. Кварц бывает не только белым, но и красным, черным, ведь все обуславливается дополнительными компонентами. В природе часто встречается кварцевый песок, который ценят в строительстве.
Нужно понимать, что кварцевый песок добывают в обычном карьере, но при этом предполагается обязательное наличие повышенного уровня кварца и незначительное количество примесей. В богатых месторождениях, которые уже успели проявить себя с наилучшей стороны, процент чистого кварца, содержащегося в песке, может достигать даже 99%.
В обязательном порядке проводится продолжительная процедура промывки добытого песка, ведь он должен избавиться от загрязнений и примесей, одновременно получив большую часть кварцевой породы. После того, как проводится промывание с обязательной сушкой, предполагается просеивание через техническое сито для дальнейшей разбивки на фракции мелких размеров.
При использовании кварцевого песка нужно обращать особенное внимание на его фракцию. Чаще всего используются мелкозернистые пески, размер фракций которых составляет около 0,1 миллиметра.
Мелкозернистый кварцевый песок
Возможности использования мелкозернистого кварцевого песка:
- Стекольная промышленность.
- Производство оконного и технического стекла.
- Выпуск стекловолокна для электронных систем.
- Изготовление фаянса.
- Выпуск фарфора, керамики.
- Лакокрасочное производство.
- Производство шпатлевок, клея.
- Создание огнеупорных материалов, необходимых в строительных мероприятиях.
Следующая разновидность – кварцевый песок средних фракций. В этом случае размер частиц составляет 0,3 – 1 миллиметров. В большинстве случаев такой песок используется для наполнения фильтрованных установок. Повышенная грязеемкость позволяет кварцевому песку выступать фильтрующим элементом для удаления крупных примесей, бактерий. Данный аспект позволяет успешно использовать песок при очистке воды в хозяйственном и питьевом водоснабжении, создании фильтров для очистки нефтяных продуктов, пребывающих в жидком состоянии. Кварцевый песок также пользуется популярностью при проведении строительных и отделочных мероприятий.
Кварцевый песок средних фракций
С каждым годом повышается популярность крупнозернистого кварцевого песка. Популярность выражается в объеме реализации, которая увеличивается на постоянной основе. Крупный кварцевый песок может выступать посыпкой для мягкой кровли, элементом устройства эпоксидных, наливных полимерных и полиуретановых напольных покрытий, используемых в промышленных помещениях.
Крупнозернистый кварцевый песок
Эффективность использования кварцевых песков доказана многолетней успешной практикой. Материал является качественным, безвредным и дешевым, в результате чего успешно проявляет свои самые лучшие характеристики во время своего использования.
Нужно понимать, что стоимость кварцевого песка изменяется, ведь она зависит от следующих параметров:
- Уникальность месторождения.
- Цветовая гамма кварцевого песка.
- Особенности добычи.
- Транспортная удаленность.
- Фракция (цены повышаются, если предполагается крупная фракция).
Таким образом, изначально невозможно рассчитывать на точную стоимость строительного материала и нужно быть готовым к потенциальным вариациям.
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.
Состав и химико-физические свойства кварцевого песка
Состав кварцевого песка регулируется ГОСТом 21-38, ТУ. Согласно этому ГОСТу в составе должны присутствовать не менее 95% оксида кремния, допустимо присутствие глины не более 1%, железа не более 1%.
Влажность не должна превышать 10%. Цвет песка зависит от примесей в нем, так, наличие в составе титана придает песку розовый цвет, железа – бурый, чистый кварц имеет молочный оттенок либо не имеет цвета. Желтым обычно является обожженный песок.
Однако существуют и другие требования.
Скажем, если песок предназначен для силикатной промышленности – он может делиться на три класса. Класс А должен иметь не менее 70% оксида кремния, В – не менее 60%, С – не менее 50%. Песок для стекольной промышленности делят по уровням светопрозрачности.
Кварцевый песок – очень твердый, тугоплавкий и огнеупорный материал, устойчивый к воздействию кислот и щелочей, не боится перепадов температур, а также является диэлектриком.
Эти свойства позволяют использовать его в разных отраслях промышленности. Причем применение кварцевого песка в той или иной области зависит от его конкретных характеристик. Кварцевый песок, который предлагается у нас, прошел температурную обработку, которая требуется для устранения влаги и повышения качества песка.
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.
Применение кварцевого песка
- В строительных работах кварцевый песок используют как основу для приготовления бетона и штукатурных смесей. Его применяют в качестве декоративного материала при облицовке поверхностей или устройстве ландшафта и зон отдыха.
- В производстве кварцевый песок является незаменимым компонентом при изготовлении фарфора, фаянса, стекла, эмали, лакокрасочных материалов.
- Физико-механические свойства материала делают его незаменимым элементом систем фильтрации воды.
- В промышленности песчаную породу используют для литья металлопроката, выплавки стали и огнеупорных изделий.
- В процессе монтажа и устройства электросетей минерал служит дугогасящим элементом.
- Кроме всего прочего, песок широко применяется при устройстве дорожного покрытия, вертолетных и спортивных площадок.
