ПІСКИ (а. sands; н. Sand; ф. sables; і. arenas) - дрібноуламкові пухкі осадові гірські породи (або сучасні опади). Складаються зі скатаних і незграбних зерен (пісчинок) різних мінералів та уламків гірських порід. За умов утворення піски можуть бути річковими, озерними, морськими, флювіогляціальними, елювіальними, делювіальними, пролювіальними та еоловими. Загальноприйнята класифікація за розміром зерен та уламків відсутня. Зазвичай до піщаних відносять зерна розміром від 0,05 до 2 мм. За переважним розміром зерен піски поділяються 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), крупнозернисті (1-2 мм). У пісках майже завжди є домішка пилуватих (алевритових), глинистих та органічних частинок. За речовинним складом розрізняють піски мономінеральні, що складаються з зерен переважно одного мінералу, олігоміктові, складені зернами 2-3 мінералів з переважанням одного, і поліміктові, що складаються з зерен мінералів і гірських порід різного складу. Найчастіше зустрічаються піски кварцові, аркозові (кварц-польовошпатові), глауконіт-кварцові, слюдисті та ін. Як домішки звичайні слюда, гіпс, магнетит, ільменіт, циркон та ін.
Зерна пісків формою ділять на округлі, округло-кутасті і незграбні; за ступенем окатанності - на скручені, напівокатані та гострокутні; за характером поверхні - на зерна з рівною, нерівною та шорсткою поверхнями.
У Європейській частині 51% пісків представлені алювіальними відкладами. Зазвичай вони добре диференційовані по крупності, а їх родовища, як правило, мають лінійну протяжність. 24% пісків складають флювіогляціальні відкладення, вони відрізняються мінливістю гранулометрії, складу, за мінералогічним складом — зазвичай поліміктові, утворюють поклади найрізноманітніших форм. 11,3% пісків представлені еоловими відкладами. Вони тонко-або дрібнозернисті, часто містять зерна польового шпату, слюди та домішку глин. Піски морські (6,5%) та озерні (1,6%), як правило, мають майданне поширення. Серед пісків можуть зустрічатися лінзи та прошарки глинистих пісків та глин.
Піски широко поширені. Вимоги до якості пісків визначаються державними та галузевими стандартами або технічними умовами. З точки зору кількості та якості використовуваних кварцових пісків вони можуть бути поділені на 2 складові групи: масового використання та вузького призначення. До першої відносяться піски, що застосовуються при будівництві автомобільних та залізниць, для виготовлення бетонів та будівельних розчинів, у виробництві силікатних будівельних матеріалів, для отощення глин при виготовленні виробів грубої кераміки, покрівельних рулонних матеріалів, у цементному виробництві, для закладення підземних гірничих виробок. Якісні вимоги до цих пісків обмежуються зазвичай розмірністю зерен, і деякі споживачі пред'являють додаткові не жорсткі по мінеральному і хімічному складу вимоги. Піски другої групи використовуються у ливарному виробництві (формувальні піски), у виробництві вогнетривів (динасу), фарфоро-фаянсу, скла, для пісочниць локомотивів, як абразивний матеріал, для випробування цементів, фільтрації води та ін. 2138-84 мінералогічний, зерновий та хімічний склад пісків, пред'являє вимоги до його газопроникності та вогнетривкості; ГОСТ 22551 - 77 "Пісок кварцовий, мелений, піщаник, кварцит та житловий кварц для скляної промисловості" - до хімічного складу пісків та регламентує їх зерновий склад.
Розвідані до промислових категорій та затверджені запаси пісків, що використовуються як нерудна сировина, враховані низкою державних балансів запасів корисних копалин CCCP. На 1 січня 1984 р. балансом "Піски для бетону та силікатних виробів" враховано 875 родовищ пісків із запасами 7487 млн. м 3 . У 1983 розроблялося 321 родовище та видобуто 78,6 млн. м3. У 1979-84 видобуток пісків збільшився майже на 10%. Балансом "Формувальні матеріали" враховано 120 родовищ пісків із запасами 3243 млн. т, у т.ч. Годинник-Ярське в Донецькій області (269,3 млн. т), Ігірмінське в Іркутській області (220,7 млн. т). Розроблялося 45 родовищ та видобуто 26,6 млн. т пісків. Балансом "Скляна кварцсодержащая сировина" враховано 106 родовищ із запасами 703,4 млн. т кварцових та 286,4 млн. т кварц-каолінових пісків.
У 1986 р. розроблялося 51 родовище і видобуто 9,2 млн. т. 60% запасів і 80% зосереджено в Європейській частині CCCP. Найбільші родовища – Берестовеньківське (резервне, 81 млн. т) та Ташлінське в Ульянівській області (запаси 28,7 млн. т, видобуток 1765 т). Балансом "Абразиви" враховано 3 родовища кварцових пісків із запасами 34 млн. т. Видобуток 275 т (1986). Найбільше родовище — Гусарівське (в Харківській області), запаси 28,3 млн. т, видобуток 89 тисяч т. Балансом "Кварц та кварцити" враховано 3 родовища кварцових пісків, які використовуються як сировина для виробництва вогнетривів та як флюс із запасами 5,3 млн. т. Видобуток 461 тисяч т.
Особливість піщаних грунтів у тому, що у ньому переважають частинки, які з одного мінералу, їх розмір варіюється від 0,05 до 2 мм. Зміст частинок глини в піщаному грунті не перевищує п'яти відсотків. За відсутності вологи вони, по суті, характеризуються як звичайні сипкі тіло, і якщо стають вологими, то утворюють низький рівень зв'язності. Деякі види пісків, якщо в них потрапить вода, будуть мати гідрофільні властивості, тобто. слабо віддавати воду. Вони називаються плавунами.
Основні відмінності пісків з інженерно-геологічної точки зору (опір зсувів і здатність до пропускання води) можуть широко варіюватися в залежності від відсутності або наявності в них частинок пилу та гравійно-галечникових крупинок, а крім того, він є величиною самих частинок піску. Так що характеристики, що відрізняють одні види піщаних ґрунтіввід інших, використовуються для того, щоб розділити їх на види, завдяки чому розділені чисті, пилові та гравілисті піски. Крім цього, до піщаних грунтів можна віднести легкі супіски, які відрізняються переважанням крупинок піску, а кількість глинистої фракції дорівнює трьом-п'яти відсоткам.
Пісок поширений практично скрізь. Користуючись даними дослідників, ділянки, в яких є супіщані грунти і піски, Російської Федераціїутворюють площу майже два мільйони квадратних кілометрів, у тому числі близько півмільйона перебувають у центральній частині Росії. Пісочні масиви в Казахстані становлять площу мільйон квадратних кілометрів.
Структура пісків
Структура гранул піску дуже різноманітна. Його відмінності залежать від положення тектонічних плит, будови речовин, що входять до складу піску, природно-кліматичних умов, мінералогічного складу. Піски великої форми, среднекрупные, гравелисті, мають стала вельми поширеною у районах складок гір, де вони перебувають у розрізах відкладень різного генези. Такі піски у великій кількості представлені в районах руху стійких блоків континентальної земної корита у метаморфічних частинах фундаменту платформ. Серед старих плит, але переважно серед молодих блоків земної кори, найбільшого поширення набули більш розсіяні види пісків – дрібнодисперсні, пилуваті, і навіть мають середній розмір піщинок. У цій місцевості піски за складом мають більшу грубість, і розташовуються в моренних і флювіогляціальних відкладеннях, і утворених завдяки ним алювіальним розмиванням, і озерним і морським утворенням. У товщі відкладень, що формуються постійними водними потоками (алювіальних відкладеннях) такі види пісків часто знаходяться в самому низу розрізу (т.зв. фації перлювію), а верхні шари складають однорідніші дрібні, пилові та середні піски (т.зв. руслова фація, а також заплавна фація.)
Те, з чого складаються гранули пісків, залежить від їхнього генези, що наочно показується в акумуляції і межах єдиної області зносу. Наприклад, у багатьох областях, які зазнали четвертинного геологічного періоду заледеніння, найбільш грубими за властивостями будуть водно-льодовикові піски. Піски, що мають молодший вік (алювіальні), утворені в результаті перевідкладень і розмивань річками старіших флювіоглянцевих пісків, є яскраво виражену дисперсну гомогенну структуру. Піски, що сформувалися на місці дельт річок (прибережно-морські), складаються з ще дрібніших частинок.
Відсоток однорідності відносного вмісту частинок у піску може широко змінюватись, причому навіть усередині однієї товщі піску (а також у розрізі). Більша одноманітність припадає на морські піски, і ті, що містяться в еолових відкладах, так що вони є рівною мірою монодисперсними. Пісок з таким складом також може зустрічатися у відкладеннях, що сформувалися постійними водними потоками річок, що перебувають у рівнинах.
Полідисперсні види пісків присутні у шарах різних відкладень, які сформовані у гірських районах.
Для кількох видів піщаних ґрунтів, що утворилися завдяки водним потокам, властиве підвищення рівня дисперсності залежно від того, наскільки вони далеко перебувають від джерела знову. Характерний приклад – алювіальні піски.
Мінеральний склад пісків
Мінеральний склад пісків теж різнорідний, у ньому присутні багато мінералів, але варто виділити кілька, кількість яких значуще у відсотковому співвідношенні: хлорити – 1%, доломіт – 3%, кальцит – 7%, польові шпати 8%, кварц (який, до речі, є найпоширенішим мінералом Землі) – 70%, частку інших мінералів доводиться 11%. Ця статистика показує, що пісок складається здебільшого з кварцу та польових шпатів, з цього випливає, що такі піски найбільш поширені.
У Російській федерації в переважній частині місць у піщаних ґрунтах міститься відносно мало солей (легкорозчинних та середньорозчинних), їх вміст не перевищує однієї сотої відсотка. Хоча в районах, що знаходяться на півдні країни, піски з високим вмістом солі (більше 0,3% легкорозчинних солей) зустрічаються досить часто, і представлені в основному морськими та континентальними утвореннями. У шарах пролювіальних, алювіальних та інших видів пісків велика кількість солі вийшла завдяки континентальним засоленням, викликаним збільшенням рівня підземних вод (через антропогенні або природні причини).
Варто зазначити, що у багатьох випадках у пісках у різному відсотковому відношенні міститься залізо (до кількох відсотків). Залізо у складі пісків буде або первинним (що з'явилося внаслідок руйнування метаморфічних і магматичних порід), або вторинним (утвореним внаслідок грунтоутворення та вивітрювання), воно є у закисній та окисній формі.
Також у пісках центрального та північних регіонів країни можуть бути залишки рослинного походження (в основному не більше 3%, але може сягати 10% і навіть більше, у такому разі до назви піску додається «з домішкою рослинних залишків»).
Рівень вологи в пісках відрізняється від одного-двох відсотків до тридцяти. Верхні шари піску містять мало вологи, близько 1-5%. При капілярному зволоженні вміст вологи сильно збільшується, плоть до 30% лише на рівні підземних вод. Зазвичай волога в пісках не містить солей, проте в аридних районах води часто насичені мінералами. Крім того, високий вміст мінералів характерний для підземних вод, що знаходяться серед пісків, що характерно, наприклад, для морських берегів. За фізичним станом вода, присутня в пісках, а також легких супісках, може бути віднесена до гравітаційної та капілярної.
Пісок- це сипка, пухка осадова порода, що складається з дрібних уламків мінералів та гірських порід. Розмір окремих піщинок може бути різним: від 0,1 мм до 2 мм у діаметрі. Колір піску залежить від його хімічного складуі може бути білим, жовтуватим, коричневим, зеленуватим або навіть чорним.
Осадові породи.
Осадові породи збираються на Землі і складаються з зерен мінералів і уламків гірських порід. Такі уламки можуть з'являтися внаслідок вивітрювання та руйнування скель, мати органічне чи вулканічне походження або навіть (у найменших кількостях) потрапляти на Землю із космосу. Осадові породи накопичуються як на дні водойм, так і на суші, і можуть бути як сипучими (як пісок), так і монолітними (наприклад, піщаник).
Застосування піску.
Пісок широко використовується в різних галузях промисловості — наприклад, у будівництві (для виготовлення будівельних сумішей, бетону та цегли) або в скловарінні (як основна сировина для виробництва скла). При виготовленні кераміки в сталеливарній промисловості - для виготовлення ливарних форм, а в гірничодобувній галузі - для заповнення порожнеч, що залишилися після вилучення породи (щоб запобігти можливим обвали).
Дорогоцінні розсипи.
Важливою промисловою сировиною є пісок, що містить домішки різних мінералів, наприклад таких цінних речовин, як золото, алмази або платина. Золотоносні піски є в Росії (наприклад, на берегах Олени) і в США (на Алясці та Каліфорнії), платинові піски можна зустріти на Уралі, а алмазні піски є в Конго та Бразилії. Розсипні родовища золота є і в Україні – на Закарпатті, на Кіровоградщині. А у 2002 році багаті золоті розсипи було виявлено на півдні Луганської області.
Пісок та вітер.
Сильний вітер пустель може переносити величезні хмари гарячого піску. Такі піщані бурі є серйозною загрозою для жителів оаз, тобто невеликих родючих ділянок пустелі, зосереджених біля джерел води. У пустелях і на узбережжях вітер утворює з піску хвилясті височини - дюни, висота яких може досягати від 5 до 100 метрів. Схили дюн завжди несиметричні. З навітряної сторони схил пологіший, вітер м'яко переміщає по ньому піщинки. З іншого боку (підвітряної) схил крутіший, зерна піску здуваються вітром, надаючи йому гостріший кут.
Море та пустеля.
Піски відкладаються головним чином річках, на дрібних ділянках морського дна й у пустелях. Тому найбільш вологі (дно річок, озер і морів) і посушливі (пустельні) ділянки Землі, як правило, рясніють піском. На жаль, не на всіх морських пляжах, берегах річки озер є пісок — нерідко вони кам'янисті чи заболочені. На морських узбережжях України зустрічаються різні пляжі — вистелені дрібним чистим піском, усипані черепашками або дрібною галькою. Територія пустель найчастіше вкрита піском — хоча трапляються також пустелі кам'янисті, галькові, глинисті тощо.
Чи знаєте ви, що: 1. У пустелі кристали гіпсу іноді утворюють цікаві форми — звані «троянди пустелі». 2. Мінливі атмосферні умови, вітер та дощ призводять до вивітрювання гірських порід – так утворюється пісок. 3. На морських пляжах часто проводяться конкурси піщаної архітектури.
Песок - осадова гірська порода, а також штучний матеріал, що складається з зерен гірських порід. Дуже часто складається з майже чистого мінералу кварцу (речовина – діоксид кремнію).
Природний пісок - пухка суміш зерен крупністю 0,10-5 мм, що утворилася внаслідок руйнування твердих гірських порід.
Природні піски залежно від генези можуть бути алювіальними, делювіальними, морськими, озерними, еоловими. Піски, що виникли в результаті діяльності водойм та водотоків, мають більш округлу, окатану форму.
Тяжкий штучний пісок - пухка суміш зерен, що отримується дробленням твердих і щільних гірських порід. Форма зерен дроблених пісків – гострокутна, а поверхня – шорстка.
ВИДИ ПІСКУ
У торгівлі пісок класифікується за місцем походження та обробкою:
Річковий пісок - це будівельний пісок, здобутий з русла річок, що відрізняється високим ступенем очищення та відсутністю сторонніх включень, глинистих домішок та камінчиків.
Кар'єрний митий пісок - це пісок, здобутий у кар'єрі шляхом промивання великою кількістюводи, внаслідок чого з нього вимивається глина та пилоподібні частинки.
Кар'єрний сіяний пісок - це здобутий у кар'єрі просіяний пісок, очищений від каміння та великих фракцій. Кар'єрний сіяний пісок широко застосовується при виробництві кладкового розчину, штукатурних і фундаментних робіт. А також у приготуванні асфальтобетонних сумішей.
Будівельний пісок
Відповідно до ГОСТ 8736-93 будівельний пісок - це неорганічний сипкий матеріал з крупністю зерен до 5 мм, що утворився в результаті природного руйнування скельних гірських порід і одержуваний при розробці піщаних і піщано-гравійних родовищ без використання або з використанням спеціального збагачувального обладнання.
ЗАСТОСУВАННЯ
Широко використовується у складі будівельних матеріалів, для намивання ділянок під будівництво, для піскоструминної обробки, при зведенні доріг, насипів, у житловому будівництві для зворотного засипання, при благоустрої дворових територій, при виробництві розчину для кладки, штукатурних та фундаментних робіт, використовується для бетонного виробництва. . При виробництві залізобетонних виробів, бетону високих марок міцності, а також при виробництві тротуарної плитки, бордюрів, колодязних кілець використовують зернистий пісок (Модуль крупності 2,2-2,5). Дрібний будівельний пісок використовується для приготування накривальних розчинів. Крім того, пісок є основним компонентом при виготовленні скла.
Будівельний річковий пісок досить широко застосовується у різних декоративних (змішують з різними барвниками для отримання спеціальних структурних покриттів) та оздоблювальних роботах готового приміщення. Він також виступає компонентом асфальтобетонних сумішей, які використовуються у будівництві та укладанні доріг (у тому числі і для будівництва аеродромів), а також у процесах фільтрування та очищення води.
Кварцовий пісок використовується для виготовлення зварювальних матеріалів спеціального та загального призначення.
Спочатку в XIX столітті вулиці міст містилися камінням (бруківка). Починаючи з середини XIX століття у Франції, Швейцарії та США та інших країнах дорожнє покриття починають робити з бітумно-мінеральних сумішей. У 1876 р. вперше у США застосували литий асфальт, приготований з використанням нафтових бітумів. Вперше асфальтобетонне покриття було застосовано для покриття тротуарів Королівського мосту у Парижі у 30-х роках ХІХ століття. На початку 30-х років у Франції у департаменті Ен асфальтом були покриті тротуари на мосту Моран через річку Рону у Ліоні. Дорожня мережа, що бурхливо розвивалася, вимагала нових типів дорожніх покриттів, які можна було так само швидко споруджувати, як і земляне полотно. Так, в 1892 р. в США індустріальним методом була побудована перша дорожня конструкція з бетону шириною 3 м, а через 12 років за допомогою гудронатора з вільним закінченням гарячого бітуму 29 км дороги. Асфальт виявився найкращим матеріалом для дорожнього покриття. По-перше, він стає більш рівним, а значить, менш галасливим і має необхідну шорсткість. По-друге, по укладеному асфальтобетону можна відразу відкривати рух і не чекати, поки він затвердіє, на відміну від цементобетону, який набирає необхідну міцність лише на 28-й день. По-третє, покриття з асфальтобетону легко ремонтується, миється, забирається, на ньому добре тримається будь-яка розмітка.
