Производство, характеристики и применение обогащенного песка.

К песчаным породам относятся горные мелкообломочные рыхлые осадочные породы, находящие широкое применение в строительстве. Это одни их самых распространённых на нашей планете нерудных полезных ископаемых. Но не все виды песков в природном состоянии пригодны для получения качественных строительных смесей, поэтому приходится прибегать к их обогащению. Рассмотрим, что такое обогащённый песок, методы его получения, преимущества перед не прошедшими обработку песками и сферы возможного использования.

Разновидности материала

Пески различаются по минералогическому составу, месту залегания и способу добычи. По первому признаку они бывают:

известняковыми;
доломитовыми;
полевошпатовыми, в которых основа рыхлой смеси — зёрна полевого шпата;
кварцевыми, из-за большей прочности отдаётся предпочтение кварцевому песку.

По второму признаку подразделяются на следующие виды:

горные;
речные;
озёрные;
морские;
дюнные;
барханные.

Добыча выполняется в карьерах, с получением карьерных песков или гидронамывом, полученные материалы получили название намывных.

Процесс добычи и обогащение намывных песков

Со дна водоёмов, в основном рек, добыча выполняется установленными на баржах земснарядами. В комплект гидромеханического оборудования входят:

спущенные на речное дно специальные рыхлители;
гидронасосы, засасывающие песок и с подачей по пульповодам и прохождением через резервуары и сита для разделения по составу и крупности зёрен;
складирование материала происходит на гидроотвале (специально отведённая на барже площадка с оборудованным стоком воды);
после высыхания песок перегружается на другую баржу и перевозится в береговые хранилища.

Полученные строительные материалы обладают зернами крупностью 1,6…1,8 мм, без содержания камней и практическим отсутствием глинистых примесей. Речной обогащённый песок очищается от засасываемых земснарядами раковин, глины и ила. Для повышения прочностных показателей добавляется дроблённый гранитный гравий или зёрна кварца размерами до 3-х мм.

Полученный крупнозернистый речной песок стоит значительно дороже, но ценится в строительстве гораздо выше карьерных материалов.

По качественным характеристикам морские пески, проходящие 2-х ступенчатое обогащение, не отличаются от речных. Намывные пески используются для выполнения различных строительных работ и изготовления конструкций.

Добыча в карьерах и обогащение песка

Карьерные материалы добываются 2-мя способами:

Открытым способом с использованием землеройной техники (различных типов экскаваторов и погрузчиков) для разрушения горных твёрдых пород с последующей погрузкой на транспортные средства и транспортировкой к месту хранения и обогащения или непосредственному применению. Зерна карьерных песков обладают модулем крупности 0,15…4,5 мм при наличии острых и неровных краёв, что способствует высокой степени сцепления с другими составляющими строительных смесей. Простота добычи обуславливает низкую стоимость материала по сравнению с другими разновидностями песков. Но карьерные материалы могут содержать до 30-ти % различных пылеватых и органических загрязнений (крупные каменные валуны, части корневой системы деревьев, гипс, гумус, соли и др.). Особенно негативно для применения в строительных целях наличие примесей глины, уменьшающие коэффициенты фильтрации и прочность бетонов и строительных растворов.
Использование в карьерах промывочного метода. Получаемый мытый песок сразу в карьере очищается от глинистых включений, органических и пылеватых загрязнений. После отделение глины улучшаются качественные характеристики песков.

Для получения строительных песков надлежащего качества выполняется обогащение. В карьерах процесс обогащения включает следующие операции:

удаление крупных каменных включений и зёрен песка крупностью ≥ 5-ти мм. Работа выполняется способами грохочения с использованием плоских вибрационных или барабанных установок;
промывка сырья в специальных пескомойках (корытных, драговых и других) или классификаторах для удаления глинистых, илистых и пылевидных частиц. Процесс промывки заключается в перемешивании песка с перетиранием в воде, что эффективно очищает песчаные частички от загрязнений, превращая их в пульповый жидкий шлам, сливаемый непрерывно подающейся чистой водой;
улучшение зернового состава песка. Местные песчаные карьеры в большинстве случаев содержат мелкие песчаные фракции, при их использовании для приготовления бетонных смесей неизбежен значительный (до 15-ти %) перерасход цемента. Обогащение выполняется добавлением привозного дроблёного крупного песка. Фракционирование производится на виброситах с необходимыми размерами ячеек.

Требования к обогащённым пескам для строительных работ согласно ГОСТ 8736-2014

В нормативном документе строго регламентируются следующие характеристики материала :

модули крупности должны обеспечивать соответствие всем разновидностям пород, от песков, содержащих очень тонкие частицы, до зёрен имеющих повышенную крупность;
на сите с ячейками 0,63 мм должно оставаться ≤ 5-ти % частиц от их общего веса;
насыпная плотность, в зависимости от зернового состава от 1,3 до 1,8 т/м3;
цветовая гамма варьируется от светло-серых до светло-жёлтых оттенков;
наличие взвесей любых загрязняющих примесей не допускается;
количество мелких частиц ила и глины должно быть ≤ 1-го % от общего объёма;
для использования в качестве заполнителей в бетонах и растворах необходима стойкость к химическим воздействиям щелочей, содержащихся в цементах;
для обеспечения безопасного применения 1-ый класс по радиоактивности.

Достоинства и имеющиеся недостатки

Из множества достоинств обогащённых песков, из основных для строительной отрасли, можно выделить следующие:

обогащённые пески это экологически чистые сыпучие неорганические природные материалы с улучшением зернового состава путём уменьшения содержания зёрен с низкими прочностными характеристиками, глинистых и пылеватых частиц;
улучшенная структура обуславливает возможность снижения расхода дорогостоящего цемента с сохранением требуемой прочности конструкций;
наличие тщательного контроля над составом песка на всех этапах производства, гарантирует соответствие нормативным показателям;
высококачественный материал со строго определённым составом и гарантированным показателем влажности;
строгая фиксация веса;
обеспечение надлежащей частоты и отсутствие отходов при применении;
улучшенные свойства песка отвечают высоким техническим и эстетическим требованиям к строительным материалам;
доставка потребителям в специальных мешках исключает загрязнение в процессе транспортировки до объекта дорожной пылью и создаёт возможность экономии складских площадей.

Преимущества обогащённых песчаных материалов очевидны, единственный минус ─ более высокая стоимость в сравнении с непрошедшими обработку, но это полностью компенсируются высоким качеством изготовленных конструкций.

Применение обогащённого песка

Пески, прошедшие обогащение, используются повсеместно:

при устройстве асфальтобетонных покрытий для дренажных слоёв и приготовления рабочей смеси;
в качестве наполнителя для обычных штукатурных составов, декоративной штукатурки и красок;
в производстве кирпича;
для приготовления бетонных смесей тяжёлых, особенно высоких классов (≥ В30), лёгких, ячеистых, силикатных видов бетонов;
для производства сухих строительных составов;
в мостостроении, гидротехническом строительстве, сооружении тоннелей и метрополитенов, где обязательна высокая прочность и долговечность конструкций;
изготовления железобетонных изделий на специализированных заводах и полигонах;
для стяжки из бетонов и растворов;
в дорожном строительстве для устройства фильтрационных насыпей, дорожной одежды, брусчатки, тротуарных плиток, бордюров и поребриков;
декорирования парков и индивидуальных участков.

Обогащение является единственным эффективным методом получения качественных песчаных наполнителей, что обуславливает его широкую распространённость в строительной сфере.