Универсальный строительный материал — песок: категории и свойства

 

Песок является горной осадочной минеральной породой, представляющей собой зерна горных пород разных фракций (крупности). Песок почти всегда состоит из чистого кварца, поэтому называется кварцевым. Песок — сыпучий водонепроницаемый строительный материал, который из-за универсальности характеристик и свойств используется в строительных работах самого широкого спектра. Это могут быть работы по изготовлению растворов и строительных смесей, строительство различных объектов, сооружений, зданий, конструкций и их элементов, облагораживание общественных территорий, обработка других материалов пескоструйным методом, автодорожные, железнодорожные и авиадорожные работы, строительство дамб и насыпей, и т.д. При определении функционального назначения разных марок стройматериала большую роль играет коэффициент фильтрации песка – это параметр, показывающий данные о пропускании воды через слой песка определенной толщины, то есть, это – коэффициент водонепроницаемости песка, который измеряется в метрах в сутки (м/сут). Этот параметр определяется воздействием гидравлических сил на массу песка, и нормативный показатель принимается равным единице.

Лабораторное определение коэффициента фильтрации песка
Лабораторное определение коэффициента фильтрации песка

Свойства и особенности песка

Основные параметры материала песка: процентное содержание глины, фракционность (крупность зерен по модулю), объемная насыпная масса в сухом виде, показатель фильтрации. Сама вода, как природное вещество, практически не оказывает никакого влияния на пропускающую способность кварцевого песка, так как плотность этих материалов несоизмерима и различается во много раз.

Согласно гост определение коэффициента фильтрации песка сильно зависит от соотношения компонентов в общей массе песка в виде всевозможных примесей. Чистый и крупный кварцевый песок лучше всего пропускает воду, поэтому в строительных работах любой сложности и любого назначения предъявляются требования именно к чистоте песка.

Так как из примесей, обнаруживаемых в песке, глина является самым распространенным материалом, а сама глина практически не пропускает воду, то любой песок с примесями глины будет иметь коэффициент фильтрации ниже стандартного, и, чем больше глины в песке, тем ниже будет этот параметр. Глинистые пески либо необходимо очищать (промывать), либо их использование сильно ограничивают во всех областях строительной промышленности.

Промышленная очистка песка от примесей
Промышленная очистка песка от примесей

Самый распространенный песок – карьерный — характеризуется коэффициентом фильтрации 0,5-7 м/сут. Это довольно низкий показатель, который намного лучше у речного, морского или намывного песка. Эта порода в процессе добычи промывается водой, поэтому любых посторонних примесей в нем присутствует минимальное количество. Средний размер зерен намывного песка — 0,6-2,5 мм, коэффициент фильтрации – 5-20 м/сутки, поэтому этот стройматериал разрешено использовать в любых строительных процессах, особенно там, где присутствие глины крайне нежелательно. Песок мелких фракций (1-2 мм) обладает модулем фильтрации 1-10 м/сутки. Узнать коэффициент песка из конкретного места добычи можно в лаборатории, при следующих начальных показателях: максимальная плотность песка и нормальная влажность. Средние значения показателя фильтрации расписаны в ГОСТ 25584-90 для любых типов грунтов.

Как рассчитать коэффициент фильтрации песка

Песок имеет спрос всегда и везде, поэтому к свойствам и характеристикам этого уникального строительного материала необходимо подходить ответственно, учитывая все возможные показатели, влияющие на прочность и надежность будущих конструкций, и коэффициент фильтрации является одним из первостепенных показателей. Это – скорость прохождения воды через песок при воздействии гидравлического градиента. Результатом испытаний является фактическое расстояние в метрах, которое проходит вода через песок за 24 часа. На практике этот коэффициент показывает проникающую способность строительных материалов с включением песка и качественные показатели. Самый низкий коэффициент – 0, самый высокий – 1. Промежуточные значения позволяют оценить количество примесей глины, влияющей на сферу применения песка в различных конструкциях и ограничивающие ее в зависимости от процентного содержания глины.

Определение коэффициента фильтрации песка разных фракций
Определение коэффициента фильтрации песка разных фракций

Рассматриваемый коэффициент имеет наиболее высокие показатели у песка с крупными зернами, и это объясняется тем, что между зернами кварца остается больше воздушного пространства, по которому вода может беспрепятственно перетекать. По факту, расчеты этого коэффициента позволяют понять, на какую глубину опустится столб воды в толщине песочного слоя за сутки. Само исследование проводится довольно просто – при помощи прибора КФ-00М, электронных весов и секундомера.

Прибор КФ-00М — это конструкция, в состав которой входят:

  1. Трубка-фильтр высотой ≥ 10 см, Ø 56,5 мм с перфорированным днищем;
  2. Муфта с металлическими фильтрационными сетками;
  3. Стеклянный баллон.

Далее трубка прибора засыпается исследуемым песком, а сетчатое дно крепится к дну трубки. Конструкция устанавливается на горизонтальной поверхности, песок в трубке утрамбовывается. Чтобы трамбовка было плотной, песок насыпают небольшими порциями, каждая из которых утрамбовывается отдельно. Таких порций должно быть не менее трех.

Схема установки для нахождения коэффициента фильтрации песка
Схема установки для нахождения коэффициента фильтрации песка

Затем измеряется расстояние от верхнего торца трубки до насыпанного и утрамбованного песка. При расстоянии ≥ 10 см песок еще раз трамбуется. Чтобы начать исследование, необходимо в трубку налить столб воды на 5 мм выше нулевой отметки. После начала стекания воды через сетчатое дно секундомером или хронометром засекается время до той поры, пока вода не опустится ниже отметки 5 см. Доливать воду следует четыре раза, каждый раз поднимая уровень воды на 5 мм. Чтобы более точно определить параметр, берется среднее арифметическое всех четырех опытов.

Плотность сухого песка в трубке(ρdi), г/см3 вычисляется по формуле:

ρdi = m1 / (Vi (1 + Wi)); где:

Vi –объем песка, см3;

Wi –влажность песка.

Формула для расчета коэффициента фильтрации следующая:

K = h / t x α (S x H0) x 864 / T; где:

  • h — высота слоя песка в мерной трубке, см;
  • S — снижение уровня воды в трубке за промежуток времени, см;
  • H0 — минимальный напор воды, см;
  • t — время снижения уровня воды в емкости, с.

Расчетная поправка для коэффициента при температуре 100С: Т = (0,7 + 0,03 x Тф), где:

Тф –температура воды при проведении определения коэффициента фильтрации опытным путем, 0С;

Напрмер, при температуре окружающей среды 180С значение Т= (0,7 + 0,03 x 18) = 1,24.

Схема установки для нахождения коэффициента фильтрации песка
Схема установки для нахождения коэффициента фильтрации песка

После проведения опытов разность между плотностью сухого песка и максимальной плотностью материала не должна превышать порога 0,02 г/см3. Если в результате опытов данное значение не достигнуто, то опыты следует повторить.

Для дорожного строительства используется карьерный и речной (морской) намывной песок. Этот стройматериал имеет хорошие качественные показатели, а намывной песок имеет и высокую степень очистки, поэтому асфальтовое покрытие получается прочным и долго эксплуатируется. Морской песок в дорожном строительстве применяется реже, так как стоит дороже речного или карьерного песков.

Песок с включениями глинистых примесей применяется в строительстве реже других материалов, и подлежит очистке, чтобы не ограничивать область его применения низким коэффициентом фильтрации. Простейшая очистка такого стройматериала – просеивание и промывка.

Установка для промышленного просеивания и промывки глинистого песка
Установка для промышленного просеивания и промывки глинистого песка

Карьерный неочищенный песок также имеет невысокий коэффициент фильтрации – в пределах 0,5-0,7 м/сут. Если его промыть, то удалится глина и пыль, а крупные фракции посторонних примесей (камни, гранитная крошка, щебень) могут остаться, поэтому такой промытый материал необходимо еще высушить и просеять. Такой очищенный промывкой и просеянный карьерный песок уже можно использовать в работах, требующих высокого качества результатов. Для намывного песка показатель фильтрации может составлять до 20 м/сут. Это – высокий показатель, который достигается полным удалением всех примесей, и особенно глины, с тем, чтобы продвижение воды в слое материала любой толщины не задерживалось.

Вывод: чем чище карьерный, речной или намывной песок, тем меньше величина сопротивления материала при просачивании воды. На практике это выражается в том, что при приготовлении растворов с использованием песка в смесях не образуются комки сухого материала, не пропитанного водой.

Промышленная очистка и доставка песка
Промышленная очистка и доставка песка

В индивидуальном строительстве экономически выгоднее покупать неочищенный песок, так как он намного дешевле, и затем очищать его самостоятельно – даже строительство малоэтажного дома не потребует таких объемов песка, которые нельзя было бы подготовить самостоятельно.

Для промышленного строительства кустарная очистка и промывка не имеют смысла – это медленно и неэффективно. Поэтому большие объемы чистого песка целесообразнее покупать у специализирующихся на этом процессе предприятий. Такие компании способны отгрузить любые объемы очищенного песка, и доставить его средствами своего автопарка в любую точку региона.

Универсальный строительный материал — песок: категории и свойства обновлено: Август 25, 2017 автором: Lesy

 

Оцените материал

Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
Читайте по теме