Технические характеристики строительного песка

Песок для строительства должен отвечать стандартам по зерновому составу и компонентам: ГОСТ 8735-88 и ГОСТ 8736-93.

Плотность и влажность

Удельная насыпная плотность песка определяет количественное соотношение глины, находящейся в его составе. Плотность без примесей составляет 1300 кг/куб. м. Значение, которое выше этого показателя говорит о большом содержании влаги, глины и других компонентов.

Влажность также влияет на плотность песка из-за чего и увеличивается его общий объем.

Удельный вес

Удельный вес песка для строительства представляет собой единицу объема в максимально плотном его состоянии. Определяется как соотношение массы песка в сухом состоянии и его занимаемого объема.

Данная переменная величина может колебаться от 2,55 до 2,65 единиц и отличаться у песка разного происхождения.

Объемный вес

Объемный вес строительного песка — это единица объема в естественном состоянии песка (с примесями, влажностью). Объемный и удельный вес могут отличаться, поэтому при строительстве необходимо учитывать все погрешности.

В среднем объемный вес песка в 1 куб. м составляет 1500-1800 кг. По стандартам ГОСТ 8736-77 в 1 куб. м содержится 1,6 т.

Состав и физико-механические свойства зерна строительного песка под микроскопом

Состав песка, предназначенного для строительства, подразделяется на:

· Гранулометрический (зерновой);

· Химический;

· Минеральный.

Гранулометрический (зерновой) показывает состав зерен с разной величиной. Для его определения необходимо просеивать песок через сито с отверстиями определенного размера (от 0,16 мм до 10 мм).

Сито с отверстиями 5 и 10 мм выявляют наличие гранул щебня и гравия. Крупнее 1 см зерна допускаются не более полпроцента от общей массы песка, а больше 5 мм:

до 10% (природный);

до 15% (дробленый);

до 5% (обогащенный песок).

Зерновой состав выявляется путем просеивания песка через сито с отверстиями 5 мм. На состав также влияет пустотность песка. Она зависит от плотности зерен и насыпной плотности.

Минералогический состав

По наличию минералов подразделяют на полевошпатовые, доломитовые, кварцевые и известняковые пески. Кварцевый песок более ценен в строительных работах, поскольку остальные виды имеют недостаточную прочность и стойкость. Зерна кварца имеют допустимый размер от 0,05 до 1 мм. Кроме него в песках находится: слюда, кремнистые породы, полевой шпат и прочие устойчивые минералы.

Высокое качество песка позволяет добиться соответствующей прочности строительных материалов. Для больших объемов производства потребуется применение обогащенного песка, который промыт, отсортирован и измельчен.

Применяемые технологии

К современным механизмам для производства подводных горных работ следует относятся землесосные снаряды, эрлифтные и эжекторные снаряды, многочерпаковые снаряды и драги, грейферные снаряды, штанговые снаряды, экскаваторы-драглайны, скреперные драги, скреперные канатные установки, самоходные и прицепные скреперы и комбинации перечисленных механизмов. При использовании этой техники в открытом море широко распространены килевые плавсредства, на которых монтируется оборудование. На реках и озерах, а также в защищенных от волнения участках моря применяют плавсредства понтонного типа.

Земснаряд электрический малогабаритный
производительностью 20 м³/ч
(производство ОАО НПО «Судоремонт»,
г. Нижний Новгород)

Среди всех перечисленных видов снарядов наибольшее распространение получили гидравлические (землесосные) снаряды (плавающие землеройные машины, извлекающие грунт из-под воды в виде водогрунтовой смеси-пульпы и транспортирующие эту смесь на то или иное расстояние), которые по типу гидротранспортной системы для перемещения добытого материала с глубины, разделяют на гидравлические, эжекторные и эрлифтные. За период эксплуатации землесосных снарядов наибольшее распространение получили снаряды общего назначения, к которым относят электроземлесосные снаряды, рассчитанные на работу в песчаных и супесчаных грунтах, с глубиной разработки от 3 до 15 м. Номинальная производительность земснарядов общего назначения ограничена 1000 м³/ч грунта. Они с успехом применяются для выполнения различных земляных работ главным образом при гидротехническом строительстве и горных работах при разработке песчано-гравийных месторождений. На территории России и Украины известны следующие производители земснарядов: ОАО НПО «Судоремонт» (г. Нижний Новгород), Миасский ремонтно механический завод, Шлиссельбургский опытный завод «Нордстрой», Завод гидромеханизации в г. Рыбинске, Механический завод гидрооборудования г. Москва, Сумской ремонтно механический завод (Украина), Коммунальное предприятие «Коммунэкоресурсы» г. Донецк (Украина). В настоящее время этими производителями изготавливаются земснаряды с глубиной разработки грунтов от 3 до 50 м, производительностью по грунту от 1,5 до 900 м³/час. Основные технические характеристики земснарядов, изготавливаемых данными предприятиями, приведены в таблице 1.

Таблица 1 Краткая техническая характеристика землесосных снарядов, выпускаемых отечественными производителями

Марка з.с. Грунтовой насос Производи-тельность по грунту, м3/час Максимальная глубина грунтозабора, м Вид привода Установленная мощность, кВт ОАО НПО «Судоремонт» ШП-100 н.д. дизель ШАП-50 н.д. электрический н.д. Пр.81840 ГрАТ 2500/40 400–500   дизель ШАП-200 100МП 350-19 дизель н.д. Пр.8628 н.д. электрический ШАП-160 ГрУ 1600/25 электрический н.д. Пр. Р109 115МП-350-29,8 1000т/ч электрический Пр. 81390 115МП-350-29,8 дизель Механический завод гидрооборудования 600/28 777.00.00.00 10ГрУ-8А электрический ЗРС-Г ГрАУ 1600/25 8,5 дизель-электрический С-42 ГрУ 2000/63, ЗГМ-2М 80–260 электрический С-56 20Р-11М, 20Р-11КУ электрический Завод гидромеханизации 12Э.40М.42.3 ГрУ 2000/63 электрический 12Э.40М.63.3 ГрУ 3800/56 электрический ЛС-27 ГрАУ 1600/25 дизель-электрический Проект 8410 ГрАУ 400/20 4,5 дизель-электрический 25Э.50Г.63.3 ГрУ 3800/90 электрический 12Э.30Г.(32).1 ГрАУ 1600/25 электрический Эжекторный Э.50Г.42.3   электрический ЗЭК 400/20 ГрАУ 400/20 электрический, дизель-электрический ЗЭК 700/40 ГрАУ 700/20 электрический, дизель-электрический Шлиссельбургский опытный завод «Нордстрой» ЭКО 1Э К100-65-250 электрический, дизель-электрический н.д. ЭКО-31 ЦНМ-360 дизель-электрический н.д. ПМТ-100 200Д90 дизель-электрический н.д. ЗГН-5Э/400 ГрАУ 400/20 6,5 электрический, дизель-электрический н.д. ЗГН-5Э/800 ГрАУ 800/28 7,5 электрический, дизель-электрический н.д. ЗГН-42Э ГрАУ 2000/63 электрический н.д. Сумской ремонтно-механический завод МЗ-16(Д)Э ГрАУ 700/70 6,5 электрический, дизель-электрический МЗ-17(Д)Э ГрАУ 1600/25 6,5 электрический, дизель-электрический МЗ-18(Д)Э ГрАУ 400/20 6,5 электрический, дизель-электрический Коммунэкоресурсы ЗС-00.100.00 НЖН-200А 3,5 электрический ЗС-01.100.00 ГрАТ 160/40 3,5 электрический ЗС-02.100.00 ГрАУ 400/20 электрический

Крупнейшим в России производителем земснарядов является ОАО НПО «Судоремонт» (г. Нижний Новгород). Предприятием выпускаются практически все известные типы устройств для подводной разработки грунтов. Изготавливаются гидравлические, эжекторные, эрлифтные земснаряды с производительностью по грунту до 1500 м³/ч и глубиной разработки до 50 м. На земснарядах устанавливают сгустительно-обогатительное оборудование. Кроме этого заводом изготавливаются штанговые снаряды на базе экскаваторов ЭКГ-5У, ЭКГ-8, ЭКГ-10 производительностью до 500 м³/ч, предназначенные для разработки всех категорий грунтов, включая дробленую скалу. Выпускаемая предприятием драга позволяет при производительности 75 м³/ч разрабатывать обводненные россыпные месторождения золота, производить обогащение горной массы с выделением чернового концентрата. Для выполнения дноуглубительных работ по грунтам I–IV категорий на неглубоких водоемах предназначен дноуглубительный снаряд производительностью до 100 м³/ч.

Механический завод гидрооборудования (г. Москва) специализируется как на изготовлении полнокомплектных земснарядов типа ЗГМД, 600 28, С42, ЭНЗ, ЗРС-Г, С-56 производительностью до 350 м³/ч и максимальной глубиной разработки 30 м, так и на комплектующих к гидравлическому и электрическому оборудованию земснарядов. Предприятие также выпускает гидромониторы ГМН-250С и ГМДу-300, разрыхлительные фрезы, плавучие пульпопроводы Ду-300÷600.

Предприятием ОАО «Завод гидромеханизации» в настоящее время выпускаются плавучие, несамоходные, электрические, дизель-электрические земснаряды, предназначенные для добычи и транспортирования нерудных материалов (песок, гравий) из обводненных карьеров, прокладки каналов, расчистки неглубоких водоемов (рис. 1). По требованию заказчика характеристики базовых моделей могут изменяться по глубине разработки, с установкой различных видов грунтовых насосов. Для расширения технологических возможностей земснаряды могут комплектоваться пульпопроводами различной длины, бустерными станциями, сгустителями пульпы, сменными грунтозаборными устройствами.

Крупным изготовителем земснарядов среднего класса в России является АО «Миасский ремонтно-механический завод». Здесь изготовлено более 100 земснарядов типа С42 02. Несамоходный земснаряд представляет собой конструкцию, состоящую из четырех понтонов. Все агрегаты и механизмы смонтированы в металлическом корпусе трюмного типа. Земснаряд оборудован фрезерным рыхлителем.

Сумской ремонтно механический завод (Украина) производит земснаряды уже более 30 лет. Завод специализируется на изготовлении земснарядов производительностью до 200 м³/ч по грунту глубиной разработки до 20 м и плавучих пульпопроводов Ду-200, 300, 400. На земснарядах могут быть установлены механические фрезерные и гидравлические рыхлители, обеспечивающие рыхление грунтов I и II категорий. Разработка грунтов земснарядами МЗ, ЗГМ, БК-250 осуществляется грунтовыми насосами от дизель-электрического или электрического привода. Для осуществления рабочих перемещений на земснарядах устанавливают две сваи в неподвижных направляющих и папильонажные лебедки.

Предприятием «Коммунэкоресурсы» (г. Донецк, Украина) изготавливаются земснаряды с незначительной глубиной разработки (до 5 м) и производительностью по грунту до 40 м3/ч. Земснаряды серии ЗС оборудованы фрезерным рыхлителем, применяются в основном при разработке угольных шламов и очистке водоемов.

Крупнейшим российским производителем оборудования, предназначенного для отработки россыпных месторождений полезных ископаемых является Иркутский завод тяжелого машиностроения (ИЗТМ). В 1930 году здесь была разработана первая драга с емкостью ковша 150 л и максимальной глубиной разработки 5,9 м. В активе завода – драга производительностью 650 м³/ч и глубиной разработки до 50 м. В настоящее время заводом освоено производство 400-литровых драг с глубиной черпания до 30 м и разработана драга Д50 с емкостью черпака 50 л. ИЗТМ имеет огромный опыт строительства драг типоразмером от 80 до 600 л. Большинство драг СССР были построены на ИЗТМ и безотказно работают несколько десятилетий.

Среди известных зарубежных производителей техники для производства подводных гидротехнических и добычных работ можно также назвать такие фирмы, как IHC Holland (Голландия), Appeledore Ferguson Shipiard (Великобритания), Merre (Франция), Wartsila (Финляндия), Ellicott Dredge (США), Heinrich Dopke GmbH (Германия), IMS Dredges, Dredging Supply Company (США).

Краткий анализ цен на предлагаемые виды земснарядов показал, что разница в цене за 1 кг продукции сильно отличается в зависимости от завода-изготовителя. Если за 1 кг продукции в России и Украине запрашивают $5–10, то производители США и Европы предлагают свою продукцию по цене более $15 за 1 кг.

Песок нашел самое широкое применение в индустрии строительства. Он пользуется для подготовки участков под строительство, для отсыпки поверхностей, в автодорожном строительстве, для обратной засыпки неровностей, для наполнения строительных бетонов, в приготовлении растворов для отделочных работ.

Торговые компании предлагают следующую классификацию песка в зависимости от происхождения и способа его подготовки: речной и морской песок, карьерный песок (бывает мытый и сеяный), строительный песок.

На себестоимость морского песка значительно влияют выплаты предприятиями экологического ущерба окружающей среде. К основным видам причиняемого ущерба можно отнести:

· нарушение ареалов обитания рыб и морских животных;

· разрушение морской флоры;

· заиливание прибрежных территорий;

· риск разрушения береговой линий.

Но привлекательность морского песка как полезного ископаемого заставляет компании искать новые технологии добычи, уменьшающие причиняемый экологический ущерб. Уже сегодня разработаны способы добычи с глубины свыше 30 м и с погружением отсасывающего пульпопровода ниже уровня дна, что позволяет снизить замутненность морской воды в месте добычи и сохранить флору и фауну в неприкосновенности. Подобные разработки сразу же выводят в лидеры рынка те компании, которые их используют. Себестоимость песка, полученного новыми технологиями, снижена за счет уменьшения статьи экологического налога.

Качество продукции

Технология включает в себя двухступенчатую обработку. Сначала его поднимают со дна и очищают от различных примесей. Второй этап осуществляется уже непосредственно на производственных площадках. Там песок подвергается гидромеханизированной обработке. Благодаря этой процедуре он и приобретает свои уникальные технологические свойства.

Наиболее жесткие требования качества предъявляются к строительному песку. Согласно ГОСТ 8736-93 обязательному контролированию подлежат следующие характеристики:

· модуль крупности;

· остаток при отсеве на сите N 063;

· остаток фракций свыше 5 мм и менее 0,16 мм;

· содержание частиц пыли и глины;

· предел прочности (МПа) при сдавливании;

· устойчивость к химическому действию щелочей, содержащихся в цементе;

· содержание органических примесей;

· истинная плотность;

· радиационно-гигиеническая оценка.

В последние годы морской песок становится все более востребованным и конкурентоспособным строительным материалом из-за истощения природных ресурсов сыпучих материалов, расположенных на суше. Его также выгодно применять в качестве сырья на металлургических комбинатах ввиду высокой степени извлечения загрязнений под действием морской воды. Ежегодный объем добычи морского песка уже превысил миллиард тонн и продолжает увеличиваться.

Наиболее известный и отработанный способ добычи заключается в использовании земснарядов. Это судна технического флота, основной функцией которых являются работы по углублению дна, а дополнительной функцией – добыча сыпучих строительных материалов. Наиболее распространены гидравлические (землесосные) снаряды, которые извлекают смесь грунта и воды со дна в виде пульпы и перемещают ее на отмывку, сгущение и обогащение.