Песок в дорожном строительстве: виды, свойства, применение

Виды песка

Свойства песка

Применение песка

Стоимость песка

Оборудование для работы со всеми видами песка

 

Песок — постоянный спутник дорожников. Его используют на каждом этапе работы с дорогой: от начала строительства — при устройстве основания, до обслуживания — например при отсыпке проезжей части и тротуаров в гололед. Более того, для разных технологических процессов применяют разные пески.

 

© Росавтодор / rosavtodor.gov.ru

 

В дорожной отрасли песком является сыпучий материал с размером зерен до 5 мм, добытый на карьере или в естественном водоеме. Очевидно, что песок, извлеченный со дна реки, озера или моря, будет природным, а вот песок, полученный на карьере, может быть как природным, так и в каком-то смысле искусственным — дробленым, созданным механическим путем. Конечно, у всех песков, какими бы они ни были, будут одни и те же «предки» — горные породы.

 

Виды песка

Все пески для дорожно-строительной отрасли разделяют на природные и дробленые, которые также справедливо называют отсевом дробления.

Дробленый песок — это, по сути, отход производства щебня. Когда горная порода поочередно проходит разные этапы измельчения, образуется мелкая фракция — это и есть дробленый песок. Наибольшее количество такого песка формируется на последних этапах измельчения каменного материала, например при получении щебня с фракцией до 20 мм.

 

 

Качество дробленого песка во многом зависит от применяемого на карьере оборудования. Разные дробилки — конусные, роторные с вертикальным или горизонтальным валом — характеризуются разным количеством отсева, содержанием пылевидных частиц и так далее. Тем не менее, все дробленые пески объединяют угловатые формы и шероховатые поверхности зерен, а также содержание в том или ином объеме инертной пыли.

Состав дробленого песка полностью соответствует минеральному составу горной породы, из которой он был получен. К примеру, если на карьере разрабатывают массив горной породы габбро, содержащей плагиоклаз и пироксен, то и минеральной основой песка будут служить эти два компонента. К слову, прочностные показатели щебня из габбро также «перейдут» к зернам сыпучего материала.

 

Дробленый песок, полученный из гранита

 

Цвет дробленого песка напрямую связан с материнской горной породой: из гранита красного цвета, богатого полевыми шпатами, получают песок красного цвета; из габбро-диабаза (габбро-долерита) — темного или серого цветов; из жильного кварца — белого; и так далее.       

Говоря о дробленом песке, нельзя не упомянуть о таком материале как шлаковый песок, — его получают путем измельчения отходов металлургического производства — шлаков. Даже с учетом того, что в дорожной отрасли проявляется тренд на использование вторичных материалов, этот вид песка сегодня применяют крайне редко.

 

 

Природный песок, в отличие от дробленого, представляет собой изначально сыпучий мелкозернистый материал, — это обломочная осадочная горная порода. Такие пески образуются путем:

 

• выветривания горных пород, то есть их постепенного разрушения под действием погодных, биогенных и других факторов

• отложения в водных бассейнах, основой которого служат остатки скелетных микроорганизмов

• оседания пепла после извержения вулканов

 

Наиболее распространенной формой появления природного песка является выветривание горных пород. Год за годом скальные массивы, расположенные на поверхности континентов, разрушаются, а результаты этого разрушения — зерна и частицы — переносятся водой или ветром на различные расстояния, вплоть до десятков-сотен километров. 

Таким образом, природные пески, также как и дробленые, тесно связаны с породами, из которых они были сформированы. Мелкозернистый материал, образованный, к примеру, из гранита, будет состоять из тех же минералов, что и гранит: из кварца, полевого шпата и слюды.

Почему же при всем многообразии горных пород, расположенных на поверхности земли, основу песков, — в том числе тех, что находятся на дне естественных водоемов, — в большей степени представляют лишь несколько основных минералов? Все дело в стойкости к многолетнему выветриванию. Каждый из минералов — кварц, ортоклаз, биотит, роговая обманка, оливин и другие — по-разному переносят длительный процесс воздействия на них климатических, химических и биологических факторов.

 

 

Кварц — более устойчив к разрушению, очень мало растворим; полевой шпат в процессе выветривания может превратиться в каолинит; пироксены и амфиболы могут просто раствориться на ионы. Каждый минерал в этом смысле уникален, но наиболее «выносливым» и, конечно, распространенным в составе магматических горных пород, — более прочных, чем осадочных, — является кварц. 

Если взять усредненный минералогический состав природных песков, то он может выглядеть так:

 

• Кварц — до 99%

• Полевые шпаты (микроклин, ортоклаз, альбит и др.) — до 15%

• Тяжелые минералы (туалин, циркон, авгит, роговая обманка и др.) — до 1-2%

• Слюды (биотит, мусковит), хлориты, сланцы, карбонаты, сульфаты, сульфиды и обломки пород — в качестве отдельных примесей

 

Понятно, что пески, в зависимости от возраста, места залегания, особенностей климата и, конечно, исходной горной породы или агломерации пород, могут иметь разнообразные минеральные составы. Аренофилы — коллекционеры песков — легко это подтвердят.     

Цвет природных песков связан с их минералогическим составом, наличием примесей, местом заложения. В дорожно-строительной отрасли чаще всего используют желтые, светло-коричневые и коричневые природные пески: как с окатанной поверхностью зерен, полученные из естественных водоемов специальной техникой — плавучими земснарядами, так и с более грубой поверхностью зерен, извлеченные на карьерах экскаваторами.

 

 

Свойства песка

Свойства песка определяют область его применения в дорожном строительстве. Очевидно, что рыхлый материал, характеризующийся слабыми фильтрационными свойствами, не будут использовать в качестве основания дороги, так как это может привести к медленному отводу влаги в периоды, близкие к нулевой температуре, а значит и риску разрушения конструкции из-за морозного пучения.   

С основными свойствами песка связаны такие показатели как:

 

• Модуль крупности

• Коэффициент фильтрации

• Насыпная плотность

• Истинная плотность

 

Модуль крупности отражает усредненную размерность зерен песка. Чем более крупный песок, и чем он более плотно сложен, тем выше его общая прочность и устойчивость, меньше деформативность. К слову, у песка с угловатыми формами зерен сопротивление сдвигу больше, чем у песка с окатанными формами зерен.      

Крупным считается песок с модулем крупности в среднем от 2,5 до 3,3; мелким — от 1,5 до 2,3.  

Показатель модуля крупности определяют по формуле, которая учитывает остатки мерной пробы песка после просеивания на ситах с размером ячеек 2; 1; 0,5; 0,25 и 0,125 мм.  

Подробнее об испытании песка можно найти в документе ГОСТ 32727-2014 «Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный и дробленый. Определение гранулометрического (зернового) состава и модуля крупности».

 

 

Коэффициент фильтрации говорит о водопропускной способности песка, то есть о его дренажных свойствах. Обычно, чем больше модуль крупности песка, тем большим коэффициентом фильтрации он характеризуется. Конечно, при этом огромное влияние на пропускную способность оказывает минералогический состав песка, плотность, наличие примесей, пылевидных частиц, глины.

Коэффициент фильтрации определяют испытанием песка по ГОСТ 25584-2016 «Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации».

Насыпная плотность — это отношение массы песка к его объему — без уплотнения, с учетом пор и пустот. В зависимости от минералогического и зернового состава материала, насыпная плотность песка чаще всего находится в диапазоне от 1,2 до 1,7 г/см³.  

Метод определения насыпной плотности описан в ГОСТ 32721-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Песок природный и дробленый. Определение насыпной плотности и пустотности».

Истинная плотность — это плотность песка в уплотненном состоянии, без пор и пустот. Как и насыпная, истинная плотность зависит от состава песка, — в основном ее показатель попадает в диапазон от 2 до 3 г/см³.

Истинную плотность песка можно найти несколькими способами, которые указаны в стандарте ГОСТ 32722-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Песок природный и дробленый. Определение истинной плотности».

 

© Росавтодор / rosavtodor.gov.ru

 

Применение песка

Применение песка в дорожно-строительной отрасли обширно. При этом важно понимать, что для выполнения разных видов работ или производства смесей, не может подойти один и тот же зернистый материал. 

К примеру, песок, применяемый в качестве противогололедного материала — по ГОСТ 33387-2015 «Дороги автомобильные общего пользования. Противогололедные материалы. Технические требования» — может быть как природным, так и дробленым. Он должен отвечать требованиям по модулю крупности, массовой доле пылевидных и глинистых частиц, массовой доле глины в комках, марке по дробимости (для дробленого песка), массовой доле влаги.

Песок, используемый дорожниками в качестве компонента современных асфальтобетонных смесей, — теплых, литых, «Суперпейва» и «Евроасфальта», — также может быть как природным, так и дробленым: они должны выполнять требования стандартов ГОСТ 32824-2014 «Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный. Технические требования» или ГОСТ 32730-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Песок дробленый. Технические требования».

 

 

В соответствии с этими документами, песок для асфальта должен удовлетворять нормам по:

 

• Фракционному составу

• Содержанию пылевидных и глинистых частиц

• Содержанию глины в комках

• Значению удельной эффективной активности естественных радионуклидов

• Марке по дробимости (для дробленого песка)

• Наличию органических примесей

• Содержанию вредных примесей

 

Стоит отметить, что для производства щебеночно-мастичных асфальтов регламентировано использование только дробленых песков по ГОСТ 32730, — они способствуют сдвигоустойчивости верхнего слоя покрытия дороги. Более того, для формирования более однородной и стабильной смеси дорожники рекомендуют применять дробленый песок той же горной породы, что и щебень: если каменный материал представляет собой габбро, то и песок должен быть габбро; идеально — с одного карьера.

Песок, соответствующий вышеуказанным нормативным документам — стандартам 32824 и 32730, может применяться в составе различных смесей при устройстве конструктивных слоев дороги, — об этом говорит, к примеру, ГОСТ Р 71404-2024 «Дороги автомобильные общего пользования. Нежесткие дорожные одежды. Правила проектирования». В нем же указано, что в качестве дополнительного слоя основания может выступать природный песок с модулем крупности не менее 1,31.

Любопытно, но в своде правил СП 34.13330.2021 "СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги", который устанавливает нормы проектирования на вновь строящиеся дороги, сказано, что для устройства дополнительных слоев основания могут быть использованы как природные, так и дробленые пески.

 

 

Для создания защитных слоев и слоев износа дорог — по ГОСТ Р 58422.1-2021 «Дороги автомобильные общего пользования. Защитные слои и слои износа дорожных одежд. Технические требования» — специалисты отрасли могут применять только дробленый песок по ГОСТ 32730.

Для производства бетонной смеси, необходимой для возведения искусственных сооружений и выполнения других работ, например устройства лотков, в качестве заполнителя используют природный песок или смесь природного и дробленого песков, — по ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ. Технические условия».

 

Стоимость песка

Очевидно, что стоимость песка, применяемого в дорожной отрасли, на разных карьерах может быть разной. В одном регионе, богатом песчаными карьерами, цена на мелкозернистый материал может быть одна, а в соседнем — с меньшим количеством поставщиков-производителей — она уже будет совсем другой. Для сравнения: в интернете можно найти песок как за 70 (!) рублей, так и за 1650 рублей за куб, — все очень индивидуально и зависит от вида песка, его качества, модуля крупности, коэффициента фильтрации, конкурентной среды и других факторов.

 

 

Тем не менее, в среднем, стоимость песка составляет около 500 рублей за кубический метр. При этом, анализируя ценовую политику разных карьеров по всей России, можно прийти к выводу, что обычно:

 

• Природный карьерный песок характеризуется самой низкой стоимостью

• Чем больше модуль крупности природного песка, тем он дороже

• Дополнительные издержки производителя — сортировка, обогащение, добыча с помощью плавучих земснарядов — увеличивают стоимость песка, но и повышают его качество

• Песок из габбро самый дорогой среди дробленых песков

 

Что касается последнего пункта, то для сравнения были взяты отсевы дробления из разных пород, реализуемые одним горнодобывающим холдингом. Так, стоимость песка за тонну составляет:

 

• Из габбро-диабаза — 419 руб.

• Из гранита — 489 руб.

• Из диорита — 524 руб.

• Из доломита — 592 руб.

• Из габбро — 840 руб.

 

В данном случае самая высокая стоимость песка понятна: габбро является магматической горной породой, образованной на больших глубинах. Она характеризуется, высокой прочностью, твердостью каждого, составляющего ее основу, минерала — лабрадора и авгита.

 

Образец горной породы габбро

 

 

Подытоживая все вышесказанное: сегодня дорожная отрасль активно применяет оба вида песка — природные и дробленые. В первом случае песок используют для устройства конструктивного слоя дороги, отсыпки откосов, в качестве противогололедного материала, компонента асфальта и бетонной смеси. Во-втором случае песок служит заполнителем в производстве щебеночно-мастичного асфальтобетона, а также защитных слоев и слоев износа, — там, где нужна повышенная сдвигоустойчивость и прочность.

 

Компания SOLOMATIC поставляет и запускает оборудование для работы со всеми видами песка, в том числе шлаковыми. Мы реализуем:

Грунтосмесительные установки — для производства смесей, применяемых в качестве конструкционных слоев дорожных одежд, в том числе укрепления грунтов.

 

 

Асфальтобетонные заводы — для выпуска всех видов асфальта: теплых, литых, «Суперпейва» и «Евроасфальта», включая ЩМА.

 

 

Бетонные заводы — для создания бетонной смеси, необходимой для возведения крупных искусственных сооружений.

 

 

Каждый комплекс представляет собой надежное оборудование, созданное с учетом актуальных запросов участников дорожно-строительной отрасли, мировых тенденций в области развития промышленных технологий, требований природоохранных и санитарно-эпидемиологических норм.

Для начала совместной работы над вашей будущей установкой, позвоните нам по телефону 8 (800) 555 73 40, отправьте запрос на sale@solomatic.ru или свяжитесь любым другим удобным способом, указанном в разделе с контактами. Мы подберем для вас необходимую комплектацию и сориентируем по срокам поставки.

SOLOMATIC — залог стабильной работы оборудования для успешного выполнения ваших будущих проектов