Строительный песок — это такой же продукт и товар, как и любой стройматериал. Он должен соответствовать нормативам, а у каждой партии должна быть сопровождающая документация от изготовителя, которая подтверждает его сорт и зерновой состав.
Марки, класс и фракции
По определению природный песок относится к сыпучим материалам неорганического происхождения, который образовался из горных пород как следствие разрушения по естественным причинам.
Способ добычи в ТУ не оговаривается, а лишь указываются виды месторождений: от песчаных до валунно-гравийно-песчаных. На практике песок добывают в открытых карьерах механическим и намывным способом, а также из рек и водоемов с помощью гидро-механической техники. И по природе происхождения его обычно разделяют на карьерный и речной.
Если говорить о марках, то это не цемент или бетон, и здесь другая классификация:
- песок — сыпучий материал природного происхождения без дополнительной переработки (обогащения или фракционирования), который отвечает требованиям ТУ;
- обогащенный песок — тот же природный материал, но прошедший обработку и обогащение до соответствия требованиям норматива к определенной группе и классу;
- фракционированный песок — природный или обогащенный песок, разделенный на фракции по реальному размеру зерна.
Всего существует семь фракций песка, которые различают по модулю крупности. А они в свою очередь разделены на два класса.
Модуль крупности
Семь групп фракций песка отличаются по модулю крупности (Мк). Эта числовая характеристика не имеет единицы измерения, а свидетельствует о зерновом составе. Она определяется по результатам испытаний, которые заключаются в последовательном просеивании материала через набор калиброванных сит. Диаметр отверстий каждый раз уменьшается вдвое — от 10 мм до 0.16 мм.
Для испытаний берут пробу сухого песка весом в 2 кг. Просеивают ее через первые два сита. Затем из остатка отбирают пробу весом в 1 кг и просеивают ее через остальные сита. Контрольным по ГОСТ 8736-2014 считается сито 0.63, по процентному содержанию остатка которого определяют к какой из первых пяти групп относится песок.
Для следующих двух групп — тонких и очень тонких песков остаток просева на сите 0.63 не нормируется.
Модуль крупности вычисляется как результат деления на 100 остатков на ситах с округлением до 0.1. Соответственно по фракциям он должен находиться в пределах 3.5-3.0 для группы повышенной крупности, и со снижением значений диапазонов Мк на 0.5 у каждой следующей группы песка, включая очень мелкий.
Фракционированный песок различается не модулем крупности, а непосредственно размерами фракций по остатку каждого сита начиная от 2.5 мм и ниже. Допускается по требованию заказчика разделение фракционированного песка ситами других размеров или изготовление в виде смесей разных фракций.
В класс I входят первые четыре группы от очень крупного до мелкого.
В класс II входят все семь групп.
Обогащенный песок по ТУ определяется как I класс.
Классы
Отличия у первых четырех групп разных классов заключаются в процентном содержании:
- крупных и очень крупных зерен размером более 5 и 10 мм;
- мелких частиц размером менее 0.16 мм;
- пыли и глины.
Размер зерна и его значение
У I класса все четыре группы должны содержать зерна размером 5-10 мм до 5%, свыше 10 мм до 0.5% от массы.
У II класса эти требования намного «мягче».
Для тонкого и очень тонкого песка содержание таких крупных фракций не допускается.
«Некалиброванные»» зерна с размером фракции меньше 0.16 мм, также имеют ограничение процентного содержания от массы песка.
Зерновой состав строительного песка оказывает влияние на качество бетонного камня.
Есть такое понятие «водоцементное соотношение», которое прямо влияет на марку бетона. Оптимальным считается отношение воды к цементу 0.3-0.4.
Если песок мелкий (очень мелкий), то для его смачивания потребуется больше воды, а ее избыточность ведет к снижению прочности бетонного камня. С другой стороны большой размер фракции песка снижает пластичность бетона и способность заполнять пустоты между вяжущим цементным «тестом» и крупным наполнителем в виде щебня/гравия, поэтому для каждой марки бетона есть ограничения по модулю крупности сверху. Например, для бетона марки M500 оптимальный показатель модуля крупности песка лежит в пределах 2.4-2.8.
Класс песка позволяет более точно учитывать зерновой состав при изготовлении бетона и сухих строительных смесей, чтобы расчетная марочная прочность была не ниже реальной.
Но соблюдение условий по зерновому составу имеет смысл при соответствии нормативам других показателей природного песка — содержание пыли и глины.
Примеси в песке
При «правильном» зерновом и минералогическом составе песка большое значение имеет содержание пылевидных частиц.
Характер влияния пылевидных и глинистых частиц на качество бетонных и цементных смесей имеет такую же природу, как и размер фракции, но более ярко выражен. Вода будет обволакивать не только частицы цемента и зерна песка, но и эти примеси. И чем мельче «пыль» тем больше воды надо будет использовать. Для сравнения характерный диаметр частиц цемента в среднем равен 40 мкм, а частиц пыли — 5 мкм. И чтобы смочить пыль в наполнителе, при равной массе с цементом, потребуется в 8 раз больше воды. Конечно, столько пыли в песке быть не может, но пример наглядно демонстрирует «паразитическую» роль этих примесей. А если не компенсировать недостаток воды, то снижается подвижность цементного теста, возникают условия для образования «пустот» в бетонном камне. Поэтому высокое содержание пылевых частиц приводит к таким негативным явлениям:
- увеличению водоцементного соотношения выше оптимального;
- падению прочности на сжатие;
- появлению риска растрескивания бетонного камня на ранних стадиях созревания.
Технические условия так регламентируют эти включения:
- I класс — 2% для групп от средней и выше, 3% для группы мелкого песка;
- II класс — 3% для групп от средней и выше, 5% для мелкого, 10% для тонкого и очень тонкого песка.
Как видно по этим значениям, серьезные ограничения касаются только тех песков, которые включают в состав бетона — от среднего и крупнее. Мелкие пески в основном используют для штукатурных растворов, при производстве блоков из ячеистого бетона и строительной керамики (там по технологии могут даже специально измельчать песок до состояния шлама).
Фракционированные пески
Как уже указывалось выше, у фракционированных природных песков другие параметры классификации.
Если быть точным, то это не природная или обогащенная смесь сыпучих материалов, а искусственно разделенные по размеру фракции. Причем удельное содержание фракций большего размера, чем максимальный, и меньшего размера, чем минимальный, не должно быть больше 5% от общего по массе песка.
Содержание пыли и глинистых частиц для песка с размером зерен 2.5-5.0 мм должно быть не выше 1% для остальных фракций — 1.5%.
В итоге получается, что фракционированный песок должен состоять как минимум на 93,5% из указанной «узкой» фракции или смеси «соседних» фракций.
Другие характеристики
К обязательным характеристикам, которые указывают в документации, относятся содержание вредных и засоряющих примесей, а также радиационно-гигиеническая оценка.
Первые два показателя ограничивают содержание в песке веществ, способных ухудшить качество бетонного камня или фильтрационные свойства (зависит от способа использования строительного песка).
Радиационно гигиеническая оценка ограничивает область использования песка на объектах гражданского или дорожного строительства по продолжительности «присутствия» человека.
Для дорожного строительства и особенных случаев, когда важна способность песка пропускать воду, проводят испытания на коэффициент фильтрации. Который также зависит от размера фракции и содержания пылевидных частиц.
Региональные особенности и способы добычи — советы профессионалов
Исторически сложилось, что у нас на рынке присутствуют два вида песка — карьерный и речной (или озерный). Хотя это не все варианты добычи это вида сыпучего материала — есть еще барханные и морские.
Особенность речного песка в том, что он более чистый и практически сразу пригоден для большинства вида строительных работ. Речная вода естественным путем вымывает глину и пыль, оставляя самые востребованные фракции природного песка — средние и крупные.
Карьерный песок чистым бывает редко. Помимо глинистых включений, в нем могут присутствовать гумусный грунт и органика. В большинстве случаев, чтобы довести карьерный песок до «кондиции» его необходимо обогащать — сеять и мыть.
Тем и отличаются крупные и авторитетные производители природного песка, что они непосредственно в карьере могут поставить линию по доработке и сортировке песка. Поэтому, если нужен песок для ответственных работ с гарантированным качеством, надо обращаться к ним.
Есть еще пески как результат отсева гравийного производства и переработки камня, но их доля незначительна и они имеют ограниченное применение. Основным наполнителем остается природный песок, который имеет не меньшее значение, чем цемент или глина в производстве стройматериалов.
