Пісок здається невичерпним: пустелі, пляжі, річкові коси, купи на будмайданчиках. Та насправді пісок і гравій — один із наймасовіших ресурсів, які людина забирає в природи. Більше, ніж цих матеріалів, людство використовує лише воду.
За оцінками ООН, щороку у світі споживають близько 50 мільярдів тонн піску й гравію. Якщо поділити це на всіх мешканців планети, виходить приблизно 18 кілограмів на людину щодня. Понад половина цієї маси йде на будівництво: бетон, дороги, асфальт, скло. І тут виникає парадокс — у багатьох регіонах уже відчувається нестача піску, придатного для бетону, тоді як величезні пустелі майже не допомагають.
Чому пустельний пісок погано тримає бетон
У пустелях вітер тисячоліттями перекочує піщинки, підкидає їх, змушує тертися одна об одну. Гострі краї стираються, і зерна стають округлими, схожими на дрібні кульки. Для бетону це проблема.
Коли пісок має кутасту форму, зерна краще «чіпляються» одне за одне й разом із цементом утворюють жорсткий каркас. Круглі піщинки легко ковзають, і цемент гірше їх утримує. Тому пустельний пісок дає слабкішу структуру.
Є ще одна вада — розмір і однорідність. У дюнах переважають дуже дрібні зерна, більшість менші за 0,4 міліметра. Вітер відносить найдрібніший пил, а решту сортує, тому піщинки виходять майже однакового розміру.
Для якісного бетону потрібна суміш більших і дрібніших зерен, які щільно заповнюють простір між собою. У жмені дрібного піску набагато більше піщинок, і кожну треба вкрити цементом із водою. Це збільшує витрати цементу, а якщо склад суміші не змінювати, бетон виходить помітно слабшим і гірше розтікається під час заливання.
Попри це, пустельний пісок не можна назвати зовсім непридатним. У дослідах до третини звичайного піску замінювали пустельним без втрати міцності. Також він працює в суміші з крупним піском із дробленого каменю. Але повністю будувати на одному лише пустельному піску не вдається.
Чому Дубай серед пісків возив пісок з Австралії
Яскравий приклад — Дубай і Саудівська Аравія. Попри те, що ці території оточені пустелями, будівельний пісок туди завозили з Австралії.
Дубай використав увесь доступний морський пісок біля своїх берегів, зокрема для створення насипних островів, серед яких відомий острів у формі пальми. Пустельний пісок навколо міста для бетону не підходив, тож довелося звернутися до імпорту.
За даними ООН, привізний австралійський пісок застосували навіть під час будівництва вежі Бурдж-Халіфа — найвищої будівлі у світі.
Звідки беруть пісок для будівництва
Близько 90% будівельного піску та гравію видобувають у кар’єрах на суходолі. Решту отримують із дна річок та озер, із пляжів і морського дна.
Річковий пісок особливо цінують, бо річка природно його сортує й промиває. Течія виносить глину та неміцні частинки, а залишає переважно міцні зерна кварцу. Морський пісок перед використанням у бетоні ретельно промивають від солі, інакше вона руйнує сталеву арматуру всередині конструкцій.
Чистота важлива і для звичайних ремонтних робіт. Якщо в піску є глина, вона вбирає воду, через що бетон дає більшу усадку й може тріскатися під час висихання. Тому для бетону зазвичай беруть річковий або кар’єрний митий пісок, з якого глину вимили водою.
Для кладки та штукатурки використовують кар’єрний сіяний пісок — його просівають, щоб позбутися камінців та інших великих включень.
Чому не можна просто вибирати пісок із річок
Пісок утворюється дуже повільно. Вітер, вода, перепади температур руйнують гірські породи, річки несуть уламки вниз, а течія й хвилі поступово подрібнюють і сортують їх на зерна. На цей процес ідуть тисячі й мільйони років.
Люди ж видобувають пісок набагато швидше, ніж природа встигає його «виростити» знову. До того ж річки приносять менше піску, ніж могли б, бо значна його частина осідає перед греблями. Оцінюють, що до моря доходить на 25–30% менше піску й мулу.
Коли пісок вибирають безпосередньо з русла, дно річки починає опускатися не лише в місці видобутку, а й вище та нижче за течією. В одному з районів Індії з кількох річок щороку забирали понад 12 мільйонів тонн піску, і дно там знижувалося на 7–15 сантиметрів на рік.
Разом із дном опускаються й ґрунтові води поблизу річки, течія активніше підмиває береги та опори мостів. У гирлах річок теж бракує піску, через що швидше розмиваються пляжі й дельти.
Так, пісок, який видобувають із Меконгу вище за течією — у Лаосі, Таїланді та Камбоджі, — не доходить до його дельти у В’єтнамі. Через це в багатьох країнах заборонено брати пісок безпосередньо з русла річок.
В Україні на малих річках також діють обмеження: дно не можна поглиблювати нижче природного рівня.
Чим замінюють річковий пісок
Основна альтернатива річковому піску — відсів, тобто дрібні частинки, що залишаються під час дроблення каменю на щебінь. Такі зерна мають кутасту форму, що добре підходить для бетону. Однак це теж видобуток із надр, тож кар’єри все одно потрібні. Часто відсів лише додають до природного піску, а не повністю його замінюють.
Ще один напрям — повторне використання будівельних матеріалів. Старий бетон і цеглу дроблять, отримуючи новий заповнювач. Вважають, що понад 80% будівельного сміття придатне для такої переробки.
Пісок також отримують із відходів рудників, збагачувальних фабрик і металургійних шлаків. У радянські часи золу теплових електростанцій додавали до бетону й розчинів, щоб зменшити витрати цементу та природного піску.
В Україні існують власні стандарти на пісок із відходів криворізьких гірничо-збагачувальних комбінатів та з відсіву гранітних кар’єрів. У Великій Британії у 2023 році майже третина всіх будівельних заповнювачів — піску, гравію та щебеню — уже була вторинного походження.
Попри розвиток переробки, природний пісок продовжують активно видобувати, бо він залишається найдешевшим варіантом. Фактично платять лише за те, щоб його викопати й доставити до місця будівництва.
