Что такое песок? Удивительные свойства песка

Песок – удивительный материал, который окружает нас повсюду. Мы привыкли видеть его на пляжах и стройках, но мало кто знает о его уникальных свойствах. В этой статье мы расскажем о самых необычных проявлениях этого простого вещества – от "поющих" песков до использования в медицине. Поверьте, песок может удивить!

Происхождение и виды песка

Песок образуется в результате разрушения скальных горных пород. Под воздействием воды, ветра, перепадов температур происходит выветривание – от скал откалываются куски, которые в дальнейшем распадаются на все более мелкие фрагменты. Так постепенно образуется рыхлая осадочная горная порода – песок.

Различают природный и искусственный песок. Природный добывают в карьерах, реках, морях и других водоемах. Искусственный получают путем дробления и размалывания скальных горных пород.

Основные виды песка:

• Речной.
• Морской.
• Карьерный.
• Сеяный.
• Промытый.

Они отличаются по цвету, форме и размерам зерен, химическому и минеральному составу. Так, речной песок светлый и округлый, морской может содержать примеси ракушек и солей.

Любопытный факт: в Саудовской Аравии, где огромные песчаные пустыни, песка приходится импортировать из-за непригодности местного сырья для строительства.

Физические и химические свойства песка

Свойства песка определяются его составом и структурой. Обычно это смесь различных минералов.

Основу песка составляют зерна кварца – около 80%. Также входят частицы полевых шпатов, слюды, гранита и других горных пород.

Физические характеристики:

• Размер частиц: от 0,16 до 5 мм.
• Плотность: 1,5-1,7 г/см3.
• Теплопроводность: 0,3-0,4 Вт/(мК).

Песок обладает высокой пористостью, водопроницаемостью и отлично пропускает жидкости сквозь себя. Это объясняется рыхлой структурой и наличием пустот между частицами. Еще одно полезное свойство - рассыпчатость, позволяющая использовать песок в строительстве.

Химически пески довольно инертны, т.к. состоят из кварцевого стекла – диоксида кремния SiO₂. Однако иногда встречаются разновидности с необычными характеристиками. К примеру, черные пески могут содержать радиоактивные элементы или соединения железа, придающие им магнитные свойства.

В отличие от песка, глина имеет мелкозернистую структуру и может пластически деформироваться, а в сухом состоянии становится твердой и хрупкой.

Использование в промышленности

Благодаря своим свойствам песок широко применяется в различных отраслях.

1. Строительство и производство бетона. Здесь используют речной и карьерный песок после очистки и промывки.
2. Стекольная промышленность. Основа любого стекла – кварцевый песок.
3. Литейное производство. Формовочный песок для изготовления литейных форм.
4. Нефтедобыча. Песок закачивают в пласты для поддержания пластового давления.
5. Металлургия. В составе формовочных и стержневых смесей при литье металлов.

Перспективно использование нанопесков в производстве бетона, полимерных композитов, лакокрасочных материалов. Разрабатываются технологии 3D-печати зданий из песка, скрепленного специальными составами.

В будущем возможно применение песка для хранения солнечной энергии. Путем воздействия концентрированных солнечных лучей песок может нагреваться днем и отдавать тепло ночью.

"Поющие пески"

Одним из самых загадочных природных явлений, связанных с песком, являются так называемые "поющие пески". Это песчаные дюны, которые в определенных условиях начинают издавать разнообразные звуки - от тихого скрипа до громкого воя.

"Пение" возникает при движении сухого рыхлого песка. Причем наиболее ярко эффект проявляется при взаимодействии песчаных масс с воздушными потоками. Так, интенсивный ветер может вызывать колебания отдельных песчинок и целых песчаных волн, создавая характерный вой.

Ученые выдвигали различные гипотезы о причинах "пения" песка: трение песчинок друг о друга, резонанс, наличие электростатических зарядов и др. Однако до сих пор это уникальное явление не получило однозначного объяснения.

"Поющие пески" встречаются в пустынях по всему земному шару. Наиболее известные находятся в Китае, Чили, Катаре, Египте. В России данный феномен наблюдается в Калмыкии.

Вред и польза песка

Несмотря на широчайшее применение, у песка есть и отрицательные стороны. Один из главных минусов - высокая пылеобразующая способность мелких песчаных частиц.

При вдыхании пыли возможно раздражение органов дыхания, ухудшение легочной вентиляции. Длительное воздействие приводит к развитию силикоза легких и других заболеваний.

С другой стороны, песок обладает и полезными лечебными свойствами. На этом основан метод песочной терапии, или псаммотерапии. Прогрев песка и его механическое воздействие используют для лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Какие свойства песка определяют сферы его применения?

Выбор области использования напрямую зависит от физико-химических характеристик песка. Рассмотрим основные свойства и где они применяются:

1. Теплопроводность, теплоемкость - использование в строительстве, литейном производстве, медицине.
2. Химическая инертность (состав из SiO2) - производство стекла, бетона, фарфора.
3. Твердость, износостойкость - применение в литейных формах и стержнях.
4. Пористость, газопроницаемость - добыча и транспортировка газа, нефти.
5. Высокая адгезия при намокании - производство керамических форм и литейных стержней.

Таким образом, именно благодаря особым физико-химическим свойствам песок нашел применение в самых разных областях деятельности человека.

Добыча и транспортировка песка

Для стабильного обеспечения различных отраслей необходимо наладить бесперебойную добычу и поставки песчаного сырья. Этим занимаются специализированные горнодобывающие и транспортные предприятия.

Песок добывают открытым (карьеры, расположенные на суше) или подводным (в реках, озерах, морском шельфе) способом. Затем материал перевозят авто- или ж/д транспортом к местам переработки и потребления.

Крупнейшими странами-экспортерами песка являются Австралия (поставляет песок в страны Азии), Нидерланды, Германия. В России основные запасы сосредоточены на Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке.