Чому піску для будівництва бракує, хоча в пустелях його повно

Пісок здається чимось нескінченним. Пустелі, пляжі, річкові коси, купа в сусіда на подвір'ї. Але пісок і гравій люди видобувають у таких кількостях, що більше беруть у природи хіба що воду. За оцінками ООН, це близько 50 мільярдів тонн на рік, приблизно 18 кілограмів на кожного мешканця Землі щодня.

Понад половину йде на будівництво, адже ростуть міста й дороги, а ще пісок потрібен для асфальту та скла. І тут виникає парадокс. Піску, який годиться для бетону, у багатьох місцях уже бракує, а величезні пустелі майже нічим не допомагають.

Піщинки з пустелі надто круглі

У пустелі вітер тисячоліттями перекочує й підкидає пісок. Піщинки б'ються одна об одну, гострі краї стираються, і зерна стають круглими, як крихітні кульки.

Для бетону це погано. Кутасті зерна чіпляються одне за одне й разом із цементом складаються в жорсткий міцний каркас. Круглі легко проковзують одне повз одне, і цемент тримає їх гірше.

І надто дрібні та однакові

Друга біда — у розмірі. Зерна в дюнах дуже дрібні, майже всі менші за 0,4 міліметра. Вітер відносить найдрібніший пил, а решту сортує, тому піщинки там приблизно одного розміру. Бетону ж потрібна суміш великих і дрібних зерен, які щільно вкладаються й заповнюють порожнечі.

Дрібних піщинок у тій самій жмені набагато більше, і кожну треба вкрити цементом із водою, тому цементу витрачається більше. Якщо склад бетону не змінювати, він виходить помітно слабшим і гірше розтікається під час заливання.

Утім, зовсім непридатним пустельний пісок не назвеш. У дослідах до третини звичайного піску замінювали пустельним без втрати міцності, а в суміші з крупним піском із дробленого каменю він теж працює. Але будувати лише на пустельному піску не виходить.

Чому Дубай посеред пустелі возив пісок з Австралії

Дубай і Саудівська Аравія ввозили будівельний пісок з Австралії. Дубай витратив увесь морський пісок біля своїх берегів на насипні острови, зокрема на острів у формі пальми, а пісок навколишньої пустелі в бетон не йшов. За даними ООН, привізний австралійський пісок використали і для 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 черпають із дна річок і озер, із пляжів та морського дна.

Річковий пісок будівельники цінують за те, що річка сама його сортує й промиває. Глину й неміцні частки несе течія, а залишаються міцні зерна кварцу. Морський пісок перед тим, як класти в бетон, ретельно промивають від солі, інакше сіль роз'їдає сталеву арматуру всередині.

Чистий пісок потрібен і у звичайному ремонті, бо глина вбирає воду, через що такий бетон дає більшу усадку й тріскається під час висихання. Тому для бетону беруть річковий або кар'єрний митий пісок, із якого глину вимили водою. А на кладку та штукатурку йде кар'єрний сіяний пісок, очищений від каміння.

Чому пісок не можна просто брати з річок

Пісок народжується дуже повільно. Вода, вітер, спека й мороз руйнують гірські породи, річки несуть уламки вниз, течія та хвилі сортують їх на зерна. На це йдуть тисячі й мільйони років. Люди ж вичерпують пісок набагато швидше, ніж природа встигає його повернути.

До того ж річки й самі приносять дедалі менше піску, бо він осідає перед греблями. До моря доходить на 25-30% менше піску й мулу, ніж могло б.

Коли пісок вибирають просто з русла, дно річки починає опускатися не лише там, а й вище та нижче за течією. В одному районі Індії з кількох річок брали понад 12 мільйонів тонн піску на рік, і дно там опускалося на 7-15 сантиметрів щороку. Слідом за дном опускаються ґрунтові води біля річки, течія підмиває береги й опори мостів.

Піску бракує й у гирлах річок, тому швидше розмиваються пляжі та дельти. Так пісок, який беруть із Меконгу вище за течією, у Лаосі, Таїланді та Камбоджі, не доходить до його дельти у В'єтнамі.

Тому в багатьох країнах черпати пісок із русла заборонено. В Україні на малих річках теж не можна копати дно глибше, ніж воно було від природи.

Чим замінюють річковий пісок

Головна заміна річковому піску — відсів, тобто дріб'язок, який залишається під час дроблення каменю на щебінь. Він кутастий, як і потрібно для бетону. Але це теж видобуток із надр, тож кар'єри все одно потрібні. Крім того, у бетон відсів часто лише підмішують до природного піску.

Ще в хід ідуть старий бетон і цегла. Понад 80% будівельного сміття годиться, щоб роздробити його на новий заповнювач. Пісок отримують і з відходів рудників, збагачувальних фабрик та металургійних шлаків. У радянські часи золу теплових електростанцій додавали в бетон і розчини, щоб економити цемент і пісок. А в Україні є власні стандарти на пісок із відходів криворізьких гірничо-збагачувальних комбінатів та з відсіву гранітних кар'єрів.

У Великій Британії 2023 року майже третина всіх будівельних заповнювачів, тобто піску, гравію та щебеню, уже була вторинною. А природний пісок усе одно копають, бо він дешевий. Платять, по суті, лише за те, щоб його викопати й привезти.