آشنایی با خواص سنگدانه ها

مقدمه

از آنجا که حداقل سه چهارم حجم بتن را سنگدانه ها اشغال می کنند، تعجب آور نمی باشد که کیفیت آنها از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار است. سنگدانه ها نه فقط می توانند مقاومت بتن ساخته شده با آنها را محدود نمایند (زیرا سنگدانه های با خواص نامطلوب نمی توانند بتن پر قدرتی را تولید کنند)، بلکه خواص آنها به میزان چشم گیری بر دوام و رفتار سازهای بتن نیز تاثیر می گذارد.

در ابتدا عمدتا به دلایل اقتصادی، سنگدانه ها را به عنوان موادی خنثی و پخش شده در داخل خمیر سیمان در نظر می گرفتند ولیکن می توان از دیدگاه دیگری نیز به این مساله نگاه کرد و سنگدانه ها را به عنوان مصالحی درنظر گرفت که به وسیله خمیر سیمان به مجموعه ای یکپارچه تبدیل شده اند (مانند حالت ساختمان آجری). در حقیقت سنگدانه ها کاملا خنثی نبوده و خواص فیزیکی، حرارتی و در بعضی مواقع خواص شیمیایی آنها نیز بر عملکرد بتن تاثیر می گذارد.

سنگدانه ها از سیمان ارزان تراند و بنابراین، تعیین نمودن مقدار سنگدانه ها در مخلوط تا حداکثر ممکن، و مقدار سیمان تا حداقل ممکن، اقتصادی است. ولی اقتصاد، تنها دلیل به کار بردن سنگدانه ها در بتن نمی باشد، بلکه کاربرد آنها امتیازات فنی قابل ملاحظه ای نیز برای بتن که ثبات حجمی و دوام بیشتری نسبت به خمیر هیدراته شده سیمان خالص، دارد، ایجاد می نماید.

 

طبقه بندی کلی سنگدانه ها

اندازه سنگدانه های مصرف شده در بتن از چندین ده میلیمتر تا حد پایین ذراتی که قطر مقطع آنها از یک دهم میلیمتر تجاوز نمی کند، گسترده است. حداکثر اندازه ای که در عمل مصرف می شود، متغیر است اما در هر مخلوط، ذرات به اندازه های مختلف ریخته می شوند و توزیع اندازه ذرات را دانه بندی می گویند. در بعضی موارد برای ساختن بتن با کیفیت پایین، سنگدانه های استخراج شده از معادنی که حاوی کلیه اندازه ها (از درشت ترین تا ریزترین اندازه) هستند، به کار می روند و به آنها مخلوط تمام اندازه ها یا سنگدانه های از معدن آمده می گویند. روش دیگری که همیشه در تولید بتن با کیفیت مطلوب به کار می رود، آن است که سنگدانه ها را حداقل در دو گروه اندازه ای تهیه می کنند که مرز اصلی، بین سنگدانه ریز که اغلب ماسه نامیده می شود (برای نمونه در آیین نامه BS 882:1992) و ذرات آن بزرگ تر از ۵mm نمی باشد و سنگدانه درشت که شامل موادی می شود که حداقل اندازه آنها ۵mm می باشد، واقع شده است. در ایالات متحده این مرز به وسیله الک نمره ۴ ASTM که  ۴٫۷۵mm  (3/4 in)می باشد، مشخص شده است (به جدول ۱۴-۳ رجوع شود). درباره دانه بندی بعد بیشتر بحث خواهد شد، اما این تقسیم بندی اساسی امکان آن را به وجود می آورد که در توصیف بعدی بتوان سنگدانه های ریز و درشت را از یکدیگر متمایز نمود. لازم به تذکر است که استفاده از واژه سنگدانه (به معنی سنگدانه درشت) به منظور تفاوت گذاشتن با ماسه صحیح نیست.

عموما حد پایین اندازه ماسه را حدود ۷۰ یا ۶۰μm در نظر میگیرند. ذراتی که اندازه آنها بین ۶۰ و ۲μm است، به عنوان لای طبقه بندی می شوند و ذرات کوچک تر را خاک رس می نامند. خاک زراعتی، ماده رسوبی نرمی است که تقریبا از قسمت های مساوی ماسه، لای و خاک رس تشکیل شده است. اگرچه مقدار ذرات کوچک تر از ۷۵μm به صورت کلی گزارش می شود، اما تاثیر لای و خاک رس بر خواص بتن منتجه، اغلب به نحو چشمگیری متفاوت است؛ نه فقط به خاطر آنکه این ذرات از نظر اندازه با یکدیگر متفاوت اند بلکه از نظر ترکیب نیز یکسان نمی باشند. روشهای تعیین نسبت های مواد کوچک تر از ۷۵μm و ۲۰um به ترتیب در بخش ۱-۱۰۳ آیین نامه 812:1985 BS و بخش 2-۱۰۳ آیین نامه 812:1989 BS توصیف شده اند.

اما كليه ذرات سنگدانه های طبیعی در ابتدا جزیی از یک انبوه بزرگ تر اصلی بوده، که یا به وسیله عوامل طبیعی جوی و سایش و یا به طور مصنوعی به وسیله دستگاه های سنگ شکن خرد شده اند. بنابراین بسیاری از خواص سنگدانه ها به خواص سنگ مادر آن بستگی کامل دارد. برای مثال می توان ترکیبات شیمیایی و معدنی، مشخصه سنگ نگاری، چگالی نسبی، سختی، مقاومت، ثبات فیزیکی و شیمیایی، بافت منافذ و رنگ را نام برد. از طرف دیگر، بعضی خواص موجود در سنگدانه مانند شکل ذرات و اندازه آنها، بافت سطحی و جذب آب، در سنگ مادر وجود ندارند. ممکن است هر یک از این خواص تاثیر قابل ملاحظه ای بر کیفیت بتن (در حالت تر و یا در حالت سخت شده) داشته باشند.

منطقی است که اضافه شود، اگرچه می توان خواص مختلف سنگدانه ها را به خودی خود مورد آزمایش قرار داد ولیکن توصیف سنگدانه های خوب مشکل است، به جز آنکه گفته شود آن سنگدانه هایی می باشند که در شرایط معین می توان با آنها بتن با کیفیت خوب ساخت. با اینکه همواره می توان از سنگدانه های با خواص رضایت بخش، بتن مناسب ساخت، ولیكن عکس این عبارت الزاما صحیح نیست و به همین دلیل باید از ضابطه عملکرد آنها در بتن استفاده نمود. به خصوص به این نتیجه رسیده اند که حتی اگر سنگدانه ها از پارهای جهات رضایت بخش نباشند، ممکن است وقتی که در بتن مصرف می شوند، ضرورت ایجاد اشکال ننمایند. برای مثال، ممکن است سنگدانه ای در اثر یخ زدن از هم پاشیده شود ولیکن وقتی که در داخل بتن قرار می گیرد الزاما چنین عملکردی نداشته باشد. این موضوع به خصوص در مواردی که سنگدانه ها کاملا با خمیری از سیمان هیدراته شده و با نفوذپذیری کم پوشیده شده باشند، صدق می کند. به هر حال احتمال آن که بتوان با سنگدانه هایی که از چند لحاظ ضعیف می باشند بتن رضایت بخشی ساخت، بسیار کم است، لذا آزمایش هایی که صرفا بر روی سنگدانه ها صورت می گیرند، کمکی در ارزیابی مناسب بودن سنگدانه ها برای مصرف در بتن خواهند بود.

 

Ch1

بخش اول: طبقه بندی سنگدانه های طبیعی

 

تاکنون فقط آن دسته از سنگدانه هایی که به طور طبیعی یافت می شوند، مورد بررسی قرار گرفته اند و در این فصل، عمدتا این نوع مواد مورد بحث واقع خواهند شد. البته سنگدانه ها را از محصولات صنعتی نیز می توان تولید نمود. از آنجا که این مصالح مصنوعی معمولا سنگین تر یا سبک تر از سنگدانه های معمولی می باشند.

سنگدانه هایی که از پسماند مواد تولید می شوند. را می توان وجه تمایز دیگری نیز بین آن دسته از سنگدانه ها که در اثر عوامل طبیعی به اندازه فعلی خود در آمده اند و آنهایی که در اثر خرد شدن سنگ به وسیله دستگاه حاصل شده اند، قایل شد.

 

ادامه مطلب

بخش دوم: نمونه برداری

 

آزمایشهای تعیین خواص مختلف سنگدانه ها الزام بر روی نمونه ای از آنها انجام می گیرد و بنابراین اگر دقیقا خواسته شود، نتایج این آزمایش ها فقط درباره سنگدانه های موجود در نمونه مورد آزمایش صدق می کند. ولی چون خواص انبوه مصالح به صورتی که تحویل کارگاه می گردد و یا به صورت موجود مورد توجه می باشد، لازم است اطمینان حاصل گردد که نمونه معرف متوسط خواص انبوه سنگدانه ها خواهد بود. به چنین نمونه ای یک نمونه معرف می گویند و برای تهیه آن باید دقت معینی به عمل آید.

 

ادامه مطلب

 
 

بخش سوم: شکل و بافت ذرات

 

با استفاده از پارامتر گردگوشگی می توان تیزی نسبی، و یا گوشه داری لبه ها و کنج های ذرات را سنجید. میزان گردگوشگی عمدتا توسط مقاومت فشاری و مقاومت سایشی سنگ مادر کنترل می شود و به مقدار سایشی که ذرات در معرض آن قرار گرفته اند، بستگی دارد. در مورد سنگدانه های خرد شده، شکل ذرات نه تنها به ماهیت جنس سنگ مادر، بلکه به نوع سنگ شکن و ضریب خردکنندگی آن (یعنی نسبت اندازه مواد تغذیه شده به داخل سنگ شکن به اندازه ذراتی که از سنگ شکن خارج می شوند) نیز بستگی دارد.

 

ادامه مطلب


 

دریافت فایل های پشتیبان فصل

بخش چهارم: پیوستگی سنگدانه ها

 

پیوستگی بین سنگدانه و خمیر سیمان عامل مهمی در مقاومت بتن، به خصوص مقاومت خمشی آن می باشد اما اهمیت پیوستگی کاملا روشن نشده است. بخشی از این پیوستگی ناشی از قفل و بست بین سنگدانه و خمیر سیمان هیدراته شده در اثر ناصافی سطح سنگدانه ها می باشد. یک سطح ناصاف تر مانند آنچه که در دانه های شکسته وجود دارد، منجر به پیوستگی بیشتر ناشی از قفل و بست مکانیکی می شود. معمولا در مورد سنگدانه های کم قدرت تر، متخلخل، و حاوی کانی های غیر یکنواخت نیز پیوستگی بهتری ایجاد می شود. به طور کلی می توان گفت که آن دسته از خصوصیات بافت سطحی که مانع هرگونه نفوذ به داخل سطح دانه ها شوند، پیوستگی مناسب را ایجاد نخواهند کرد. به علاوه پیوستگی تحت تاثیر سایر خواص فیزیکی و شیمیایی سنگدانه ها، که با ترکیبات کانی و شیمیایی و شرایط الکترواستاتیکی سطح دانه مرتبط است، نیز قرار می گیرد.

 

ادامه مطلب

 
 

بخش پنج: مقاومت سنگدانه

 

مسلما مقاومت فشاری بتن نمی تواند به میزان قابل توجهی از مقاومت قسمت عمده سنگدانه هایی که در آن قرار دارند، تجاوز نماید. گو اینکه تعیین مقاومت ذرات سنگدانه جداگانه به سهولت امکان پذیر نیست، در واقع آزمایش مقاومت خرد شدگی ذرات سنگدانه به تنهایی مشکل است و اطلاعات لازم را معمولا باید از آزمایش های غیر مستقیم مانند ضریب خرد شدگی انبوه سنگدانه، نیروی لازم برای متراکم کردن انبوه سنگدانه و عملکرد سنگدانه در بتن به دست آورد.
آزمایش اخیر به سادگی یا به معنی تجربه قبلی بر روی سنگدانه های معین و یا مصرف آزمایشی آنها در مخلوطی از بتن که مقاومت مشخصی را با سنگدانه هایی که قبلا به تایید رسیده ایجاد می کند، خواهد بود.

 

ادامه مطلب

بخش ششم: سایر خواص فیزیکی سنگدانه

 

چندین خاصیت مکانیکی سنگدانه ها به خصوص در مواردی که این مواد در ساختمان جاده مصرف می شوند و یا در معرض سایش زیاد قرار می گیرند، مورد توجه است.

اولین خاصیت در این گروه طاقت (Toughness) می باشد که به صورت مقاومت نمونه ای از سنگ در برابر گسیختگی ناشی از ضربه تعریف شده است. اگر چه این آزمایش اثرات نامطلوب هوازدگی سنگ ها را مشخص می کند، اما متداول نمی باشد.
همچنین می توان ارزش ضربه ای توده سنگدانه ها را به دست آورد و مقدار طاقت به دست آمده به این طریق با ارزش خرد شدن مرتبط است

 

ادامه مطلب

 

 

شرکت مقاوم سازان مینو با بیش از 10 سال سابقه اجرای ژئوسنتتیک ها در زمینه های مختلف از جمله کشاورزی، صنعت و معدن، گودهای ساختمانی و... در تمامی نقاط کشور ... بیشتر بدانید

ساعت کاری

شنبه تا

پنج شنبه

08:00 صبح  الی

15:00 بعد از ظهر

جمعه   تعطیل

 

نماد اعتماد الکترونیکی

Please publish modules in offcanvas position.