سایر خواص مکانیکی 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 و در حقیقت می تواند به عنوان آزمایش جایگزین، به کار گرفته شود. اندازه دانه های مورد آزمایش با اندازه های مربوط به آزمایش ارزش خرد شدن یکسان است. مقادیر مجاز ذرات خرد شده کوچک تر از الک 2.36mm (نمره 8 ASTM) نیز یکسان اند. ضربه توسط چکش استانداردی که تحت اثر وزن خود ۱۵ بار بر روی سنگدانه ها به حالتی مشابه با آنچه که در اثر فشار پیستون در آزمایش ارزش خرد شدن ایجاد می گردد، وارد خواهد شد. مشروح کامل این آزمایش در بخش ۱۱۲ آیین نامه 812:1990 BS داده شده است و آیین نامه 882:1992 BS مقادیر حداکثر زیر را تجویز نموده است: ۲۵ درصد برای سنگدانه هایی که در بتن کف قوی به کار می روند؛ ۳۰ درصد برای سنگدانه های مصرف شده در بتنی که در معرض سایش قرار خواهد گرفت؛ و 45 درصد برای سنگدانه هایی که در انواع دیگر بتن مصرف شوند. این مقادیر می توانند راهنمای مفیدی باشند، اما واضح است که برقراری رابطه مستقیمی بین ارزش خرد شدن و عملکرد سنگدانه ها در بتن، یا مقاومت بتن امکان پذیر نمی باشد.

یک امتیاز آزمایش ارزش ضربه ای آن است که با اصلاحاتی (مانند سنجش حجمی به جای جرمی) می توان آن را در کارگاه انجام داد. ولیکن ممکن است این آزمایش به عنوان ضابطه پذیرش، مناسب نباشد.

علاوه بر مقاومت و طاقت، سختی و یا مقاومت در برابر سایش نیز یک خاصیت مهم بتن مصرف شده در جاده ها و کف هایی که در معرض تردد زیاد قرار می گیرند، است. در این رابطه چندین آزمایش وجود دارند؛ زیرا فرسایش را می توان در اثر ساییدن یک جسم خارجی بر روی سنگ تحت آزمایش و یا در اثر اصطکاک ذرات سنگی نسبت به یکدیگر، ایجاد نمود.

قابل ذکر است که برخی سنگ های آهکی، سایش پذیر هستند و مصرف آنها در بتن جاده ها منوط به آزمایش سایش می باشد. از نظر سایر جنبه ها، بسیاری از سنگدانه های آهکی، حتی وقتی متخلخل باشند، بتن رضایت بخشی تولید می نمایند 6۷-۳.

امروزه سایش نمونه های سنگی دیگر محاسبه نمی گردد و همگام با آزمایش مجموعه سنگدانه ها، آزمایش ارزش سایش بر روی ذرات سنگدانه ها در بخش ۱۱۳ آیین نامه 812:1990 BS تجویز شده است. ذرات سنگدانه ها با اندازه 14.0 تا 10.2mm، پس از خارج نمودن دانه های پولکی آنها در داخل لایه ای از صمغ قرار داده می شوند. نمونه در یک دستگاه سایش استاندارد شده ای که چرخ سایش آن ۵۰۰ دور چرخانیده می شود و بر روی آن ماسه Leighton Buzzard با روند توصیه شده ای به طور مداوم ریخته می شود، مورد آزمایش قرار می گیرد. «ارزش سایش» سنگدانه ها بر حسب درصد افت جرمی در اثر سایش تعریف می شود، به نحوی که مقدار زیاد این کمیت، معرف مقاومت کم در برابر سایش خواهد بود. احتمالا بخش ۱۱۳ آیین نامه

812:1990 BS با یک استاندارد اروپایی که در قالب بخش اول آیین نامه استاندارد 1097pr EN وجود دارد، جایگزین می گردد. این آیین نامه روش به دست آوردن آنچه را که ضریب Micro Deval نامیده می شود، توصیف می کند که خود سنجشی برای سایش سنگدانه های بین ۱۰ تا ۱۴mm می باشد (که از اصطکاک بین آن ذرات و گلوله های ساینده موجود در یک بشکه گردنده، تولید می شود). این ضریب معرف افت درصد جرمی برای ذراتی است که اندازه آنها تا حد کمتر از 1.6mm کاهش یافته است.

ایران آزمایش فرسایش اصطکاکی (Deval) نیز سنگدانه ها را به صورت مجموعه ای مورد آزمایش قرار می دهد. از معایب این آزمایش آن است که اختلاف عددی کمی را بین سنگدانه هایی که بسیار متفاوت اند، به دست می دهد.

 

یک آزمایش آمریکایی که اصطکاک و سایش را در هم ادغام نموده است، آزمایش لس آنجلس (Los Angeles) می باشد که غالبا در کشورهای دیگر نیز مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا نتایج آن نه تنها رابطه خوبی با سایش واقعی سنگدانه هایی که در بتن مصرف شده اند، نشان می دهد، بلکه با مقاومت های فشاری و خمشی بتن ساخته شده با سنگدانه های معین نیز رابطه دارد. در این آزمایش، سنگدانه های با دانه بندی مشخص شده ای را داخل بشکه استوانه ای که به صورت افقی روی پایه های دستگاه سوار شده و در داخل آن طبقه ای تعبیه گردیده است، می ریزند. تعدادی گلوله فولادی را نیز داخل بشکه ریخته و بشکه به تعداد دور مشخص شده ای گردانده می شود. در هم غلتیدن و سقوط سنگدانه ها و گلوله ها باعث سایش و اصطکاک سطحی سنگدانه ها می گردد و مقدار آن را به همان روش آزمایش سایش، می سنجند.

آزمایش لس آنجلس را می توان بر روی سنگدانه هایی با اندازه های متفاوت انجام داد، که با جرم مناسبی از نمونه و گلوله های فولادی و همچنین با تعداد دورهای مناسب بشکه مقداری سایش ایجاد می گردد. کمیت های مختلف در آیین نامه 89-ASTM C131 توصیه شده اند. ولیکن آزمایش لس آنجلس برای ارزیابی سنگدانه های ریزی که در اثر مخلوط نمودن طولانی ساییده می شوند، خیلی مناسب نمی باشد. احتمالا سنگدانه های ریز آهکی یکی از متداول ترین نوع مصالح می باشند که این نوع از هم پاشیدن در آنها اتفاق می افتد. به این دلیل سنگدانه های ریز شناخته نشده را باید علاوه بر آزمایش های استاندارد در معرض یک آزمایش سایش در حالت مرطوب نیز قرارداد تا مقدار دانه های تولید شده کوچک تر از ۷۵μm (الک شماره ۲۰۰ ASTM) آن مشخص شود. درجه ای که تا آن حد سنگدانه های ریز می توانند در دستگاه مخلوط کن از هم پاشیده شوند، طبق روش 1137-90 ASTM C تعیین می گردد.

جدول ۷-۳ مقادیر میانگین مقاومت خرد شدن، ارزش خرد شدن سنگدانه، سایش، ضربه و فرسایش اصطکاکی را برای گروه های مختلف سنگ که در بخش اول آیین نامه 812:1975 BS توصیف شده اند، می دهد. لازم به تذکر است که مقادیر مربوط به هورنفلس ها و شیست ها فقط بر اساس چند نمونه تهیه شده اند و شاید به دلیل آنکه فقط نمونه های با کیفیت خوب مورد آزمایش قرار گرفته اند، این گروه سنگی بهتر از آنچه در واقع هستند، به نظر می رسند. به طور کلی این سنگ ها برای مصرف در بتن مناسب نمی باشند. به دلیل مشابه، سنگ نرم - آهک (Chalk) در گروه سنگ های آهکی گنجانده نشده است زیرا به طور کلی برای مصرف در بتن مناسب نمی باشد.

از نظر مقاومت خرد شدن، عملکرد سنگ بازالت بسیار متغیر است. مقاومت بازالتهای تازه که اولیوین کمی دارند به حدود ۴۰۰MPa می رسد ولی در نقطه مقابل ممكن است بازالت تجزیه شده مقاومتی بیش از ۱۰۰MPa نداشته باشد. سنگ های آهک و پرفیری تغییرات خیلی کمتری در مقاومت از خود بروز می دهند. در بریتانیا روی هم رفته سنگ پر فیری عملکرد خوبی داشته است (تا حدی بهتر از گرانیت ها که تمایل به متغیر بودن دارند).

 

جدول 7-3 : میانگین نتایج آزمایش برای گروه های مختلف سنگ های بریتانیا*

 

 

نوع سنگ

مقاومت

خرد شده

MPa

 

ارزش

خرد شده

 

مقدار

سایش

 

ارزش

ضربه ای

ارزش

فرسایش اصطکاکی┼

 

وزن

مخصوص

خشک

تر

بازالت

فلینت

گابرو

گرانیت

سنگ گریت▼

هورنفلس

سنگ آهک

پرفیری

کوارتزیت

شیست

200

205

195

185

220

340

165

230

330

245

12

17

-

20

12

11

24

12

16

-

17.6

19.2

18.7

18.7

18.1

18.8

16.5

19.0

18.9

18.7

16

17

19

13

15

17

9

20

16

13

3.3

3.1

2.5

2.9

3.0

2.7

4.3

2.6

2.5

3.7

5.5

2.5

3.2

3.2

5.3

3.8

7.8

2.6

3.0

4.3

2.85

2.55

2.95

2.69

2.67

2.88

2.69

2.66

2.62

2.76

* با اجازه پروفسور J.F.kirkaldy

┼ یک مقدار معرف کیفیت بهتر است.

▼ Gritstone

 

جدول 8-3: قابلیت تکرار نتایج آزمایش ها بر روی سنگدانه ها 40-3

 

 

آزمایش

 

تعداد نمونه هایی که باید آزمایش شوند تا به احتمال 0.9 مقدار متوسط در دامنه مقادیر زیر قرار گیرد.

تغییر پذیری،

درصد

بین 3± درصد

میانگین واقعی

بین 10± درصد

میانگین واقعی

فرسایش اصطکاکی خشک

فرسایش اصطکاکی تر

سایش

مقاومت ضربه ای

نمونه های آماده شده

مقاومت ضربه ای

انبوه سنگدانه

مقاومت خرد شدن

ارزش خرد شدن سنگدانه

آزمایش لس آنجلس

5.7

5.6

9.7

 

17.1

 

3.0

14.3

1.8

1.6

10

9

28

 

90

 

-

60

1

1

1

1

3

 

8

 

-

6

-

-

 

نشانه ای از دقت نتایج آزمایش های مختلف در جدول ۸-۳ داده شده است که در آن تعداد نمونه هایی را که لازم است آزمایش نمود تا با احتمال ٪۹۰ اطمینان حاصل کرد که مقدار متوسط برای

 

نمونه ها در محدوده های 13 و همچنین ۱۰ درصد متوسط حقیقی واقع شوند، داده شده اند ۴۰-۳. ارزش خرد شدن سنگدانه ها به ویژه ثابت و یکنواخت به نظر می رسد. از طرف دیگر پراکندگی بیشتری در نتایج نمونه های آماده شده، در مقایسه با نمونه های انبوهی مشاهده می شود که البته انتظار آن را می توان داشت. گو اینکه آزمایش های توصیف شده مختلف در این بند و بندهای بعدی نشانه ای از کیفیت سنگدانه ها می باشد، نمی توان از خواص سنگدانه ها، استعداد توسعه مقاومت بتن ساخته شده با آنها را تخمین زد، و در حقیقت هنوز نمی توان از خواص فیزیکی سنگدانه ها خواص بتن ساخته شده با آنها را تعیین نمود.

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.