ویژگیها وآزمایشات مصالح سنگي بتن يا سنگدانه‌ها

 

ویژگیها وآزمایشات

مصالح سنگي بتن يا سنگدانه‌ها

 

 

مصالح سنگي بتن يا سنگدانه‌ها معمولاً حدود (70%) از حجم بتن را تشكيل مي‌دهند و بسياري از ويژگيهاي فيزيكي، شيميايي و مكانيكي بتن به سنگدانه‌ها ارتباط دارد. از اين رو نقش سنگدانه‌ها در بتن از نقطه‌نظر ويژگيها، طرح اختلاط و مسائل اقتصادي حائز اهميت مي‌باشد. سنگدانه‌ها ممكن است از منابع طبيعي به صورت رودخانه‌اي (گرد گوشه) يا خرد شده (تيز گوشه) يا مخلوطي از اين دو نوع باشند.

مصالح سنگي به دو دسته ريزدانه، يا ماسه، و درشت‌دانه، يا شن، گروه‌بندي مي‌شوند. اندازه ريزدانه‌ها از صفر تا 76/4 ميليمتر و اندازه درشت‌دانه‌ها از 76/4 ميليمتر شروع شده و بسته به نوع بتن حداكثر درشتي دانه‌ها ممكن است 5/9، 7/12، 05/19، 1/38، 8/50 ميليمتر و بيشتر باشد و در ....

ویژگیها وآزمایشات

مصالح سنگي بتن يا سنگدانه‌ها

 

 

مصالح سنگي بتن يا سنگدانه‌ها معمولاً حدود (70%) از حجم بتن را تشكيل مي‌دهند و بسياري از ويژگيهاي فيزيكي، شيميايي و مكانيكي بتن به سنگدانه‌ها ارتباط دارد. از اين رو نقش سنگدانه‌ها در بتن از نقطه‌نظر ويژگيها، طرح اختلاط و مسائل اقتصادي حائز اهميت مي‌باشد. سنگدانه‌ها ممكن است از منابع طبيعي به صورت رودخانه‌اي (گرد گوشه) يا خرد شده (تيز گوشه) يا مخلوطي از اين دو نوع باشند.

مصالح سنگي به دو دسته ريزدانه، يا ماسه، و درشت‌دانه، يا شن، گروه‌بندي مي‌شوند. اندازه ريزدانه‌ها از صفر تا 76/4 ميليمتر و اندازه درشت‌دانه‌ها از 76/4 ميليمتر شروع شده و بسته به نوع بتن حداكثر درشتي دانه‌ها ممكن است 5/9، 7/12، 05/19، 1/38، 8/50 ميليمتر و بيشتر باشد و در سازه‌هاي جسيم مانند سدها ممكن است درشتي دانه‌ها تا 254 ميليمتر نيز برسد.

وزن ويژه شن و ماسه بسته به نوع سنگ متغير بوده و به سه دسته سبك، معمولي و سنگين تقسيم‌بندي مي‌شود. در اين بخش وبلاگ پيرامون شن و ماسه با وزن ويژه معمولي بحث خواهد شد.

مصالح سنگي بايد از نظر ويژگيهاي شيميايي، فيزيكي و مكانيكي، اندازه و شكل، دانه‌بندي، آزمايش سنگ‌نگاري Petrography ، مقدار كل رطوبت محتوي، رطوبت سطحي، مشخصه‌هاي ظاهري و رنگ (بتن نما) با نقشه‌ها و مشخصات و ساير مدارك پيمان منطبق باشد. نمونه‌هاي شن و ماسه مصرفي بايد قبل از مصرف آزمايش شده و با ذكر محل معدن به تصويب دستگاه نظارت برسد. چنانچه در حين اجراي عمليات بتن بنا به دلايلي محل معدن مصالح سنگي تغيير پيدا كند نمونه‌هاي مواد سنگي معدن جديد بايد مجدداً مورد آزمايش قرار گرفته و به تأييد دستگاه نظارت برسد.

شن و ماسه مي‌تواند رودخانه‌اي يا شكسته انتخاب گردد، ولي در هر صورت مصالح سنگي بايد در طرح اختلاط بتن پاسخگوي نيازهاي بتن مورد مصرف در هر پروژه باشند. ويژگيها‌ و روشهاي آزمايش شن و ماسه بايد مطابق با استانداردهاي ايراني زير باشد:

ـ استاندارد شماره 300 : ”مصالح سنگي ريزدانه براي بتن و بتن مسلح“

ـ استاندارد شماره 302 : ”شن براي بتن و بتن مسلح“

ـ استاندارد شماره 446 : ”روش تعيين مقدار موادي از مصالح سنگي كه از الك 75 ميكرون مي‌گذرد“.

ـ استاندارد شماره 447 : ”روش دانه‌بندي ريز و درشت مصالح سنگي با الك (ماسه و شن)“

ـ استاندارد شماره 448 : ”روش آزمون براي تعيين سايش مصالح سنگي درشت‌دانه با استفاده از ماشين لوس‌آنجلس“

ـ استاندارد شماره 449 : ”روش آزمايش مقاومت مصالح سنگي در مقابل عوامل جوي“

ـ استاندارد شماره 578 : ” روش‌هاي تعيين ميزان جذب آب و تاب مصالح سنگي در برابر يخبندان“

ـ استاندارد شماره 611 : ”روش تعيين رطوبت سطحي شن ريز“

ـ استاندارد شماره 617 : ”روش تعيين تاب گسيختگي فشاري و خمشي مصالح سنگي“

ـ استاندارد شماره 669 : ”روش تعيين تاب شن و ماسه در برابر ضربه“

ـ استاندارد شماره 1685 : ”روش آزمايش تعيين مقدار هم‌ارز ماسه براي خاكها و مصالح ريزدانه“

ـ هر استاندارد ايراني ديگري كه تا زمان انعقاد پيمان درباره شن و ماسه تدوين يا تجديد نظر شود.

تا زماني كه استاندارد ايراني در پاره‌اي از موارد تدوين نشده باشد در درجه اول استانداردهاي ”سازمان بين‌المللي استاندارد ISO “ معتبر خواهد بود و درصورت نبودن استاندارد مذكور به ترتيب استانداردهاي آمريكايي ASTM ، بريتانيايي BS ، و آلماني DIN ملاك عمل قرار خواهد گرفت.

 

 

مصالح سنگي بتن بايد سخت، تميز، بادوام، عاري از پوسيدگي و فاقد لايه‌هاي ورم كننده يا منقبض شونده به هنگام مجاورت با هوا، مواد شيميايي مضر براي بتن و آرماتورها، لايه‌هاي سست، كلوخه‌هاي رسي و ذرات ميكا باشد. مواد سنگي سست، ورقه ورقه، پهن و نازك يا دراز، ناپايدار در برابر هوازدگي، عوامل شيميايي معين و واكنش‌زاي قليايي را نبايد در بتن به مصرف رساند. جنس شن و ماسه بايد از سنگهاي سيليسي، سيليكاتي يا آهكي سخت باشد.

دانه‌بندي شن و ماسه براي بتن و بتن مسلح، بايد مطابق جداول (الف) و  (ب) باشد. حداكثر رس و لاي و ذرات ريزتر از 75 ميكرون در ماسه طبيعي، و يا ماسه حاصله از شن طبيعي، نبايد از (3%)، و در ماسه شكسته به دست آمده از سنگ، از (10%) و در شن از (1%) وزني تجاوز كند. براي كنترل كارگاهي ارقام مزبور، به يك شيشه استوانه‌اي شكل، يك خط‌كش مدرج و مقداري آب و نمك با غلظت (1%) نياز است (براي ساختن آن مي‌توان يك قاشق چايخوري نمك طعام را در نيم ليتر آب تميز حل كرد.). روش آزمايش به اين ترتيب است:

ابتدا ماسه مورد آزمايش را به قدري درون ظرف شيشه‌اي بريزيد كه ارتفاع آن به 50 ميليمتر برسد، سپس آنقدر آب نمك بيفزاييد تا مجموع ارتفاع ماسه و آب نمك به 75 ميليمتر برسد آنگاه محتويات ظرف را به خوبي تكان داده و بگذاريد به مدت 3 ساعت آرام و بي‌حركت بماند و ذرات رس و لاي روي ماسه ته‌نشين گردد. ارتفاع اين ذرات نبايد بيش از 3 ميليمتر باشد. در اين آزمايش هر ميليمتر ارتفاع ذرات ريز، معادل (1%) وزني ماسه است.

روش سريع براي تشخيص مناسب بودن ماسه وارده به كارگاه كف‌مال كردن آن است، چنانچه ذرات گل به دست بچسبد بايد از تخليه آن جلوگيري شود.

ضريب نرمی (ضريب نرمي ماسه از حاصل جمع درصدهاي مانده روي الكهاي نمره 4، 8، 16، 30، 50 و 100 تقسيم بر 100 حاصل مي‌شود.)  ماسه استخراج شده از يك معدن نبايد در حين اجراي كار به ميزاني بيش از 2/0± تغيير نمايد و اين ضريب نرمي نبايد از 3/2 كمتر و از 1/3 بيشتر باشد. شن و ماسه بايد فاقد ناخالصيهاي آلي و ذرات گرد و خاك و پوشش رسي باشد، زيرا اين مواد سبب جلوگيري از چسبيدن آنها به خمير سيمان مي‌شوند. به طور كلي شن و ماسه مصرفي بايد با مندرجات آيين‌نامه بتن ايران تطابق داشته باشند. حدود قابل قبول براي مواد زيان‌آور ماسه و شن در جداول (پ) و (ت) درج شده است.

بارگيري، حمل و تخليه مواد سنگي بتن و انبار كردن آنها بايد به نحوي باشد كه مواد خارجي و زيان‌آور در آنها نفوذ نكنند و دانه‌هاي ريز و درشت از يكديگر جدا نشوند. مصالح سنگي بايد دور از پوشش گياهي و مواد آلوده كننده نگهداري شود. شن و ماسه بايد به طور جداگانه انبار شوند و در مواقعي كه درشتي دانه‌هاي شن از 1/38 ميليمتر تجاوز كند، اين دانه‌ها نيز بايد در دو گروه انباشته گردند تا امكان جداشدگي دانه‌ها به حداقل برسد. هنگامي‌كه بزرگترين اندازه سنگدانه 1/38 ميليمتر باشد مرز جدايي دو نوع سنگدانه 05/19 ميليمتر و وقتي كه بزرگترين اندازه 8/50 يا 5/64 ميليمتر باشد مرز جدايي 4/25 ميليمتر خواهد بود. ديوارهاي تقسيم مصالح سنگي بايد به قسمي محكم باشد كه هنگام خالي شدن يك قسمت و پر بودن بخش ديگر، رانش سنگدانه‌ها آنها را خراب نكند، به هنگام بارش و يخبندان بايد روي شن و ماسه را با برزنت يا ورقه‌هاي پلاستيكي مناسب پوشانيد و در گرماي شديد براي آنها سايبان ايجاد كرد تا زياده از حد داغ نشوند. توده‌هاي شن و ماسه نبايد به شكل مخروطهاي بلندي درآيند، زيرا اين عمل سبب جدا شدگي دانه‌هاي ريز و درشت مي‌شود، بلكه بايد آنها را در لايه‌هايي به ضخامت يكسان انبار نمود و جابه‌جا كردن آنها را به صورت افقي انجام داد. به هنگام وزش باد بايد از جدا شدن ذرات ريز در حين تخليه جلوگيري شود. محل دپو بايد چنان آماده گردد كه همواره تخليه يكنواخت آب مازاد امكانپذير باشد. براي دستيابي به رطوبت يكنواخت براي مصالح سنگي در كارگاه بايد حداقل اين مصالح دوازده ساعت در محل باقيمانده و سپس به مصرف برسند.

سيلوي ذخيره مواد سنگي حتي‌المقدور بايد به شكل مربع يا دايره بوده و شيب قسمتهاي پايين آن كمتر از 50 درجه باشد. ريختن مصالح سنگي به داخل سيلو بايد به صورت قائم انجام شود تا از برخورد مواد سنگي با كناره‌هاي سيلو جلوگيري به عمل آيد، زيرا اين عمل سبب جداشدگي دانه‌ها مي‌شود.

پر بودن سيلوي مواد سنگي باعث كاهش شكسته شدن مصالح سنگي و حفظ دانه‌بندي مصالح خواهد شد. در موقع خالي كردن سنگدانه‌ها از بلندي به داخل سيلو بايد از نردبان مواد سنگي استفاده كرد. در صورت شكسته شدن مواد سنگي در حين جابه‌جا كردن بايد قبل از ساختن بتن آنها را مجدداً دانه‌بندي كرد.

جدول (الف) دانه‌بندي مصالح سنگي ريزدانه (ماسه)

درصد وزني رد شده از هر الك آزمايشگاهي	اندازه الك استاندارد با سوراخ مربع
100	5/9 ميليمتر
100 - 95	76/4 ميليمتر
100 - 80	38/2 ميليمتر
85 - 50	19/1 ميليمتر
60 - 25	595 ميکرون
30 - 10	297 ميکرون
10 - 2	149 ميکرون

باقيمانده مصالح بين هر دو الك متوالي جدول فوق نبايد بيش از (45%) وزن كل نمونه باشد.

جدول  (ب) دانه‌بندي مصالح سنگي درشت‌دانه (شن)

اندازه‌ الكهاي استاندارد (ميليمتر)

6/101

9/88

2/76

5/64

8/50

1/38

4/25

05/19

7/12

5/9

76/4

38/2

19/1

درشتي دانه

درصد وزني رد شده از هر الك آزمايشگاهي (داراي سوراخهاي مربع)

100

90 تا 100

25 تا 60

0 تا 15

0 تا 5

10/38 تا 9/88 ميليمتر

100

90 تا 100

35 تا 70

0 تا 15

0 تا 5

10/38 تا 5/64 ميليمتر

100

95 تا 100

35 تا 70

10 تا 30

0 تا 5

76/4 تا 8/50 ميليمتر

100

95 تا 100

35 تا 70

10 تا 30

0 تا 5

76/4 تا 1/38 ميليمتر

100

95 تا 100

25 تا 60

0 تا 10

0 تا 5

76/4 تا 4/25 ميليمتر

100

90 تا 100

20 تا 55

0 تا 10

0 تا 5

76/4 تا 05/19 ميليمتر

100

90 تا 100

40 تا 70

0 تا 15

0 تا 5

76/4 تا 7/12 ميليمتر

100

85 تا 100

10 تا 30

0 تا 10

0 تا 5

3/2 تا 5/9 ميليمتر

100

90 تا 100

35 تا 70

0 تا 15

0 تا 5

4/25 تا 8/50 ميليمتر

100

90 تا 100

20 تا 55

0 تا 10

0 تا 5

05/19 تا 7/38 ميليمتر

جدول (پ) حداكثر مقادير مجاز براي مواد زيان‌آور در سنگدانه‌هاي ريز بتن*

ملاحظات	حداکثر درصد وزني در کل نمونه	نوع مواد زيان‌آور
شيستهاي در حال متلاشي شدن و تبديل به خاک رسي مشمول اين محدوديت هستند.	3	کلوخه‌هاي رسي و دانه‌هاي شکننده
مشروط بر اينکه دانه‌هاي رسي نباشد.		دانه‌هاي گذشته از الک شماره 200 (075/0 ميليمتر) - بتن تحت سايش - ساير بتنها
	3
	5
مواد زغالي با وزن مخصوص نسبي کمتر از 2 و رنگ قهوه‌اي تيره مي‌باشند.		زغال سنگ، ليگنيت، يا ساير مصالح سبک: - هنگامي که نماي ظاهري بتن حائز اهميت است. - ساير بتنها.
	5/0
	1
در هر حال مجموع کلوخه‌هاي رسي و ميکا در مناطق گرم و مرطوب و با خردشدگي زياد نبايد از (3%) و در ساير مناطق از (4%) بيشتر باشد.	1	ميکا
-	4/0	سولفاتها بر حسب - -SO3
-	04/0	کلرورها بر حسب CL-

* روش آزمايش در هر يك از موارد فوق‌الذكر مطابق مندرجات آيين‌نامه بتن ايران خواهد بود.

جدول حداكثر مقادير مجاز براي مواد زيان‌آور در سنگدانه‌هاي درشت بتن*

ملاحظات	حداکثر درصد وزني مجاز در کل نمونه	نوع مواد زيان‌آور
شيستهاي در حال متلاشي شدن نيز مشمول اين محدوديت مي‌شوند.	25/0	کلوخه‌هاي رسي
به آساني خط بر مي‌دارند و ساييده مي‌شوند.	5	دانه‌هاي نرم
اين مواد اغلب با مواد شيميايي سيمان واکنش نامطلوب دارند.		چرت به صورت ناخالصي
	1	- در معرض شرايط محيطي شديد
	3	- در معرض شرايط محيطي متوسط
	5	- در معرض شرايط محيطي ملايم
مشروط بر اين که رسي، يا حاصل املاح زيان آور نباشد.	1	دانه‌هاي گذشته از الک شماره 200 (075/0ميليمتر)
مواد زغالي با وزن مخصوص نسبي کمتر از 2 و رنگ قهوه‌اي تيره مي‌باشد.		زغال سنگ، ليگنيت، يا ساير مصالح سبک:
	5/0	- هنگامي که نماي ظاهري بتن حائز اهميت است.
	1	- ساير بتنها.
دانه‌هاي پوک، مواد بيگانه مانند چوب و بقاياي نباتات و به طور کلي تمام دانه‌هاي ناسالم در محاسبه اين درصدها بايد منظور شوند.		دانه‌هاي سست شامل مجموع کلوخه‌هاي رسي، دانه‌هاي نرم، چرت هوا زده، شيلها و شيستهاي متورق هوا زده:
	3	- بتن نمايان
	5	- بتن تحت سايش
	7	- ساير بتنها
-	4/0	سولفاتها بر حسب - -SO3
-	02/0	کلرورها بر حسب CL-

* روش آزمايش در هر يك از موارد فوق‌الذكر مطابق مندرجات آيين‌نامه بتن ايران خواهد بود.

منبع
www.mahdihashemi.blogfa.com
 مهندسي عمران در east structure