کاربرد سنگدانه در صنایع

کاربرد سنگدانه چیست؟
سنگدانه بیشترین ماده استخراج شده از معادن دنیا است که معمولا به عنوان مصالح باربر (فونداسیون)، پرکننده (حفریات زیرزمینی)، فیلتر و عایق مورد استفاده قرار می گیرد.

این مصالح کاربرد زیادی در پروژه های عمرانی نظیر ساخت سازه های بتنی (ساختمان، سد، پل)، راه سازی (زیرسازی، روسازی) و زیرسازی راه آهن دارند. به طور کلی، سنگدانه ها در ساخت موارد زیر قابل استفاده هستند:

• راه.
• راه آهن.
• سد.
• پل.
• تونل و حفریات زیرزمینی.
• سازه های پیش ساخته.
• ساختمان های مسکونی و تجاری.
• نما.
• المان های تزئینی.
• ترانشه.
• کفپوش.

بیشترین کاربرد سنگدانه ها در ساخت بتن، روسازی راه و زیرسازی راه آهن است. البته این ماده به طور گسترده برای زهکشی آب زیر سازه ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

در ادامه، به معرفی کاربردهای مختلف سنگدانه ها می پردازیم.

کاربرد سنگدانه در بتن:
سنگدانه، یکی از اجزای اصلی بتن است که حدود 70 تا 80 درصد از این مصالح ساختمانی پرکاربرد را تشکیل می دهد.

سنگدانه ها معمولا به صورت ترکیبی از ذرات ریز (ماسه) و درشت (شن) با توزیع دانه بندی مشخص در ساختار بتن مورد استفاده قرار می گیرند.

این ذرات بر روی خواصی نظیر مقاومت فشاری، ضریب انبساط حرارتی و چگالی بتن به طور مستقیم تأثیر می گذارند.

به طور کلی، هدف استفاده از سنگدانه ها در ترکیب بتن، فراهم کردن یک ساختمان صلب به منظور کاهش فضای اشغال شده توسط خمیر سیمانی است.

نسبت این ذرات معمولا به گونه ای انتخاب می شود که علاوه بر دستیابی به خصوصیات مکانیکی مورد نظر برای کاربری نهایی، هزینه مواد مورد استفاده نیز به حداقل مقدار ممکن برسد.

در نتیجه، سنگدانه ها عاملی برای حفظ تعادل بین مقاومت مورد نیاز و هزینه ساخت بتن هستند.

کاربرد سنگدانه در واش بتن و بتن اکسپوز:
در هر یک از انواع بتن، سنگدانه هایی با خواص مکانیکی و توزیع دانه بندی مشخص مورد استفاده قرار می گیرند. جدول زیر، عیار بتن برای طرح اختلاط های مختلف را نمایش می دهد.

برای عیارهای بالاتر (مقاومت بیشتر)، نسبت سنگدانه های مورد استفاده به صورت دقیق طراحی می شوند.

کاربرد سنگدانه در راه آهن:
وزن یک قطار پر، معمولا بیشتر از 2000 تن است. ریل های فولادی و تراورس (بتنی یا فولادی) نیز دارای وزن قابل توجهی هستند.

از این رو، از سنگدانه هایی با ویژگی های متفاوت نسبت به سنگدانه های بتن و راه در بستر راه آهن استفاده می شود. ب

ه این سنگدانه ها، بالاست می گویند. از ویژگی های بالاست برای استفاده در بستر راه آهن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

قابلیت تحمل وزن چند هزار تنی قطار:
به منظور جلوگیری از آسیب ریل ها، زمین و سازه های اطراف راه آهن، سنگدانه های سخت با قابلیت تحمل بارهای بزرگ و توزیع مناسب این بارها مورد استفاده قرار می گیرند.

دانه بندی مخصوص:
بالاست راه آهن معمولا از سنگ های آذرین سخت (مانند گرانیت) با قطر 30 تا 50 میلی متر تشکیل می شوند.

استفاده زیاد از ذرات ریزتر از این محدوده، زهکشی بالاست را با مشکل مواجه می کند. به علاوه، در صورت استفاده زیاد از ذرات درشت تر از محدوده مذکور، باعث توزیع نامناسب بار در تراورس (ریل بند) می شود.

کاربرد سنگدانه در سد:
سد یا بند، سازه ای است که به منظور توقف، تغییر یا انحراف جریان آب های سطحی و زیرزمینی برای مصارف مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

سدها توسط موادی نظیر خاک، سنگ، باطله معدنی یا کارخانه ای، بتن، مصالح بنایی (آجر، سنگ، ملات)، فولاد، چوب، پلاستیک یا ترکیبی از این مواد ساخته می شوند. سنگدانه ها از اجزای اصلی در سدهای بتنی و خاکریزی هستند.

• سد بتنی (معمولی یا غلتکی): سنگدانه ها (شن، ماسه و نرمه) با توجه به طرح اختلاط برای ساخت بتن مورد استفاده قرار می گیرند.
• سدهای خاکریزی: سنگدانه ها هم به عنوان مصالح اصلی (شن، ماسه، سنگ خرد شده) و هم به عنوان هسته نفوذناپذیر (رس و یا سیلت) در ساخت سد به کار می روند.

کاربرد سنگدانه در خط لوله:
خطوط لوله برای انتقال سیالات (آب، گاز و فاضلاب) یا نصب کابل های انتقال برق مورد استفاده قرار می گیرند.

این خطوط باید از هر گونه آسیب احتمالی در امان باشند. وجود ذرات تیز می تواند باعث تخریب و هزینه های زیاد ناشی از تعمیر و نگهداری لوله ها شود. از این رو، جانمایی خطوط لوله معمولا در بستری با سنگدانه های ریز انجام می گیرد.

کاربرد سنگدانه به عنوان پرکننده:
یکی دیگر از کاربردهای گسترده سنگدانه، استفاده از آن به عنوان ماده پرکننده است. سنگدانه ها از دسترسی بالا و هزینه پایین بهره می برند.

به همین دلیل، استفاده از آن ها برای پر کردن زمین های نشست کرده و حفریات بلااستفاده (تونل های معدنی یا خطوط لوله) بسیار متداول است. در این موارد، سنگدانه ها می توانند علاوه بر پر کردن فضای خالی، مقاومت زمین را افزایش داده و احتمال نشست را کاهش دهند.

سنگدانه ها به عنوان پرکننده در پشت انواع سازه نگهبان نظیر دیوار حائل نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

از متداول ترین سنگدانه های مورد استفاده برای پر کردن فضاهای خالی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سنگ آهک و گرانیت: ذرات خرد شده درشت با دانه بندی مشخص برای کاربردهایی نظیر پر کردن پشت دیوار زیرزمین به منظور جلوگیری از نفوذ رطوبت
• ماسه: ذرات ریز برای پر کردن اطراف لوله های زیرزمینی به منظور جلوگیری از نشست زمین و جابه جایی لوله ها
• سنگدانه راه سازی: ذراتی با دانه بندی مناسب برای راه سازی، برای لوله گذاری و بسترسازی فونداسیون نیز قابل استفاده هستند.
• باطله های معدنی: به عنوان بهترین گزینه برای پر کردن فضاهای خالی ناشی از استخراج مواد معدنی در نظر گرفته می شوند.
• ضایعات بتن: ضایعات بتن حاصل از تخریب سازه های بتنی را نیز می توان به عنوان پرکننده در سازه های مختلف مورد استفاده قرار داد.

کاربرد سنگدانه در فونداسیون:
از کاربردهای مهم سنگدانه، پر کردن فضای حفر شده برای ساخت فونداسیون ساختمان است. سنگدانه های مورد استفاده برای این منظور از تراکم پذیری بهتر نسبت خاک استخراج شده بهره می برند.

به این ترتیب، بستر مترکم و مناسبی برای نگهداری از فونداسیون و سازه فراهم می شود. علاوه بر این، سنگدانه هایی نظیر رس معمولا به اندازه خاک معمولی تحت تأثیر هوازدگی و ترک های ناشی از جمع شدگی قرار نمی گیرند.

کاربرد سنگدانه برای محافظت پوشش بام:
به منظور ساخت بام های عایق و محافظت از پوشش بام، سنگدانه هایی نظیر سنگ شکسته، سرباره شکسته و شن آبرفتی مورد استفاده قرار می گیرند.

این سنگدانه ها، مقاومت پوشش بام در برابر رطوبت و اشعه فرابنش را افزایش می دهند. به این ترتیب، هزینه های مربوط به تعمیر و نگهداری کاهش و طول عمر بام افزایش می یابد.

کاربرد سنگدانه در ساب پاشی:
سنگدانه های طبیعی و سنتزی نظیر ماسه های سیلیسی، الیوین، استارولیت، گارنت و سرباره های مختلف، از سختی بسیار بالایی بهره می برند. این موضوع، باعث کاربرد گسترده آن ها در سندبلاست یا ساب پاشی شده است.