توزیع دانه بندی معمولا به عنوان یکی از خواص فیزیکی سنگدانه ها در نظر گرفته می شود. توزیع دانه بندی، معیاری برای تعیین نسبت ذرات درشت، ریز و نرمه است.
این معیار در اکثر مواقع به عنوان پارامتر اصلی انتخاب سنگدانه های مورد نیاز برای کاربری های مورد نظر از قبیل ساخت بتن، روسازی جاده، بالاست راه آهن و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.
ابعاد ذرات معمولا توسط روش های الک کردن (سنگدانه با نرمه کم) یا روش هیدرومتری (سنگدانه ریزدانه با نرمه زیاد) تعیین شده و منحنی توزیع آن ها رسم می شود.
تصویر بالا، نمونه ای دانه بندی مناسب سنگدانه ها برای استفاده در بتن RCC را نمایش می دهد. دستورالعمل ها و استانداردهای مختلف، منحنی توزیع دانه بندی برای انواع بتن را ارائه می کنند.
نتایج آزمایش دانه بندی ابعاد باید تا حدودی با منحنی های استاندارد مطابقت داشته باشد. در واقع، اولین مرحله برای تایید کیفیت سنگدانه، مناسب بودن توزیع دانه بندی آن است. خواص دیگر، در مراحل بعدی مورد ارزیابی قرار می گیرند.
مدول نرمی ریزدانه:
مدول نرمی، کمیتی تجربی است که با محاسبه درصد تجمعی سنگدانه های باقی مانده بر روی الک های بزرگ تر از 150 میلی متر (الک نمره 100) به دست می آید.
این کمیت معمولا به منظور درک بهتر میزان درشت دانه یا ریزدانه بودن سنگدانه مورد استفاده قرار می گیرد. مدول نرمی بزرگ تر به معنای درشت دانه تر بودن سنگدانه است.
نوع ماسه بازه مدول نرمی:
ترکیب سنگدانه:
ترکیبات سنگدانه ها به سنگ مبدا آن ها بازمی گردد. سنگدانه ها نباید حاوی ذرات واکنش دهنده با مواد قلیایی درون سیمان باشند.
در غیر این صورت، احتمال رخ دادن انبساط اضافی، ترک خوردگی و تخریب بتن افزایش می یابد. به همین دلیل، ترکیب شیمیایی سنگدانه ها معمولا برای عدم وجود مواد مخرب مورد آزمایش قرار می گیرد.
شکل سنگدانه:
شکل، یکی از خواص ظاهری مهم در سنگدانه است که کارایی و تخلخل بتن تازه را کنترل می کند. در بخش انواع سنگدانه بر اساس شکل، به معرفی اثرات این پارامتر بر روی کارایی و تخلخل پرداختیم.
شکل و ابعاد ذرات تشکیل دهنده سنگدانه ها بر روی نسبت سیمان مورد نیاز در ترکیب و هزینه نهایی ساخت بتن تأثیر می گذارند. به منظور تهیه مخلوطی به صرفه، باید تا حد امکان از سنگدانه های درشت استفاده کرد.
مطابق با استاندارد IS 456، حداکثر ابعاد سنگدانه های مورد استفاده در بتن معمولی و بتن مسلح باید کمتر از مقادیر زیر باشد:
توجه داشته باشید که تأثیر شکل و ابعاد سنگدانه ها بر روی بتن تازه بیشتر از بتن سخت شده است. شکل سنگدانه ها توسط چشم غیر مسلح بررسی شده و برای کاربری مورد نظر تایید یا رد می شود. به عنوان مثال، در راه سازی می توان از انواع مختلف سنگدانه ها (گرد، نیمه گرد، نامنظم، پهن و دراز) استفاده کرد. با این حال، در صورت وجود ذرات خیلی نازک یا خیلی دراز، سنگدانه ها تایید نمی شوند.
بافت سطحی سنگدانه:
بافت سطحی سنگدانه، میزان صیقلی یا کدر بودن و زبری یا نرمی سطح ذرات آن را نمایش می دهد. این ویژگی بر روی تخلخل سطحی و مقاومت پیوند بین سنگدانه ها و خمیر سیمانی تأثیر می گذارد.
در صورت زبر و متخلخل بودن سطح، حداکثر مقاومت پیوند افزایش می یابد. در سطوح متخلخل سنگدانه ها، خمیر سیمانی درون حفره ها جای می گیرد و مقاومت پیوند را افزایش می دهد. به علاوه، استفاده از بافت درشت دانه نیز بر روی بهبود این مقاومت تأثیرگذار است.
چگالی نسبی سنگدانه:
چگالی نسبی سنگدانه، نسبت چگالی خشک توده به چگالی آب و معمولا بین 2.6 تا 2.9 است. چگالی نسبی به دو نوع چگالی ظاهری و چگالی توده تقسیم بندی می شود. به طور کلی، چگالی نسبی معیاری برای تعیین مناسب بودن سنگدانه ها برای کاربری مورد نظر است.
پایین بودن این معیار معمولا بیانگر مصالح متخلخل، ضعیف و جاذب است. در طرف مقابل، چگالی نسبی بالا معمولا کیفیت خوب مصالح را نمایش می دهد. در مجموع، این کمیت از پارامترهای دخیل در طرح اختلاط بتن است.
نکته: به منظور تعیین چگالی نسبی، سنگدانه ها باید به مدت 24 ساعت درون آون با دمای 100 تا 110 درجه سانتی گراد قرار گیرند.
چگالی نسبی توده:
چگالی توده، وزن سنگدانه های مورد نیاز برای پر کردن محفظه ای با حجم واحد است. این کمیت معمولا با واحد کیلوگرم بر متر مکعب بیان می شود.
چگالی به سه پارامتر میزان تراکم، توزیع دانه بندی و شکل ذرات بستگی دارد. در سنگدانه های ریز، چگالی ذرات به همراه حجم حفره ها یا فضای خالی بین ذرات مورد محاسبه قرار می گیرد. در مجموع، چگالی سنگدانه تعیین کننده چگالی بتن خواهد بود.
فضای خالی سنگدانه:
فضای خالی سنگدانه، فاصله بین ذرات آن است. حجم فضای خالی، از اختلاف حجم ناخالص توده و حجم خالص مجموعه ذرات جامد به دست می آید. فضای خالی به میزان تراکم سنگدانه ها بستگی دارد.
تخلخل سنگدانه:
هنگام تبدیل ماگما به سنگ، مقداری حباب هوا درون ساختار ماده باقی می ماند. به این حباب ها منافذ سنگ می گویند. سنگ های دارای منافذ زیاد با عنوان سنگ های متخلخل شناخته می شوند. سنگدانه های متخلخل، مقاومت پیوند خمیر سیمانی را بهبود می بخشند.
جذب آب سنگدانه:
جذب آب، اختلاف وزن سنگدانه اهای خشک با وزن سنگدانه های اشباع را نمایش می دهد. با توجه به میزان رطوبت، سنگدانه ها در یکی از چهار حالت زیر قرار خواهند داشت:
تورم ماسه:
تورم، میزان افزایش حجم ماسه (سنگدانه های ریز) در شرایط مرطوب نسبت به شرایط کاملا خشک یا اشباع است. ماسه های ریز بیشتر از ماسه های درشت متورم می شوند. هنگام اضافه کردن آب به ماسه خشک و سست، یک غشا نازک مایع در اطراف ذرات شکل می گیرد.
هوای حبس شده در فاصله بین ذرات ماسه و غشا آب، ذرات را توسط تنش موثر تحت فشار قرار می دهد و آن ها را از هم دور می کند. به این ترتیب، حجم سنگدانه افزایش می یابد. با اشباع کامل ماسه، غشا آب از بین می رود و حجم توده اشباع با توده خشک برابر می شود.
سطح ویژه سنگدانه:
مساحت سطح ماده نسبت به وزن مخصوص آن با کمیتی به نام سطح تأثیر یا سطح ویژه بیان می شود. سطح تأثیر، یکی از معیارهای تشخیص دانه بندی سنگدانه به صورت غیر مستقیم است. هر چه ابعاد ذرات سنگدانه ها کمتر باشد، سطح تأثیر افزایش می یابد.
میزان آب مورد نیاز برای دستیابی به اسلامپ و کارایی مورد نظر به مقدار این کمیت بستگی دارد. سطح تأثیر بزرگ تر (ذرات ریزتر)، نیازمند آب بیشتر است. سطح تأثیر سنگدانه، با شاخص سطح نیز نمایش داده می شود.
هر یک از شاخص های بالا در درصد تجمعی ابعاد ضرب شده و اعداد نهایی با هم جمع می شوند تا شاخص سطح کل برای سنگدانه به دست آید.
ضریب خردشدگی سنگدانه:
مقاومت در برابر خردشدگی یا ضریب خردشدگی سنگدانه، یک معیار نسبی برای درک مقاومت سنگدانه در برابر اعمال فشار تدریجی است. این معیار، دید خوبی را از رفتار توده ذرات در برابر اعمال بار فشاری فراهم می کند. یکی دیگر از پارامترهای موثر در استحکام سنگدانه ها، افت وزنی در برابر سایش یا ضریب سایش است.
تمیزی سنگدانه:
سنگدانه های مورد استفاده برای ساخت اغلب سازه ها نباید دارای مواد مضر باشند. این مواد می توانند مقاومت و دوام بتن را تحت تأثیر قرار دهند. اثرات مواد مخرب شامل موارد زیر می شوند:
مواد مضر معمولا به صورت ناخالصی های آلی، رس، لای و یا آلودگی نمکی درون سنگدانه ها ظاهر می شوند.
بررسی هر کدام از این مواد درون سنگدانه ها بر اساس آزمایش مخصوص به خود انجام می گیرد. جدول زیر، حدود مواد زیان آور در سنگدانه های ریز (ماسه) مورد استفاده در بتن را نمایش می دهد.
حدود مواد زیان آور در سنگدانه های درشت (شن) مورد استفاده در بتن نیز در جدول زیر آورده شده اند.
سلامت و دوام سنگدانه:
سلامت، معیاری برای ارزیابی مقاومت سنگدانه در برابر عوامل شیمیایی است. سنگدانه های روسازی، اغلب در معرض واکنش های فیزیکی و شیمیایی ناشی از آب باران و آب زیرزمینی قرار می گیرند.
به دلیل وجود ناخالصی ها در آب و هوای محیط، امکان آسیب رسیدن به سنگدانه ها و کاهش طول عمر آن ها وجود دارد. در مجموع، سنگدانه های مورد استفاده در هر سازه ای باید از سلامت کامل و مقاومت کافی در برابر تغییرات ناشی از تغییر شرایط محیطی برخوردار باشند.
خواص حرارتی سنگدانه:
خواص حرارتی نظیر ضریب انبساط حرارتی و هدایت حرارتی، از ویژگی های مهمی هستند که عملکرد سازه در برابر تغییرات دمایی را مشخص می کنند. عایق حرارتی و جمع شدگی، مهم ترین خواص متاثر از خواص حرارتی سنگدانه به شمار می روند.
ضریب انبساط حراراتی سنگدانه:
ضریب انبساط حرارتی، میزان تغییر ابعاد سنگدانه ها در هنگام مواجهه با تغییرات دمایی است. این ضریب، به سنگ منشا سنگدانه بستگی دارد.
با این وجود، ضریب انبساط حرارتی اغلب سنگدانه ها بین 6-10*5 تا 6-10*13 بر درجه سانتی گراد است. جدول زیر، ضریب انبساط انواع مختلف سنگدانه ها را نمایش می دهد.
نوع سنگدانه و میانگین ضریب انبساط حرارتی سنگدانه بر حسب 6-10 بر درجه سانتی گراد:
ضریب انبساط حرارتی بتن به میزان زیادی به ضریب انبساط حرارتی سنگدانه ها بستگی دارد.
هدایت حرارتی سنگدانه:
هدایت حرارتی، توانایی ذرات در انتقال حرارت بین دو سطح مجاور با دمای متفاوت است. عایق حرارتی سازه های بتنی به این کمیت وابسته است.
استفاده از سنگدانه هایی با ضریب انبساط حرارتی و ضریب هدایت حرارتی پایین، عایق حرارتی را بهبود می بخشد و احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی را کاهش می دهد.
مقاومت سنگدانه:
در سازه های بتنی، مقاومت سنگدانه بیشتر برای بتن های سبک و بتن هایی با مقاومت بالا مورد ارزیابی قرار می گیرد. در این سازه ها، اهمیت شکل و ابعاد سنگدانه بیشتر از مقاومت ذرات آن است. در طرف مقابل، سنگدانه های مورد استفاده در راه سازی، به خصوص سنگدانه های بخش روسازی، باید از مقاومت کافی در برابر شکست و تحمل تنش های ناشی از رفت و آمد وسایل نقلیه برخوردار باشند.
سختی سنگدانه:
سختی، یکی از پارامترهای مهم سنگدانه ها در روسازی جاده ها است. سنگدانه های سطح روسازی معمولا در معرض سایش و فرسایش مداوم ناشی از حرکت وسایل نقلیه قرار دارند. وجود مواد ساینده نظیر ماسه بین لاستیک وسایل نقلیه و سنگدانه های نمایان شده بر روی سطح می تواند اثر فرسایش را بیشتر کند. از این رو، در روسازی از ذرات سخت استفاده می شود.
چقرمگی سنگدانه:
چقرمگی، توانایی ماده در جذب انرژی و تغییر شکل پلاستیک (بدون شکست) است. سنگدانه های مورد استفاده در راه سازی به طور مداوم در معرض ضربه های ناشی از حرکت وسایل نقلیه قرار می گیرند. مقدار بارهای ضربه ای به چقرمگی و سرعت وسایل نقلیه بستگی دارد.
هنگام عبور وسایل نقلیه سنگین، بار ناشی از ضربه ها نیز شدیدتر می شود. از این رو، استفاده از سنگدانه هایی با مقاومت بالا در برابر ضربه یا چقرمگی بالا، از شکست روسازی جلوگیری خواهد کرد.
چسبندگی سنگدانه:
تمایل ذرات سنگدانه های مورد استفاده در روسازی آسفالتی به ترکیب شدن با آب باید کمتر از تمایل غیر به ترکیب شدن با آب باشد. در غیر اینصورت، پوشش آسفالتی جاده در حضور آب جدا خواهد شد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
