مشخصات و آزمایش های سنگدانه های بتن
سنگدانه های بتن
ملاحظات كلي
ويژگي سنگدانه‌ها نقش مهمي در دوام بتن در روياروييبا شرايط مهاجم دارند، زيرا سنگدانه‌ها حدود سه‌چهارم حجم بتن را تشكيل مي‌دهند، بنابراينكيفيت آنها از اهميتي ويژه برخوردار است.
همچنين اندازه، شكل، بافت سطحي و نوع سنگدانه‌ها عاملمؤثري در وضعيت ناحيه انتقال (وجه مشترك خمير سيمان و سنگدانه) مي‌باشد و اين منطقهاساساً به علت ساختار ضعيفي كه دارد، بر خواصمكانيكي بتن تأثير مستقيمي دارد. در صورتيكه اندازه سنگدانه‌ها بزرگ باشد، به هنگامجمع‌شدگي در مراحل اوليه گيرش و يا تحت اثر بار، ريزتركهاي ايجاد شده در ناحيه انتقاليبراحتي گسترش مي‌يابند و بهم مي‌پيوندند و تركهاي بزرگتري ايجاد مي‌كنند و باعث مي‌شوندتا نفوذ‌پذيري بتن افزايش يابد. همچنين نوع سنگدانه در ميزان پيوستگي خمير سيمان وسنگدانه مؤثر است. مثلاً سنگدانه‌هايي مانند كوارتز و فلدسپات در مقايسه با سنگدانه‌هايآهكي، پيوستگي ضعيف‌تري با خمير سيمان ايجاد مي‌كنند. همچنين شكل و اندازه سنگدانه‌هاو ميزان آنها در طرح اختلاط در خواص بتن تازه مانند كارايي، جداشدگي ذرات و نيز آب‌لندلختگيمؤثر است.
از طرف ديگر، سنگدانه‌ها مي‌توانند عامل انتقال آلودگيبه بتن باشند. اين موضوع در مناطق حاشيه خليج‌فارس و درياي عمان اهميت بيشتري دارد.زيرا اكثر مصالح در اين مناطق آلوده به يونهاي كلريد هستند و حتي در صورتي كه مصالحتميز و عاري از آلودگي باشند، بر اثر انبار كردن در فضاي باز به علت وجود يونهاي كلريدمعلق در هوا و يا درتماس با خاك آلوده به سرعت آلوده مي‌گردند.
مشكلات عمده در مورد سنگدانه ها در نواحي جنوب كشورعبارتند از :
دانه‌بندي نامناسب
مواد ريزدانه (گذشتهاز الك نمره 200)
مقدار بيش از حد مجازنمك‌هاي زيان‌آور در سنگدانه‌ها
جذب آب زياد
ماسه‌هاي دريايي
سنگهاي آهكي حاويمقادير رس بيش از حد مجاز
سنگريزه‌هايي كه براثر واكنش هاي شيميايي بهم چسبيده اند
سنگدانههاي دارايميكا يا پيريت آهن
اغلب سنگدانههاي مصرفي در مناطق حاشيه خليج‌فارساز انواع ماسه سنگها ، سنگهاي آهكي و دولوميتي است. به علت تبخير شديد، نمك‌ها در سطحاين سنگها رسوب كرده و لايه‌اي سخت با مقدار زيادي نمك تشكيل ميشود. زياد بودن ميزاننمك‌ها در اين مصالح عاملي براي خوردگي فولاد در حمله عوامل خورنده بر بتن است.
در صورت تصميم بر استفاده از اين نوع مصالح در بتنمسلح، بايد به منظور كاهش ميزان املاح، سنگدانه‌ها كاملاً شسته شود و در محلي با زهكشمناسب انبار گردد تا از رسوب مجدد نمك‌ها جلوگيري گردد. شستشو بايد توسط آب شيرين صورتگيرد. همچنين در سازه‌هايي كه در معرض آب دريا هستند، به علت رشد جلبك‌ها و خزه‌هاروي سطح بتن، صدفها و اسفنج‌ها در ميان آنها ساكن مي‌شوند. به علت اينكه اين جانوراناز آهك تغذيه مي‌كنند، در صورتي كه از سنگدانههاي آهكي استفاده شده باشد، باعث تشكيلحفره‌هايي در سطح بتن ميشود و باعث افزايش سرعت تخريب بتن مي‌گردند.
در مورد ماسه‌هاي طبيعي مورد استفاده در اين منطقهاعم از ماسه‌هاي ساحلي و غير‌ساحلي نيز ميزان نمك زياد است و لزوم شستشوي اين نوع مصالححتي از شستشوي مصالح درشت هم بيشتر است.
ماسه‌هاي دريايي نيز از بقاياي پوسيده ارگانيسم‌هايدريايي كه به تازگي از بين رفته‌اند تشكيل مي‌شوند. اين ماسه‌ها معمولاً از مقاديرزيادي صدف تشكيل شده‌اند، كه قابليت كربناتيشدن بسيار بالايي دارند. ماسه‌هاي دريايي علاوه بر اينكه معمولاً آلوده به نمك هستند،حاوي مقادير قابل توجهي ذرات پولكي با فضاي خالي زياد مي‌باشند. درصد بالايي از اينمصالح، صدفها و بقاياي جانوران دريايي هستند كه غالباً تو‌خالي بوده و داراي ساختمانپولكي و مسطح هستند كه در مورد استفاده از آنها بايد دقت شود.
همچنين بهعلت هواي گرم و مرطوب در اين مناطق، سنگدانه‌هايشامل مقادير زياد ميكا مناسب نمي باشد، زيرا باعث كاهش كيفيت سنگدانه بتن مي‌گردد.
بايد توجه داشت كه سنگدانههاي مصرفي داراي سيليسيا كربنات فعال نباشند. سيليس يا كربنات فعال مي‌تواند با سيمان واكنش قليايي انجامدهد و تركيب شيميايي حاصل از آن باعث انبساط شديد بتن و ترك خوردن آن گردد.
از مصرف سنگدانههاي پولكي و طويل و ترد، متورق، مصالح نرم و رسي و متخلخل بايد ممانعت كرد.
دستورالعمل‌ها
مشخصات سنگدانه‌ها بايد با استانداردهاي مندرج درآبا و استاندارد 302 ايران مطابقت داشته باشد.
مشخصات سنگدانه مورد مصرف در بتن بايد مطابق استاندارددت 201 باشد.
سنگدانه‌ها بايد سخت، محكم و با دوام بوده و از هرگونه مواد زيان آور عاري باشد. ويژگيهاي سنگدانههاي مصرفي بايد طبق جدول (2-1) باشد.
جدول 2-1- محدوديت هاي پيشنهادي براي ميزان مواد مضردر سنگدانه‌ها براي ساخت بتن مسلح در منطقهخليج فارس
حداكثر مجاز*
(درصد) نوعمصالح روش ازمايش نوع ماده زيان اور
1 درشتدانه روش تر با استفاده از الكشماره 200 (دت 218)
موادريز رسي و گردوغبار
3 ريزدانه
2 درشتدانه (دت 221) كلوخه‌هاي رسي و ذرات سست و نرم
3 ريزدانه
02/0 درشتدانه (دت 231) كلريد Cl-
04/0 ريزدانه
4/0 درشتدانه (دت 230) سولفات SO3--
4/0 ريزدانه
همچنين مقاديرحداكثر كلريد و سولفات محلول در آب دربتن سخت شده 28 روزه (ناشي از كل مواد تشكيل‌دهنده) بايد طبق محدوديت‌هاي ذكر شده درآيين‌نامه آبا باشد.
* به توضيحاتذيل جداول مربوطه دراستاندارد 302 ايران مراجعه شود.
كنترل دانه بندي شن وماسه و انطباق آن با منحني استاندارد
در جدول (2-2 ) محدوديت هاي پيشنهادي براي خواص فيزيكيو مكانيكي سنگدانه هاي مصرفي در ساخت بتن در مناطق حاشيه خليج فارس ارائه شده است.
جدول 2-2- محدوديت‌هاي پيشنهادي براي خواص فيزيكيو مكانيكي سنگدانه ها ي مصرفي
محدوديت ويژگي
ريزدانه درشتدانه
جدول (3-3) فصل 3 جدول (3-4) فصل 3 دانه بندي (بر اساساستاندارد ايران)
كمتر از 3% وزني
كمتراز 5/2%وزني ميزان جذب آب
بر اساس (دت 210 و دت 211)
كمتر از 15%
كمتراز 15%
افتوزني در 5 سيكل با MgSO4 سلامتمصالح (دت 212)
كمتر از 10% كمتراز 12% افت وزني در 5 سيكل با Na2SO4
كمتر از 40% كمتراز 40% در حالت عادي بدون سايش وفرسايش مقاومت در برابر سايش (آزمايش لس‌آنجلس)
(دت 215)
كمتر از 30%
كمتر از 30% درصورتيكه در معرض سايش يا ضربه باشد
به منظورجلوگيري از تابش مستقيم نور خورشيد و افزايشدماي سنگدانه بهتر است مصالح سنگي در مكانهاي سر پوشيده انبار شوند، محل انبار بايدطوري ساخته شود تا مشكلاتي در حمل و جابجايي مصالح به وجود نيايد.
استفاده از ماسه‌هاي دريايي در سازه‌هاي بتني مسلحبه هيچ وجه توصيه نمي‌شود. در صورت تصميم بر استفاده از اين نوع ماسه‌ها باشد، بايدآنها را كاملاً شست تا اين اطمينان حاصل شودكه ميزان نمك در آنها به سطح قابل قبول كاهش يافته است. همچنين اثر آنها را در تغييراتخواص بتن به علت پوكي بايد در نظر گرفت.
ميزان نمك زياد در ماسه‌ها را نمي‌توان تنها با شستنكاهش داد. به منظور صرفه‌جويي در هزينه آب ميتوان درابتدا براي شستن گل و لاي و نيزكاهش ميزان درصد نمك سنگدانه از آب دريا استفاده نمود، اما شستشوي نهايي را بايد باآب آشاميدني (شيرين) صورت داد.
در صورت زياد بودن دماي سنگدانه ميتوان با پاشيدنآب، دماي آن را كاهش داد. از آنجا كه پاشيدن آب درصد رطوبت مصالح را تغيير مي‌دهد بايداين كار را با تأييد مهندس ناظر انجام داد، تا نسبت‌هاي اختلاط بر حسب رطوبت تغييريافته اصلاح گردد. البته در صورتيكه رطوبت هوا زياد باشد اين روش كارآيي چنداني ندارد.
لازم است تا با ايجاد سايه روي دپوي مصالح از تابشمستقيم نور خورشيد به آنها جلوگيري شود. در صورت عدم امكان بايد مصالح را از زير تل(دپو مصالح) برداشت كرد زيرا به لحاظ عدم تابش نور خورشيد معمولاً خنك‌تر مي‌باشد.
سنگدانه ها بايد در برابر وزش باد شديد محافظت گردد.
در جابجايي سنگدانههاي دانه‌بندي شده بايد كاملاًمراقب بود تا مصالح دانه‌بندي خود را حفظ كند. توصيه ميشود در صورتيكه حداكثر اندازهسنگدانه بيش از 20 ميليمتر باشد، سنگدانه‌ها بصورت تك‌اندازه دپو شود.
سنگدانه‌هايي كه در مراحل مختلف به كارگاه حمل مي‌شوند،بايد مرتباً با تواتر مشخص شده مورد آزمايش قرار گرفته و ويژگيهاي آن مطابق با مشخصاتباشد.