سنگدانه های مورد استفاده در بتن و تاثیر آن بر خواص بتن

طبقه بندی سنگدانه ها بر اساس شکل

شکل یکی از مؤثرترین ابزارهای مرتب سازی مصالح ساختمانی است. شکل سنگدانه به طور قابل توجهی بر کارایی بتن و مقاومت آن در برابر فشار تأثیر می گذارد. سنگدانه هایی که از یک تامین کننده مجاز خریداری می شوند، در صورت نیاز می توانند شکل مشابهی داشته باشند، اما در صورت لزوم می توان مخلوط را با استفاده از سنگدانه هایی با اشکال مختلف تهیه کرد.

اشکال مختلف کل عبارتند از:

• سنگدانه گرد: به دانه های طبیعی گفته می شود که در اثر هوا، فرسایش و حرکت در رودخانه ها صاف شده اند. شن و ماسه پراکنده در کف رودخانه ها از جمله سنگدانه های گرد است که به طور گسترده معامله می شود. سنگدانه گرد عامل اصلی کارایی بالای بتن است.
• سنگدانه نامنظم: این سنگدانه در اثر فرسایش و فرسایش به وجود می آید اما کاملاً گرد نیست و شکل آن چند وجهی است. این سنگدانه منجر به کاهش کارایی بتن می شود.
• سنگدانه زاویه ای: این نوع سنگدانه بهترین انتخاب برای تولید بتن با مقاومت بالا می باشد. کارایی این سنگدانه کم است، اما این مشکل را می توان با پرکردن فضاهای خالی با سنگدانه های گرد یا سنگدانه های کوچکتر برطرف کرد.
• سنگدانه مسطح: دانه های کومولوسی هستند که بلندتر از پهنای خود هستند. این سنگدانه سطح وسیع تری دارد اما مقدار زیادی آب را جذب می کند.

دانستن نحوه عملکرد سنگدانه با توجه به شکل آن، می تواند تاثیر زیادی بر کارایی بتن و مقاومت آن در برابر فشار داشته باشد. بنابراین، انتخاب دقیق نوع سنگدانه از نظر شکل ظاهری آن مهم است.

درصد کاربرد سنگدانه در مخلوط بتن

سنگدانه ۶۰ تا ۸۰ درصد مخلوط بتن معمولی را تشکیل می دهد، بنابراین باید به درستی انتخاب شود تا بر مقاومت، کارایی و پایداری بتن تأثیر مثبت بگذارد. مواد تشکیل دهنده بتن با توجه به نسبت های زیر در مخلوط بتن استفاده می شود:

خواص شیمیایی سنگدانه های مورد استفاده در بتن

سنگدانه های طبیعی از مواد معدنی مختلف از جمله سیلیس، فلدسپات، میکا، کربنات، سولفات، سولفید آهن، زئولیت و اکسید آهن تولید می شوند. تمام سنگدانه های معدنی باید دارای خواص سنگدانه خوبی باشند تا بتوان از آنها در قالب بندی یا سایر کاربردها استفاده کرد.

تمام موادی که ممکن است به پایداری و مقاومت بتن آسیب برساند یا آن را نامناسب کند باید کنار گذاشته شوند.

واکنش قلیایی سنگدانه ها

واکنش سنگدانه قلیایی (AAR) زمانی رخ می دهد که سنگدانه در بتن با هیدروکسیدهای قلیایی (K2O و Na2O) موجود در بتن واکنش داده و ژل رطوبت سنجی ایجاد می کند و در مجاورت رطوبت آب را جذب کرده و باعث انبساط و ترک خوردن در طی سالیان متمادی می شود.

این تورم باعث از بین رفتن انسجام، مقاومت و پایداری بتن می شود. این مشکل را می توان با افزودن آب به مقدار کمی سیمان و استفاده از سیمان با خاصیت قلیایی کاهش داد.

تاثیر سنگدانه ها در بتن

علیرغم تصور عموم مردم مبنی بر استفاده از سنگدانه به عنوان پرکننده بی فایده، این مواد ساختاری خواص حرارتی و انبساط بتن و پایداری ابعادی آن را تعیین می کنند. در هنگام تعیین مقاومت بتن، اثر سنگدانه چندین برابر سایر اجزای بتن خواهد بود. بتن ساخته شده با سنگدانه های سبک ممکن است در معرض اثر مقاومت فشاری سنگدانه ها باشد.

تمام خواص فیزیکی دیگر سنگدانه باید قبل از اجرای مخلوط بتن شناخته شود تا مخلوط مورد نظر به دست آید. این خواص شامل شکل، ترکیب، دانه بندی دانه، رطوبت، چگالی، واکنش پذیری و وزن است. این خواص همراه با نسبت آب به سیمان، استحکام، کارایی و پایداری بتن را تعیین می کند.

شکل و ترکیب سنگدانه ها بیش از هر عامل دیگری بر خواص بتن تأثیر می گذارد. زمانی که از سنگدانه گرد به جای سنگدانه زاویه دار استفاده شود، اثربخشی بتن بیشتر خواهد بود. بیشتر شن و ماسه های پراکنده در بستر رودخانه ها یا سواحل دریا مسطح و گرد است. سنگ خرد شده سنگدانه های زاویه دارتر و بلندتری تولید می کند که نسبت سطح به حجم بالاتری دارند، اما سیمان بیشتری برای تولید مخلوط بتن موثرتر مورد نیاز است.

شکل سطح سنگدانه می تواند صاف یا ناهموار باشد. یک سطح صاف می تواند عملکرد را بهبود بخشد، اما یک سطح ناهموار پیوند قوی تری بین بتونه و سنگدانه ایجاد می کند و مقاومت فشاری بتن را افزایش می دهد. دانه بندی دانه بندی سنگدانه یک ویژگی مهم است زیرا نسبت خمیر سیمان را تعیین می کند. بتونه سیمان یک عامل کنترل هزینه است، زیرا سیمان گرانتر از سایر مواد تشکیل دهنده است.

مقدار لازم بتونه سیمانی بستگی به فضای خالی دارد که باید پر شود. زمانی که ذرات دارای اندازه های مساوی و همگن باشند، فضای خالی بیشتری در بتن ایجاد می کنند. اما زمانی که از گرانول هایی در اندازه ها و اندازه های مختلف استفاده شود، فضای خالی پر می شود و نیاز به خمیر سیمان کاهش می یابد. هرچه این حفره ها بیشتر پر شوند، اثربخشی بتن و مقاومت فشاری نهایی آن بیشتر می شود.

سرانجام

اگرچه سنگدانه به عنوان یک ماده پرکننده در نظر گرفته می شود، اما خواص مختلف آن به شدت بر مقاومت، پایداری، کارایی و شرایط اقتصادی بتن تأثیر می گذارد. این ویژگی‌های مختلف سنگدانه به طراحان و پیمانکاران انعطاف‌پذیری بیشتری برای برآوردن نیازها و نیازهای طراحی و ساخت ساختمان می‌دهد.

منبع : ساختمان