سنگدانه ها در بتن آرمه
در این مطلب قصد داریم راجع به سنگدانه ها در بتن آرمه مطالبی را ارائه دهیم.
مصالح سنگی به صورت دانه های درشت یا شن و دانه های ریز یا ماسه بوده و در مجموع ، 60 تا 75 درصد از حجم بتن را اشغال می کنند. مرز بین شن و ماسه ، الک نمره 4 می باشد که اندازه ی بعد شبکه های آن 4.67 میلیمتر است.
دانه ها ممکن است از نظر شکل ظاهری به صورت گرد (Rounded) ، نامنظم (Irregular) ، گوشه دار یا شکسته (Angular) ، پولکی (Flaky) و یا سوزنی (Elongated) باشند.
دانه های با شکل ظاهری پولکی و سوزنی برای بتن سازی مناسب نبوده و نباید در مجموع از 15 درصد کل دانه ها بیشتر باشند.از طرفی دانه های گوشه دار به دلیل برخورداری از سطح مخصوص بزرگتر ، نیاز یه خمیر سیمان بیشتری داشته ولی اتصال بهتری در بتن ایجاد می کنند.
نحوه ی توزیع دانه ها از نظر ابعاد با منحنی دانه بندی مشخص می شود. منحنی دانه بندی ، درصد رد شده ی دانه ها از هر الک استاندارد بر حسب اندازه ی الک را مشخص می کند. الک های استاندارد به ترتیب از بزرگ به کوچک عبارتند از : الک ½ 1 اینچ (38.1 mm) ، الک ¾ اینچ (19.06 mm) ، الک 3⁄8 اینچ (9.5 mm) ، الک شماره 4 (4.76 mm) ، الک شماره 8 (2.36 mm) ، الم شماره 16 (1.18 mm) ، الک شماره 30 (0.6 mm) ، الک شماره 50 (0.3 mm) و الک شماره 100 (0.15 mm) .
منحنی دانه بندی ممکن است به صورت پیوسته و یا ناپیوسته (گسسته) باشد. یک منحنی دانه بندی در صورتی پیوسته محسوب می شود که اولا تمام ابعاد استاندارد دانه ها را شامل باشد و ثانیا بعضی از ابعاد دانه ها نسبت به سایر ابعاد ، به صورت قابل ملاحظه کمتر نباشد. شکل زیر نمونه هایی از منحنی دانه بندی پیوسته و گسسته را نشان می دهد.
در ساخت بتن معمولا از دانه بندی پیوسته استفاده می شود. استفاده از شن و ماسه با دانه بندی پیوسته ، فضای خالی بین دانه ها را کاهش داده و در نتیجه مصرف خمیر سیمان را کاهش می دهد. از طرفی با استفاده از یک دانه بندی پیوسته ، ابعاد مختلف دانه ها به خوبی در بین یکدیگر جای گرفته و حجم بیشتری از بتن توسط دانه ها اشغال می شود و بتن توپرتر و متراکم تری ایجاد می گردد. دانه بندی گسسته مصرف کاملا محدودی دارد که از جمله می توان به ساخت بتن با دانه های نمایان و یا بتن اکسپوز اشاره نمود.
میزان نرمی و ریزی دانه های ماسه ای با ضریب نرمی (Fineness Modulus) مشخص می شود. ضریب نرمی به صورت مجموع درصدهای باقیمانده ی دانه ها روی الک های استاندارد تقسیم بر 100 ، تعریف می شود. ضریب نرمی ماسه در محدوده ی 2.3 تا 3.2 متغیر بوده و غالبا برابر 2.8 می باشد.
در مورد ریز دانه ها همچنین باید به انبساط حجمی ظاهری دانه ها بر اثر رطوبت که به ری کردن ماسه (Bulking of Sand) معروف است ، توجه نمود. حجم دانه های ماسه ای با رطوبت محدود ، در اثر کشش سطحی بین مولکول های آب که در بین دانه های ماسه ، حائل شده اند افزایش می یابد. این انبساط ظاهری در رطوبت حدود 5 درصد ، بیشترین مقدار را داشته و با افزایش رطوبت ، کاهش می یابد تا به صفر برسد. انبساط ظاهری ریزدانه ها در رطوبت 5 درصد در ماسه های درشت تا ریز ممکن است بین 15% تا 40% متغیر باشد. با توجه به وقوع پدیده ی ری کردن ماسه برای ریز دانه های مرطوب ، توصیه می شود که در کارگاه برای جدا کردن ماسه از پیمانه های حجمی استفاده نشده و ماسه توزین گردد.
استفاده از دانه های درشت تر شن ، منجر به امکان استفاده از آب و سیمان کمتری خواهد شد. با این وجود ، تجربیات نشان داده است که استفاده از دانه های درشت تر ، مقاومت فشاری بتن را کاهش می دهد. از طرفی آئین نامه ها حداکثر بعد دانه های سنگی را به یک پنجم حداقل فاصله بین وجوه قالب ، سه چهارم حداقل فاصله ی آزاد بین میلگردها و یک سوم ضخامت دال محدود می کنند.
آئین نامه بتن ایران به این محدودیت ها سه چهارم ضخامت پوشش روی میلگرد را نیز افزوده است.
رطوبت سطحی و جذب آب دانه ها :
دانه ها از نظر رطوبت سطحی و میزان جذب آب به 4 دسته تقسیم می شوند :
- دانه های کاملا خشک (خشک شده در کوره) (Oven Dry) : این دانه ها در کوره و در دمای 100 الی 110 درجه ی سانتیگراد کاملا خشک شده اند و حفره ها و خلل و فرج داخلی دانه ها عاری از هرگونه آب است.
- دانه های خشک (Dry) : این دانه ها به صورت معمولی و در فضای عادی خشک شده اند ؛ با این وجود در بعضی از حفره های داخلی دانه آب وجود دارد.
- دانه های اشباع با سطح خشک (SSD) (Saturated Surface Dry) : در این دانه ها کلیه حفره های داخلی اشباع از آب است ولی سطح دانه عاری از آب می باشد. چنانچه دانه ها به مدت کافی (مثلا 24 ساعت) در زیر آب قرار گیرند و سپس از آب خارج شده و با یک پارچه ی کتان خشک شوند در حالت SSD محسوب می گردند.
- دانه های مرطوب یا خیس (Dump or Wet) : دانه هایی هستند که علاوه بر اینکه کلیه ی حفره های داخلی آنها از آب اشباع است سطح بیرونی آنها نیز حاوی مولکول های آب است.
اصولا طرح اختلاط اجزاء بتن بر اساس وضعیت SSD دانه هاست. چنین دانه هایی نه از بتن آب جذب می کنند و نه آبی را به بتن اضافه می کنند. در صورت عدم انجام آزمایش می توان رطوبت SSD دانه های شنی را برابر 0.5 درصد و رطوبت اشباع با سطح خشک دانه های ماسه ای را برابر 0.7 درصد در نظر گرفت.
