دانشنامه جامع فناوری بتن، افزودنیها و مصالح نوین ساختمانی | جلد اول | فصل5
فصل پنجم
1-5 مقدمه
در نگاه نخست، بسیاری تصور میکنند سیمان مهمترین جزء تشکیلدهنده بتون است؛ اما از نظر حجمی، سنگدانهها حدود ۶۰ تا ۸۰ درصد حجم بتون را تشکیل میدهند و نقش تعیینکنندهای در مقاومت، دوام، جمعشدگی، خزش، نفوذپذیری و حتی هزینه نهایی بتن دارند.
در بسیاری از پروژهها، ضعف کیفیت بتون نه به دلیل نوع سیمان یا افزودنی شیمیایی، بلکه ناشی از انتخاب نامناسب سنگدانههاست. حتی بهترین فوق روان کننده یا پیشرفتهترین چسب آب بند نیز نمیتواند ضعف ناشی از سنگدانه نامرغوب را به طور کامل جبران کند.
به همین دلیل، شناخت علمی سنگدانهها یکی از ارکان اصلی فناوری بتون محسوب میشود.
—
5-2 سنگدانه چیست؟
سنگدانه (Aggregate) به مجموعه ذرات معدنی گفته میشود که به عنوان پرکننده و اسکلت اصلی بتون مورد استفاده قرار میگیرند. این ذرات میتوانند طبیعی یا مصنوعی بوده و در اندازهها و شکلهای مختلف تولید شوند.
سنگدانهها علاوه بر کاهش مصرف سیمان، وظیفه انتقال بخش عمده بارهای وارده به سازه را نیز بر عهده دارند.
—
5-3 نقش سنگدانه در بتن
مهمترین وظایف سنگدانه عبارتاند از:
در واقع، بتن را میتوان یک کامپوزیت مهندسی دانست که سنگدانهها به عنوان فاز مقاوم و خمیر سیمان به عنوان عامل اتصال عمل میکنند.
—
5-4 طبقهبندی سنگدانهها
الف) از نظر اندازه
سنگدانه ریز (Fine Aggregate)
سنگدانههایی که از الک ۴٫۷۵ میلیمتر عبور میکنند و معمولاً شامل ماسه طبیعی یا ماسه شکسته هستند.
کاربرد:
-
- افزایش تراکم
- بهبود پرداخت سطح
- کاهش فضای خالی
سنگدانه درشت (Coarse Aggregate)
ذراتی که روی الک ۴٫۷۵ میلیمتر باقی میمانند. مانند:
-
- شن نخودی
- شنهای شکسته
- قلوهسنگ فرآوریشده
- شن بادامی
ب) از نظر منشأ
سنگدانه طبیعی
از بستر رودخانه، معادن کوهی یا رسوبات طبیعی استخراج میشوند.
مزایا:
-
- قیمت مناسب
- دسترسی آسان
سنگدانه شکسته
از خردایش سنگهای معدنی تولید میشوند.
مزایا:
-
- چسبندگی بهتر به خمیر سیمان
- مقاومت مکانیکی بالاتر
- مناسب برای بتنهای سازهای
سنگدانه سبک
نمونهها:
-
- لیکا
- پوکه معدنی
- پرلیت
- ورمیکولیت
کاربرد:
-
- بتن سبک
- بلوک سبک
- عایق حرارتی
سنگدانه سنگین
نمونهها:
-
- باریت
- مگنتیت
- هماتیت
کاربرد:
-
- بتنهای محافظ در برابر پرتو
- نیروگاههای هستهای
- مراکز پزشکی
—
5-5 ویژگیهای مهم سنگدانه برای استفاده در بتن
مقاومت مکانیکی
- سنگدانه باید مقاومت کافی در برابر خردشدگی داشته باشد.
دوام
- سنگدانه نباید در برابر یخزدگی، سولفاتها، کلریدها یا واکنشهای شیمیایی تخریب شود.
شکل ذرات
- ذرات مکعبی بهترین عملکرد را دارند.
ذرات سوزنی و پولکی باعث:
-
- کاهش مقاومت
- افزایش مصرف سیمان
- افزایش نیاز به آب
- افت کارایی بتن
میشوند.
دانهبندی
- یکی از مهمترین ویژگیهای سنگدانه، دانهبندی مناسب است.
یک دانهبندی صحیح باعث:
-
- کاهش فضای خالی
- کم شدن مصرف سیمان
- کاهش آب مصرفی
- افزایش مقاومت
- بهبود پمپاژ
- افزایش دوام
خواهد شد.
—
5-6 حداکثر اندازه سنگدانه در بتن ها
انتخاب حداکثر اندازه به عوامل زیر بستگی دارد:
-
- ابعاد عضو بتنی
- فاصله میلگردها
- روش اجرا
- نوع پمپ
- مقاومت موردنیاز
در بتنهای خودتراکم معمولاً از سنگدانههای کوچکتر استفاده میشود تا جریان بتن بهبود یابد.
—
5-7 جذب آب سنگدانه در بتن
سنگدانهها بسته به تخلخل خود مقداری آب جذب میکنند.
اگر این موضوع در طراحی اختلاط لحاظ نشود:
-
- نسبت آب به سیمان تغییر میکند.
- مقاومت کاهش مییابد.
- عملکرد فوق روان کننده دچار اختلال میشود.
- کیفیت بتن یکنواخت نخواهد بود.
—
5-8 واکنش قلیایی-سیلیسی (ASR)
برخی سنگدانهها دارای سیلیس فعال هستند که در حضور قلیاهای سیمان و رطوبت، ژل منبسطشونده تولید میکنند.
نتایج این واکنش عبارتاند از:
-
- ترکهای گسترده
- کاهش مقاومت
- افزایش نفوذپذیری
- کاهش عمر سازه
برای کنترل این پدیده میتوان از:
-
- سیمان کمقلیا
- مواد پوزولانی
- انتخاب سنگدانه مناسب
استفاده کرد.
—
5-9 ارتباط سنگدانه با فوق روان کننده های بتن
یکی از نکات مهم در فناوری بتن این است که عملکرد فوقروانکننده تنها به کیفیت خود افزودنی وابسته نیست.
سنگدانههایی که:
-
- دانهبندی مناسبی ندارند،
- ذرات پولکی زیادی دارند،
- مقدار ریزدانه آنها نامناسب است،
- یا جذب آب بالایی دارند،
باعث افزایش مصرف فوق روان کننده و کاهش کارایی آن میشوند.
به همین دلیل، در طراحی بتن باید همواره سنگدانه و افزودنی شیمیایی بهصورت یک سیستم واحد بررسی شوند.
—
5-10 اشتباهات رایج در انتخاب سنگدانه بتن
-
- استفاده از شن و ماسه آلوده به خاک و رس
- استفاده از سنگدانه دارای مواد آلی
- دانهبندی نامناسب
- استفاده از سنگدانه سوزنی بیش از حد مجاز
- عدم کنترل رطوبت ماسه
- اختلاط سنگدانه از منابع مختلف بدون آزمایش
- بیتوجهی به واکنش قلیایی-سیلیسی
—
5-11 جمعبندی
سنگدانهها ستون فقرات بتن هستند و بیشترین سهم حجمی را در این مصالح تشکیل میدهند. کیفیت، شکل، دانهبندی، مقاومت و پاکیزگی آنها تأثیر مستقیمی بر عملکرد بتن، میزان مصرف سیمان، کارایی فوق روان کنندهها و دوام سازه دارد. بنابراین، انتخاب صحیح سنگدانه یکی از مهمترین مراحل طراحی و تولید بتن باکیفیت است و نباید تنها به مقاومت سیمان یا نوع افزودنیها اکتفا کرد.
۰ دیدگاه