سنگدانه بتن و دانه بندی آن | انواع و استانداردها + فیلم

سنگدانه‌ها یکی از اصلی‌ترین و پرمصرف‌ترین مصالح در ساخت بتن هستند، به‌طوری که حدود سه چهارم مخلوط بتن‌ شامل سنگدانه‌‌ها است. این مصالح به ظاهر ساده، نقش بسیار مهمی در مقاومت، دوام، کارایی و حتی هزینه نهایی بتن دارند.

شناخت ویژگی‌ها، انواع و نحوه دانه بندی سنگدانه‌ها به مهندسان کمک می‌کند تا بتن با کیفیت‌تر و اقتصادی‌تری طراحی کنند. در این مقاله از آکادمی عمران، به‌طور کامل با انواع سنگدانه، استانداردهای دانه بندی، خواص و نکات اجرایی آن‌ها همراه با فیلم آموزشی آشنا خواهید شد.

فیلم بررسی سنگدانه بتن

پیش از مطالعه ادامه مطلب، با مشاهده این ویدیو دید کلی و بهتری نسبت به سنگدانه بتن به دست می‌آورید. این فیلم تنها بخشی از دوره اجرای ساختمان است که که در آن مفاهیم پایه تا اجرای حرفه‌ای ساختمان به صورت کاربردی آموزش داده شده است..

سنگدانه بتن چیست؟

سنگدانه بتن به مصالح دانه‌ای مانند شن، ماسه و سنگ شکسته گفته می‌شود که حدود 60 تا 80 درصد حجم بتن را تشکیل می‌دهند. این مصالح علاوه بر پر کردن بخش عمده حجم بتن، نقش مهمی در مقاومت فشاری، دوام، کارایی، جمع‌شدگی و هزینه نهایی ساخت بتن دارند. به همین دلیل کیفیت و دانه بندی سنگدانه‌ها از مهم‌ترین عوامل موثر بر عملکرد بتن محسوب می‌شود.

همان‌طور که در مقاله بتن چیست اشاره کردیم، بخش قابل توجهی از خواص بتن به ویژگی‌های سنگدانه‌های مصرفی وابسته است. همچنین انتخاب صحیح نوع سنگدانه و رعایت اصول دانه بندی می‌تواند موجب کاهش مصرف سیمان، بهبود مقاومت و افزایش دوام بتن شود.

سنگدانه‌های مورد استفاده در بتن معمولا از سنگ‌ها و مواد معدنی تشکیل می‌شوند. ماده معدنی به ماده‌ای طبیعی، جامد و دارای ترکیب شیمیایی نسبتا مشخص گفته می‌شود که در پوسته زمین یافت می‌شود.

در اغلب موارد، سنگدانه‌های درشت از سنگ‌های خردشده یا طبیعی و سنگدانه‌های ریز از ماسه‌های طبیعی یا حاصل از خردایش سنگ‌ها به دست می‌آیند. این مصالح با توجه به نحوه تولید، اندازه، شکل و وزن مخصوص در گروه‌های مختلفی طبقه‌بندی می‌شوند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

بیش از ۵۰ ساعت آموزش حرفه‌ای ولی رایگان دفترفنی و ساختمان سازی

مشاهده

نقش سنگدانه در بتن

سنگدانه‌ها در بتن نقش اسکلت اصلی را دارند و بخش عمده مقاومت، پایداری و دوام بتن به آن‌ها وابسته است. در واقع خمیر سیمان بیشتر نقش چسباننده دارد و این سنگدانه‌ها هستند که ساختار اصلی بتن را تشکیل می‌دهند.

به طور کلی، عملکرد سنگدانه‌ها در بتن تنها به پر کردن فضاهای خالی محدود نمی‌شود و این مصالح نقش‌های مهم‌تری در رفتار بتن دارند، از جمله:

• نقش باربری و تحمل بخش زیادی از تنش‌های وارد بر بتن
• افزایش مقاومت فشاری و بهبود عملکرد مکانیکی بتن
• افزایش دوام و پایداری مخلوط بتنی در برابر عوامل محیطی
• کاهش میزان سیمان مصرفی در طرح اختلاط بتن
• کاهش هزینه نهایی تولید بتن به دلیل جایگزینی بخش عمده حجم مصالح

به همین دلیل انتخاب نوع، کیفیت و دانه بندی سنگدانه‌ها تأثیر مستقیمی بر عملکرد نهایی بتن دارد و یکی از مهم‌ترین مراحل طراحی مخلوط بتن محسوب می‌شود.

کاربرد سنگدانه

سنگدانه‌ها تنها در تکنولوژی بتن‌ (ساخت بتن‌) استفاده نمی‌شود و در بسیاری از پروژه‌های عمرانی و زیرساختی نیز کاربرد دارند.

مهم‌ترین کاربردهای سنگدانه عبارت‌اند از:

• راهسازی
• روسازی (بتنی و آسفالتی)
• زیرسازی راه‌ها
• پروژه‌های راه‌آهن
• ساخت سد
• خطوط لوله
• سایر پروژه‌های عمرانی

انواع سنگدانه در بتن

سنگدانه‌های بتن بر اساس ویژگی‌های مختلفی مانند روش تولید، اندازه، شکل ظاهری، وزن مخصوص و وضعیت رطوبتی دسته‌بندی می‌شوند. این دسته‌بندی‌ها نقش مهمی در انتخاب نوع سنگدانه و عملکرد نهایی بتن دارند.

انواع سنگدانه از نظر روش تولید

سنگدانه‌ها به دو روش تولید می‌شوند:

1- طبیعی

سنگدانه‌های طبیعی حاصل از فرسایش سنگ‌ها و تغییرات ناشی از آب و هوا هستند. در این فرآیند به مرور زمان ذراتی مانند شن، ماسه، لای و رس تولید می‌شوند.

2- مصنوعی

سنگدانه‌های مصنوعی از خرد شدن سنگ‌های مادر یا فرآوری بتن‌های قدیمی و مصالح ساختمانی تخریب‌شده به دست می‌آیند. این نوع سنگدانه‌ها به عنوان سنگدانه‌های بازیافتی یا شکسته نیز شناخته می‌شوند.

از طریق خرد کردن سنگ‌های مادر نیز می‌توان سنگدانه‌های مصنوعی تولید کرد.

انواع سنگدانه از نظر ظاهری

از نظر شکل ظاهری، سنگدانه‌های بتن شامل انواع مختلفی هستند که هرکدام تاثیر متفاوتی بر کارایی و مقاومت بتن دارند:

1. دانه‌های گرد: این دانه‌ها به دلیل فرسایش در طبیعت، شکلی گرد و سطحی صاف دارند و معمولا در بستر رودخانه‌ها یافت می‌شوند.
2. دانه‌های نامنظم: این دانه‌ها سطحی نسبتا صاف دارند اما شکل آن‌ها کاملا گرد نیست و حالت بینابینی بین دانه‌های گرد و گوشه‌دار دارند.
3. دانه‌های گوشه‌دار: این سنگدانه‌ها سطحی صاف نداشته و در اکثر موارد دارای لبه‌ها و گوشه‌های تیز هستند. این دانه‌ها، به دلیل درگیری بهتر با خمیر سیمان، معمولا مقاومت نهایی بتن را افزایش می‌دهند. با این حال، استفاده از دانه‌های گرد نسبت به دانه‌های گوشه‌دار می‌تواند کارایی و روانی بتن را افزایش دهد.
4. دانه‌های پولکی: این دانه‌ها دارای ضخامت کم نسبت به طول و عرض خود هستند و مقاومت آن‌ها نسبت به سایر اشکال هندسی کمتر است.
5. دانه‌های سوزنی: این دانه‌ها دارای طولی بیش از 3 برابر عرض یا ضخامت خود هستند. وجود این نوع دانه‌ها در بتن معمولا نامطلوب است.

دقت کنید به‌طور معمول در بتن‌ریزی از دانه‌های گرد، نامنظم و گوشه‌دار استفاده می‌شود و استفاده از دانه‌های سوزنی و پولکی در بتن مناسب نیست.

انواع سنگدانه از نظر اندازه

به‌طور معمول در بتن از سنگدانه‌هایی استفاده می‌شود که اندازه آن‌ها بین 10 تا 50 میلی‌متر بوده و به طور متوسط حدود 20 میلی‌متر در نظر گرفته می‌شوند. انتخاب اندازه مناسب سنگدانه تاثیر مستقیمی بر کارایی، مقاومت و اجرای بتن دارد.

حد فاصل بین سنگدانه‌های ریز و درشت توسط الک شماره 4 با اندازه 4.75 میلی‌متر بر اساس استاندارد ASTM مشخص می‌شود.

طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، سنگدانه‌های بزرگ‌تر از 4.75 میلی‌متر به عنوان شن و سنگدانه‌های کوچک‌تر از آن به عنوان ماسه طبقه‌بندی می‌شوند.

به طور کلی، سنگدانه‌ها از نظر اندازه به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند.

1- درشت‌دانه (شن)

درشت‌دانه‌ها (Coarse Aggregate) به سنگدانه‌هایی گفته می‌شود که روی الک شماره 4 (4.75 میلی‌متر) باقی می‌مانند. این مصالح معمولا شامل شن و سنگ‌های خردشده هستند و اندازه آن‌ها بزرگ‌تر از 4.75 میلی‌متر است.

2- ریزدانه (ماسه)

ریز‌دانه‌ها (Fine Aggregate) سنگدانه‌هایی هستند که از الک شماره 4 عبور کرده اما روی الک شماره 200 (0.075 میلی‌متر) باقی می‌مانند. اندازه این ذرات معمولا کوچکتر از 4.75 میلی‌متر است و شامل ماسه طبیعی یا شکسته می‌شود.

3- ریزترین ذرات (لای و رس)

سنگدانه‌هایی که از الک شماره 200 (0.075 میلی‌متر) عبور می‌کنند در این دسته قرار می‌گیرند. این مواد شامل ذرات بسیار ریز مانند لای (سیلت) و رس هستند که حضور آن‌ها در مقادیر زیاد می‌تواند باعث کاهش کیفیت بتن شود.

سنگدانه‌ها از نظر رطوبت و جذب آب

سنگدانه‌ها در بتن بر اساس میزان رطوبت و وضعیت جذب آب به چند حالت مختلف تقسیم می‌شوند. این وضعیت تأثیر مستقیمی بر مقدار آب مورد نیاز در طرح اختلاط بتن دارد

1. دانه‌های کاملا خشک: این دانه‌ها در دمای حدود 100 تا 110 درجه سانتی‌گراد در کوره خشک شده‌اند. در این حالت، هم سطح خارجی و هم خلل و فرج داخلی سنگدانه کاملا فاقد رطوبت است.
2. دانه‌های خشک (نیمه‌خشک): این دانه‌ها دارای رطوبت داخلی در برخی حفره‌ها هستند، اما سطح خارجی آن‌ها کاملا خشک است.
3. دانه‌های اشباع با سطح خشک (SSD): در این حالت، تمام خلل و فرج داخلی سنگدانه از آب پر شده است، اما سطح آن خشک می‌باشد. اگر سنگدانه‌ها به مدت 24 ساعت در آب قرار داده شوند و سپس از آب خارج شده و سطح آن‌ها با پارچه خشک شود، به حالت اشباع با سطح خشک می‌رسند.
4. دانه‌های مرطوب: این دانه‌ها علاوه بر پر بودن خلل و فرج داخلی، دارای سطح خارجی خیس نیز هستند.

در طراحی مخلوط بتن، معمولا وضعیت سنگدانه‌ها را در حالت اشباع با سطح خشک (SSD) در نظر می‌گیرند. در صورت استفاده از سنگدانه‌های مرطوب، مقدار آب طرح باید کاهش یابد و در صورت استفاده از سنگدانه‌های خشک یا کاملا خشک، مقدار آب باید افزایش داده شود.

خواص سنگدانه در بتن

سنگدانه‌ها بخش عمده حجم بتن را تشکیل می‌دهند و ویژگی‌های آن‌ها تأثیر مستقیمی بر مقاومت، دوام و کارایی بتن دارد. مهم‌ترین خواص سنگدانه‌های بتن شامل:

• مقاومت سایشی: مقاومت سنگدانه در برابر سایش و ضربه یکی از مهم‌ترین معیارهای کیفیت آن است و معمولا با آزمایش لوس‌آنجلس ارزیابی می‌شود.
• مقاومت در برابر یخ‌زدگی و ذوب: سنگدانه باید در برابر چرخه‌های یخ‌زدگی و ذوب مقاوم باشد؛ در غیر این صورت احتمال ترک‌خوردگی و پوسته‌شدن بتن افزایش می‌یابد.
• شکل و بافت سطحی: شکل سنگدانه بر مقاومت و کارایی بتن اثرگذار است. سنگدانه‌های گوشه‌دار مقاومت بیشتر و سنگدانه‌های گرد کارایی بهتری ایجاد می‌کنند.
• جذب آب: میزان جذب آب سنگدانه بر مقدار آب مورد نیاز در طرح اختلاط و در نتیجه بر مقاومت و دوام بتن تأثیر دارد.
• وزن مخصوص: وزن مخصوص سنگدانه در تعیین چگالی بتن و تولید بتن‌های سبک، معمولی و سنگین اهمیت دارد.
• تخلخل: افزایش تخلخل معمولا باعث افزایش جذب آب و کاهش دوام سنگدانه می‌شود.
• پاکی و میزان ناخالصی‌ها: وجود رس، مواد آلی و سایر ناخالصی‌ها می‌تواند کیفیت و چسبندگی بتن را کاهش دهد.

سنگدانه در انواع بتن

نوع سنگدانه مصرفی در بتن به نوع بتن و کاربرد آن بستگی دارد. انتخاب صحیح سنگدانه تاثیر مستقیم بر وزن، مقاومت، دوام و عملکرد نهایی بتن دارد.

سنگدانه بتن معمولی

در بتن‌های معمولی از سنگدانه‌های رایج و در دسترس استفاده می‌شود، از جمله:

• ماسه
• شن
• سنگ شکسته
• روباره آهن گدازی خنک شده در هوا

سنگدانه بتن سبک

سنگدانه‌های مناسب بتن سبک طبق مبحث نهم به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:

1- سنگدانه‌های حاصل از فرآیندهای صنعتی:

• سرباره کوره آهنگدازی
• خاک رس
• دیاتومه
• خاکستر بادی
• شیل
• سنگ لوح

2- سنگدانه های طبیعی سبک:

• پومیس
• اسکوریا
• توف
• سنگدانه‌های سبک

سنگدانه بتن‌ عایق‌بندی

برای تولید بتن‌های عایق حرارتی و صوتی معمولا از سنگدانه‌های سبک و متخلخل استفاده می‌شود، مانند:

• پومیس
• اسکوریا
• پرلیت
• ورمیکولیت
• دیاتومیت

سنگدانه بتن سنگین

در بتن سنگین برای افزایش وزن مخصوص و مقاومت، از سنگدانه‌های سنگین استفاده می‌شود، از جمله:

• باریت
• لیمونیت
• ایلمنیت
• هماتیت
• آهن
• تکه‌های فولادی

بهترین سنگدانه در بتن

یکی از سوالات رایج در اجرای سازه‌های بتنی این است که بهترین سنگدانه برای بتن کدام است؟

در واقع نمی‌توان یک نوع سنگدانه را برای تمام پروژه‌ها بهترین گزینه دانست، زیرا انتخاب سنگدانه به عواملی مانند مقاومت مورد نیاز، کارایی بتن، شرایط اجرایی و هزینه ساخت بستگی دارد. با این حال می‌توان سنگدانه‌ها را از جنبه‌های مختلف با یکدیگر مقایسه کرد.

نقش سطح مخصوص در انتخاب سنگدانه

سطح مخصوص به نسبت سطح خارجی سنگدانه به حجم آن گفته می‌شود. هرچه سطح مخصوص بیشتر باشد:

• جذب آب افزایش می‌یابد.
• نیاز به سیمان بیشتر می‌شود.
• کارایی بتن کاهش پیدا می‌کند.

در نتیجه انتخاب بهترین سنگدانه همواره نیازمند ایجاد تعادل بین مقاومت، کارایی و مصرف سیمان است.

مقایسه از نظر مصرف سیمان

هرچه سطح مخصوص سنگدانه کمتر باشد، میزان آب و سیمان مورد نیاز برای تولید بتن نیز کاهش می‌یابد. به همین دلیل سنگدانه‌هایی با سطح مخصوص کمتر از نظر اقتصادی گزینه مناسب‌تری محسوب می‌شوند.

ترتیب سطح مخصوص سنگدانه‌ها به صورت زیر است:

سنگدانه‌های گرد < سنگدانه‌های نامنظم < سنگدانه‌های گوشه‌دار

بنابراین دانه‌های گرد معمولا به سیمان کمتری نیاز دارند و کارایی بیشتری برای بتن ایجاد می‌کنند.

مقایسه از نظر مقاومت نهایی بتن

هرچه درگیری و اصطکاک بین سنگدانه‌ها بیشتر باشد، مقاومت نهایی بتن نیز افزایش می‌یابد.

ترتیب مقاومت ایجادشده توسط سنگدانه‌ها به صورت زیر است:

سنگدانه‌های گرد < سنگدانه‌های نامنظم < سنگدانه‌های گوشه‌دار

به همین دلیل سنگدانه‌های گوشه‌دار معمولا مقاومت فشاری بیشتری نسبت به سنگدانه‌های گرد ایجاد می‌کنند.

سنگدانه های مناسب بتن کدام است؟

سنگدانه مناسب یکی از عوامل اصلی در تولید بتن باکیفیت و بادوام است. به‌طور کلی، مصالح سنگی مورد استفاده در بتن باید دارای ویژگی‌های زیر باشند:

• تمیز و عاری از گرد و غبار و مواد مضر
• سخت و مقاوم در برابر سایش
• دارای دوام کافی در برابر شرایط محیطی
• دارای دانه بندی مناسب
• دارای جذب آب متعادل
• عاری از مواد آلی، نمک‌ها و پوشش‌های رسی
• دارای شکل مناسب برای ایجاد چسبندگی کافی با خمیر سیمان

انتخاب سنگدانه‌ای با این ویژگی‌ها می‌تواند باعث افزایش مقاومت، دوام و کارایی بتن شده و از بروز مشکلات اجرایی و کاهش عمر سازه جلوگیری کند.

بیش از ۵۰ ساعت آموزش حرفه‌ای ولی رایگان دفترفنی و ساختمان سازی

مشاهده

سنگدانه های نامناسب برای بتن کدام است؟

برخی از سنگدانه‌ها به دلیل ویژگی‌های فیزیکی یا وجود ناخالصی‌ها برای ساخت بتن مناسب نیستند و می‌توانند باعث کاهش مقاومت و دوام بتن شوند. مهم‌ترین این سنگدانه‌ها عبارت‌اند از:

• سنگدانه‌های ترد و شکننده
• سنگدانه‌های متورق (پولکی)
• سنگدانه‌های سوزنی
• مصالح دارای مقدار زیاد شیل و سنگ‌های رسی
• مصالح نرم و متخلخل
• برخی انواع چرت‌های نامرغوب
• سنگدانه‌های دارای مواد آلی، رس یا نمک بیش از حد مجاز

استفاده از سنگدانه‌های پولکی و سوزنی توصیه نمی‌شود؛ زیرا در این دانه‌ها تنش به صورت متمرکز وارد شده و احتمال شکست آن‌ها افزایش می‌یابد. همچنین سطح مخصوص بالای این سنگدانه‌ها باعث افزایش نیاز به آب و کاهش کارایی بتن می‌شود.

به همین دلیل آیین‌نامه‌ها میزان مجاز دانه‌های پولکی و سوزنی را معمولا به حدود 10 تا 15 درصد وزن کل سنگدانه‌ها محدود می‌کنند.

ضریب پولکی از رابطه زیر به دست می‌آید:

ضریب پولکی = وزن دانه‌های پولکی ÷ وزن کل سنگدانه‌ها

مقدار این ضریب باید کمتر از 10 تا 15 درصد باشد.

علاوه بر این، سنگدانه‌های دارای شیل، رس یا تخلخل زیاد در برابر عوامل جوی و چرخه‌های یخ‌زدگی و ذوب مقاومت کمتری داشته و می‌توانند موجب خرابی و پوسته‌شدن سطح بتن شوند.

حداکثر اندازه سنگدانه در بتن

انتخاب حداکثر اندازه سنگدانه یکی از عوامل مهم در طراحی مخلوط بتن است. استفاده از سنگدانه‌های درشت‌تر می‌تواند موجب کاهش مصرف سیمان و بهبود برخی ویژگی‌های بتن شود، اما از نظر اجرایی و الزامات آیین‌نامه‌ای دارای محدودیت است.

بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، بزرگ‌ترین اندازه اسمی سنگدانه برابر است با اندازه کوچک‌ترین الکی که حداکثر 10 درصد وزنی سنگدانه روی آن باقی بماند.

حداکثر اندازه سنگدانه در بتن نباید از هیچ‌یک از مقادیر زیر بیشتر باشد:

• یک پنجم کوچک‌ترین بعد داخلی قالب
• یک سوم ضخامت دال
• سه چهارم کوچک‌ترین فاصله آزاد بین میلگردها
• سه چهارم ضخامت پوشش بتن روی آرماتورها
• 38 میلی‌متر در بتن آرمه (بتن مسلح)
• 63 میلی‌متر در بتن حجیم غیرمسلح

رعایت این محدودیت‌ها باعث توزیع مناسب سنگدانه‌ها، سهولت بتن‌ریزی و جلوگیری از ایجاد حفره و جداشدگی در بتن می‌شود.

دانه بندی سنگدانه چیست؟

دانه بندی سنگدانه به زبان ساده به معنای توزیع وزنی ذرات سنگدانه بر اساس اندازه آن‌ها است. این توزیع نشان می‌دهد چه مقدار از مصالح در محدوده ریزدانه، متوسط و درشت‌دانه قرار دارند.

در یک مخلوط بتنی باکیفیت، وجود تعادل مناسب بین دانه‌های ریز و درشت باعث کاهش فضای خالی، افزایش تراکم و بهبود کارایی بتن می‌شود. به همین دلیل دانه بندی یکی از عوامل مهم در طراحی و کنترل کیفیت بتن محسوب می‌شود.

در عمل، دانه بندی از طریق عبور دادن سنگدانه‌ها از الک‌های استاندارد و بررسی مقدار باقی‌مانده روی هر الک تعیین می‌شود.

استاندارد دانه بندی مصالح بتن

استاندارد دانه بندی مصالح بتن به مجموعه اصول و الک‌های استانداردی گفته می‌شود که برای تعیین توزیع اندازه سنگدانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای بررسی دانه بندی، سنگدانه‌ها ابتدا از مجموعه‌ای از الک‌های استاندارد عبور داده می‌شوند.

• الک‌ها برای ریزدانه‌ها شامل شماره‌های 4، 8، 16، 30، 50 و 100 هستند.
• برای درشت‌دانه‌ها نیز از الک‌های 1، 1/2، 3/4 و 3/8 اینچ استفاده می‌شود.

الک شماره 4 با اندازه 4.75 میلی‌متر، مرز تفکیک بین ماسه (ریز‌دانه) و شن (درشت‌دانه) است.

در سیستم نام‌گذاری الک‌ها، عدد الک نشان‌دهنده تعداد روزنه‌ها در هر اینچ مربع است؛ به این معنی که هرچه عدد الک بزرگ‌تر باشد، اندازه روزنه‌ها کوچک‌تر خواهد بود.

هدف از رعایت استاندارد دانه بندی، ایجاد ترکیبی مناسب از سنگدانه‌های ریز و درشت است تا بتن نهایی دارای تراکم بالا، کارایی مناسب و حداقل فضای خالی باشد.

دانه بندی سنگدانه بتن در مصالح ماسه‌ای و شنی

دانه بندی سنگدانه‌ها در ماسه و شن متفاوت است که در ادامه هر کدام بررسی می‌شود.

دانه بندی مصالح ماسه‌ای

مهم‌ترین مزیت استفاده از ماسه در بتن، کاهش نیاز به آب و در نتیجه افزایش کارایی و روانی بتن است. در بتن‌هایی که برای سطوح صاف و نما استفاده می‌شوند، معمولا میزان ماسه بیشتر در نظر گرفته می‌شود تا سطح نهایی یکنواخت‌تر و قابل پرداخت‌تر باشد.

دانه بندی مصالح شنی

هرچه سهم دانه‌های درشت (شن) در مخلوط بتن بیشتر باشد، معمولا مقاومت فشاری بتن نیز افزایش می‌یابد.

حداکثر اندازه دانه‌های شنی باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که از کوچک‌ترین مقدار بین موارد زیر بیشتر نباشد:

• کوچک‌تر از یک پنجم حداقل بعد قالب
• کوچک‌تر از سه چهارم فاصله آزاد بین میلگردها
• کوچک‌تر از یک دوم ضخامت دال‌های سقفی

منحنی دانه بندی سنگدانه بتن

منحنی دانه بندی سنگدانه بتن، نموداری برای نمایش توزیع اندازه ذرات و درصد عبوری آن‌ها از الک‌های استاندارد است.

مراحل تعیین منحنی دانه بندی به شرح زیر است:

1. ابتدا سنگدانه‌ها وزن شده و از الک‌های استاندارد عبور داده می‌شوند.
2. سپس وزن مصالح باقی‌مانده روی هر الک اندازه‌گیری شده و درصد آن نسبت به وزن کل محاسبه می‌شود.
3. در ادامه، مجموع درصد باقی‌مانده روی هر الک و الک‌های بزرگ‌تر از آن از 100 کم شده تا درصد عبوری از الک به دست آید.
4. در نهایت، بر اساس اندازه الک‌ها و درصد عبوری، منحنی دانه بندی رسم می‌شود.

منحنی دانه بندی معمولا به صورت نیمه‌لگاریتمی ترسیم می‌شود.

انواع منحنی دانه بندی بتن

منحنی دانه بندی به دو نوع تقسیم می‌شود:

1. پیوسته
2. گسسته

منحنی دانه بندی پیوسته

زمانی دانه بندی پیوسته است که دو شرط زیر برقرار باشد:

1. تمام ابعاد سنگدانه‌ها در مخلوط وجود داشته باشد.
2. هیچ بازه ابعاد دانه‌ای به طور غیرعادی بیشتر یا کمتر از سایر اندازه‌ها نباشد.

در این حالت، توزیع دانه‌ها یکنواخت بوده و منحنی دانه بندی حالت پیوسته و نرم دارد. در شکل زیر منحنی شماره 4 یک نوع دانه بندی پیوسته است.

منحنی دانه بندی گسسته

اگر یکی از شرایط دانه بندی پیوسته برقرار نباشد، دانه بندی از نوع گسسته خواهد بود.

به عبارت دیگر، در این حالت برخی بازه‌های ابعاد دانه‌ای وجود ندارند یا مقدار آن‌ها بسیار کم است. در نمودار دانه بندی نیز این موضوع به صورت نواحی با افت یا تغییر ناگهانی دیده می‌شود.

دانه بندی پیوسته یا گسسته؟ کدام بهتر است؟

به‌طور کلی، در اکثر پروژه‌های بتنی استفاده از دانه بندی پیوسته توصیه می‌شود، زیرا:

• فضای خالی بین ذرات کاهش می‌یابد.
• مصرف سیمان کمتر می‌شود.
• تراکم و مقاومت بتن افزایش پیدا می‌کند.
• بتن نهایی یکنواخت‌تر و پایدارتر خواهد بود.
• دوام بتن در بلندمدت بیشتر خواهد بود.

البته در برخی کاربردهای خاص ممکن است از دانه بندی گسسته نیز استفاده شود، اما در بتن‌های معمولی و سازه‌ای، دانه بندی پیوسته انتخاب رایج‌تر و مناسب‌تری است.

مدول نرمی سنگدانه بتن

مدول نرمی سنگدانه‌ها به مجموع درصدهای تجمعی باقی‌مانده روی الک‌های استاندارد تقسیم بر 100 گفته می‌شود.

مدول نرمی بین 0 تا 9 متغیر است، اما در بیشتر حالات عددی معمولا مقداری بین 2.3 تا 3.5 برای ماسه‌ها دارد که افزایش آن نشان‌دهنده درشت‌تر بودن دانه‌ها است.

این شاخص برای بررسی تغییرات جزئی در اندازه سنگدانه‌ها استفاده می‌شود، زیرا این تغییرات می‌توانند به طور مستقیم بر کارایی بتن تازه، میزان آب مورد نیاز و روانی مخلوط اثر بگذارند.

چگالی سنگدانه‌ها

چگالی سنگدانه‌ها به طور کلی به دو نوع زیر تقسیم می‌شوند:

1. چگالی ظاهری (حقیقی)
2. چگالی حجمی (توده‌ای)

در چگالی ظاهری، نسبت جرم سنگدانه خشک به حجم واقعی ذرات (بدون در نظر گرفتن فضاهای خالی بین دانه‌ها) محاسبه می‌شود. این مقدار معمولا برای سنگدانه‌های طبیعی بین 2.6 تا 2.7 گرم بر سانتی‌متر مکعب است.

چگالی حجمی، جرم سنگدانه‌ها نسبت به حجم کل اشغال‌شده توسط آن‌ها (شامل فضای خالی بین دانه‌ها) را نشان می‌دهد و به نحوه تراکم، شکل دانه‌ها و توزیع اندازه آن‌ها وابسته است.

چگالی حجمی از تقسیم جرم سنگدانه بر حجم کل ظرف به دست می‌آید.

تاثیر ناخالصی‌ها بر سنگدانه بتن

برخی ناخالصی‌ها در سنگدانه‌ها برای مخلوط بتنی مضر هستند. مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

1- مواد آلی

مواد آلی می‌توانند در فرآیند هیدراتاسیون سیمان اختلال ایجاد کرده و باعث کاهش مقاومت بتن شوند. همچنین در صورت تجزیه شدن، ممکن است باعث ایجاد حفره‌های خالی در بتن شوند.

این نوع ناخالصی‌ها معمولا با شست‌وشوی مناسب سنگدانه‌ها قابل کاهش هستند.

2- رس و ذرات بسیار ریز

این ذرات سطح سنگدانه را پوشانده و مانع چسبندگی مناسب بین خمیر سیمان و سنگدانه می‌شوند. همچنین باعث افزایش نیاز آب در طرح اختلاط بتن می‌گردند.

3- ناخالصی‌های نمکی

وجود نمک در سنگدانه‌ها می‌تواند باعث کاهش دوام بتن و ایجاد خوردگی در آرماتورها در بتن مسلح شود. همچنین در برخی موارد به صورت شوره (رسوب سفید) روی سطح بتن ظاهر می‌شود.

در کنار این موارد، ناخالصی‌های دیگری نیز وجود دارند که در جدول زیر بررسی شده‌اند:

حد مجاز ناخالصی‌ها در سنگدانه بتن

برای حفظ مقاومت، دوام و کیفیت بتن، مقدار برخی ناخالصی‌های موجود در سنگدانه‌ها مطابق آیین‌نامه بتن ایران محدود شده است.

حد مجاز ناخالصی‌ها در ریز دانه‌ها

مقادیر مجاز ناخالصی‌ها در ریزدانه‌ها بر اساس آیین‌نامه بتن ایران به شرح زیر است:

حد مجاز ناخالصی‌ها در درشت دانه‌ها

حداکثر درصد مجاز مواد زیان‌آور در سنگدانه‌های درشت مطابق آیین‌نامه بتن ایران در جدول زیر آورده شده است.

* دانه‌های سست شامل کلوخه‌های رسی، دانه‌های نرم، چرت هوازده، شیل‌ها، ذرات متورق هوازده و سایر دانه‌های ناسالم مانند مواد پوک، چوب و بقایای گیاهی هستند.

انواع آزمایش سنگدانه های بتن

آزمایش‌های سنگدانه بتن برای بررسی کیفیت، دوام، مقاومت و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی انجام می‌شوند. این آزمایش‌ها شامل ارزیابی سایش، یخ‌زدگی، دانه بندی، جذب آب و سایر مشخصات مهم سنگدانه هستند که در طراحی و کنترل کیفیت بتن نقش اساسی دارند.

در تصویر زیر می‌توانید انواع آزمایش سنگدانه های بتن را مشاهده کنید.

جمع‌بندی

سنگدانه‌ها نقش اصلی در عملکرد مکانیکی بتن دارند و کیفیت آن‌ها مستقیما بر مقاومت، دوام و کارایی تأثیر می‌گذارد. خواص مهمی مانند دانه بندی، شکل و جذب آب، تعیین‌کننده رفتار بتن و میزان مصرف سیمان هستند. انتخاب صحیح و کنترل دانه بندی بر اساس استانداردها، شرط اصلی دستیابی به بتن باکیفیت است.

در انتهای این مقاله امیدواریم اطلاعات خوبی درباره سنگدانه بتن و استانداردهای دانه بندی بتن کسب کرده باشید. در صورتی که در این مورد سوالی دارید می‌توانید آن را در بخش دیدگاه با ما به اشتراک بگذارید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری