دانه بندی شن و ماسه به تفکیک این سنگدانهها از نظر سایز کمک می‌کند؛ که این کار را هم از طریق آزمایش دانه بندی شن و ماسه انجام می‌دهند. این کار از آن جهت حائز اهمیت است که شن و ماسهها بر اساس اندازه‌ای که دارند، در محل‌های مختلف و به مقاصد متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دانه بندی شن و ماسه
دانه بندی شن و ماسه، آن‌ها را از نظر اندازه از هم تفکیک می‌کند. دلیل دانه بندی کردن شن و ماسه هم این است که هر سایز شن و ماسهای برای هر استفاده‌ای مناسب نیست. برای مثال قبل از ساخت بتن آزمایش دانه بندی شن و ماسه را انجام می‌دهند تا از اندازه سنگدانهها مطمئن شوند؛ چرا که اندازه آن‌ها روی مقدار آب و سیمان مورد نیاز، کارایی بتن، دوام آن، آبرفتگی، تخلخل و … آن تاثیر میگذارد. یا اینکه مثلا اندازه بهترین ماسه برای بلوک زنی با اندازه ماسه برای ملات متفاوت است.
به طور کلی، در استاندارد 302 ملی ایران، ویژگی‌های دانه بندی شن (سنگدانه درشت) و ویژگی دانه بندی ماسه (سنگدانه ریز) به تفکیک مشخص شده است. شن و ماسهها یه طور کلی یا به صورت طبیعی یافت می‌شوند و یا شکسته هستند، که تفاوت شن و ماسه طبیعی با شکسته را می‌توان در شکل آن‌ها دانست نه سایز دانه بندی.
دانه بندی شن
شن‌ها دانه‌هایی با قطر بزرگ‌تر از 2 میلی‌متر دارند و دانه بندی آن‌ها به شرح زیر است:
- شن ریز: که مانند خرده سنگ هستند.
- شن نخودی و شن بادامی: که شن‌هایی گرد و دارای سطحی صاف هستند.
- شن سوزنی: که نسبت طول به عرضشان حدود 3 به 1 است.
- شن پولکی: که عرض آن‌ها حدودا سه برابر ضخامتشان است.
دانه بندی ماسه
اندازه قطر دانههای ماسه بین 0.02 تا 2 میلی‌متر و دانه بندی آن‌ها به شرح زیر است:
- ماسه درشت: که قطر ذرات آن‌ها بین 1 تا 2 میلی‌متر است.
- ماسه متوسط: که ذراتش بین 0.5 تا 1 میلی‌متر است.
- ماسه ریز: با ذراتی به اندازه 0.5 تا 0.2 میلی‌متر.
- ماسه خیلی ریز: که اندازه ذرات آن‌ها بین 0.02 تا 0.2 میلی‌متر است.
دانه بندی شن و ماسه برای بتن
همان طور که اشاره کردیم، یکی از جاهایی که آزمایش دانه بندی شن و ماسه اهمیت دارد، در تولید بتن است. اندازه دانههای ماسهای که در ساخت بتن مورد استفاده قرار میگیرد، بر روی میزان آب و سیمان مورد نیاز، کارایی، قوام، استحکام، تخلخل، آبرفتگی و پوکی بتن تاثیر میگذارد.
در کنار تمام این موارد، نحوه دانه بندی شن و ماسه حتی جداشدگی بتن را هم کنترل می‌کند و بر آب انداختن و پرداخت آن هم تاثیر میگذارد. این کار هم‌چنین بر سایر ویژگی‌های بتن سخت شده مثل مقاومت فشاری، جمع شدگی و دوام آن هم تاثیر میگذارد.
مورد دیگری که دانه بندی شن و ماسه بر بتن تاثیر میگذارد، اثر دیواره است. اگر اندازه دانههای شن و ماسهای که برای ساخت بتن مورد استفاده قرار میگیرد، به بزرگی اندازه قالب باشد، تراکم بتن و یکنواختی توزیع ذرات درشت در مرکز بتن و کناره‌های قالب یکسان نخواهد بود.
اندازه سنگدانه‌هایی که برای ساخت بتن مناسب هستند، تحت دو فاکتور: 1. شرایط عملی کار (ابعاد و شکل اعضای بتنی، مقدار و فرم توزیع آرماتورها، کارایی بتن، مقدار سیمان در بتن و …)و 2. استاندارد دانه بندی شن و ماسه مشخص می‌شود.
استاندارد دانه بندی شن و ماسه
استاندارد دانه بندی شن و ماسه را می‌توان در استاندارد ملی ایران شماره 302، آیین نامه بتن ایران (آبا) و مقررات ملی ساختمان مشاهده کرد. در این استانداردها، ویژگی‌های دانه بندی شن و ماسه مشخص شده است. به این ترتیب در آبا آمده است که بزرگ‌ترین اندازه اسمی سنگدانه، نباید از این موارد بیشتر باشد:
- یک پنجم کوچک‌ترین قطر داخلی قالب بتن
- سه چهارم حداقل فاصله آزاد بین میلگردها
- سه چهار پوشش روی میلگردها
- یک سوم ضخامت دال
البته بر اساس تبصره 1 آبا، استفاده از سنگدانه‌هایی با قطر بزرگ‌تر از 38 میلی‌متر برای ساخت بتن توصیه نمی‌شود.البته به طور کلی برای ساخت بتن نباید از سنگدانه‌های بزرگ‌تر از 63 میلی‌متر استفاده کرد. علاوه بر موارد فوق‌الذکر، در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان هم آمده است که حداکثر اندازه سنگدانه‌های درشت، نباید از مقادیر زیر بیشتر شود:
- 38 میلی‌متر در بتن آرمه
- 12 میلی‌متر در بتن مسلح
استاندارد دانه بندی شن و ماسه باعث می‌شود که بتن بتواند به خوبی به آرماتورها بچسبد و آن‌ها را در بر بگیرد، تا پیوستگی لازم ایجاد شود و بتن دچار جداشدگی نشود. از طرف دیگر اگر به خیال افزایش مقاومت بتن، از سنگدانه‌های بزرگ استفاده شود، نتیجه عکس می‌دهد و مشکلاتی از قبیل جداشدگی در انتقال بتن و انباشته‌های مصالح به وجود خواهد آمد.
آزمایش دانه بندی شن و ماسه
آزمایش دانه بندی شن و ماسه برای تعیین بزرگ‌ترین اندازه سنگدانه و نحوه توزیع آن‌ها انجام می‌شود. این آزمایش در راهسازی، زیرسازی جادهها و فرودگاهها، بتن ریزی سدهای بتنی و خاکی، اسکله، بندرسازی و ساخت موجشکنها، آسفالت و زهکشها مورد استفاده قرار میگیرد. وسایل مورد نیاز برای انجام آزمایش دانه بندی شن و ماسه عبارتند از:
- دستگاه لرزاننده (شیکر)
- الک‌های 100، 50، 30، 16، 10، 4 و یک چهارم
- ترازو با دقت 0.1 گرم
- ظرف مناسب برای وزن کردن مصالح
- سینی برای جدا کردن نمونه‌ها
- زیر الکی
- درپوش الک
- وسایل عمومی آزمایشگاه
آزمایش دانه بندی شن و ماسه را به دو روش تر و خشک می‌توان انجام داد، که هر کدام به شرح زیر است:
آزمایش دانه بندی به روش تر
این روش برای موادی که یا تر هستند و یا در اثر الک کردن بار الکتریسیته ساکن می‌گیرند، مناسب است. روش تر باعث می‌شود که جدا کردن کلوخه‌ها و تبدیل آن‌ها به دانه، راحت‌تر صورت بگیرد. البته باید دقت کنید که مایعی که در روش تر بر روی سنگدانهها مورد استفاده قرار میگیرد، نباید تاثیری بر روی آن‌ها بگذارد.
آزمایش دانه بندی به روش خشک
در این روش، ابتدا سنگدانه‌های نمونه در معرض دمای 105 درجه سلسیوس قرار می‌گیرند تا خشک شوند. سپس الک‌ها به ترتیب اندازه از درشت به ریز، روی هم چیده می‌شوند و نمونه روی الک بالایی ریخته می‌شود. بعد از آن الک با دستگاه شیکر و با سرعت 150 دور بر دقیقه، به مدت حداکثر 10 دقیقه لرزانده می‌شود تا دانه‌ها الک شده و دانههای ریز روی الک پایین تر ریخته شوند.
جمع بندی
در این مقاله مبحث دانه بندی شن و ماسه را به طور کامل مورد بررسی قرار دادیم. دانه بندی شن و ماسه به تفکیک آن‌ها از نظر اندازه گفته می‌شود. استاندارد دانه بندی شن و ماسه در ایران را می‌توان در استاندارد ملی ایران شماره 302، آیین نامه بتن ایران (آبا) و مقررات ملی ساختمان مشاهده کرد. که از مهم‌ترین جاهایی که این دانه بندی اهمیت دارد، می‌توان به ساخت بتن، راهسازی، زیرسازی جادهها، اسکله‌ها و … اشاره کرد.
