سنگدانه جزء اصلی ساخت بتن است که حدود 60 تا 80 درصد آن را تشکیل میدهد. در این مقاله به تعریف سنگدانه، معرفی ویژگی‌ها و دسته‌بندی‌های مختلف آن خواهیم پرداخت. و نسبت ترکیب مواد تشکبل دهنده بتن را بررسی می‌کنیم.
تعریف کلی
سنگدانه به این صورت تعریف می‌شود: «سنگدانهها مواد بی‌اثری هستند که به نسبت‌های ثابت با یک ماده‌ی اتصال‌دهنده برای تولید بتن مخلوط میشوند». سنگدانهها از یک طرف به عنوان پرکننده یا اجزای افزایش دهنده حجم عمل می‌کنند و از طرف دیگر مسئول استحکام، سختی و دوام بتن هستند.
کیفیت سنگدانهها
در زیر مهمترین ویژگی‌های سنگدانهها آورده شده است.
- باید از نظر شیمیایی بی اثر باشد، یعنی با سیمان یا هر سنگدانه یا مخلوط دیگری واکنش ندهند.
- باید دارای سختی کافی برای مقاومت در برابر خراش و سایش در حالت سخت شده باشد.
- باید چقرمگی کافی برای تحمل بارهای ضربه‌ای و ارتعاشی داشته باشد.
- باید آن‌قدر قوی باشد که بتواند بارهای فشاری و کششی معمولی را در مخلوط معمولی تحمل کند.
- عاری از ناخالصی‌های غیرآلی یا آلی باشد تا کیفیتس تحت تأثیر قرار نگیرد.
انواع سنگدانهها
سنگدانهها بر اساس اندازهی دانه، منشاء و وزن حجمی آن‌ها به صورت زیر طبقه‌بندی میشوند:
انواع سنگدانه بر اساس اندازه دانه
رایج‌ترین طبقه‌بندی انواع سنگدانه به صورت زیر می‌باشد:
1.سنگدانه‌های ریز:
اندازه سنگدانه‌های ریز بین 4.75 تا 0.15 میلی متر است. به عبارت دیگر، سنگدانه‌های ریز از الک با اندازه مش 4.75 میلی متر عبور می‌کنند و روی الک 0.15 مش نگه می‌مانند. شن و ماسه در دسترس‌ترین سنگدانه طبیعی است.
2.سنگدانه‌های درشت:
سنگدانه های درشت آن‌هایی هستند که روی الک با اندازه توری 4.75 میلی متر می‌مانند. درشت‌ترین آن‌ها حدود 7.5 میلی متر هستند. شن‌های حاصل از بستر رودخانه بهترین سنگدانه های درشت در ساخت بتن معمولی هستند. اگر سنگدانه درشت طبیعی در دسترس نباشد، انواع سنگ‌های مناسب برای تولید سنگدانه، به اندازهی مورد نظر برای ساخت سنگدانه های درشت خرد میشوند.
انواع سنگدانه بر اساس مبدا
بر اساس مبدا سه نوع سنگدانه وجود دارد.
1.طبیعی:
سنگدانه‌های طبیعی شامل همه آن دسته از سنگدانه های ریز و درشت است که به شکل تقریباً آماده‌ی استفاده از منابع طبیعی در دسترس هستند. به عنوان مثال میتوان به شن‌های حاصل از بستر رودخانه‌ها، گودال‌ها، سواحل و شن‌های ساحل رودخانه اشاره کرد.
2.محصول جانبی:
سنگدانه محصول جانبی شامل مواد به دست آمده به عنوان ضایعات از برخی عملیات‌های مهندسی صنعتی و متالورژی است که دارای وسژگی‌های مناسب برای استفاده به عنوان سنگدانه هستند. مثال‌ها: سیندر که از سوزاندن زغال سنگ در لوکوموتیوها و کور‌ه‌ها به دست می‌آید و پسماندهایی که از کوره‌های بلند به دست می‌آیند بهترین نمونه از این دسته سنگدانهها هستند.
3.پردازش‌شده:
سنگدانه های پردازش‌شده یک دسته‌ی خاص از سنگدانهها هستند. آن‌ها به طور مخصوص برای استفاده در بتن با کیفیت تولید میشوند. مثال‌ها: سنگدانه های پردازش‌شده شامل خاک رس سوخته، شیل، ورمیکولیت و پرلیت هستند. این سنگدانه ها از اجزای ضروری بتن سبک هستند.
انواع سنگدانه بر اساس شکل
شکل سنگدانه تاثیر بسزایی در عملکرد و مقاومت فشاری سیمان ساخته شده با آن دارد. سنگدانهها براساس شکل به 4 دسته تقسیم میشوند.
1.لبه‌های گرد
سنگدانه‌های طبیعی که بر اثر هوا، فرسایش و جریان آب سطح آن‌ها صاف شده است، سنگدانه‌های لبه گرد هستند. شن و ماسه‌‌ی بستر رودخانه‌ها متداول‌ترین نوع سنگدانه‌ای لبه گرد هستند. این سنگدانهها عامل اصلی خمیرواری سیمان هستند.
2.ناهموار
این سنگدانهها بر اثر فرسایش به وجود آمده‌اند، اما گوشه‌های آن‌ها کاملا صاف نیست و چندوجهی هستند. سنگدانه‌های ناهموار کارایی سیمان را کاهش میدهند.
3.لبه تیز
برای داشتنی سیمانی قوی، سنگدانه‌های لبه تیز بهترین انتخاب هستند. کارایی این سنگدانه ها پایین است، اما این مشکل را میتوان با پر کردن جاهای خالی با سنگدانه‌های گرد یا کوچک‌تر برطرف کرد.
4.پولکی
طول این سنگدانهها نسبت به پهنایشان بیشتر است. ْن‌ها سطح وسیع‌تری دارند و درنتیجه هوای زیادی را جذب می‌کنند.
انواع بر اساس چگالی
سنگدانهها بر اساس وزن در واحد حجم به سه دسته تقسیم میشوند.
1.استاندارد یا عادی:
این نوع سنگدانهها استحکام و وزنی در حدود 2300 تا 2500 کیلوگرم بر متر مکعب به بتن میدهند. شن، ماسه و سنگ خرد‌شده، همه به عنوان سنگدانه‌های استاندارد یا معمولی طبقه‌بندی میشوند.
2.با چگالی بالا:
این دسته از سنگدانهها در بتنهای سنگین با نسبت‌های استاندارد استفاده میشوند. چنین بتن‌هایی به‌ویژه به‌عنوان سپری در برابر اشعه ایکس و تشعشعات در نیروگاه اتمی مفید هستند. مثال: باریل (یک کانی طبیعی با وزن مخصوص 4.3 ). وزن بتن‌هایی که چنین سنگدانه‌ای دارند معمولاً بیش از 4000 کیلوگرم بر متر مکعب است.
3.سبک وزن:
سنگدانه‌های سبک وزن از مواد طبیعی و مصنوعی با چگالی بسیار کم تشکیل شده‌اند، به طوری که بتن حاصل نیز وزن بسیار سبکی، بین 350 تا 750 کیلوگرم بر متر مکعب، دارند. این سنگدانهها مخصوصا در عایق صدا و سازه‌های ضد حریق استفاده میشوند. از آن‌ها همچنین به طور گسترده‌ای در ساخت بتن سبک وزن پیش‌ریخته‌گری استفاده می‌شود.
درصد ترکیب سنگدانه در بتن
سنگدانهها 60 تا 80% ترکیب بتنهای معمولی را تشکیل میدهند. بنابراین انتخاب آن‌ها باید به دقت صورت بگیرد تا قدرت، عملکرد و پایداری بتن به بهترین نحو باشد. نرخ درصد ترکیب مواد تشکیل دهنده‌ی بتن معمولا به این نحو است:
| مواد تشکیل دهنده | درصد |
| سیمان | 7 تا 15 |
| سنگدانهها | 60 تا 80 |
| آب | 14 تا 18 |
| هوا و افزودنی‌ها | 2 تا 8 |
کلام آخر
گرچه سنگدانه ها عموما به عنوان پرکننده‌ها شناخنه میشوند، اما ویژگی‌های مختلف آن‌ها تاثیر زیادی بر قدرت، پایداری، کارایی و صرفه اقتصادی بتن دارد. ویژگی‌های مختلف بتن دست طراحان و سازندگان را برای طراحی و ساخت ملزومات سازه باز می‌گذارند.
