منابع تامین سنگدانه بتن

منابع سنگدانه‌های بتن

سنگدانه‌های بتن معمولی براساس تعریف‌های قبلی و بسته به منبع تهیه آنها، در چهار گروه اصلی طبقه بندی می‌شوند:

۱- ماسه، شن و شن شکسته

۲- سنگ شکسته

۳- روباره آهن گذاری سرد شده در هوا

۴- بتن با سیمان هیدرولیکی خرد شده^(۸)

منابع ماسه، شن و شن شکسته

تاریخچه زمین شناسی، نوع و میزان سنگدانه‌هایی را که مستقیماً از زمین به دست آمده‌اندو انسان می‌تواند آنها را به عنوان جزء متشکله بتن به کار برد، تعیین کند. در ابتدا ماسه و شن را برسی می‌کنیم. هر دو در نتیجه فرسایش سنگ مادر‌ایجاد شده‌اند و معمولاً طی اعصار متمادی بر اثر عبور آب جاری، شسته و رده بندی شده‌اند. تپه‌های ماسه بادی[۱] و مناطق بادرفت[۲] معمولاً مورد نظر متخصصان بتن نیستند. منشأ تخته سنگ‌ها و قلوه سنگ‌هایی که شن شکسته و سنگ شکسته از آنها تهیه می‌شوند مشابه است، لیکن به دلیل مقاومت ذاتی بالاتر‌این سنگ‌ها در مقابل متلاشی شدن یا به علت‌اینکه کمتر در محیط خشن قرار داشته‌اند، به‌اندازه‌های کوچک (مانند ماسه‌ها و شن‌ها) تبدیل نشده‌اند.

لایه‌های رسوبی طبیعی ماسه، شن و قلوه سنگ که مورد توجه مهندسان ساختمان قرار دارند، به طور کلی به دو دسته با منشأ یخچالی و غیریخچالی طبقه بندی می‌شوند.

رسوبات با منشأ یخچالی: اکثر نواحی شمالی‌ایالات متحده و تمام کانادا در دوران‌هایی با توده‌های یخ روان که در برخی مناطق ضخامت قابل توجهی داشتند، پوشیده شده بودند. طی چند میلیون سال گذشته، آب و هوا حداقل چهار مرتبه تغییر کرد که منجر به تغییر وسعت‌این لایه‌های یخ گردید. جریان‌های آب طولانی و گاهی اوقات سیلابی حین عقب نشینی‌این جبهه‌های یخچالی در بالا و پایین درزها و شکاف‌های یخچالی یا در لبه‌ها جریان یافت. علاوه بر آن، جا به جایی یخچال‌ها موجب سایش قابل توجه سنگ زیرین گردید. مواد ناشی از فرسایش توسط جریان آب به صورت پشته‌های طولانی و پُرپیچ و خم و به اشکالی که بخرفت[۳] نامیده می‌شدند با پشته‌های مخروطی که پشته‌های بخاری[۴] نام داشتند، انباشته می‌شدند. در محل دهانه آبریز، آب رسوبات را روی دشت‌های یخ آبرفتی پخش کرده به علاوه، به احتمال قوی بارش باران و جمع شدن آن با آب حاصل از ذوب یخ گاهگاهی موجب پخش شدن مواد حاصل از فرسایش حتی روی تراس‌های[۵] بالاتر شده است. شکل زیر مناطقی را که فعالیت یخچالی رخ داده است، نشان می‌دهد. لیکن نمی‌توان گفت که رسوبات دانه‌ای مورد توجه مهندس بتن، حتماً در مناطقی که فعالیت یخچالی داشته‌اند، یافت می‌شود.

رسوبات با منشأ غیریخچالی: رسوبات آبرفتی ماسه و شن در بسیاری از نواحی جنوبی مناطق با فعالیت یخچالی انباشته شده‌اند.‌این رسوبات یا از طریق رودخانه‌های قدیمی‌که دیگر وجود ندارند و یا از طریق رودهای جاری انباشته شده‌اند و تحت عنوان رسوبات رودخانه‌ای شناخته می‌شوند. مخلوط‌های خاک ماسه دار در نواحی دورتری از سرچشمه رود رسوب می‌کنند. مصالح شنی درشت تر در نواحی نزدیکتر به کوه‌هایی که از آن جدا شده‌اند، رسوب می‌کنند و با عنوان مخروط‌های آبرفتی[۶]، پشته‌ها، تراس‌ها و از‌این قبیل شناخته می‌شوند.

منابع سنگ شکسته

سنگ شکسته در ابتدا از معدن استخراج می‌گردد. سنگ بستر در مناطق بسیاری به شکل بیرون زدگی‌های کوچک با لایه‌های نازک خاک روی آن که استخراج آن اقتصادی باشد و یا کوه‌ها، یافت می‌شود. سنگ‌های گرانیتی که برای تهیه سنگدانه‌های معدنی مورد استفاده قرار می‌گیرند، در بخش‌های مختلف کشور پراکنده هستند. سنگ آهک مهمترین سنگ رسوبی مورد نیاز برای تهیه مصالح می‌باشد.

روباره آهن گدازی در هوا سرد شده

روباره آهن گدازی محصول فرعی کوره آهن گدازی می‌باشد و لذا تنها در مناطقی که آهن خام تولید می‌شود، یافت می‌گردد. به دلیل افزایش عیار سنگ آهن ورودی به کوره آهن گدازی علیرغم افزایش تولید آهن، روند افزایش تولید روباره آهن گدازی در سال‌های اخیر کُند بوده است. با وجود انتخاب دقیق مواد ورودی به کوره، به ازای هر تن آهن خام تولیدی، تنها ۱۵۰ کیلوگرم روباره تولید شده است.

در فرآیند تولید، روباره مذاب بلافاصله پس از تخلیه از کوره آهن گدازی درون چاله‌های خنک کن ریخته می‌شود. با ریختن روباره مذاب روی روباره تقریباً سرد شده که موجب ترک خوردگی می‌شود، درون چاله لایه بندی شکل می‌گیرد و پس از سرد شدن بیشتر، به علت ترک خوردگی می‌توان به آسانی روباره را با بیل مکانیکی برداشت. روباره را در آب سرد می‌کنند تا به خرد شدن و هیدراته شدن ذرات سنگ کمک ذوب که ممکن است به طور کامل تبدیل نشده باشند و می‌توانند پس از گیرش بتن سبب قلوه کن شدن یا بیرون پریدن بتن شوند، کمک کند. پس از سرد کردن (تا دمای C 95 یا کمتر)، روباره به کارخانه حمل می‌شود تا به‌اندازه‌های مناسب جهت استفاده در بتن، شکسته و سرند شود.

روباره دانه شده[۷] (روباره متخلخل) که با فرو بردن در آب خیلی سریعتر از روباره در هوا سرد شده، خنک می‌شود در قطعات سبک یا به عنوان جزیی از سیمان پُرتلند روباره آهن گدازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. روباره منبسط شده[۸] که در بتن سبک و در واحدهای بنّایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، به کمک جریان یا میزان آب کنترل شده خنک می‌شود و مصالحی با چگالی متوسط و مقاومت متوسط بین روباره در هوا سردشده و روباره دانه شده حاصل می‌گردد.

ترکیبات شیمیایی اکثر شیمیایی اکثر روباره‌های آهن گدازی در محدودع زیر قرار می‌گیرند:

[۱] – Wind-deposited

[۲] – Loess

[۳] – Esker

[۴] – Kame

[۵] – Terrace

[۶] – All uvial fan

[۷] – Granulated slag

[۸] – Expanded slag