منابع تامین سنگدانه بتن: شن، ماسه و سنگ شکسته

شن، ماسه و سنگ شکسته از مهم‌ترین اجزای تشکیل‌دهنده حجم بتن هستند. کیفیت این سنگدانه‌ها تأثیر بسزایی بر کیفیت بتن تازه، سخت‌شده و در نهایت ساختار بتنی دارد. بنابراین شناخت منابع تأمین سنگدانه‌های بتن بسیار حائز اهمیت است. در این مقاله از بلاگ رامکا، علاوه بر معرفی انواع سنگدانه، به تبیین بهترین منابع سنگدانه بتن می‌پردازیم. پس تا انتها همراه ما باشید.

انواع سنگدانه

سنگدانه‌های بتن معمولی بر اساس تعاریف قبلی و بسته به منبع تهیه آن‌ها، در چهار گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:

• ماسه، شن و شن شکسته
• سنگ شکسته
• روباره آهن‌گذاری سرد شده در هوا
• بتن با سیمان هیدرولیکی خرد شده

انواع منابع سنگدانه بتن

تاریخچه زمین‌شناسی، تعیین‌کننده‌ی نوع و میزان سنگدانه‌هایی است که مستقیماً از زمین به دست آمده‌اند و انسان توانسته از آن‌ها به عنوان جزو متشکله بتن استفاده کند. با بررسی ماسه و شن خواهید دید هر دو این سنگدانه‌ها در نتیجه فرسایش سنگ مادر ‌ایجاد شده‌اند.

این سنگدانه‌ها معمولاً حاصل فرسایش آبی بوده و در درازمدت بر اثر عبور آب جاری، شسته و رده‌بندی شده‌اند. این در حالی است که سنگدانه‌های به دست آمده از فرسایش‌های بادی، مانند تپه‌های ماسه بادی و مناطق بادرفت، عموماً مورد توجه متخصصان بتن نیستند.

منشأ تخته‌سنگ‌ها و قلوه‌سنگ‌هایی که شن شکسته و سنگ شکسته از آن‌ها تهیه می‌شوند، مشابه است، اما این سنگدانه‌ها به دلیل مقاومت ذاتی بالاتر ‌در مقابل متلاشی شدن یا به علت قرارگیری کمتر در محیط خشن به‌اندازه‌های کوچک (مانند ماسه‌ها و شن‌ها) تبدیل نشده‌اند.

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

بیشتر بخوانید: تعاریف و اصطلاحات سنگدانه های بتن

رسوبات با منشأ یخچالی از منابع سنگدانه بتن

اکثر نواحی شمالی ‌ایالات متحده و تمام کانادا در دوران‌ زمین‌شناسی با توده‌های یخ روان پوشیده شده بودند. در آن دوران‌، این یخ‌ها در بعضی مناطق ضخامت قابل توجهی داشتند، اما طی چند میلیون سال گذشته، شرایط جوی حداقل برای چهار مرتبه تغییر کرد و زمین شاهد سیکل‌های بزرگ یخبندان و آب‌شدگی قرار گرفت.

این شرایط، باعث ایجاد تغییرات وسیعی در ضخامت و وسعت توده‌های یخی شد؛ برای مثال در زمان عقب‌نشینی جبهه‌های یخچالی، این نواحی شاهد جریان‌های آب طولانی و گاهی اوقات سیلابی در محل بالا و پایین درزها و شکاف‌های یخچالی بود.

همچنین سیکل‌های ذوب و یخ باعث جابه‌جایی یخچال‌ها در سطح زمین شد که این امر موجب سایش قابل توجه سنگ بستر توده‌های یخی شد. امروزه تأثیر این ساییدگی ناشی از فرسایش، توسط جریان آب به صورت پشته‌های طولانی و پُرپیچ و خم (یخرفت) در کنار پشته‌های مخروطی (پشته‌های بخاری) قابل مشاهده است.

از سوی دیگر در دهانه آبریز این مناطق، آب، رسوبات را روی دشت‌های یخ آبرفتی پخش می‌کند. به علاوه، به احتمال زیاد بارش باران و جمع شدن آن با آب حاصل از ذوب یخ، موجب پخش شدن مواد حاصل از فرسایش حتی روی تراس‌های بالاتر شده است.

در شکل زیر می‌توانید مناطقی را مشاهده کنید که تحت‌تأثیر فعالیت‌های یخچالی قرار گرفته‌اند. البته دقت داشته باشید نمی‌توان به جرأت بیان کرد رسوبات دانه‌ای مورد توجه مهندسین حوزه بتن، حتماً در مناطقی که فعالیت یخچالی داشته‌اند یافت می‌شود.

رسوبات با منشأ غیریخچالی از منابع سنگدانه بتن

رسوبات آبرفتی ماسه و شن در بسیاری از نواحی جنوبی مناطق پوشیده شده از توده‌های یخچالی قابل مشاهده است. ‌این رسوبات از مسیرهای متعددی مانند جریان‌های رودخانه‌های قدیمی که دیگر وجود ندارند یا از طریق رودهای جاری امروزی انباشته شده‌اند و به عنوان رسوبات رودخانه‌ای شناخته می‌شوند.

بسته به وزن سنگدانه‌ها، مخلوط‌های خاک ماسه‌دار در نواحی دورتری از سرچشمه رود رسوب کرده و مصالح شنی درشت‌تر در نواحی نزدیک‌تر به کوه‌هایی که از آن جدا شده‌اند، رسوب می‌کنند. در مطالعات انجام شده مجموعه‌ی این نوع سنگدانه‌ها با عنوان مخروط‌های آبرفتی، پشته‌ها، تراس‌ها و… شناخته می‌شوند.

منابع سنگ شکسته

در بسیاری از مناطق، سنگ بستر به صورت بیرون‌زدگی‌های کوچک و پوشیده با لایه‌های نازک خاک دیده می‌شوند. در این نواحی به دلیل صرفه اقتصادی بالاتر‌ از روش‌های معدن‌کاری برای استخراج استفاده می‌کنند. سنگ‌های شکسته، حاصل استخراج سنگ بستر از معدن روباز یا حفاری هستند.

از مهم‌ترین سنگ‌های بستر مورد استفاده در حوزه تولید مصالح بتن، می‌توان به سنگ‌های گرانیتی که برای تهیه سنگدانه‌های معدنی مورد استفاده قرار می‌گیرند و در بخش‌های مختلف کشور پراکنده هستند و سنگ‌های آهکی که از جمله مهم‌ترین سنگ‌های رسوبی مورد نیاز برای تهیه مصالح است، اشاره نمود.

روباره آهن‌گدازی در هوا سرد شده

روباره آهن‌گدازی، محصول فرعی کوره آهن‌گدازی است و تنها در مناطقی که آهن خام تولید می‌شود، یافت می‌گردد. به دلیل افزایش عیار سنگ آهن ورودی به کوره آهن‌گدازی، علی‌رغم افزایش تولید آهن، روند افزایش تولید روباره آهن‌گدازی در سال‌های اخیر کُند بوده است.

بنابراین با وجود انتخاب دقیق مواد ورودی به کوره، به ازای هر تن آهن خام تولیدی، فقط ۱۵۰ کیلوگرم روباره تولید شده است.

نحوه تولید روباره آهن‌گدازی

در فرآیند تولید این محصول، روباره مذاب بلافاصله پس از تخلیه از کوره آهن‌گدازی درون چاله‌های خنک‌کن ریخته می‌شود. با ریخته شدن روباره مذاب روی روباره تقریباً سرد شده، روباره قدیمی دچار ترک‌خوردگی شده و درون چاله‌ی خنک‌کن لایه‌بندی شکل می‌گیرد. پس از سرد شدن بیشتر، به دلیل ایجاد ترک در مرز بین روباره‌ها به آسانی می‌توان روباره را با بیل مکانیکی برداشت.

از آن‌جا که حضور ذرات سنگ کمک ذوب در میان روباره مورد استفاده در مصالح بتن باعث قلوه‌کن شدن بتن می‌شود، بنابراین پس از تولید روباره مجدداً آن را تا دمای ۹۵ درجه سانتی‌گراد یا کمتر در آب سرد می‌کنند. این عمل باعث خرد و هیدراته شدن ذرات سنگ کمک ذوبی – که احتمالاً در روباره وجود دارد – می‌شود.

پس از عملیات سرد کردن، روباره به کارخانه حمل شده تا به اندازه‌های مناسب جهت استفاده در بتن، شکسته و سرند شود. ترکیبات شیمیایی اکثر روباره‌های آهن‌گدازی در محدوده زیر قرار می‌گیرند:

ترکیب	درصد	ترکیب	درصد
سیلیس (SiO2)	33-42	گوگرد (S): به شکل سولفید یا سولفات کلسیم	۱-۳
آلومین (Al2O3)	10-16	اکسید آهن (FeO)	0.3-2
آهک (CaO)	36-45	اکسید منگنز (MnO)	0.2-1.5
اکسید منیزیم (MgO)	3-12

انواع روباره بر اساس نوع سرد شدن

• روباره دانه‌شده یا روباره متخلخل: این روباره با فرو بردن در آب به سرعت خنک شده و در قطعات سبک به عنوان جزئی از سیمان پُرتلند مورد استفاده قرار می‌گیرد.‌
• روباره منبسط‌شده: این روباره به کمک جریان یا میزان آب کنترل شده خنک می‌شود و در بتن سبک یا در واحدهای بنایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روباره در مصالحی با چگالی و مقاومت متوسط، بین روباره دانه‌شده و روباره تهیه شده در هوای سردشده قرار دارد.
• روباره‌ی در هوا سرد شده: این روباره در زمان طولانی‌تری نسبت به دو نوع روباره قبلی خنک می‌شود.

در این مقاله به معرفی انواع منابع سنگدانه بتن از جمله شن، ماسه، روباره آهن‌گدازی و سنگدانه‌های شکسته پرداخته شد. علاوه بر این به بررسی نحوه ساخت این نوع از مصالح و مقایسه هر یک از روش‌هاس ساخت آن‌ها پرداختیم تا به این ترتیب بتوانید بهترین انتخاب را با توجه به نوع کار خود داشته باشید. شما می‌توانید با صرف کمتر از ۵ دقیقه از زمان خود، اطلاعات کامل، مختصر و مفیدی در این زمینه کسب کنید.