اصطلاح سنگدانه‌ها در بتن مواد مختلفی را در بر می‌گیرد، اما در تعریف کلی به سنگ‌ها و شن‌ها (ذرات بزرگ‌تر از ۴٫۷۵mm) و ماسه‌ها (ذرات کوچک‌تر از ۴٫۷۵mm) اطلاق می‌شود. از آن‌جا که این ماده حدود ۷۰ تا ۸۰% حجم بتن را به خود اختصاص می‌دهد، شناخت ویژگی‌های آن امری مهم و ضروری است. بنابراین در این مقاله از بلاگ رامکا بر آن هستیم ضمن تبیین نقش سنگدانه در بتن، علل استفاده از آن را نیز بررسی کنیم. پس تا انتها همراه ما باشید.
چرا سنگدانه‌ها در بتن نقش مهمی دارند؟
در پاسخ به این سؤال باید گفت، شاید بزرگ‌ترین دلیل استفاده از سنگدانه در بتن، هزینه پایین آن نسبت به سیمان باشد. این ماده که ۶۰ تا ۸۰% حجم بتن و ۷۰ تا ۸۵% جرم بتن را تشکیل می‌دهد، تا مدت‌ها تنها به عنوان پرکننده شناخته می‌شد و به تولیدکنندگان بتن کمک می‌کرد در هزینه‌های جاری صرفه‌جویی کنند.
اما با پیشرفت صنعت ساختمان مشخص شد سنگدانه‌ها فقط مواد شیمیایی بی‌اثری نیستند که به دلیل صرفه اقتصادی مورد استفاده قرار گیرند، بلکه سنگدانه‌ها با درجه دانه‌بندی مناسب نسبت به خمیر سیمان هیدراته، از ثبات، حجم بالا و دوام بهتری برخوردارند. همچنین مشخص شد بعضی سنگدانه‌ها از نظر شیمیایی فعال بوده و باعث ایجاد پیوند شیمیایی در سطح مشترک سنگدانه با خمیر سیمان می‌شوند.
بنابراین امروزه مشخص شده استفاده از نقش سنگدانه‌های با کیفیت و درجه‌بندی مناسب در ساخت بتن، علاوه بر پر کنندگی، تأثیر ویژهای بر خواصی از بتن، مانند: کارایی، دوام، مقاومت، وزن و میزان جمع‌شدگی، خواص حرارتی، کشسانی، پایداری ابعادی، ثبات حجمی بتن خمیری و سخت‌شده دارد.
بیشتر بخوانید: سنگدانه بتن
اندازه سنگدانه‌های در بتن
سنگدانه‌ها به دو دسته سنگدانه‌های درشت (شن) و سنگدانه‌ها ریز (ماسه) تقسیم می‌شوند. مرز جداکننده سنگدانه‌های درشت و ریز، الک استاندارد شماره ۴ با اندازه شبکه ۴٫۷۶mm است. بنابراین سنگدانه‌های عبوری از این الک، ماسه و سنگدانه‌های باقی‌مانده روی آن، شن هستند.
اهمیت درجه‌بندی سنگدانه
درجه‌بندی راهی برای استفاده از اندازه‌های مختلف اشیاء است تا بدین شکل، فضاهای خالی که اجزای بزرگ‌تر نمی‌توانند آن را پر کنند، با اجزای ریزتر پر شود. برای مثال فرض کنید جعبه‌ای ۲۰*۲۰*۲۰ دارید که می‌خواهید آن را با توپ پر کنید. اگر تنها از توپ‌های بزرگ برای پر کردن آن استفاده کنید، حجم بالایی از جعبه را فضاهای خالی تشکیل می‌دهد، در حالی که استفاده از توپ‌های کوچک‌تر باعث می‌شود کلیه فضاهای خالی پر شوند.
حال تنها کافی است جای توپ‌ها را با سنگدانه‌هایی که اندازه‌های مختلفی دارند، جابجا کنید. بدین‌ترتیب شاهد یکی از مهم‌ترین نقش سنگدانه در بتن خواهید بود. در اینجا خواهید دید که در حجم‌های ثابت با ترکیب اندازه‌های مختلف سنگدانه، سنگدانه‌های کوچک‌تر در میان سنگدانه‌های بزرگ‌تر قرار گرفته و مقدار حجم آزاد کاهش یافته و بنابراین، محتوای خمیر سیمان مورد نظر کاهش می‌یابد.
از سوی دیگر توزیع پیوسته سنگدانه‌ها،باعث توزیع بهتر آن‌ها در تمام قسمت‌های بتن می‌شود. این موضوع علاوه بر بهبود کیفیت ویژگی‌های پلاستیکی بتن تازه و سهولت روانی بتن به ویژه در بحث بتن‌ریزی، باعث می‌شود در زمان انتقال تنش، بتن رفتار همگن‌تری از خود نشان دهد.
ابر روان کننده بتن فیوژن پلاس +FUSION
افزاینده مقاومت بتن و کاهنده آب قوی در مدت کم
ابر روان کننده بتن
ابر روان کننده بتن نئون پلاس +NEON
افزایش اسلامپ بتن با نسبت آب به سیمان پایین در کوتاه‌مدت
نسبت شکل و محتوا سنگدانه
بهتر است هنگام انتخاب سنگدانه به شکل آن توجه کنید، زیرا سنگدانه‌های با بافت خشن و تیز نسبت به سنگدانه‌های کروی به خمیر سیمان بیشتری نیاز دارند. همچنین پمپاژ سنگدانه‌های تیز سخت‌تر است. از سوی دیگر سنگدانه‌های کروی شکل اگر بیش از حد کشیده و بزرگ باشند، ممکن است هنگام بتن‌ریزی و پمپاژ باعث مسدودشدن حفره‌ها شوند. بنابراین مطمئن شوید سنگدانه‌هایی که انتخاب می‌کنید، بسته به نوع بتن‌ریزی دارای شکل و اندازه‌ی مناسبی باشند.
ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی سنگدانه
از آن‌جا که سنگدانه‌ها حجم بالای بتن را تشکیل می‌دهند، داشتن ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی مناسب در بهبود کیفیت بتن نقش مهمی دارد. بنابراین میزان سختی و مقاومت سنگدانه در برابر عواملی مانند چرخه‌های ذوب و یخبندان، عدم واکنش‌پذیری قلیایی و مقاومت سایشی، نقش بسیار مهمی در دوام و مقاومت نهایی بتن خواهد داشت.
عدم توجه به هر یک از این ویژگیها در سنگدانه باعث می‌شود بتن آسیب‌پذیر شده و به راحتی دچار ترک‌خوردگی و انهدام گردد. البته توجه داشته باشید میزان توجه به این فاکتورها وابسته به محل و هدف ساخت سازه بتنی است. برای مثال توجه به مقاومت سایشی بالای سنگدانه در کفسازی‌های بتنی امری بسیار مهم است، زیرا این نواحی مدام در معرض تردد هستند.
بیشتر بخوانید: ۷ آزمایش سنگدانه بتن برای ساخت بتن با کیفیت
نقش سنگدانه در بتن تازه (خمیری)
هنگام مخلوط شدن بتن تازه، سنگدانه‌ها در خمیر سیمان همراه با آب و حباب هوا در مخلوط معلق هستند. نوع رفتار بتن خمیری و تازه (مخلوط معلق)، مانند بتن‌ریزی بدون جداشدگی و آب‌انداختگی، وابسته به انتخاب نوع، مقدار و شکل دانه‌بندی سنگدانه‌های آن است.
بنابراین برای داشتن بتنی تازه با کارایی بالا و بدون جداشدگی و آب‌انداختگی، نوع و شکل سنگدانه‌ها بسیار حائز اهمیت است. در کنار این فاکتور، توازن بین نسبت‌های اختلاط سنگدانه‌های ریز و درشت، نقش بسیار پررنگی در کیفیت و رفتار بهینه بتن تازه و حتی رفتارهای بتن سخت‌شده خواهد داشت.
نقش سنگدانه در بتن سخت‌شده
در صورتی که بتن تنها از خمیر سیمان (ترکیبی از آب و سیمان) تهیه شده باشد و هیچ سنگدانه‌ای در آن به کار نرفته باشد، علاوه بر قیمت بالا، از نظر کیفیت و کارایی در حد بسیار نامطلوب قرار می‌گیرد؛ زیرا پس از سخت شدن اولیه خمیر – که در اینجا کل بتن ما را تشکیل می‌دهد – جمع‌شدگی بسیار شدیدی در سطح اتفاق می‌افتد.
در واقع از آن‌جا که سطح خارجی خمیر سیمانی در معرض هوای آزاد قرار دارد، بسیار زودتر از قسمت‌های داخلی آن خشک می‌گردد و این امر باعث تغییرات شدید حجم، میان سطح خارجی و قسمت‌های داخلی بتن می‌شود. بنابراین بتن به شدت دچار ترک‌خوردگی می‌گردد. این در حالی است که با حضور سنگدانه که تقریباً سه چهارم حجم بتن را تشکیل می‌دهد، احتمال رویداد چنین پدیده‌ای تا حد صفر می‌رسد.
بنابراین با حضور ۷۵% سنگدانه در بتن، سطح تماس وسیعی برای چسبیدن سطوح خمیر و سنگدانه فراهم می‌شود و دیگر نیازی به حجم بالای خمیر سیمان وجود ندارد. از سوی دیگر سختی بالای سنگدانه‌های چسبیده به خمیر سیمان، موجب کاهش قابل ملاحظه‌ای از تغییر حجم بتن شده و میزان جمع‌شدگی بتن را به حداقل می‌رساند.
بنابراین استفاده از سنگدانه‌هایی با دانه‌بندی مناسب، علاوه بر صرفه اقتصادی، در حفظ ویژگی‌هایی از بتن، مانند: مقاومت نهایی، عدم ایجاد ترک‌های انقباضی، پایداری حجمی، وزن سازه و… نیز ضروری است.
همان‌طور که پیش از این گفته شد، سیمان تنها محصول کارخانه‌ای است که جزئی استاندارد از بتن را تشکیل می‌دهد، در حالی که مواد دیگر مانند آب و سنگدانه‌ها مواد طبیعی هستند که می‌توانند بر خواص و ویژگی‌های بتن تأثیرات متفاوتی داشته باشند. این مواد بسته به مکان و شرایط تشکیل، دارای خواص و ویژگی‌های منحصر به فردی بوده و همین امر باعث می‌شود تأثیر ویژهای بر خصوصیات بتن تازه و سخت‌شده داشته باشند.
در این مقاله از بلاگ رامکا تلاش شد به صورت جامع به نقش سنگدانه در بتن پرداخته شود. از این رو، شما می‌توانید با صرف کمترین زمان با نقش کلیدی سنگدانه در بتن آشنا شوید. در نهایت خوشحال می‌شویم با اشتراک‌گذاری نظرات و تجربیات خود در زمینه نقش سنگدانه‌ها در بتن، ما را در بهبود هر چه بیشتر این مقاله یاری رسانید.
اشتراک‌ها: سنگدانه بتن: انواع، ویژگیها، مشخصات و دانه‌بندی!
دست مریزاد به نیروهای فعال👏👏
سپاس از لطف شما
اشتراک‌ها: 7 آزمایش سنگدانه بتن برای ساخت بتن با کیفیت - صنایع شیمی ساختمان رامکا
سلام مهندس مرسی از مطالب آموزنده.. سوال اینکه ، اگر در یه طرح اختلاط مشخص میزان سنگدانه با یه درصد وزنی کاهش و میزان ماسه جایگزین بشه، آیا انتظار میره مقاومت فشاری کاهش پیدا کنه؟
سپاسگزارم، به طور قطعی نمی‌توان چنین نتیجهای گرفت.
مهندس جان! اگر ریزدانه اختلاط بیشتر باشه مقاومت بیشتر میشه؟
نمی‌توان به صورت قطعی گفت. تنها راهکار شما انجام آزمایش مقاومت فشاری است؛ چرا که در صورت استفاده از ریزدانه‌ها، از یک طرف ناحیه انتقال افزایش پیدا کرده و مقاومت فشاری بالا می‌رود، اما از طرفی نیاز به آب بیشتر شده و کارایی کمتر می‌شود؛ یعنی هم کاهش مقاومت و هم افزایش مقاومت اتفاق می‌افتد و تنها با استفاده از آزمایش می‌توان مشخص کرد که باعث افزایش مقاومت می‌شود یا کاهش.