شن و ماسه در بتن
شن و ماسه یکی از مصالح ساختمانی و بخشی از مواد تشکیل دهنده بتن هستند و عبارتند از قطعات سنگی شکسته شده یا رودخانه ای از آنجا که شن و ماسه بیش از ۸۰درصدحجم بتن ساخته شده را تشکیل می دهند باید اهمیت آن را در نظر داشته و همواره از مواد متناسب استفاده نمود نوع سنگ هاییکه بیشتر در بتن سازی مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از خورده سنگ – ریگ – ماسه و سنگ شکسته – گرانیت یا سنگ خارا – بازلت یا سنگ مرمر سیاه و انواع پر مقاومت سنگ آهک و سنگ های ماسه ای . فهرستی از سنگ های موجود برای امور بتن سازی را می توان در آیین نامه (BS812 ) مشاهده نمود.
آیین نامه های دیگری نیز در خصوص انواع و موارد استعمال سنگ در ساختمان وجود دارد که از ذکر آن صرف نظر می کنیم در عین حال علاقمندان به تحقیق در این باره می توانند از کتب زمین شناسی برای شناسایی خواص سنگ ها استفاده نمایند.
خصوصیات شن و ماسه
مهمترین خصوصیات لازم برای شن و ماسه عبارتند از دوام و تمیزی . دوام شن و ماسه باید محکم باشند اما نباید حاوی عناصری باشند که در مجاورت هوا تغییر حجم می دهند همچنین باید فاقد عناصری باشند که تاثیرات نا مطلوب بر فولاد می گذارند به عنوان مثال می توان از ذغال سنگ – پایریت و قطعات خاک رس سفت شده نام برد ذغال سنگ باد می کند پایریت تجزیه می گردد و تولید اکسید آهن می نماید که در سطوح بتن ظاهر خواهند شد و قطعات سفت شده خاک رس نیز پس از مدتی نرم شده باعث بروز حفره در بتن میگردد در بتن های مه در آن ها حدودهای بالی مقاومت فشاری مورد نظر باشند نیاز به شن و ماسه از انواع خاص و با مقاومت و وزن مخصوص ویژه پدید خواهد آمد.
تمیزی سنگ هایی که در بتن مورد استفاده قرار می گیرند باید کاملا پاکیزه بوده و فاقد هر گونه ناخالصی های نباتی باشند از سنگ هایی که دارای ناخالصی های نباتی هستند نمی توان بتن خوبی تهیه نمود قطعات و ذرات سنگ نباید گل آلود بوده یا هر گونه غشایی از خاک بر آن ها وجود داشته باشد وجود غشا خاک بر روی قطعات مانع ایجاد اتصال بین قطعات سنگ و سیمان خواهد بود به همین ترتیب وجود ذرات بشسیار ریز در ماسه نیز مانع ایجاد اتصال کامل بین ذرات سنگ وسیمان خواهد گردید و از مقاومت بتن در حد قابل توجهی خواهد کاست.
تهیه کنندگان شن و ماسه برای پاک نمودن سطوح خارجی شن و ماسه از مواد زائد شل گل و خاک و غیره آن ها را قبل از تحویل شستشو می دهند وجود هر گونه مواد اضافی در شن و ماسه باعث بروز ضعف در بتن ساخته شده خواهد شد معذالک شستشو ماسه نباید از حد خاصی تجاوز نماید که باعث از دست رفتن کلیه ذرات ریز ماسه گردد چرا که این ذرات تاثیر مثبتی در زمان بتن ریزی خواهند داشت منظور از ذرات ریز ماسه ذراتی استکه از الک ۰٫۳ میلیمتری عبور می نمایند وجود این ذرات نه تنها در چسبندگیذرات بتن به یکدیگر موثر است در صورت استفاده از دستگاه پمپاژ بتن حایز تاثیر بسزایی است.
دسته بندی سنگها از نظر اندازه
سنگ های مورد استفاده در بتن از نظر دانه بندی به دو گروه شن و ماسه تقسیم می گردند ماسه عبارت است از ماسه طبیعی سنگ خورده شده یا ریگ خرد شده و مواد مشابه که از الک با توری ۵میلیمتری عبور می نماید شن عبارت است از موادی نظیرریگ سنگ خرد شده و غیره که از الک با توری ۵میلیمتری عبور نمی نمایند بدیهی است وجود مقدار بسیار اندک از ذرات بیش از۵میلیمتر در ماسه و ذرات کمتر از ۵میلیمتر در شن قابل اغماض خواهد بود.
ابعاد ذرات شن و ماسه
حداکثر انداز سنگ بسته به کیفیت بتن مورد نیاز و نوع کار متغییر خواهد بود برای بتن مسلح لازم است ابعاد سنگ طوری انتخاب شوند که مانع از بروز اشکال در زمان بتن ریزی گردد و در عین حال فواصل بین فولاد و قالب بندی و همچنین گوشه ها و منافذ از بتن پر گردند به این علتاست که جهت بتن مسلح معمولا از شن های با قطر کمتر از۲۰میلیمتر استفاده می گردد البته در مواقعی که امکان استفاده از شن با قطربیش از ۲۰میلیمتر وجود داشته باشد استفـاده از ارجحتر است در بتن ریزی فنداسیون ها و جایی که حجم های بالایی از بتن ریزی مورد نظر است می توان از ابعاد بالتر شن استفاده منود ابعاد شن کمتر از ۲۰میلیمتر نیز ممکن است در بعضی از اشکال بتن مسلح که فواصل فولاد و قالب اندک است ضروری افتد.
در ساختمان های عظیم بتنی مثل سدهای بتنی از قطعات شن بزرگ نیز استفاده می گردد که می توان بر آن قلوه سنگ نام نهاد این قطعات ممکن است بیش از ۲۰ سانتیمتر قطر داشته باشد البته این گونه قطعات با بتن مخلوط نمی گردند بلکه در زمان بتن ریزی به صورت لایه ای در سطوح مختلف جایگذاری می گردند این روش مستلزم نیروی انسانی زیاد و دقت فراوان می باشد و امروزه کمتر از این گونه روش ها استفاده می گردد.
دانه بندی شن و ماسه
نسبتی که از مخلوط کردن ذرات شن یا ماسه با اندازه های مشخص تنظیم می گردد به دانه بندی در شن یا ماسه معروف است و از طریق عبور ذرات از سیستم الکل های با انداذه های گوناگون به عمل می آید دانه بندی معمولا به عنوان درصد وزنی از اندازه های خاص که از الک مربوطه عبور نموده است مطرح مگردد و شن یا ماسه دانه بندی شده به گروهی اطلاق می گردد که از اندازه های مختلف به مقدار مشخص در آن موجود باشد این اندازه ها از بزرگترین قطعات متشکله تا کوچکترین ذرات ادامه خواهد داشت و در غیر این صورت دانه بندی ناقص خواهد بود شن و ماسه با دانه بندی ناقص برای بتن ریزی های معمولی ایده آل نبوده هر چند در موارد خاص می توان از این گونه‌دانه بندی نیز استفاده نمود آیین نامه (BS410) ابعاد الکها را جهت انجام دانه بندی مشخص می نمایدکه ذیلا اشاره می گردد ابعاد الکهای مورد استعمال بزرگ و کوچک عبارتند از ۷۵-۶۳ اندازه مجاز برای ماسه هایی که از سنگ شکسته تهیه می گردد تا ۲۰ درصد قابل قبول خواهد بود این درصد جدا از ۵ درصدی است که ذیلا به ان اشاره می گردد بر اساس آیین نامه دانه بندی ماسه باید بر اساس یکی از زونهای مشخص شده باشد مگر در مواقعی که دانه بندی به صورتی خارج از چارچوب زون خاصی قرار بگیرد و به جز الک از ۵ درصد می تواند بین چند الک تقسیم گردد مثلا یک درصد برای یک الک و ۴ درصد برای الکی دیگر یا ۲ درصد برای یک الک و ۳ درصد برای سه الک دیگر دانه هایی که ۷۵ میکرون کمتر و از ۳۷٫۵ میلی متر بیشتر باشند قابل قبول نخواهند بود.
شن و ماسه های ساحلی
بعضی شن و ماسه ها از مناطق ساحلی و رود خانه ای تهیه می گردند که غالبا دارای مقادیری نمک و عناصر صدفی هستند این گونه مواد معمولا ضرر چندانی در بتن مسلح معمولی ایجاد نمی کنند اما مقدار این املاح نباید از حدود قابل قبول متجاوز باشد در عین حال استفاده از این گونه شن و ماسه جهت ساخن بت مسلح پیش تنیده ممنوع می باشد وجود قطعات صدف شکسته شده در شن و ماسه تاثیر سو در بتن ه جای نمی گذارد اما از نظر اجرایی در ضمن بتن ریزی موثر خواهد بود یکی از اشکالات موجود در ماسه های تهیه شده از سواحل رود خانه ای برابر بودن بیشتر ذرات آن است که از نظر دانه بندی با اشکال همراه خواهد بود همچنین ماسه های سواحل دریا ضمن این که اندازه خاص می باشد دارای مقادیر بسیار زیادی املاح نمکی هتند و به جز در مواردی که کاملا شسته شده و مقدار املاح آن در آزمایشگاه تعیین و تصویب گردیده باشد قابل استفاده در بتن نمی باشد.
سنگ های سبک و مصنوعی
علاوه بر سنگ شکسته و ریگ شمار دیگری از سنگ ها قابل تهیه و استفاده در بتن سازی است تفاله های باقیمانده در کوره های آجرپزی و غیره که در مجاورت هوا خنک شده باشد به عنوان زباله محسوب می گردد اما طبق آیین نامه ها قابل استفاده در بتن سازی است رومی ها برای انجام کارهای ساختمانی خود از سنگ پا استفاده می نمودند از این گونه سنگ های متخلخل هنوز هم در بتن سازی استفاده می گردد لیکن استفاده از سنگ های مصنوعی سبک رایج تر می باشد تمامی سنگ های مصنوعی سبک وزن از نظر مقاومت ضعیف تر هستند که به علت وجود خلخل و فرج در آن ها است این امر باعث بروز محدودیت در بتن تهیه شده از آن ها می گردد لاکن این محدودیت غالبا مشکلی ایجاد نمی کند زیرا علاوه بر وزن کمتر بتن مقاومت فشاری آن ها اکثرا در حد قابل قبول است سنگ های سبک برای تهیه قطعات سبک تر ساختمانی و همچنین برا داشتن ارزش های ایزولاسیونی حرارتی شان در در بتن سازی استفاده فراوان دارند علاوه بر مواردی که ذکر گردید مصالح مصنوعی دیگری نیز به جای شن و ماسه در بتن مورد استفاده قرار می گیرد برای مثال می توان از قطعات فولادی یا سربی نام برد که بتن تهیه شده از آن ها بسیار سنگین بوده اما دارای مقاومت بسیار در مقابل تشعشعات هسته ایست ساختن و استفاده از این گونه بتن مستلزم تخصصهای خاصی است.