مقاله در مورد بتن ریزی 82 ص

اختصاصی از فایل هلپ مقاله در مورد بتن ریزی 82 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 116

بتن در کارگاه‌های ایران

مصرف بتن به علت ارزانی و دسترسی راحت به آن، روز به روز در جهان توسعه می‌یابد، زیرا مصالح مورد مصرف بتن که عبارت است از شن و ماسه و سیمان، به حد وفور در همه جای کره زمین یافت می‌شود. از طرفی به علت عمر طولانی قطعات بتنی و مقاومت آن در مقابل عوامل جوی در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی مخصوصاً فولاد توجه مهندسین را در سراسر دنیا به خود معطوف داشته است و در نتیجه کاربرد آن روز به روز زیادتر می‌شود، به طوری که درصد ساختمان‌های بتنی بلند به نسبت ساختمان‌های دیگر، روز به روز به فزونی است، حتی در بعضی ممالک، احداث ساختمان‌های بلند فقط با بتن آرمه مجاز می‌باشد.

دیگر از جاذبه‌های بتن، آن است که این جسم قبل از سخت شدن سیال بوده و در هر شکل و قالبی که ریخته شود، بعد از سخت شدن به همان شکل درمی‌آید. از این راه معماران و طراحان می‌توانند اجزاء مختلف ساختمان را از لحاظ هندسی به دلخواه خود طراحی کنند. در عوض، عیب بزرگ قطعات بتن آرمه، این است که هیچ وقت فرضیات محاسباتی کاملاً مطابق با واقعیت نیست، ‌زیرا اولین فرضی که یک محاسب ساختمان بتن آرمه می‌کند، آن است که بتن و فولاد را جسم همگن فرض نموده و تنش و کرنش آنها را مساوی درنظر می‌گیرد و محاسبات خود را بر مبنای آن شروع کرده و ادامه می‌دهد، در صورتی که این فرض کاملاً با حقیقت وفق نمی‌دهد و تنش و کرنش بتن فولاد کاملاً مساوی نیستند، ولی اگر در طراحی بتن و ساخت و اجرا و عمل‌آوری و بالاخره در نگهداری آن دقت کافی به عمل آید و بتن مطابق دستورالعمل‌های موسسات تحقیقاتی و استانداردهای دنیا طراحی و ساخته شود، شاید به میزان قابل توجهی فرضیات و عمل به همدیگر نزدیک شوند.

برای رسیدن به این هدف که بتوانیم در ایران از بتنی کاملاً مطابق با استانداردهای بین‌المللی استفاده نماییم، دو اشکال وجود دارد:

بتن استاندارد با کیفیت عالی به مراتب از بتنی که ما اینک در کارگاه‌ها از آن استفاده می‌نماییم، گرانتر تما می‌شود و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست و این مطلب برای سازندگان واحدهای مسکونی که اغلب قریب به اتفاق انبوه‌سازان واحدهای مسکونی بوده و فروشندگان آن می‌باشند، نه استفاده کنندگان از آن، خوشایند نیست. ولی اگر توجه داشته باشیم که بتن با کیفیت خوب، توان باربری بیشتری را دارا می‌باشد، متوجه می‌شویم که بتن خوب در نهایت از لحاظ اقتصادی بیشتر به صرفه نزدیک است. برای مثال می‌توانیم بگوییم که طبق استانداردهای بین‌المللی، مهندس محاسب مجاز است که بار فشارهای معادل 210 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را روزی سازه بتنی بگذارد، ولی عملاً مهندسین محاسب ایرانی بیش از 80 تا 90 و حداکثر 110 کیلوگرم برای هر سانتیمتر مربع بتن توان باربری قائل نیستند، یعنی چیزی کمتر از توان مجاز و این به علت بدی اجرای بتن می‌باشد. در این صورت مشاهده می‌شود اگر ساخت بتن با کیفیت عالی حتی اگر 20 درصد هم گرانتر تمام شود، با توجه به حداکثر توان باربری بتن هنوز 80درصد به نفع تولید کننده است. از طرفی ابعاد قطعات بتنی با توان باربری بالاتر، کوچک‌تر شده، در نتیجه فضای کمتری را اشغال می‌نماید و این خود موجب وسیع‌تر شدن فضاهای معماری می‌شود.

نکته دوم، کمبود و یا بهتر بگوییم، نبود کارگران ماهر بتن‌ساز و عدم آشنایی کارگران به رفتارهای بتن می‌باشد، زیرا اکثر دست‌اندرکاران بتن و بتن‌سازی چنین گمان می‌کنند که اگر آب و شن و ماسه سیمان را مخلوط کرده و در قالب جا دهند، بتن‌سازی و بتن‌ریزی نموده‌اند. تجربه نشان داده است که اگر در ساختن و جا دادن بتن در قالب و حفظ و نگهداری آن دقت بیشتری به عمل آید، قطعه موردنظر حتی تا 50درصد دارای توان باربری بالاتر می‌باشد، بدون آنکه هزینه بیشتری را متحمل شویم.

اجزاء تشکیل دهنده بتن

همانطوری که می‌دانیم، بتن تشکیل شده است از سنگدانه‌های کوچک به نام ماسه و سنگدانه‌های درشت‌تر به نام شن که این سنگ‌دانه‌ها به وسیله چسب مخصوصی به نام سیمان در مجاورت آب به همدیگر می‌چسبند و جسم متراکم و سختی را به نام بتن ایجاد می‌نمایند که اگر این بتن در شرایط خوب تهیه و عمل آورده شود و سیمان آن به اندازه کافی باشد، در اثر نیروی فشاری در حدود 350 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع متلاشی می‌شود و توان مجاز آن 6/0 عدد فوق، یعنی در محاسبات تا 210 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع بار فشاری می‌توانیم روی آن قرار دهیم، ولی این قطعه در مقابل نیروهای کششی بسیار ضعیف بوده و اگر بتن در شرایط بسیار خوب تهیه و نگهداری شود، نیروی کششی تا 32 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را می‌تواند تحمل نماید. به همین علت، در بتن فولاد (میلگرد) می‌گذارند تا نیروهای کششی را تحمل نمایند.

در نتیجه بتن تشکیل شده است از: شن، ماسه، سیمان، آب و فولاد.

سنگدانه

سنگدانه‌ها در حدود حجم بتن را تشکیل می‌دهند. به همین علت رفتار آنها در بتن مقاومت و سایر خصوصیات آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. لذا باید سنگدانه‌ها از هر لحاظ مورد مطالعه قرار گیرند. رفتار سنگدانه‌ها را باید از دو نقطه مورد مطالعه قرار داد:

1. رفتار فیزیکی؛ 2. رفتار شیمایی

در قسمت اول: شکل هندسی سنگدانه‌ها، بزرگی آنها، درصد هر اندازه در کل توده، وزن مخصوص آنها، مواد خارجی همراه آنها، استعداد جذب آب آنها، آب همراه سنگدانه‌ها، سختی آنها و غیره مورد مطالعه قرار می‌گیرد و در قسمت دوم جنس سنگدانه ـ واکنش‌های شیمیایی آنها در روند سخت شدن سیمان و همچنین واکنش‌های شیمیایی آنها در زمان نگهداری و بهره‌برداری از قطعه بتنی را مطالعه می‌نماییم.

رفتار فیزیکی سنگدانه‌ها

در حقیقت باید گفت کلیه دانه‌های سنگی موجود در طبیعت، سنگدانه‌ گفته می‌شود، ولی در تداول عامه و

تحقیق در مورد کارگاه‌های ساخت قالب کار آموزی

اختصاصی از فایل هلپ تحقیق در مورد کارگاه‌های ساخت قالب کار آموزی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه32

مقدمه:

امروزه با توجه به پیشرفت سریع صنایع در عصر تکنولوژی در سرتاسر کره‌ی خاکی اهمیت بهره‌گیری هر چه بیشتر کشورها از علوم به روز در تمامی زمینه‌ها کاملاً ملموس است. طبیعتاً برای به مرحله‌ی عمل در آوردن و به کارگیری این علوم وجود کارشناسان و علم آموختگان غیر ضروری است. در غیر اینصورت با وجود یکسری تئوریات ؟؟؟ به هیچ وجه دست به تحول و پیشرفت نخواهد زد و حتماً باید تمام این تئوریها و نظریات به صورتی تجربی و عملی به مرحله‌ی ظهور برسد. از این رو در تمامی مراکز و محافل علمی دنیا عملی کردن تئوریات از جمله آزمایشات و تستها هر چه بیشتر در نظر علم آموختگان خواهد بود. در راستای این هدف بزرگ تمامی دانشگاه‌ها و دانشکده‌های صنعتی کشورمان پس از دورانی تربیت دانشجویان و دانش آموختگان آنان، دوره‌ای را نیز برای کارآموزی و در واقع هدایت دانشجویان بسوی کارهای عملی و تجربی برای آمادگی هر چه بیشتر آنان و حضور در بازار کار کشور در نظر گرفته‌اند.

این راهکار وسیله‌ای است برای محک دانشجویان هم از این حیث که اطلاعات و قابلیت‌های تئوری و عملی خود را بسنجند و هم از این جهت که خود را برای ورود به بازار کاری کشور آماده نمایند. که هر دوی آنها از اهمیت خاصی برخوردارند. بنده نیز از این قاعده مستثنی نبوده و پس از گذراندن دوران تحصیل خویش در مقطع کارشناسی در رشته‌ی مدیریت صنعتی جهت تکمیل تحصیلات خویش دوران کارآموزی‌ام را در کارگاه سما گذراندم که ذیلاً به طوری کامل توضیح داده خواهد شد.

کلیاتی دربار‌ه‌ی تاریخچه، نحوه‌ی عملکرد و خدمات ارائه نشده از سوی کارگاه قالبسازی سما:

کارگاه سما در سال 1365 با مدیریت آقای مرتضی کاظمی تأسیس شده و فعالیت خود را به طوری رسمی آغاز نمود. هدف اصلی احداث این مرکز ارائه خدماتی نظیر ساخت قالبهای صنعتی (سنبه، ماتریس، پلاستیک، دایکاست و غیره)؛ طراحی، مدل‌سازی و نقشه‌کشی قالبها و قطعات صنعتی و سایر خدماتی که در راستای ساخت قالبهای صنعتی می‌باشد امروزه این مرکز با به کارگیری دستگاه‌هایی نظیر اسپارک، دستگاه‌های کنترل عدی تراش و فرز، دستگاه تزریق پلاستیک و گازگیر و آسیاب مواد تزریقی از جمله مراکز به روز قالبسازی در کشورمان به حساب می‌آید. مکان این مرکز تا کنون چند بار دستخوش تغییر شده است. در این کارگاه پنج

دانلود مقاله بتن در کارگاه‌های ایران

اختصاصی از فایل هلپ دانلود مقاله بتن در کارگاه‌های ایران دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مصرف بتن به علت ارزانی و دسترسی راحت به آن، روز به روز در جهان توسعه می‌یابد، زیرا مصالح مورد مصرف بتن که عبارت است از شن و ماسه و سیمان، به حد وفور در همه جای کره زمین یافت می‌شود. از طرفی به علت عمر طولانی قطعات بتنی و مقاومت آن در مقابل عوامل جوی در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی مخصوصاً فولاد توجه مهندسین را در سراسر دنیا به خود معطوف داشته است و در نتیجه کاربرد آن روز به روز زیادتر می‌شود، به طوری که درصد ساختمان‌های بتنی بلند به نسبت ساختمان‌های دیگر، روز به روز به فزونی است، حتی در بعضی ممالک، احداث ساختمان‌های بلند فقط با بتن آرمه مجاز می‌باشد.
دیگر از جاذبه‌های بتن، آن است که این جسم قبل از سخت شدن سیال بوده و در هر شکل و قالبی که ریخته شود، بعد از سخت شدن به همان شکل درمی‌آید. از این راه معماران و طراحان می‌توانند اجزاء مختلف ساختمان را از لحاظ هندسی به دلخواه خود طراحی کنند. در عوض، عیب بزرگ قطعات بتن آرمه، این است که هیچ وقت فرضیات محاسباتی کاملاً مطابق با واقعیت نیست، ‌زیرا اولین فرضی که یک محاسب ساختمان بتن آرمه می‌کند، آن است که بتن و فولاد را جسم همگن فرض نموده و تنش و کرنش آنها را مساوی درنظر می‌گیرد و محاسبات خود را بر مبنای آن شروع کرده و ادامه می‌دهد، در صورتی که این فرض کاملاً با حقیقت وفق نمی‌دهد و تنش و کرنش بتن فولاد کاملاً مساوی نیستند، ولی اگر در طراحی بتن و ساخت و اجرا و عمل‌آوری و بالاخره در نگهداری آن دقت کافی به عمل آید و بتن مطابق دستورالعمل‌های موسسات تحقیقاتی و استانداردهای دنیا طراحی و ساخته شود، شاید به میزان قابل توجهی فرضیات و عمل به همدیگر نزدیک شوند.
برای رسیدن به این هدف که بتوانیم در ایران از بتنی کاملاً مطابق با استانداردهای بین‌المللی استفاده نماییم، دو اشکال وجود دارد:
1. بتن استاندارد با کیفیت عالی به مراتب از بتنی که ما اینک در کارگاه‌ها از آن استفاده می‌نماییم، گرانتر تما می‌شود و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست و این مطلب برای سازندگان واحدهای مسکونی که اغلب قریب به اتفاق انبوه‌سازان واحدهای مسکونی بوده و فروشندگان آن می‌باشند، نه استفاده کنندگان از آن، خوشایند نیست. ولی اگر توجه داشته باشیم که بتن با کیفیت خوب، توان باربری بیشتری را دارا می‌باشد، متوجه می‌شویم که بتن خوب در نهایت از لحاظ اقتصادی بیشتر به صرفه نزدیک است. برای مثال می‌توانیم بگوییم که طبق استانداردهای بین‌المللی، مهندس محاسب مجاز است که بار فشارهای معادل 210 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را روزی سازه بتنی بگذارد، ولی عملاً مهندسین محاسب ایرانی بیش از 80 تا 90 و حداکثر 110 کیلوگرم برای هر سانتیمتر مربع بتن توان باربری قائل نیستند، یعنی چیزی کمتر از توان مجاز و این به علت بدی اجرای بتن می‌باشد. در این صورت مشاهده می‌شود اگر ساخت بتن با کیفیت عالی حتی اگر 20 درصد هم گرانتر تمام شود، با توجه به حداکثر توان باربری بتن هنوز 80درصد به نفع تولید کننده است. از طرفی ابعاد قطعات بتنی با توان باربری بالاتر، کوچک‌تر شده، در نتیجه فضای کمتری را اشغال می‌نماید و این خود موجب وسیع‌تر شدن فضاهای معماری می‌شود.
2. نکته دوم، کمبود و یا بهتر بگوییم، نبود کارگران ماهر بتن‌ساز و عدم آشنایی کارگران به رفتارهای بتن می‌باشد، زیرا اکثر دست‌اندرکاران بتن و بتن‌سازی چنین گمان می‌کنند که اگر آب و شن و ماسه سیمان را مخلوط کرده و در قالب جا دهند، بتن‌سازی و بتن‌ریزی نموده‌اند. تجربه نشان داده است که اگر در ساختن و جا دادن بتن در قالب و حفظ و نگهداری آن دقت بیشتری به عمل آید، قطعه موردنظر حتی تا 50درصد دارای توان باربری بالاتر می‌باشد، بدون آنکه هزینه بیشتری را متحمل شویم.
اجزاء تشکیل دهنده بتن
همانطوری که می‌دانیم، بتن تشکیل شده است از سنگدانه‌های کوچک به نام ماسه و سنگدانه‌های درشت‌تر به نام شن که این سنگ‌دانه‌ها به وسیله چسب مخصوصی به نام سیمان در مجاورت آب به همدیگر می‌چسبند و جسم متراکم و سختی را به نام بتن ایجاد می‌نمایند که اگر این بتن در شرایط خوب تهیه و عمل آورده شود و سیمان آن به اندازه کافی باشد، در اثر نیروی فشاری در حدود 350 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع متلاشی می‌شود و توان مجاز آن 6/0 عدد فوق، یعنی در محاسبات تا 210 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع بار فشاری می‌توانیم روی آن قرار دهیم، ولی این قطعه در مقابل نیروهای کششی بسیار ضعیف بوده و اگر بتن در شرایط بسیار خوب تهیه و نگهداری شود، نیروی کششی تا 32 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را می‌تواند تحمل نماید. به همین علت، در بتن فولاد (میلگرد) می‌گذارند تا نیروهای کششی را تحمل نمایند.
در نتیجه بتن تشکیل شده است از: شن، ماسه، سیمان، آب و فولاد.
سنگدانه
سنگدانه‌ها در حدود حجم بتن را تشکیل می‌دهند. به همین علت رفتار آنها در بتن مقاومت و سایر خصوصیات آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. لذا باید سنگدانه‌ها از هر لحاظ مورد مطالعه قرار گیرند. رفتار سنگدانه‌ها را باید از دو نقطه مورد مطالعه قرار داد:
1. رفتار فیزیکی؛ 2. رفتار شیمایی
در قسمت اول: شکل هندسی سنگدانه‌ها، بزرگی آنها، درصد هر اندازه در کل توده، وزن مخصوص آنها، مواد خارجی همراه آنها، استعداد جذب آب آنها، آب همراه سنگدانه‌ها، سختی آنها و غیره مورد مطالعه قرار می‌گیرد و در قسمت دوم جنس سنگدانه ـ واکنش‌های شیمیایی آنها در روند سخت شدن سیمان و همچنین واکنش‌های شیمیایی آنها در زمان نگهداری و بهره‌برداری از قطعه بتنی را مطالعه می‌نماییم.
رفتار فیزیکی سنگدانه‌ها
در حقیقت باید گفت کلیه دانه‌های سنگی موجود در طبیعت، سنگدانه‌ گفته می‌شود، ولی در تداول عامه و مخصوصاً در زبان فارسی برای آنکه شنونده در ضمن مکالمه اندازه سنگدانه‌ را نیز درک نماید، برای هر اندازه از سنگدانه‌ نام مخصوصی را تعیین نموده‌اند. مثلاً برای دانه‌های بسیار ریز فیلر و دانه‌های درشت‌تر به ترتیب ماسه بادی، ماسه، شن نخودی، شن بادامی، قلوه سنگ، پاره سنگ، تخته سنگ، صخره و بالاخره کوه نامگذاری کرده‌اند.
از میان سنگدانه‌های مذکور، در بتن شن و ماسه مورد مصرف دارد. طبق استانداردهای بین‌المللی، دانه‌های از 6/0 میلیمتر تا 5 میلیمتر، ماسه نامیده شده است و از 5 تا 22 میلیمتر را شن نامگذاری کرده‌اند. البته باید توجه نمود که در بتن‌ییزی‌های حجیم، سنگدانه‌هیا بزرگتر از 22 میلیمتر نیز مصرف می‌شود.
اغلب موسسات و استانداردهایی که روی بتن کار کرده‌اند و دستورالعمل‌های متعددی برای اندازه سنگ‌دانه‌ها ارائه کرده‌اند، اکثر قریب به اتفاق آنها، روی درصد دانه‌ها از لحاظ اندازه تکیه نموده‌اند، ولی کلیه این دستورالعمل‌ها مربوط به سنگدانه‌های همان مملکت بوده و حتی مربوط به همان رودخانه و معدنی است که سنگدانه‌های آن مورد آزمایش قرار می‌گیرند و برای ممالک دیگر و حتی معادن شن و ماسه ناحیه دیگر در همان مملکت نمی‌تواند صددرصد مورد استفاده باشد.
البته این مطلب درست است که این دستورالعمل‌ها می‌تواند معیارهای قابل قبول و راهنمای خوبی برای دانه‌بندی بتن سایر ممالک نیز باشند، ولی صددرصد نمی‌توان مورد قبول ممالک دیگر قرار گیرند. بدین لحاظ بهتر است برای بتن‌ریزی‌های بزرگ قبل از شروع کار و بعد از انتخاب معدن شن و ماسه اقدام به آزمایش‌های محلی نموده و بهترین دانه‌بندی را انتخاب نماییم.
می‌دانیم بتن مخلوطی است از شن و ماسه و سیمان و آب و همچنین می‌دانیم در مخلوط شن و ماسه به مقدار قابل ملاحظه‌ای هوا وجود دارد. وجود هوا در بتن پوکی آن را موجب می‌گردد. در نتیجه هرقدر ما بتوانیم هوای موجود در بتن را به خارج هدایت نماییم و هرقدر در قطعه بتنی هوای حبس شده کمتر باشد، قطعه توپرتر بوده و وزن مخصوص آن بالاتر می‌باشد. با تعریف فوق معلوم می‌شود که بهترین دانه‌بندی برای اختلاط شن و ماسه آن است که از لحاظ اندازه به طریقی انتخاب شوند که حداکثر تراکم را ایجاد نمایند و به عبارت دیگر دارای حداقل هوای حبس شده در آن باشند.
چگونه شن و ماسه تهیه می‌شود؟
هر ساله با طغیان رودخانه‌ها، مقداری سنگدانه‌ در محل آبرفت رودخانه‌ها باقی می‌ماند که این آبرفت‌ها معادن شن و ماسه طبیعی را تشکیل می‌دهند. پس از آنکه این معادن شناسایی و انتخاب گردیدند و جنس سنگ آن وسیله آزمایشگاه تایید شد، اقدام به بهره‌برداری از آن معدن می‌گردد. مصالح موجود در معدن که اندازه سنگدانه‌های آن از قلوه سنگ‌های درشت حتی به ابعاد 50 سانتیمتر تا سنگدانه‌های ریز و ماسه و ماسه بادی و فیلر نیز در آن یافت می‌شود، بوسیله لودر بارگیری شده و وسیله کامیون به محل کارخانه تهیه شن و ماسه منتقل می‌گردد.
این مصالح ابتدا بوسیله ماشین‌های مخصوص شسته شده و گل و لای آن جدا می‌شود. پس از شستن، سنگدانه‌ها با تسمه نقاله به ماشین دانه‌بندی منتقل می‌گردد. در آنجا دانه‌های درشت‌تر و خارج از اندازه شده با تسمه نقاله به ماشین‌های سنگ‌شکن می‌رود و طبق برنامه‌ای که به آن ماشین داده شده است، سنگدانه‌ها وسیله آسیاب‌های مخصوص که اغلب آسیاب فکی می‌باشند، در چند مرحله خرد شده و به شن و ماسیه به اندازه دلخواه تبدیل می‌گردند که به آن شن و ماسه شکسته می‌گویند.
البته اگر کارخانه‌ بیشتر سفارش شن و ماسه شکسته داشته باشد، علاوه بر قلوه سنگ‌های موجود در ماسه طبیعی از معدن‌هایی که قبلاً شناسایی شده‌اند، نسبت به استخراج سنگ و تبدیل آنها به شن و ماسه شکسته اقدام می‌نمایند. بقیه مصالح با الک‌های لرزان دانه‌بندی شده و شن و ماسه بطور جداگانه با تسمه نقاله به انبار شن و ماسه برای بارگیری و حمل به محل مصرف منتقل می‌گردند که به آن شن و ماسه طبیعی می‌گویند.
آب حاصل از شستشوی سنگدانه‌ها که حاوی ماسه بادی و فیلر می‌باشد، به حوضچه‌های مخصوصی منتقل و دانه‌های موجود در آن پس از ته‌نشین شدن با تسمه نقاله به انبار ماسه بادی برده می‌شود و به بازار مصرف عرضه می‌گردد و آب روی آن که زلال شده است، دوباره به مصرف شستشوی ماسه می‌رسد.
تفاوت سنگدانه‌های شکسته و طبیعی
سن و ماسه‌ای که بوسیله سنگ شکن‌ها تهیه می‌شود، تیزگوشه بوده و اندازه آن کاملاً مطابق دلخواه تولید کننده می‌باشد و سطوح آن ناصاف است، در صورتیکه سنگدانه‌هایی که به طور طبیعی بدست می‌آید، گرد گوشه بوده و سطوح آن کاملاً صیقلی است. سنگدانه‌های شکسته فاقد گردوخاک بوده و تمیزتر می‌باشد و یا اگر دارای گردوخاک باشند، با توجه به اینکه این ریزدانه‌ها در اثر شکستن و خرد کردن سنگ بوجود آمده‌اند، از جنس خود سنگ بوده و دارای اثرات منفی کمتری روی بتن می‌باشد، در صورتی که سنگدانه‌های طبیعی همیشه با مقداری ریزدانه که در تداول عامه به آن خاک می‌گویند، همراه است که این خاک اگر از جنس خاک رس بوده و از مقدار معینی بیشتر باشد، در مقاومت‌های بتن تاثیر نامطلوب دارد.
در موقع جادادن بتن در قالب، سنگدانه‌های طبیعی به علت صیقلی دادن سطوح آن و سرخوردن آنها روی یکدیگر بهتر و آسانتر قالب خود را پر می‌کند. به عبارت دیگر، بتن دارای کارایی بهتری است که این مطلب می‌تواند روی مصرف سیمان و همچنین نسبت به آب سیمان تاثیر مطلوب بگذارد، در صورتی که این خاصیت در سنگدانه‌های شکسته که تیزگوشه می‌باشند، وجود ندارد. خمیر سیمان به دانه‌های تیز گوشه بهتر می‌چسبد، در صورتی که چسبندگی بین خمیر سیمان و دانه‌های گرد گوشه سست‌تر می‌باشد. در نتیجه بتن‌هایی که با سنگدانه‌های تیزگوشه ساخته می‌شوند، بهتر می‌تواند نیروهای خمشی و فشار را تحمل نماید.
ضمناً نباید فراموش کرد که در سنگدانه‌های شکسته در موقع شکستن و خرد شدن همیشه مقدار گرده سنگ روی سنگدانه‌ها باقی می‌ماند که در موقع طراحی بتن باید درنظر گرفته شوند، زیرا در غیراینصورت اثرات پیش‌بینی نشده‌ای روی کیفیت بتن خواهند داشت.
دانه‌بندی
منظور از دانه‌بندی، انتخاب درصدی مناسب از همه اندازه سنگدانه می‌باشد، به طوری که سنگدانه‌های ریزتر فضای خالی بین سنگدانه‌های درشت‌تر را پر کرده تا هوای موجود در سنگدانه‌ها به حداقل برسد. طبق تعریف ASTM (موسسه آمریکایی آزمایشات مصالح) که اندازه دانه را با شماره الک تعیین می‌نماید، بدین طریق است که اگر دانه‌ای از الک رد بشود و روی الک بعدی باقی بماند، اندازه دانه مساوی است با اندازه سوراخ الک بالایی.
می‌دانیم حجم یک توده از سنگدانه‌ها عبارت است از سنگدانه‌ها، آب و هوا. در ساختن بتن باید حجم هوای بین سنگدانه‌ها حداقل باشد. یعنی فضای خالی بین آنها از سنگدانه‌های کوچکتر و کوچکتر پر شود، به طوری که فاصله بین دو سنگدانه‌ درشت با سنگدانه‌ متوسط پر شده و فضای بین دو سنگدانه‌ متوسط با سنگدانه‌ ریزتر اشغال گردد، همینطور تا کوچکترین سنگدانه‌ که ماسه می‌باشد، نیز فضایی را اشغال نماید، به طوری که وزن مخصوص توده سنگدانه‌ها به حداکثر رسیده و در نتیجه هوای موجود بین آنها و در نهایت هوای موجود در بتن به حداقل برسد، در این صورت بهترین دانه‌بندی را تهیه نموده‌ایم.
حداکثر بزرگی سنگدانه‌ها
بزرگی دانه‌های مصرفی در بتن با توجه به ابعاد قطعه بتنی متفاوت می‌باشد، بدیهی است که بزرگی دانه مصرفی در بتنی که یک دیواره 10 سانتیمتری را تشکیل می‌دهد با بزرگی آن برای پی‌سازی و یا سدسازی متفاوت می‌باشد. از طرفی فرض بر این است که برای ساختن بتنی که بتواند نیروهای وارده را به خوبی تحمل نماید، باید خمیر سیمان مانند فیلم نازکی دور تمام دانه‌های شن و ماسه را پوشانیده و باعث چسبیدن آنها به یکدیگر بشود و با توجه به اینکه در واحد حجم هرقدر دانه‌ها ریزتر باشد، دارای سطح مخصوص بیشتری هستند، در نتیجه مصرف سیمان آنها بیشتر می‌شود. از طرفی طبق تجربه به عمل آمده در قطعات بتنی که به طریقه صحیح دانه‌بندی شده‌اند، اگر از سنگدانه‌های درشت‌تر استفاده شود، قطعه دارای مقاومت بهتری خواهد بود و بالاخره در مجموع برای ترکردن سطح درشت دانه‌ها به علت سطح مخصوص کمتر به آب کمتری نیاز داریم و نهایتاً با مصرف سیمان ثابت نسبت کمتر می‌شود و با توجه به اینکه مقاومت‌های بتن با نسبت عکس دارد، لذا چنین بتنی به مراتب مرغوب‌تر می‌باشد.
طبق تجربیات به عمل آمده اگر روانی و کارایی بتن ثابت باشد و اگر حداکثر قطر دانه‌های مصرفی 4/25 میلیمتر باشد (1 اینچ)، برای هر مترمکعب بتن در حدود 200 لیتر آب لازم است، ولی اگر حداکثر قطر دانه مصرفی 8/50 میلیمتر باشد، با همان کارایی مقدار آب مصرفی در حدود 148 لیتر می‌باشد (مقادیر فوق برای بتن با حباب هوای تعیین شده است).
البته حداکثر بزرگی دانه‌ها را ابعاد قطعه، فاصله آرماتورها و شدت تراکم آنها و پوشش بتنی روی میلگردها هم محدود می‌نمایند. با توجه به مطالب ذکر شده در بالا، حداکثر بزرگی سنگدانه‌ها نباید از مقادیر زیر بیشتر باشد:
1. حداکثر بزرگترین بعد سنگدانه‌ نباید از کوچکترین بعد قطعه بزرگتر باشد.
2. بزرگترین بعد سنگدانه‌ باید 5 میلیمتر که کوچکتر از پوشش روی میلگردها باشد.
3. بزرگترین بعد سنگدانه‌ها باید 5 میلیمتر کوچکتر از کمترین فاصله آرماتورها بوده و یا کوچکترین فاصله آنها باشد.
4. در بتن‌ریزی دال‌ها، حداکثر بزرگترین بعد سنگدانه‌ها نباید از قطر دال بیشتر بشد، از مقادیر فوق هر کدام کوچکتر بودند، آنرا برای بزرگترین اندازه سنگدانه‌ها انتخاب می‌نمایید. بقیه دانه‌ها باید طوری انتخاب شوند که فضای خالی بین دانه‌های بزرگتر را پر کرده،‌ به طوری که مقدار هوای موجود در توده شن و ماسه و در نهایت در بتن مورد مصرف به حداقل رسیده و وزن مخصوص بتن ساخته شده با آن حداکثر باشد.
آیین‌نامه بتن ایران (آبا)‌که به شماره 120 از طرف دفتر امور فنی و تدوین معیارهای سازمان برنامه و بودجه منتشر شده است، حداکثر بزرگی قطر سنگدانه‌های مصرفی در بتن را به 63 میلیمتر (5/2 اینچ) محدود نموده و می‌گوید که اگر حداکثر بزرگی قطر آنها 32 میلیمتر (25/1 اینچ) باشد، بهتر است. لازم به ذکر است که اگر قطر سنگدانه‌ها در بتن از مقدار معینی بیشتر باشد، به همگن بودن قطعه آسیب رسانیده و مانند یک گره در قطعه عمل خواهد نمود و حتی ممکن است باعث شکستن قطعه از محل همان قلوه سنگ شود.
شکل هندسی سنگدانه‌ها
شکل هندسی سنگدانه‌های مورد مصرف در بتن که به طور طبیعی در معادن شن و ماسه پیدا می‌شود، به چند دسته تقسیم می‌شوند:
1. دانه‌های کاملاً مدور؛
2. دانه‌های نسبتاً مدور؛
3. دانه‌های نسبتاً تیزگوشه؛
4. دانه‌های کاملاً تیزگوشه؛
5. دانه‌های دراز؛
6. دانه‌های پهن.
مطلوب‌ترین شکل هندسی برای سنگدانه‌های مورد مصرف در بتن، دانه‌های گوشه‌دار می‌باشد، زیرا بتن حاصل از این‌گونه دانه‌ها به علت کروی بودن بهتر، فضای قالب خود را پر نموده و دانه‌های ریزتر بهتر فضای خالی بین دانه‌های درشت‌تر را پر می‌نمایند و به علت گوشه‌دار بودن بهتر با دانه‌های همجوار خود درگیر شده و مقاومت داخلی خوبی را حاصل می‌نماید. با این‌گونه دانه‌ها می‌توان بتن‌هایی با مقاومت فشاری بالا حتی تا 400 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع تهیه نمود.
شکل هندسی دانه‌های دیگر برای بتن خوب نیستند و یا از اهمیت کمتری برخوردار می‌باشند. دانه‌های دراز و پهن در مقاومت بتن اثر نامطلوب ایجاد می‌نمایند. سنگدانه‌های پهن ممکن است حباب‌های هوا و همچنین قطرات آب را در زیر خود محبوس نموده و مانع از خروج آنها شود. سنگدانه‌های دراز تردتر بوده و ممکن است در اثر کوچکترین فشار خرد شوند. دانه دراز به دانه‌ای گفته می‌شود که طول آن نسبت به دو بعد دیگری بلندتر باشد و با حساب دقیق‌تر اگر طول دانه‌ای از معدل سوراخ‌های دو الکی که بین آنها قرار می‌گیرد، 8/1برابر بلندتر باشد، به آن دانه‌ دراز گفته می‌شود. مثلاً اگر دانه‌ای از الک نمره 8 که ابعاد سوراخ‌های 38/2 میلیمتر است، رد شود و روی الک نمره 16 که ابعاد سوراخ‌های آن 19/1 میلمتر است، باقی بماند، در اینصورت معدل سوراخ‌های الک‌های بالا و پایین دانه موردنظر عبارت است از:

با توضیح بالا، اگر طول دانه‌ای 21/3 میلیمتر یا بزرگتر باشد، به آن دانه‌ بلند گفته می‌شود.
به دانه‌ای پهن گفته می‌شود که ضخامت آن نسبت به دو بعد گوش دیگری کم باشد و یا به حساب دقیق‌تر اگر ضخامت دانه‌ای از 6/0 معدل سوراخ‌های دو الکی که این دانه بین آنها قرار می‌گیرد، کمتر باشد، به آن دانه پهن گفته می‌شود. مثلاً‌ اگر دانه‌ای از الک نمره 16 که ابعاد سوراخ‌های آن 19/1 میلیمتر رد شود و روی الکی که ابعاد سوراخ‌های آن 6/0 میلیمتر است، باقی بماند، در این صورت معدل سوراخ‌های الک‌های بالا و پایین دانه موردنظر عبارت است از:

با توضیح بالا، اگر ضخامت دانه‌ای 54/0 میلیمتر یا کمتر باشد، به آن دانه پهن گفته می‌شود. یادآوری می‌گردد الک‌های انتخاب شده در سری الک‌های استاندارد پشت سر هم واقع شده و دارای سوراخ‌های مربع می‌باشند.
اگر تجمع دانه‌های دراز و پهن در گوشه‌ای از بتن زیاد باشد، آن قطعه در آن نقطه دارای ضعف بوده و مقاومت کمتری را تحمل می‌نماید. بدین لحاظ باید دقت شود اولاً دانه‌های بلند و پهن در توده سنگدانه‌های مورد استفاده ما از 15 درصد تجاور ننماید و در ثانی پراکندگی آن در توده شن و ماسه یکنواخت باشد. ضمناً باید توجه کرد که اجباراً در هر توده سنگدانه‌ درصدی دانه‌های دراز و پهن موجود است و معدن فاقد سنگدانه‌های فوق عملاً ممکن نیست. مخصوصاً اگر معادن انتخاب شده در کنار دریا باشد، در اینگونه معادن دانه‌های صدفی بیشتر یافت می‌شوند. به علت رنگ سفید اینگونه دانه‌ها، تشخیص آن از سایر سنگدانه‌ها به راحتی میسر است. برای تعیین درصد این گونه دانه‌ها در کل توده، باید مقداری شن و ماسه را انتخاب نموده و وزن آن را دقیقاً تعیین کنیم. آنگا تا آنجا که ممکن است، دانه‌های صدفی را که با چشم قابل رویت است، جدا نموده و وزن آن آن را نیز تعیین نماییم. آنگاه درصد آن نسبت به درصد نمونه انتخابی قابل تعیین می‌باشد. این درصد را برای کل توده قبول می‌کنیم.
خاصیت جذب آب سنگدانه‌ها
علت آنکه سنگدانه‌ها به همدیگر می‌چسبند و یا به عبارت دیگر آنکه سنگدانه‌ها به سیمان مجاور خود می‌چسبند، آن است که آب موجود در ملات سیمان به علت خاصیت جذب آب سنگدانه‌ها در آن نفوذ می‌نمایند و همراه آب هزاران هزار رشته باریک سیمان نیز به داخل سنگدانه‌ها نفوذ کرده و به آن پنجه می‌اندازد و آن را به خود و همچنین به سنگدانه‌ مجاور خود می‌چسباند. حال اگر سنگدانه‌ دارای خاصیت جذب آب نباشد و یا خاصیت جذب آب کافی نباشد، نفوذ رشته‌های خمیر سیمان در آن کافی نبوده و در نتیجه اتصال خوبی از لحاظ چسبندگی ایجاد نمی‌نماید و همینطور اگر خاصیت مکندگی سنگدانه‌ها از حد معینی بیشتر باشد، در همان دقایق اولیه که سنگدانه‌ در مجاورت خمیر سیمان قرار می‌گیرد و در جای خود ساکن می‌ماند و قبل از آنکه کریستا‌ل‌های سیمان برای سخت شدن تشکیل شود، آب خمیر سیمان مجاور خود را مکیده، در نتیجه روند سخت شدن سیمان در اثر کم شدن آب با اشکال مواجه می‌شود. بهترین درصد جذب آب سنگدانه‌ها بین 13 تا 18 درصد می‌باشد.
مقدار آب همراه سنگدانه‌ها
مقدار آب همراه درشت دانه‌ها (شن) زیاد قابل ملاحظه نیست. حتی قابل صرف‌نظر کردن است، ولی مقدار آب همراه ماسه که گاهی تا 50 حتی 60 لیتر در مترمکعب ماسه می‌رسد، قابل ملاحظه بوده و باید در موقع بتن‌سازی موردنظر قرار گیرد. مسوول کارگاه بتن‌سازی باید متوجه باشد که دانستن آبی که همراه سنگدانه به کارگاه می‌آید، کافی نیست، زیرا با توجه به اینکه در اغلب کارگاه‌ها و مراکز بتن‌سازی سنگدانه‌ها در فضای باز انبار می‌شوند و معمولاً با بارش باران و یا کم و زیاد شدن رطوبت هوا، میزان آب سنگدانه‌ها تغییر می‌کند، لذا باید مسوول قسمت بتن‌سازی بتواند با چشم، میزان آب موجود در ماسه را تشخیص بدهد. در همین راستا دستگاه‌های الکتریکی بوجود آمده که با قرار دادن آن در توده شن و ماسه در هر لحظه می‌توان میزان رطوبت آن را مشخص نمود. این دستگاه بر اساس تغییر مقاومت عبور جریان در میزان رطوبت‌های مختلف کار می‌کند. با دانستن میزان رطوبت موجود و گذاشتن آن در فرمول معین یا دادن آن به رایانه، تکنسین و یا مسئول قسمت بتن‌سازی، میزان آبی را که باید به مخلوط اضافه نماید، محاسبه نمود، ولی این دستگاه‌ها زیاد متداول نیست و مخصوصاً در ایران چندان از آن استفاده نمی‌شود و از طرفی هر لحظه گزارش میزان آب وسیله آزمایشگاه برای بارگیری بتونیر مقدور نیست و با توجه به اینکه اگر میزان آب در دفعات مختلف بارگیری متفاوت باشد، بتن حاصل از آن یکنواخت نبوده و قطعه بتنی ساخته شده از آن نمی‌تواند بارهای وارده را به طور یکنواخت تحمل نماید. لذا باید در موقع انبار کردن سنگدانه‌ها، نکات فنی آن کاملاً رعایت گردد. اصولاً رطوبت سنگدانه‌ها در چهار وضعیت بیان می‌شود:
• حالت اول، دانه‌ها اشباع شده با سطح مرطوب می‌باشند. در این حالت سنگدانه‌ کاملاً مرطوب بوده، حتی اگر آن را در درست بگیریم، سطح دست تر می‌شود. در این حالت آب همراه ریزدانه‌ها در حدود 50 الی 60 لیتر در مترمکعب می‌باشد.
• حالت دوم، دانه‌ها اشباع شده هستند. در این حالت سطح دانه‌ها تقریباً مرطوب است و رطوبت سطح آن با چشم دیده می‌شود، ولی دست را تر نمی‌کند. در این حالت آب همراه ریزدانه‌ها در حدود 30 الی 40 لیتر در مترمکعب می‌باشد.
• حالت سوم، سطح دانه‌ها کاملاً خشک است، ولی هنوز 60 تا 70 درصد از عمق دانه‌ها مرطوب است. این دانه‌ها سطح براق ندارند. به این حالت، دانه مرطوب با سطح خشک می‌گویند و به حالت SSD معروف است. خشک دانه‌ها تا مرحله SSD در هوای آزاد و بطور طبیعی بوجود می‌آید.
• حالت چهارم، دانه‌ها کاملاً خشک هستند و هیچگونه آبی همراه ندارند. این دانه‌ها دارای وزن ثابت هستند. برای بوجود آوردن این حالت، حتماً باید از خشک‌کن استفاده گردد. خشک شدن سنگدانه‌ تا وزن ثابت در فضا ممکن نیست.
بهترین وضعیت رطوبت سنگدانه‌ها برای بتن، حالتی است که نه به مخلوط آبی بدهد و نه ازد آن آبی بگیرد. یعنی حالت اشباع با سطح خشک (حالت SD (Saturated-Surface-Dry)). این حالتی است که کلیه حجم سنگدانه‌ها کاملاً در آب اشباع شد و فقط سطح آن به عمق 2 تا 3 میلیمتر خشک می‌باشد.
شن و ماسه استاندارد
از شن و ماسه استاندارد برای کنترل کیفیت سیمان تولید شده در کارخانه‌های سیمان استفاده می‌کنند. بدین ترتیب که یا سیمان تولید شده در هر شیف کاری و ماسه استاندارد بلوک‌هایی از بتن تهیه می‌نمایند و مقاومت‌های فشاری و کششی 3، 7 و 28 روزه این بلوک‌ها را تعیین می‌نمایند. سپس اعداد بدست آمده را با اعداد استاندارد شده مقایسه نموده و از این راه به کیفیت سیمان تولید شده پی می‌برند و در صورت اختلاف با توجه باینکه عیب حاصله نمی‌تواند از سنگدانه‌ باشد، نسبت به سیمان عیب‌یابی نموده و درصد رفع اشکال برمی‌آیند. اندازه الک‌های پیشنهاد شده برای تهیه ماسه استاندارد طبق پیشنهاد شماره 3040 موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران به شرح زیر است. اندازه‌های داده شده بر حسب میکرون می‌باشد.
75.300.850 و 2000 میکرون
درصد مانده روی هر الک از بزرگ به کوچک عبارتند از:
1/0، 7/37، 4/33 و 76/28درصد
سه عدد‌ آخر می‌توان از 4± تا 5± درصد اختلاف داشته باشند و اگر وزن ماسه، 1350 گرم باشد، مانده روی هر الک از بزرگ به کوچک بر حسب گرم به قرار زیر است:
34/1، 95/508، 9/450 و 26/388
وزن‌های داده شده می‌تواند از 4± تا 5± گرم تولورانس داشته باشد. طبق پیشنهاد موسسه استاندارد ایران، چانچه الک‌ها و درصد مانده روی هر الک به شرح فوق باشند. این دانه‌بندی از لحاظ بزرگی دانه‌ها به شکلی تنظیم شده‌اند که کاملاً دانه‌های ریزتر فضای خالی بین دانه‌های درشت‌تر را پر نموده و جسم متراکم و توپری با حداکثر تراکم و حداکثر وزن مخصوص و حداقل ضریب تخلخل ارائه می‌دهند. همچنین این ماسه‌ها از نظر شیمیایی، pH و شکل هندسی کنترل شده هستند. 95درصد جنس ماسه‌های استاندارد سیلیسی و بیش از 80درصد شکل آنها کروی باید باشد. وزن مخصوص ظاهری آنها به شرط آنکه به مدت 30 ثانیه با ویبراتوری که با سرعت 3000 دور در دقیقه می‌چرخد، لرزانیده شوند، بین 75/1 تا 82/1 گرم بر سانتیمتر مکعب می‌باشد.
این ماسه به مقدار کم در کیسه‌های 1 تا 5/1 کیلوگرمی تهیه و عرضه می‌شود. استاندارد ایران و آلمان آن را در کیسه‌های 1350 گرمی پیشنهاد می‌نمایند.
مشخصات بهترین درشت دانه (شن) برای بتن
موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران به شماره 302 شن مورد استفاده در بتن و بتن مسلح را به شرح زیر استاندارد نموده است.
کوچکترین بعد شن را 7 میلیمتر تعیین نموده و الک‌هایی را که برای دانه‌بندی در این استانداردها مورد استفاده قرار می‌دهد، بر حسب بزرگی و کوچکی دانه متفاوت است. مثلاً ممکن است در یک معدن شن با توجه به بزرگی دانه‌ها، الک‌هایی با سوراخ مربع از بزرگ به کوچک با ابعاد زیر مورد استفاده قرار گیرند.
انداز چشمه الک‌ها (میکرون) درصد رد شده از هر الک
88900 100-90 درصد
64500 60-25 درصد
38100 15-0 درصد
19050 5-0 درصد
و یا ممکن است در معدنی دیگر با توجه به بزرگی دانه‌های آن معدن سری الک‌های دیگری مورد استفاده قرار گیرند که در جدول زیر سری آن الک‌ها و درصد رد شده از هر الک ذکر گردیده است.
انداز چشمه الک‌ها (میکرون) درصد رد شده از هر الک
38100 100 درصد
25400 100-95 درصد
12700 60-25 درصد
4160 10-0 درصد
2380 5-0 درصد
این استاندارد وجود کلوخه گل را حداکثر تا 25/0 درصد و وجود دانه‌های نرم را تا 5 درصد مجاز دانسته است. وزن مخصوص شن نمونه اشباع شده از آب سطح خشک (حالت SSD) را حداقل 35/2 گرم بر سانتیمتر مربع تعیین نموده است. طبق این استاندارد، افت وزنی شن مصرفی در بتن و بتن مسلح در آزمایش مقاومت در برابر عوامل جوی نباید از 12 تا 18درصد بیشتر باشد. 12 درصد مربوط به آزمایش با محلول سولفات سدیم و 18 درصد مربوط به آزمایش با محلول سولفات منیزیم است.
مشخصات بهترین ریزدانه (ماسه) برای بتن
در یک بتن خوب و با مقاومت و کارایی لازم، اگر از ماسه رودخانه‌ای استفاده شود، باید 25 درصد حجم بتن را ماسه تشکیل دهد و اگر از ماسه شکسته استفاده گردد، این میزان به 35 درصد حجم بتن می‌رسد.
موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران به شماره 300، ماسه مورد استفاده در بتن و بتن مسلح را به شرح زیر، استاندارد نموده است. الک‌های مورد استفاده در دانه‌بندی ماسه با سوراخ‌های مربع 7 عدد می‌باشد و ابعاد سوراخ‌های آن و درصد رد شده از هر الک، طبق جدول زیر است:
انداز چشمه الک‌ها (میکرون) درصد رد شده از هر الک
9500 100 درصد
4760 100-95 درصد
2380 100-80 درصد
1190 85-90 درصد
595 60-25 درصد
297 30-10 درصد
149 10-2 درصد
و در مورد مواد مضر، وجود کلوخه گل را تا 1 درصد و مواد ریزتر از الک 74 میکرون (خاک) را بین 3 تا 5 درصد، در صورتی که این خاک از نوع رس نباشد، بین 5 تا 7درصد و مواد آلی را بین 5/0 تا 1درصد در ماسه مصرفی در بتن و بتن مسلح مجاز دانسته است.
در اینجا لازم به ذکر است که در مورد ماسه‌های شکسته نرمه و گرد و خاک حاصل از خرد کردن ماسه که همیشه در سنگ شکن‌ها تولید شده و روی ماسه می‌نشیند، می‌تواند تا 7 درصد وزن ماسه باشد، ولی در ماسه‌های طبیعی که همیشه مقداری گل و لای همراه آن است و ممکن است این گل و لای از جنس خاک رس باشد. این مقدار نباید از 3 تا 5درصد تجاوز نماید. بالاخره اینکه طبق استاندارد فوق، ماسه مصرفی در بتن باید در مقابل عوامل جوی مقاوم باشد.
رفتار شیمیایی سنگدانه‌ها
ایده‌آل‌ترین سنگدانه‌ها برای مصرف در بتن از نقطه نظر رفتار شیمیایی، آن است که بعد از قرار گرفتن در مخلوط بتن و در مجاورت آب و سیمان در هنگام سخت شدن سیمان، هیچ‌گونه فعالیت شیمیایی از خود نشان ندهد و همچنین بعد از سخت شدن سیمان در دراز مدت در اثر تر و خشک شدن قطعه و همچنین مواد نفوذ هوا در قطعه فعال نگشته و هیچگونه تغییر شکل و تغییر حجم ندهد.
تا چند دهه پیش، متخصصین بتن بر این باور بودند که سنگدانه‌ها اصولاً عضو بی‌اثر بوده، هیچگونه شرکتی در فعل و انفعالات سخت شدن سیمان ندارند و نباید داشته باشند، ولی عملاً اینطور نیست، زیرا سنگدانه‌ها‌ بر حسب جنس خود کم و بیش در واکنش‌های محیط بتن شرکت خواهند نمود. ایده‌آل آن است که سنگدانه‌ای برای بتن‌سازی انتخاب شود که حداقل واکنش شیمیایی را از خود نشان دهد.
توجه به این نکته ضروری است که اگر سنگدانه‌ها به گونه‌ای باشند که هیچگونه شرکتی در فعل و انفعالات شیمیایی سخت شدن سیمان نداشته باشند،‌ ممکن است خطرات و مضرات جانبی دیگری را به همراه داشته باشند، مثلاً سنگدانه‌هایی که از جنس گرانیت هستند، تقریباً هیچگونه واکنش شیمیایی در بتن از خود نشان نمی‌دهند، ولی به علت آنکه خاصیت نفوذپذیری اینگونه سنگدانه‌ها بسیار کم است، لذا چسبندگی آنها با خمیر سیمان سست‌تر بوده و ممکن است از این راه نقطه ضعفی در قطعه ریخته شده ایجاد نمایند.
کلیه سنگ‌های موجود در طبیعت از نظر صنعت ساختمان‌سازی به چهار دسته تقسیم می‌شوند:
1. سنگ‌های آذرین شامل گرانیت، بازالت، دیوریت، پومیس، پرلیت و ... .
2. سنگ‌های رسوبی شامل ماسه سنگ، سنگ رس، سنگ آهک، دولومیت، سنگ لای، کوارتزیت و ... .
3. سنگ‌های دگرگونی شامل مرمر، شیست، متاکوارتزیت و ... .
4. مواد معدنی مانند سیلیس، کوارتز، اوپال، سیلیکات‌ها، فلدسپات‌ها، رس، میکا، کربنات‌ها و ... .
اصولاً سنگدانه‌های فعال در دو مرحله می‌توانند برای قطعه بتنی مشکل‌آفرین باشند:
• در روند سخت شدن سیمان:
اگر سنگدانه‌ها مستعد شرکت در واکنش‌های شیمیایی سیمان باشند، با توجه به اینکه همیشه مقداری آهک ترکیب نشده در سیمان معمولی موجود است، لذا در مجاورت آب محیط قلیایی بوجود می‌آورند و در نتیجه سنگدانه‌های مستعد را فعال کرده و بر شدت قلیایی بودن محیط می‌افزایند و در مرز بین سیمان و سنگدانه‌ و همچنین در محل تماس دو قطعه سنگدانه‌ اثرات نامطلوب باقی می‌گذارند. از طرفی اگر خمیر سیمان قلیایی باشد، ازدیاد حجم پیدا می‌کند. ممکن است این ازدیاد حجم، منجر به متلاشی شدن خمیر سیمان شود.
• در دراز مدت:
با توجه باینکه قطعه بتنی به هرحال در مجاورت آب و هوا قرار می‌گیرد و این هر دو در قطعه نفوذ می‌نمایند، لذا قطعه بتنی می‌تواند در معرض دوره‌های تر و خشک‌ شدن متوالی قرار گیرد که در هر دوره سنگدانه‌های فعال از خود واکنش‌های شیمیایی نشان داده و در نتیجه می‌توانند روی خورندگی فولاد موجود در بتن و همچنین روی حجم بتن و شکل ظاهری آن، اثرات نامطلوب بگذارند. لذا در موقع انتخاب معادن جدید شن و ماسه، باید سنگدانه‌های آنها از نظر قلیایی نیز آزمایش شوند و در صورت نامطلوب بودن آن، چنانچه از لحاظ اقتصادی مقدور باشد، استفاده از آن ممنوع اعلام گردد و در صورتی که ناگزیر از بکار بردن سنگدانه‌های قلیایی باشیم، باید از سیمانی با درصد قلیایی پایین استفاده شود تا شدت واکنش سنگدانه‌ها و اثرات نامطلوب آن کمتر باشد. اینگونه سیمان‌ها چنانچه به مقدار زیاد مورد نیاز باشد، با سفارش قبلی وسیله کارخانه‌های سیمان تهیه می‌شود.
آزمایش‌های سنگدانه‌ها
نمونه‌برداری
می‌دانیم سنگدانه‌ها از معدن تا محل مصرف چندین بار جابجا می‌شوند. این جابجایی اغلب با کامیون و یا تسمه نقاله انجام می‌شود و با سقوط همراه است و اکثر دپوها به صورت مخروط بوده و در نتیجه ممکن است درشت دانه‌ها روی سطح مخروط سر خورد و به پایین مخروط منتقل شوند و یا در اثر سقوط دانه‌ها به همدیگر برخورد کرده و یا به کناره انبار شن و ماسه برخورد نموده، خرد شوند و در نتیجه ممکن است در این جابجایی دانه‌بندی سنگدانه‌ها عوض شود و یا تجمع سنگدانه‌ها از لحاظ شکل هندسی و وزن مخصوص در یک نقطه ایجاد گردد. بدین لحاظ، اگر نمونه‌ مورد آزمایش را از یک نقطه انتخاب نماییم، ممکن است سنگدانه‌های آن نقطه نماینده کل سنگدانه‌های معدن نباشند. در این راستا استانداردهای مهم دنیا که روی بتن بیشتر کار کرده‌اند، برای نمونه‌برداری از معادن شن و ماسه دستورالعمل‌هایی ارائه کرده‌اند که کم و بیش کلیه آنها شبیه همدیگر می‌باشند که ذیلاً نکات مهم و قابل اجرای آن را در کارگاه توضیح می‌دهیم.
1. نمونه‌برداری از دپو بهتر است با بیلچه‌های مخصوص آزمایشگاهی انجام شود (مانند آنکه خواربارفروشان مورد استفاده قرار می‌دهند)، نه با بیل‌های ساختمانی، زیرا ممکن است بعضی از دانه‌ها در هنگام نمونه‌برداری از بیل‌های ساختمانی غلطیده و به خارج منتقل شوند.
2. اگر نمونه‌برداری از روی تسمه نقاله انجام می‌شود، کل مصالح یک تسمه نقاله از سر تا ته به عنوان نمونه انتخاب شود و حداقل سه نمونه در دفعات مختلف از روی تسمه نقاله انتخاب گردد. در موقع نمونه‌برداری باید دستور توقف تسمه نقاله داده شود. باید دقت شود که در حین جمع‌آوری مصالح از روی تسمه نقاله، هیچ یک از دانه‌های روی آن به خارج پرت نشود و کلیه آنها جمع‌آوری شده و به نمونه اضافه گردد. پس از جمع‌آوری مصالح باید دانه‌های ریز و غبار روی تسمه با برس به دقت جمع‌آوری شده و به نمونه اضافه شود.
3. اگر مصالح با کامیون به کارگاه تحویل می‌گردد، باید نمونه‌برداری در حین تخلیه انجام شود، یعنی قبل از آنکه سنگدانه‌ها به زمین برسد. برای این کار باید نمونه‌برداری در کیسه‌های پلاستیکی دهانه گشاد که مخصوصاً برای این کار تهیه شده است، وسیله دو نفر کارگر تعلیم دیده زیر مصالح در حال تخلیه از کامیون گرفته شده و نمونه‌ها جمع‌آوری شود.
4. نمونه‌برداری از توده شن و ماسه انبار شده در کارگاه باید از پایین تا بالا، کلیه مصالح یک قسمت حداقل به عرض 40 سانتیمتر و به ارتفاع کلیه توده برداشته شود، در هر حال باید هوشیاری کامل آنقدر از نقاط مختلف توده شن و ماسه نمونه‌برداری گردد تا اطمینان حاصل شود که نمونه‌های برداشته شده کاملاً معرف کل سنگدانه‌های موجود در کارگاه بوده و نتایج آزمایشگاهی نمونه‌ها کاملاً مطابق نتایج کل نمونه است.
5. اگر نمونه‌برداری از معدن شن و ماسه انجام می‌شود، با توجه به اینکه تشکیل معدن‌ها کاملاً تحت تاثیر عوامل طبیعی مانند طغیان رودخانه‌ها و یا جابجایی صخره‌ها می‌باشد، لذا تغییرات بافت دانه‌بندی در معادن شدید است. لذا نمونه‌برداری از معادن محتاج دقت بیشتری می‌باشد و باید تعداد نمونه‌های انتخاب شده خیلی بیشتر از مکان‌های دیگر باشد و باید با زدن گمانه‌های متعدد مصالح یک گمانه را بطور کامل برداشت نمود. تعداد گمانه‌ها باید آنقدر باشد که تا مطمئن شویم نمونه‌های برداشت شده معرف شن و ماسه کل معدن می‌باشند.
استاندارد شماره 671 آن موسسه مقادیر وزنی نمونه‌برداری سنگدانه‌ برای راه‌سازی را معین نموده است که نباید چندان تفاوتی با نمونه‌برداری برای بتن داشته باشد. این مقادیر بر حسب درشتی و ریزی دانه، طبق جدول زیر می‌باشد:
ریزدانه‌ها
ماکزیمم اندازه اسمی دانه‌های رد شده از الک حداقل وزن نمونه‌های گرفته شده از محل بر حسب kg
الک نمره 10 68/1 میلیمتر 5 کیلوگرم
الک نمره 4 75/4 میلیمتر 5 کیلوگرم
درشت‌دانه‌ها
ماکزیمم اندازه اسمی دانه‌های رد شده از الک حداقل وزن نمونه‌های گرفته شده از محل بر حسب kg
الک 5/9 میلیمتر 5/4 کیلوگرم
الک 5/12 میلیمتر 2/9 کیلوگرم
الک 20 میلیمتر 6/13 کیلوگرم
الک 25 میلیمتر 7/22 کیلوگرم
الک 38 میلیمتر 2/33 کیلوگرم
الک 50 میلیمتر 9/40 کیلوگرم
الک 63 میلیمتر 4/45 کیلوگرم
الک 76 میلیمتر 8/56 کیلوگرم
الک 90 میلیمتر 2/68 کیلوگرم

حمل و نقل
حمل و نقل نمونه‌های تهیه شده نیز باید طبق دستورالعمل‌های صادره انجام شود و خلاصه این دستورالعمل‌ها، آن است که نمونه‌ها باید به گونه‌ای حمل و نقل گردد که به آنها آسیبی وارد نشود و از اضافه شدن مواد خارجی به آن و یا خارج شدن بعضی از سنگدانه‌ها از محیط جلوگیری گردد. بدین لحاظ می‌باید نمونه‌ها در کیسه‌های مناسب حمل گردد. وزن کیسه‌ها باید طوری باشد که نقل و انتقال آن برای یک نفر کارگر معمولی ممکن است در کیسه‌ها کاملاً مسدود گردد تا دانه‌ها به خارج راه پیدا نکند. روی هر کیسه باید با برچسب معینی مشخصات نمونه‌برداری و تاریخ نمونه‌برداری نوشته شود. اگر نمونه‌برداری از ریزدانه‌ها جهت تعیین میزان رطوبت آنها انجام می‌شود، می‌باید نمونه‌ها طوری بسته‌بندی شوند که رطوبت آن در اثر مجاورت با هوا کم و یا زیاد نشود.
خشک کردن سنگدانه‌ تا وزن ثابت
هر سنگدانه‌ای که در طبیعت موجود است، کم یا زیاد، خاصیت جذب آب دارد. در این صورت اگر این سنگدانه‌ در مجاورت رطوبت قرار گیرد، مقداری آب جذب می‌نماید و حتی ممکن است در صورت مستعد بودن رطوبت، هوا را نیز جذب نماید که در هر حال مقداری به وزن آن اضافه می‌شود.
در آزمایشاتی که روی سنگدانه‌ها انجام می‌شود، اغلب می‌باید وزن خشک دانه‌ها را برای محاسبه داشته باشیم که اصطلاحاً به آن وزن ثابت می‌گویند. برای بدست آوردن وزن ثابت سنگدانه‌ها، در حدود 2 کیلوگرم آن را با دقت 1/0 گرم وزن می‌کنیم. آنگاه آن را در خشک‌کن با حرارت 5±110 درجه سانتیگراد به مدت 3 الی 4 ساعت حرارت می‌دهیم. بدیهی است که مقداری از آب جذی شده آن تبخیر می‌گردد. آنگاه آن را از خشک‌کن بیرون آورده و تا حرارت محیط (در حدود 20 الی 25 درجه) خنک می‌کنیم و بعد آن را با دقت 1/0 گرم وزن می‌نماییم. بدیهی است که به علت تبخیر آب موجود در دانه، وزن آن از وزن قبل از حرارت دادن سبک‌تر می‌شود. این وزن را یادداشت نموده و دوباره آنرا به طریق فوق به کوره می‌ریزیم و دوباره 3 تا 4 ساعت در حرارت 5±110 درجه آن را حرارت می‌دهیم. آنقدر این کار را تکرار می‌کنیم تا اختلاف دوبار وزن کردن متوالی حداکثر 1/0 درصد باشد. به این وزن در آزمایشگاه، وزن ثابت می‌گویند.
آزمایش تعیین مقدار رطوبت سنگدانه‌ در کارگاه
از آنجا که تعیین مقدار رطوبت سنگدانه‌ها امری ضروری است، از طرفی در حین بتن‌ریزی و مشاهده تغییر رطوبت سنگدانه‌ها ممکن است دسترسی به عوامل آزمایشگاهی در تمام کارگاه‌ها میسر نباشد، لذا باید بتوانیم با تقریب نزدیک به تحقیق از درصد میزان آب موجود در سنگدانه‌ها مطلع شویم. در این راستا اگر متوجه شویم که مقدار آب مصالح حمل شده به کارگاه با آب مصالح قبلی متفاوت است، به راحتی می‌توانیم درصد مقدار آب موجود در شن و ماسه را بدست آوریم. برای این کار باید مقداری از دانه‌ها را دقیقاً وزن نماییم (در حدود 2 کیلوگرم)، آنگاه آن را در یک سینی فلزی ریخته، با یک چراغ خوراک‌پزی که در همه کارگاه‌ها موجود است، حرارت می‌دهیم. در ضمن حرارت دادن باید آن را مرتباً با قاشق هم بزنیم تا رطوبت دانه‌ها بطور یکنواخت متصاعد گردد. بعد از آنکه رطوبت سطحی دانه‌ها از بین رفت، دوباره دانه‌ها را وزن می‌کنیم. تفاوت وزن مربوط به آب متصاعد شده می‌باشد و درصد رطوبت محاسبه می‌گردد.
لازم به یادآوری است که درشت‌دانه‌ها وقتی جلا و براقی سطح خود را از دست می‌دهند و ریزدانه‌ها به خوبی در سینی که حرارت می‌بینند، به روی هم بغلطند، به حد از دست دادن رطوبت سطحی رسیده‌اند و حرارت دادن بیش از این مقدار درست نیست، زیرا در این صورت رطوبت درون دانه متصاعد می‌شود و وزن تقلیل پیدا می‌کند و درصد رطوبت را درست تعیین نمی‌نماید.
البته آزمایش فوق چندان دقیق نیست و درصد رطوبت را به درستی تعیین نمی‌نماید، ولی برای آزمایش در کارگاه همین مقدار کافی است. از آنجا که مقدار آب همراه سنگدانه‌هایی که در دفعات مختلف به کارگاه حمل می‌شود، یکسان نیست و هر بار آزمایش مصالح نیز مقدور نمی‌باشد، از طرفی با هرگوه تغییر در آب و هوا (گرم و سرد شدن، بارندگی) ممکن است در میزان آب موجود در سنگدانه‌ها تفاوت حاصل شود، لذا بهتر است در انبار کردن مصالح طبق آیین‌نامهای موجود عمل می‌شود.
آزمایش تعیین مقاومت سنگدانه‌ها در مقابل یخبندان
اگر قطعه بتنی که ریخته می‌شود در محلی است که در معرض یخبندان قرار دارد، باید مصالح سنگی آن قبل از مصرف مورد آزمایش یخبندان واقع شوند و مقاومت آنها در برابر یخبندان‌های متوالی و ذوب شدن تعیین گردد و آنگاه این تفاوت با شرایط محیطی که قطعه در آن واقع می‌شود، مقایسه گردد و در صورتی که مصا