روش دانه‌بندي شن

 

هدف: تعيين اندازه بزرگترين دانه شن و نحوه توزيع دانه‌هاي سنگي در اندازه‌هاي گوناگون جهت مقايسه و تطبيق با منحني استاندارد. دانسته ها:    شن از جدا شدن و خرد شدن سنگها بدست مي‌آيد. شن به ذرات سنگي اطلاق مي‌شود كه كوچكترين بعد آن 7 ميلي‌متر باشد. شن ممكن است طبيعي باشد يا از خرد كردن و آسياب كردن سنگهاي سخت طبيعي بدست آيد». دانه‌بندي و بزرگترين اندازه دانه، روي مقادير نسبي دانه‌ها، همچنين روي مقادير مورد نياز سيمان و آب اثر مي‌گذارد، جداشدگي را كنترل مي‌كند، برروي آب انداختن بتن مؤثر است. برروي دوام و پوكي و نحوه درجا ريختن و پرداخت سطح بتن اثر دارد، همچنين برروي عوامل ديگري مثل كارايي، اقتصادي بودن، تخلخل و همچنين برخواص بتن سخت شده مانند مقاومت، جمع شدگي، دوام، ... اثر دارد و هرگونه تغييراتي در دانه‌بندي مي‌تواند روي يكنواختي بتن در هر بار بتن سازي تأثير گذارد. بند 3-4-4 آئين نامه بتن ايران (آبا) بزرگترين اندازه اسمي سنگدانه‌هاي درشت نبايد از هيچيك از مقادير زير بيشتر باشد. الف ) يك پنجم كوچكترين بعد داخلي قالب بتن. ب ) سه چهارم حداقل فاصله آزاد بين ميلگردها. پ ) يك سوم ضخامت دال. ت ) سه چهارم پوشش روي ميلگردها. تبصره 1: بكار بردن سنگدانه‌هاي درشت تر از 37 ميلي‌متر در ساخت بتن آرمه توصيه نمي‌شود، ولي در هيچ حالت اندازه سنگدانه‌ها نبايد از 63 ميلي‌متر تجاوز كند. دانه‌هاي كوچكتر نسبت به دانه‌هاي بزرگتر به آب بيشتري نياز دارند. براي نسبت آب به سيمان ثابت، با افزايش اندازه حداكثر سنگدانه‌هاي مجاز، مقدار سيمان مورد نياز كاهش مي‌يابد. عوامل اصلي كنترل كننده دانه‌بندي مطلوب سنگدانه‌ها عبارتند از: مساحت سطح سنگدانه‌ها براي تعيين مقدار آب لازم براي تر نمودن سنگدانه‌ها، حجم نسبي اشغال شده به وسيله سنگدانه‌ها، كارايي مخلوط بتن، تمايل به جداشدگي مواد از يكديگر.    وسايل آزمايش: دقت و خوانائي ترازو براي سنگدانه‌هاي درشت و يامخلوطي از سنگدانه‌هاي ريز و درشت بايد 1/0 درصد بار آزمايش و يا 5/0 گرم، هر كدام كه بزرگتر است، باشد (در هر نقطه از دامنه مورد استفاده). دقت توزين براي مواد الك كردني: توصيه نموده كه جرم بار و جر هر يك از قسمت‌ها با دقتي كه حداقل 1/0± درصد جرم بار باشد تعيين گردد. اندازه الكها از بالا به پايين بايد بترتيب زير مي‌باشند.                                  ـ  ـ  ـ  ـ  ـ 4 و8   نمونه‌برداري: الف) نمونه بايد از ارتفاع متوسط توده شن برداشته شود بطوريكه هنگام برداشت دانه‌ها از ظرف بيرون نريزد و بايد از لحاظ توزيع دانه‌ها، نماينده كل دپوي شن باشد. جابجا نمودن ونباشتن سنگدانه‌هاي درشت (شن) به آساني مي‌تواند به جداشدگي دانه‌ها منتهي گردد. اين عمل بخصوص وقتي كه تخليه و ريختن مواد به نحوي باشد كه سنگدانه‌ها به پايين يك شيب بغلتند، به وجود مي‌آيد. وزن سنگدانه‌ نمونه برداري شده از دپو بايد حداقل 4 برابر مقادير داده شده   1- روش چهار ربع نمودن 2- استفاده از تقسيم كن   روش چهار ربع نمودن: ابتدا نمونه كاملاً مخلوط مي‌شود و براي سنگدانه‌هاي ريز نمونه را مرطوب مي‌نمايند، تا از جدا شدن ذرات ريز آن جلوگيري شود. سپس سنگدانه‌ها را به صورت انباشته مخروطي شكل در مي‌آورند و آن را زير و رو مي‌كنند تا مخروط جديدي ساخته شود. اين عمل دو بار تكرار مي‌گردد و همواره مواد را در راس مخرط مي‌ريزند تا ذرات در اثر سقوط به طور يكنواخت در اطراف قاعده مخروط توزيع شوند. مخروط نهايي را تسطيح نموده و آن را به چهار قسمت تقسيم مي‌كنند. يك زوج از ربع‌هاي متقاطع قطري را كنار مي‌زنند و از دو رقع باقي مانده به عنوان نمونه آزمايش استفاده مي‌كنند. اگر هنوز اندازه اين نمونه بزرگ باشد آنرا با تكرار اين عمل كوچكتر مي‌نمايند. در اين روش بايد دقت نمود كه تمام ريزدانه‌ها در ربع مورد نظر حفظ گردد. در روش دوم مي‌توان با استفاده از قوطي مقسم نمونه را به دو قسمت تقسيم نمود اين قوطي داراي تعدادي شيارهاي عمودي به موازات يكديگر مي‌باشد كه به صورت يك در ميان به ظرفهايي كه در سمت چپو راست قرار گرفته‌اند منتهي مي‌شوند. نمونه را به صورت يكنواخت در سرتاسر عرض قوطي مقسم مي‌ريزند و دو نيمه آن را در ظرفهايي كه در پايين شيارهاي دو طرف قرار گرفته‌اند جمع مي‌شود. يكي از اين نيمه‌هارا كنار مي‌گذارند و تقسيم كردن نمونه ديگر را تا رسيدن به وزن مورد نياز ادامه مي‌دهند. دستگاه‌هاي مقسم در دو نوع براي سنگدانه‌هاي ريز و سنگدانه‌هاي درشت مانند تصوير ساخته شده‌اند.    روش آزمايش: 1 -روش خشك: 2-روش تر:    موادي را كه در اثر الك كردن بار الكتريسيته ساكن به خود مي‌گيرند و يا نمونه‌هايي را كه مرطوب مي‌باشند بهتر است به روش تر الك نمود زيرا در اين روش تفكيك كلوخه‌ها وتبديل آنها به دانه آسان‌تر صورت مي‌گيرد. مايع بكار برده شده نبايد به هيچ وجه اثري روي ماده (سنگدانه‌ها) بگذارد. نمونه آزمايش را تا دماي Co 5±105 خشك كنيد. دور دستگاه را برروي 150 دور در دقيقه تنظيم نماييد و دستگاه را به مدت حداكثر 10 دقيقه بكار اندازيد. مدت زمان الك كردن بستگي به عوامل زير دارد: الف ) ويژگيهاي ماده از قبيل ريز و دروشتي، شكل دانه‌ها، پراكندگي اندازه‌ها وتراكم ب ) حجم بار ابتدائي ج ) شدت الك كردن د ) اندازه اسمي چشمه‌هاي الك آزمايشگاهي هـ ) ويژگيهاي كف الك شامل شكل سوراخ و شكل الك و ) رطوبت هوا هنگامي مي‌توان الك كردن را پايان دادكه مقدار ماده رد شده از الك در يك دقيقه كمتر 1/0 در صد بار باشد. الف ) دستگاه لرزاننده بطور آزاد بطوريكه هيچگونه تماس اضافي بجايي داشته باشد كار كند تا بتواند از عمل لرزش را بطور دقيق انجام دهد. زمان بيش از حد مقرر (10 دقيقه) براي رسيدن به دانه‌بندي مطلوب ممكن است باعث سايش نمونه‌ها گردد. ب ) مقدار دانه‌ها بايد به اندازه‌اي باشد تا تمامي دانه‌ها امكان قرار گرفتن در برابر سوراخهاي الك را تا چندين مرتبه داشته باشند. پ ) برروي هر الك نبايد  به ضخامت بيش از cm 2 دانه جمع شود. ث ) طبق بند 4 استاندارد 1599 ايران «هنگام استفاده از الك‌هائي كه اندازه چشمه‌هاي آنها كمتر از 25 ميلي‌متر است، آزمون الك كردن با دست معمولاً بايد روي تمام نمونه آزمودني صورت گيرد. در مورد الك‌هاي درشت‌تر از 25 ميلي‌متر، مي‌توان دانه‌ها را يك به يك با دست روي چشمه‌هاي الك قرار داد. مقدار باقيمانده روي هر يك از الكها را بطوريكه تمام سنگدانه‌هاي روي چشمه‌هاي الك نيز پاك شده باشد در يك ظرف ريخته و وزن نمائيد. دقت شود كه دانه‌ها از الك بيرون نريزد. «وزن كل مواد بعد از الك كردن بايد با وزن اوليه نمونه كنترل شود و در صورتي كه اختلاف اين دو پيش از 3/0 درصد باشد، نتايج قابل قبول نيست.» « مانده‌هاي روي الك‌ها و رد شده آخري را بايد با تقريب 1/0 درصد نسبت به جرم بار توزين نمود. مجموع اين جمع‌ها با جرم بار نبايد اختلافي بيش از  2 درصد نسبت به جرم بار داشته باشد.   محاسبات: جمع مانده‌ها برحسب درصد الف ) وزن دانه‌ هاي هر يك از الكها mi را در جدول منحني دانه‌بندي شن يادداشت كنيد. ب ) درصد باقيمانده نسبت به كل وزن دانه‌ها را حساب كنيد.                            شماره الك ـ I در جائيكه تعداد الك‌ها ـ n ج) درصد باقيمانده انباشته الك شماره k را محاسبه نماييد.                                 تذكر 4: با افزايش i، اندازه سوراخهاي الك كوچكتر مي‌گردد بطوريكه 1= I مربوط به بزرگترين الك است. د ) درصد رد شده انباشته از الكها محاسبه شود.                            براي رسم نمودار نتايج آزمون دانه‌بندي مي‌توان از دو محور مختصات استفاده نمود: 1- محور افقي كه اندازه اسمي چشمه الك‌ها را روي آن مي‌برند و در ضمن از كوچكترين اندازه شروع مي‌كنند. 2-   محور عمودي كه درصد جمع مانده‌ها را، در جهت صعودي، روي آن قرار مي‌دهند.   مي‌توان نتايج را روي محورهاي خطي و يا روي محورهاي خطي ـ لگاريتمي نشان داد.

ASTM – C131 روش آزمایش استاندارد برای تعیین مقاومت سائیدگی مصالح سنگی درشت دانه بوسیله سایش و ضربه در دستگاه لس آنجلس

این آزمایش روش تعیین مقاوت سائیدگی دانه های سنگی درشت دانه کوچکتر از 37.5 میلیمتر را بوسیله دستگاه لس آنجلس شرح میدهد.

آزمایش لس آنجلس به منظور سنجش مقاومت سنگدانه های معدنی با دانه بندی استاندارد در برابر ضربه و سایش انجام میشود.

آزمایش لس آنجلس به طور وسیعی برای تشخیص کیفیت نسبی و قابلیت مصالح سنگی که دارای ترکیبات معدنی مشابهی بوده و از منابع مختلفی تهیه شده اند ، بکار برد میشود. نتایج این آزمایش را نمیتوان بدون بررسی های لازم به نوان یک معیار معتبر برای مقایسه بین مصالح سنگی که ساختمان ، منبع و ترکیبات متفاوتی دارند، به کاربرد. مشخصاتی که بر اساس این آزمایش حاصل میشود باید با دقت زیاد و با توجه به انواع مصالح سنگی موجود و سابقه عملکرد آنها مورد بررسی قرار گیرند.

وسایل مورد نیاز:

        - دستگاه لس آنجلس :ماشین از استوانه فولادی تو خالی که دو انتهای آن بسته است ، تشکیل میشود . قطر داخلی سیلندر 5±508 میلیمتر و طول داخلی آن 5±508 میلیمتر میباشد . استوانه باید روی انتهای میله هایی که به دور قاعده آن متصل گردیده اند ، سوار شود ( میله ها به داخل استوانه وارد نمیشوند). استوانه باید حول محور خود به طور افقی دوران می نمایدو خطا در شیب محور آن نباید بیش از 1% باشد . بر روی استوانه باید دریچه ای بای ریختن نمونه به داخل آن پیش بینی شده باشد و لازم است یک درپوش مناسب که مانع خروج غبار از استوانه شود برای این دریچه در نظر کرفته شود. درپوش باید طوری ساخته شده باشد که شکل سطح داخلی استوانه به هم نخورد.

پره فولادی داخل استوانه باید قابل برداشتن بوده و در تمام طول استوانه امتداد یافته باشد . پره از طرف داخل به اندازه 2±89 میلیمتر بیرون میزند. ضخامت پره باید مناسب بوده و بوسیله پیچ یا هر وسیله دیگر بور محکم به بدنه متل گردد. پره باید در فاصله حداقل 1.72 متری از سوراخ قرار بگیرد. این فاصله در محیط خارجی استوانه و در جهت حرکت اندازگیری میشود.دستگاه آزمایش باید به نحوی تنظیم شده باشد که سرعت دوران آن یکنواخت باشد. در صورتی که از نبشی به عنوان پره استفاده شده است، جهت حرکت باید به گونه ای باشد که محتوای ماشین روی سطح داخلی نبشی جمع شود.

     - الک

    - ترازو

    - گلوله: گلوله ها باید از فولاد و ب قطر متوسط 46.8 میلیمتر و وزن 390 تا 445 گرم باشند. گلوله ها با توجه به دانه بندی که در جدول (1) داده شده است ، باید طبق جدول (2) انتخاب شوند.

روش آزمایش:

     نمونه آزمایش باید شسته شده و داخل کوره در دمای 110 درجه سانتیگراد تا رسیدن به وزن ثابت، خشک شوند. نمونه باید به قسمت های متعددی با اندازه های متفاوت تفکیک شده و مطابق رده بندی جدول (1)  مقدار مشخصی از هر قسمت با هم مخلوط شود. قبل از آزمایش باید وزن نمونه با دقتی نزدیک به یک گرم ثبت گردد.

  نمونه مورد آزمایش را در ماشین لس آنجلس بریزید و اجازه دهید ماشین با سرعت 30 تا 33 دور در دقیقه ، 500 دور بچرخد. سپس مصالح را از ماشین خارج کرده و ابتدا آن را از الک نمره 12 عبور دهید . سپس دانه های مانده روی الک را شسته و در گرمخانه با دمای 110 درجه سانتیگراد و به مدت 24 ساعت نگهداری کرده تا رسیدن به وزن ثابت ، خشک نمائید. سپس وزن مصالح خشک شده را با دقت یک گرم تعیین کنید.

     در این آزمایش از مصالح نمونهA استفاده شده است. و با توجه به آلودگی صوتی حاصل از این آزمایش، 4 گروه حاضر در آزمایشگاه، هر کدام یک نمونه از نمونه های مورد نیاز در ستون A را آماده کردند و به این ترتیب فقط یک نمونه کلی در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفت.

جدول شماره (1):

 

عبور کرده از الک

مانده روی الک

دانه بندی

A

B

C

D

1،1/2

1

1250

-

-

-

1

3/4

1250

-

-

-

¾

½

1250

2500±10

-

-

½

3/8

1250

2500±10

-

-

3/8

¼

-

-

-

-

1/4

4#

-

-

2500±10

-

4#

8#

-

-

2500±10

5000±10

5000±10

5000±10

5000±10

5000±10

 

 

 

 

 

 

جدول شماره (2):

وزن گلوله ها

تعداد گلوله ها

دانه بندی

25±500

12

A

25±4584

11

B

20±3330

8

C

15±2500

6

D

 

منابع خطا:

    می توان برای خطای موجود در این آزمایش ، خطای الک کردن و توزین نمونه هم در مرحله قبل از سایش و هم بعد از سایش را ذکر کرد.

      محاسبات:

     وزن مصالح از دست رفته ( تفاوت بین وزن ابتدایی و وزن نهایی نمونه مورد آزمایش ) را به صورت درصدی از وزن اولیه نمونه محاسبه میشود. این مقدار به عنوان درصد مصالح از دست رفته ذکر میشود.

جدول داده ها:

واحد

مقدار

شرح

ردیف

گرم

5000

وزن اولیه نمونه (W1 خشک)

1

گرم

 

وزن نمونه خارج شده از ماشین لس آنجلس که الک شده (W2)

2

درصد

 

درصد مصالح از دست رفته

[(W1-W2)/W1]*100

3