تشريح کلي آزمايش دانه بندي مصالح

دانه بندي

منظور از دانه بندي ، چگونگي توزيع قطر ذرات موجود در هر مخلوط بر حسب درصد وزني است. دانه بندي سنگدانه ها عموماً به صورت يک منحني به نام منحني دانه بندي ،که درصد وزني دانه هاي با قطر معين در مخلوط نشان داده مي شود.

براي انجام دانه بندي سنگدانه ها ، با توجه به اندازه دانه ها (درشت تر از الک شماره 200) و غير چسبنده بودن آنها، معمولاً از مجموعه اي الک استاندارد استفاده مي شود. در اين فرآيند  وزن معيني از سنگدانه هاي خشک روي درشت ترين الک در مجموعه مورد نظر ريخته شده و با دست يا دستگاه الک لرزان  طبق روش هاي استاندارد ، الک مي شود. در برخي موارد بويژه در شرايطي که سنگدانه هاي ريز حاوي مقادير نسبتاً زياد رس و لاي باشد، ممکن است از روش تر ( شست و شويي ) نيز به منظور سهولت جدا سازي ذرات چسبنده در مخلوط استفاده شود.

با توجه به تقسيم بندي سنگدانه ها در د گروه ريز و درشت، مجموعه الک هاي مورد استفاده در دانه بندي اين سنگدانه ها نيز خود در دو گروه و به عنوان مجموعه الک هاي استاندارد در هر گروه به شرح جدول زير طبقه بندي مي شوند:

مجموعه الک هاي استاندارد براي دانه بندي سنگدانه ها

سري الک سنگدانه هاي ريز		سري الک سنگدانه هاي درشت
قطر سوراخ بر حسب ميليمتر	شماره الک	قطر سوراخ بر حسب ميليمتر	اندازه الک
75/4	4	38	"5/1
36/2	8	25	"1
18/1	16	19	"4/3
600/0	30	5/12	"2/1
300/0	50	25/6	"8/3
150/0	100	75/4	4

 

نتيجه دانه بندي يک نمونه مصالح متشکل از سنگدانه هاي ريز که با کمک مجموعه اي از الک استاندارد انجام شده ، در جدول ذيل ارائه شده است:

دانه بندي سنگدانه هاي ريز با کمک سري الک استاندارد مربوطه

شماره الک	قطر سوراخ (ميلي متر)	وزن مانده روي هر الک(گرم)	ئرصد مانده روي هر الک	درصد تجمعي مانده روي هر الک	درصد تجمعي رد شده از هر الک
4	75/4	0	0	0	100
8	36/2	50	10	10	90
16	18/1	125	25	35	65
30	600/0	120	24	59	41
50	300/0	130	26	85	15
100	150/0	55	11	96	4
ظرف	-	20	4	100	0

 

پس از حصول نتايج ، ارقام حاصله بر روي دستگاه محور هاي مختصات  نيمه لگاريتمي، با بردن ارقام مربوط به درصد تجمعي مانده (يا رد شده) روي محور قائم (محور حسابي) و قطر سوراخ الک (يا اندازه ذرات) روي محور افقي نيمه لگاريتمي ، منحني دانه بندي ،ترسيم مي گردد.

متذکر مي شود دانه بندي سنگدانه هاي درشت ، نقشي قابل توجه در کارايي مخلوط بتن و دانه بندي سنگدانه هاي ريز نقش بسيار مهمي در کارايي و ويژگي هاي سطح پرداخت شده بتن ايفا مي کنند.

پس از رسم منحني دانه بندي، متناسب با ترکيب اندازه دانه ها; شکل، شيب و موقعيت منحني دانه بندي در دستگاه محور هاي مختصات تغيير مي کند. متناسب با وضعيت اين منحني و تنوع دانه ها (از نظر ظاهري) در مخلوط ، سه نوع دانه بندي به شرح زير قابل تفکيک است:

·         دانه بندي يکنواخت

·        دانه بندي پيوسته

·        دانه بندي ناقص(گسسته)

 

 در دانه بندي يکنواخت ، تقريباً همه ذرات داراي اندازه يکسان بوده ، و از اين رو صرف نظر از اندازه ، مقدار قابل توجهي فضاي خالي در ميان ذرات باقي خواهد ماند. در چنين شرايطي خمير سيمان مورد نياز براي پوشش دانه ها و پر کردن فضاهاي خالي حداکثر مقدار را دارا بوده و طبيعتاً چنين مخلوطي براي تهيه بتن سيماني يا قيري مطلوب نخواهد بود.

     دانه بندي پيوسته يا غير يکنواخت ، در حالتي حاصل مي شود که سنگدانه  متشکل از ذرات با اندازه هاي بسيار متنوع باشد. در اين شرايط به علت پر شدن فضاي خالي ميان دانه هاي درشت به وسيله ذرات ريزتر،حجم فضاهاي خالي در مخلوط به حداقل مي رسد اما مجموع سطح جانبي ذرات افزايش مي يابد. با توجه به تراکم خيلي خوب اين نوع مخلوط که در تهيه انواع بتن به ماده سيماني کمتري نياز دارد ، معمولاً نسبت به مخلوطهاي با دانه بندي ديگر، ارجح است.  

  دانه بندي ناقص يا گسسته در شرايطي حاصل مي شود که برخي از اندازه دانه ها در مخلوط موجود نباشند که در اين صورت قسمتي از منحني دانه بندي به صورت افقي در خواهد آمد. از اين نوع دانه بندي بيشتر در بتن هاي تزئيني ( به دليل نماي يکنواخت و زيباتر) استفاده مي شود.

**********

نظر به تفاوت ماهيت تاثير گذاري دانه بندي سنگدانه هاي درشت و ريز بر کيفيت مخلوط هاي بتن ساخته شده با اين مصالح معمولاً در ارزيابي دانه بندي، از دو پارامتر حداکثر اندازه  سنگدانهMAS،،(براي سنگدانه هاي درشت) و ضريب نرمي  ، FM ،(براي سنگدانه هاي ريز) ، استفاده مي شود.

  به لحاظ نظري حداکثر اندازه سنگدانه که با علامت اختصاري (MAS)، نشان داده مي شود اندازه کوچکترين الکي است که همه دانه هاي يک مخلوط از آن عبور مي کنند. بر همين معيار حداکثر اندازه اسمي سنگدانه (NMAS) ، برابر با کوچکترين اندازه الکي است که حدود 85 الي 95 درصد دانه ها از آن عبور مي کنند. هر چه حد اکثر اندازه سنگدانه ها کوچکتر باشد ، سطح جانبي مجموع دانه ها بيشتر و به ملات بيشتري براي پوشش کامل آنها نياز است و بدين لحاظ هر چه حداکثر اندازه سنگدانه ها بزرگتر باشد به ملات کمتري نياز خواهد بود. البته بديهي است که انتخاب حداثر اندازه دانه هاي سنگي بر اساس ابعاد سازه داراي محدوديت است . اين اندازه بر مقاومت بتن نيز تاثير گذار است.

 

ضريب نرمي

ضريب نرمي که معياري براي سنجش کيفيت دانه بندي سنگدانه هاي ريز است، برابر مجموع درصد تجمعي مانده روي الک هاي استاندارد سنگدانه هاي ريز تقسيم بر 100 است.

اين مقدار به طور معمول بايد بين 3/2 تا1/3 بوده و هر چه مقدار آن بزرگتر باشد نشان دهنده درشت تر بودن سنگدانه هاي مذکور خواهد بود. از اين پامتر که با علامت اختصاري (FM) نشان داده مي شود براي تعيين نسبت اختلاط سنگدانه هاي ريز و درشت در طرح مخلوط بتن استفاده مي شود.

جدول زير چگونگي محاسبه ضريب نرمي مخلوط سنگدانه ريز را نشان مي دهد:

روش محاسبه ضريب نرمي سنگدانه هاي ريز

شماره الک استاندارد	قطر سوراخ الک (mm)	درصد مانده روي هر الک	درصد تجمعي رد شده از هر الک	درصد تجمعي مانده روي هر الک
4	75/4	2	98	2
8	36/2	3	85	15
16	18/1	20	65	35
30	600/0	20	45	55
50	300/0	24	21	79
100	15/0	18	2	97
جمع درصد تچمعي مانده روي الک هاي استاندارد				283
=  = ضريب نرمي

 

 =  ضريب نرمي سنگدا نه هاي ريز

 

****************