نوع سیمان	مقاومت 1 روزه	مقاومت 3 روزه	مقاومت 7 روزه	مقاومت 28 روزه
نوع 1	-	64	100	143
نوع 2	-	54	89	143
نوع 3	64	125	-	-
نوع 4	-	-	36	89
نوع 5	-	43	79	107

مواد افزودنی

نوع و میزان مواد افزودنی، اثر قابل توجهی در مقاومت نهایی بتن دارد. عدم دقت در به کار بردن این مواد از نظر نوع و میزان، نه تنها به بهبود کیفیت بتن و نهایتاً مقاومت آن کمک نمی کند، بلکه صدمات غیر قابل جبرانی را به همراه دارد.

نفوذ ناپذیری بتن

ناتراوا بودن از دیگر خصوصیات مهم بتن است. کاهش نفوذ پذیری بتن، مقاومت آن را در برابر اشباع شدگی مجدد، حمله سولفات ها و مواد شیمیایی دیگر، و نفوذ یون کلر بهبود می بخشد.

نسبت آب به سیمان

برای دستیابی به بتنی کم تراوا ضروری است که نسبت آب به سیمان آن پایین بوده و به مدت کافی در شرایط مرطوب عمل آوری شده باشد. حتی الامکان نسبت آب به سیمان از 45/0 کمتر اختیار شود. در این حالت خمیر سیمان دارای حداقل سوراخ های آبگذر خواهد بود.

تجربه نشان داده است وقتی نسبت آب به سیمان از 65/0 بیشتر باشد، نفوذ ناپذیری سریعاً افزایش می یابد. در شرایط مساوی چنانچه نسبت آب به سیمان از 45/0 به 8/0 افزایش یابد، ضریب نفوذ ناپذیری بتن ۱۰۰ برابر افزایش می یابد.

نسبتهای اختلاط

نسبت های دقیق اختلاط مصالح سنگی، مقدار آب و سیمان و نیز حداکثر قطر دانه ها، باید با توجه به نوع سازه مشخص شود. مصرف آب اضافی و بی رویه، باعث پایین آمدن جرم مخصوص و نهایتاً بالا رفتن نفوذ پذیری

می شود. میزان اسلامپ در مخلوط بتن، باید همواره کنترل و این میزان به ۵۰ میلیمتر محدود شود.

ریختن، عمل آوردن و مراقبت

ریختن و عمل آوردن بتن در قالب و مراقبت، نقش بسیار اساسی در ساخت بتن توپر با ضریب نفوذ ناپذیری کم خواهد داشت. هنگام ریختن بتن باید چنان عمل شود که جدا شدگی مواد متشکله رخ ندهد، زیرا این امر باعث کرمو شدن بتن و بالا رفتن نفوذ پذیری آن می گردد. برای بتن توپر، مراقبت باید با دقت بیشتری انجام شود.

هر چه نسبت آب به سیمان زیادتر باشد، دستیابی به بتنی توپر مشکل تر بوده و علاوه بر آن زمان لازم برای مراقبت و عمل آوردن بتن افزایش می یابد.

وزن بتن

از دیگر مشخصه های مهم بتن، وزن آن است. این مسئله خصوصاً در سازه هایی که وزن از نظر ایستایی نقش مهمی را ایفا می نماید، نمود بارزتری می یابد. یکی از عوامل موثر در بالا بردن وزن بتن به کار گرفتن مواد سنگی درشت و با وزن مخصوص زیاد است.

وزن واحد حجم بتن ساخته شده، باید براساس تجربه و اندازه گیری در کارگاه به دست آید.

ارقام موجود در جدول (7) به عنوان راهنما مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جدول ۷ وزن هر متر مکعب بتن تازه (برای تخمین اولیه)

حداکثر قطر شن (میلیمتر)	وزن هر متر مکعب بتن (کیلوگرم در متر مکعب)
بتن معمولی	بتن با حباب هوا
10	2285	2190
5/12	2315	2235
20	2355	2280
25	2375	2315
40	2420	2355
50	2445	2375
70	2463	2400
150	2505	2435

مصالح سنگی برای بتن

مصالح سنگی بتن یا سنگدانه ها معمولاً حدود (۷۵٪) از حجم بتن را تشکیل می دهند و بسیاری از ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بتن به سنگدانه ها ارتباط دارد. از این رو نقش سنگدانه ها در بتن از نقطه نظر ویژگی ها، طرح اختلاط و مسائل اقتصادی حائز اهمیت می باشد. سنگدانه ها ممکن است از منابع طبیعی به صورت رودخانه ای (گرد گوشه) یا خرد شده (تیز گوشه) یا مخلوطی از این دو نوع باشند. مصالح سنگی به دو دسته ریزدانه، یا ماسه، و درشت دانه، یا شن، گروه بندی می شوند. اندازه ریزدانه ها از صفر تا 76/4 میلیمتر و اندازه درشت دانه ها از 76/4 میلیمتر شروع شده و بسته به نوع بتن حداکثر تا درشتی دانه ها ممکن است 5/9، 7/12، 05/19، 1/38، 8/50 میلیمتر و بیشتر باشد و در سازه های جسیم مانند سدها ممکن است درشتی
دانه ها تا ۲۵۴ میلیمتر نیز برسد. وزن ویژه شن و ماسه بسته به نوع سنگ متغیر بوده و به سه دسته سبک، معمولی و سنگین تقسیم بندی می شود.

مصالح سنگی بتن باید سخت، تمیز، بادوام، عاری از پوسیدگی و فاقد لایه های ورن کننده یا منقبض شونده به هنگام مجاورت با هوا، مواد شیمیایی مضر برای بتن و آرماتورها، لایه های سست، کلوخه های رسی و ذرات میکا باشد. مواد سنگی سست، ورقه ورقه، پهن و نازک یا دراز، ناپایدار در برابر هوا زدگی، عوامل شیمیایی معین و واکنش طاس قلیایی را نباید در بتن به مصرف رساند. جنس شن و ماسه باید از سنگهای سیلیسی، سیلیکونی یا آهکی سخت باشد.

دانه بندی شن و ماسه برای بتن و بتن مسلح، باید مطابق جداول (۱) و (۲) انتخاب شود.

حداکثر رس و لای و ذرات ریزتر از ۷۵ میکرون در ماسه طبیعی، و یا ماسه حاصله از شن طبیعی، نباید از 3% و در ماسه شکسته به دست آمده از سنگ، از 10% و در شن از 1% وزنی تجاوز کند. برای کنترل کارگاهی ارقام مزبور، به یک شیشه استوانه ای شکل، یک خط کش مدرج و مقداری آب و نمک با غلظت 1% نیاز است
(برای ساختن آن می توان یک قاشق چایخوری نمک طعام را در نیم لیتر آب تمیز حل کرد.)

روش آزمایش بدین ترتیب است که ابتدا ماسه مورد آزمایش را به قدری درون ظرف شیشه ای می ریزند که ارتفاع آن به ۵۰ میلیمتر برسد، سپس آنقدر آب نمک اضافه می کنند تا مجموع ارتفاع ماسه و آب نمک به
۷۵ میلیمتر برسد. آنگاه محتویات ظرف را به خوبی تکان داده و می گذارند به مدت ۳ ساعت آرام و بی حرکت بماند و ذرات رس و لای روی ماسه ته نشین گردد. ارتفاع این ذرات نباید بیش از ۳ میلیمتر باشد. در این آزمایش هر میلیمتر ارتفاع ذرات ریز، معادل 1% وزنی ماسه است. روش سریع برای تشخیص مناسب بودن ماسه وارده به کارگاه کف مال کردن آن است، چنانچه ذرات گل به دست بچسبد باید از تخلیه آن جلوگیری شود.

ضریب نرمی ماسه استخراج شده از یک معدل نباید در حین اجرای کار به میزانی بیش از 2/0 ± تغییر نماید و این ضریب نرمی نباید از 3/2 کمتر و از 1/3 بیشتر باشد.

شن و ماسه باید فاقد ناخالصی های آلی و ذرات گرد و خاک و پوشش رسی باشد، زیرا این مواد سبب جلوگیری از چسبیدن آنها به خمیر سیمان می شوند. حدود قابل قبول برای مواد زیان آور ماسه و شن در جدول (۳) و (۴) درج شده است.

ویژگی های سنگدانه ها

مصالح سنگی باید از دانه های تمیز و مقاوم تشکیل شوند و عاری از مواد شیمیایی باشند و مصالح آنها پوشیده از رس و یا مواد ریزدانه ای (مانند خاک، لای، سیلت، املاح، و مواد آلی دیگر) نباشد. بسیاری از این املاح را

می توان با شستن مصالح حذف کرد‌. گفتنی است مصالح سنگی ضعیف، شکننده و پولکی برای ساخت بتن مناسب نیستند. بطور کلی مهم ترین ویژگی های مصالح سنگی به قرار زیر است:

مقاومت در برابر سایش

مقاومت سایشی بتن از جمله مشخصاتی است که در مواردی از قبیل سازه های هیدرولیکی، روسازی ها و

پیاده روهای بتنی از اهمیت فراوانی برخوردار است. یکی از عوامل موثر در این ویژگی بتن، مقاومت سایشی سنگدانه های درشت است.

مقاومت سایشی سنگدانه ها با استفاده از دستگاه «لوس آنجلس» سنجیده می شود. این آزمایش به منظور سنجش مقاومت سنگ دانه های معدنی با دانه بندی استاندارد در برابر ضربه و سایش انجام می گیرد. ماشین لوس آنجلس یک استوانه ی فولادی دوار است که در آن تعداد معینی گلوله ی فولادی ریخته شده است. این تعداد به دانه بندی نمونه مورد آزمایش بستگی دارد.

هنگامی که استوانه می چرخد، یک پره ی آن، نمونه و گلوله را با خود به بالا می برد و از آنجا آنها را بطرف مقابل استوانه میریزد و بدین ترتیب در اثر وارد آمدن ضربه، سنگدانه ها دچار لهیدگی می شوند. محتوی استوانه، یعنی سنگدانه ها، ضمن ساییده شدن در داخل آن حرکت کرده و بار دیگر به پره برخورد می کنند و این سیکل تکرار می گردد. درصد مصالح از دست رفته بیانگر میزان سایش سنگدانه ها است.

دستگاه لوس آنجلس

این آزمایش به طور وسیعی برای تشخیص کیفیت نسبی و قابلیت مصالح سنگی که دارای ترکیبات معدنی مشابهی بوده و از منابع مختلفی تهیه شده اند به کار برده می شود. در ضمن باید دانست که این آزمایش تنها برای سنگدانه های کوچکتر از 5/37 میلیمتر مناسب است.

مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن

یکی از خصوصیات بسیار مهم یک سنگدانه، مقاومت آن در برابر یخ زدن و آب شدن مکرر است. در صورتی که سنگدانه ای به حدی آب جذب کرده باشد که با قرار گرفتن در معرض یخ زدن نتواند فشار هیدرولیکی بوجود آمده را تحمل کند، یخ زدگی آب موجود در سنگدانه موجب انبساط آن گشته و در شرایط زیاد بودن این قبیل سنگدانه ها در بتن موجب متلاشی شدن آن می گردد.

شکل و بافت سطحی دانه ها

شکل و بافت سطحی مصالح سنگی درشت دانه بر کیفیت بتن موثر است.

هر چه سطح دانه ها صاف تر و گرد گوشه تر باشد در مقایسه با دانه های تیز گوشه به آب کمتری نیاز دارد. همین طور سنگدانه های تیز گوشه نسبت به سنگدانه های با سطح صیقلی و صاف برای نسبت آب به سیمان ثابت به سیمان بیشتری نیاز دارند.

از لحاظ شکل، مصالح را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود:

مصالح گرد گوشه: یعنی سنگ هایی که طی سالهای زیاد تیزی گوشه های آنها گرفته شده است.
(شن رودخانه ای)

مصالح تیز گوشه: دارای لبه های کاملاً مشخص در محل برخورد سطوح جانبی مختلف با یکدیگر هستند، مثل سنگ های شکسته.

مصالح پولکی: ضخامت آنها نسبت به دو بُعد دیگرشان بسیار کم است. مثل سنگهای ورقه ای شده.

مصالح سوزنی: طول آنها نسبت به دو بُعد دیگرشان بسیار زیاد است.

مصالح پولکی و سوزنی: ضخامت آنها بسیار کمتر از عرضشان و عرض آنها بسیار کمتر از طولشان است.

جذب آب و رطوبت سطحی

برای تولید بتن باید شرایط رطوبتی سنگدانه ها مد نظر قرار گیرد. چرا که آنقدر آب مصرفی برای مخلوط بتن در کارگاه باید با توجه به شرایط رطوبتی سنگدانه ها تنظیم گردد تا آب اختلاط مخلوط با مقدار در نظر گرفته شده در هنگام طرح مخلوط تفاوتی نداشته باشد.

در صورتی که مقدار آب موجود در مخلوط بتن ثابت نماند، تمامی ویژگی های بتن اعم از مقاومت فشاری، کارایی، پایایی و سایر مشخصات آن تغییر خواهد کرد.

شرایط رطوبتی سنگدانه ها به صورت زیر مشخص می گردد:

حالت خشک شده در کوره (Oven – dried) : در این حالت هیچ آبی در داخل سنگ دانه باقی نمی ماند و به طور کامل آب جذب می کند.

حالت خشک شده در هوا (Air – dried) : روی سطح خارجی سنگدانه ها اثری از رطوبت وجود ندارد، اما دارای مقداری رطوبت داخلی است و مقداری آب جذب می کند.

حالت اشباع با سطح خشک (Saturated – Surface dry) : در این حالت مقدار رطوبت سنگدانه به حدی است که نه آبی را به بتن انتقال داده و نه آبی را از بتن جذب می کند. سطح سنگدانه خشک است.

خیس یا تر (اشباع با سطح مرطوب) (Saturated) : در این حالت علاوه بر اینکه تمام منافذ پر از آب است روی سطح سنگدانه هم آب وجود دارد.

وضعیت رطوبتی سنگدانه ها

به طور معمول فرض می شود که هنگام گیرش بتن، سنگدانه های آن در حالت اشباع با سطح خشک (SSD) می باشند. در صورتی که سنگدانه ها در حالتی غیر از (SSD) باشند، برای رسیدن به این حالت یا از بتن
آب گرفته یا به آن آب می دهند.

جذب آب سنگدانه ها برای رسیدن به حالت (SSD)، عبارتست از نسبت آب لازم برای رسیدن سنگدانه ها به حالت (SSD)، به جرم سنگدانه ها در حالت خشک. این کمیت به صورت درصد بیان می شود. معمولاً جذب آب ماسه، به علت بالاتر بودن سطح مخصوصش، از جذب آب شن هم جنس آن بیشتر است.

برای اندازه گیری میزان جذب آب شن، آن را ۲۴ ساعت در آب به حد اشباع می رسانند و سپس با حوله یا پارچه ی جاذب آب آنقدر خشک می نمایند تا سطح آن درخشان شود. تفاضل وزن سنگدانه در این حالت و حالت خشک شده در کوره، تقسیم بر وزن سنگدانه ی خشک شده در کوره، میزان جذب آب سنگدانه خواهد بود.

برای اندازه گیری جذب آب ماسه آن را ۲۴ ساعت در آب به حد اشباع می رسانند و سپس با استفاده از یک جریان هوای خشک، با یک منبع حرارتی دیگر، بطور یکنواخت آنقدر حرارت می دهند تا به حالت اشباع با سطح خشک در آید. ملاک رسیدن به حالت (SSD) برای ماسه آن است که مخروطی که با قالب ساخته می شود پس از بالا کشیدن قالب به آرامی بریزد. به عبارت بهتر تا وقتی که سطح ماسه دارای آب می باشد بین ذرات ماسه چسبندگی ظاهری وجود دارد. در لحظه ی رسیدن به حالت (SSD) چون این چسبندگی ظاهری دیگر وجود ندارد، مخروط با شیب تند فرو خواهد ریخت. از طرف دیگرسنگدانه ای که به حالت (SSD) رسیده باشد، نه به ظرف خود رطوبتی می دهد و نه از آن رطوبت می گیرد.

تعیین رطوبت سطحی در سنگدانه های ریز به صورت کارگاهی

تعیین مقدار رطوبت سطحی در سنگدانه های ریز در کارگاه از طریق جابجایی در آب می باشد. این روش آزمون بطور وسیع استفاده نمی شود. در هر حال این یک روش ساده و آسان در کارگاه ها و یا کارخانه ها، برای تعیین مقدار رطوبت سنگدانه های ریز بوده در شرایطی که وزن مخصوص معلوم باشد و وسایل خشک کردن در دسترس نباشد. برای آزمون تعیین رطوبت سطحی می توان مقدار آب سطحی را هم از طریق وزن و هم از طریق حجم

اندازه گیری کرد. در هر دو مورد، آزمون باید در محدوده ی دمپایی ۱۸ تا ۲۹ درجه سلسیوس انجام گیرد.

الف) تعیین رطوبت سطحی به روش وزنی

ابتدا وزن مخزن را درحالی که تا نشانه آن از آب پر شده است برحسب گرم تعیین می نمایند. قبل از ریختن سنگدانه ها به داخل مخزن ارتفاع آب را به گونه ای تنظیم می کنند که مجموع ارتفاع آب و سنگدانه ها از نشانه اولیه بالاتر نرود.

آزمونه سنگدانه های ریز وزن شده را بداخل مخزن ریخته و حباب های هوای ایجاد شده را خارج می کنند. سپس مخزن را تا نشانه پر کرده و وزن آن را به گرم اندازه گیری می کنند. وزن آب جابجا شده طبق رابطه (۱) محاسبه خواهد شد.

ب) میزان رطوبت سطحی به روش حجمی

حجمی از آب را که برای پوشاندن سنگدانه ها کافی باشد به میلی لیتر اندازه گرفته و در مخزن می ریزند. آزمونه حاوی سنگدانه های ریز را وزن کرده و به داخل مخزن ریخته و سپس هوای حبس شده را آزاد کرده و حجم مجموع آزمونه و آب به کمک فلاسک مدرج اندازه گیری می شود. در صورت استفاده از یک پیکنومتر یا فلاسک حجم سنجی با حجم معلوم، مخزن را تا نشانه حجم مشخص با حجم معلوم از آب اضافی پر می کنند. حال حجم فلاسک یا پیکنومتر معادل حجم مجموع آزمونه و آب است. حجم آب جابجا شده طبق رابطه (۲) محاسبه می شود.

مقدار آب جابه جا شده به وسیله آزمونه به گرم از فرمول زیر به دست می آید:

رابطه (۱) W_d = W_c + W_s - W

که در اینجا:

W_d= وزن آب جابجا شده بوسیله آزمونه به گرم

W_c= وزن مخزن پر شده تا نشانه با آب به گرم

W_s= وزن نمونه به گرم

W= وزن مخزن پر شده با آب تا نشانه و آزمونه به گرم

حجم آب جابه جا شده به وسیله آزمونه به میلی لیتر نیز از رابطه زیر محاسبه می شود:

رابطه (۲) V_s = V₂ – v₁

که در اینجا:

V_s= حجم آب جابجا شده بوسیله آزمونه به میلی لیتر

V₂= حجم مجموع آزمونه و آب به میلی لیتر

V₁= حجم کلی آب در فلاسک یا پیکنومتر مورد نیاز برای پوشاندن آزمونه و رساندن ارتفاع آن به نشانه با حجم معلوم به میلی لیتر

درصد رطوبت سطحی سنگدانه های ریز اشباع شده از آب با سطحی خشک از فرمول زیر بدست می آید:

P = [(W_d – V_d) / (W_s – W_d)] × 100

که در اینجا:

P = درصد رطوبت سطحی سنگدانه های ریز اشباع از آب با سطحی خشک.

V_d = وزن آزمونه (W_s) تقسیم بر وزن مخصوص کلی سنگدانه های ریز در حالت اشباع با سطح خشک.

W_d = وزن آب جابجا شده به گرم

W_s = وزن آزمونه به گرم

درصد رطوبت سطحی سنگدانه های خشک بصورت زیر محاسبه می گردد:

P_d = P[1 + (P_a /100)]

که در اینجا:

P_d = رطوبت سطحی سنگدانه های خشک به درصد

P_a = درصد جذب سنگدانه های ریز

این فرمول در صورتی که درصد جذب سنگدانه های ریز مشخص باشد، قابل استفاده است. مقدار رطوبت کلی سنگدانه های خشک که از مجموع رطوبت سطحی (P_D) و جذب (P_a) به دست می آید.

دانه بندی

عمل جدا کردن دانه های سنگدانه به وسیله سری الک هایی که از بالا به پایین چشمه های آن ریزتر می شود و دانه های مانده بر روی الک ها از بالا به پایین ریزتر می شوند را دانه بندی می نامند. برای طبقه بندی سنگ دانه های ریز از ۷ نوع الک به شرح جدول (۱) استفاده می شود. برای طبقه بندی سنگدانه های درشت نیز از ۱۳ نوع الک به شرح جدول (۲) استفاده می شود. دانه بندی و محدوده های آن را معمولاً برحسب درصد مواد رد شده از هر الک بیان می کنند.

یک سری الک به همراه ظرف زیر آن

در جدول (۱) محدوده های دانه بندی برای سنگدانه ریز بیان شده است.

از دلایل عمده ای که مشخص کردن حدود دانه بندی و بدست آوردن حداکثر اندازه سنگدانه را ضروری
می سازد می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• بدست آوردن نسبت ترکیب سنگدانه ها
• تخمین سیمان و آب مورد نیاز بتن
• بدست آوردن مخلوطی با کارایی و قابلیت پمپ شدن بالا
• جلوگیری از جمع شدگی مخلوط بتن

تغییر در دانه بندی مورد نظر می تواند به طور جدی بر یکنواختی بتن تاثیر گذار باشد.

بطور کلی بهترین و رضایت بخش ترین نوع سنگدانه ها آنهایی هستند که دارای منحنی دانه بندی یکنواختی باشند و از همه رده دانه ها را در خود جای داده باشد‌. در روش دانه بندی، مصالح خشک شده با لرزاندن از
الک های مختلف (به ترتیب از بالا به پایین) عبور داده می شود و اندازه ی دانه های مانده روی هر الک و مقدار آن تعیین می گردد. اندازه ی دانه های روی هر الک از اندازه ی خود الک بزرگتر ولی از اندازه الک بالای خود کوچکتر است.

نحوه الک کردن صحیح اهمیت بسیار زیادی دارد. اگر نتایج آزمایش دانه بندی بر روی منحنی نشان داده شود کاربرد آن آسانتر خواهد بود. به دلیل آن که معمولاً سنگ دانه های وسیعی را شامل می شوند، لذا نتایج را
بر روی یک منحنی نیمه لگاریتمی ترسیم می کنند.

جدول (۱) دانه بندی مصالح سنگی ریزدانه (ماسه)

اندازه الک استاندارد با سوراخ مربع	درصد وزنی رد شده از هر الک آزمایشگاهی
5/9 میلیمتر	100
76/4 میلیمتر	100- 95
38/2 میلیمتر	100- 80
19/1 میلیمتر	85- 50
595 میکرون	60- 25
297 میکرون	30- 10
149 میکرون	10- 2

باقیمانده مصالح بین هر دو الک متوالی جدول فوق نباید بیش از (۴۵٪) وزن کل نمونه باشد.

در منحنی دانه بندی، محور X نشان دهنده ی اندازه ی الک ها با مقیاس لگاریتمی، و محور Y نشان دهنده ی درصد تجمعی عبوری از الک می باشد. به دلیل اینکه نمونه ای که مورد آزمایش قرار می گیرد، بایستی معرف مصالح مورد آزمایش باشد، معمولاً بیشتر از اندازه ی مورد نیاز آزمایش نمونه گیری می شود. سپس نمونه مورد نظر بطور مناسبی کاهش داده می شود.

برای این امر ابتدا مخلوط سنگدانه (شن ی�� ماسه) را به هم زده و مقدار مناسبی از آن را جدا می کنند. وزن نمونه ای که برای آزمایش به کار می رود، باید بعد از خشک شدن تقریباً برابر وزن خواسته شده باشد. تقسیم بندی نمونه برای درشت دانه و ریز دانه با استفاده از قوطی مقسم (شکل ۴) و یا تربیع انجام می گیرد.

قوطی مقسم برای تقسیم بندی نمونه های سنگ دانه

در روش تربیع ابتدا مخروطی از مصالح تهیه می شود. (مصالح از بالا ریخته می شود تا بصورت مخروطی درآید) این عمل ممکن است چند بار تکرار شود. سپس مخروط صاف شده به ۴ قسمت تقسیم می شود. (شکل ۵) دو قسمت از دو ربع زوج یا فرد را انتخاب می کنند و به عنوان نمونه ی آزمایشی بکار می گیرند. البته این عمل ممکن است چند بار تکرار شود تا وزن مورد نیاز حاصل شود.

روش تربیع برای نمونه برداری مطلوب

جدول (۲) دانه بندی مصالح سنگی درشت دانه (شن)

اندازه الک های استاندارد (میلیمتر)

19/1

38/2

76/4

5/9

7/12

05/19

4/25

1/38

8/50

5/64

2/76

9/88

6/101

درصد وزنی رد شده از هر الک آزمایشگاهی (دارای سوراخ های مربع)

10/38 تا 9/88 میلیمتر

0 تا 5

0 تا 15

25 تا 60

90 تا 100

100

10/38 تا 5/64 میلیمتر

0 تا 5

0 تا 15

35 تا 70

90 تا 100

100

76/4 تا 8/50 میلیمتر

0 تا 5

10 تا 30

35 تا 70

95 تا 100

100

76/4 تا 1/38 میلیمتر

0 تا 5

10 تا 30

35 تا 70

95 تا 100

100

76/4 تا 4/25 میلیمتر

0/ تا 5

0 تا 10

25 تا 60

95 تا 100

100

76/4 تا 05/19 میلیمتر

0 تا 5

0 تا 10

20 تا 55

90 تا 100

100

76/4 تا 7/12 میلیمتر

0 تا 5

0 تا 15

40 تا 70

90 تا 100

100

3/2 تا 5/9 میلیمتر

0 تا 5

0 تا 10

10 تا 30

85 تا 100

100

4/25 تا 8/50 میلیمتر

0 تا 5

0 تا 15

35 تا 70

90 تا 100

100

05/19 تا 7/38 میلیمتر

0 تا 5

0 تا 10

20 تا 55

90 تا 100

100

برای جلوگیری از جدا شدن دانه ها باید ماسه را کمی مرطوب کرد. در قوطی مقسم نیز نمونه از بالا ریخته
می شود (در داخل قوطی) و به دو قسمت تقسیم می گردد. در صورتی که نیاز به مقدار بیشتری از نمونه باشد می توان مقدار بیشتری سنگدانه را در داخل قوطی ریخت. هر کدام از دو قسمت می تواند برای آزمایش بکار رود.

وزن مخصوص

وزن مورد نیاز سنگدانه برای پر کردن ظرفی به حجم واحد را وزن مخصوص می گویند که این حجم توسط سنگدانه و فضای خالی بین آنها اشغال می شود. مقدار فضای خالی در سنگدانه های درشت حدود ۳۰ تا ۴۵ درصد و برای سنگدانه های ریز حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد است. هر چه سطح دانه ها صیقلی تر باشد حجم فضای خالی نیز کمتر خواهد بود.

مقاومت فشاری سنگدانه ها

هنگامی که مصالح سنگی درشت باشند این آزمون را ممکن است مستقیماً برای به دست آوردن حداکثر اندازه خستگی سنگ به کار برد. بدیهی است بار وارده باید تدریجی افزایش یابد و خستگی نیز بر حسب کیلوگرم
بر سانتیمتر مربع تعیین گردد.

روش آزمون

قطر و ارتفاع هر یک از نمونه های آزمون باید با دقت (025/0 میلیمتر بیست و پنج هزارم میلیمتر) اندازه گیری شود و نمونه آزمون باید با محور صفحات آهنی هم مرکز باشد.

هر آزمون باید از یک فشار مستقیم که نیروی فشاری به دو انتهای قطعه استوانه ای مورد آزمون با نرخ ۵ تن در دقیقه وارد می شود تشکیل شود. در هر آزمون حداکثر نیروی نهایی وارده را که باعث شکستن نمونه می شود باید مورد بررسی قرار داد.

تهیه نمونه

نمونه باید به شکل استوانه به قطر متوسط 65/0 × 40/25 میلیمتر و ارتفاع متوسط 65/0 × 40/25 میلیمتر باشد. در هیچ نمونه آزمودنی نباید قطر بیش از 25/0 میلیمتر و ارتفاع بیش از 13/0 میلیمتر تغییر کند و
صفحه های انتهایی آن باید با دقت 025/0 بیست و پنج هزارم میلیمتر پرداخت گردند و بر محور استوانه عمود باشند.

قطعه هایی که نمونه های آزمودنی از آنها ساخته می شوند باید از مصالح تازه استخراج شده باشند و هیچگونه آثاری از شکستگی قبلی در آنها دیده نشود. هرگاه این قطعه ها دارای سطوحی باشند که در آنها نقاط ضعفی دیده شود نمونه باید چنان انتخاب گردد که سطح غیر سالم عمود بر محور استوانه نمونه باشد.

اگر قطعه مورد آزمون فقط به وسیله ساییدن ساخته شود اندازه نمونه باید تقریباً ۴ × ۴ × ۸ سانتیمتر باشد و اگر قطعه آزمودنی با دادن تراش سوراخ کردن و صیقل دادن ساخته شود ابعاد نمونه باید تقریباً ۱۰ × ۱۵ × ۱۵ سانتیمتر باشد. در هنگام ساختن قطعه های آزمون، بر سنگ نباید عملیاتی انجام شود که باعث شکستگی در آن گردد (مانند لب پریدن و خرد شدن با چکش) در حین عملیات سوراخ کردن ساییدن و صیقل دادن باید جریان کافی آب سرد به کار برد تا اطمینان حاصل شود که مصالح سنگی در اثر افزایش حرارت صدمه نخواهد دید.

قطعه آزمودنی باید مدت ۴ ساعت در گرمخانه با حرارت ۱۱۰ – ۱۰۰ درجه سانتی گراد خشک شود و قبل از آزمون خنک شود.

اگر سطوح غیر سالم در نمونه دیده نشود سه قطعه آزمایش می شود و اگر سطوح غیر سالم در نمونه دیده شود چهار قطعه آزمایش می شود که در دو تای آنها سطوح غیر سالم باید عمود بر محور استوانه باشد خستگی در سطح مقطع قطعه مورد آزمون بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع حساب می شود.

گزارش نتیجه و محاسبه

مقدار خستگی خرد شدن برای هر قطعه آزمون به تنهایی و همچنین میانگین خستگی خرد شدن تمام آزمونها باید با تقریب ۵ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع گزارش شود. وجود هرگونه موقعیت خاص برای قطعه آزمون که در نتایج آزمون موثر می باشد از قبیل درز و شکاف و غیره باید در گزارش بیاید.

حمل و نقل و نگهداری مصالح سنگی

بارگیری، حمل و تخلیه مواد سنگی بتن و انبار کردن آنها باید به نحوی باشد که مواد خارجی زیان آور در آنها نفوذ نکنند و دانه های ریز و درشت از یکدیگر جدا نشوند. مصالح سنگی باید دور از پوشش گیاهی و مواد آلوده کننده نگهداری شود.

شن و ماسه باید به طور جداگانه انبار شوند و در مواقعی که درشتی دانه های شن از 1/38 میلیمتر تجاوز کند، این دانه ها نیز باید در دو گروه انباشته گردند تا امکان جداشدگی دانه ها به حداقل برسد. هنگامی که بزرگترین اندازه سنگدانه 1/38 میلیمتر باشد مرز جدایی دو نوع سنگدانه 05/19 میلیمتر و وقتی که بزرگترین اندازه 8/50 یا 5/64 میلیمتر باشد مرز جدایی دو نوع سنگدانه 05/19 میلیمتر و وقتی که بزرگترین اندازه 50/8 یا 5/64 میلیمتر باشد مرز جدایی 4/25 میلیمتر خواهد بود. دیوارهای تقسیم مصالح سنگی باید به قسمی محکم باشد که هنگام خالی شدن یک قسمت و پر بودن بخش دیگر، رانش سنگدانه ها آنها را خراب نکند. به هنگام بارش و یخبندان باید روی شن و ماسه را با برزنت یا ورقه های پلاستیکی مناسب پوشانید و در گرمای شدید برای آنها سایبان ایجاد کرد تا زیاد از حد داغ نشوند.

توده های شن و ماسه نباید به شکل مخروط های بلندی در آیند، زیرا این عمل سبب جدا شدگی دانه های ریز و درشت می شود، بلکه باید آنها را در لایه هایی به ضخامت یکسان انبار نمود و جابجا کردن آنها را به صورت افقی انجام داد. به هنگام وزش باد باید از جدا شدن ذرات ریز در حین تخلیه جلوگیری شود. محل دپو باید چنان آماده گردد که همواره تخلیه یکنواخت آب مازاد امکانپذیر باشد. برای دستیابی به رطوبت یکنواخت برای مصالح سنگی در کارگاه باید حداقل این مصالح ۱۳ ساعت در محل باقیمانده و سپس به مصرف برسند.

سیلوی ذخیره مواد سنگی حتی المقدور باید به شکل مربع یا دایره بوده و شیب قسمت های پایین آن کمتر از ۵۰ درجه باشد. ریختن مصالح سنگی به داخل سیلو باید به صورت قائم انجام شود تا از برخورد مواد سنگی با کناره های سیلو جلوگیری به عمل آید، زیرا این عمل سبب جداشدگی دانه ها می شود. پر بودن سیلوی مواد سنگی باعث کاهش شکسته شدن مصالح سنگی و حفظ دانه بندی مصالح خواهد شد. بهتر است در هنگام خالی کردن سنگدانه ها از بلندی به داخل سیلو از نردبان مواد سنگی استفاده شود. در صورتی که مواد سنگی در حین جابه جا کردن شکسته شوند، باید قبل از ساختن بتن آنها را مجدداً دانه بندی کرد.

انبار کردن سنگدانه ها

از آنجا که ۷۵ درصد حجم بتن را مصالح سنگی تشکیل می دهد، روش انبار کردن و نگهداری مصالح سنگی اهمیت زیادی دارد. یکی از مشکلاتی که در هنگام انباشتن سنگدانه ها در کارگاه مشاهده می شود، جدا شدن ذرات دانه های سنگی است. مصالح سنگی دانه بندی شده ممکن است در هنگام عملیات انباشتن دچار عارضه جداشدگی دانه ها شود. برای کنترل جداشدگی ذرات مصالح سنگی و به طور کلی در هنگام انبار کردن صحیح سنگدانه ها موارد زیر باید رعایت گردد، همچنین شکل (۶)، روشهای صحیح و نادرست انبار کردن را نشان
می دهد.

الف: برای اجتناب از جدا شدن ذرات نباید انباشته سنگدانه ها دارای ارتفاع زیاد باشد، زیرا دانه های بزرگتر جدا شده و به پایین انتقال می یابند. بهترین روش برای انباشتن سنگدانه استفاده از کامیون است، به نحوی که تخلیه مصالح در کنار یکدیگر انجام پذیرد، تا بدین وسیله، انباشته های کوچک در مجاور هم قرار گیرند. روش دیگر انباشتن سنگدانه، استفاده از کلامشان (چنگک) است که سنگدانه ها را در طبقات با لایه های مختلف انبار می کند.

ب: عبور از بالای انباشته و تخلیه سنگدانه ها در انتهای آن مجاز نیست، زیرا سبب جدا شدن دانه ها می گردد. بهتر است لودر از کنار انباشته سنگدانه ها و از قسمت بالا به پایین، سنگدانه ها را بردارد به گونه ای که تمام لایه های افقی به طور همزمان مورد استفاده قرار گیرند. به طور کلی کامیونها و لودرها نباید روی انباشته رفت و آمد نمایند، زیرا باعث شکستن سنگدانه ها می شوند، بلکه مواد مضر و آلوده را نیز به آن منتقل می کنند.

پ: سنگدانه ها باید روی سطح زمین سخت و خشک انبار شود. اگر چنین مکانی در کارگاه وجود ندارد، بهتر است که سنگدانه ها بر روی سکوی بتنی به ضخامت ۱۰ سانتیمتر انباشته شود.

جدول (۳) حداکثر مقادیر مجاز برای مواد زیان آور در سنگدانه های ریز بتن