سنگدانههای ریز یا درشت مورد استفاده که یکی از اصلیترین مشخصات سنگدانه بتن محسوب میشوند، از نظر شکل ظاهری به ۶ دسته تقسیم میگردند:
*️⃣ سنگدانههای گرد: سنگدانههایی که در اثر فرسایش در طبیعت، به شکلی تقریباً گرد و کروی، با سطحی صاف تبدیل شدهاند، جزو این گروه از سنگدانهها قرار میگیرند. این سنگدانهها عموماً در بستر رودخانه یا ساحل دریا یافت میشوند و زمانی که به صورت تودهای در بتن قرار میگیرند، کمترین فضای خالی را در بتن ایجاد میکنند (حدود ۳۲%).
*️⃣ سنگدانههای نامنظم: این سنگدانهها تقریباً سطحی صاف دارند، ولی شکل آنها کروی نیست. مصالح استخراج شده از معادن طبیعی، شامل چنین دانههایی هستند. زمانی که این سنگدانهها به صورت تودهای در بتن قرار میگیرند، حدود ۳۶% فضای خالی در بتن ایجاد میکنند.
*️⃣ سنگدانههای گوشهدار: سطح این سنگدانهها صاف و صیقلی نبوده و اصولاً دارای گوشههای تیز هستند. شکل کلی این دانهها به مکعب نزدیک است و مصالح سنگ شکسته در رده سنگدانههای گوشهدار قرار میگیرند. سنگدانههای گوشهدار بیشترین فضای خالی را در بتن ایجاد میکنند (حدود ۴۰%). از این رو ساخت بتن با این دانهها در مقایسه با دو نوع قبلی دانه، به خمیر سیمان بیشتری نیاز دارد.
*️⃣ سنگدانههای پولکی یا پهن: سنگدانههای پهن از جمله سنگدانههایی هستند که ضخامتشان به شکل قابل ملاحظهای نسبت به دو بُعد دیگرشان کمتر است. دانههای پولکی در مصالح رودخانهای (با سطوح صاف و صیقلی) و در مصالح شکسته یافت میشوند؛ ضمن آنکه سنگدانههای ریز نیز ممکن است به طور قابل ملاحظه (بخصوص در ماسه شکسته) پولکی شکل باشند. اصولاً کارکرد غیر حرفهای و غیر اصولی دستگاه سنگشکن، منجر به تولید مقدار قابل توجهی مصالح شکسته پولکی خواهد شد.
*️⃣ سنگدانههای سوزنی: سنگدانههایی هستند که طول آنها به میزان قابل توجهی نسبت به سایر ابعاد آن بزرگتر است. این دانهها در مصالح رودخانهای (با سطوح صاف و صیقلی) و در مصالح شکسته یافت میشوند.
*️⃣ سنگدانههای پولکی و دراز: سنگدانههایی هستند که طول آنها نسبت به عرضشان بزرگتر بوده و عرض آنها نسبت به ضخامتشان بیشتر است.
اصولاً سنگدانههای مناسب برای ساخت بتن، سنگدانههای گرد، نامنظم و گوشهدار هستند، زیرا بکارگیری دانههای پولکی و سوزنی شکل، روانی و کارایی بتن تازه را کاهش داده و از مقاومت بتن نیز میکاهد. از این رو در بعضی مراجع و به فرض آنکه تعریف استاندارد ASTM C125 برای سنگدانه پهن و دراز به کار گرفته شود، حداکثر مقدار مجاز این سنگدانهها جهت مصرف در بتن برابر ۱۵% ذکر شده است.
مبحث نهم مقررات ملی نیز، حداکثر ضریب پولکی دانههای ریز را به ۳۰% و حداکثر ضریب سوزنی دانههای درشت را (اگر بزرگترین بُعد دانهها تا ۱۲/۵ یا تا ۳۸ میلیمتر باشد)، به ترتیب به ۴۵ یا ۴۰% محدود میکنند.
توجه داشته باشید استفاده از سنگدانههای گرد در ساخت بتن که از اصلیترین مشخصات سنگدانه بتن است، کمترین نیاز به مصرف سیمان را به خود اختصاص میدهد. دلیل این مسأله آن است که دانههای گرد نسبت به دانههای نامنظم و گوشهدار، سطح ظاهری کمتری داشته و در نتیجه، خمیر سیمان کمتری برای پوشش سطح ظاهری دانهها نیاز دارد. بدینترتیب میتوان گفت از نظر مصرف کمتر سیمان پس از سنگدانههای گرد، سنگدانههای نامنظم و سنگدانههای گوشهدار قرار دارند.
از سوی دیگر باید گفت بتنی که با سنگدانههای گوشهدار ساخته شود، به دلیل امکان درگیر شدن بهتر سنگدانهها با یکدیگر و برقراری اصطکاک بهتر میان آنها مقاومتر خواهد بود. بدینترتیب در محدود بتن با مقاومت معمولی (مثلاً تا مقاومت فشاری ۴۰ مگاپاسکال)، شکل سنگدانه در مقاومت بتن تأثیر اساسی نداشته و با انواع سنگدانههای گرد، نامنظم و گوشهدار (به شرط مرغوب بودن)، میتوان به مقاومت تقریباً یکسان دست یافت.
در مقابل برای ساخت بتن با مقاومت بالا، استفاده از سنگدانههای گوشهدار موجب تولید بتن با مقاومت بالاتری میشود. توجه داشته باشید وجود سنگدانههای سوزنی و پولکی در بتن، به دلیل ایجاد تمرکز تنش و شکستن سنگدانه، مقاومت نهایی بتن را میکاهد.
💠 بافت سطحی سنگدانهها 💠
تقسیم بافت و ساختار سطحی سنگدانهها به درجه سایش سطحی، نرمی و زبری سطح سنگدانه، سختی، اندازه ذرات، ساختار مولکولی و خصوصیات حفرهای سنگ اصلی وابسته است. بافت و ساختار سطحی سنگدانهها که از جمله مشخصات سنگدانه بتن است، در ۶ گروه ذیل تقسیم میشود:
*️⃣ بافت شیشهای: سنگدانههایی با شکست صدفی؛ نظیر دانههایی از جنس سنگ چخماق سیاه یا سرباره شیشهای.
*️⃣ بافت صاف و نرم: سنگدانههای با آب ساییده شده یا صاف و نرم، به دلیل شکسته شدن از سنگهای لایهای یا سنگهای با بافت دانهای بسیار ریز، مثل شن رودخانهای، یا دانههایی از جنس چرت، تخته سنگ و مرمر.
*️⃣ بافت دانهای: سنگدانههایی که در شکست کم و بیش، حاوی ذرات گرد یکنواخت به هم هستند؛ نظیر دانههایی از جنس ماسه سنگ.
*️⃣ بافت ناهموار و خشن: سنگدانههای ناشی از شکست ناهموار سنگهای حاوی ذرات ریز یا متوسط (ولی نه با حالت بلوری آشکار)، مثل دانههای حاصل از شکستن بازالت و سنگ آهک.
*️⃣ بافت بلوری: سنگدانههایی با اجزای بلوری آشکار، مثل: دانههای از جنس گرانیت، گابرو و گنایس.
*️⃣ بافت حفرهدار: سنگدانههایی با حفرههای آشکار سطحی، مثل: دانههایی از جنس پومیس (سنگ پا)، کلینکر و رس منبسط شده.
در نظر داشته باشید بافت و ساختار سطحی سنگدانه به همراه شکل آن، بر میزان آب مورد نیاز برای ساخت بتن و خصوصیات روانی بتن تازه مؤثر است. به علاوه بافت سطحی خشن تر دانه، مقاومت خمشی بتن و نیز مقاومت فشاری بتن را افزایش میدهد.