آزمایشگاه تکنولوژی بتن
آزمایش دانه بندی شن
تهیه کننده:دکتر بهزاد زراعت
مقدمه :
در کارهای اجرایی قبل از انجام پروژه روی خاک وضعیت نشست خاک باید معلوم وتوانایی خاک برای تحمل بارها باید بررسی شود . پس باید آزمایش هایی روی خاک انجام دهیم تا بتوانیم در مورد خاک قضاوت کنیم و اگر لازم بود خاک را اصلاح کنیم .
یکی از آزمایش هایی که باید روی خاک انجام گیرد آزمایش دانه بندی است که بر اساس اندازه خاک به دو صورت انجام می شود . برای خاک های ریزدانه آزمایش هیدرومتری وبرای خاک های درشت دانه آزمایش الک انجام می شود .
آزمایش دانه بندی با الک جهت تعیین دانه بندی مصالح ریزدانه یا درشت دانه و اکثرا برای شن و ماسه استفاده می شود . الک ها به طور منظم از درشت به ریز و از بالا به پایین چیده می شوند .
آزمایش بر این اساس استوار است که مقدار ذرات عبوری از یک الک و باقیمانده روی الک بعدی به ترتیب وزن می شوند و درصد گذشته از هر الک را به دست می آوریم ودر انتها منحنی دانه بندی را ترسیم می کنیم که نمونه ای از آن در صفحه بعد ترسیم شده است.
هدف: تعیین اندازه بزرگترین دانه شن و نحوه توزیع دانه های سنگی در اندازه های گوناگون جهت مقایسه و تطبیق با منحنی استاندارد.
اهمیت و کاربرد:
دانه بندی و بزرگترین اندازه دانه، روی مقادیر نسبی دانه ها، همچنین روی مقادیر مورد نیاز سیمان و آب، کارایی، اقتصادی بودن، تخلخل، آبرفتگی، دوام و پوکی بتن اثر می گذارند و هر گونه تغییراتی در دانه بندی می تواند روی یکنواختی بتن در هر بار بتن سازی تاثیر گذارد. استفاده از حداکثر اندازه دانه های شن تابع عوامل گوناگونی است که نسبت به شرایط عملی کار از محدودیتی که از طرف استاندارد ملی ایران تعیین گردیده برخوردار می گردد. طبقه آئین نامه بتن ایران بزرگترین اندازه اسمی سنگدانه های درشت نباید از هیچیک از مقادیر زیر بیشتر باشد. الف) یک پنجم کوچکترین بعد داخلی قالب بتن. ب) سه چهارم حداقل فاصله آزاد بین میلگردها. پ) یک سوم ضخامت دال. ت) سه چهارم پوشش روی میلگردها.
ادامه اهمیت و کاربرد :
از مواد دیگر کاربرد دانه بندی شن، می توان از نتایج آزمایش به منظور تطبیق توزیع اندازه دانه ها با مشخصات لازم برای مصالح سنگی و همچنین تهیه اطلاعات لازم برای کنترل و تصحیح دانه بندی سنگدانه های مختلف و مخلوطهایی که در آنها مصالح سنگی به کار می رود را نام برد و همچنین برای تعمیم رابطه بین تخلخل و تراکم نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
ادامه اهمیت و کاربرد :
با انجام آزمایش دانه بندی و رسم منحنی دانه بندی شن لازم است این منحنی با منحنی استاندارد شن مقایسه گردد و افزایش و کاهش احتمالی آن معین شود تا برای تصحیح آن اقدامات لازم انجام گردد. عمل دانه بندی به وسیله غربالها با سوراخ چهارگوش که از رشته های فلزی ساخته شده اند و یا غربالهایی با سوراخ گرد می باشند انجام می گیرد. ابعاد سوراخهای غربالهایی با سوراخ گرد با یک تصاعد هندسی با قدر نسبت 10^(0.1) = 1.259 بالا می روند و برای ساده کردن عمل این ضریب را 1.25 گرفته اند. واضح است که قطر سوراخ یک غربال با سوراخ گرد قابل مطابقت با ضلع سوراخ یک غربال با سوراخ چهارگوش نیست زیرا یک سوراخ مربع برحسب قطرش اجازه عبور دانه های قدری درشت تر را می دهد. آزمایشهای متعدد نشان داده اند که الک کردن با غربال چهارگوش به ضلع a و الک کردن با غربال سوراخ گرد به قطر d وقتی معادل همدیگر می باشند که 1.25a=d باشد و 1.25 همان قدر نسبت انتخابی پس قطر یا ضلع سوراخهای غربال با نسبت 1.25 بزرگتر می شوند و ضمنا در مقابل هر غربال با سوراخ چهارگوش یک غربال با سوراخ گرد وجود دارد که قطرش 1.25 برابر ضلع غربال با سوراخ چهارگوش می باشد.
شناسایی الک ها :
غربالها به وسیله عددی موسوم به مدول مشخص می شوند و هر مدول نشان دهنده قطر و یا ضلع سوراخ غربال می باشد. مدول یک غربال عبارت است از نزدیکترین عدد کامل به رقمی است که 10 برابر لگاریتم قطر سوراخ به میکرون را معین می کند. مثلا اگر بخواهیم مدول مربوط به الک 100 میکرونی را بدانیم به این ترتیب عمل می کنم. لگاریتم عدد 100 برابر 2 است و در نتیجه 2=2×10 و بنابراین 20 مدول الک 100 میکرونی می باشد. در جدول 1 الکهای مختلف بر حسب استانداردهای انگلستان (BS) – آمریکا (ASTM) و فرانسه (AFNOR) مشخص شده است. در سیستم دانه بندی بر طبق استاندارد ASTM (آمریکا) و BS (انگلستان) در این دو سیستم غربالها به دو گونه نامگذاری می شوند. غربالها با سوراخ بزرگ تا 5/16 اینچ نامگذاری مستقیما با اندازه سوراخ متناسب است به عنوان مثال الک 2/1 یعنی اینکه ضلع هر سوراخ 22/1 اینچ است. برای غربالهای با سوراخ کوچک (کوچکتر از 5/16 اینچ) نامگذاری بر حسب تعداد سوراخ در هر اینچ طول می باشد به عنوان مثال الک 300 یعنی اینکه در هر اینچ طول 30 سوراخ وجود دارد.
وسایل مورد نیاز آزمایش :
الک ها به ترتیب : 1و1.2 اینچ_ 1اینچ_ ¾ اینچ _ ½ اینچ_ 3/8 اینچ_ الک شماره 4 و الک شماره 8
ترازو
دستگاه لرزنده مکانیکی
لرزاننده مکانیکی باید به طور قائم و یا قائم و جانبی لرزش را به الک انتقال دهد.بدین طریق دانه ها در روی الک به بالا و پایین پریده و می غلطند تا در جهت های مختلف روی الک قرار گیرند.
مصالح مورد نیاز :
شن به میزان 820 گرم
شرح آزمایش :
طبق بند 4 استاندارد ایران آزمون الک کردن با دست با روش زیر بکار میروند.
الکها را به ترتیبی که در بخش وسایل مورد نیاز گفته شد قرار می دهیم وبه مدت 10 دقیقه می لرزانیم.
الک ها وسینی راهمراه با سنگدانه باقی مانده روی هر کدام به طور جداگانه وزن می کنیم جمع می زنیم تا خطایمان زیاد نشود.
وزن کل مواد بعد از الک کردن باید با وزن اولیه نمونه کنترل شود و در صورتی که اختلاف این دو بیش از 0.3 درصد باشد نتایج قابل قبول نیست.
فرمول محاسبه درصد عبوری
= هرالک مانده وزن −کل وزن کل وزن :درصد عبوری از هر الک
100_ درصد عبوری=درصد مانده
جدول الک های استاندارد:
گراف دانه بندی :
منابع ایجاد خطا :
1- خطا چشمی در دیدن اعداد نمایش داده شده توسط ترازو و سایر وسایل
اندازه گیری
2 – خطا در دقت وسایل اندازه گیری در آزمایشگاه
3- خطا در انجام محاسبات مورد نیاز برای آزمایش
4- خطا در ریختن و جابه جایی نمونه مورد آزمایش بین ظروف و الک ها
5 – ریخته شدن نمونه از درون ظروف و الک ها به محیط اطراف و همچنین هنگام
ریختن نمونه در تمامی مراحل کمی گرد ایجاد می شود که از وزن نمونه کاسته
شده وباعث ایجاد خطا درآزمایش می شود.
با تشکر از
همراهی صمیمانه شما