شن و ماسه چیست و چه کاربردهای دارد

شن و ماسه قسمت اصلی یک سازه ی بتونی را تشکیل می دهد و با توجه به مقاومت ساختمان های بتونی در برابر عوامل جوی وعمر طولانی تر آن نسبت به ساختمان های فلزی وآجری و استفاده از شن و ماسه در بتون،بررسی وشناخت آن از نظر کیفی حائز اهمیت است.

شن و ماسه :
به تدریج که بشر احتیاج به مصرف سنگ با ابعاد مختلف آن پیدا کرد.سعی نمود برای تمیز دادن آنها از یکدیگر برای اندازه‌های مختلف آن اسم های جداگانه‌ای را انتخاب کند.مثلاً برای دانه‌های بسیار ریز ماسه بادی و برای دانه درشت تر ماسه و همین طور برای دانه‌های درشت تر شن و قلوه سنگ،پاره سنگ،تخته سنگ،صخره وغیره را انتخاب نمود.بطورکلی ویژگی دانه بندی برای ماسه، (سنگ دانه ی ریز)و ویژگی دانه بندی برای شن،(سنگ دانه ی درشت)در استاندارد ملی ایران به شماره ی۳۰۲بیان شده است.

ماسه ها :
دانه هایی که قطرآنهابین ۰٫۰۲ تا ۲ میلی متر و شامل تقسیمات زیراست.
۱-ذرات بین ۱ تا ۲ میلی متر را ماسه درشت می‌نامند.
۲-ذرات بین ۵/۰ تا ۱ میلی متر را ماسه متوسط می‌نامند.
۳-ذرات بین ۲/۰ تا ۵/۰ میلی متر را ماسه ریز می‌نامند.
۴-ذرات بین ۰٫۰۲ تا ۲/۰ میلی متر را ماسه خیلی ریز می‌نامند.
ماسه برای تهیه ی انواع ملات ها،بتون وآجرهای ماسه-آهکی به کار می رود.

شن ها:
دانه هایی که قطرشان بزرگتر از۲ میلی متر باشد،را شن می نامندوشامل انواع زیراست.
۱- شن های ریز که شبیه به خرده سنگ است.
۲- شن های گرد و دارای سطوح صاف(شن نخودی وبادامی).
۳- شن های سوزنی که طولشان بیش سه برابر عرضشان است.
۴- شن های پولکی که عرضشان بیش سه برابر ضخامتشان است.

مروری بر نحوه تشکیل منابع شن و ماسه:
رسوبات آبرفتی جوان،مهم ترین منابع تأمین شن و ماسه ساختمانی‌اند. این رسوبات از یک طرف به دلیل رخنمون وسیعشان در سطح و از طرفی به دلیل ناچیز بودن پیوند ذراتشان به یکدیگر به سادگی قابل بهره برداری‌اند. حدود نیمی از سطح کشور ما را رسوبات جوان متعلق به کواترنر با سنی کمتر از ۲ میلیون سال پوشانده است. منشأ این رسوبات متفاوت است و تنها گروه های بخصوصی از آنها می‌توانند منبع تأمین شن و ماسه ساختمانی باشند.

آبرفتهای رودخانه‌ای:
پس ازآن که ذرات سنگی بر اثر هوازدگی از سنگ مادر جدا شدند.توسط عوامل مختلفی که مهم ترین آن آب است به پایین دست حمل می‌شوند. مقدار و اندازه ذرات حمل شده به انرژی محیط بستگی دارد.جا به جایی مواد در رودخانه به یکی از سه صورت محلول،معلق ( لای و رس) یا غلتیدن و جهیدن در بستر جریان ( ماسه و شن و ذرات درشتر تر)است.
برخورد دانه‌ها به یکدیگر و به بستر رود باعث سائیدگی «گرد شدگی» هر چه بیشتر آنها می‌شود. مقدار گرد شدگی عمدتاً به جنس ذره و فاصله حمل آن بستگی دارد.افزایش مقدار آب وسرعت جریان دو عامل موثر در بالا بردن ظرفیت حمل رودخانه‌است.از این رو در هرنقطه انرژی رود کاهش پیدا کند آنچه را که دیگر قادر به حملش نیست در بستر خود بر جای خواهد گذارد. واضح است که در چنین شرایطی ابتدا ذرات درشت تر و بعد به تدریج ذرات ریزتر ته نشین می‌شوند. در نتیجه ممکن است ذراتی که در یک نقطه ته نشین می‌شوند،یک اندازه( جور شده) بوده و یا از دامنه اندازه‌های متفاوتی برخوردار باشند. بخشی از بار رودخانه که در خشکی ته نشین می‌شود «آبرفت» نام دارد.

در نواحی کوهستانی حجم مواد راسب شده توسط رودخانه کم و ذرات،درشت و گوشه دارند .این رسوبات ممکن است از هر نوع سنگ وبا هر درجه مقاومت مکانیکی و خواص ژئوتکنیکی باشند. آبرفت های قسمت های پایانی رود، به علت انرژی کمی که آب در این نواحی دارد، عمدتاً از لای و رس درست شده است. با توجه به نکات فوق بهترین مصالح خرده سنگی را می‌توان در محدوده میانی یک رودخانه پرآب و پر انرژی جستجو کرد در این نواحی آبرفت های بستر رودخانه معمولاً از شن و ماسه و ذرات درشت تر از آن درست شده و به دلیل مقاومت مکانیکی بالا،دانه بندی معمولاً مناسب،عاری بودن از دانه‌های سست،ذرات ریز و زیان آور مناسب ترین منبع تأمین شن و ماسه‌اند. قسمت اعظم شن و ماسه مصرفی کشور ما از منابع آبرفتی بستر رودها تأمین می‌شود. ویژگی دیگر این آبرفت ها قابل ترمیم بودن آنها است به این نحو که بخشهای استخراج شده در فصل سیلاب،توسط رود جایگزین می‌شود.
هر جا که از انرژی جنبشی آب به سرعت کاسته گردد،رودخانه بار خود را بر جای میگذارد. از این پدیده به منظور رسوب و تجمع مصنوعی شن و ماسه استفاده می‌شود. به این نحو که در مسیر جریان رود و در جاهای مناسب گودال هایی ایجاد می‌کنند تا ضمن کاهش سرعت جریان، رسوبات شن و ماسه شسته شده،در آن انباشته گردد.آبرفت های بستر رود را علاوه بر کف رودهای فعلی می‌توان در شعب قدیمی رود که امروزه کاملاً خشک شده‌اند نیز یافت.

رسوبات مخروطه افکنه:
وقتی رودخانه‌ای از دره‌ای پر شیب به طور ناگهانی وارد دره‌ای کم شیب یا منطقه‌ای مسطح و یا دشت می‌شود، بخشی از بار خود را بر جای می‌گذارد. گسترش افقی این رسوبات معمولاًپهن و نسبتا کوتاه و به شکل مخروط باز شده‌ای است که راس آن متوجه بالا رود است. رسوبات این مخروط های آبرفتی، که به آن « مخروطه افکنه » هم می‌گویند، از راس به سمت قاعده نوعی جور شدگی را نشان می‌دهد. به این ترتیب که در سمت کوهستان دانه‌ها درشت تر بوده و به سمت دشت ریزتر می‌شوند و البته ممکن است در میان رسوبات درشت تر لایه ها و عدسی هایی از لای و رس دیده شود،که معرف فعالیت رودخانه در دوره‌های مختلف است. مخروطه افکنه‌ها در نواحی خشک و نیمه خشک که پوشش گیاهی به صورت پراکنده و شدید است، توسعه بیشتری دارند. در دامنه پاره‌ای از کوه ها مخروطه افکنه‌های دره‌های مجاور به یکدیگر می‌پیوندند و به صورت نوار ممتدی در می‌آیند.به طور کلی دانه‌های رسوبات مخروطه افکنه‌ای بسته به فاصله حمل و بزرگی رودخانه ممکن است گرد شده یا گوشه دار باشند.به دلیل دامنه ی گسترده ی اندازه ی دانه‌ها و وجود ذرات ریز و آلوده کننده در شن و ماسه‌های مخروط افکنه‌ای، تولید مصالح مرغوب از این آبرفت ها و وجود ذرات ریز و آلوده کننده در شن و ماسه‌های مخروط افکنه‌ای، تولید مصالح مرغوب از این آبرفت ها معمولاً به دانه آرایی و گاه شست وشو دارد.در فصول پر باران و زمان طغیان های فصلی، حجم آب رود به طور ناگهانی افزایش می‌یابد و آب محدوده وسیع تری از بستر طبیعی رودخانه را در بر می گیرد. آبرفت هایی که در این زمان در خارج از بستر اصلی رود بر جای گذارده می‌شود معمولاً ریزدانه‌اند ( رس،لای و گاه ماسه )گسترش آبرفت های « دشت سیلابی» به بزرگی رود و توپوگرافی منطقه بستگی دارد. رسوباتی که در زمان سیل در دشت های سیلابی بر جای گذارده می‌شوند، علاوه بر جورشدگی کم و ریزی دانه‌هایشان حاوی مواد آلی حاصل از فرسایش و شست وشوی خاک های نواحی بالا دست‌اند. از این رو ، نیاز به دانه آرایی و شست وشو فراوان دارند.باید توجه داشت که رودی که فعلاً از قدرت زیادی برخوردار نیست ممکن است در گذشته پر انرژی و پر آب تر بوده و لذا ذرات درشت تری را در محدوده بستر گسترده تر قبلی خود ( دشت سیلابی فعلی) بر جای گذارده باشد. دست یابی به چنین رودخانه‌ای قدیمی مستلزم برداشتن رسوبات دانه ریز دشت سیلابی است.در پاره‌ای از رودخانه‌ها علاوه بر رسوبات دشت سیلابی ،آثار دیگری از آبرفت ها دیده می‌شود که در سطح بالاتری نسبت به دشت سیلابی فعلی قرار دارند. این اشکال که « پادگانه آبرفتی » نام دارند معرف رسوبات دشت سیلابی یا آبرفت های قدیم بستر روخانه‌اند که به دلیل افزایش قابلیت تخریب بعدی رود قسمتی از آنها فرسایش یافته‌اند. بهره برداری از رسوبات پادگانه‌های آبرفتی، به دلیل آنکه در سطح بالاتر از رود فعلی و سطح ایستایی آب های زیر زمینی قرار دارند، معمولاً ساده تر است. نقطه ضعف این ذخایر آن است که از یک طرف غیر قابل ترمیم‌اند و از طرف دیگر به دلیل سن نسبتاً بیشترشان، امکان وجود مصالح ترکدار و هوازده در آنها بیشتر است.علاوه بر آن ممکن است آب های زیر زمینی سطح دانه‌ها را با مواد نا مناسبی پوشانده باشد.پهن‌تر شدن بستر رودخانه‌ها در پایین رود که شیب رودخانه کم است با تشکیل پیچ و خم هایی همراه است که به آن ها اصطلاحاً « مئاندر» گفته می‌شود. در طرف محدب بخش خمیده رود به دلیل سرعت کمترجریان، آبرفتهایی بر جای گذارده می‌شود این رسوبات بیشتر از ماسه ریز و گاه ذرات درشت‌تر‌اند. از آن رسوبات مئاندرها که از گسترش زیاد و مشخصات مناسب برخوردار باشند می‌توان مصالح خرده سنگی ریزدانه، مخصوصاً برای تهیه ملات، به دست آورد.

رسوبات مخروط واریزه:
در دامنه کوه ها ذرات و قطعاتی که بر اثر هوازدگی از دیواره کنده می‌شوند، قبل از هر چیز بر اثر نیروی گرانشی به پایین می‌افتند. دانه‌ها و خرده سنگهایی که به این ترتیب به پایین پرتگاه جمع می‌شوند پوشش مخروطی یا مداومی از ذرات را درست می‌کنند. این مواد به دلیل مسافت نسبتاً کوتاه جا به جایی، گوشه دار بوده و جنس و مقاومتشان وابسته به سنگ مادر است. در جاهایی که تنها منبع در دسترس واریزه‌هاست، اگر ذرات ضمن دارا بودن دیگر مشخصات، سالم و بدون هوازدگی نیز باشند، می‌توان آنها را پس از دانه آرایی و در صورت نیاز شست وشو، به کار گرفت.واریزه‌ها قابلیت تراکم زیادی دارند و باربر خوبی نیستند، لذا بر اثر وزن پی به شدت نشست کرده و ممکن است گسیخته شوند.

رسوبات بادی:
این رسوبات معمولاً در حد ماسه و ریزتر از آن بوده و به اشکال مختلفی از جمله تپه‌های ماسه‌ای ( تلماسه ) بر جای گذارده می‌شوند. ته نشست ذراتی که به صورت معلق در هوا جا به جا می‌شوند. رسوبات « لس» را می‌سازد. رسوبات بادی در بخش های وسیعی از کشور، از جمله در کویر‌ها و سواحل دریای مازندران و خلیج فارس و حاشیه برخی از رودها یافت می‌شود و این رسوبات گرچه از جور شدگی خوب و مقاومت بالایی برخوردارند ولی به دلیل ریزی دانه ها مصرف چندانی ندارند.

رسوبات یخچالی:
رسوباتی که پس از ذوب شدن یخچال ها بر جای گذارده شده‌اند یخرفت نامیده می‌شوند. یخرفت ها به دو دسته تقسیم می‌شوند. یخرفت های درهم به دلیل تنوع مقاومت مکانیکی و اندازه دانه هایشان ( از ذرات رسی تا قطعات بزرگ سنگ ) منابع مناسبی برای تأمین شن و ماسه ساختمانی نیستند و در صورتی که به ضرورت مورد استفاده قرار گیرند محتاج دانه آرایی و شست وشوی مفصل‌اند.

رسوبات ساحلی:
به مجموعه موادی که بین دو جزر و مد دریا ته نشین می‌شوند،رسوبات ساحلی گفته می‌شود. در این حرکت متواتر امواج، ذرات را به سمت ساحل برده و باز می‌گرداند که در نتیجه آن ذرات نامقاوم متلاشی شده و حرکت امواج، ذرات ریزتر را از میان ذرات درشت تر می‌شوید.در نتیجه این عمل رسوبی با جورشدگی، گرد شدگی و مقاومت مکانیکی خوب بر جای می‌ماند. به همین جهت است که سواحل رسوبی اغلب از جنس ماسه شسته و اغلب جورند. گاهی نیز رسوبات ساحلی درشت‌تر از ماسه ، یعنی از شن یا ماسه یا قلوه سنگ‌اند. این رسوبات از خشکی حمل شده یا حاصل تخریب ساحل توسط امواج‌اند. جنس و مشخصات رسوبات ساحلی گاه در فواصل کوتاه به شدت تغییر می‌کند. جنس آبرفت های ساحلی بیشتر کانیهای مقاومی مثل کوارتز و فلدسپات، یا کانیهای سنگین است. در برخی از سواحل بخش قابل توجهی از رسوبات در حد ماسه را پوسته آهکی و گاه سیلیسی جانوران تک سلولی دریایی تشکیل می‌دهد.

رسوبات قاره ای:
در آخرین عصر یخبندان، به دلیل تجمع حجم زیادی از آب اقیانوس ها به صورت پهنه‌های یخی در نواحی قطبی، آب دریاها به مراتب پایین‌تر از سطح فعلی قرار داشت ودر نتیجه بخشی از سواحل کم عمق ( تا عمق ۱۰۰ متر) که امروزه فلات قاره نامیده می‌شود از آب دریا خارج بوده است. رودهایی که در آن زمان از خشکی ها به سمت دریاها در جریان بوده‌اند، در بستر خود و در روی فلات قاره جریان داشته‌،آبرفت های مناسبی را بر جای گذارده‌اند. امروزه این رسوبات منابع زیر دریایی شن و ماسه را می‌سازند، با وجود احتمال حجم زیادی از این گونه منابع، تنها بخش کوچکی از آنها در اعماق کم قرار داشته و در شرایط فعلی قابل بهره برداری اند.

رسوبات به هم پیوسته:
البته در برخی نقاط ممکن است به رسوبات قدیمی‌تری برخورد کنیم که علی رغم سن زیادشان کم و بیش ناپیوسته مانده‌اند. این رسوبات که اغلب قسمت هایی از آنها سخت و سیمانی شده‌اند را می‌توان منابع شن و ماسه فسیل نام نهاد. در برخی از نقاط دنیا به دلیل کمبود منابع شن و ماسه طبیعی این نوع منابع نیز مورد بهره برداری قرار می‌گیرند. به عنوان مثال در این مورد می‌توان(ماسه سنگ های سرخ جدید)در انگلستان را نام برد که متعلق به زمان پرمین تا تریاس است.
پیوند سست بین دانه ها، هوازدگی کم، فقدان سیمان نا مناسب و ضخامت کم مواد روباره از مواردی است که می‌تواند یک نهشته رسوبی قدیمی را قابل بهره برداری نماید.

باطله های معدنی:
باطله‌ها و پس مانده‌های فرایند پر عیار کردن مواد معدنی، در برخی موارد، می‌تواند به عنوان منبع شن و ماسه به کار آید. شاخص‌ترین مثال در این مورد عملیات پر عیار کردن طلا در آبرفت هاست که معمولاً حجم بسیار زیادی شن و ماسه شسته را بر جای می‌گذارد.

منابع سنگی :
در جاهایی که منابع طبیعی شن و ماسه در دسترس نباشد یا اینکه منابع موجود از حداقل مشخصات لازم بی بهره باشند از سنگ شکسته استفاده می‌شود.درکاربردهایی که زبری وگوشه داری ذرات موردنظر است سنگی که به طورمصنوعی شکسته و دانه بندی شده است، بهترین عملکرد را نشان می‌دهد. به طور کلی، کنترل کیفیت سنگ شکسته به مراتب آسانتر از شن و ماسه طبیعی است.

چگونگی تهیه مصالح در گارگاه های شن وماسه:
درگارگاه های تهیه ی شن وماسه معمولاً ۲ نوع شن وماسه تهیه می شود:
۱-شن وماسه طبیعی ۲-شن وماسه شکسته
شن و ماسه طبیعی:
هر سال پس از فصل بارندگی وطغیان رودخانه‌ها مقدار زیادی شن و ماسه در بستر رودخانه باقی می‌ماند که پس از کم شدن آب رودخانه‌ها این منابع در دسترس قرار می‌گیرد و این ماسه‌ها را پس از شستن و سرند کردن مورد استفاده قرار می‌دهند.این شن وماسه دارای دانه ی گرد بوده و حالتی طبیعی دارد.
شن وماسه شکسته:
نوع دوم شن وماسه شکسته است،که از خرد کردن قطعات بزرگ سنگ در درون سنگ شکن و دانه بندی شن وماسه توسط سرندهای مختلف طبق نیازمصرف کننده یا استاندارد تهیه می شد.حاشیه این شن وماسه زاویه دار بوده و در تهیه انواع بتن مصرف دارند.در کارگاههای تهیه شن وماسه مواد اولیه از بستر رودخانه توسط لودر جمع آوری شده در مجاورت محل کارگاه انباشته می شوند،مواد اولیه توسط لودر داخل یک قیف ریخته شده که در انتهای قیف یک تغذیه کننده بر حسب میزان کشش دستگاهها ، مواد اولیه رابه خط تولیدتغذیه می نماید.مواد اولیه توسط یک تسمه نقاله به درون سرندهای اولیه ریخته می شوند و در این قسمت به اندازه مختلف بادامی،شن وماسه توسط سرندهای مختلف دانه بندی شده؛ مواد باقی مانده بر روی هر سرند توسط یک تسمه نقاله به محل ذخیره منتقل می شود.مواد بالاتر از اندازههای مورد نیاز یا استاندارد توسط یک تسمه نقاله دیگر به درون سنگ شکن هدایت شده و بعد از خرد شدن به سرندهای دیگر منتقل شده و بر حسب اندازه جدا می شوند که این شن وماسه همان شن و ماسه شکسته است.در صورتی که مواد تولید شده یا بخشی از آن هادارای مقادیری رس باشد لازم است قبل از مصرف، مواد اولیه تولید شده درون دستگاه شن شویی شسته شده ورس های چسبنده به دانه ها زدوده شوند.

تفاوت شن وماسه طبیعی وشکسته:
با توجه به اینکه شن وماسه طبیعی از روی هم غلتیدن تکه های سنگ در اثر جریان آب رودخانه و خرد شدن آنها تولید می شود وممکن است راهی طولانی را با سنگ های دیگر در بستر رودخانه طی نماید (تقریباً قطعه سنگهای درشتر مانند آسیاب ساچمه ای نسبت به قطعات ریزتر عمل می نماید) در نتیجه دانه های شن وماسه حاصل از جریان آب رودخانه گرد گوشه بوده در صورتیکه دانه های شن وماسه شکسته تیز گوشه است.دانه های گرد گوشه به علت آن که سطح آن ها صیقلی می باشد دارای اصطکاک داخلی کمتری بوده و بهتر می لغزدو در بتون ریزی نیز روی همدیگر لغزیده و قالب را پر می کند.در صورتیکه شن وماسه شکسته به علت تیز گوشه بودن اصطکاک داخلی بالایی بین دانه ها وجود داشته و دارای لغزندگی مناسب به روی هم نیست.ولی دانه های شکسته به علت همین اصطکاک داخلی زیاد و تیز گوشه بودن در راه سازی در قسمت روسازی راه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.زیرا چرخ های اتومبیل در موقع ترمز کردن و همچنین در موقع تغیر سرعت دادن و همچنین در سر پیچ ها که یک نیروی گریز از مرکز وجود دارد واتومبیل را به خارج از جاده پرتاب میکند فقط نیروی فی ما بین جاده وچرخ اتومبیل،مانع پرتاب اتومبیل به خارج جاده می شود.ماسه های شکسته به علت اصطکاک داخلی زیاد به سختی روی هم دیگر لغزیده و زیر چرخ های وسایل نقلیه بهتر مقاومت کرده و نیروهای وارده از چرخ اتومبیل رابهتر تحمل می نماید. امرزه در تهیه بتن ها دامنه گسترده ای از مواد طبیعی و مصنوعی بکار گرفته می شوند.از این رو شن و ماسه طبیعی بهترین و پر مصرف ترین مصالح است.مصالح دانه ای بکار گرفته شده در بتن دردرجه اول شن وماسه طبیعی و پس از آن سنگ شکسته یا مخلوطی از آنهااست.در بتون ریزی اگر از مصالح شکسته استفاده شود برای جابجایی بتون در قالب و پرکردن تمام زوایای آن باید دقت بیشتری به عمل آورد.ولی در این نوع مصالح، قطعه ریخته شده در شرایط مساوی دارای مقاومت فشارشی وکششی بیشتری نسبت به شن وماسه طبیعی می باشد.شن وماسه طبیعی دارای مواد اضافی فراوانی از جمله چوب زغال و سایر مواد آلی می باشد که کلیه آنها برای قطعات بتونی و ملات مضر است و مهم تر از همه شن وماسه طبیعی به مقدار زیادی،دارای دانه های ریزترمی باشد که اصطلاحاً به آن خاک می گویند که اگر درصد این دانه های عبوری از الک ۲۰۰ میکرون با توجه به نوع بتن بر طبق استاندارد ملی از ۳ یا ۵ درصد در ماسه زیادتر باشد بصورت فیلم نازکی روی دانه را پوشانیده و مانع اتصال آن با سیمان و در نتیجه با دانه مجاور می گردد که این خود موجب تضعیف قطعه بتونی خواهد بود.برای جلوگیری از این عیب باید شن وماسه طبیعی دو یا سه بار با آب شسته شود.

شکل هندسی دانه:
بهترین و باربرترین شکل دانه از نظر هندسی برای مصرف در بتون شکل نزدیک به کره است و هر قدر شکل دانه به صفحه نزدیکتر باشد و یا درازتر باشد نامطلوب تر بوده و قطعه ریخته شده با آن از مقاومت کمتری برخوردار است به همین دلیل مجموع دانه‌های دراز و پهن مورد مصرف در بتون نباید از ۱۵ % مجموع شن و ماسه بیشترباشد.

دانه پهن به دانه‌ای گفته می‌شود که ضخامت آن از ۶/۰ معدل سوراخهای دو الکی که این دانه بین آنها قرار می‌گیرد کمتر باشد ودانه دراز به دانه‌ای گفته می‌شود که طول آن از ۸/۱ معدل سوراخهای دو الکی که این دانه بین آنها قرار می‌گیرد بیشتر باشد.

جنس شن وماسه:
تقریباً جنس شن و ماسه طبیعی در اختیار ما نیست و ممکن است از همه نوع سنگی در آن وجود داشته باشد.ولی در مورد شن و ماسه شکسته،حق انتخاب بیشتری داریم.البته جنس این نوع شن و ماسه هم کاملاً در اختیار ما نیست ولی در موقع استقرار سنگ شکن ها و سایر ادوات تهیه شن و ماسه می‌توان معادن تهیه سنگ را مورد مطالعه قرار داده و نوع سنگ را تعیین کرد.البته در مورد استقرار محل سنگ شکن ها نیز محدودیت هایی داریم از جمله فاصله آن تا محل مصرف و همچنین مالکیت معدن. به هرحال بهترین سنگ برای تهیه شن و ماسه سنگ های گرانیت و سیلیسی می باشد و بطور کلی هر قدر سنگ متراکم تر بوده و وزن مخصوص آن بیشتر باشد برای تهیه شن و ماسه جهت مصرف در بتون یا راه سازی بهتر است. سنگهای انتخاب شده باید یک دست بوده،فاقد رگه‌های خاکی باشد و وزن مخصوص آن نباید از ۵/۱ گرم بر سانتی متر مکعب کمتر باشد.این سنگها نباید پوک و یا پوسیدگی موضعی داشته باشند،نباید در فعل و انفعالات شیمیایی سخت شدن سیمان ازخودواکنش نشان داده ودر این فعل وانفعالات شرکت نماید،در مجاورت آب نبایدتغییرشکل و حجم بدهد، به عبارت دیگر نفوذ آب در آن نباید موجب متلاشی شدن دانه بشود،از طرفی جذب آب آن نباید آن قدر کم باشد که مانع نفوذ آب ملات در آن شده و در نتیجه موجب نچسبیدن دانه‌ها به یکدیگر بشود. زیرا همان طوری که می‌دانیم آجر یا موزائیک خاصیت مکندگی آب دارد و ضمن آنکه آب ملات رامی مکد مقداری از چسب ملات را بخود جذب می‌کند و این چسب به داخل قطعه نفوذ کرده و آنرا به ملات می‌چسباند حال اگر خاصیت مکندگی دو قطعه که قرار است به هم بچسبند از مقدار معینی کمتر باشد آب ملات و چسب آن ( سیمان،گچ،آهک ) در قطعه‌ها نفوذ نکرده و آنها را به هم نمی‌چسباند.شن و ماسه باید در مقابل عوامل جوی مانند گرما و سرما و یخ زدگی مقاوم باشد و همچنین باید در مقابل سایش و ضربه و سایر نیروهای وارده بر سازه مقاومت نماید.سنگها نباید آلوده به خاک رس،لای و سایر ریز دانه‌ها باشند و همچنین باید از استفاده سنگ گچ و انیدریت و کلیه سولفات ها در تهیه شن و ماسه خودداری نمود.برای انتخاب سنگ جهت شن و ماسه باید توجه داشت که این سنگ ها فاقد نمک هایی باشند که روی فولاد اثر می‌گذارد و چنین سنگ هایی نباید مخصوصاً در سازه‌های بتون آرمه مصرف شود.

بزرگی دانه های شن و ماسه:
دانه بندی مصالح شنی یکی از مهم ترین عواملی است که بر روی مقاومت و قدرت باربری آن تأثیر دارد.دانه بندی مصالح شنی با انجام آزمایش دانه بندی و رسم منحنی دانه بندی تعیین می شود.دانه بندی مصالح شنی معمولاً با استفاده از الک های با اندازه های ۷۵، ۵/۶۲ ، ۵۰ ،۵/۳۷ ، ۲۵ ،۱۹، ۵/۹ میلی متر و الک های با سوراخ های مربع شکل با شماره های ۴، ۱۰، ۴۰، ۲۰۰ انجام می شود.شماره یک الک مشخص کننده تعداد سوراخ های آن در هر ۵/۲ سانتی متر (اینچ)است.اصولاً از بکار بردن دانه با ابعاد مختلف آن است که در نهایت دانه بندی ما طوری باشد که دانه های ریزتر فضای بین دانه‌های درشت تر را پر کرده و هر قدر ممکن است قطعه ریخته شده با بتون توپرتر و متراکم تر بوده و دارای وزن مخصوص بیشتری باشد.بزرگی بزرگترین دانه شن و ماسه در سازه های مختلف متفاوت است مثلاًبرای بتون ریزی‌های زیاد مانند بتون سدها و پایه‌های بزرگ پی حتی دانه‌هایی با بزرگی ۲۵ سانتی متر را هم انتخاب می‌نمایند و برای پی سازی در ساختمانهای بتونی می‌توان از دانه‌هایی حداکثر با بزرگی دانه تا ۸/۰ سانتی متر استفاده کرد به هرحال بزرگی دانه نباید طوری باشد که در بتون ناهمگنی به وجود بیاورد به این منظور عدد تقریبی زیر را تعیین نموده و می‌گویند بزرگترین دانه شن نباید از ۱ کوچکترین بعد قطعه بزرگتر باشد البته این بدان معنی نیست که اگر بخواهیم مثلاً سدی به طول ۲۰۰ مترو عرض ۱۶ متر بسازیم در بتون آن می‌توانیم سنگ هایی به بزرگی ۴ متر استفاده نمائیم زیرا در اولین برخوردار می توانیم حس کنیم استفاده از چنین سنگی در بتون موجب ناهمگنی و متلاشی شدن آن خواهد گردید و این سنگ مانند یک گره در چوب،در سازه عمل خواهد کرد.

محلهای مصرف شن وماسه در ساختمان :
علاوه بر مصرف شن وماسه در ساختمانهای بتونی که اصلی‌ترین و مهم‌ترین محل مصرف شن و ماسه است این مصالح در نقاط مختلف کلیه ساختمانها مورد مصرف دارد.از جمله در پی سازی قریب به اتفاق ساختمان ها که از دو طبقه بیشتر است از بتون استفاده می‌گردد که باید در ساختن بتون شن و ماسه مصرف شود. همچنین در ساختمان‌های آجری برای چیدن آجر،ملات ماسه سیمان استفاده می‌کنیم.همچنین برای دانه بندی کف فضاهایی که روی زمین ساخته می‌شود ( هم کف یا زیر زمین) برای آنکه از نفوذ رطوبت به سطح جلوگیری شود از شن با ابعاد مختلف استفاده می‌گردد و علاوه بر این ها برای محفوظ نگاه داشتن لوله‌های تأسیسات که در ایران معمولاً از کف ساختمان عبور می‌کند علاوه بر ضد زنگ،پشم ونایلون پیچی،روی لوله‌ها را با یک ماسه غیر آهکی می‌پوشاند تا مواد آهکی که احتمالاً در پوکه یا ملات وجود دارد روی آن اثر نکند.

ماسه ملاتی:
عمده ترین ماسه تهیه شده در کارخانه‌های تهیه شن و ماسه صرف بتون می‌شود و قسمت کمتر آن صرف تهیه ملات می‌گردد. بزرگی دانه‌های مصرف شده در ملات با توجه به ضخامت ملاتی که زیر فرش موزائیک یا سنگ و یا روی آجر چینی دیوار می‌کشند متفاوت است مثلاً برای مصرف ملات در آجر چینی بصورت گری بزرگی بزرگترین دانه مصرف شده در ملات می‌تواند تا ۶ میلیمتر هم باشد.ولی برای آجرچینی در نما سازی که ضخامت ملات در حدود ۸ میلیمتر است بزرگترین دانه ماسه برای ملات و نما سازی نباید از نصف کلفتی لایه ملات که روی آجر می‌کشند بیشتر باشد و برای دوغاب پشت کاشی کاری و سنگ کاری نیز باید از دانه‌های ریزتر استفاده نمود تا این دانه‌ها بتواند همراه دوغاب سیمان به داخل بدنه سنگ یا کاشی سیمان نفوذ کرده و موجب چسباندن آن به دیوار بشود ( دانه‌های درشت تر با توجه به خاصیت مکندگی سنگ و کاشی به داخل آن نفوذ نمی‌کند).در حدود ۳۵ تا ۴۰ در صد حجم ماسه‌های ملاتی را هوا تشکیل می‌دهد که قسمتی از این هوا باید پس از مخلوط شدن با سیمان بوسیله گرد سیمان اشغال شده و در نتیجه وزن مخصوص ملات بالا رود و موجب یکپارچه شدن ملات و آجر روی آن بشود.اگر مقدار ریز دانه‌های داخل (خاک) از مقدار معینی بیشتر باشد ( در حدود ۳تا۴ درصد) این ریزدانه‌ها دور دانه‌های ماسه را گرفته ومانع آن می‌شود که دور دانه با سیمان گرفته شده و به دانه مجاور بچسبد در نتیجه باعث پوکی ملات می‌گردد البته همان طوری که گفته شده ماسه کاملاً شسته و مناسب برای ملات به نسبت ماسه‌ای که دارای ریز دانه بیشتری باشد کمتر شکل پذیری بوده و پهن کردن آن روی دیوار یا زیر فرش کف احتیاج به نیروی بیشتری دارد و در نتیجه این ماسه مورد قبول کارگزاران ساختمانی نمی‌باشد لذا برای مصرف این گونه ماسه ها کارگران ساختمانی از سیمان بیشتری استفاده می نمایند تا کمبود ریز دانه‌های ملات را بوسیله سیمان تأمین نموده و ملات شکل پذیری بدست آورند.

شن و ماسه

موادی که نباید در ماسه و شن باشد:
مهم ترین ماده مضر برای شن و ماسه در بتون و یا ملات خاک رس می‌باشد زیرا خاک رس خاصیت مکندگی آب داشته و در حدود ۸ برابر وزن خود آب می مکد در نتیجه آب ملات را مکیده و آنرا خشک نموده و مانع فعل و انفعالات طبیعی سیمان گشته در نتیجه چسبندگی بین دانه‌ها به خوبی انجام نشده و قطعه پوک می‌شود و چنین قطعه‌ای باربری لازم ندارد.دیگر آنکه خاک رس موجود در ملات دور دانه‌های شن و ماسه را گرفته و مانع تماس آن با سیمان می‌گردد در بعضی از آئین نامه‌ها وجود ۳% وزنی خاک رس در شن و ماسه را مجاز می‌داند برای تعیین مقدار خاک رس و سایر ریز دانه‌ها باید از روش های آزمایشگاهی استفاده نمود ولی اگر وسایل آزمایشگاهی در دسترس نبود ( که در اغلب قریب به اتفاق کارگاه های ساختمانی چنین وسایلی در دسترس نیست ) می‌توان مقداری از ماسه را در یک استوانه آزمایشگاهی مدرج به قطر ۱۰ الی ۱۵ سانتی متر ریخت ارتفاع ماسه باید در حدود یا طول استوانه‌ای باشد آنگاه روی آن را تا چند سانتی متر مانده به لبه آب پر نموده بعد با دست در استوانه را مسدود می نماییم و استوانه را به شدت تکان داده و زیر و بالا می‌کنیم آنگاه در حدود بیست دقیقه استوانه و محتویات آنرا به حال سکون قرار می‌دهیم تا دانه‌های درون آن ته نشین گردد و آب روی آن ظاهراً زلال بشود بدیهی است که دانه‌های درشت تر بعلت وزن خود زودتر ته نشین شده و دانه‌های ریزتر دیرتر ته نشین گردیده و روی دانه‌های درشت تر قرار می‌گیرد آنگاه از نسبت ضخامت دانه‌های ریز به کل دانه‌ها در صد ریز دانه معلوم می‌گردد بدیهی است که این روش به هیچ وجه دقیق نبوده و خیلی تقریبی است ولی در جایی که آزمایشگاه و وسایل آن در دسترس نیست برای تخمین مقدماتی مقدار ریز دانه کافی می‌باشد اگر لوله مدرج آزمایشگاهی در دست نبود می‌توان از لیوان بلوری که تقریباً استوانه‌ای استفاده نمود.برای دقت بیشتر و تعیین جنس ریز دانه می‌توانیم لیوان یا لوله آزمایشگاهی و یا ظرف دیگری را که آزمایش را درآن انجام داده‌ایم در حرارت حدود ۱۰۰ درجه قرار دهیم تا کلیه آب آن تبخیر گردد اگر لایه نرم روی آن ترک خورد و مانند کف بیابان ها که زیر سیلاب قرار می‌گیرد قاچ قاچ شده ممکن است که ریز دانه رسی باشد و اگر از مقدار مجاز بیشتر بود و آزمایشگاه رسی بودن آنرا تائید کرد یا باید معدن ماسه را عوض کنیم و در صورتیکه تعویض معدن ممکن نباشد باید ماسه را دو یا سه بار بشوئیم تا در صد ریز دانه‌ها به حد مجاز برسد.مواد آلی و مواد خارجی مانند تکه‌های چوب،تکه‌های ذغال،شاخ و برگ نباتات،جسد مرده حشرات و ماهی‌ها و فضولات حیوانات و غیره کلاً نمی باید وارد بتون و ملات بشوند زیرا به مرور زمان این مواد پوسیده و از بین می روند و جای آن ها در بتون و ملات خالی مانده موجب پوکی قطعه می‌شوند مقدار و در صد این مواد بوسیله روشهای آزمایشگاهی تعیین می‌گردد.

موارد استفاده مهم شن و ماسه:
• بتن: بیش از ۷۵ در صد بتن را مصالح خرده سنگی تشکیل می‌دهد. بسته به نوع و محل مصرف بتن ویژگیهای مصالح خرده سنگی مناسب تغییر می‌نماید.
• راه سازی: مصالح خرده سنگی دارای مشخصات و عملکرد خاص در قشرهای زیر و لایه‌های فوقانی راه به کار گرفته می‌شوند.
• آسفالت : مشخصات مصالح خرده سنگی ( شن و ماسه طبیعی یا سنگ شیشه ) بسته به نوع آسفالت و محل مصرف آن تغییر می‌کند.
• بالاست: باید بتواند علاوه بر نگهداری ریلها و توزیع بار چرخها ، زهکشی زیر سازی راه آهن را نیز انجام دهد.
• مصالح نفوذ پذیر: به عنوان فیلتر و زهکش در سازه‌های مختلف از جمله در سدهای خاکی به مصرف می‌رسد.
• مصالح نفوذ ناپذیر: جهت آب بندی دیواره مخازن و کانالها، هسته‌های نفوذ ناپذیر در سدهای خاکی و مانند آن به کار گرفته می‌شود.
• لایه‌های مقاوم در برابر فرسایش: در بستر رودها، کانالها، سطح خارجی سدهای خاکی و سنگ ریزه‌ای، حوضچه آرامش سدها و موج شکنها به کار گرفته می‌شود و سازه را در مقابل هوازدگی و عمل فرسایش آب باران ، خشک و مرطوب شدن ،یخ زدن و ذوب مکرر و اثر امواج محافظت می‌نماید.
• خاکریز: مصالح خرده سنگی در بدنه سدهای خاکی، به عنوان پر کننده پشت کار در معادن و پشت دیواره‌های حایل در راه سازی و مانند آن مصارف زیادی دارد.
• مصارف صنعتی: انواع شن و ماسه سیلیسی خالص در شیشه سازی ، ریخته گری ، تصفیه آب و غیره نیز مصرف می‌شود.

Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedin