روش دانه بندی شن به وسيله الک

هدف:

تعیین اندازه بزرگترین دانه شن و نحوه توزیع دانه‌های سنگی در اندازه‌های گوناگون جهت مقایسه و تطبیق با منحنی استاندارد.

بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۳۰۲ و دت ۲۰۶ و ASTM C 136-848 

اهمیت و کاربرد: 

دانه بندی و بزرگترین اندازه دانه، روی مقادیر نسبی دانه‌ها، همچنین روی مقادیر مورد نیاز سیمان و آب، کارایی، اقتصادی بودن، تخلخل، آبرفتگی، دوام و پوکی بتن اثر می‌گذارند و هر گونه تغییراتی در دانه بندی می‌تواند روی یکنواختی بتن در هر بار بتن سازی تاثیر گذارد.
استفاده از حداکثر اندازه دانه‌های 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 سنگدانه‌های درشت نباید از هیچ یک 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.

از مواد دیگر کاربرد دانه بندی شن، می‌توان از نتایج آزمایش به منظور تطبیق توزیع اندازه دانه‌ها با مشخصات لازم برای مصالح سنگی و همچنین تهیه اطلاعات لازم برای کنترل و تصحیح دانه بندی سنگدانه‌های مختلف و مخلوطهایی که در آنها مصالح سنگی به کار می‌رود را نام برد و همچنین برای تعمیم رابطه بین تخلخل و تراکم نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

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 رشته‌های فلزی ساخته شده اند و یا غربالهایی با سوراخ گرد می‌باشند انجام می‌گیرد.
ابعاد سوراخهای غربالهایی با سوراخ گرد با یک تصاعد هندسی با قدر نسبت ۱۰^(۰٫۱) = ۱٫۲۵۹ بالا می‌روند و برای ساده کردن عمل این ضریب را ۱٫۲۵ 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 دانه‌های قدری درشت تر را می‌دهد. 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 می‌باشند که ۱٫۲۵a=d باشد و ۱٫۲۵ همان قدر نسبت انتخابی پس قطر یا ضلع سوراخهای غربال با نسبت ۱٫۲۵ بزرگتر می‌شوند و ضمنا در مقابل هر غربال با سوراخ چهارگوش یک غربال با سوراخ گرد وجود دارد که قطرش ۱٫۲۵ برابر ضلع غربال با سوراخ چهارگوش می‌باشد.

غربالها به وسیله عددی موسوم به مدول مشخص می‌شوند و هر مدول نشان دهنده قطر و یا ضلع سوراخ غربال می‌باشد. مدول یک غربال عبارت است از نزدیکترین عدد کامل به رقمی است که ۱۰ برابر لگاریتم قطر سوراخ به میکرون را معین می‌کند. مثلا اگر بخواهیم مدول مربوط به الک ۱۰۰ میکرونی را بدانیم به این ترتیب عمل می‌کنم. لگاریتم عدد ۱۰۰ برابر ۲ است و در نتیجه ۲۰=۲×۱۰ و بنابراین ۲۰ مدول الک ۱۰۰ میکرونی می‌باشد. در جدول ۱ 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 می‌شوند.
غربالها با سوراخ بزرگ تا ۵/۱۶ اینچ نامگذاری مستقیما با اندازه سوراخ متناسب است به عنوان مثال الک ۱/۲ یعنی اینکه ضلع هر سوراخ ۱/۲ اینچ است.
برای غربالهای با سوراخ کوچک (کوچکتر از ۵/۱۶ اینچ) نامگذاری بر حسب تعداد سوراخ در هر اینچ طول می‌باشد به عنوان مثال الک ۳۰ یعنی اینکه در هر اینچ طول ۳۰ سوراخ وجود دارد.

وسایل آزمایش: 

الکها – الکها باید طوری روی هم چیده شوند تا سنگدانه‌ها هنگام الک کردن، به بیرون پرتاب نشوند – اندازه آنها از بالا به پایین باید به ترتیب زیر باشند.
۱/۲ ۱ ، ۱ ، ۳/۴ ، ۱/۲ ، ۳/۸ ، ۴ ، ۸
و زیر الک و درب
دستگاه تقسیم کن
ترازو با دقت ۰٫۵ گرم
لرزاننده مکانیکی الکها – لرزش باید بصورت قائم و افقی به الک منتقل شود بطوریکه دانه‌ها در روی الک به بالا و پایین پریده و بغلطند تا در جهات مختلف روی سطح الک قرار بگیرند.
کوره – کوره باید قادر به تولید دمای یکنواخت Co5±۱۰۰ باشد.

نمونه برداری: 

الف) نمونه باید از ارتفاع متوسط توده شن برداشته شود بطوریکه هنگام برداشت دانه‌ها از ظرف بیرون نریزد و باید از لحاظ توزیع دانه‌ها، نماینده کل دپوی شن باشد.
ب) مقدار تقریبی نمونه برداشتی از دپو، بر حسب اندازه بزرگترین دانه‌ها مطابق جدول «۱» باشد.

جدول ۱ : بر طبق تبصره ۲ بند ۳-۴-۴- آئین نامه بتن ایران آبا

به كار بردن سنگدانه‌های درشت تر از ۳۸ میلی متر در ساخت قطعات بتن آرمه توصیه نمی شود ولی در هر صورت اندازه سنگدانه‌ها نباید از ۶۳ میلی متر تجاوز كند.

روش آزمایش: 

نمونه برداشت شده از دپو بوسیله دستگاه تقسیم كن مجزا شود این عمل بدفعات تا كسب میزان مورد نیاز نمونه آزمایش انجام داده شود.

تذكر ۱: كوشش شود حداقل دو برابر مقدار مورد نیاز آزمایش برداشته شود و آن را از تقسیم كن عبور داد.
نمونه آزمایش را تا دمای Co5±۱۱۰ خشک كنید.
الک‌ها را مطابق بخش دو (به ترتیب اندازه الک) بچینید و نمونه را روی الک بالایی بریزید و سپس روی دستگاه لرزاننده قرار دهید تا عمل الک كردن بصورت مكانیكی انجام گیرد. دور دستگاه را بر روی ۱۵۰ دور در دقیقه تنظیم نمایید و دستگاه را به مدت ۱۰ دقیقه بكار اندازید.

تذكر ۲: الف) بر روی هر الک نباید به ضخامت بیش از cm 2 دانه جمع شود و در صورت وجود دانه‌های زیاد می‌توان آزمایش را در چند مرحله انجام داد.
ب) مقدار دانه‌ها باید به اندازه‌ای باشد تا تمامی دانه‌ها امكان قرار گرفتن در برابر سوراخهای الک را تا چندین مرتبه داشته باشند همچنین در هیچ موردی نباید وزن مصالح روی الک به اندازه‌ای باشد كه بافت الک تغییر شكل دائمی بدهد.
پ) دستگاه لرزاننده بطور آزاد بطوریكه هیچگونه تماس اضافی بجایی داشته باشد كار كند تا بتواند عمل لرزش را بطور دقیق انجام دهد.
ت) اگر عمل لرزاندن الكها بصورت مكانیكی انجام شود، برای اطمینان بیشتر توصیه می‌شود كه قبل از توزین مصالح باقیمانده هر الک، با قرار دادن زیر الک و درپوش، مجددا آنرا توسط دست در جهات گوناگون بلرزانید و آنگاه دانه‌های عبوری را در الک بعدی ریخته به ترتیب تا آخرین الک ادامه دهید.
مقدار باقیمانده روی هر یك از الكها را بطوریكه تمام سنگدانه‌های روی چشمه‌های الک نیز پاك شده باشد در یك ظرف ریخته و وزن نمائید. دقت شود كه دانه‌ها از الک بیرون نریزد.

تذكر ۳: الف) در مورد الكهای ریزتر می‌توانید قبلا الک را وزن نموده تا پس از عمل الک كردن دانه‌ها را همراه با الک وزن نموده تا دچار اشتباه وزن كردن نشوید.
ب) برای خارج كردن دانه‌ها از چشمه‌های الک از فشار بی مورد با وسایل غیر مجاز خودداری كرده و حتی الامكان از برسی سیمی استفاده نشود.

محاسبات:

۱- وزن دانه‌های هر یک از الكها mi را در جدول منحنی دانه بندی شن یادداشت كنید.
۲- درصد باقیمانده نسبت به كل وزن دانه‌ها را حساب كنید.

شمارنده الک – i در جائیکه
تعداد الک‌ها – n
۳- درصد باقیمانده انباشته الک شماره k را محاسبه نماييد.

تذكر ۴: با افزايش i‏، اندازه سوراخهای الک كوچكتر می‌گردد بطوريكه ۱=i مربوط به بزرگترين الک است.
۴- درصد رد شده انباشته از الكها محاسبه شود.

نتایج محاسبات را در جدول منحنی دانه بندی شن یادداشت نمایید و سپس نتایج را به صورت منحنی شکسته رسم نمایید.
در صورتیکه منحنی در محدوده استاندارد قرار نگیرد و حتی قسمتی از آن از محدوده بیرون رود، باید پیشنهادات لازم جهت اصلاح دانه بندی ارائه شود.