بخشی از مقاله
مصرف بتن به علت ارزاني و دسترسي راحت به آن، روز به روز در جهان توسعه مي‌يابد، زيرا مصالح مورد مصرف بتن كه عبارت است از شن و ماسه و سيمان، به حد وفور در همه جاي كره زمين يافت مي‌شود. از طرفي به علت عمر طولاني قطعات بتني و مقاومت آن در مقابل عوامل جوي در مقايسه با ساير مصالح ساختماني مخصوصاً فولاد توجه مهندسين را در سراسر دنيا به خود معطوف داشته است و در نتيجه كاربرد آن روز به روز زيادتر مي‌شود، به طوري كه درصد ساختمان‌هاي بتني بلند به نسبت ساختمان‌هاي ديگر، روز به روز به فزوني است، حتي در بعضي ممالك، احداث ساختمان‌هاي بلند فقط با بتن آرمه مجاز مي‌باشد.
ديگر از جاذبه‌هاي بتن، آن است كه اين جسم قبل از سخت شدن سيال بوده و در هر شكل و قالبي كه ريخته شود، بعد از سخت شدن به همان شكل درمي‌آيد. از اين راه معماران و طراحان مي‌توانند اجزاء مختلف ساختمان را از لحاظ هندسي به دلخواه خود طراحي كنند. در عوض، عيب بزرگ قطعات بتن آرمه، اين است كه هيچ وقت فرضيات محاسباتي كاملاً مطابق با واقعيت نيست، زيرا اولين فرضي كه يك محاسب ساختمان بتن آرمه مي‌كند، آن است كه بتن و فولاد را جسم
همگن فرض نموده و تنش و كرنش آنها را مساوي درنظر مي‌گيرد و محاسبات خود را بر مبناي آن شروع كرده و ادامه مي‌دهد، در صورتي كه اين فرض كاملاً با حقيقت وفق نمي‌دهد و تنش و كرنش بتن فولاد كاملاً مساوي نيستند، ولي اگر در طراحي بتن و ساخت و اجرا و عمل‌آوري و بالاخره در نگهداري آن دقت كافي به عمل آيد و بتن مطابق دستورالعمل‌هاي موسسات تحقيقاتي و استانداردهاي دنيا طراحي و ساخته شود، شايد به ميزان قابل توجهي فرضيات و عمل به همديگر نزديك شوند.
براي رسيدن به اين هدف كه بتوانيم در ايران از بتني كاملاً مطابق با استانداردهاي بين‌المللي استفاده نماييم، دو اشكال وجود دارد:
1. بتن استاندارد با كيفيت عالي به مراتب از بتني كه ما اينك در كارگاه‌ها از آن استفاده مي‌نماييم، گرانتر تما مي‌شود و از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست و اين مطلب براي سازندگان واحدهاي مسكوني كه اغلب قريب به اتفاق انبوه‌سازان واحدهاي مسكوني بوده و فروشندگان آن مي‌باشند، نه استفاده كنندگان از آن، خوشايند نيست. ولي اگر توجه داشته باشيم كه بتن با كيفيت خوب، توان باربري بيشتري را دارا مي‌باشد، متوجه مي‌شويم كه بتن خوب در نهايت از لحاظ اقتصادي بيشتر به صرفه نزديك است. براي مثال مي‌توانيم بگوييم كه طبق استانداردهاي بين‌المللي،
مهندس محاسب مجاز است كه بار فشارهاي معادل 210 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع را روزي سازه بتني بگذارد، ولي عملاً مهندسين محاسب ايراني بيش از 80 تا 90 و حداكثر 110 كيلوگرم براي هر سانتيمتر مربع بتن توان باربري قائل نيستند، يعني چيزي كمتر از توان مجاز و اين به علت بدي اجراي بتن مي‌باشد. در اين صورت مشاهده مي‌شود اگر ساخت بتن با كيفيت عالي حتي اگر 20 درصد هم گرانتر تمام شود، با توجه به حداكثر توان باربري بتن هنوز 80درصد به نفع توليد كننده است. از طرفي ابعاد قطعات بتني با توان باربري بالاتر، كوچكتر شده، در نتيجه فضاي كمتري را اشغال مي‌نمايد و اين خود موجب وسيع‌تر شدن فضاهاي معماري مي‌شود.
2. نكته دوم، كمبود و يا بهتر بگوييم، نبود كارگران ماهر بتن‌ساز و عدم آشنايي كارگران به رفتارهاي بتن مي‌باشد، زيرا اكثر دست‌اندركاران بتن و بتن‌سازي چنين گمان مي‌كنند كه اگر آب و شن و ماسه سيمان را مخلوط كرده و در قالب جا دهند، بتن‌سازي و بتن‌ريزي نموده‌اند. تجربه نشان داده است كه اگر در ساختن و جا دادن بتن در قالب و حفظ و نگهداري آن دقت بيشتري به عمل آيد، قطعه موردنظر حتي تا 50درصد داراي توان باربري بالاتر مي‌باشد، بدون آنكه هزينه بيشتري را متحمل شويم.
اجزاء تشكيل دهنده بتن
همانطوري كه مي‌دانيم، بتن تشكيل شده است از سنگدانه‌هاي كوچك به نام ماسه و سنگدانه‌هاي درشت‌تر به نام شن كه اين سنگدانهها به وسيله چسب مخصوصي به نام سيمان در مجاورت آب به همديگر مي‌چسبند و جسم متراكم و سختي را به نام بتن ايجاد مي‌نمايند كه اگر اين بتن در شرايط خوب تهيه و عمل آورده شود و سيمان آن به اندازه كافي باشد، در اثر نيروي فشاري در حدود 350 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع متلاشي مي‌شود و توان مجاز آن 6/0 عدد فوق،
يعني در محاسبات تا 210 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع بار فشاري مي‌توانيم روي آن قرار دهيم، ولي اين قطعه در مقابل نيروهاي كششي بسيار ضعيف بوده و اگر بتن در شرايط بسيار خوب تهيه و نگهداري شود، نيروي كششي تا 32 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع را مي‌تواند تحمل نمايد. به همين علت، در بتن فولاد (ميلگرد) مي‌گذارند تا نيروهاي كششي را تحمل نمايند.
در نتيجه بتن تشكيل شده است از: شن، ماسه، سيمان، آب و فولاد.
سنگدانه
سنگدانهها در حدود حجم بتن را تشكيل مي‌دهند. به همين علت رفتار آنها در بتن مقاومت و ساير خصوصيات آن را تحت تاثير قرار مي‌دهد. لذا بايد سنگدانهها از هر لحاظ مورد مطالعه قرار گيرند. رفتار سنگدانهها را بايد از دو نقطه مورد مطالعه قرار داد:
1. رفتار فيزيكي؛ 2. رفتار شيمايي
در قسمت اول: شكل هندسي سنگدانهها، بزرگي آنها، درصد هر اندازه در كل توده، وزن مخصوص آنها، مواد خارجي همراه آنها، استعداد جذب آب آنها، آب همراه سنگدانهها، سختي آنها و غيره مورد مطالعه قرار مي‌گيرد و در قسمت دوم جنس سنگدانه ـ واكنش‌هاي شيميايي آنها در روند سخت شدن سيمان و همچنين واكنش‌هاي شيميايي آنها در زمان نگهداري و بهره‌برداري از قطعه بتني را مطالعه مي‌نماييم.
رفتار فيزيكي سنگدانهها
در حقيقت بايد گفت كليه دانه‌هاي سنگي موجود در طبيعت، سنگدانه گفته مي‌شود، ولي در تداول عامه و مخصوصاً در زبان فارسي براي آنكه شنونده در ضمن مكالمه اندازه سنگدانه را نيز درك نمايد، براي هر اندازه از سنگدانه نام مخصوصي را تعيين نموده‌اند. مثلاً براي دانه‌هاي بسيار ريز فيلر و دانه‌هاي درشت‌تر به ترتيب ماسه بادي، ماسه، شن نخودي، شن بادامي، قلوه سنگ، پاره سنگ، تخته سنگ، صخره و بالاخره كوه نامگذاري كرده‌اند.
از ميان سنگدانه‌هاي مذكور، در بتن شن و ماسه مورد مصرف دارد. طبق استانداردهاي بين‌المللي، دانه‌هاي از 6/0 ميليمتر تا 5 ميليمتر، ماسه ناميده شده است و از 5 تا 22 ميليمتر را شن نامگذاري كرده‌اند. البته بايد تو
اغلب موسسات و استانداردهايي كه روي بتن كار كرده‌اند و دستورالعمل‌هاي متعددي براي اندازه سنگدانهها ارائه كرده‌اند، اكثر قريب به اتفاق آنها، روي درصد دانه‌ها از لحاظ اندازه تكيه نموده‌اند، ولي كليه اين دستورالعمل‌ها مربوط به سنگدانه‌هاي همان مملكت بوده و حتي مربوط به همان رودخانه و معدني است كه سنگدانه‌هاي آن مورد آزمايش قرار مي‌گيرند و براي ممالك ديگر و حتي معادن شن و ماسه ناحيه ديگر در همان مملكت نمي‌تواند صددرصد مورد استفاده باشد.
البته اين مطلب درست است كه اين دستورالعمل‌ها مي‌تواند معيارهاي قابل قبول و راهنماي خوبي براي دانه‌بندي بتن ساير ممالك نيز باشند، ولي صددرصد نمي‌توان مورد قبول ممالك ديگر قرار گيرند. بدين لحاظ بهتر است براي بتن‌ريزي‌هاي بزرگ قبل از شروع كار و بعد از انتخاب معدن شن و ماسه اقدام به آزمايش‌هاي محلي نموده و بهترين دانه‌بندي را انتخاب نماييم.
مي‌دانيم بتن مخلوطي است از شن و ماسه و سيمان و آب و همچنين مي‌دانيم در مخلوط شن و ماسه به مقدار قابل ملاحظه‌اي هوا وجود دارد. وجود هوا در بتن پوكي آن را موجب مي‌گردد. در نتيجه هرقدر ما بتوانيم هواي موجود در بتن را به خارج هدايت نماييم و هرقدر در قطعه بتني هواي حبس شده كمتر باشد، قطعه توپرتر بوده و وزن مخصوص آن بالاتر مي‌باشد. با تعريف فوق معلوم مي‌شود كه بهترين دانه‌بندي براي اختلاط شن و ماسه آن است كه از لحاظ اندازه به طريقي انتخاب شوند كه حداكثر تراكم را ايجاد نمايند و به عبارت ديگر داراي حداقل هواي حبس شده در آن باشند.
چگونه شن و ماسه تهيه مي‌شود؟
هر ساله با طغيان رودخانه‌ها، مقداري سنگدانه در محل آبرفت رودخانه‌ها باقي مي‌ماند كه اين آبرفت‌ها معادن شن و ماسه طبيعي را تشكيل مي‌دهند. پس از آنكه اين معادن شناسايي و انتخاب گرديدند و جنس سنگ آن وسيله آزمايشگاه تاييد شد، اقدام به بهره‌برداري از آن معدن مي‌گردد. مصالح موجود در معدن كه اندازه سنگدانه‌هاي آن از قلوه سنگ‌هاي درشت حتي به ابعاد 50 سانتيمتر تا سنگدانه‌هاي ريز و ماسه و ماسه بادي و فيلر نيز در آن يافت مي‌شود، بوسيله لودر بارگيري شده و وسيله كاميون به محل كارخانه تهيه شن و ماسه منتقل مي‌گردد.
اين مصالح ابتدا بوسيله ماشين‌هاي مخصوص شسته شده و گل و لاي آن جدا مي‌شود. پس از شستن، سنگدانهها با تسمه نقاله به ماشين دانه‌بندي منتقل مي‌گردد. در آنجا دانه‌هاي درشت‌تر و خارج از اندازه شده با تسمه نقاله به ماشين‌هاي سنگ‌شكن مي‌رود و طبق برنامه‌اي كه به آن ماشين داده شده است، سنگدانهها وسيله آسياب‌هاي مخصوص كه اغلب آسياب فكي مي‌باشند، در چند مرحله خرد شده و به شن و ماسيه به اندازه دلخواه تبديل مي‌گردند كه به آن شن و ماسه شكسته مي‌گويند.
البته اگر كارخانه بيشتر سفارش شن و ماسه شكسته داشته باشد، علاوه بر قلوه سنگ‌هاي موجود در ماسه طبيعي از معدن‌هايي كه قبلاً شناسايي شده‌اند، نسبت به استخراج سنگ و تبديل آنها به شن و ماسه شكسته اقدام مي‌نمايند. بقيه مصالح با الك‌هاي لرزان دانه‌بندي شده و شن و ماسه بطور جداگانه با تسمه نقاله به انبار شن و ماسه براي بارگيري و حمل به محل مصرف منتقل مي‌گردند كه به آن شن و ماسه طبيعي مي‌گويند.
آب حاصل از شستشوي سنگدانهها كه حاوي ماسه بادي و فيلر مي‌باشد، به حوضچه‌هاي مخصوصي منتقل و دانه‌هاي موجود در آن پس از ته‌نشين شدن با تسمه نقاله به انبار ماسه بادي برده مي‌شود و به بازار مصرف عرضه مي‌گردد و آب روي آن كه زلال شده است، دوباره به مصرف شستشوي ماسه مي‌رسد.
تفاوت سنگدانه‌هاي شكسته و طبيعي
سن و ماسه‌اي كه بوسيله سنگ شكن‌ها تهيه مي‌شود، تيزگوشه بوده و اندازه آن كاملاً مطابق دلخواه توليد كننده مي‌باشد و سطوح آن ناصاف است، در صورتيكه سنگدانه‌هايي كه به طور طبيعي بدست مي‌آيد، گرد گوشه بوده و سطوح آن كاملاً صيقلي است. سنگدانه‌هاي شكسته فاقد گردوخاك بوده و تميزتر مي‌باشد و يا اگر داراي گردوخاك باشند، با توجه به اينكه اين ريزدانه‌ها در اثر شكستن و خرد كردن سنگ بوجود آمده‌اند، از جنس خود سنگ بوده و داراي اثرات منفي كمتري روي بتن مي‌باشد، در صورتي كه سنگدانه‌هاي طبيعي هميشه با مقداري ريزدانه كه در تداول عامه به آن خاك مي‌گويند، همراه است كه اين خاك اگر از جنس خاك رس بوده و از مقدار معيني بيشتر باشد، در مقاومت‌هاي بتن تاثير نامطلوب دارد.
در موقع جادادن بتن در قالب، سنگدانه‌هاي طبيعي به علت صيقلي دادن سطوح آن و سرخوردن آنها روي يكديگر بهتر و آسانتر قالب خود را پر مي‌كند. به عبارت ديگر، بتن داراي كارايي بهتري است كه اين مطلب مي‌تواند روي مصرف سيمان و همچنين نسبت به آب سيمان تاثير مطلوب بگذارد، در صورتي كه اين خاصيت در سنگدانه‌هاي شكسته كه تيزگوشه مي‌باشند، وجود ندارد. خمير سيمان به دانه‌هاي تيز گوشه بهتر مي‌چسبد، در صورتي كه چسبندگي بين خمير سيمان و دانه‌هاي گرد گوشه سست‌تر مي‌باشد. در نتيجه بتن‌هايي كه با سنگدانه‌هاي تيزگوشه ساخته مي‌شوند، بهتر مي‌تواند نيروهاي خمشي و فشار را تحمل نمايد.
ضمناً نبايد فراموش كرد كه در سنگدانه‌هاي شكسته در موقع شكستن و خرد شدن هميشه مقدار گرده سنگ روي سنگدانهها باقي مي‌ماند كه در موقع طراحي بتن بايد درنظر گرفته شوند، زيرا در غيراينصورت اثرات پيش‌بيني نشده‌اي روي كيفيت بتن خواهند داشت.
دانه‌بندي
منظور از دانه‌بندي، انتخاب درصدي مناسب از همه اندازه سنگدانه مي‌باشد، به طوري كه سنگدانه‌هاي ريزتر فضاي خالي بين سنگدانه‌هاي درشت‌تر را پر كرده تا هواي موجود در سنگدانهها به حداقل برسد. طبق تعريف ASTM (موسسه آمريكايي آزمايشات مصالح) كه اندازه دانه را با شماره الك تعيين مي‌نمايد، بدين طريق است كه اگر دانه‌اي از الك رد بشود و روي الك بعدي باقي بماند، اندازه دانه مساوي است با اندازه سوراخ الك بالايي.
نه‌ها، آب و هوا. در ساختن بتن بايد حجم هواي بين سنگدانهها حداقل باشد. يعني فضاي خالي بين آنها از سنگدانه‌هاي كوچكتر و كوچكتر پر شود، به طوري كه فاصله بين دو سنگدانه درشت با سنگدانه متوسط پر شده و فضاي بين دو سنگدانه متوسط با سنگدانه ريزتر اشغال گردد، همينطور تا كوچكترين سنگدانه كه ماسه مي‌باشد، نيز فضايي را اشغال نمايد، به طوري كه وزن مخصوص توده سنگدانهها به حداكثر رسيده و در نتيجه هواي موجود بين آنها و در نهايت هواي موجود در بتن به حداقل برسد، در اين صورت بهترين دانه‌بندي را تهيه نموده‌ايم.
حداكثر بزرگي سنگدانهها
بزرگي دانه‌هاي مصرفي در بتن با توجه به ابعاد قطعه بتني متفاوت مي‌باشد، بديهي است كه بزرگي دانه مصرفي در بتني كه يك ديواره 10 سانتيمتري را تشكيل مي‌دهد با بزرگي آن براي پي‌سازي و يا سدسازي متفاوت مي‌باشد. از طرفي فرض بر اين است كه براي ساختن بتني كه بتواند نيروهاي وارده را به خوبي تحمل نمايد، بايد خمير سيمان مانند فيلم نازكي دور تمام دانه‌هاي شن و ماسه را پوشانيده و باعث چسبيدن آنها به يكديگر بشود و با توجه به اينكه در واحد حجم
هرقدر دانه‌ها ريزتر باشد، داراي سطح مخصوص بيشتري هستند، در نتيجه مصرف سيمان آنها بيشتر مي‌شود. از طرفي طبق تجربه به عمل آمده در قطعات بتني كه به طريقه صحيح دانه‌بندي شده‌اند، اگر از سنگدانه‌هاي درشت‌تر استفاده شود، قطعه داراي مقاومت بهتري خواهد بود و بالاخره در مجموع براي تركردن سطح درشت دانه‌ها به علت سطح مخصوص كمتر به آب كمتري نياز داريم و نهايتاً با مصرف سيمان ثابت نسبت كمتر مي‌شود و با توجه به اينكه مقاومت‌هاي بتن با نسبت عكس دارد، لذا چنين بتني به مراتب مرغوب‌تر مي‌باشد.
طبق تجربيات به عمل آمده اگر رواني و كارايي بتن ثابت باشد و اگر حداكثر قطر دانه‌هاي مصرفي 4/25 ميليمتر باشد (1 اينچ)، براي هر مترمكعب بتن در حدود 200 ليتر آب لازم است، ولي اگر حداكثر قطر دانه مصرفي 8/50 ميليمتر باشد، با همان كارايي مقدار آب مصرفي در حدود 148 ليتر مي‌باشد (مقادير فوق براي بتن با حباب هواي تعيين شده است).
البته حداكثر بزرگي دانه‌ها را ابعاد قطعه، فاصله آرماتورها و شدت تراكم آنها و پوشش بتني روي ميلگردها هم محدود مي‌نمايند. با توجه به مطالب ذكر شده در بالا، حداكثر بزرگي سنگدانهها نبايد از مقادير زير بيشتر باشد:
1. حداكثر بزرگترين بعد سنگدانه نبايد از كوچكترين بعد قطعه بزرگتر باشد.
2. بزرگترين بعد سنگدانه بايد 5 ميليمتر كه كوچكتر از پوشش روي ميلگردها باشد.
3. بزرگترين بعد سنگدانهها بايد 5 ميليمتر كوچكتر از كمترين فاصله آرماتورها بوده و يا كوچكترين فاصله آنها باشد.
4. در بتن‌ريزي دال‌ها، حداكثر بزرگترين بعد سنگدانهها نبايد از قطر دال بيشتر بشد، از مقادير فوق هر كدام كوچكتر بودند، آنرا براي بزرگترين اندازه سنگدانهها انتخاب مي‌نماييد. بقيه دانه‌ها بايد طوري انتخاب شوند كه فضاي خالي بين دانه‌هاي بزرگتر را پر كرده، به طوري كه مقدار هواي موجود در توده شن و ماسه و در نهايت در بتن مورد مصرف به حداقل رسيده و وزن مخصوص بتن ساخته شده با آن حداكثر باشد.
آيين‌نامه بتن ايران (آبا)كه به شماره 120 از طرف دفتر امور فني و تدوين معيارهاي سازمان برنامه و بودجه منتشر شده است، حداكثر بزرگي قطر سنگدانه‌هاي مصرفي در بتن را به 63 ميليمتر (5/2 اينچ) محدود نموده و مي‌گويد كه اگر حداكثر بزرگي قطر آنها 32 ميليمتر (25/1 اينچ) باشد، بهتر است. لازم به ذكر است كه اگر قطر سنگدانهها در بتن از مقدار معيني بيشتر باشد، به همگن بودن قطعه آسيب رسانيده و مانند يك گره در قطعه عمل خواهد نمود و حتي ممكن است باعث شكستن قطعه از محل همان قلوه سنگ شود.
شكل هندسي سنگدانهها
شكل هندسي سنگدانه‌هاي مورد مصرف در بتن كه به طور طبيعي در معادن شن و ماسه پيدا مي‌شود، به چند دسته تقسيم مي‌شوند:
1. دانه‌هاي كاملاً مدور؛
2. دانه‌هاي نسبتاً مدور؛
3. دانه‌هاي نسبتاً تيزگوشه؛
4. دانه‌هاي كاملاً تيزگوشه؛
5. دانه‌هاي دراز؛
6. دانه‌هاي پهن.
مطلوب‌ترين شكل هندسي براي سنگدانه‌هاي مورد مصرف در بتن، دانه‌هاي گوشه‌دار مي‌باشد، زيرا بتن حاصل از اينگونه دانه‌ها به علت كروي بودن بهتر، فضاي قالب خود را پر نموده و دانه‌هاي ريزتر بهتر فضاي خالي بين دانه‌هاي درشت‌تر را پر مي‌نمايند و به علت گوشه‌دار بودن بهتر با دانه‌هاي همجوار خود درگير شده و مقاومت داخلي خوبي را حاصل مي‌نمايد. با اينگونه دانه‌ها مي‌توان بتن‌هايي با مقاومت فشاري بالا حتي تا 400 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع تهيه نمود.
شكل هندسي دانه‌هاي ديگر براي بتن خوب نيستند و يا از اهميت كمتري برخوردار مي‌باشند.
دانه‌هاي دراز و پهن در مقاومت بتن اثر نامطلوب ايجاد مي‌نمايند. سنگدانه‌هاي پهن ممكن است حباب‌هاي هوا و همچنين قطرات آب را در زير خود محبوس نموده و مانع از خروج آنها شود. سنگدانه‌هاي دراز تردتر بوده و ممكن است در اثر كوچكترين فشار خرد شوند. دانه دراز به دانه‌اي گفته مي‌شود كه طول آن نسبت به دو بعد ديگري بلندتر باشد و با حساب دقيق‌تر اگر طول دانه‌اي
از معدل سوراخ‌هاي دو الكي كه بين آنها قرار مي‌گيرد، 8/1برابر بلندتر باشد، به آن دانه دراز گفته مي‌شود. مثلاً اگر دانه‌اي از الك نمره 8 كه ابعاد سوراخ‌هاي 38/2 ميليمتر است، رد شود و روي الك نمره 16 كه ابعاد سوراخ‌هاي آن 19/1 ميلمتر است، باقي بماند، در اينصورت معدل سوراخ‌هاي الك‌هاي بالا و پايين دانه موردنظر عبارت است از:
با توضيح بالا، اگر طول دانه‌اي 21/3 ميليمتر يا بزرگتر باشد، به آن دانه بلند گفته مي‌شود.
به دانه‌اي پهن گفته مي‌شود كه ضخامت آن نسبت به دو بعد گوش ديگري كم باشد و يا به حساب دقيق‌تر اگر ضخامت دانه‌اي از 6/0 معدل سوراخ‌هاي دو الكي كه اين دانه بين آنها قرار مي‌گيرد، كمتر باشد، به آن دانه پهن گفته مي‌شود. مثلاً اگر دانه‌اي از الك نمره 16 كه ابعاد سوراخ‌هاي آن 19/1 ميليمتر رد شود و روي الكي كه ابعاد سوراخ‌هاي آن 6/0 ميليمتر است، باقي بماند، در اين صورت معدل سوراخ‌هاي الك‌هاي بالا و پايين دانه موردنظر عبارت است از:
با توضيح بالا، اگر ضخامت دانه‌اي 54/0 ميليمتر يا كمتر باشد، به آن دانه پهن گفته مي‌شود. يادآوري مي‌گردد الك‌هاي انتخاب شده در سري الك‌هاي استاندارد پشت سر هم واقع شده و داراي سوراخ‌هاي مربع مي‌باشند.
اگر تجمع دانه‌هاي دراز و پهن در گوشه‌اي از بتن زياد باشد، آن قطعه در آن نقطه داراي ضعف بوده و مقاومت كمتري را تحمل مي‌نمايد. بدين لحاظ بايد دقت شود اولاً دانه‌هاي بلند و پهن در توده سنگدانه‌هاي مورد استفاده ما از 15 درصد تجاور ننمايد و در ثاني پراكندگي آن در توده شن و ماسه يكنواخت باشد. ضمناً بايد توجه كرد كه اجباراً در هر توده سنگدانه درصدي دانه‌هاي دراز و پهن موجود است و معدن فاقد سنگدانه‌هاي فوق عملاً ممكن نيست. مخصوصاً اگر معادن انتخاب شده در كنار دريا باشد، در اينگونه معادن دانه‌هاي صدفي بيشتر يافت مي‌شوند. به علت رنگ
سفيد اينگونه دانه‌ها، تشخيص آن از ساير سنگدانهها به راحتي ميسر است. براي تعيين درصد اين گونه دانه‌ها در كل توده، بايد مقداري شن و ماسه را انتخاب نموده و وزن آن را دقيقاً تعيين كنيم. آنگا تا آنجا كه ممكن است، دانه‌هاي صدفي را كه با چشم قابل رويت است، جدا نموده و وزن آن آن را نيز تعيين نماييم. آنگاه درصد آن نسبت به درصد نمونه انتخابي قابل تعيين مي‌باشد. اين درصد را براي كل توده قبول مي‌كنيم.
خاصيت جذب آب سنگدانهها
علت آنكه سنگدانهها به همديگر مي‌چسبند و يا به عبارت ديگر آنكه سنگدانهها به سيمان مجاور خود مي‌چسبند، آن است كه آب موجود در ملات سيمان به علت خاصيت جذب آب سنگدانهها در آن نفوذ مي‌نمايند و همراه آب هزاران هزار رشته باريك سيمان نيز به داخل سنگدانهها نفوذ كرده و به آن پنجه مي‌اندازد و آن را به خود و همچنين به سنگدانه مجاور خود مي‌چسباند. حال اگر
سنگدانه داراي خاصيت جذب آب نباشد و يا خاصيت جذب آب كافي نباشد، نفوذ رشته‌هاي خمير سيمان در آن كافي نبوده و در نتيجه اتصال خوبي از لحاظ چسبندگي ايجاد نمي‌نمايد و همينطور اگر خاصيت مكندگي سنگدانهها از حد معيني بيشتر باشد، در همان دقايق اوليه كه سنگدانه در مجاورت خمير سيمان قرار مي‌گيرد و در جاي خود ساكن مي‌ماند و قبل از آنكه كريستا‌ل‌هاي سيمان براي سخت شدن تشكيل شود، آب خمير سيمان مجاور خود را مكيده، در نتيجه روند سخت شدن سيمان در اثر كم شدن آب با اشكال مواجه مي‌شود. بهترين درصد جذب آب سنگدانهها بين 13 تا 18 درصد مي‌باشد.
مقدار آب همراه سنگدانهها
مقدار آب همراه درشت دانه‌ها (شن) زياد قابل ملاحظه نيست. حتي قابل صرف‌نظر كردن است، ولي مقدار آب همراه ماسه كه گاهي تا 50 حتي 60 ليتر در مترمكعب ماسه مي‌رسد، قابل ملاحظه بوده و بايد در موقع بتن‌سازي موردنظر قرار گيرد. مسوول كارگاه بتن‌سازي بايد متوجه باشد كه دانستن آبي كه همراه سنگدانه به كارگاه مي‌آيد، كافي نيست، زيرا با توجه به اينكه در اغلب كارگاه‌ها و مراكز بتن‌سازي سنگدانهها در فضاي باز انبار مي‌شوند و معمولاً با بارش باران و يا كم و زياد شدن رطوبت هوا، ميزان آب سنگدانهها تغيير مي‌كند، لذا بايد مسوول قسمت بتن‌سازي بتواند با چشم، ميزان آب موجود در ماسه را تشخيص بدهد. در همين راستا دستگاه‌هاي الكتريكي بوجود آمده كه با قرار دادن آن در توده شن و ماسه در هر لحظه مي‌توان ميزان رطوبت آن را مشخص نمود. اين دستگاه بر اساس تغيير مقاومت عبور جريان در ميزان رطوبت‌هاي مختلف كار مي‌كند. با دانستن ميزان رطوبت موجود و گذاشتن آن در فرمول معين يا دادن آن به رايانه، تكنسين و يا مسئول قسمت بتن‌سازي، ميزان آبي را كه بايد به مخلوط اضافه نمايد، محاسبه نمود، ولي اين دستگاه‌ها زياد متداول نيست و مخصوصاً در ايران چندان از آن استفاده نمي‌شود و از طرفي هر لحظه گزارش ميزان آب وسيله آزمايشگاه براي بارگيري بتونير مقدور نيست و با توجه به اينكه اگر ميزان آب در دفعات مختلف بارگيري متفاوت باشد، بتن حاصل از آن يكنواخت نبوده و قطعه بتني ساخته شده از آن نمي‌تواند بارهاي وارده را به طور يكنواخت تحمل نمايد. لذا بايد در موقع انبار كردن سنگدانهها، نكات فني آن كاملاً رعايت گردد. اصولاً رطوبت سنگدانهها در چهار وضعيت بيان مي‌شود:
• حالت اول، دانه‌ها اشباع شده با سطح مرطوب مي‌باشند. در اين حالت سنگدانه كاملاً مرطوب بوده، حتي اگر آن را در درست بگيريم، سطح دست تر مي‌شود. در اين حالت آب همراه ريزدانه‌ها در حدود 50 الي 60 ليتر در مترمكعب مي‌باشد.
• حالت دوم، دانه‌ها اشباع شده هستند. در اين حالت سطح دانه‌ها تقريباً مرطوب است و رطوبت سطح آن با چشم ديده مي‌شود، ولي دست را تر نمي‌كند. در اين حالت آب همراه ريزدانه‌ها در حدود 30 الي 40 ليتر در مترمكعب مي‌باشد.
• حالت سوم، سطح دانه‌ها كاملاً خشك است، ولي هنوز 60 تا 70 درصد از عمق دانه‌ها مرطوب است. اين دانه‌ها سطح براق ندارند. به اين حالت، دانه مرطوب با سطح خشك مي‌گويند و به حالت SSD معروف است. خشك دانه‌ها تا مرحله SSD در هواي آزاد و بطور طبيعي بوجود مي‌آيد.
• حالت چهارم، دانه‌ها كاملاً خشك هستند و هيچگونه آبي همراه ندارند. اين دانه‌ها داراي وزن ثابت هستند. براي بوجود آوردن اين حالت، حتماً بايد از خشك‌كن استفاده گردد. خشك شدن سنگدانه تا وزن ثابت در فضا ممكن نيست.
بهترين وضعيت رطوبت سنگدانهها براي بتن، حالتي است كه نه به مخلوط آبي بدهد و نه ازد آن آبي بگيرد. يعني حالت اشباع با سطح خشك (حالت SD (Saturated-Surface-Dry)). اين حالتي است كه كليه حجم سنگدانهها كاملاً در آب اشباع شد و فقط سطح آن به عمق 2 تا 3 ميليمتر خشك مي‌باشد.
شن و ماسه استاندارد
از شن و ماسه استاندارد براي كنترل كيفيت سيمان توليد شده در كارخانه‌هاي سيمان استفاده مي‌كنند. بدين ترتيب كه يا سيمان توليد شده در هر شيف كاري و ماسه استاندارد بلوك‌هايي از بتن تهيه مي‌نمايند و مقاومت‌هاي فشاري و كششي 3، 7 و 28 روزه اين بلوك‌ها را تعيين مي‌نمايند. سپس اعداد بدست آمده را با اعداد استاندارد شده مقايسه نموده و از اين راه به كيفيت سيمان توليد شده پي مي‌برند و در صورت اختلاف با توجه باينكه عيب حاصله نمي‌تواند از سنگدانه باشد، نسبت به سيمان عيب‌يابي نموده و درصد رفع اشكال برمي‌آيند. اندازه الك‌هاي پيشنهاد شده براي تهيه ماسه استاندارد طبق پيشنهاد شماره 3040 موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران به شرح زير است. اندازه‌هاي داده شده بر حسب ميكرون مي‌باشد.
75.300.850 و 2000 ميكرون
درصد مانده روي هر الك از بزرگ به كوچك عبارتند از:
1/0، 7/37، 4/33 و 76/28درصد
سه عدد آخر مي‌توان از 4± تا 5± درصد اختلاف داشته باشند و اگر وزن ماسه، 1350 گرم باشد، مانده روي هر الك از بزرگ به كوچك بر حسب گرم به قرار زير است:
34/1، 95/508، 9/450 و 26/388
وزنهاي داده شده مي‌تواند از 4± تا 5± گرم تولورانس داشته باشد. طبق پيشنهاد موسسه استاندارد ايران، چانچه الك‌ها و درصد مانده روي هر الك به شرح فوق باشند. اين دانه‌بندي از لحاظ بزرگي دانه‌ها به شكلي تنظيم شده‌اند كه كاملاً دانه‌هاي ريزتر فضاي خالي بين دانه‌هاي درشت‌تر را پر نموده و جسم متراكم و توپري با حداكثر تراكم و حداكثر وزن مخصوص و حداقل ضريب تخلخل ارائه مي‌دهند. همچنين اين ماسه‌ها از نظر شيميايي، pH و شكل هندسي كنترل شده هستند.
95درصد جنس ماسه‌هاي استاندارد سيليسي و بيش از 80درصد شكل آنها كروي بايد باشد. وزن مخصوص ظاهري آنها به شرط آنكه به مدت 30 ثانيه با ويبراتوري كه با سرعت 3000 دور در دقيقه مي‌چرخد، لرزانيده شوند، بين 75/1 تا 82/1 گرم بر سانتيمتر مكعب مي‌باشد.
اين ماسه به مقدار كم در كيسه‌هاي 1 تا 5/1 كيلوگرمي تهيه و عرضه مي‌شود. استاندارد ايران و آلمان آن را در كيسه‌هاي 1350 گرمي پيشنهاد مي‌نمايند.
مشخصات بهترين درشت دانه (شن) براي بتن
موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران به شماره 302 شن مورد استفاده در بتن و بتن مسلح را به شرح زير استاندارد نموده است.
كوچكترين بعد شن را 7 ميليمتر تعيين نموده و الك‌هايي را كه براي دانه‌بندي در اين استانداردها مورد استفاده قرار مي‌دهد، بر حسب بزرگي و كوچكي دانه متفاوت است. مثلاً ممكن است در يك معدن شن با توجه به بزرگي دانه‌ها، الك‌هايي با سوراخ مربع از بزرگ به كوچك با ابعاد زير مورد استفاده قرار گيرند.
انداز چشمه الك‌ها (ميكرون) درصد رد شده از هر الك
88900 100-90 درصد
64500 60-25 درصد
38100 15-0 درصد
19050 5-0 درصد
و يا ممكن است در معدني ديگر با توجه به بزرگي دانه‌هاي آن معدن سري الك‌هاي ديگري مورد استفاده قرار گيرند كه در جدول زير سري آن الك‌ها و درصد رد شده از هر الك ذكر گرديده است.
انداز چشمه الك‌ها (ميكرون) درصد رد شده از هر الك
38100 100 درصد
25400 100-95 درصد
12700 60-25 درصد
4160 10-0 درصد
2380 5-0 درصد
اين استاندارد وجود كلوخه گل را حداكثر تا 25/0 درصد و وجود دانه‌هاي نرم را تا 5 درصد مجاز دانسته است. وزن مخصوص شن نمونه اشباع شده از آب سطح خشك (حالت SSD) را حداقل 35/2 گرم بر سانتيمتر مربع تعيين نموده است. طبق اين استاندارد، افت وزني شن مصرفي در بتن و بتن مسلح در آزمايش مقاومت در برابر عوامل جوي نبايد از 12 تا 18درصد بيشتر باشد. 12 درصد مربوط به آزمايش با محلول سولفات سديم و 18 درصد مربوط به آزمايش با محلول سولفات منيزيم است.
مشخصات بهترين ريزدانه (ماسه) براي بتن
در يك بتن خوب و با مقاومت و كارايي لازم، اگر از ماسه رودخانه‌اي استفاده شود، بايد 25 درصد حجم بتن را ماسه تشكيل دهد و اگر از ماسه شكسته استفاده گردد، اين ميزان به 35 درصد حجم بتن مي‌رسد.
موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران به شماره 300، ماسه مورد استفاده در بتن و بتن مسلح را به شرح زير، استاندارد نموده است. الك‌هاي مورد استفاده در دانه‌بندي ماسه با سوراخ‌هاي مربع 7 عدد مي‌باشد و ابعاد سوراخ‌هاي آن و درصد رد شده از هر الك، طبق جدول زير است:
انداز چشمه الك‌ها (ميكرون) درصد رد شده از هر الك
9500 100 درصد
4760 100-95 درصد
2380 100-80 درصد
1190 85-90 درصد
595 60-25 درصد
297 30-10 درصد
149 10-2 درصد
و در مورد مواد مضر، وجود كلوخه گل را تا 1 درصد و مواد ريزتر از الك 74 ميكرون (خاك) را بين 3 تا 5 درصد، در صورتي كه اين خاك از نوع رس نباشد، بين 5 تا 7درصد و مواد آلي را بين 5/0 تا 1درصد در ماسه مصرفي در بتن و بتن مسلح مجاز دانسته است.
در اينجا لازم به ذكر است كه در مورد ماسه‌هاي شكسته نرمه و گرد و خاك حاصل از خرد كردن ماسه كه هميشه در سنگ شكن‌ها توليد شده و روي ماسه مي‌نشيند، مي‌تواند تا 7 درصد وزن ماسه باشد، ولي در ماسه‌هاي طبيعي كه هميشه مقداري گل و لاي همراه آن است و ممكن
است اين گل و لاي از جنس خاك رس باشد. اين مقدار نبايد از 3 تا 5درصد تجاوز نمايد. بالاخره اينكه طبق استاندارد فوق، ماسه مصرفي در بتن بايد در مقابل عوامل جوي مقاوم باشد.
رفتار شيميايي سنگدانهها
ايده‌آل‌ترين سنگدانهها براي مصرف در بتن از نقطه نظر رفتار شيميايي، آن است كه بعد از قرار گرفتن در مخلوط بتن و در مجاورت آب و سيمان در هنگام سخت شدن سيمان، هيچگونه فعاليت شيميايي از خود نشان ندهد و همچنين بعد از سخت شدن سيمان در دراز مدت در اثر تر و خشك شدن قطعه و همچنين مواد نفوذ هوا در قطعه فعال نگشته و هيچگونه تغيير شكل و تغيير حجم ندهد.
تا چند دهه پيش، متخصصين بتن بر اين باور بودند كه سنگدانهها اصولاً عضو بي‌اثر بوده، هيچگونه شركتي در فعل و انفعالات سخت شدن سيمان ندارند و نبايد داشته باشند، ولي عملاً اينطور نيست، زيرا سنگدانهها بر حسب جنس خود كم و بيش در واكنش‌هاي محيط بتن شركت خواهند نمود. ايده‌آل آن است كه سنگدانه‌اي براي بتن‌سازي انتخاب شود كه حداقل واكنش شيميايي را از خود نشان دهد.
توجه به اين نكته ضروري است كه اگر سنگدانهها به گونه‌اي باشند كه هيچگونه شركتي در فعل و انفعالات شيميايي سخت شدن سيمان نداشته باشند، ممكن است خطرات و مضرات جانبي ديگري را به همراه داشته باشند، مثلاً سنگدانه‌هايي كه از جنس گرانيت هستند، تقريباً هيچگونه واكنش شيميايي در بتن از خود نشان نمي‌دهند، ولي به علت آنكه خاصيت نفوذپذيري اينگونه سنگدانهها بسيار كم است، لذا چسبندگي آنها با خمير سيمان سست‌تر بوده و ممكن است از اين راه نقطه ضعفي در قطعه ريخته شده ايجاد نمايند.
كليه سنگ‌هاي موجود در طبيعت از نظر صنعت ساختمان‌سازي به چهار دسته تقسيم مي‌شوند:
1. سنگ‌هاي آذرين شامل گرانيت، بازالت، ديوريت، پوميس، پرليت و ... .
2. سنگ‌هاي رسوبي شامل ماسه سنگ، سنگ رس، سنگ آهك، دولوميت، سنگ لاي، كوارتزيت و ... .
3. سنگ‌هاي دگرگوني شامل مرمر، شيست، متاكوارتزيت و ... .
4. مواد معدني مانند سيليس، كوارتز، اوپال، سيليكات‌ها، فلدسپات‌ها، رس، ميكا، كربنات‌ها و ... .
اصولاً سنگدانه‌هاي فعال در دو مرحله مي‌توانند براي قطعه بتني مشكل‌آفرين باشند:
• در روند سخت شدن سيمان:
اگر سنگدانهها مستعد شركت در واكنش‌هاي شيميايي سيمان باشند، با توجه به اينكه هميشه مقداري آهك تركيب نشده در سيمان معمولي موجود است، لذا در مجاورت آب محيط قليايي بوجود مي‌آورند و در نتيجه سنگدانه‌هاي مستعد را فعال كرده و بر شدت قليايي بودن محيط مي‌افزايند و در مرز بين سيمان و سنگدانه و همچنين در محل تماس دو قطعه سنگدانه اثرات نامطلوب باقي مي‌گذارند. از طرفي اگر خمير سيمان قليايي باشد، ازدياد حجم پيدا مي‌كند. ممكن است اين ازدياد حجم، منجر به متلاشي شدن خمير سيمان شود.
• در دراز مدت:
با توجه باينكه قطعه بتني به هرحال در مجاورت آب و هوا قرار مي‌گيرد و اين هر دو در قطعه نفوذ مي‌نمايند، لذا قطعه بتني مي‌تواند در معرض دوره‌هاي تر و خشك شدن متوالي قرار گيرد كه در هر دوره سنگدانه‌هاي فعال از خود واكنش‌هاي شيميايي نشان داده و در نتيجه مي‌توانند روي خورندگي فولاد موجود در بتن و همچنين روي حجم بتن و شكل ظاهري آن، اثرات نامطلوب بگذارند. لذا در موقع انتخاب معادن جديد شن و ماسه، بايد سنگدانه‌هاي آنها از نظر قليايي نيز آزمايش
شوند و در صورت نامطلوب بودن آن، چنانچه از لحاظ اقتصادي مقدور باشد، استفاده از آن ممنوع اعلام گردد و در صورتي كه ناگزير از بكار بردن سنگدانه‌هاي قليايي باشيم، بايد از سيماني با درصد قليايي پايين استفاده شود تا شدت واكنش سنگدانهها و اثرات نامطلوب آن كمتر باشد. اينگونه سيمان‌ها چنانچه به مقدار زياد مورد نياز باشد، با سفارش قبلي وسيله كارخانه‌هاي سيمان تهيه مي‌شود.
آزمايش‌هاي سنگدانهها
نمونه‌برداري
مي‌دانيم سنگدانهها از معدن تا محل مصرف چندين بار جابجا مي‌شوند. اين جابجايي اغلب با كاميون و يا تسمه نقاله انجام مي‌شود و با سقوط همراه است و اكثر دپوها به صورت مخروط بوده و در نتيجه ممكن است درشت دانه‌ها روي سطح مخروط سر خورد و به پايين مخروط منتقل شوند و يا در اثر سقوط دانه‌ها به همديگر برخورد كرده و يا به كناره انبار شن و ماسه برخورد نموده، خرد شوند و در نتيجه ممكن است در اين جابجايي دانه‌بندي سنگدانهها عوض شود و يا تجمع سنگدانهها از لحاظ شكل هندسي و وزن مخصوص در يك نقطه ايجاد گردد. بدين لحاظ، اگر نمونه مورد آزمايش را از يك نقطه انتخاب نماييم، ممكن است سنگدانه‌هاي آن نقطه نماينده كل
سنگدانه‌هاي معدن نباشند. در اين راستا استانداردهاي مهم دنيا كه روي بتن بيشتر كار كرده‌اند، براي نمونه‌برداري از معادن شن و ماسه دستورالعمل‌هايي ارائه كرده‌اند كه كم و بيش كليه آنها شبيه همديگر مي‌باشند كه ذيلاً نكات مهم و قابل اجراي آن را در كارگاه توضيح مي‌دهيم.
1. نمونه‌برداري از دپو بهتر است با بيلچه‌هاي مخصوص آزمايشگاهي انجام شود (مانند آنكه خواربارفروشان مورد استفاده قرار مي‌دهند)، نه با بيل‌هاي ساختماني، زيرا ممكن است بعضي از دانه‌ها در هنگام نمونه‌برداري از بيل‌هاي ساختماني غلطيده و به خارج منتقل شوند.
2. اگر نمونه‌برداري از روي تسمه نقاله انجام مي‌شود، كل مصالح يك تسمه نقاله از سر تا ته به عنوان نمونه انتخاب شود و حداقل سه نمونه در دفعات مختلف از روي تسمه نقاله انتخاب گردد. در موقع نمونه‌برداري بايد دستور توقف تسمه نقاله داده شود. بايد دقت شود كه در حين جمع‌آوري مصالح از روي تسمه نقاله، هيچ يك از دانه‌هاي روي آن به خارج پرت نشود و كليه آنها جمع‌آوري شده و به نمونه اضافه گردد. پس از جمع‌آوري مصالح بايد دانه‌هاي ريز و غبار روي تسمه با برس به دقت جمع‌آوري شده و به نمونه اضافه شود.
3. اگر مصالح با كاميون به كارگاه تحويل مي‌گردد، بايد نمونه‌برداري در حين تخليه انجام شود، يع
ني قبل از آنكه سنگدانهها به زمين برسد. براي اين كار بايد نمونه‌برداري در كيسه‌هاي پلاستيكي دهانه گشاد كه مخصوصاً براي اين كار تهيه شده است، وسيله دو نفر كارگر تعليم ديده زير مصالح در حال تخليه از كاميون گرفته شده و نمونه‌ها جمع‌آوري شود.
4. نمونه‌برداري از توده شن و ماسه انبار شده در كارگاه بايد از پايين تا بالا، كليه مصالح يك قسمت حداقل به عرض 40 سانتيمتر و به ارتفاع كليه توده برداشته شود، در هر حال بايد هوشياري كامل آنقدر از نقاط مختلف توده شن و ماسه نمونه‌برداري گردد تا اطمينان حاصل شود كه نمونه‌هاي برداشته شده كاملاً معرف كل سنگدانه‌هاي موجود در كارگاه بوده و نتايج آزمايشگاهي نمونه‌ها كاملاً مطابق نتايج كل نمونه است.
5. اگر نمونه‌برداري از معدن شن و ماسه انجام مي‌شود، با توجه به اينكه تشكيل معدن‌ها كاملاً تحت تاثير عوامل طبيعي مانند طغيان رودخانه‌ها و يا جابجايي صخره‌ها مي‌باشد، لذا تغييرات بافت دانه‌بندي در معادن شديد است. لذا نمونه‌برداري از معادن محتاج دقت بيشتري مي‌باشد و بايد تعداد نمونه‌هاي انتخاب شده خيلي بيشتر از مكان‌هاي ديگر باشد و بايد با زدن گمانه‌هاي متعدد مصالح يك گمانه را بطور كامل برداشت نمود. تعداد گمانه‌ها بايد آنقدر باشد كه تا مطمئن شويم نمونه‌هاي برداشت شده معرف شن و ماسه كل معدن مي‌باشند.
استاندارد شماره 671 آن موسسه مقادير وزني نمونه‌برداري سنگدانه براي راه‌سازي را معين نموده است كه نبايد چندان تفاوتي با نمونه‌برداري براي بتن داشته باشد. اين مقادير بر حسب درشتي و ريزي دانه، طبق جدول زير مي‌باشد:
ريزدانه‌ها
ماكزيمم اندازه اسمي دانه‌هاي رد شده از الك حداقل وزن نمونه‌هاي گرفته شده از محل بر حسب kg
الك نمره 10 68/1 ميليمتر 5 كيلوگرم
الك نمره 4 75/4 ميليمتر 5 كيلوگرم
درشت‌دانه‌ها
ماكزيمم اندازه اسمي دانه‌هاي رد شده از الك حداقل وزن نمونه‌هاي گرفته شده از محل بر حسب kg
الك 5/9 ميليمتر 5/4 كيلوگرم
الك 5/12 ميليمتر 2/9 كيلوگرم
الك 20 ميليمتر 6/13 كيلوگرم
الك 25 ميليمتر 7/22 كيلوگرم
الك 38 ميليمتر 2/33 كيلوگرم
الك 50 ميليمتر 9/40 كيلوگرم
الك 63 ميليمتر 4/45 كيلوگرم
الك 76 ميليمتر 8/56 كيلوگرم
الك 90 ميليمتر 2/68 كيلوگرم
حمل و نقل
حمل و نقل نمونه‌هاي تهيه شده نيز بايد طبق دستورالعمل‌هاي صادره انجام شود و خلاصه اين دستورالعمل‌ها، آن است كه نمونه‌ها بايد به گونه‌اي حمل و نقل گردد كه به آنها آسيبي وارد نشود و از اضافه شدن مواد خارجي به آن و يا خارج شدن بعضي از سنگدانهها از محيط جلوگيري گردد. بدين لحاظ مي‌بايد نمونه‌ها در كيسه‌هاي مناسب حمل گردد. وزن كيسه‌ها بايد طوري باشد كه نقل و انتقال آن براي يك نفر كارگر معمولي ممكن است در كيسه‌ها كاملاً مسدود گردد تا دانه‌ها به خارج راه پيدا نكند. روي هر كيسه بايد با برچسب معيني مشخصات نمونه‌برداري و تاريخ نمونه‌برداري نوشته شود. اگر نمونه‌برداري از ريزدانه‌ها جهت تعيين ميزان رطوبت آنها انجام مي‌شود، مي‌بايد نمونه‌ها طوري بسته‌بندي شوند كه رطوبت آن در اثر مجاورت با هوا كم و يا زياد نشود.
خشك كردن سنگدانه تا وزن ثابت
هر سنگدانه‌اي كه در طبيعت موجود است، كم يا زياد، خاصيت جذب آب دارد. در اين صورت اگر اين سنگدانه در مجاورت رطوبت قرار گيرد، مقداري آب جذب مي‌نمايد و حتي ممكن است در صورت مستعد بودن رطوبت، هوا را نيز جذب نمايد كه در هر حال مقداري به وزن آن اضافه مي‌شود.
در آزمايشاتي كه روي سنگدانهها انجام مي‌شود، اغلب مي‌بايد وزن خشك دانه‌ها را براي محاسبه داشته باشيم كه اصطلاحاً به آن وزن ثابت مي‌گويند. براي بدست آوردن وزن ثابت سنگدانهها، در حدود 2 كيلوگرم آن را با دقت 1/0 گرم وزن مي‌كنيم. آنگاه آن را در خشك‌كن با حرارت 5±110
درجه سانتيگراد به مدت 3 الي 4 ساعت حرارت مي‌دهيم. بديهي است كه مقداري از آب جذي شده آن تبخير مي‌گردد. آنگاه آن را از خشك‌كن بيرون آورده و تا حرارت محيط (در حدود 20 الي 25 درجه) خنك مي‌كنيم و بعد آن را با دقت 1/0 گرم وزن مي‌نماييم. بديهي است كه به علت تبخير آب موجود در دانه، وزن آن از وزن قبل از حرارت دادن سبك‌تر مي‌شود. اين وزن را يادداشت نموده و دوباره آنرا به طريق فوق به كوره مي‌ريزيم و دوباره 3 تا 4 ساعت در حرارت 5±110 درجه آن را حرارت مي‌دهيم. آنقدر اين كار را تكرار مي‌كنيم تا اختلاف دوبار وزن كردن متوالي حداكثر 1/0 درصد باشد. به اين وزن در آزمايشگاه، وزن ثابت مي‌گويند.
آزمايش تعيين مقدار رطوبت سنگدانه در كارگاه
از آنجا كه تعيين مقدار رطوبت سنگدانهها امري ضروري است، از طرفي در حين بتن‌ريزي و مشاهده تغيير رطوبت سنگدانهها ممكن است دسترسي به عوامل آزمايشگاهي در تمام كارگاه‌ها ميسر نباشد، لذا بايد بتوانيم با تقريب نزديك به تحقيق از درصد ميزان آب موجود در سنگدانهها مطلع شويم. در اين راستا اگر متوجه شويم كه مقدار آب مصالح حمل شده به كارگاه با آب مصالح قبلي
متفاوت است، به راحتي مي‌توانيم درصد مقدار آب موجود در شن و ماسه را بدست آوريم. براي اين كار بايد مقداري از دانه‌ها را دقيقاً وزن نماييم (در حدود 2 كيلوگرم)، آنگاه آن را در يك سيني فلزي ريخته، با يك چراغ خوراك‌پزي كه در همه كارگاه‌ها موجود است، حرارت مي‌دهيم. در ضمن حرارت دادن بايد آن را مرتباً با قاشق هم بزنيم تا رطوبت دانه‌ها بطور يكنواخت متصاعد گردد. بعد از آنكه رطوبت سطحي دانه‌ها از بين رفت، دوباره دانه‌ها را وزن مي‌كنيم. تفاوت وزن مربوط به آب متصاعد شده مي‌باشد و درصد رطوبت محاسبه مي‌گردد.
لازم به يادآوري است كه درشت‌دانه‌ها وقتي جلا و براقي سطح خود را از دست مي‌دهند و ريزدانه‌ها به خوبي در سيني كه حرارت مي‌بينند، به روي هم بغلطند، به حد از دست دادن رطوبت سطحي رسيده‌اند و حرارت دادن بيش از اين مقدار درست نيست، زيرا در اين صورت رطوبت درون دانه متصاعد مي‌شود و وزن تقليل پيدا مي‌كند و درصد رطوبت را درست تعيين نمي‌نمايد.
البته آزمايش فوق چندان دقيق نيست و درصد رطوبت را به درستي تعيين نمي‌نمايد، ولي براي آزمايش در كارگاه همين مقدار كافي است. از آنجا كه مقدار آب همراه سنگدانه‌هايي كه در دفعات مختلف به كارگاه حمل مي‌شود، يكسان نيست و هر بار آزمايش مصالح نيز مقدور نمي‌باشد، از طرفي با هرگوه تغيير در آب و هوا (گرم و سرد شدن، بارندگي) ممكن است در ميزان آب موجود در سنگدانهها تفاوت حاصل شود، لذا بهتر است در انبار كردن مصالح طبق آييننامهاي موجود عمل مي‌شود.
آزمايش تعيين مقاومت سنگدانهها در مقابل يخبندان
اگر قطعه بتني كه ريخته مي‌شود در محلي است كه در معرض يخبندان قرار دارد، بايد مصالح سنگي آن قبل از مصرف مورد آزمايش يخبندان واقع شوند و مقاومت آنها در برابر يخبندان‌هاي متوالي و ذوب شدن تعيين گردد و آنگاه اين تفاوت با شرايط محيطي كه قطعه در آن واقع مي‌شود، مقايسه گردد و در صورتي كه مصالح سنگي مناسب تشخيص داده شده، مورد استفاده قرار گيرد.
كليه سنگدانهها، حتي سنگدانه‌هاي سخت مانند گرانيت داراي مقداري خلل و فرج هستند كه اگر در مجاورت آب قرار بگيرند، اين سوراخ‌ها از آب پر خواهند شد و اگر در اين حالت كه سنگدانه از آب اشباع شده است، در معرض يخبندان واقع شوند، آب درون حفره‌ها منجمد شده و ازدياد حجم پيدا
مي‌كند. ممكن است اين ازدياد حجم باعث تركيدن و متلاشي شدن سنگدانه شود. سنگدانه‌هاي ريز (ماسه) كمتر در خطر گسيختگي قرار دارند، ولي سنگدانه‌هاي درشت كه استخوانبندي اصلي بتن را تشكيل مي‌دهند، زودتر در اثر يخبندان‌هاي متوالي خرد مي‌شوند. همچنين اگر قطعه بتني ريخته شده بطور دايم در محيط مرطوب و يا به طور دائم در محيط خشك باشد، از بتن ريخته شده‌اي كه در معرض تر و خشك شدن‌هاي متوالي قرار مي‌گيرد، كمتر آسيب مي‌بيند.
براي تعيين مقاوم سنگدانهها در مقابل يخبندان، بايد در حدود 2000 گرم از سنگدانه‌هاي مانده روي الك معيني را انتخاب نموده و وزن آن را با دقت 1/0 گرم تعيين نماييم. آنگاه آنرا در آب قرار مي‌دهيم تا از آب اشباع شود. سپس آن را از آب بيرون آورده و در محيط آزمايشگاه قرار مي‌دهيم. پس از آنكه آب سطحي آن فرو چكيد، نمونه را در معرض سرما قرار مي‌دهند. قبل از قرار دادن دانه‌ها در فريزر، بايد مطمئن شويم كه دماي داخل فريزر به 15- درجه سانتيگراد رسيده و در طول مدتي كه دانه‌ها در فريزر قرار دارد، بايد دماي داخل فريزر بين 15- تا 20- درجه سانتيگراد باشد. پس از حدود 4
ساعت دانه‌ها را از فريزر بيرون آورده و تا حرارت محيط آزمايشگاه گرم مي‌كنيم (حدود 20 تا 25 درجه سانتيگراد) و سنگدانهها بايد حداقل به مدت 12 ساعت در اين دما باقي بمانند. آنگاه آن را روي همان الك نخستين ريخته و دانه‌ها را الك مي‌كنيم. پس از مدت تعيين مصالح مانده روي الك را با دقت 1/0 گرم وزن مي‌نماييم. اختلاف وزن مربوط به خرد شدن سنگدانهها در اثر يخبندان است كه به صورت درصد بيان مي‌شود.
دوره‌هاي يخبندان و گرم كردن را در چندين دوره متوالي تكرار مي‌نماييم. ممكن است بين 35 تا 50 بار تكرار شود و نتايج را مرتباً با ذكر دفعه آزمايش و ساير مشخصات يادداشت مي‌كنيم. علاوه بر خرد شدن، علائم ديگري مانند ورقه ـ ورقه شدن، پوسته ـ پوسته شدن (ورقه با پوسته شدن متفاوت است) ترك سراسري و پريدگي رنگ و قلوه‌كن شدن نيز در اثر يخبندان‌هاي متوالي ممكن است در سنگدانه مخصوصاً درشت‌دانه ايجاد شود كه توجه به آنها ضروري مي‌باشد.
آزمايش تعيين مقاومت سنگدانهها در مقابل ضربه
يك قطعه بتني ممكن است بتواند وزن معيني را به خوبي تحمل نمايد، ولي امكان دارد واكنش همان قطعه در مقابل همان وزن اگر به صورت ضربه‌اي به آن قطعه وارد شود، متفاوت باشد و نتواند آنرا تحمل نمايد. حتي ممكن است اگر ضربه‌هاي متوالي وارد شود، همان قطعه متلاشي گردد. بدين لحاظ شن و ماسه بكار رفته در قطعات بتني كه در مقابل ضربه واقع مي‌شوند، بايد قبل از مصرف مقاومت آنها در مقابل ضربه تعيين گردد.
اين آزمايش به شماره 669 موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران استاندارد شده است. در اين آزمايش عكس‌العمل‌هاي سنگدانهها در مقابل ضربه بررسي مي‌شود. براي انجام اين آزمايش بايد مقدار معيني از سنگدانه كه بين دو 52/9 ميليمتر و 7/12 ميليمتر با سوراخ‌هاي مربع واقع مي‌شوند (از الك 7/12 رد بشوند و روي الك 52/9 ميليمتر باقي بمانند) انتخاب كرده و آن را در مدت 4 ساعت در كوره‌اي به گرماي 100 تا 110 درجه سانتيگراد حرارت مي‌دهيم. آنگاه آن را تا حرارت آزمايشگاه سرد كرده، بعد استوانه آزمايش را كه قطر داخلي آن 102 ميليمتر و ارتقاع داخلي آن 51 ميليمتر مي‌باشد، در سه نوبت از اين سنگدانه پر مي‌كنيم و در هر نوبت آن را با 25 ضربه وسيله ميله‌اي با سر كروي و طول 23 سانتيمتر مي‌كوبيم.
وزن مصالح داخل استوانه بايد با دقت 1/0 گرم تعيين شود. آنگاه اين استوانه را روي دستگاه ضربه‌زن قرار مي‌دهيم. دستگاه ضربه‌زن مجهز به وزنهاي به وزن 6/13 تا 1/14 كيلوگرم كه مي‌تواند تا ارتفاع 5/6±381 ميليمتر بالا رفته و به طور آزاد سقوط كند. مصالح داخل استوانه را 15 بار بوسيله اين وزنه مي‌كوبيم. آنگاه مصالح را روي الك 4/2 ميليمتر ريخته به خوبي الك مي‌كنيم، بطوري كه در يك دقيقه آخر الك كردن، مقدار قابل ملاحظه‌اي از دانه‌هاي خرد شده از الك رد نشود. مصالح رد شده از الك را با دقت 1/0 گرم وزن مي‌كنيم و آن را B مي‌ناميم و مصالح مانده روي الك را هم با همان دقت وزن كرده و آنر ا C مي‌ناميم. مجموع وزن B+C بايد مساوي وزن اوليه مصالح باشد كه آن را A ناميده‌ايم. اگر اين اختلاف از 1 گرم بيشتر بود، بايد آزمايش را تجديد كنيم. مقدار تاب ضربه‌اي سنگدانه از رابطه زير بدست مي‌آيد:
= مقاومت دانه در مقابل ضربه
تعيين خستگي سنگدانهها
اين آزمايش را نمي‌توان مستقيماً بر روي دانه‌هاي مورد مصرف در بتن انجام داد. موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران به موجب استاندارد شماره 665 اين آزمايش را براي سنگدانه‌هايي به شكل استوانه و به قطر 4/25 ميليمتر و ارتفاع 4/25 ميليمتر استاندارد نموده است كه اين استوانه‌ها بايد با دست و يا ماشين تراشيده شده و مورد آزمايش قرار گيرند، ولي از آنجا كه
سنگدانه‌هاي مصرفي در بتن داراي شكل معين هندسي نيستند، لذا براي انجام اين آزمايش بايد با دانه‌هاي موردنظر و خمير سيمان، نمونه‌هايي به شكل مكعب و يا استوانه به ابعاد تقريبي 20 تا 25 سانتيمتر ساخته، آنگاه از اين نمونه‌ها طبق دستورالعمل‌هاي موجود نگهداري نموده و پس از مدت معيني اين نمونه‌ها را زير دستگاه پرس برده و تحت فشار قرار دهيم.
سيمان مورد مصرف در ساختن اين نمونه‌ها بايد كاملاً مطابق استانداردهاي موجود بوده و هيچگونه نقصي نداشته باشد. آنگاه پس از شكستن و دو تكه شدن نمونه، بايد سطح شكست را مورد مطالعه قرار دهيم. بديهي است در سطح شكست مقدار زيادي سنگدانه مورد آزمايش قرار دارد.
اگر كليه و يا قسمت اعظم سنگدانهها سالم بودند و فقط شكست در ملات سيمان انجام شود، با توجه به اينكه سيمان مصرفي استاندارد بوده و كاملاً بدون عيب مي‌باشد، نشانه آن است كه گيرايي بين خمير سيمان و سنگدانه به اندازه كافي نيست و به زبان ديگر، سنگدانه به اندازه كافي خاصيت جذب آب ندارد و دوغاب سيمان نمي‌تواند به اندازه كافي در آن نفوذ نموده و اتصال خوبي بين سنگدانه و سيمان و در نتيجه بين دانه‌ها را بوجود بياورد. اگر شكست فقط روي دانه‌ها انجام
شود، يعني در حدود 80 تا 90درصد دانه‌ها بشكنند، نشانه آن است كه دانه‌ها از استحكام كافي برخوردار نيستند. بديهي است كه اين دانه‌ها در قسمت‌هاي بار بر سازه مانند ستون‌ها و پل‌ها و فونداسيون‌ها نمي‌توانند مورد استفاده قرار گيرند.
بهترين وضعيت، آن است كه در حدود نيمي از دانه سالم مانده و نيم ديگر بشكنند. با تعريف فوق واضح است در اين آزمايش علاوه بر آنكه ميزان مقاومت دانه‌ها براي ما تعيين مي‌شود، اتصال بين دانه و خمير سيمان نيز مشخص مي‌گردد و همچنين معين مي‌شود كه اين اتصال با چه نيرويي گسسته خواهد شد.
آزمايش هم‌ارز ماسه (تعيين مقدار خاك رس و لاي در ماسه)
بديهي كه قدر مواد خارجي بيشتري در مخلوط بتن وجود داشته باشد، اين اتصال ضعيف‌تر بوده و بتن نامرغوب‌تر و ضعيف‌تري را ايجاد خواهد نمود. يكي از اين مواد خارجي، خاك است كه در اغلب قريب به اتفاق معادن ماسه طبيعي كم يا زياد وجود دارد. وجود خاك رس اگر از مقدار معيني بيشتر باشد، اولاً دور سنگدانهها را گرفته و مانع تماس بين دوغاب سيمان و سنگدانهها (شن و ماسه) مي‌گردد و اين امر در مقاومت‌هاي بتن تاثير كلي دارد. در ثاني خاك رس به علت خاصيت جذب آبي كه دارد، مقدار زيادي از آب موجود در مخلوط بتن را مكيده و در روند فعل و انفعالات شيميايي سخت شدن آن اثر مي‌گذارد.
در تهيه ماسه‌هاي طبيعي به جز خاك رس مقداري لاي (ذراتي از جنس سنگدانه به قطر 2 تا50 ميكرون) نيز همواره در معادن شن و ماسه طبيعي وجود دارد و در موقع تهيه شن و ماسه شكسته نيز هميشه مقداري گرد و غبار حاصل از شكستن سنگدانه در سنگ‌شكن ايجاد مي‌گردد كه به روي سنگدانه مي‌نشيند. لاي و گرد و غبار، خطر مكيدن آب بتن را ندارند، ولي اگر از مقدار معيني بيشتر باشند، روي سنگدانهها نشسته و مانع تمايس بين دوغاب سيمان و سنگدانه
مي‌گردند. كليه ريزدانه‌هايي كه در بالا ذكر گرديد (رس، لاي، گرد و غبار حاصل از شكستن سنگ) با شستشوي صحيح سنگدانهها از محيط جدا شده و به خارج منتقل مي‌گردند، ولي از آنجا كه در كارگاه‌هاي معمولي و كوچك مقدور نيست، در اين صورت بهتر است كه اين شستشو در كارخانه‌هاي تهيه شن و ماسه انجام شود و در موقع تهيه مصالح از كارخانه‌اي اقدام به خريد شن و ماسه شود كه سنگدانه‌هاي آن فاقد دانه‌هاي نامطلوب باشد.
علاوه بر دانه‌هاي فوق، مقدار ريزدانه در توده شن و ماسه وجود دارد كه با شستشوي ماسه و شن از محيط خارج نمي‌شود و آن دانه‌هايي است كه به بدنه شن و ماسه، مخصوصاً شن چسبيده است. اگر اين چسبندگي طوري باشد كه در موقع بتن‌سازي و حمل و نقل آن از بدنه سنگدانه جدا نشود و در ضمن در فعل و انفعالات شيميايي سيمان نيز شركت ننمايد، وجود آن بلامانع است، ولي اگر اين مواد روي گيرش سيمان اثر بگذارد، بايد دانه‌بندي اصلاح گردد.
اغلب استانداردهاي دنيا مانند موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران، وجود اينگونه ريزدانه‌ها را بين 3 تا 5درصد در شن و ماسه مجاز دانسته‌اند، البته در شن و ماسه شكسته تا 15درصد گرد و غبار حاصل از شكستن ماسه را نيز مجاز مي‌دانند. با توجه به مطالب فوق، ملاحظه مي‌گردد كه تشخيص مقدار ريزدانه در معادن شن و ماسه بسيار مهم مي‌باشد.
موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران، تعيين مقدار رس موجود در ماسه را به شماره 1685 به نام روش آزمايش تعيين مقدار هم‌ارز ماسه براي خاك‌ها و مصالح ريزدانه استاندارد نموده است.
براي انجام اين آزمايش بايد مقدار معيني از ريزدانه مورد آزمايش را كه از الك 76/4 ميليمتر گذشته باشد، تا وزن ثابت خشك كنيم. آنگاه آن را در استوانه شيشه‌اي به قطر داخلي 5/0±20 ميليمتر و ارتفاع 5/0±430 ميليمتر مي‌ريزيم. در اين لوله آزمايش محلول كلروركلسيم و بدون آب تبلور و گليسرين خالص و مالوئيد 40درصد وجود دارد. در استوانه شيشه‌اي را مسدود كرده و آن را به
صورت افقي درآورده و در مدت 30 ثانيه، 90 بار تكان مي‌دهيم، به گونه‌اي كه فاصله هر رفت و برگشت در حدود 20 سانتيمتر باشد. سپس آن را به مدت 25/0±20 دقيقه بدون حركت در محلي مطمئن كه داراي هيچگونه ارتعاشي خارجي نباشد، قرار مي‌دهيم تا مواد معلق در مايع آب نمك ته‌نشين گردد. بديهي است كه سنگدانهها كه داراي وزن بيشتري هستند، زودتر ته‌نشين مي‌شوند و ذرات لاي و يا خاك رس ديرتر ته‌نشين شده و روي سنگدانهها قرار مي‌گيرند. بعد از آنكه مايع ظاهراً زلال شد، ارتفاع ماسه و سپس ارتفاع خاك رس را از روي استوانه مدرج قرائت نموده و يادداشت مي‌كنيم. آنگاه از فرمول زير هم‌ارز شن و ماسه را بدسن مي‌آوريم:
100 × (قرائت خاك رس) / (قرائت ماسه) = هم‌ارز ماسه
اگر آزمايش را سه بار تكرار كنيم، هم‌ارز ماسه مساوي ميانگين نتيجه سه آزمايش مي‌باشد.
مواد نامطلوب در سنگدانهها
مواد نامطلوب در سنگدانهها را بر حسب نوع زياني كه در مخلوط بتن (سنگدانه، آب و سيمان) ايجاد مي‌نمايند، به چند دسته تقسيم مي‌نمايند:
1. ريزدانه‌ها: ريزدانه‌هاي مضر براي بتن كه در تداول عامه به آن خاك مي‌گويند. دانه‌هايي هستند كه از الك 75 ميكرون گذشته‌اند.
2. مواد آلي
3. دسته سوم، موادي هستند (چه سنگدانه چه خاك) كه در فعل و انفعالات شيميايي سخت شدن سيمان شركت نموده و روي آن اثر مي‌گذارند. اين سنگدانهها اكثراً سست بوده و در اثر مجاورت با آب و يا عناصر تشكيل دهنده سيمان تجزيه مي‌شوند و وارد فعل و انفعالات قليايي‌هاي سيمان مي‌گردند، مانند سنگدانه‌هاي آهكي فعال، سنگدانه‌هاي آهكي دولوميتي و چرت. بعضي از اين نوع سنگدانهها با تركيبات قليايي موجود در سيمان خميري ايجاد مي‌كنند كه بين سنگدانه و
خمير سيمان واقع شده و بعضي مواقع خاصيت ازدياد حجم دارند و اين ازدياد حجم ممكن است تا آنجا ادامه پيدا كند كه باعث ترك خوردن و در نهايت متلاشي شدن خمير سيمان بشوند و چنانچه قطعه ريخته شده با اين سنگدانهها در معرض نفوذ آب‌هاي سولفاته و يا بطور كلي آب‌هاي نمك‌دار واقع شوند، به فعل و انفعالات خود ادامه دارد و خيلي زود موجب تخريب قطعه ريخته شده
مي‌گردند و بعد از مدت كوتاهي قطعه قلوه كن، قلوه كن مي‌شود. بديهي است اگر چنين قطعه‌اي عضو باربر يك پل و يا يك ستون باشد، نمي‌تواند بارهاي وارده را تحمل نمايد. براي آنكه از واكنش‌هاي قليايي بين سنگدانه و سيمان مصون باشيم، بايد در مكان‌هاي حساس از سيماني استفاده كنيم كه درصد قليايي‌هاي آن از 6/0درصد تجاوز نكند.
4. دسته چهار، دانه‌هاي سست و غيرقابل مقاوم هستند. اين نوع دانه‌ها وزن مخصوص كمتري
بوده و نبايد در بتن‌هاي باربر مورد استفاده قرار گيرند، مانند سنگدانه‌هاي پوسيده، سنگدانه‌هاي متلاشي شده در اثر يخبندان، سنگ گچ و يا سنگدانه‌هاي سولفاته و يا سنگدانه‌هاي شكننده و نرم. از اين نوع سنگدانهها مي‌توان در بتن‌هاي سبك و يا نماسازي استفاده نمود.
5. نمك‌ها: اگر از سنگدانه‌هاي ساحل دريا و يا رودخانه نزديك به دريا براي بتن‌ريزي استفاده شود، بايد توجه دشت كه اين سنگدانهها ممكن است حاوي نمك‌هاي مختلف باشند. در اين صورت قبل از استفاده از ان بايد از وجود و انواع آن به خوبي مطلع شده و اثرات آن را به روي فولاد و سيمان مطالعه نماييم، زيرا اين نمك‌ها ممكن است اثرات نامطلوب مختلف روي بتن باقي بگذارند، به شرح زير:
الف) ممكن است اين نمك‌ها با ميلگردهاي موجود در بتن مسلح واكنش شيميايي داشته، موجب خوردگي فولاد بشوند. يادآوري مي‌گردد كه هميشه يك قطعه بتني مي‌تواند از زمين و يا هوا رطوبت جذب نموده و در مجاورت نمك‌هاي موجود در سنگدانهها فعال گشته و به واكنش‌هاي شيميايي و
خورندگي فولادهاي موجود در بتن ادامه دهد. هرچند اين خوردگي‌ها بسيار كند بوده و به تدريج صورت مي‌گيرد، ولي از آنجا كه در ساختمان‌هاي معمولي بازرسي فولادهاي داخل بتن و ميزان زنگ زدن آن صورت نمي‌گيرد، لذا در درازمدت ممكن است به كلي فولاد موجود در بتن را فاسد نمايد.
ب) زيان دوم اين نمك‌ها كه از اهميت كمتري برخوردار است، آن است كه با جذب رطوبت هوا به
صورت شوره روي قطعه بتني ظاهر مي‌گردد كه بسيار بدنما بوده و حتي ممكن است روي پوشش‌هاي بعدي بتن مانند گچكاري و نقاشي و يا سيمان‌كاري اثر بگذارد. البته اين شوره‌ها بعد از چند سال تمام مي‌شود.
ج) زيان سوم اين نمك‌ها، آن كه ممكن است روي فعل و انفعالات شيميايي سيمان اثر بگذارد و موجب تضعيف قطعه بشود.
از آنجا كه اين نمك‌ها اغلب به صورت مخلوط در سنگدانه‌هاي كنار دريا وجود دارند، نه به صورت تركيب لذا در بيشتر مواقع با شستن سنگدانهها با آب تميز و شيرين، قسمت اعظم اين نمك‌ها از محيط خارج مي‌شوند، ولي پيدا كردن آب شيرين به مقدار زياد در محلي كه ماسه آن شور است، ممكن است با اشكال روبرو شود و اقتصادي نباشد. چنانچه مقاومت قطعه ساخته شده با
سنگدانه‌هاي حاوي نمك از 90درصد سنگدانه‌هاي شسته شده و تميز باشد، مصرف اين سنگدانهها از نقطه‌نظر آيين‌نامه‌ها بدون اشكال است.
دفتر امور فني و تدوين معيارهاي سازمان برنامه طي نشريه شماره 120، مقدار مواد نامطلوب در سنگدانهها را طبق جدول زير براي بتن مجاز دانسته است.
جدول مقادير مجاز مواد نامطلوب در درشت دانه و ريزدانه
نوع ماده درصد وزني
ريزدانه درشت دانه
كلوخه‌هاي رسي و دانه‌هاي سست 3 25/0
دانه‌هاي ريزتر از 75 ميكرون
در بتن‌هاي معمولي 5 5
در بتن‌هاي تحت سايش 3
زغال‌سنگ ليگنيت
در بتن‌هاي معمولي 1 1
اگر بتن به صورت نمايان كار شود (اكسپز) 5/0 5/0
ميكا 1 --
سولفات‌ها بر حسب (So32-) 4/0 4/0
كلريدها بر حسب (Cl-) 04/0 02/0
چرت به صورت ناخالصي در معرض شرايط محيطي شديد تا ملايم -- 1 تا 5
آب
چرا در بتن آب مي‌ريزيم؟
آب در بتن داراي سه نقش اساسي است:
1. سيمان در مجاورت آب شروع به فعل و انفعالات شيميايي براي سخت شدن و به هم چسبيدن دانه‌ها مي‌نمايد. اين سخت شدن در اثر تشكيل سيليكات‌ها و آلومينات‌هاي كلسيم متبلور انجام مي‌شود. مقدار اين آب در حدود 20 درصد وزن سيمان مي‌باشد، يعني براي يك بتن با 350 كيلوگرم سيمان در متر مكعب در اين مرحله 70 ليتر آب مورد نياز است.
2. آب سطح جانبي دانه‌ها را تر نموده و به اصطلاح آنها را روغن‌كاري مي‌نمايد و باعث آن مي‌شود كه دانه‌ها روي هم بلغزد و در كنار يكديگر قرار گيرند. سنگدانه‌هاي طبيعي كه در آبرفت‌ها از روي هم غلطيدن و خرد شدن سنگ‌هاي درشت بوجود مي‌آيد و در نتيجه داراي سطحي صيقلي هستند. در اين مورد به آب كمتري نياز دارند و در عوض سنگدانه‌هاي شكسته كه داراي سطحي ناصاف مي‌باشند، به آب بيشتري نياز دارند، زيرا بايد تقريباً تمام ناصافي‌هاي سنگدانهها با آب پر شود تا امكان لغزيدن آنها به روي يكديگر فراهم گردد. همچنين هرقدر سطح مخصوص كل دانه‌ها بيشتر باشد (ريزدانه‌هاي بيشتري در توده شن و ماسه وجود داشته باشند) باز هم به آب بيشتري نياز دارد. روي اين اصل مقدار آب مورد احتياج اين قسمت به درستي معلوم نيست، فقط مي‌توان گفت كه آب مورد نياز اين قسمت تقريباً در حدود 25درصد وزن سيمان مي‌باشد، يعني اگر از بتن 350 استفاده كنيم، تقريباً 80 ليتر براي هر متر مكعب بتن (قدري بيشتر از آب مورد نياز قسمت اول).
3. براي آنكه توده بتن به راحتي قالب خود را پر كرده و كاملاً به شكل قالب خود درآيد، تا حداكثر تراكم در آن ايجاد شود. به عبارت ديگر براي آنكه بتن كارپذيري داشته باشد، بايد به اندازه كافي روان باشد كه اين رواني بايد بوسيله آب تامين گردد. اين مقدار آب مورد نياز اين قسمت هم معين نيست و با توجه به درشتي بزرگترين دانه، ابعاد قطعه بتني و ميزان كارايي كه از بتن انتظار داريم، متفاوت مي‌باشد و فقط مي‌توان گفت تقريباً در حدود 20 درصد وزن سيمان نيز براي اين قسمت آب مورد نياز مي‌باشد، يعني در حدود 60 تا 70 ليتر در مترمكعب. با حساب فوق براي يك متر مكعب بتن در حدود 200 تا 210 ليتر آب مورد نياز است. بديهي است فقط آب قسمت اول مورد نياز سخت شدن بتن بوده و در آن باقي مي‌ماند و آب قسمت دوم و سوم به تدريج تبخير شده و جاي آن به صورت تارهاي موئين در بتن باقي مي‌ماند.
با شرح فوق بايد به خوبي توجه نمود هرقدر نسبت آب به سيمان كمتر باشد و در بتن آب كمتري مصرف شود، بتني مقاوم‌تر خواهيم داشت. در حقيقت آبي كه براي سخت شدن سيمان مورد نياز است (20درصد وزن سيمان)، آن مقدار است كه بتن را به صورت نيمه خشك و نيمه مرطوب دربياورد. در اين حالت دانه دانه بوده و فقط سطح دانه‌ها مرطوب مي‌باشد و جسمي يكپارچه و سيال و روان نيست. اشكال اين اندازه آب، آن است كه مقدار زيادي هوا داخل مخلوط مي‌باشد. به دليل وجود همين هوا و سيال نبودن كل مجموع دانه‌ها به هيچ وجه در مجاورت همديگر قرار نمي‌گيرند تا به هم بچسبند و قطعه يك پارچه‌اي را تشكيل دهند.
آب بهينه بتن چه مقدار است؟
به درستي نمي‌توان حداقل آب مورد نياز بتن را بدون انجام آزمايش‌هاي محلي در كارگاه تعيين نمود، ولي همانطوري كه در بالا ذكر شد، از لحاظ تئوري براي آب مورد نياز در بتن اعدادي ارائه شده است، ولي از آنجا كه ميزان نسبت آب به سيمان از اهميت فوق‌العاده‌اي برخوردار است و اين نسبت مي‌توان روي مقاومت‌هاي فشاري ضريب نفوذپذيري، ضريب تخلخل، دوره‌هاي يخ زدن و آب شدن، كارايي، حمل و نقل، جا دادن در قالب، آب انداختن بتن و خيلي از رفتارهاي ديگر ان در كوتاه و درازمدت اثر داشته باشند، لذا مطالعه آنكه حقيقتاً چه مقدار آب بايد به مخلوط شن و ماسه اضافه شود، حائز اهميت است.
از آنجا كه تعيين ميزان حداقل آب مورد نياز بتن به خيلي از عوامل بستگي دارد، مانند ميزان آب موجود در ماسه، ميزان آب موجود در شن، درصد رطوبت و حرارت هوا، فاصله حمل بتن از مركز بتن‌سازي تا محل نهايي ريختن بتن و غيره بدين لحاظ در يك جمله نمي‌توان فرمولي كلي براي حداقل آب مورد نياز بتن بيان نمود.
لذا با توجه به مطالب فوق، معلوم مي‌شو كه براي هر نوع سنگدانه و سيمان و كارايي و همچنين درجه حرارت محيط كار و غيره، ميزان آب معيني وجود دارد كه با آن مقدار آب بتن به كارايي لازم رسيده و به راحتي روند سخت شدن خود را طي نموده و به ضريب تراكم حداكثر و ضريب تخلخل
اين مقدار آب اغلب كارگران بتن‌ساز محلي كه با آب هواي محل آشنايي دارند، با مشاهدات عيني و ديدن رواني بتن با تقريب نزديك به تحقيق مقدار آب مورد نياز آن را تشخيص مي‌دهند، ولي بهترين راه براي تعيين مقدار آب بهينه بتن روش سعي و خطا مي‌باشد و آن، بدين‌گونه است كه در كارگاه‌هاي بزرگ بعد از انتخاب و تاييد معادن شن و ماسه و در زمان تجهيز كارگاه با دانه‌بندي و سيمان ثابت و آب متفاوت ( متفاوت) نمونه‌هايي از بتن تهيه نموده و مقاومت آنها را بوسيله
آزمايشگاه معين كنيم تا بهترين ميزان نسبت تعين گردد.
مواد مضري موجود در آب
خزه و جلبك
اگر براي بتن‌سازي از آب‌هاي راكد مانند آب مرداب و غيره استفاده شود، اين آبها هميشه داراي مقداري خزه و جلبك هستند. ساختن بتن با اين نوع آبها مجاز نيست، زيرا اين نوع نباتات به روي دانه‌ها چسبيده و مانع رسيدن سيمان به دور دانه مي‌شوند و از طرفي هميشه خزه و جلبك، مقداري هوا با خود به داخل بتن مي‌نمايند و روي هيدراسيون سيمان، اثر نامطلوب مي‌گذارند و اين خود هر دو موجب كاهش مقاومت بتن مي‌شود. گذرانيدن آب‌هاي راكد از يك فيلتر استاندارد به
مقدار قابل توجهي مانع ورود خزه و جلبك در مخلوط بتن مي‌گردد. البته بايد توجه نمود كه گذرانيدن آب از فيلتر، مانع ورود كليه خزه‌ها و ساير گياهان نمي‌گردد، زيرا قطعات ريز گياهان ممكن است از فليتر عبور كنند. وجود خزه تا 2000 قسمت در مليون (PPM2000) بر مقاومت بتن زيان‌آور نيست.
ذرات معلق و لاي
ذرات معلق در آب اگر به صورت لاشه حيوانات و يا تكه‌هاي ذغال چوب باشد، قابل رويت است. چنين آبي را با گذرانيدن از فيلتر مي‌توان قابل مصرف براي بتن‌سازي نموده، ولي گل و لاي موجود در آب با فيلترهاي معمولي تصفيه نمي‌گردد. وجود گل و لاي اگر از جنس رس باشد، بر مقاومت بتن اثر نامطلوب دارد، خصوصاً اگر براي بتن‌سازي از ماسه طبيعي استفاده شود، زيرا اين ماسه‌ها به هرحال حاوي مقدار ريزدانه‌هاي غيرمجاز هستند. گل رس دور دانه‌ها را پوشانيده و مانع رسيدن دوغاب سيمان به دانه مي‌شود. اين آبها را قبل از مصرف بايد به مدت 24 تا 48 ساعت در
حوضچه‌هايي كه براي اينكار ساخته مي‌شود، به حال راكد قرار داد تا ذرات معلق ته‌نشين گردد. اگر بتن‌ريزي زياد باشد، بايد چند سري از اين حوضچه‌ها داشته باشيم تا هميشه يك يا دو حوضچه در حال تصفيه آب باشند. اگر گل و لاي موجود در آب زياد باشد، مي‌توان با اضافه نمودن مود ته‌نشين كننده به آب، ته‌نشين كردن مواد معلق را تسريع نمود.
اصولاً با افزودن مواد خارجي به دو صورت مي‌توان ته‌نشين نمودن مواد را تسريع كرد. دسته اول موادي هستند كه داراي بار الكتريكي مثبت بوده و ذرات معلق كه اغلب داراي بار الكتريكي منفي هستند، در صورت مجاورت به اين مواد دور آنها جمع شده (جذب آنها مي‌گردند) و تشكيل ماده بزرگتر و سنگين‌تر مي‌دهند و در نتيجه زودتر ته‌نشين مي‌شوند. اين مواد در تركيب شيميايي آب اثر نكرده و براي مصرف در بتن مضر نمي‌باشند. دسته آنهايي هستند كه با نمك‌هاي محلول در آب تركيب گشته و توليد نمك‌هاي نامحلول مي‌نمايند. اين نمك‌هاي اخير در وزن خود با سرعت بيشتري ته‌نشين مي‌شوند، مانند سولفات آلومينيوم (زاج سفيد) كه با بي‌كربنات كلسيم موجود در آب تركيب گشته و توليد هيدرات آلومينيوم مي‌كند و اين جسم در اثر وزن خود سريعاً رسوب مي‌نمايد.
مواد شيميايي ته‌نشين كننده بسياري وجود دارد كه هر كدام با فعل و انفعالات مخصوصي نسبت به تسريع در ته‌نشين كردن مواد معلق عمل مي‌نمايند، ولي در صورت استفاده از آنها بايد توجه نمود كه اين مواد اثرات تخريبي در بتن نداشته باشند. حداكثر وجود 2000 قسمت در مليون گل و لاي در آب براي بتن مجاز مي‌باشد (2/0درصد).
چربي‌ها
مصرف آب‌هاي حاوي چربي‌ها به هيچ وجه براي ساختن بتن مجاز نيست، زيرا چربي‌ها مخصوصاً اگر چربي‌هاي معدني باشند، بلافاصله دور دانه‌ها را گرفته و مانع رسيدن دوغ آب سيمان به دانه گشته و اين امر در مقاومت بتن تاثير منفي زياد ي دارد، به طوري كه حتي مي‌تواند تا 25 درصد مقاومت بتن را كاهش دهد. چربي‌هاي گياهي نيز ممكن است در آب وجود داشته باشند، كه اين نوع چربي‌ها نيز براي بتن مضر بوده و نبايد آب‌هاي حاوي اين گونه چربي‌ها براي بتن‌سازي مصرف شوند. از آنجا كه كليه چربي‌ها در آب نامحلول مي‌باشند، وجود آنها با چشم قابل تشخيص است.
فاضلاب
در بسياري از ممالك براي صرفه‌جويي در مصرف آب، فاضلاب‌ها را جمع‌آوري كرده و تصفيه مي‌نمايند و به مصارف غيرآشاميدني از قبيل آبياري گياهان و يا شستشوي معابر و غيره مي‌رسانند. اين نوع آبها معمولاً كم يا زياد داراي مقداري مواد جامد معلق هستند كه اگر خوب تصفيه شده باشند، مصرف آن در بتن بلامانع است، ولي مصرف فاضلاب‌هاي تصفيه نشده و يا كم تصفيه شده مخصوصاً فاضلاب‌هاي كارخانه‌ها در بتن به هيچ وجه مجاز نيست، زيرا اين فاضلاب‌ها هميشه حاوي مقادير زيادي مواد شيمياي و همچنين مواد معلق جامد هستند كه روي گيرايي بتن اثر نامطلوب
مي‌گذارند. فاضلاب‌هاي منازل نيز هميشه داراي مقادير زيادي چربي‌هاي غيرمعدني و همچنين مقادير زيادي اسيدهاي آلي هستند كه مصرف كليه آنها روي فعل و انفعالات سخت شدن سيمان اثر گذاشته و نبايد در بتن مصرف شوند. به هرحال بهتر است فاضلاب‌ها قبل از مصرف مورد تجزيه شيميايي قرار گيرند.
pH آب
بهترين آب براي مصرف در بتن، آبي است كه از لحاظ اسيديته خنثي باشد، يعني pH آن 7 باشد، ولي ممكن است چنين آبي در دسترس نباشد. بدين لحاظ اغلب آيين‌نامه‌ها مصرف آبي را كه pH آن بين 8-6 باشد، براي بتن مجاز دانسته‌اند. pH بالاتر از 8 و پايين‌تر از 6 را كه روي مقاومت‌هاي بتن اثر نامطلوب دارد، پيشنهاد نمي‌نمايند. دفتر امور فني و تدوين معيارهاي سازمان برنامه و بودجه به موجب نشريه شماره 55، pH آب را بين 5/4 تا 5/8 براي بتن مجاز مي‌داند.
كربنات‌ها
اصولاً كربنات‌ها روي زمان سخت شدن سيمان اثر مي‌گذارند. اگر آب مورد مصرف در بتن 1/0 درصد كربنات سديم يا كربنات پتاسيم باشد، مصرف آن در بتن مجاز است، ولي اگر نمك‌هاي مذكور بيش از اين مقدار باشد، بايد مقاومت 28 روزه بتن ساخته شده با آب حاوي نمك با بتن ساخته با آب سالم مقايسه گردد. اگر نمونه‌ها ساخته با آب نمك‌دار حداقل 90درصد نمونه ساخته شده با آب سالم باشد، مصرف آب نمك‌دار مجاز است. ساير كربنات‌ها مانند كربنات كلسيم يا كربنات منيزيم با توجه به اينكه قابليت زيادي در حل شدن در آب را ندارند، نمي‌توانند براي بتن چندان مضر باشند، زيرا حداكثر قابليت حل شدن آنها در آب كمتر تز 04/0 درصد متجاوز نيست و اين مقدار براي بتن مضر نمي‌باشد.
اسيدها
معمولاً فاضلاب منازل و كارخانه‌ها داراي آب‌هاي اسيدي مي باشند. ميزان اسيدهاي غيرآلي تا 10000 قسمت در ميلون براي بتن مضر نيست، ولي روي سرعت سخت شدن آن اثر مي‌گذارد. همانطوري كه گفته شد، آب‌هاي با pH كمتر از 6 را بايد آزمايش نمود.
قليايي‌ها
آب‌هاي قليايي بيشتر حاوي هيدروكسيد سديم و هيدروكسيد پتاسيم هستند كه هر دو اگر از ميزان معيني بيشتر باشند، روي مقاومت سيمان اثر منفي دارند. وجود هيدروكسيد سديم تا ميزان 7000 قسمت در ميليون در آب مورد مصرف در بتن مجاز است (4/0درصد وزن سيمان) و براي هيدروكسيد پتاسيم 20000 قسمت در ميليون مجاز مي‌باشد (2/1درصد وزن سيمان) آب‌هايي كه قليايي بودن آنها از مقادير فوق بيشتر باشد، دقيقاً آزمايش شده و مقاومت قطعات ريخته شده با آنها با قطعه ريخته شده با آب سالم مقايسه گردد و همچنين بايد روي اثرات تخريبي درازمدت آنها نيز مطالعه گردد. براي اين كار مي‌توان در بتن‌ريزي‌هاي بزرگ قبل از تجيهز كارگاه در هنگامي كه
معادن شن و ماسه مورد جستجو قرار مي‌گيرد، با آب موجود در كارگاه قطعه بتني كه حاوي ميلگرد نيز باشد، ريخته شود و آن نمونه‌ها را در شرايطي كه كل سازه بعداً واقع خواهد شد، قرار مي‌دهيم تا زمان تجهيز كارگاه كه ممكن است چندين ماه به طول بيانجامد، قطعات ريخته شده را مورد مطالعه و بازديد مرتب قرار داده و اثرات تخريبي آنها را مطالعه مي‌نماييم. البته بايد توجه نمود كه ميزان تخريب درازمدت ممكن است بعد از چندين سال در قطعه ظاهر شود و در اين صورت اين مدت كافي نيست، لذا بايد بيشتر به نتايج آزمايشگاهي و دستورات آييننامهاي توجه شود.
سولفات‌ها
سولفاته بودن آبها از مزه آن قابلب تشخيص است، زيرا آب‌هاي سولفاته مزه تلخ دارند. ميزان مجاز براي سولفاته بود آب در بتن تعيين نشده است، ولي بعضي از آيين‌نامه مقدار آن را حداكثر به 3/0درصد محدود نموده‌اند. همچنين مي‌دانيم كه هرقدر آب بيشتر سولفاته باشد، بيشتر به روي بتن اثرات منفي دارد، به طوري كه اگر سولفاته بودن آب 1 درصد افزايش يابد، 10درصد از مقاومت‌هاي بتن كسر خواهد شد
.
كلرورها
در مصرف آب‌هاي حاوي كلرورها بتن بايد با احتياط بيشتري عمل نمود، زيرا اين آبها علاوه بر اثرات آني مي‌تواند اثرات مخرب درازمدت نيز داشته باشند، اثرات آني آنها تاثير منفي روي سخت شدن سيمان است و اثرات درازمدت آنها روي فولادهاي موجود در بتن مي‌باشد كه در آنها خورندگي
ايجاد مي‌نمايد. بايد توجه نمود كه اگر قطعه بتني در محيطي واقع شود كه در آن محيط امكان نفوذ كلرورها به قطعه وجود داشته باشد، به زحمت مي‌توان مانع نفوذ آن به قطعه بتني و در نهايت مانع تماس آن با فولادهايم موجود در قطعه گرديد. البته امكان دارد كه با اعمال بعضي از روش‌هاي احتياطي تا حدي مانع نفوذ آنها به قطعه شويم، مانند مصرف سيمان‌هاي مخصوص و يا اضافه نمودن پوشش بتني روي ميلگردها و يا پوشش كل قطعه با رنگ‌هاي مخصوص و مقاوم در مقابل
نفوذ آب و همچنين جلوگيري از نفوذ عوامل جوي، ولي هيچكدام از اين احتياط‌ها باعث پيشگيري قطعي از حمله كلرورها نمي‌شوند.
كلرورها علاوه بر آب مصرفي در بتن مي‌توانند از طريق شن و ماسه نيز وارد محيط بتن شوند. وجود يون كلر تا 1/0درصد در بتن‌هاي معمولي قابل تحمل است و براي مقادير بيشتر بايد چاره‌انديشي نمود. مخصوصاً اگر قطعه باربر بوده و در محيطي باشد كه در معرض تر و خشك شدن‌هاي مكرر قرار گيرند، مانند پايه پل‌ها و غيره.
املاح فلزات
اصولاً آب‌هايي كه از چاه و يا چشمه خارج مي‌شوند، هميشه داراي مقاديري نمك فلزات هستند. وجود اين نمك‌ها به مقدار كم بر روي گيرايي بتن موثر نيست. مثلاً املاح آهن در آب‌هاي طبيعي حداكثر تا در حدود 40 قسمت در ميليون نمي‌تواند اثر بدي روي بتن داشته باشد، ولي وجود نمك‌هاي سرب ـ قلع و غيره باعث كاهش مقاومت بتن مي‌شوند. نمك‌هاي ديگر مانند نمك‌هاي سديم، فسفر تا ميزان PPM1500 اثر چنداني در مقاومت بتن ندارند. اصولاً مصرف آب‌هاي طبيعي براي بتن ساختمان‌هاي كوچك بلامانع است، ولي براي بتن‌ريزي‌هاي بزرگ مانند سدها، مصرف اين آبها حتماً بايد با اجازه آزمايشگاه باشد.
آب دريا
با توجه به اينكه آب دريا معمولاً شور است و حتي مي‌تواند تا 5/3درصد حاوي نمك‌هاي مختلف باشد، لذا مصرف آن به هيچ وجه در قطعات بتن آرمه مجاز نيست، زيرا اغلب اين املاح خورندگي‌هاي شديدي در فولاد موجود در بتن ايجاد مي‌نمايند و آن را ظرف مدت كمتر از چند سال به كلي فاسد مي‌كند، ولي مصرف آب دريا در بتن‌هاي بدون ميلگرد مجاز مي‌باشد به شرط آنكه اولاً از سيمان ضدسولفات استفاده شود. در ثاني مقاومت 28 روزه قطعه ريخته شده با آب دريا حداقل 90درصد مقاومت قطعات ريخته شده با آب معمولي و يا آب مقطر باشد.
علاوه بر آنكه ساختن بتن با آب دريا مجاز نيست، اگر قطعه ساخته شده در مجاورت آب دريا باشد، حتي اگر با آب شيرين ساخته شده باشد، بايد مورد محافظت قرار گيرد. چنين قطعه‌اي اولاً بايد حتماً با سيمان ضدسولفات ساخته شود، اگر ممكن باشد بايد در ساختن آن از سيمان غيرقابل نفوذ استفاده شود. حداقل پوشش روي ميلگردها نبايد از 6/7 سانتيمتر كمتر باشد. بايد از سيمان بيشتري در طرح اختلاط استفاده شود و نبايد نسبت آب به سيمان بيشتر از 45/0 باشد.
اگر سازه مورد نظر در كنار دريا باشد، بايد در مصرف شن و ماسه حاصل از جذر و مد دريا با احتياط عمل نمود، زيرا اين سنگدانهها ممكن است داراي املاح مضر باشند. البته نمي‌توان بطور كلي مصرف آنها را مردود دانست، زيرا تجربه نشان داده كه ممكن است بتن ساخته شده با
سنگدانه‌هاي حاصل از جذر و مد دريا و آب شيرين داراي مقاومت بهترين از بتن ساخته شده با شن و ماسه معمولي و آب دريا باشد. به هرحال بايد سنگدانه‌هاي كنار دريا از لحاظ املاح كاملاً مورد آزمايش قرار گيرد.
اصولاً در ساختمان‌هاي بتني كنار دريا بيشتر بايد روي نتايج آزمايشات كارگاهي كه در محل و با مصالحي كه سازه با آن ساخته خواهد شد، تكيه نمود، زيرا آيين‌نامه‌ها يا دستورات كلي نمي‌توانند راهنماي خوبي باشند. بديهي است آيي‌نامه هر مملكت بيشتر آزمايشات خود را با آب‌هاي موجود در آن مملكت حتي با آب‌هاي نزديك آزمايشگاه خود انجام داده و نتيجه‌گيري كرده است كه ممكن است براي ممالك ديگر و حتي نقطه ديگر در همان مملكت داراي تفاوت‌هاي جزئي باشد. آزمايش نشان مي‌دهد كه وجود 5/0درصد از املاح اسيد سولفوريك در آب موجب 4درصد افت مقاومت
فشاري مي‌شود. همچنين وجود 5درصد نمك طعام NaCl حتي تا 30درصد مقاومت فشاري را كاهش مي‌دهد. نمك‌هاي منيزيم كه اغلب به صورت سولفات در آب دريا موجود هستند، موجب انبساط حجمي و گاه متلاشي شدن جزئي و يا كلي قطعه مي‌گردند.
آب باران
آب باران نيز قبل از مصرف در بتن بايد مورد آزمايش قرار گيرد، زيرا آب باران قادر است در حين نزول مقداري CO2 هوا را در خود حل نموده و اسيد كربنيك ناپايدار توليد نمايد.
H2O+CO2H2CO3
از طرفي اگر اين اسيد در مجاورت آهك قرار گيرد، تبديل به كربنات كلسيم خواهد شد.
H2CO3+CaO CaCO3 + H2O
