مواد زیان آور در سنگدانه ها، مواد مضر سنگدانه ها
مواد مضر سنگدانه ها چیست؟
مواد مضره سنگدانه ها عموما ناخالصی هایی هستند كه ممكن است در فعل و انفعالات و هیدراتاسیون سیمان تاثیر بگذارند و یا به صورت پوششی از ایجاد چسبندگی بین دانه ها و خمیره سیمان جلوگیری نمایند . برخی از این مواد خود بسیار ضعیف بوده و به بتن آسیب می رسانند . این اثرات مضر باید از خرابی ناشی از فعل و انفعالات سنگدانه ها و خمیره سیمان متمایز نمود.
- ناخالصی های آلی
- رس و ذرات بسیار ریز
- ناخالصی های نمكی (آلودگی به املاح)
- ناسالمی دانه ها به جهت وجود ناخالصی ها (ذرات ناسالم)
- تغییرات حجم سنگدانه ها (سلامت سنگدانه ها)
- واكنش قلیایی سنگدانه ها
انواع مواد مضر در سنگدانه ها
| مواد زیان آور | ویژگی های تاثیرپذیر بتن و اثر نهایی |
| ناخالصی آلی | گیرش سیمان و روند كسب مقاومت ، خرابی احتمالی |
| مواد ریزتر از ۷۵ میكرون | چسبندگی ، افزایش مقدار آب لازم، پایایی |
| زغال سنگ ، لیگنیت و سایر مصالح سبک | پایایی ، لكه دار شدن و بیرون پریدگی در برخی از قسمت ها |
| دانه های نرم | مقاومت ، پایایی |
| كلوخه های رسی و دانه های سست | مقاومت ، پایایی ، كارائی ، بیرون پریدگی در برخی از قسمت ها |
| سنگدانه های واكنش زا با قلیایی ها | انبساط غیرعادی ، تركهای ریز سطحی ، پایایی، بیرون پریدگی بعضی قسمت ها |
ناخالصی های آلی
سنگدانه های طبیعی عموما مقاوم بوده و در مقابل سایش پایدارند . لیكن گاه به علت وجود موادآلی یا ارگانیک كه در فعل و انفعالات سیمان تاثیر می گذارند ، نمی توان آنها را در بتن بكار برد . مواد آلی معمولا حاصل پوسیدگی مواد نباتی هستند كه در سنگدانه ها و بخصوص در ماسه یافت می شوند و با شستن به آسانی از آن جدا می شوند.
رس و ذرات بسیار ریز
معمولا بصورت پوششی سطح دانه ها را پوشانده و روی چسبندگی و پیوستگی دانه ها و خمیر سیمان تاثیر عمده ای می گذارد . همچنین لای و گرد حاصل از سنگهای شكسته در سنگ شكن نیز چنین تاثیری می گذارند. این مواد بسیار ریز كه سطح جانبی بالایی دارند باعث افزایش آب مخلوط بتن جهت مرطوب شدن همه دانه ها می گردد.
ناخالصی های نمکی (آلودگی به املاح)
معمولا ماسه های كه از ساحل دریا یا مصب رودخانه ها جمع آوری می شود ، دارای نمک می باشند كه با شستن آن با آب آشامیدنی از دانه ها جدا می شوند . ماسه های دارای نمک باعث زنگ زدگی و خوردگی آرماتور در بتن مسلح می شوند . وجود نمک در دانه های سنگی باعث جذب آب توسط این نمک ها از هوا شده و ایجاد شوره می كند كه معمولا بصورت ذرات سفید رنگی در سطح بتن نمایان می گردد.
نا سالمی دانه ها به جهت وجود ناخالصی ها (ذرات ناسالم)
دو نوع كلی از ذرات ناسالم وجود دارند : آنهائی كه نمی توانند یكپارچگی خود را حفظ نمایند و آنهائی كه در هنگام یخ زدن و یا حتی در معرض آب قرار گرفتن انبساط مخرب ایجاد می كنند .
شیل و سنگدانه های رسی و سایر دانه ای دیگر با وزن مخصوص كم و همچنین ذرات سست مانند كلوخ های رسی ، چوب و ذغال به عنوان سنگهای ناسالم به حساب می آیند . همچنین مواد نرم نظیر كلوخه های رس و چوب و زغال سنگ سبب ایجاد لكه و پوسته شدن بتن می گردند. مقدار زیادی از این دانه ها حدود ۲ تا ۵ درصد وزنی سنگدانه ها در بتن اثر معكوسی بر مقاومت بتن ایجاد نموده و نبایستی در بتن هایی كه در معرض فرسایش قرار می گیرند، بكار روند .
ذغال علاوه براینكه سست و كم قدرت است می تواند باعث تورم و سبب گسیخته شدن بتن گردد و اگر چنانچه مقادیر زیادی از آن بصورت پودر نرم موجود باشد می تواند در فرآیند سخت شدن خمیر سیمان اختلال ایجاد نماید . وجود میكا در سنگدانه ها نا مطلوب است زیرا میكا در حضور عوامل شیمیایی فعالی كه در جریان هیدراتاسیون سیمان تولید می شود به شكلهای دیگری تغییر می یابد. وجود میكا بر مقدار آب لازم بتن و بنابراین بر مقاومت آن اثر نامطلوب خواهد داشت .
میكا و سنگ گچ و سایر سولفاتها و نیزبعضی از سولفورها مانند پیریت در سنگدانه ها مضر بوده و از مصرف آنها باید خودداری كرد. این سولفید ها با آب و اكسیژن هوا واكنش داده و بخصوص در شرایط مرطوب و گرم سطح بتن را لكه دار و ممكن است باعث از هم پاشی خمیره سیمان و قلوه كن شدن سطح بتن گردد. وجود اكسید های همچون سرب به مقدار خیلی زیاد ی گیرش بتن را به تاخیر می اندازد و مقاومت اولیه بتن را كاهش می دهد.
تغییرات حجم سنگدانه ها(سلامت سنگدانه ها)
علل فیزیكی ایجاد تغییرات حجم در سنگدانه ها معمولا شامل یخ زدن و آب شدن ، تغییرات حرارت در دماهای بالای درجه یخبندان و تر و خشک شدن های متوالی آنها است. درسنگدانه های ناسالم تغییرات شرایط فیزیكی سبب فساد بتن می گردد كه به شكلهای خرابی موضعی و بیرون پریدگی ظاهر می گردد. در پاره ای موارد تركهای سطحی نیز ظاهر می شود . سنگهای ناسالم از جمله فلینت های متخلخل و چرت ها ، بخصوص نوع سبک آنها با بافت متخلخل و بعضی از شیل ها و ذرات دارای كانیهای رس سبب خرابیهای فوق می شوند .
واکنش قلیایی سنگدانه ها
واکنشهای بین اجزاء سیلیسی فعال سنگدانه ها و قلیایی های موجود در سیمان
سنگدانه هایی كه در بتن پایداری شیمیائی دارند، واكنش شیمیائی زیان آوری با سیمان نخواهند داشت . با این حال دانه هایی كه دارای برخی مواد معدنی باشند با قلیائی های سیمان K2O و Na2O واكنش نشان می دهند ، به ویژه زمانی كه بتن در معرض گرما و رطوبت باشد. این گونه واكنشهای قلیائی سنگدانه ها می تواند موجب انبساط غیر عادی و ترك خوردگی در بتن شود . بطور كلی می توان گفت مهمترین ضابطه لازم برای سنگدانه های بتن به پایائی و خنثی بودن شیمیایی آنها در شرایط حاكم بر آنها مربوط می شود.
خسارت ناشی از واكنش قلیائی سنگدانه ها پس از گذشت زمان طولانی بیش از ۵ سال بوقوع می پیوندد و لذا یک عامل نگرانی و عدم اطمینان می باشد .
عواملی كه باعث پیشرفت واكنش سنگدانه ها با قلیایی سیمان می شوند عبارتند از:
- تخلخل سنگدانه ها
- مقدار قلیایی های سیمان K2O و Na2O
- وجود آب و نفوذپذیری بتن
اساسا واكنش در قسمتی از بتن كه دائما مرطوب است یا قسمتهائی كه در معرض تناوب های تر و خشک شدن قرار دارند و در محدوده دمای بین ۱۰ تا ۳۸ درجه سانتی گراد انجام می شود.
راههای پیشگیری از واکنش قلیائی سنگدانه ها
چنانچه مصالح سنگی مستعد واكنش با قلیایی های سیمان باشد باید از مصرف چنین سنگدانه هایی در بتن خوداری گردد. چنانچه این امر میسر نباشد موارد زیر تاحدودی می تواند موثر باشد .
- استفاده از سیمان با درصد قلیایی كمتر از ۶ / ۰ %
- جایگزین كردن حداقل ۱۵ % وزنی سیمان با پوزلان
- جایگزین كردن بخشی از سنگدانه ها با سنگدانه های غیر فعال ۳۰%
- تامین شرایط محیطی نسبتا خشک برای بتن
- استفاده از مواد حباب هوازا
- كم كردن نفوذپذیری بتن
