آزمایش ارزش ماسه ای یک نسبت حجمی است که به صورت درصد بیان می شود و میزان ریزدانه های موجود در ماسه را مشخص می کند. این آزمایش نشان دهنده میزان ناخالصی هایی نظیر رس و گل ولای در ماسه است که اگر از حد مجاز فراتر رود، می تواند کیفیت بتن را کاهش داده و آن را آسیب پذیرتر کند.
ماسه به عنوان یکی از اجزای اصلی بتن، ملات و آسفالت، باید دارای مشخصات فنی معینی باشد. یکی از مهم ترین این مشخصات، میزان تمیزی و عاری بودن آن از ذرات ریز مضر مانند رس (Clay) و لای (Silt) است. این ذرات به دلیل سطح ویژه بالا و خواص فیزیکی نامطلوب، پیوند بین سنگدانه ها و ماده چسباننده (سیمان یا قیر) را ضعیف کرده و در نهایت منجر به کاهش کیفیت محصول نهایی می شوند.
آزمایش ارزش ماسه (SE) که بر اساس استاندارد جهانی ASTM D2419 انجام می شود، روشی سریع برای ارزیابی کمی این آلاینده ها در نمونه های ماسه است. نتیجه این آزمایش، که به صورت درصدی بیان می شود، معیاری روشن برای پذیرش یا رد مصالح در پروژه ها فراهم می کند. هدف از انجام آزمایش ارزش ماسه ای، تعیین نسبت حجم ماسه خالص به حجم کل مصالح (شامل ماسه، ریزدانه های ناخواسته و ناخالصی ها) است.
کاربرد آزمایش ارزش ماسه ای
ارزش ماسه ای همان طور که از نامش پیدا است، معیاری برای میزان تمیز و خالص بودن ماسه مصرفی در بتن به حساب می آید. ماسه یا همان سنگدانه ریز، درصد زیادی از بتن یا ملات را تشکیل می دهد و کیفیت آن نقش مهمی در دوام و مقاومت محصول نهایی دارد. به همین دلیل استانداردهای معتبر، آزمایش هم ارز ماسه ای را به منظور سنجش کیفیت ماسه ارائه کرده اند. اما مواد ناخواسته در ماسه چه هستند و چه اثراتی بر بتن می گذارند؟
شاید به مطالعه این مطلب علاقه مند باشید : جایگزین قالب های سقفی ماندگار یا همان قالب لایت فرم چیست؟
عوامل مضر و ناخواسته در سنگدانه ها به شرح زیر هستند:
سنگدانه های پوسیده و ضعیف: دانه های سنگی پوسیده و ناسالم، مقاومت کافی ندارند و باعث ضعف در خواص مکانیکی بتن می شوند.
ناخالصی ها: ناخالصی ها ذرات ناخواسته ای هستند که با دخالت در فرایند هیدراتاسیون سیمان، در واکنش های مرتبط با گیرش و سخت شدن بتن اختلال ایجاد می کنند.
قشرهای پوششی: قشرهای پوششی ریزدانه هایی از جنس رس، لای، غبار و … هستند که مانع ایجاد چسبندگی کامل بین سنگدانه ها و خمیر سیمان می شوند.
میزان ریزدانه های موجود در ماسه نباید از حد مجاز عبور کند؛ زیرا مشکلات زیر را ایجاد می کند:
- ریزدانه ها با احاطه کردن دانه های سنگی در بتن، مانع از برقرار اتصال کامل این اجزا با خمیر سیمان می شوند.
- ریزدانه ها سطح مخصوص بالایی دارند و می توانند حجم زیادی از آب موجود در بتن را به خود جذب کنند. بنابراین میزان آب مصرفی بتن را افزایش می دهند که خود مشکلات دیگری همچون کاهش مقاومت را به دنبال دارد.
- ریزدانه های رسی پس از جذب آب، متورم شده و با خشک شدن بتن و کاهش حجم قابل توجهی که دارند، سبب ایجاد ترک خوردگی در بتن می شوند.
جالب است بدانید محدوده مجاز ارزش ماسه ای در کاربردهای مختلف یکسان نیست. برای مثال از مصالحی با ارزش ماسه ای کمتر از 75% نمی توان در ساخت بتن استفاده کرد. حد بالای ارزش ماسه ای که برای تهیه بتن مناسب باشد کمتر از 100% است. در واقع وجود درصد ناچیزی از ریزدانه ها در بتن، برای پر کردن تخلخل ها و بهبود مقاومت سودمند خواهد بود.
مشاوره رایگان جهت خرید و یا اجاره قالب های جایگزین یونولیت سقفی
جهت دریافت مشاوره رایگان و اطلاع از آخرین قیمت ها ، با پر کردن فرم زیر مشاورین ما در اولین فرصت با شما تماس خواهند گرفت
روش اجرای آزمایش SE
۱. آماده سازی محلول استوک
برای شروع، به محلول کاری (Working Solution) نیاز داریم که از رقیق کردن محلول غلیظ استوک (Stock Solution) تهیه می شود. محلول استوک ترکیبی دقیق از سه ماده شیمیایی است که هر یک نقش مشخصی را ایفا می کنند:
- کلرور کلسیم (Calcium Chloride): به عنوان عامل لخته ساز (Flocculating Agent) عمل می کند. این ماده باعث می شود ذرات بسیار ریز رس که به حالت کلوئیدی در مایع معلق هستند، به یکدیگر چسبیده، توده های بزرگتری تشکیل دهند و سریع تر ته نشین شوند.
- گلیسیرین (Glycerin): به استاندارد کردن ویسکوزیته (گرانروی) محلول کمک کرده و خاصیت روان کنندگی دارد تا از تشکیل توده های گلی فشرده جلوگیری شود.
- فرمالدهید (Formaldehyde): یک ماده نگهدارنده و ضد قارچ است که از رشد باکتری ها و میکروارگانیسم ها در محلول جلوگیری کرده و پایداری شیمیایی آن را در طول زمان تضمین می کند.
این محلول در استوانه مدرج تا ارتفاع ۴ اینچ (حدود ۱۰ سانتی متر) ریخته می شود.
۲. آماده سازی نمونه ماسه
نمونه آزمایش شامل حدود ۱۱۰ گرم ماسه خشک (معادل ۸۰ سانتی متر مکعب) است که باید به طور کامل از الک شماره ۴ (با اندازه چشمه ۴.۷۵ میلی متر) عبور کرده باشد. این کار تضمین می کند که ذرات درشت (شن) وارد آزمایش نشوند. پس از افزودن ماسه به استوانه حاوی محلول، چند ضربه آرام به بدنه استوانه وارد می شود تا حباب های هوای محبوس شده خارج شوند.
۳. دوره خیس خوردن و یکنواخت سازی
استوانه به مدت ۱۰ دقیقه در حالت سکون قرار می گیرد تا محلول به طور کامل در تمام منافذ ماسه نفوذ کند. سپس، درپوش استوانه بسته شده و با چند بار وارونه کردن آن، اطمینان حاصل می شود که هیچ توده ماسه ای به کف ظرف نچسبیده باشد.
۴. تکان دادن برای جداسازی ریزدانه ها
این مرحله، قلب آزمایش است. هدف از آن، جدا کردن کامل ذرات رس چسبیده به دانه های ماسه و معلق ساختن آن ها در محلول است. این کار به دو روش قابل انجام است:
- روش دستی: استوانه به صورت افقی در دست گرفته شده و به مدت ۳۰ ثانیه، ۹۰ مرتبه در محور طولی خود با دامنه حرکت حدود ۲۳ سانتی متر (۹ اینچ) به شدت تکان داده می شود.
- روش مکانیکی: استوانه روی دستگاه لرزاننده (Shaker) مخصوص قرار گرفته و به مدت ۴۵ ثانیه تحت لرزش استاندارد قرار می گیرد. این روش به دلیل حذف خطای انسانی، تکرارپذیری بالاتری دارد.
۵. شست وشو و جداسازی نهایی
پس از تکان دادن، درپوش برداشته شده و با استفاده از یک لوله شستشو که به مخزن محلول متصل است، دیواره های استوانه شسته شده و همزمان لایه ماسه ته نشین شده به آرامی شخم زده می شود. این کار باعث می شود تمام ذرات ریز باقی مانده از لایه ماسه جدا شده و به سمت بالا حرکت کنند. این فرآیند تا زمانی ادامه می یابد که ارتفاع کل مایع در استوانه به تراز ۱۵ اینچ برسد.
۶. زمان ته نشینی
استوانه به مدت دقیقاً ۲۰ دقیقه در مکانی کاملاً ساکن و بدون لرزش قرار می گیرد. طی این زمان، ذرات سنگین ماسه به سرعت ته نشین شده و لایه ای متراکم در کف ایجاد می کنند، در حالی که ذرات بسیار سبک رس و لای به صورت لایه ای کدر در بالای آن معلق باقی می مانند.
۷. قرائت ارتفاع ها
پس از ۲۰ دقیقه، دو ارتفاع کلیدی قرائت می شود:
- ارتفاع رس (): ارتفاع کل ستون مواد ته نشین شده (ماسه + لایه معلق رس و لای) که مستقیماً از روی درجه بندی استوانه خوانده می شود.
- ارتفاع ماسه (): برای این کار، میله اندازه گیری وزنه دار (سنبه) به آرامی وارد استوانه شده تا پایه آن روی سطح لایه ماسه قرار گیرد. عدد خوانده شده از روی استوانه در محل نشانه روی میله، ارتفاع ماسه را مشخص می کند (در مدل های استاندارد، این عدد منهای ۱۰ می شود تا ارتفاع واقعی ماسه به دست آید).
۸. محاسبه ارزش ماسه ای (SE)
در نهایت، ارزش ماسه ای با استفاده از فرمول ساده زیر محاسبه می شود:
نتیجه، یک عدد درصدی است که کیفیت ماسه را نشان می دهد.
تفسیر نتایج و طبقه بندی کیفیت ماسه Sand Equivalent
مقدار عددی SE به طور مستقیم بیانگر درصد حجمی مصالح دانه ای “مطلوب” به کل مصالح ریزدانه است. هر چه این عدد بزرگتر باشد، ماسه پاکیزه تر و باکیفیت تر است.
- ارزش ماسه ای بالا (SE > 70):
- مفهوم: ماسه ای بسیار تمیز و عالی با حداقل میزان رس و لای.
- کاربرد: ایده آل برای بتن های حساس و سازه ای (مانند بتن پیش تنیده، با مقاومت بالا یا اکسپوز) که در آن ها دوام و مقاومت حداکثری مورد نیاز است.
- ارزش ماسه ای متوسط (SE بین ۵۰ تا ۷0):
- مفهوم: ماسه ای با کیفیت قابل قبول که حاوی مقدار جزئی ریزدانه است.
- کاربرد: مناسب برای کاربردهای عمومی مانند روسازی های بتنی و آسفالتی، بتن ریزی های معمولی و تولید ملات.
- ارزش ماسه ای پایین (SE بین ۳۰ تا ۵۰):
- مفهوم: ماسه آلوده به ریزدانه های مضر که کیفیت پایینی دارد.
- کاربرد: استفاده از این مصالح در بتن و لایه های رویه آسفالت مجاز نیست. ممکن است فقط برای لایه های غیرحساس راهسازی مانند زیراساس (Subbase) قابل استفاده باشد.
- ارزش ماسه ای بسیار پایین (SE < 30):
- مفهوم: نشان دهنده آلودگی شدید به رس و لای. این ماده بیشتر یک خاک ریزدانه است تا ماسه ساختمانی.
- خطر: استفاده از این مصالح در هر نوع کاربری سازه ای کاملاً غیرمجاز و خطرناک است، زیرا منجر به افت شدید مقاومت، ترک خوردگی و کاهش شدید عمر مفید سازه می شود.
| محدوده مقدار SE | تفسیر و کیفیت ماسه | کاربرد مناسب |
|---|---|---|
| SE بالاتر از ۷۰ | ماسه بسیار تمیز، عاری از رس و لای. کیفیت عالی. | بتن های سازه ای، روسازی های باکیفیت، بتن های پرمقاومت. |
| SE بین ۵۰ تا ۷۰ | ماسه نسبتاً خوب، مقدار رس کم و در حد مجاز. | قابل استفاده در بیشتر پروژه های عمرانی، بتن معمولی و آسفالت. |
| SE بین ۳۰ تا ۵۰ | ماسه متوسط، وجود رس محسوس. ممکن است در دوام سازه مشکل ساز شود. | نیاز به اصلاح با شست وشو یا اختلاط با مصالح تمیزتر. |
| SE کمتر از ۳۰ | ماسه ضعیف، مقدار رس و لای زیاد. کیفیت پایین و نامناسب. | برای بتن و آسفالت توصیه نمی شود؛ فقط در کارهای غیرسازه ای یا پرکننده. |
جمع بندی
آزمایش ارزش ماسه ای (Sand Equivalent) ابزاری کلیدی برای ارزیابی کیفیت و تمیزی ماسه در پروژه های عمرانی است. این آزمایش با اندازه گیری نسبت حجم ماسه خالص به کل نمونه، معیاری دقیق از میزان ناخالصی هایی مانند رس، لای و ذرات مضر ارائه می دهد. نتایج آن به طور مستقیم بر دوام، مقاومت و کارایی بتن و آسفالت اثرگذار است.
مقادیر بالای SE نشان دهنده ماسه ای با کیفیت عالی و مناسب برای بتن های سازه ای حساس است، در حالی که مقادیر پایین آن زنگ خطری برای استفاده در پروژه های حیاتی محسوب می شود و صرفاً در موارد غیرسازه ای یا پس از اصلاح مصالح کاربرد دارد.
به همین دلیل، انجام این آزمایش پیش از استفاده از ماسه در بتن ریزی، روسازی های آسفالتی و لایه های زیرسازی راه ها یک ضرورت فنی و اقتصادی است. با استفاده از نتایج این آزمایش، می توان انتخابی آگاهانه در خصوص پذیرش یا رد مصالح داشت و از مشکلات جدی همچون کاهش مقاومت بتن، ترک خوردگی و کاهش عمر مفید سازه ها جلوگیری کرد.
