آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها در پروژه های عمرانی

در این مطلب می‌خواهیم در مورد آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها صحبت کنیم. امروزه با افزایش سریع شهرنشینی و رشد جمعیت، صنعت ساخت‌وساز در حال رونق است و از این رو تقاضا برای ساختمان‌های بلند بیش از پیش شده است. این پیشرفت در ساخت‌وساز منجر به افزایش تقاضا برای مصالح ساختمانی با عملکرد بهتر مانند بتن با مقاومت بالا و اجزای آن مانند سیمان، ماسه و سنگدانه‌ها می‌شود. برای عملکرد طولانی‌مدت و دوام بالا، هر یک از مصالح ساختمانی باید از نظر خواص مختلفی از جمله بررسی خاک و دوام در برابر سایش شوند. با توجه به این موضوع که حفظ کیفیت مصالح بسیار مهم است، ساخت‌وساز باید معیار‌ها و استاندارد‌های از پیش تعیین‌شده را برآورده کند. برای سنگدانه‌ها، ۷ آزمایش مهم شناسایی شده است که کیفیت سنگدانه را تعیین می‌کند. سنگدانه یکی از مصالح اولیه ساختمانی و تشکیل‌دهنده بتن است. سنگدانه‌ها در ساخت‌وساز استفاده می‌شوند و شامل شن‌وماسه، سنگ خردشده، سرباره، بتن بازیافتی و غیره هستند. برای آشنایی بیشتر با آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها با ما همراه باشید.

چرا آزمایش مصالح ضروری است؟

سنگدانه دومین عنصر مهمی است که اسکلت بتن را تشکیل می‌دهد. سنگدانه‌ها تا حد زیادی بر قابلیت انتقال بار روسازی‌ها و دال‌ها تأثیر می‌گذارند. بنابراین، قبل از استفاده برای ساخت، لازم است که آن‌ها به‌طور کامل آزمایش شوند. کاربرد اصلی سنگدانه‌ها تقویت بتن و کاهش ترک‌خوردگی آن است.

سنگدانه‌ها نه تنها باید محکم و بادوام باشند، بلکه باید شکل و اندازه مناسبی نیز داشته باشند تا دال المان/روسازی به‌صورت یکپارچه عمل کند. از این رو، انجام آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها برای اطمینان از کیفیت سنگدانه‌ها و بررسی خواص آن‌ها مهم است.

سنگدانه‌ها برای تعیین خواص آن‌ها آزمایش می‌شوند مانند:

• استحکام و قدرت
• سختی
• سفتی
• شکل
• جذب آب و غیره

انواع آزمایش بر روی سنگدانه‌ها

در مورد سنگدانه‌ها، ۹ آزمون کلیدی شناسایی شده است که کیفیت سنگدانه‌ها را تعریف می‌کند. این آزمایشات بر روی سنگدانه‌ها به شرح زیر است:

• تست خرد کردن سنگدانه (Aggregate Crushing Test)
• تست ضربه کل (Aggregate Impact Test)
• تست سایش سنگدانه (Aggregate Abrasion Test) یا همان تست لس آنجلس (Los Angeles abrasion test on aggregates)
• تست شاخص پوسته‌پوسته شدن (Flakiness Index Test)
• تست شاخص ازدیاد طول (Elongation Index Test)
• تست زاویه دید (Angularity Test)
• تست سلامت (Soundness Test)
• آزمایش وزن مخصوص و جذب آب (Specific Gravity and Water Absorption Test)
• تست ارزش حذف (Stripping Value Test )

بیشتر بخوانید: پایدارسازی گود چیست؟ انواع آن

تمرکز اصلی ما در این مطلب بر روی آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها خواهد بود. آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها یکی از مهم‌ترین، ضروری‌ترین و رایج‌ترین تست‌هایی است که قبل از شروع پروژه ساخت‌وساز، بر روی سنگدانه‌های تشکیل‌دهنده بتن انجام می‌شود.

آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها یا همان تست لس آنجلس

تست سایش لس آنجلس (L.A.) به‌طور گسترده‌ای برای تعیین شاخص کیفیت نسبی سنگدانه‌ها استفاده می‌شود. این تجزیه‌وتحلیل درجه‌بندی استاندارد سنگدانه‌ها را هنگام قرار گرفتن در معرض سایش و ضربه در یک درام فولادی دوار با بار ساینده توپ‌های فولادی اندازه‌گیری می‌کند.

درام به یک قفسه داخلی تعبیه شده است که با هر دور چرخش، شارژ شده و نمونه سنگ دانه را بلند و رها می‌کند تا نیروهای ضربه‌ای ایجاد کرده و به  سنگ دانه ضربه وارد کند. پس از تکمیل دور مورد نیاز دستگاه، محتویات الک شده و درصد تلفات اندازه‌گیری می‌شود.

چه تجهیزاتی برای آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها مورد نیاز است؟

برای انجام آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها تجهیزات زیر مورد توصیه است. دستگاه سایش لس آنجلس گیلسون (Gilson’s Los Angeles Abrasion Machine) باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:

• کابینت کاملاً محصور، روکش شده با فوم تضعیف‌کننده صدا برای کاهش سطح صدا، گردوغبار و پوشش درام چرخان در حین کار.
• قفل‌های ایمنی الکترونیکی فقط با درب‌های ایمن شده اجازه کار و چرخش را صادر می‌کنند.
• موتور قدرتمند 1 اسب بخاری برای چرخاندن درام از طریق یک درایو زنجیره‌ای محافظت‌شده با کلاچ.
• کنترل‌های کاربر در قسمت بیرونی محفظه صوتی نصب‌شده باشند تا عملکردی ساده داشته باشند.
• قفسه فولادی عریض مورد تأیید ASTM برای گرفتن و انداختن نمونه کل
• کنسول کنترل برای توقف چرخش بعد از یک عدد از پیش تعیین‌شده، با محافظت در برابر اضافه بار

آزمایش سایش لس آنجلس یا همان آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها برای اهداف زیر انجام می‌شود:

• برای تعیین مقدار سایش لس آنجلس.
• برای مشخص کردن مناسب بودن سنگدانه‌ها برای استفاده در راه‌سازی

بیشتر بخوانید: کاربرد اختلاط عمیق خاک DSM

دستگاه تست لس آنجلس

این دستگاه مطابق با IS: 2386 (Part IV) – 1963 شامل موارد زیر است:

• ماشین لس آنجلس
• بار ساینده: توپ‌های چدنی یا فولادی، تقریباً ۴۸ میلی‌متر قطر و وزن هرکدام بین ۳۹۰ تا ۴۴۵ گرم. شش تا دوازده توپ مورد نیاز است.
• الک‌ها و غربال‌های IS در اندازه‌های ۱.۷، ۲.۳۶، ۴.۷۵، ۶.۳، ۱۰، ۱۲.۵، ۲۰، ۲۵، ۴۰، ۵۰، ۶۳ و ۸۰ میلی‌متری
• تراز ظرفیت ۵ کیلوگرم یا ۱۰ کیلوگرم
• کوره خشک‌کن
• سینی

مراحل انجام آزمون لس آنجلس (آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها)

برای انجام تست لس آنجلس به یک نمونه آزمایشی شامل سنگدانه‌های تمیز که در آون (کوره خشک‌کن) با دمای ۱۰۵ تا ۱۱۰ درجه سانتی گراد خشک شده‌اند، نیاز خواهیم داشت. نمونه باید با هر یک از درجه‌بندی‌های نشان داده‌شده در جدول ۱ مطابقت داشته باشد.

درجه‌بندی مورد استفاده در آزمون را به‌گونه‌ای انتخاب کنید که تا حد ممکن با درجه‌بندی مورد استفاده در ساخت‌وساز مطابقت داشته باشد؛ ۵ کیلوگرم نمونه برای درجه‌بندی A، B، C و D و ۱۰ کیلوگرم برای درجه‌بندی E، F و G.

بسته به درجه‌بندی سنگدانه‌ها، بار ساینده را مطابق جدول ۲ انتخاب کنید. سنگدانه‌ها و بار ساینده را روی سیلندر قرار دهید و پوشش را ثابت کنید. دستگاه را با سرعت ۳۰ تا ۳۳ دور در دقیقه بچرخانید. تعداد دور برای درجه‌بندی A، B، C وD  ۵۰۰ دور و برای درجه‌بندی E، F و G  ۱۰۰۰ دور است.

ماشین باید متعادل و به‌گونه‌ای حرکت کند که سرعت محیطی یکنواخت وجود داشته باشد. دستگاه پس از تعداد دور مورد نظر متوقف‌شده و مواد در سینی تخلیه می‌شود. کل گردوغبار سنگ روی الک ۱.۷۰ میلی‌متری IS غربال می‌شود.

وزن اصلی نمونه کل = W1 گرم  و وزن نمونه کل باقی‌مانده پس از الک کردن = W2 گرم خواهد بود. سپس مقدار سایش سنگدانه بر اساس آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها، از طریق فرمول زیر قابل محاسبه خواهد بود.

ارزش سایش سنگدانه = (W1 – W2) / W1 X 100

بیشتر بخوانید: روش بهسازی خاک در مهندسی عمران

سختی یکی از خاصیت‌های سنگدانه است که به آن امکان مقاومت در برابر سایش و پارگی را می‌دهد. سختی سنگدانه‌ها را می‌توان با تست Deval Abrasion، Dorry’s Abrasion Test و Los Angeles Abrasion Test تعیین کرد. تست سایش لس آنجلس بر روی سنگدانه‌ها روش استانداردشده برای تعیین سختی سنگدانه‌ها در هند است.

در این آزمایش، سنگدانه‌هایی که از یک الک ۱۲.۵ میلی‌متری عبور داده‌شده و روی یک الک ۱۰ میلی‌متری نگه‌داشته می‌شوند، در استوانه‌ای قرار می‌گیرند که در آن گلوله‌های فولادی وجود دارد. نمونه سنگدانه با چرخش ۵۰۰ بار سیلندر با سرعت ۳۰ تا ۳۳ دور در دقیقه در معرض سایش قرار می‌گیرد. ارزش سایش کمتر به معنای سختی بیشتر سنگدانه است.

سخن پایانی

در این مقاله با آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها آشنا شدیم. متوجه شدیم که ۹ آزمایش برای بررسی شاخص‌های مختلف سنگ‌دانه‌های مورد استفاده در پروژه‌های عمرانی وجود دارد که آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها یکی از مهم‌ترین و رایج‌ترین آن‌ها است.