شن چیست؟ و انواع آن
در این مقاله از سایت یاب چی ، به معرفی انواع، ویژگی‌ها، کاربردها، نحوه تولید، استانداردهای شن می‌پردازیم. در ادامه همراه ما باشید.
سنگدانه چیست؟
- رس: ذراتی کوچکتر از 0.002 میلی‌متر
- لای: ذراتی با ابعاد 0.002 تا 0.063 میلی‌متر
- ماسه: ذراتی با ابعاد 0.063 تا 2 میلی‌متر
- شن: ذراتی با ابعاد 2 تا 63 میلی‌متر
شن چیست؟
شن (به انگلیسی : Gravel) یکی از پرکاربردترین سنگدانه ها در پروژه های مهندسی و ساختمانی می باشد. طبق استاندارد ISO 14688 ابعاد بین 2 تا 63 میلی متر شن در نظر گرفته می شود. شن ها معمولا در ساخت و ساز بتن، آسفالت، اجرای بستر، زیرسازی، روسازی، پرکردن فضاهای خالی، زهکشی، فیلتراسیون و سقف استفاده می شود.
تشخیص شن چگونه انجام می‌شود؟
- استاندارد انجمن بزرگراه‌ها و حمل و نقل ایالتی امریکا (AASHTO) و سیستم طبقه‌بندی اداره کشاورزی ایالات متحده (USDA): ۲ تا 75 میلی‌متر
- استاندارد انجمن مواد و آزمون آمریکا (ASTM) و سیستم طبقه‌بندی متحد (USCS): 4.75 تا 75 میلی‌متر
- سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO): ۲ تا 63 میلی‌متر
- مقایس ونت ورث: ۲ تا ۶۴ میلی‌متر
در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، شن‌های مورد استفاده در ساخت بتن بر اساس ابعاد به صورت زیر دسته‌بندی می‌شوند.
| نام دسته‌بندی | اندازه قطر دانه‌ها (میلی‌متر) |
| درشت | 25 تا 60 |
| بادامی | 12 تا 25 |
| نخودی | 5 تا ۱۲ |
انواع شن در صنعت ساختمان
شن طبیعی
شن های طبیعی از بستر رودخانه، آبرفت ها و مخروطه افکنه ها به دست می آیند و پس از شسته شدن، در مصارف گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند.
شکل شن های طبیعی معمولا گرد و صیقلی می باشد. همین ویژگی سبب شده تا دانه ها به راحتی بر روی یکدیگر بلغزند و به خوبی حجم قالب را پر کنند.
شن و ماسه های طبیعی دارای ترکیباتی مانند مواد آلی و خاک نیز می باشند که از اتصال سنگ ها به سیمان جلوگیری به عمل می آورند، به همین دلیل برای جلوگیری از این مشکل، شن را قبل از استفاده چندین بار می شویند.
جنس مواد تشکیل دهنده شن های طبیعی قابل کنترل و یکسان نیست بلکه از مواد گوناگون و بسیار متنوعی تشکیل شده است. عمده مواد سازنده این نوع شن ها، دی اکسید سیلیکون می باشد که به شکل کوارتز است و در آب حل نمی شود.
این دانه ها و مواد سازنده شن در واقع از خرد شدن سنگ هایی که در طبیعت موجود می باشند، توسط عواملی چون باد، آب و دما حاصل می گردند.
شن شکسته
شن هایی که دانه های درشتی دارند، معمولا شکسته می شوند که نیاز به دانه بندی دارند. این شن و ماسه های شکسته، گوشه دار هستند. به همین دلیل اصطکاک بالایی در بین دانه های آن ها وجود دارد و دچار لغزش نمی شوند. شن های شکسته برای راه سازی بسیار مناسب می باشند.
در این نوع شن، مواد اضافی مانند خاک و مواد آلی وجود ندارند و اندازه دانه های آن ها قابل کنترل می باشد. همچنین جنس این سنگ ها مشخص است و به راحتی می توان آن ها را کنترل کرد. زیرا به معدنی که شن از آن استخراج می شود بستگی دارد. از جمله بهترین سنگ ها برای تولید شن و ماسه، سنگ های گرانیتی و سیلیسی می باشد.
شن شسته
در لا به لای دانه های شن مقادیری خاک و دیگر مواد آلی وجود دارد که می تواند بر کیفیت و کارایی شن تاثیر منفی بگذارد و خواص مثبت آن ها را کاهش دهد. طی یک عملیات جداسازی، این مواد از شن ها جدا می شوند.
به محصولی که از این عملیات حاصل می شود، شن شسته شده می گویند. پس از اتمام مراحل شستشو، شن مورد نظر برای استفاده در بتن سازی حاضر می شود.
انوع شن بر اساس شکل کدام هستند؟
شکل ذرات شن به نحوه تشکیل یا تولید آن بستگی دارد. شن‌های طبیعی معمولا دارای شکل گرد و شن‌های خرد شده دارای گوشه‌های تیز هستند. به طور کلی، انواع سنگدانه‌های درشت بر اساس شکل عبارت هستند از:
- گرد
- نیمه گرد یا نامنظم
- تیز
- پهن و یا کشیده
انواع شن براساس شکل دانه ها
شن نخودی
شن های گرد دارای سطحی صاف و صیقلی می باشند که به نام شن گرد نیز معروف می باشند. رنگ های این نوع شن اغلب خنثی است و شامل رنگ های قهوه ای و طوسی می باشد.
البته سنگریزه های آبی و قرمزی نیز در لا به لای این سنگریزه ها پیدا می شود که بسیار چشم نواز و زیبا هستند. اندازه شن های نخودی در حدود 9 میلی متر می باشد. از شن های نخودی در زیباسازی باغچه ها و پشتیبانی بستر لوله ها و زهکشی ها استفاده می شود.
شن بادامی
شن های بادامی در نگاه افراد به شکل سنگدانه های ریز به نظر می رسد. اندازه های شن بادامی در حدود 9 تا 100 میلی متر متغیر است. البته طبق استاندارد ASTM این اندازه باید کمتر از 75 میلی متر باشد.
انواع شن های بادامی اغلب در رنگ های سفید و طوسی موجود می باشند. از شن های بادامی بیشتر در پروژه های زیرزمینی به عنوان لایه زیرین بتن استفاده می شود.
همچنین این سنگدانه ها برای پشتیبانی راه های زهکشی و بستر لوله ها نیز بکار می روند. انواع شن های بادامی کاربرد دکوراتیو نیز دارند و در پیاده روها و فضاسازی پارک ها نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
شن رنگی
شن های رنگی معمولا در اندازه های ریز عدسی، متوسط نخودی و درشت بادامی تولید می شوند. این نوع شن معمولا کاربرد دکوراتیو دارد و برای زیبا کردن محیط استفاده می شود.
افرادی که به پرورش گل و گیاه علاقه دارند، معمولا از شن های رنگی برای تزیین گلدان ها و باغچه های خود استفاده می کنند. یکی دیگر از کاربردهای شن رنگی در محوطه سازی فضای پارک ها و خیابان ها می باشد.
رنگ هایی که در تولید شن رنگی به کار می روند، ضد آب هستند و پایداری فوق العاده ای دارند، بنابراین به وفور در انواع آب نماها، آکواریوم ها و تراریوم ها مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین از این المان تزیینی در طراحی روف گاردن، باغ و ویلا نیز استفاده می شود.
شن سوزنی
طول شن های سوزنی سه برابر ضخامت آن ها می باشد. از این نوع شن ها در بتن سازی استفاده نمی شود، زیرا سبب کاهش کارایی بتن و افزایش نیاز به آب برای اختلاط می شود. همچنین تراکم پذیری بتن، مقاومت و پایایی آن را کاهش می دهد.
شن پولکی
ضخامت این نوع شن کوچک تر از ابعاد دیگر آن می باشد. به همین دلیل به شکل پولکی نمایان می شود. شن های پولکی نیز همانند شن های سوزنی برای ساخت بتن مفید نمی باشند.
استفاده از شن های پولکی در بتن سبب می شود تا مقاومت خمشی آن کاهش پیدا کند و در نتیجه بتن با کارایی پایین تولید شود.
انواع شن بر اساس چگالی کدام هستند؟
سنگدانه‌های درشت بر اساس چگالی به سه نوع سبک (1200 کیلوگرم بر متر مکعب)، معمولی (بین 2500 تا 2700 کیلوگرم بر متر مکعب) و سنگین (بیشتر از 3000 کیلوگرم بر متر مکعب) تقسیم‌بندی می‌شوند. میزان چگالی سنگدانه به منشا و ماده سازنده آن بستگی دارد. به عنوان مثال، چگالی سنگدانه‌های درشت طبیعی معمولا بین 2400 تا 2900 کیلوگرم بر متر مکعب است. چگالی، یکی از معیارهای تعیین کننده کاربری سنگدانه‌ها است.
شن چگونه تشکیل می‌شود؟
هوازدگی و فرسایش سنگ فرآیندهای طبیعی هستند که رسوبات شنی را ایجاد می کنند. با این حال، در بیشتر موارد، تولید سنگدانه های درشت با خرد کردن زباله های معادن یا ذخایر شن و ماسه انجام می شود. رسوبات شن و ماسه بزرگ یکی از ویژگی های زمین شناسی منطقه است.این ذخایر، بیانگر هوازدگی و فرسایش زیاد سنگ‌های منطقه هستند.
جریان رودخانه و باد، حجم بزرگی از ذرات شن را در کنار یکدیگر جمع‌آوری می‌کند. این فرآیند، در برخی از موارد منجر به متراکم شدن ذرات و تشکیل نوع خاصی از سنگ‌های رسوبی به نام کنگلومرا می‌شود.
استخراج و فرآوری شن چگونه انجام می‌شود؟
نحوه استخراج سنگدانه‌های درشت به محل ذخیره آنها بستگی دارد. اگر این سنگدانه‌ها در بستر رودخانه یا دریاچه قرار گرفته باشند، استخراج آنها توسط ماشین‌آلات لایروبی صورت می‌گیرد. سنگدانه‌های معدنی، با استفاده از ماشین‌آلات حفاری یا طی عملیات‌های حفاری و انفجار استخراج می‌شوند. وظیفه ترابری نیز معمولا بر عهده کامیون و دیگر ماشین‌آلات باربری است.
در مرحله بعد، مواد استخراجی برای خردایش، سرند کردن، جدایش، شستشو و غیره به واحد فرآوری یا اصطلاحا کارخانه تولید شن و ماسه منتقل می‌شوند. مراحل تولید سنگدانه‌های درشت در کارخانه فرآوری عبارت هستند از:
- پیش فرآوری: خردایش اولیه مواد بزرگ و جدایش موادی که برای خردایش مناسب نیستند. جدایش مغناطیسی باطله‌های فلزی نیز در این مرحله صورت می‌گیرد.
- خردایش یا سنگ شکنی: فیدرهای ارتعاشی، مواد را به ورودی سنگ شکن فکی منتقل می‌کنند. فک سنگ شکنی با اعمال ضربه و فشار باعث کاهش ابعاد ذرات ورودی می‌شود. انتقال مواد به مرحله بعد توسط نوار نقاله صورت می‌گیرد.
- سرند اولیه: سرند لرزان چرخشی، ذرات درشت را از دیگر ذرات جدا می‌کند.
- خردایش ثانویه و سرند ثانویه: آسیاب گلوله‌ای برای کاهش بیشتر ابعاد ذرات و سرند ثانویه برای جدایش ذرات کوچکتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
خواص شن چه هستند؟
مهم‌ترین مشخصات تاثیرگذار در انتخاب شن مناسب برای کاربری مورد نظر عبارت هستند از:
- اندازه
- شکل
- بافت: میزان صیقلی یا زبری سطح ذرات
- جذب آب: قابلیت جذب رطوبت توسط حفره‌های دورن توده
- سلامت و دوام: مقاومت در برابر عوامل شیمیایی و شرایط جوی مخرب
- وزن مخصوص: نسبت وزن به حجم ذرات
- چگالی توده: وزن سنگدانه‌های مورد نیاز برای پر کردن محفظه‌ای با حجم واحد
- چسبندگی: پیوند سنگدانه‌ها با اجزای دیگر ترکیب و عدم جدا شدن در حضور آب
- ضریب خوردشدگی: مقاومت در برابر خرد شدن تحت فشار تدریجی
- سختی: مقاومت سنگدانه در برابر سایش و فرسایش
- چقرمگی: جذب انرژی ناشی از اعمال بارگذاری ضربه‌ای
هر یک از ویژگی‌های بالا، در عملکرد المان‌های ساخته شده توسط سنگدانه‌های درشت تاثیر می‌گذارد. در بخش بعدی، به معرفی کاربردهای سنگدانه‌های درشت و ویژگی‌های شن‌های مناسب برای کاربری‌های مورد نظر می‌پردازیم.
کاربرد شن
سنگدانه‌های درشت از مصالح پرکاربردی هستند که برای ساخت بتن، فونداسیون (بسترسازی)، راهسازی (زیر سازی و روسازی)، محوطه‌سازی، زهکشی، پرکنندگی، پوشش بام، تصفیه آب، پرداخت و آماده‌سازی سطوح مورد استفاده قرار می‌گیرند.
استاندارد شن
انتخاب سنگدانه‌های مناسب برای هر کاربردی، مطابق با آیین‌نامه‌ها و استانداردها انجام می‌گیرد. استاندادرهای کلی سنگدانه‌های درشت عبارت هستند از:
- مبحث نهم مقررات ملی ساختمان: طرح و اجرای سازه‌های بتن آرمه، ویرایش 1392، بند 9-3-3 (سنگدانه یا مصالح سنگی)
- نشریه شماره 101 معاونت برنامه‌ریزی: مشخصات فنی عمومی راه
- نشریه 55 معاونت برنامه‌ریزی: مشخصات فنی عمومی کارهای ساختمانی، تجدید نظر دوم، 1383، بند 2-4 (مصالح سنگی برای بتن)
از استانداردهای مخصوص ویژگی‌ها و طبقه‌بندی شن‌ها می‌توان به استاندارد 302 (بتن)، استاندارد 14422 (بتن عایق)، استاندارد 1-14875 (پرکننده سبک بتن)، استاندارد 17514 (ملات بنایی)، استاندارد 18967 (پوشش بام)، استاندارد 7823 (بزرگراه)، استاندارد 11-10447 (سنگدانه درشت بازیافتی) و استاندارد 13765 (فرآوری و تحویل) اشاره کرد.
آزمایش شن
به منظور اطمینان از مناسب بودن سنگدانه‌های درشت انتخاب برای کاربری مورد نظر، باید ویژگی‌های آنها را مطابق با استانداردهای ملی و بین‌المللی موجود بررسی کرد. برخی از مهم‌ترین استانداردهای ملی آزمایش سنگدانه‌های درشت عبارت هستند از:
استاندارد 11267: نمونه‌برداری از سنگدانه‌های ریز و درشت
استاندارد 448: آزمایش لس آنجلس برای تعیین مقاومت سایش و ضربه ذرات کوچکتر از 37.5 میلی‌متر
استاندارد 8874: آزمایش لس آنجلس برای تعیین مقاومت سایش و ضربه ذرات بزرگتر از 19 میلی‌متر
استاندارد 4977: توزیع دانه‌بندی
استاندارد 4982: چگالی نسبی و جذب آب
استاندارد 6-10447: ضریب جریان
استاندارد 11568: ضریب شکستگی
استاندارد 1-14874: مقاومت سایش بالاست
استاندارد 8-14874: عددی صیقلی شدن در روسازی راه
استاندارد 449: سلامت
استاندارد بین‌المللی IS 2386 برای تعیین شکل سنگدانه‌های درشت و EN 12697 برای تعیین چسبندگی سنگدانه‌ها در آسفالت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سوالات متداول شن
