سنگدانه در بتن و انواع آن

سنگدانه‌ های ریز

سنگدانه‌ های ریز معمولاً اندازه ‌ای بین ۴.۷۵ تا ۰.۱۵ میلی متر دارند. به عبارت دیگر، این نوع سنگدانه های موجود در بتن با اندازه مش ۴.۷۵ میلی متر از الک عبور کرده و سپس بر روی الک ۰.۱۵ مش می مانند. شن و ماسه از جمله رایج ‌ترین و دردسترس ‌ترین سنگدانه ‌های ریز طبیعی هستند که در ساخت بتن به کار می‌ روند. ویژگی ‌های مهم سنگدانه ‌های ریز عبارت اند از اندازه مناسب برای پر کردن فضا های خالی بین سنگدانه ‌های درشت، افزایش مقاومت و دوام بتن، بهبود کارایی و پمپ‌ پذیری بتن تازه و کاهش اثرات انقباض و تورم. به همین دلیل، سنگدانه ‌های ریز نقش بسیار مهمی در ساخت بتن با کیفیت ایفا می ‌کنند. 

سنگدانه‌ های درشت

علاوه بر سنگدانه ‌های ریز، سنگدانه ‌های درشت نیز در ساخت بتن نقش بسیار مهمی ایفا می‌ کنند. این سنگدانه ‌ها معمولاً اندازه ‌ای بیشتر از ۴.۷۵ میلی متر دارند و تا حدود ۷.۵ میلی متر گسترش می ‌یابند. به عبارت دیگر، سنگدانه‌ های درشت روی الک با اندازه ۴.۷۵ میلی متر باقی می ‌مانند. شن ‌های حاصل از بستر رودخانه معمولاً بهترین و مناسب ‌ترین سنگدانه ‌های درشت برای ساخت بتن معمولی می باشند. این سنگدانه ‌ها به دلیل شکل مناسب، مقاومت کافی و دوام خوب، گزینه‌ ی ایده‌آلی برای استفاده در بتن محسوب می‌ شوند. آنها به‌ عنوان ساختار اصلی بتن عمل کرده و باعث افزایش مقاومت، کاهش انقباض و تورم و بهبود پایداری ابعادی بتن می‌ شوند. همچنین، استفاده از سنگدانه ‌های درشت در بتن باعث کاهش هزینه ‌های ساخت و تولید می ‌گردد.

با توجه به منشأ و مبدأ، سنگدانه ها را به سه دسته اصلی تقسیم بندی می کنند: سنگدانه های طبیعی، سنگدانه های محصول جانبی و سنگدانه های پردازش شده.

سنگدانه های طبیعی شامل مواد سنگی ریز و درشت هستند که به صورت آماده و تقریباً بدون نیاز به فرآیند پردازش خاصی از منابع طبیعی موجود در دسترس قرار می گیرند. این منابع طبیعی می تواند شامل بستر رودخانه ها، گودال ها، سواحل و سایر مناطق طبیعی باشد که در طول زمان و فرآیند های طبیعی به شکل مناسب برای استفاده در بتن درآمده اند. معمولاً این سنگدانه ها دارای شکل و اندازه ای می باشند که پس از استخراج و غربالگری می توانند مستقیماً در ترکیب بتن مورد استفاده قرار گیرند. سنگدانه های طبیعی به دلیل فرآیند های طبیعی که طی آن ها شکل گرفته اند، غالباً دارای شکل های گرد و صاف هستند که می تواند به بهبود کارایی و پمپ پذیری مخلوط بتن کمک کند. از سوی دیگر، استفاده از سنگدانه های طبیعی به دلیل محدودیت در منابع تأمین و استخراج آن ها در مناطق مختلف، می تواند با چالش هایی همراه باشد. عدم دسترسی به منابع مناسب سنگدانه در برخی مناطق و آلودگی های احتمالی موجود در برخی از این منابع، از جمله محدودیت های بهره گیری از سنگدانه های طبیعی به شمار می روند.

در مقابل، سنگدانه های محصول جانبی شامل مواد سنگی هستند که به عنوان ضایعات و محصولات جانبی از برخی عملیات های مهندسی صنعتی و متالورژی به دست می آیند. بهترین نمونه از این دسته سنگدانه ها، سیندر حاصل از سوزاندن زغال سنگ در لوکوموتیو ها و کوره ها و همچنین پسماند های به دست آمده از کوره های بلند می باشد. این سنگدانه ها علاوه بر داشتن ویژگی های مناسب برای استفاده در بتن، می توانند به عنوان راهکاری برای مدیریت و دفع ضایعات صنعتی نیز مورد توجه قرار گیرند. استفاده از سنگدانه های محصول جانبی علاوه بر کاهش مشکلات زیست محیطی ناشی از دفع این ضایعات، می تواند به عنوان یک منبع ارزشمند برای تأمین مصالح مورد نیاز در صنعت ساخت و ساز نیز محسوب شود. با این حال، استفاده از این دسته از سنگدانه ها ممکن است نیازمند فرآیند های پردازشی خاصی باشد تا مشخصات مورد نیاز برای کاربرد در بتن را داشته باشند.

سومین دسته از سنگدانه ها، سنگدانه های پردازش شده می باشند که به طور مخصوص برای استفاده در بتن با کیفیت بالا تولید می شوند. این سنگدانه ها معمولاً از منابع سنگی مختلف نظیر سنگ های رسوبی، آذرین و دگرگونی استخراج و با فرآیند های پردازشی خاصی نظیر شکستن، خرد کردن، الک کردن و شست و شو آماده سازی می شوند. فرایند های پردازشی متنوع موجب می شود تا این دسته از سنگدانه ها از نظر اندازه، شکل، درجه پاکیزگی و سایر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی مطلوب، مناسب برای تولید بتن با کیفیت بالا باشند. انتخاب دقیق منابع سنگی و اعمال فرآیند های پردازشی مناسب در تولید این سنگدانه ها، قطعاً هزینه های تولید را افزایش می دهد، اما می تواند به بهبود چشمگیر مشخصات و عملکرد نهایی بتن منجر شود.

سنگدانه‌های استفاده شده در بتن، براساس شکل و ظاهر آن ها، به چند دسته اصلی تقسیم می‌ شوند که در ادامه ان ها را معرفی و بررسی خواهیم کرد.

اولین نوع، سنگدانه ‌های لبه‌ گرد هستند. این سنگدان ه‌ها، اغلب شن و ماسه‌ ی رودخانه ‌ای می ‌باشند که در اثر عوامل طبیعی نظیر آب و هوا و فرسایش جریان آب، به شکل صاف و گرد درآمده ‌اند. به دلیل ماهیت صاف و یکنواخت آن ها، این سنگدانه‌ ها نقش مهمی در ایجاد خمیرواری و کارایی مناسب برای سیمان ایفا می ‌کنند. سنگدانه‌ های لبه ‌گرد معمولاً از منابع طبیعی مانند رودخانه ‌ها و دره‌ ها گرفته می ‌شوند و به دلیل شکل صاف و یکنواخت خود، امکان تراکم بهتر مخلوط بتن را فراهم می ‌آورند. این ویژگی موجب بهبود کارایی و مقاومت نهایی بتن می ‌گردد.

دسته دوم، سنگدانه‌ های ناهموار هستند. این سنگدانه ‌ها نیز در اثر فرسایش طبیعی به وجود آمده‌ اند، اما برخلاف سنگدانه ‌های لبه‌ گرد، گوشه‌ های آن ها کاملاً صاف و یکدست نیست و چند وجهی هستند. این ویژگی ظاهری سبب می ‌شود که سنگدانه ‌های ناهموار کارایی سیمان را کاهش دهند. سنگدانه‌ های ناهموار معمولاً از معادن سنگ طبیعی استخراج می ‌شوند و به دلیل شکل چند وجهی و ناصاف خود، امکان تراکم بهتر مخلوط بتن را کاهش می‌ دهند. این ویژگی می ‌تواند بر خواص نهایی بتن نظیر مقاومت فشاری و خمشی تأثیر منفی داشته باشد.

سومین دسته، سنگدانه‌ های لبه ‌تیز هستند. این سنگدانه ‌ها به طور مصنوعی تولید می ‌شوند، معمولاً از طریق خرد کردن سنگ ‌های طبیعی. به دلیل وجود لبه ‌های تیز و چند وجهی بودن سطح آن ها، این سنگدانه‌ ها می ‌توانند باعث افزایش چسبندگی مصالح در بتن و در نتیجه افزایش مقاومت نهایی بتن شوند. اما همین ویژگی می ‌تواند به افزایش میزان مصرف سیمان در طرح اختلاط بتن نیز منجر گردد، چراکه سنگدانه‌ های لبه ‌تیز نیاز به خمیرواری بیشتری برای پر کردن فضاهای خالی بین ذرات دارند.

چهارمین نوع سنگدانه، سنگدانه‌ های ساخته شده به صورت مصنوعی هستند. این دسته از سنگدانه ‌ها معمولاً از مواد سنگی مصنوعی نظیر خاکستر سنگ آهک، سرباره کوره‌ های ذوب فلزات، سیلیس و غیره تولید می ‌شوند. سنگدانه‌ های مصنوعی به طور کلی شکل و بافت منظم‌ تری نسبت به سنگدانه ‌های طبیعی دارند. این ویژگی موجب می‌ شود که به راحتی در مخلوط بتن قرار گیرند و امکان تراکم بهتر را فراهم آورند. همچنین سنگدانه ‌های مصنوعی به دلیل خواص مناسب مکانیکی و دوام بالا، می‌ توانند مقاومت و پایداری بتن را افزایش دهند. اما در مقابل، هزینه‌ های تولید و حمل و نقل آن ها معمولاً بالا تر از سنگدانه ‌های طبیعی است.

سنگدانه ‌های استاندارد یا عادی: این نوع سنگدانه‌ ها معمول ‌ترین و پر کاربرد ترین سنگدانه ‌های استفاده شده در صنعت بتن هستند. آن ها اغلب شامل شن، ماسه و سنگ خرد شده می ‌باشند و چگالی آن ها معمولاً در محدوده ۲۳۰۰ تا ۲۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب قرار دارد. این محدوده چگالی، استحکام و وزن مناسبی به بتن می‌ بخشد و آن را برای اکثر کاربرد های ساختمانی مناسب می ‌کند. سنگدانه‌ های استاندارد علاوه بر فراوانی و دسترسی آسان، مقاومت کافی در برابر فرسایش و آب و هوا را نیز دارا هستند. این ویژگی‌ ها باعث شده تا سنگدانه ‌های استاندارد به طور گسترده ‌ای در صنعت ساخت و ساز، از جمله در ساخت پی‌ ها، سازه ‌های بتنی، جاده ‌ها و دیگر کاربرد های بتن استفاده شوند.

سنگدانه ‌های با چگالی بالا: این نوع سنگدانه ‌ها برای تولید بتن‌ های سنگین مورد استفاده قرار می ‌گیرند. چگالی این سنگدانه ‌ها معمولا بیش از ۳۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است و در نتیجه بتن ‌های تولید شده با آن ها نیز چگالی بالایی، معمولا بیش از ۴۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب، خواهند داشت.

بتن‌های سنگین به ویژه در کاربرد هایی که نیاز به محافظت در برابر تشعشعات اتمی و اشعه ایکس وجود دارد، مانند نیروگاه‌ های هسته ‌ای، کاربرد دارند. در این موارد، بتن سنگین به عنوان سپری عمل می ‌کند و مانع نفوذ این تشعشعات می‌ شود. برخی از مواد مصنوعی و طبیعی که برای تولید سنگدانه‌ های با چگالی بالا مورد استفاده قرار می ‌گیرند شامل باریت، هماتیت و منگنز است.

سنگدانه ‌های سبک وزن: بر خلاف سنگدانه ‌های استاندارد و سنگین، سنگدانه‌ های سبک وزن از مواد طبیعی یا مصنوعی با چگالی بسیار کم (معمولاً کم تر از ۱۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب) ساخته می ‌شوند. این ویژگی باعث می ‌شود بتن ‌های تولید شده با این سنگدانه ‌ها نیز وزن بسیار سبکی، بین ۳۵۰ تا ۷۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب، داشته باشند. بتن ‌های سبک وزن کاربرد های متنوعی دارند، از جمله در عایق ‌بندی صوتی و ساخت سازه‌ های ضد حریق. همچنین به طور گسترده ‌ای در پیش‌ ساخته ‌سازی بتن استفاده می ‌شوند، زیرا وزن کم آن ها حمل و نقل و نصب را آسان ‌تر می ‌کند. مواد تشکیل ‌دهنده سنگدانه‌ های سبک وزن شامل پوکه معدنی، سرباره آهن، پرلیت و ورمیکولیت می باشد.

1. شکل و بافت سنگدانه‌ ها، بیش از هر عامل دیگری، بر رفتار بتن تأثیرگذار است. سنگدانه‌ های گرد و صاف، باعث بهبود گردآوری و پر کردن مناسب مخلوط بتن می ‌شوند و در نتیجه، سبب افزایش استحکام و کاهش نفوذپذیری بتن می‌ گردند. در مقابل، سنگدانه‌ های تیز گوشه و پولکی، باعث ایجاد آرایش متراکم ‌تر مصالح در مخلوط بتن شده و به این ترتیب، مقاومت فشاری و سایر خصوصیات مکانیکی بتن را بهبود می ‌بخشند. همچنین، بافت سطحی سنگدانه‌ ها بر چسبندگی آن ‌ها به خمیر سیمان و در نتیجه، بر استحکام کلی بتن تأثیرگذار است.

2. اندازه سنگدانه ‌ها نیز نقش مهمی در تعیین برخی از ویژگی‌ های مهم بتن ایفا می‌ کند. درشت ‌دانه ‌ها عمدتاً مسئول ایجاد استحکام مکانیکی و کاهش هزینه ‌های ساخت بتن هستند. در مقابل، سنگدانه ‌ها باعث بهبود کارایی، افزایش چسبندگی خمیر سیمان و بهبود مقاومت در برابر نفوذپذیری می‌ شوند. ترکیب این دو گروه در اندازه‌ های مناسب، منجر به ایجاد یک ساختار متراکم و همگن در بتن شده و خواص مطلوب آن را تضمین می ‌کند.

3. سختی و مقاومت سنگدانه ‌ها نیز از عوامل تعیین ‌کننده خصوصیات مکانیکی بتن محسوب می‌ شوند. سنگدانه ‌های سخت و با مقاومت بالا، مقاومت فشاری و خمشی بتن را افزایش می ‌دهند، در حالی که سنگدانه‌ های نرم و ضعیف، باعث کاهش این مشخصه ‌ها می ‌گردند. علاوه بر این، سختی سنگدانه ‌ها بر مقاومت سایشی بتن نیز تأثیرگذار است.

4. میزان جذب آب سنگدانه ‌ها نیز از اهمیت ویژه ‌ای برخوردار است. این ویژگی بر نسبت آب به سیمان و در نتیجه، بر مقاومت نهایی بتن تأثیر می ‌گذارد. سنگدانه‌ های با جذب آب بالا، به افزایش نسبت آب به سیمان در مخلوط بتن منجر می‌ شوند و این امر باعث کاهش مقاومت بتن خواهد شد. از سوی دیگر، وزن مخصوص سنگدانه ‌ها نیز بر وزن نهایی بتن و خواص مکانیکی آن تأثیرگذار است.

5. مقاومت در برابر سایش سنگدانه‌ ها نیز از جمله خصوصیات مهم این مواد محسوب می‌ شود. سنگدانه ‌های مقاوم در برابر سایش، به افزایش دوام بتن کمک می‌ کنند و در نتیجه، طول عمر مفید ساختار های بتنی را افزایش می ‌دهند. همچنین، پایداری شیمیایی سنگدانه ‌ها در برابر واکنش‌ های مضر شیمیایی نیز از اهمیت قابل ‌توجهی برخوردار است، زیرا این ویژگی بر دوام بتن در برابر عوامل مخرب محیطی تأثیر می‌ گذارد.

استفاده از سنگدانه‌ ها در بتن به چندین دلیل ضروری است، به همین خاطر قصد داریم در این بخش از مقاله به بررسی این دلايل اساسی بپردازیم.

1. کاهش هزینه‌ های ساخت: سیمان یکی از مواد اصلی در تهیه بتن است که معمولاً هفت تا هشت برابر گران ‌تر از شن و ماسه است. اگر بتن تنها از آب و سیمان ساخته شود، هزینه‌ های پروژه به شدت افزایش می ‌یابد. با استفاده از سنگدانه‌ ها، به‌ عنوان جزء اصلی بتن، می ‌توان هزینه‌ های بتن‌ ریزی را به میزان قابل ‌توجهی کاهش داد.

2. افزایش مقاومت فشاری: خمیر سیمان در بتن، عنصر اصلی مقاومت فشاری محسوب می ‌شود. با استفاده از سنگدانه‌ های با دانه‌ بندی مناسب، می‌ توان استحکام خمیر سیمان را افزایش داد و در نتیجه مقاومت فشاری بتن را بهبود بخشید.

3. بهبود خواص مکانیکی: سنگدانه ‌ها 60 تا 80 درصد حجم و 70 تا 85 درصد جرم بتن را تشکیل می ‌دهند. این مواد سنگی، نقش مهمی در استحکام، خواص حرارتی، الاستیک و ابعادی بتن ایفا می‌ کنند. آن ها همچنین به کنترل انقباض بتن و جلوگیری از ترک ‌خوردگی کمک می ‌کنند.

4. بهبود قابلیت کارکرد: درصد بالای سنگدانه ‌ها در بتن، موجب بهبود روانی و قابلیت کارکرد آن می ‌شود. انتخاب سنگدانه‌ های مناسب از نظر دوام، مقاومت فشاری و سایر خواص، م ی‌تواند منجر به تولید بتن با کیفیت بالا شود.

5. جلوگیری از آسیب ‌های بتنی: بتن با کیفیت مناسب، نیازمند استفاده از سنگدانه ‌های تمیز و عاری از مواد شیمیایی است. وجود هر گونه ناخالصی در شن و ماسه می‌ تواند منجر به خرابی و آسیب ‌پذیری بتن شود. بنابراین، استفاده از سنگدانه ‌های با کیفیت مناسب، ضروری است.

به طور کلی، سنگدانه ‌ها به‌ عنوان جزء اصلی بتن، نقش بسیار مهمی در کاهش هزینه ‌های ساخت، بهبود خواص مکانیکی، افزایش مقاومت فشاری، بهبود قابلیت کارکرد و جلوگیری از آسیب‌ های بتنی ایفا می ‌کنند. توجه به انتخاب مناسب این مواد سنگی، می ‌تواند منجر به تولید بتنی با کیفیت بالا و عملکرد مطلوب شود.

سنگدانه ها، که به عنوان مصالح اصلی در ساخت بتن مورد استفاده قرار می‌ گیرند، از منابع طبیعی مختلفی استخراج می ‌شوند. این منابع طبیعی شامل گودال ‌های ماسه‌ ای، معادن سنگ و بخش ‌های معدنی زیرزمینی است. اغلب، این منابع طبیعی در مناطقی واقع شده ‌اند که قبلاً جایگاه یخچال‌ های طبیعی بوده است. رسوبات متنوعی در این مناطق تشکیل شده ‌اند و سنگدانه‌ ها به صورت گسترده در نزدیکی رودخانه ‌ها و مناطق یخبندان پراکنده شده ‌اند. در صورتی که سنگدانه ‌ها زیر سطح آب قرار داشته باشند، روش استخراج آن ‌ها از طریق پمپاژ صورت می‌ گیرد. این روش به‌ ویژه برای سنگدانه ‌های غوطه ‌ور در آب زیرزمینی مناسب است. اما سایر اشکال غوطه‌ ور سنگدانه نیاز به استخراج به صورت لایروبی دارند. 

لایروبی سنگدانه ‌ها به دو روش اصلی انجام می ‌شود: لایروبی استاتیک و لایروبی از طریق کشتی. لایروبی استاتیک با استفاده از پمپ‌ های الکتریکی صورت می‌ گیرد، در حالی که لایروبی از طریق کشتی با استفاده از پمپی که در پشت کشتی در امتداد بستر دریا قرار دارد، انجام می ‌شود. این روش ‌های استخراج سنگدانه، از جمله پمپاژ و لایروبی، به ‌منظور تأمین نیاز روزافزون بخش ساخت و ساز به این مصالح ضروری است. سنگدانه ‌ها نه تنها در ساخت بتن، بلکه در تولید آسفالت، مصالح راه‌ سازی و سایر کاربرد های ساختمانی نیز مورد استفاده قرار می ‌گیرند. 

اهمیت توجه به دانه بندی سنگدانه ها در صنعت ساخت و ساز بسیار قابل توجه است. دانه بندی سنگدانه ها به معنی استفاده از انواع مختلف اندازه های سنگدانه در ترکیب بتن است. این امر به پر کردن فضا های خالی بین ذرات درشت تر توسط ذرات ریز تر کمک می کند و در  نتیجه باعث می شود مخلوط بتنی متراکم تر شود. به عنوان مثال، اگر در یک مکعب فقط از توپ های گلف استفاده شود، فضا های خالی زیادی بین آن ها وجود خواهد داشت. اما با افزودن تیله ها به این مخلوط، این فضا های خالی پر می شوند و مخلوط متراکم تر و یکپارچه تری به وجود می آید.

همین مفهوم در مورد بتن نیز صدق می کند. ماسه به عنوان جزء ریز تر، فضا های خالی بین شن ها را پر می کند و باعث می شود بتن از انسجام و یکپارچگی بیشتری برخوردار شود. این امر نه تنها باعث افزایش مقاومت بتن در برابر نیرو های مختلف می شود، بلکه همچنین باعث کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام بتن نیز می گردد. بنابراین، دانه بندی مناسب سنگدانه ها با استفاده از طیف گسترده ای از اندازه ها (از ماسه ریزدانه تا شن درشت دانه) نقش بسیار مهمی در ارتقای کیفیت و عملکرد بتن ایفا می کند. بنابراین، توجه دقیق به دانه بندی سنگدانه ها در طراحی و اجرای مخلوط بتنی امری حیاتی و ضروری است.

در طراحی و ساخت بتن، شکل و ویژگی های فیزیکی سنگدانه ها نقش بسیار مهمی ایفا می کنند. انتخاب سنگدانه های مناسب می تواند بر خصوصیات اساسی بتن همچون قابلیت پمپاژ، مقاومت فشاری، دوام و سایر ویژگی ها تأثیر بسزایی داشته باشد. به طور کلی، سنگدانه های با بافت زبر و تیز نیاز به مقدار بیشتری خمیر سیمان دارند تا بتوان پیوند موثری بین ذرات سنگی و ملات ایجاد کرد. این امر می تواند به افزایش مصرف سیمان و درنتیجه افزایش هزینه ساخت بتن منجر شود. از طرفی، سنگدانه های گرد و صیقلی به راحتی در مخلوط بتن جریان پیدا کرده و مشکلات کم تری در پمپاژ ایجاد می کنند. با این حال، چسبندگی کم تری بین ذرات سنگی و ملات در مقایسه با سنگدانه های زبر تر وجود دارد که می تواند بر مقاومت نهایی بتن تأثیر منفی بگذارد.

در انتخاب سنگدانه ها باید توجه داشت که شکل ایده آل، شکل کروی است. سنگدانه های بسیار کشیده ممکن است در هنگام ریختن یا پمپاژ بتن در میان میلگرد ها گیر کرده و باعث ایجاد انسداد و تجمع ذرات شوند. این امر نه تنها می تواند عملیات اجرایی را با مشکل مواجه سازد، بلکه می تواند بر یکنواختی و همگنی بتن نیز تأثیر منفی بگذارد. ماسه نیز به عنوان یکی از اجزای اصلی بتن، نقش بسیار مهمی در افزایش کارایی و سهولت جریان بتن در قالب ها و میان میلگرد ها ایفا می کند. در واقع، ماسه علاوه بر تأمین قدرت، به عنوان یک عامل کاهنده اصطکاک در مخلوط بتنی عمل کرده و باعث بهبود قابلیت پمپاژ و اجرای بتن می شود. بنابراین، در طراحی مخلوط بتن، تمامی اجزای آن از جمله سنگدانه ها، ماسه و سیمان باید به طور مهندسی شده و متناسب با نیاز های طرح در نظر گرفته شوند تا بتوان بتنی با خصوصیات مطلوب تولید کرد.

در کل، شکل و ویژگی های سنگدانه ها تأثیر بسزایی بر خواص بتن از جمله قابلیت پمپاژ، مقاومت فشاری، دوام و سایر ویژگی ها دارند. انتخاب سنگدانه های با شکل و بافت مناسب در کنار سایر اجزای بتن، می تواند به تولید بتنی با کیفیت بالا و خصوصیات مطلوب منجر شود. بنابراین، در طراحی مخلوط بتن، توجه به ویژگی های فیزیکی سنگدانه ها امری ضروری و غیرقابل اجتناب است.

تعیین حداکثر اندازه مجاز برای سنگدانه های درشت دانه یا شن در بتن، یک موضوع مهم و حائز اهمیت است. حداکثر اندازه شن در بتن در اصل به نوع سازه و ضخامت قطعات بتنی وابسته می باشد. در قطعات بتنی با ضخامت کم، مانند پوشش کف، استفاده از شن با حداکثر اندازه 10 میلی متر مناسب می باشد. این مقدار به دلیل آن است که در چنین قطعاتی، فضای محدودی برای قرارگیری سنگدانه ها وجود دارد و استفاده از سنگدانه های درشت تر می تواند انسجام و یکپارچگی بتن را مختل کند. برای قطعات بتنی با ضخامت متوسط، مثل دیوار های باربر، حداکثر مقدار شن در بتن 20 میلی متر در نظر گرفته می گردد. این اندازه به عنوان یک نقطه تعادل بین مقاومت و اجرایی پذیری در نظر گرفته می شود.

 

در رابطه با قطعات بتنی با ضخامت زیاد، همچون پی ها و سازه های بزرگ، استفاده از شن با حداکثر اندازه 40 یا 50 میلی متر مجاز می باشد. در این موارد، ابعاد قطعات و حجم بتن به قدری زیاد است که استفاده از سنگدانه های درشت تر مشکلی ایجاد نمی کند. علاوه بر این، در بتن هایی که از مقاومت بالایی برخوردار می باشند، حداکثر مقدار شن در بتن بایستی کم تر از 20 میلی متر باشد. این مقدار برای آن است که امکان پر کردن فضای بین دانه ها با خمیر سیمان فراهم شود و همبستگی مطلوبی بین سنگدانه ها و خمیر سیمان ایجاد گردد. به طور کلی، انتخاب حداکثر اندازه مجاز شن در بتن، با هدف دستیابی به خصوصیات و عملکرد مطلوب سازه، بسیار اهمیت دارد. این انتخاب باید متناسب با نوع و ضخامت قطعات بتنی صورت گیرد تا ضمن تامین الزامات مقاومتی و اجرایی، از مصرف بهینه مصالح سنگی اطمینان حاصل شود.