شن و ماسه چیست و بررسی انواع آن

مقدمه

شن و ماسه ماده‌ای است که همه‌جا یافت می‌شود و نقش اساسی در صنایع مختلف و زندگی روزمره دارند. آنها اغلب با هم در بستر رودخانه‌ها، سواحل و بیابان‌ها یافت می‌شوند و هر دو دارای ویژگی‌های متمایز هستند که آنها را به منابع ارزشمندی برای ساخت‌وساز، محوطه‌سازی و حتی آثار هنری تبدیل می‌کند. در این مقاله، ماهیت شن و ماسه، تعریف، شکل‌گیری و کاربردهای آن را بررسی می‌کنیم. علاوه بر این، ما در مورد تفاوت‌های بین شن و ماسه صحبت می‌کنیم و ویژگی‌ها و کاربردهای منحصربه‌فرد آن‌ها را روشن می‌کنیم.

1. شن چیست؟

علت اصلی و طبیعی تولید مصالح سنگی، فرسایش است. معمولاً در طبیعت، سنگ‌های بزرگ در اثر باد، باران، موج دریا، حرکت جریان آب در رودخانه، سردوگرم شدن و تغییرات دمایی خرد شده و به قطعات ریزتری تبدیل می‌شوند. این موضوع طی سال‌ها ادامه می‌یابد تا قطعات سنگی به ابعاد حدودی 2 تا 69 میلی متر در آیند. نتیجه این فرسایش چندین ساله، تولید شن است.

2. انواع شن مورداستفاده در ساختمان‌سازی

برای دسته‌بندی شن و ماسه، چند معیار مختلف وجود دارد. یکی از آن‌ها، طبیعی یا مصنوعی بودن شن و ماسه است. منظور از مصالح سنگی طبیعی، آن‌هایی هستند که در طبیعت و در اثر فرسایش طبیعی تخته‌سنگ‌های بزرگ تولید می‌شوند. در این فرایند، باد و آب نقش اساسی دارند و موجب خردشدن قطعات سنگی خواهند شد.

بیشتر شن و ماسه‌های طبیعی از فرسایش سنگ کوارتز ساخته می‌شوند. البته موارد دیگری همچون سنگ‌آهک، دولومیت و سنگ گرانیت نیز در تولید مصالح سنگی طبیعی نقش دارند. اما دسته بعد، شن و ماسه مصنوعی است.

انواع شن در صنعت ساختمان‌سازی عبارت‌اند از:

• شن طبیعی: دارای شکل گرد و صیقلی به رنگ قرمز و نارنجی
• شن مصنوعی:  از خردشدن سنگ‌های گرانیت یا بازالت به وجود می‌آید
• شن رودخانه‌ای: کاملاً گرد و بدون زاویه، باکیفیت‌ترین نوع شن

3. ماسه چیست؟

در قسمت‌های قبل گفتیم که فرسایش، عامل تولید مصالح سنگی مختلف همچون شن و ماسه در ابعاد گوناگون است. هر چه فرایند فرسایش طولانی‌تر شود، ذرات سنگی کوچک‌تر شده و به قطرهای کمتری تبدیل می‌شوند. زمانی که این قطعات به‌اندازه 0.06 تا 2 میلی متر برسند، در واقع تبدیل به ماسه شده‌اند.

ماسه بیشتر در ساحل دریا و رودخانه وجود دارد؛ دلیل آن، امواج یا جریان آبی است که شاید برای چند صدسال، موجب فرسایش تخته‌سنگ‌های بزرگ‌تر شده‌اند.

4. انواع ماسه

ماسه‌های مورداستفاده در صنعت ساخت‌وساز به سه دسته شسته، طبیعی و شکسته طبقه‌بندی می‌شوند. ماسه طبیعی به‌صورت کاملاً طبیعی از بستر رودخانه و دریا استخراج می‌شوند.

ماسه شسته که مخلوطی از ماسه و خاک است، با نام ماسه دو بار شور نیز شناخته می‌شود. ماسه شکسته که ظاهری با گوشه‌های تیز دارد، از آسیاب سنگ‌های معدنی تولید می‌شود.

5. پنج فرق شن و ماسه

شن و ماسه دو محصول اصلی و حیاتی در تولید بتن هستند به همین دلیل در ساختمان‌سازی کاربردهای بسیار زیادی دارند. اما برای تشخیص این دو ماده از یکدیگر، باید به تفاوت‌های زیر دقت کنید، در حقیقت 5 پارامتر اصلی برای تفاوت قائل شدن بین شن و ماسه عبارتند از:

1. به نظر می‌رسد انواع ماسهنسبت به دیگر مصالح سنگی دارای پیچیدگی بیشتری باشد. ماسه از دانه‌های سنگی کوچکی تشکیل شده که اندازه آن بین 0.06-2 mm است و بیشتر از جنس کوارتز (Sio₂ یا سیلیکا) است، گرچه اغلب مواد معدنی دیگری به‌صورت مخلوط با ماسه وجود دارند خصوصاً رس‌ها و آهن که سبب قرمزرنگ شدن ماسه نسبت به دیگر مصالح سنگی می‌شود.
2. ماسه‌ها به‌صورت طبیعی در رسوبات جابه‌جاشده وجود دارند، به‌خصوص در محیط‌های دریایی و یا رودخانه‌ای، گرچه بعضی از ماسه‌سنگ‌های درشت‌تر به‌عنوان محصولات جانبیحاصل از خردکردن و شکستن سنگ به دست می‌آیند.
3. ماسه یکنواخت از دانه‌هایی تشکیل می‌شود که اساساً یک اندازه باشند، مثلاً درشت‌دانه (C)، متوسط (M) یا ریزدانه (F)، درحالی‌که ماسه ریزدانه بندی شده شامل مخلوطی از ماسه با اندازه شن و ماسه متفاوت مشخص است.
4. در کارهای معمولی ساختمانی در کارگاه، ماسه به دو گروه اصلی تقسیم می‌شود، ماسه ساختمانی (ماسه نرم) که عمدتاً در تهیه ملات اندود به کار برده می‌شود، و ماسه سنگ‌ریزه (ماسه زبر) که در ساخت ملاتبستر در روسازی به کار می‌رود.
5. طبیعتاً ماسه‌هایی نیز در بین دو حد فوق قرار دارند که می‌توان به‌عنوان ماسه درزگیری (ماسه بندکشی) استفاده کرد، ولیکن همچنان که گفته شد عملاً ماسه در دو تیپاصلی فوق وجود دارد. ماسه مصرفی در ساختمان بیشتر از نوع ریزدانه و اغلب توام با مقداری رس در حدود 10 درصد یا بیشتر است در حالی که ماسه سنگ‌ریزه (زبره) درصد کمتری رس دارد و نسبت دانه های درشت آن بیشتر است.
6. مطابق مشخصات فنی بخش 3 آیین نامه BS7533 ماسه به کار رفته در لایه زیرسازی ماسه تیز گوشهبا درصد رس یا سیلت کمتر از 3 درصد وزنی است. آیین نامه BS882 استفاده از ماسه تیپ C یا M را برای دال ها و کف فرش های روسازی پیشنهاد می نماید.
7. حدود دانه بندی ماسه های مناسب برای ملات بستر و ملات درزگیریمتعارف (غیرقابل نفوذ) در روسازی بلوکی داده شده است. توجه کنید که ماسه ملات درشت‌تر از ماسه بندکشی است.
8. تقسیم بندی دیگری برای ماسه‌ها براساس درصد وزن عبوری از ریزترین الک، موسوم به الک 63µm (اندازه سوراخ 0.063 mm) وجود دارد. مطابق این جدول، در روسازی ای مختلف میزان حداکثر درصد ریزدانه پیشنهادی متفاوت است.
9. روسازی های بلوکی بر حسب نوع مصرف به پنج تیپ (IA-IB-II-III-IV) مطابق جدول بالا تقسیم می شوند. تحقیقات گسترده در طی سالیان متمادی نشان داده که ماسه‌ها با نسبت کمتر ریزدانه (تیپ 1 یا تیپ 2) برای ساخت زیرسازی کف (بستر سازی) و برای بار سنگین مناسبترند، و ماسه طبیعی با دانه های گرد در مقایسه با ماسه های تیز گوشه و ماسه حاصل از سنگ شکسته کمتر در معرض نشست و روان شدن قرار دارند.
10. دانه های گرد گوشه به خوبی متراکم و فشرده شده، یک لایه بستر پایدار به وجود می آورند، در حالی که لبه های دانه های تیز گوشه زیر اثر بار شکسته، و در نتیجه نسبت ریزدانه های ماسه که توسط آب تراوش شده حمل می‌شود افزایش یافته، حالت روغنی یا لیزی ماسه را بالا برده، که به نوبه خود باعث جدا شدن ماسه‌ها با اندازه دانه متفاوت از یکدیگر در لایه می شوند، و احتمالاً در پروژه های با بار ترافیکی سنگین مشکلاتی را سبب می گردند.
11. به طور کلی در راه های خصوصی، محوطه اطراف ساختمان ها و پروژه های با بار ترافیکی کم، استفاده از ماسه سنگ‌ریزه استاندارد که توسط فروشندگان محلی به فروش می‌رسد جهت استفاده برای مصالح در بستر راه احتمالا به حد کافی خوب است. ولیکن برای جاده های با بار ترافیکی سنگین می بایست بررسی بیشتری به روی خصوصیات ماسهمورد نیاز برای بستر راه صورت گیرد.
12. در انتها؛ همچنانکه در بالا ذکر شد، دو نوع ماسه ویژه وجود دارد، یکی ماسه درزگیریاست که برای پر کردن بندهای روسازی بلوکی به کار برده می‌شود و باید درصد رس آن خیلی جزیی و اندازه دانه های آن به گونه ای باشد که اصطکاک بالایی را به وجود آورد، تا یک روسازی بلوکی در مقابل بار وارده به خوبی پایداری و مقاومت نماید.
13. نوع دیگر ماسه موسوم بهماسه نقره ای است که دارای درصد ناچیزی آهن بوده و برای تولید شیشه طبی با کیفیت بالا بسیار مطلوب است. رنگ نقره ای ماسه ناشی از داشتن سیلیکای خالص (SiO₂) است و دارای هیچ آلودگی معدنی دیگری نیست. این نوع ماسه در صنعت ساختمان کاربرد محدودی دارد.

این موارد، مهم‌ترین تفاوت‌های موجود بین شن و ماسه هستند. این تفاوت‌ها، کاربردهای مختلفی برای این دو محصول به وجود می‌آورند.

1.5. تفاوت شن و ماسه از نظر سایزبندی

مصالح سنگی مورداستفاده در پروژه‌های عمرانی مختلف دارای سایزها و اندازه‌های متنوعی هستند. بر اساس این ویژگی، می‌توان آن‌ها را به دسته‌های گوناگونی تقسیم کرد. در بین دسته‌های مختلف، دو گروه از بقیه استفاده بیشتری دارند؛ درشت‌دانه و میان‌دانه.

در صنعت ساخت‌وساز، به دانه‌های سنگی که قطر آنها مساوی یا کوچک‌تر از 2 میلی‌ متر باشد (ماسه) می‌گویند به دانه‌های سنگی که قطر آنها از دو میلی‌متر بیشتر شود (شن نخودی) و به دانه‌‌های بزرگتر از شش میلی‌متر (شن) می‌ گویند.

2.5. فرق شن و ماسه از نظر رنگ

شن و ماسه در رنگ‌بندی‌های بسیار متنوعی به وجود می‌آیند، زیرا منشأ پیدایش آنها متنوع است. برای مثال ماسه بر اساس منشأ پیدایش به رنگ‌های سفید، سیاه، صورتی و نارنجی یافت می‌شود.

• ماسه سفید حاوی قطعات مرجان و صدف، مگنتیت، کلریت، گلوکونیت یا گچ است
• ماسه سیاه از مواد معدنی آتش‌فشانی و قطعات گدازه و ذخایر مرجانی ساخته شده
• ماسه صورتی حاوی مرجان، صدف و کلسیم و موجودات میکروسکوپی است
• ماسه قرمز یا نارنجی نیز، به دلیل پوشش اکسید آهن به وجود می‌آید.

3.5. فرق شن با ماسه از نظر تخلخل و نفوذپذیری

تفاوت اصلی شن و ماسه در اندازه دانه آنهاست. شن دانه‌های درشت‌تر (2 تا 6.3 میلی‌ متر) دارد، در حالی که ماسه دانه‌های ریزتر (0.06 تا 2 میلی‌ متر) دارد. این تفاوت در اندازه دانه، تخلخل و نفوذپذیری آنها را نیز تحت تاثیر قرار می‌ دهد.

تخلخل به فضای خالی بین ذرات اشاره دارد. به‌طورکلی، شن به دلیل داشتن دانه‌های درشت‌تر، فضای خالی بیشتری بین ذراتش دارد و ازاین‌رو تخلخل آن نسبت به ماسه بالاتر است.

نفوذپذیری به توانایی یک ماده برای عبوردادن سیالات از خود اشاره دارد. باز هم به دلیل فضای خالی بیشتر بین ذرات، شن نفوذپذیری بیشتری نسبت به ماسه دارد. به این معنی که آب یا هر سیال دیگر به‌راحتی می‌تواند از بین دانه‌های شن عبور کنند، در حالی که عبور آن از بین دانه‌های ریزتر ماسه دشوارتر است.

در نمودار زیر، رابطه بین اندازه دانه، تخلخل و نفوذپذیری برای شن و ماسه نشان‌داده‌شده است؛ همان‌طور که مشاهده می‌کنید با افزایش اندازه دانه، تخلخل و نفوذپذیری نیز افزایش می‌یابد.

4.5. تفاوت شن و ماسه از نظر قیمت

قیمت شن و ماسه به عوامل مختلفی از جمله نوع، کیفیت، محل، تقاضا و هزینه حمل‌ونقل بستگی دارد. بااین‌حال، به‌طورکلی، شن ارزان‌تر از ماسه است؛ دلایل مختلفی هم برای این امر وجود دارد:

• استخراج: استخراج شن آسان‌تر و کم‌هزینه‌تر از ماسه است.
• فراوانی: شن در طبیعت فراوان‌تر از ماسه است.
• کاربرد: تقاضا برای شن در برخی از کاربردها، مانند ساخت‌وساز، کمتر از ماسه است.

در مجموع استفاده از شن و ماسه به‌عنوان یکی از مصالح ساختمانی پرکاربرد، در پروژه‌های مختلف رایج است. این محصولات که از فرسایش طبیعی یا مصنوعی سنگ‌های بزرگ‌تر حاصل می‌شوند، دارای چند جنس مختلف از جمله آهکی، کوارتز و … هستند. مهم‌ترین تفاوت این دو محصول، اندازه سنگ‌ها و قطر آن‌هاست.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

در خاتمه، شن و ماسه منابع طبیعی ضروری با خواص منحصربه‌فرد هستند که استفاده از آنها را در صنایع مختلف ضروری می‌کند. شن و ماسه، یک ماده ریزدانه که عمدتاً از سیلیس تشکیل شده است، به طور گسترده در ساخت‌وساز، تولید شیشه، محوطه‌سازی و فیلتراسیون استفاده می‌شود. از سوی دیگر، شن، متشکل از ذرات درشت‌تری که از منابع سنگی مختلف به دست می‌آیند، در پی‌های ساختمانی، سیستم‌های زهکشی، کنترل فرسایش و محوطه‌سازی کاربرد دارد. درک تفاوت بین شن و ماسه برای به حداکثر رساندن کاربرد آنها و اطمینان از استفاده پایدار از این منابع ارزشمند در آینده بسیار مهم است.

جهت آشنایی کامل با  “شن و ماسه” به جزوه “اجرای ساختمان با مصالح بنایی” و جهت آشنایی بیشتر با قوانین و ضوابط مربوط به این مقاله به “مبحث پنجم: مصالح و فرآورده‌های ساختمانی | ویرایش سال ۱۳۹۶” در پکیج “مباحث مقررات ملی ساختمان” در بخش گنجینه فایل وب‌سایت مراجعه فرمایید.