شن و ماسه و کاربرد آنها

شن و ماسه :

به تدريج كه بشر احتياج به مصرف سنگ با ابعاد مختلف آن پيدا كرد.سعي نمود براي تميز دادن آنها از يكديگر براي اندازه‌هاي مختلف آن اسم هاي جداگانه‌اي را انتخاب كند.مثلاً براي دانه‌هاي بسيار ريز ماسه بادي و براي دانه درشت تر ماسه و همين طور براي دانه‌هاي درشت تر شن و قلوه سنگ،پاره سنگ،تخته سنگ،صخره وغيره را انتخاب نمود.بطورکلی ویژگی دانه بندی برای ماسه، (سنگ دانه ی ریز)و ویژگی دانه بندی برای شن،(سنگ دانه ی درشت)در استاندارد ملی ایران به شماره ی302بیان شده است.

ماسه ها :

دانه هایی كه قطرآنهابین 0.02 تا 2 ميلي متر و شامل تقسيمات زيراست.
1-ذرات بين 1 تا 2 ميلي متر را ماسه درشت مي‌نامند.
2-ذرات بين 5/0 تا 1 ميلي متر را ماسه متوسط مي‌نامند.
3-ذرات بين 2/0 تا 5/0 ميلي متر را ماسه ريز مي‌نامند.
4-ذرات بين 0.02 تا 2/0 ميلي متر را ماسه خيلي ريز مي‌نامند.
ماسه برای تهیه ی انواع ملات ها،بتون وآجرهای ماسه-آهکی به کار می رود.

شن ها:

دانه هایی که قطرشان بزرگتر از2 میلی متر باشد،را شن می نامندوشامل انواع زیراست.
1- شن های ریز که شبیه به خرده سنگ است.
2- شن های گرد و دارای سطوح صاف(شن نخودی وبادامی).
3- شن های سوزنی که طولشان بیش سه برابر عرضشان است.
4- شن های پولکی که عرضشان بیش سه برابر ضخامتشان است.

مروري بر نحوه تشكيل منابع شن و ماسه:

رسوبات آبرفتي جوان،مهم ترين منابع تأمين شن و ماسه ساختماني‌اند. اين رسوبات از يك طرف به دليل رخنمون وسيعشان در سطح و از طرفي به دليل ناچيز بودن پيوند ذراتشان به يكديگر به سادگي قابل بهره برداري‌اند. حدود نيمي از سطح كشور ما را رسوبات جوان متعلق به كواترنر با سني كمتر از 2 ميليون سال پوشانده است. منشأ اين رسوبات متفاوت است و تنها گروه هاي بخصوصي از آنها مي‌توانند منبع تأمين شن و ماسه ساختماني باشند.

آبرفتهاي رودخانه‌اي:

پس ازآن که ذرات سنگي بر اثر هوازدگي از سنگ مادر جدا شدند.توسط عوامل مختلفي كه مهم ترين آن آب است به پايين دست حمل مي‌شوند. مقدار و اندازه ذرات حمل شده به انرژي محيط بستگي دارد.جا به جايي مواد در رودخانه به يكي از سه صورت محلول،معلق ( لاي و رس) يا غلتيدن و جهيدن در بستر جريان ( ماسه و شن و ذرات درشتر تر)است.
برخورد دانه‌ها به يكديگر و به بستر رود باعث سائيدگي «گرد شدگي» هر چه بيشتر آنها مي‌شود. مقدار گرد شدگي عمدتاً به جنس ذره و فاصله حمل آن بستگي دارد.افزايش مقدار آب وسرعت جريان دو عامل موثر در بالا بردن ظرفيت حمل رودخانه‌است.از اين رو در هرنقطه انرژي رود كاهش پيدا كند آنچه را كه ديگر قادر به حملش نيست در بستر خود بر جاي خواهد گذارد. واضح است كه در چنين شرايطي ابتدا ذرات درشت تر و بعد به تدريج ذرات ريزتر ته نشين مي‌شوند. در نتيجه ممكن است ذراتي كه در يك نقطه ته نشين مي‌شوند،يك اندازه( جور شده) بوده و يا از دامنه اندازه‌هاي متفاوتي برخوردار باشند. بخشي از بار رودخانه كه در خشكي ته نشين مي‌شود «آبرفت» نام دارد.
در نواحي كوهستاني حجم مواد راسب شده توسط رودخانه كم و ذرات،درشت و گوشه دارند .اين رسوبات ممكن است از هر نوع سنگ وبا هر درجه مقاومت مكانيكي و خواص ژئوتكنيكي باشند. آبرفت هاي قسمت هاي پاياني رود، به علت انرژي كمي كه آب در اين نواحي دارد، عمدتاً از لاي و رس درست شده است. با توجه به نكات فوق بهترين مصالح خرده سنگي را مي‌توان در محدوده مياني يك رودخانه پرآب و پر انرژي جستجو كرد در اين نواحی آبرفت هاي بستر رودخانه معمولاً از شن و ماسه و ذرات درشت تر از آن درست شده و به دليل مقاومت مكانيكي بالا،دانه بندي معمولاً مناسب،عاري بودن از دانه‌هاي سست،ذرات ريز و زيان آور مناسب ترين منبع تأمين شن و ماسه‌اند. قسمت اعظم شن و ماسه مصرفي كشور ما از منابع آبرفتي بستر رودها تأمين مي‌شود. ويژگي ديگر اين آبرفت ها قابل ترميم بودن آنها است به اين نحو كه بخشهاي استخراج شده در فصل سيلاب،توسط رود جايگزين مي‌شود.
هر جا كه از انرژي جنبشي آب به سرعت كاسته گردد،رودخانه بار خود را بر جاي ميگذارد. از اين پديده به منظور رسوب و تجمع مصنوعي شن و ماسه استفاده مي‌شود. به اين نحو كه در مسير جريان رود و در جاهاي مناسب گودال هايي ايجاد مي‌كنند تا ضمن كاهش سرعت جريان، رسوبات شن و ماسه شسته شده،در آن انباشته گردد.آبرفت هاي بستر رود را علاوه بر كف رودهاي فعلي مي‌توان در شعب قديمي رود كه امروزه كاملاً خشك شده‌اند نيز يافت.

رسوبات مخروطه افكنه:

وقتي رودخانه‌اي از دره‌اي پر شيب به طور ناگهاني وارد دره‌اي كم شيب يا منطقه‌اي مسطح و يا دشت مي‌شود، بخشي از بار خود را بر جاي مي‌گذارد. گسترش افقي اين رسوبات معمولاًپهن و نسبتا كوتاه و به شكل مخروط باز شده‌اي است كه راس آن متوجه بالا رود است. رسوبات اين مخروط هاي آبرفتي، كه به آن « مخروطه افكنه » هم مي‌گويند، از راس به سمت قاعده نوعي جور شدگي را نشان مي‌دهد. به اين ترتيب كه در سمت كوهستان دانه‌ها درشت تر بوده و به سمت دشت ريزتر مي‌شوند و البته ممكن است در ميان رسوبات درشت تر لايه ها و عدسي هايي از لاي و رس ديده شود،كه معرف فعاليت رودخانه در دوره‌هاي مختلف است. مخروطه افكنه‌ها در نواحي خشك و نيمه خشك كه پوشش گياهي به صورت پراكنده و شديد است، توسعه بيشتري دارند. در دامنه پاره‌اي از كوه ها مخروطه افكنه‌هاي دره‌هاي مجاور به يكديگر مي‌پيوندند و به صورت نوار ممتدي در مي‌آيند.به طور كلي دانه‌هاي رسوبات مخروطه افكنه‌اي بسته به فاصله حمل و بزرگي رودخانه ممكن است گرد شده يا گوشه دار باشند.به دليل دامنه ی گسترده ی اندازه ی دانه‌ها و وجود ذرات ريز و آلوده كننده در شن و ماسه‌هاي مخروط افكنه‌اي، توليد مصالح مرغوب از اين آبرفت ها و وجود ذرات ريز و آلوده كننده در شن و ماسه‌هاي مخروط افكنه‌اي، توليد مصالح مرغوب از اين آبرفت ها معمولاً به دانه آرايي و گاه شست وشو دارد.در فصول پر باران و زمان طغيان هاي فصلي، حجم آب رود به طور ناگهاني افزايش مي‌يابد و آب محدوده وسيع تري از بستر طبيعي رودخانه را در بر مي گيرد. آبرفت هايي كه در اين زمان در خارج از بستر اصلي رود بر جاي گذارده مي‌شود معمولاً ريزدانه‌اند ( رس،لاي و گاه ماسه )گسترش آبرفت هاي « دشت سيلابي» به بزرگي رود و توپوگرافي منطقه بستگي دارد. رسوباتي كه در زمان سيل در دشت هاي سيلابي بر جاي گذارده مي‌شوند، علاوه بر جورشدگي كم و ريزي دانه‌هايشان حاوي مواد آلي حاصل از فرسايش و شست وشوي خاك هاي نواحي بالا دست‌اند. از اين رو ، نياز به دانه آرايي و شست وشو فراوان دارند.بايد توجه داشت كه رودي كه فعلاً از قدرت زيادي برخوردار نيست ممكن است در گذشته پر انرژي و پر آب تر بوده و لذا ذرات درشت تري را در محدوده بستر گسترده تر قبلي خود ( دشت سيلابي فعلي) بر جاي گذارده باشد. دست يابي به چنين رودخانه‌اي قديمي مستلزم برداشتن رسوبات دانه ريز دشت سيلابي است.در پاره‌اي از رودخانه‌ها علاوه بر رسوبات دشت سيلابي ،آثار ديگري از آبرفت ها ديده مي‌شود كه در سطح بالاتري نسبت به دشت سيلابي فعلي قرار دارند. اين اشكال كه « پادگانه آبرفتي » نام دارند معرف رسوبات دشت سيلابي يا آبرفت هاي قديم بستر روخانه‌اند كه به دليل افزايش قابليت تخريب بعدي رود قسمتي از آنها فرسايش يافته‌اند. بهره برداري از رسوبات پادگانه‌هاي آبرفتي، به دليل آنكه در سطح بالاتر از رود فعلي و سطح ايستايي آب هاي زير زميني قرار دارند، معمولاً ساده تر است. نقطه ضعف اين ذخاير آن است كه از يك طرف غير قابل ترميم‌اند و از طرف ديگر به دليل سن نسبتاً بيشترشان، امكان وجود مصالح تركدار و هوازده در آنها بيشتر است.علاوه بر آن ممكن است آب هاي زير زميني سطح دانه‌ها را با مواد نا مناسبي پوشانده باشد.پهن‌تر شدن بستر رودخانه‌ها در پايين رود كه شيب رودخانه كم است با تشكيل پيچ و خم هايي همراه است كه به آن ها اصطلاحاً « مئاندر» گفته مي‌شود. در طرف محدب بخش خميده رود به دليل سرعت كمترجريان، آبرفتهايي بر جاي گذارده مي‌شود اين رسوبات بيشتر از ماسه ريز و گاه ذرات درشت‌تر‌اند. از آن رسوبات مئاندرها كه از گسترش زياد و مشخصات مناسب برخوردار باشند مي‌توان مصالح خرده سنگي ريزدانه، مخصوصاً براي تهيه ملات، به دست آورد.

رسوبات مخروط واريزه:

در دامنه كوه ها ذرات و قطعاتي كه بر اثر هوازدگي از ديواره كنده مي‌شوند، قبل از هر چيز بر اثر نيروي گرانشي به پايين مي‌افتند. دانه‌ها و خرده سنگهايي كه به اين ترتيب به پايين پرتگاه جمع مي‌شوند پوشش مخروطي يا مداومي از ذرات را درست مي‌كنند. اين مواد به دليل مسافت نسبتاً كوتاه جا به جايي، گوشه دار بوده و جنس و مقاومتشان وابسته به سنگ مادر است. در جاهايي كه تنها منبع در دسترس واريزه‌هاست، اگر ذرات ضمن دارا بودن ديگر مشخصات، سالم و بدون هوازدگي نيز باشند، مي‌توان آنها را پس از دانه آرايي و در صورت نياز شست وشو، به كار گرفت.واريزه‌ها قابليت تراكم زيادي دارند و باربر خوبي نيستند، لذا بر اثر وزن پي به شدت نشست كرده و ممكن است گسيخته شوند.

رسوبات بادي:

اين رسوبات معمولاً در حد ماسه و ريزتر از آن بوده و به اشكال مختلفي از جمله تپه‌هاي ماسه‌اي ( تلماسه ) بر جاي گذارده مي‌شوند. ته نشست ذراتي كه به صورت معلق در هوا جا به جا مي‌شوند. رسوبات « لس» را مي‌سازد. رسوبات بادي در بخش های وسيعي از كشور، از جمله در كویر‌ها و سواحل درياي مازندران و خليج فارس و حاشيه برخي از رودها يافت مي‌شود و اين رسوبات گرچه از جور شدگي خوب و مقاومت بالايي برخوردارند ولي به دليل ريزي دانه ها مصرف چنداني ندارند.

رسوبات يخچالي:

رسوباتي كه پس از ذوب شدن یخچال ها بر جاي گذارده شده‌اند يخرفت ناميده مي‌شوند. يخرفت ها به دو دسته تقسيم مي‌شوند. يخرفت هاي درهم به دليل تنوع مقاومت مكانيكي و اندازه دانه هايشان ( از ذرات رسي تا قطعات بزرگ سنگ ) منابع مناسبي براي تأمين شن و ماسه ساختماني نيستند و در صورتي كه به ضرورت مورد استفاده قرار گيرند محتاج دانه آرايي و شست وشوی مفصل‌اند.

رسوبات ساحلي:

به مجموعه موادي كه بين دو جزر و مد دريا ته نشين مي‌شوند،رسوبات ساحلي گفته مي‌شود. در اين حركت متواتر امواج، ذرات را به سمت ساحل برده و باز مي‌گرداند كه در نتيجه آن ذرات نامقاوم متلاشي شده و حركت امواج، ذرات ريزتر را از ميان ذرات درشت تر مي‌شويد.در نتيجه اين عمل رسوبي با جورشدگي، گرد شدگي و مقاومت مكانيكي خوب بر جاي مي‌ماند. به همين جهت است كه سواحل رسوبي اغلب از جنس ماسه شسته و اغلب جورند. گاهي نيز رسوبات ساحلي درشت‌تر از ماسه ، يعني از شن يا ماسه يا قلوه سنگ‌اند. اين رسوبات از خشكي حمل شده يا حاصل تخريب ساحل توسط امواج‌اند. جنس و مشخصات رسوبات ساحلي گاه در فواصل كوتاه به شدت تغيير مي‌كند. جنس آبرفت هاي ساحلي بيشتر كانيهاي مقاومي مثل كوارتز و فلدسپات، يا كانيهاي سنگين است. در برخي از سواحل بخش قابل توجهي از رسوبات در حد ماسه را پوسته آهكي و گاه سيليسي جانوران تك سلولي دريايي تشكيل مي‌دهد.

رسوبات قاره اي:

در آخرين عصر يخبندان، به دليل تجمع حجم زيادي از آب اقيانوس ها به صورت پهنه‌هاي يخي در نواحي قطبي، آب درياها به مراتب پايين‌تر از سطح فعلي قرار داشت ودر نتيجه بخشي از سواحل كم عمق ( تا عمق 100 متر) كه امروزه فلات قاره ناميده مي‌شود از آب دريا خارج بوده است. رودهايي كه در آن زمان از خشكي ها به سمت درياها در جريان بوده‌اند، در بستر خود و در روي فلات قاره جريان داشته‌،آبرفت هاي مناسبی را بر جاي گذارده‌اند. امروزه اين رسوبات منابع زير دريايي شن و ماسه را مي‌سازند، با وجود احتمال حجم زيادي از اين گونه منابع، تنها بخش كوچكي از آنها در اعماق كم قرار داشته و در شرايط فعلي قابل بهره برداري اند.

رسوبات به هم پيوسته:

البته در برخي نقاط ممكن است به رسوبات قديمي‌تري برخورد كنيم كه علي رغم سن زيادشان كم و بيش ناپيوسته مانده‌اند. اين رسوبات که اغلب قسمت هايي از آنها سخت و سيمانی شده‌اند را مي‌توان منابع شن و ماسه فسيل نام نهاد. در برخي از نقاط دنيا به دليل كمبود منابع شن و ماسه طبيعي اين نوع منابع نيز مورد بهره برداري قرار مي‌گيرند. به عنوان مثال در اين مورد مي‌توان(ماسه سنگ هاي سرخ جديد)در انگلستان را نام برد كه متعلق به زمان پرمين تا ترياس است.
پيوند سست بين دانه ها، هوازدگي كم، فقدان سيمان نا مناسب و ضخامت كم مواد روباره از مواردي است كه مي‌تواند يك نهشته رسوبي قديمي را قابل بهره برداري نمايد.

باطله هاي معدني:

باطله‌ها و پس مانده‌هاي فرايند پر عيار كردن مواد معدني، در برخي موارد، مي‌تواند به عنوان منبع شن و ماسه به كار آيد. شاخص‌ترين مثال در اين مورد عمليات پر عيار كردن طلا در آبرفت هاست كه معمولاً حجم بسيار زيادي شن و ماسه شسته را بر جاي مي‌گذارد.

منابع سنگي :

در جاهايي كه منابع طبيعي شن و ماسه در دسترس نباشد يا اينكه منابع موجود از حداقل مشخصات لازم بي بهره باشند از سنگ شكسته استفاده مي‌شود.درکاربردهایی که زبری وگوشه داری ذرات موردنظر است سنگی که به طورمصنوعی شكسته و دانه بندي شده است، بهترين عملكرد را نشان مي‌دهد. به طور كلي، كنترل كيفيت سنگ شكسته به مراتب آسانتر از شن و ماسه طبيعي است.
چگونگی تهیه مصالح در گارگاه های شن وماسه:
درگارگاه های تهیه ی شن وماسه معمولاً 2 نوع شن وماسه تهیه می شود:
1-شن وماسه طبیعی 2-شن وماسه شکسته

شن و ماسه طبيعي:

هر سال پس از فصل بارندگي وطغيان رودخانه‌ها مقدار زيادي شن و ماسه در بستر رودخانه باقي مي‌ماند كه پس از كم شدن آب رودخانه‌ها اين منابع در دسترس قرار مي‌گيرد و اين ماسه‌ها را پس از شستن و سرند كردن مورد استفاده قرار مي‌دهند.این شن وماسه دارای دانه ی گرد بوده و حالتی طبیعی دارد.

شن وماسه شکسته:

نوع دوم شن وماسه شکسته است،که از خرد کردن قطعات بزرگ سنگ در درون سنگ شکن و دانه بندی شن وماسه توسط سرندهای مختلف طبق نیازمصرف کننده یا استاندارد تهیه می شد.حاشیه این شن وماسه زاویه دار بوده و در تهیه انواع بتن مصرف دارند.در کارگاههای تهیه شن وماسه مواد اولیه از بستر رودخانه توسط لودر جمع آوری شده در مجاورت محل کارگاه انباشته می شوند،مواد اولیه توسط لودر داخل یک قیف ریخته شده که در انتهای قیف یک تغذیه کننده بر حسب میزان کشش دستگاهها ، مواد اولیه رابه خط تولیدتغذیه می نماید.مواد اولیه توسط یک تسمه نقاله به درون سرندهای اولیه ریخته می شوند و در این قسمت به اندازه مختلف بادامی،شن وماسه توسط سرندهای مختلف دانه بندی شده؛ مواد باقی مانده بر روی هر سرند توسط یک تسمه نقاله به محل ذخیره منتقل می شود.مواد بالاتر از اندازههای مورد نیاز یا استاندارد توسط یک تسمه نقاله دیگر به درون سنگ شکن هدایت شده و بعد از خرد شدن به سرندهای دیگر منتقل شده و بر حسب اندازه جدا می شوند که این شن وماسه همان شن و ماسه شکسته است.در صورتی که مواد تولید شده یا بخشی از آن هادارای مقادیری رس باشد لازم است قبل از مصرف، مواد اولیه تولید شده درون دستگاه شن شویي شسته شده ورس های چسبنده به دانه ها زدوده شوند.

تفاوت شن وماسه طبیعی وشکسته:

با توجه به اینکه شن وماسه طبیعی از روی هم غلتیدن تکه های سنگ در اثر جریان آب رودخانه و خرد شدن آنها تولید می شود وممکن است راهی طولانی را با سنگ های دیگر در بستر رودخانه طی نماید (تقریباً قطعه سنگهای درشتر مانند آسیاب ساچمه ای نسبت به قطعات ریزتر عمل می نماید) در نتیجه دانه های شن وماسه حاصل از جریان آب رودخانه گرد گوشه بوده در صورتیکه دانه های شن وماسه شکسته تیز گوشه است.دانه های گرد گوشه به علت آن که سطح آن ها صیقلی می باشد دارای اصطکاک داخلی کمتری بوده و بهتر می لغزدو در بتون ریزی نیز روی همدیگر لغزیده و قالب را پر می کند.در صورتیکه شن وماسه شکسته به علت تیز گوشه بودن اصطکاک داخلی بالایی بین دانه ها وجود داشته و دارای لغزندگی مناسب به روی هم نیست.ولی دانه های شکسته به علت همین اصطکاک داخلی زیاد و تیز گوشه بودن در راه سازی در قسمت روسازی راه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.زیرا چرخ های اتومبیل در موقع ترمز کردن و همچنین در موقع تغیر سرعت دادن و همچنین در سر پیچ ها که یک نیروی گریز از مرکز وجود دارد واتومبیل را به خارج از جاده پرتاب میکند فقط نیروی فی ما بین جاده وچرخ اتومبیل،مانع پرتاب اتومبیل به خارج جاده می شود.ماسه های شکسته به علت اصطکاک داخلی زیاد به سختی روی هم دیگر لغزیده و زیر چرخ های وسایل نقلیه بهتر مقاومت کرده و نیروهای وارده از چرخ اتومبیل رابهتر تحمل می نماید. امرزه در تهیه بتن ها دامنه گسترده ای از مواد طبیعی و مصنوعی بکار گرفته می شوند.از این رو شن و ماسه طبیعی بهترین و پر مصرف ترین مصالح است.مصالح دانه ای بکار گرفته شده در بتن دردرجه اول شن وماسه طبیعی و پس از آن سنگ شکسته یا مخلوطی از آنهااست.در بتون ریزی اگر از مصالح شکسته استفاده شود برای جابجایی بتون در قالب و پرکردن تمام زوایای آن باید دقت بیشتری به عمل آورد.ولی در این نوع مصالح، قطعه ریخته شده در شرایط مساوی دارای مقاومت فشارشی وکششی بیشتری نسبت به شن وماسه طبیعی می باشد.شن وماسه طبیعی دارای مواد اضافی فراوانی از جمله چوب زغال و سایر مواد آلی می باشد که کلیه آنها برای قطعات بتونی و ملات مضر است و مهم تر از همه شن وماسه طبیعی به مقدار زیادی،دارای دانه های ریزترمی باشد که اصطلاحاً به آن خاک می گویند که اگر درصد این دانه های عبوری از الک 200 میکرون با توجه به نوع بتن بر طبق استاندارد ملی از 3 یا 5 درصد در ماسه زیادتر باشد بصورت فیلم نازکی روی دانه را پوشانیده و مانع اتصال آن با سیمان و در نتیجه با دانه مجاور می گردد که این خود موجب تضعیف قطعه بتونی خواهد بود.برای جلوگیری از این عیب باید شن وماسه طبیعی دو یا سه بار با آب شسته شود.

شكل هندسي دانه:

بهترين و باربرترين شكل دانه از نظر هندسي براي مصرف در بتون شكل نزديك به كره است و هر قدر شكل دانه به صفحه نزديكتر باشد و يا درازتر باشد نامطلوب تر بوده و قطعه ريخته شده با آن از مقاومت كمتري برخوردار است به همين دليل مجموع دانه‌هاي دراز و پهن مورد مصرف در بتون نبايد از 15 % مجموع شن و ماسه بيشترباشد.
دانه پهن به دانه‌اي گفته مي‌شود كه ضخامت آن از 6/0 معدل سوراخهاي دو الكي كه اين دانه بين آنها قرار مي‌گيرد كمتر باشد ودانه دراز به دانه‌اي گفته مي‌شود كه طول آن از 8/1 معدل سوراخهاي دو الكي كه اين دانه بين آنها قرار مي‌گيرد بيشتر باشد.

جنس شن وماسه:

تقريباً جنس شن و ماسه طبيعي در اختيار ما نيست و ممكن است از همه نوع سنگي در آن وجود داشته باشد.ولي در مورد شن و ماسه شکسته،حق انتخاب بيشتري داريم.البته جنس اين نوع شن و ماسه هم كاملاً در اختيار ما نیست ولي در موقع استقرار سنگ شكن ها و ساير ادوات تهيه شن و ماسه مي‌توان معادن تهيه سنگ را مورد مطالعه قرار داده و نوع سنگ را تعيين كرد.البته در مورد استقرار محل سنگ شكن ها نيز محدوديت هايي داريم از جمله فاصله آن تا محل مصرف و همچنين مالكيت معدن. به هرحال بهترين سنگ براي تهيه شن و ماسه سنگ هاي گرانيت و سيليسي مي باشد و بطور كلي هر قدر سنگ متراكم تر بوده و وزن مخصوص آن بيشتر باشد براي تهيه شن و ماسه جهت مصرف در بتون يا راه سازي بهتر است. سنگهاي انتخاب شده بايد يك دست بوده،فاقد رگه‌هاي خاكي باشد و وزن مخصوص آن نبايد از 5/1 گرم بر سانتي متر مكعب كمتر باشد.اين سنگها نبايد پوك و يا پوسيدگي موضعي داشته باشند،نبايد در فعل و انفعالات شیمیایی سخت شدن سیمان ازخودواکنش نشان داده ودر این فعل وانفعالات شركت نمايد،در مجاورت آب نبايدتغييرشكل و حجم بدهد، به عبارت ديگر نفوذ آب در آن نبايد موجب متلاشي شدن دانه بشود،از طرفي جذب آب آن نبايد آن قدر كم باشد كه مانع نفوذ آب ملات در آن شده و در نتيجه موجب نچسبيدن دانه‌ها به يكديگر بشود. زيرا همان طوري كه مي‌دانيم آجر يا موزائيك خاصيت مكندگي آب دارد و ضمن آنكه آب ملات رامي مكد مقداري از چسب ملات را بخود جذب مي‌كند و اين چسب به داخل قطعه نفوذ كرده و آنرا به ملات مي‌چسباند حال اگر خاصيت مكندگي دو قطعه كه قرار است به هم بچسبند از مقدار معيني كمتر باشد آب ملات و چسب آن ( سيمان،گچ،آهك ) در قطعه‌ها نفوذ نكرده و آنها را به هم نمي‌چسباند.شن و ماسه بايد در مقابل عوامل جوي مانند گرما و سرما و يخ زدگي مقاوم باشد و همچنين بايد در مقابل سايش و ضربه و ساير نيروهاي وارده بر سازه مقاومت نمايد.سنگها نبايد آلوده به خاك رس،لاي و ساير ريز دانه‌ها باشند و همچنين بايد از استفاده سنگ گچ و انيدريت و كليه سولفات ها در تهيه شن و ماسه خودداري نمود.براي انتخاب سنگ جهت شن و ماسه بايد توجه داشت كه اين سنگ ها فاقد نمك هايي باشند كه روي فولاد اثر مي‌گذارد و چنين سنگ هايي نبايد مخصوصاً در سازه‌هاي بتون آرمه مصرف شود.

بزرگی دانه های شن و ماسه:

دانه بندی مصالح شنی یکی از مهم ترین عواملی است که بر روی مقاومت و قدرت باربری آن تأثیر دارد.دانه بندی مصالح شنی با انجام آزمایش دانه بندی و رسم منحنی دانه بندی تعیین می شود.دانه بندی مصالح شنی معمولاً با استفاده از الک های با اندازه های 75، 5/62 ، 50 ،5/37 ، 25 ،19، 5/9 میلی متر و الک های با سوراخ های مربع شکل با شماره های 4، 10، 40، 200 انجام می شود.شماره یک الک مشخص کننده تعداد سوراخ های آن در هر 5/2 سانتی متر (اینچ)است.اصولاً از بكار بردن دانه با ابعاد مختلف آن است كه در نهايت دانه بندي ما طوري باشد كه دانه هاي ريزتر فضاي بين دانه‌هاي درشت تر را پر كرده و هر قدر ممكن است قطعه ريخته شده با بتون توپرتر و متراكم تر بوده و داراي وزن مخصوص بيشتري باشد.بزرگي بزرگترين دانه شن و ماسه در سازه هاي مختلف متفاوت است مثلاًبراي بتون ريزي‌هاي زياد مانند بتون سدها و پايه‌هاي بزرگ پي حتي دانه‌هايي با بزرگي 25 سانتي متر را هم انتخاب مي‌نمايند و براي پي سازي در ساختمانهاي بتوني مي‌توان از دانه‌هايي حداكثر با بزرگي دانه تا 8/0 سانتي متر استفاده كرد به هرحال بزرگي دانه نبايد طوري باشد كه در بتون ناهمگني به وجود بياورد به اين منظور عدد تقريبي زير را تعيين نموده و مي‌گويند بزرگترين دانه شن نبايد از 1 كوچكترين بعد قطعه بزرگتر باشد البته اين بدان معني نيست كه اگر بخواهيم مثلاً سدي به طول 200 مترو عرض 16 متر بسازيم در بتون آن مي‌توانيم سنگ هايي به بزرگي 4 متر استفاده نمائيم زيرا در اولين برخوردار مي توانيم حس كنيم استفاده از چنين سنگي در بتون موجب ناهمگني و متلاشي شدن آن خواهد گرديد و اين سنگ مانند يك گره در چوب،در سازه عمل خواهد كرد.

محلهاي مصرف شن وماسه در ساختمان :

علاوه بر مصرف شن وماسه در ساختمانهاي بتوني كه اصلي‌ترين و مهم‌ترين محل مصرف شن و ماسه است اين مصالح در نقاط مختلف كليه ساختمانها مورد مصرف دارد.از جمله در پي سازي قريب به اتفاق ساختمان ها كه از دو طبقه بيشتر است از بتون استفاده مي‌گردد كه بايد در ساختن بتون شن و ماسه مصرف شود. همچنين در ساختمان‌هاي آجري براي چيدن آجر،ملات ماسه سيمان استفاده مي‌كنيم.همچنين براي دانه بندي كف فضاهايي كه روي زمين ساخته مي‌شود ( هم كف يا زير زمين) براي آنكه از نفوذ رطوبت به سطح جلوگيري شود از شن با ابعاد مختلف استفاده مي‌گردد و علاوه بر اين ها براي محفوظ نگاه داشتن لوله‌هاي تأسيسات كه در ايران معمولاً از كف ساختمان عبور مي‌كند علاوه بر ضد زنگ،پشم ونايلون پيچي،روي لوله‌ها را با يك ماسه غير آهكي مي‌پوشاند تا مواد آهكي كه احتمالاً در پوكه يا ملات وجود دارد روي آن اثر نكند.

ماسه ملاتی:

عمده ترين ماسه تهيه شده در كارخانه‌هاي تهيه شن و ماسه صرف بتون مي‌شود و قسمت كمتر آن صرف تهيه ملات مي‌گردد. بزرگي دانه‌هاي مصرف شده در ملات با توجه به ضخامت ملاتي كه زير فرش موزائيك يا سنگ و يا روي آجر چيني ديوار مي‌كشند متفاوت است مثلاً براي مصرف ملات در آجر چيني بصورت گري بزرگي بزرگترين دانه مصرف شده در ملات مي‌تواند تا 6 ميليمتر هم باشد.ولي براي آجرچيني در نما سازي كه ضخامت ملات در حدود 8 ميليمتر است بزرگترين دانه ماسه براي ملات و نما سازي نبايد از نصف كلفتي لايه ملات كه روي آجر مي‌كشند بيشتر باشد و براي دوغاب پشت كاشي كاري و سنگ كاري نيز بايد از دانه‌هاي ريزتر استفاده نمود تا اين دانه‌ها بتواند همراه دوغاب سيمان به داخل بدنه سنگ یا کاشی سيمان نفوذ كرده و موجب چسباندن آن به ديوار بشود ( دانه‌هاي درشت تر با توجه به خاصيت مكندگي سنگ و كاشي به داخل آن نفوذ نمي‌كند).در حدود 35 تا 40 در صد حجم ماسه‌هاي ملاتي را هوا تشكيل مي‌دهد كه قسمتي از اين هوا بايد پس از مخلوط شدن با سيمان بوسيله گرد سيمان اشغال شده و در نتيجه وزن مخصوص ملات بالا رود و موجب يكپارچه شدن ملات و آجر روي آن بشود.اگر مقدار ريز دانه‌هاي داخل (خاك) از مقدار معيني بيشتر باشد ( در حدود 3تا4 درصد) اين ريزدانه‌ها دور دانه‌هاي ماسه را گرفته ومانع آن مي‌شود كه دور دانه با سيمان گرفته شده و به دانه مجاور بچسبد در نتيجه باعث پوكي ملات مي‌گردد البته همان طوري كه گفته شده ماسه كاملاً شسته و مناسب براي ملات به نسبت ماسه‌اي كه داراي ريز دانه بيشتري باشد كمتر شكل پذيري بوده و پهن كردن آن روي ديوار يا زير فرش كف احتياج به نيروي بيشتري دارد و در نتيجه اين ماسه مورد قبول كارگزاران ساختماني نمي‌باشد لذا براي مصرف اين گونه ماسه ها كارگران ساختماني از سيمان بيشتري استفاده مي نمايند تا كمبود ريز دانه‌هاي ملات را بوسيله سيمان تأمين نموده و ملات شكل پذيري بدست آورند.

موادي كه نبايد در ماسه و شن باشد:

مهم ترين ماده مضر براي شن و ماسه در بتون و يا ملات خاك رس مي‌باشد زيرا خاك رس خاصيت مكندگي آب داشته و در حدود 8 برابر وزن خود آب مي مكد در نتيجه آب ملات را مكيده و آنرا خشك نموده و مانع فعل و انفعالات طبيعي سيمان گشته در نتيجه چسبندگي بين دانه‌ها به خوبي انجام نشده و قطعه پوك مي‌شود و چنين قطعه‌اي باربري لازم ندارد.ديگر آنكه خاك رس موجود در ملات دور دانه‌هاي شن و ماسه را گرفته و مانع تماس آن با سيمان مي‌گردد در بعضي از آئين نامه‌ها وجود 3% وزني خاك رس در شن و ماسه را مجاز مي‌داند براي تعيين مقدار خاك رس و ساير ريز دانه‌ها بايد از روش هاي آزمايشگاهي استفاده نمود ولي اگر وسايل آزمايشگاهي در دسترس نبود ( كه در اغلب قريب به اتفاق كارگاه هاي ساختماني چنين وسايلي در دسترس نيست ) مي‌توان مقداري از ماسه را در يك استوانه آزمايشگاهي مدرج به قطر 10 الي 15 سانتي متر ريخت ارتفاع ماسه بايد در حدود يا طول استوانه‌اي باشد آنگاه روي آن را تا چند سانتي متر مانده به لبه آب پر نموده بعد با دست در استوانه را مسدود مي نمایيم و استوانه را به شدت تكان داده و زير و بالا مي‌كنيم آنگاه در حدود بيست دقيقه استوانه و محتويات آنرا به حال سكون قرار مي‌دهيم تا دانه‌هاي درون آن ته نشين گردد و آب روي آن ظاهراً زلال بشود بديهي است كه دانه‌هاي درشت تر بعلت وزن خود زودتر ته نشين شده و دانه‌هاي ريزتر ديرتر ته نشين گرديده و روي دانه‌هاي درشت تر قرار مي‌گيرد آنگاه از نسبت ضخامت دانه‌هاي ريز به كل دانه‌ها در صد ريز دانه معلوم مي‌گردد بديهي است كه اين روش به هيچ وجه دقيق نبوده و خيلي تقريبي است ولي در جايي كه آزمايشگاه و وسايل آن در دسترس نيست براي تخمين مقدماتي مقدار ريز دانه كافي مي‌باشد اگر لوله مدرج آزمايشگاهي در دست نبود مي‌توان از ليوان بلوري كه تقريباً استوانه‌اي استفاده نمود.براي دقت بيشتر و تعيين جنس ريز دانه مي‌توانيم ليوان يا لوله آزمايشگاهي و يا ظرف ديگري را كه آزمايش را درآن انجام داده‌ايم در حرارت حدود 100 درجه قرار دهيم تا كليه آب آن تبخير گردد اگر لايه نرم روي آن ترك خورد و مانند كف بيابان ها كه زير سيلاب قرار مي‌گيرد قاچ قاچ شده ممكن است كه ريز دانه رسي باشد و اگر از مقدار مجاز بيشتر بود و آزمايشگاه رسي بودن آنرا تائيد كرد يا بايد معدن ماسه را عوض كنيم و در صورتيكه تعويض معدن ممكن نباشد بايد ماسه را دو يا سه بار بشوئيم تا در صد ريز دانه‌ها به حد مجاز برسد.مواد آلي و مواد خارجي مانند تكه‌هاي چوب،تكه‌هاي ذغال،شاخ و برگ نباتات،جسد مرده حشرات و ماهي‌ها و فضولات حيوانات و غيره كلاً نمي بايد وارد بتون و ملات بشوند زيرا به مرور زمان اين مواد پوسيده و از بين مي روند و جاي آن ها در بتون و ملات خالي مانده موجب پوكي قطعه مي‌شوند مقدار و در صد اين مواد بوسيله روشهاي آزمايشگاهي تعيين مي‌گردد.

موارد استفاده مهم شن و ماسه:

• بتن: بيش از 75 در صد بتن را مصالح خرده سنگي تشكيل مي‌دهد. بسته به نوع و محل مصرف بتن ويژگيهاي مصالح خرده سنگي مناسب تغيير مي‌نمايد.
• راه سازي: مصالح خرده سنگي داراي مشخصات و عملكرد خاص در قشرهاي زير و لايه‌هاي فوقاني راه به كار گرفته مي‌شوند.
• آسفالت : مشخصات مصالح خرده سنگي ( شن و ماسه طبيعي يا سنگ شيشه ) بسته به نوع آسفالت و محل مصرف آن تغيير مي‌كند.
• بالاست: بايد بتواند علاوه بر نگهداري ريلها و توزيع بار چرخها ، زهكشي زير سازي راه آهن را نيز انجام دهد.
• مصالح نفوذ پذير: به عنوان فيلتر و زهكش در سازه‌هاي مختلف از جمله در سدهاي خاكي به مصرف مي‌رسد.
• مصالح نفوذ ناپذير: جهت آب بندي ديواره مخازن و كانالها، هسته‌هاي نفوذ ناپذير در سدهاي خاكي و مانند آن به كار گرفته مي‌شود.
• لايه‌هاي مقاوم در برابر فرسايش: در بستر رودها، كانالها، سطح خارجي سدهاي خاكی و سنگ ريزه‌اي، حوضچه آرامش سدها و موج شكنها به كار گرفته مي‌شود و سازه را در مقابل هوازدگي و عمل فرسايش آب باران ، خشك و مرطوب شدن ،يخ زدن و ذوب مكرر و اثر امواج محافظت مي‌نمايد.
• خاكريز: مصالح خرده سنگي در بدنه سدهاي خاكي، به عنوان پر كننده پشت كار در معادن و پشت ديواره‌هاي حايل در راه سازي و مانند آن مصارف زيادي دارد.
• مصارف صنعتي: انواع شن و ماسه سيليسي خالص در شيشه سازي ، ريخته گري ، تصفيه آب و غيره نيز مصرف مي‌شود.