روش تعیین درجه نرمی‌سیمان

AntFrezM

 

بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۳۹۰ و دت ۱۰۹ و C204-89 ASTM و DIN-1164-85

۱- هدف:
تعیین درجه نرمی‌سیمان پرتلند

۲- اهمیت و کاربرد:
یکی از عوامل موثر بر میزان هیدراتاسیون ریزی دانه‌های سیمان می‌باشد. هر قدر که ذرات سیمان ریزتر باشد میزان هیدرتاسیون افزایش می‌یابد و بنابراین روند کسب مقاومت و گیرش زودتر انجام می‌گیرد. بطور کلی دانه‌های ۱۰ الی ۲۴ میکرون مقاومت سیمان را تامین می‌کنند و لی برای تامین درجه خمیری لازم به دانه‌های ریزتر از ۱۰ میکرون نیز نیاز هست زیرا عامل پلاستیکی – نفوذناپذیری و اخذ مقاومت زیاد و سریع بتن دانه‌های کوچکتر از ۱۰ میکرون می‌باشد. همچنین ابعاد دانه‌ها نباید از ۵ میکرون کوچکتر باشد زیرا سب گیرش بسیار سریع و احتمالا گیرش کاذب می‌شود.
ذکر این نکته در همینجا ضروری است که تولید حرارت هیدراتاسیون تنها در واحد زمان افزایش می‌یابد (به علت کاهش زمان گیرش) ولی کل حرارت هیدراتاسیون تولیدی از زمان اختلاط به بعد تغییری نمی‌یابد از این رو چنانچه مقاومت نهایی خمیر یا بتن مد نظر باشد نرمی‌سیمان یکی از عوامل بسیار مهم می‌باشد ولی مهمتر از ترکیب شیمیایی سیمان نمی‌باشد. قابل ذکر است که افزایش ریزی سیمان باعث افزایش زمان آسیاب نمودن و سیمان مصرف گچ زیادتر و کاهش سریعتر کارایی بتن می‌گردد. هیدراتاسیون سیمان از سطح دانه‌های آن آغاز می‌شود و سرعت واکنش شیمیایی آب و سیمان به ریزی سیمان مربوط بوده و لذا هیدراتاسیون سریع و افزایش مقاومت سریع سیمانی با ریزی بالا مورد نیاز است. عملا دانه‌های بزرگتر از ۰٫۱ میلی متر ۱۰۰ میکرون در آبگیری شرکت نکرده و دانه‌های بزرگتر از ۲۰ میکرون پس از یک هفته می‌تواند به افزایش مقاومت کمک کنند.
این آزمایش به دو روش انجام می‌گردید.
الف- تعیین درجه نرمی‌سیمان از طریق بتن باقی مانده سیمان بر روی الک
ب- تعیین درجه نرمی‌سیمان از طریق دستگاه هوا تراوی (نفوذپذیری)
ابتدا به روش اول آزمایش را شرح می‌دهیم و سپس به طریقه دوم.

۳- وسایل آزمایش:
الک ۹۰ میکرون شماره ۱۷۷ در سیستم ASTM
ترازو با دقت ۰٫۱ گرم
دستگاه لرزاننده (شیکر)
اون دستگاه گرم کن که قادر به تولید گرما یکنواخت تا ۵±۱۰۵ درجه سلسیوس باشد.

۴- نمونه برداری:
برای هر بار آزمایش نیاز به ۱۰۰ گرم سیمان می‌باشد.

۵- روش آزمایش:
این روش آزمایش کاملا اختیاری است و برای این منظور از الکهای ۹۰ میکرونی استفاده می‌گردد. برای انجام این آزمایش ۱۰۰ گرم سیمان را که در اون در دمای ۵±۱۰۵ درجه سانتی گراد قرار داده ایم توزین می‌نمایم سیمان را در محیط خشک و بدور از رطوبت تا درجه حرارت اتاق خنک می‌کنیم و سپس تمام آنرا در داخل الک ۹۰ میکرونی (همراه با زیر الک ودرب) ریخته و سپس آنرا به مدت ۲۵ دقیقه مطابق شرح زیر الک می‌کنیم.
الک کردن بدین طریق انجام می‌گردد که با یک دست الک را محکم و به صورت کمی‌مایل نگه می‌دارند و سپس به وسیله دست دیگر ضربه‌هایی به الک وارد نموده و این ضربات را به میزان ۱۲۵ بار در دقیقه تکرار کنید و بعد از هر ۲۵ بار یکدفعه آنرا به صورت افقی نگه دارید و با گرداندن ۹۰ درجه چند ضربه ملایم به قید الک بزنید بعد از هر ۱۰ تا ۲۰ دقیقه یک بار سطح زیرین الک را با برس نرم برای باز کردن چشمه‌های الک پاک کنید. بعد از ۲۵ دقیقه الک کردن باقیمانده روی الک را با کج کردن و ضربه زدن روی ظرفی جمع آوری و توزین کنید.
پس از خاتمه کار الک کردن باقی مانده را مجددا الک کنید تا اینکه مطمئن شوید در عرض ۲ دقیقه الک کردن کمتر از ۰٫۱ گرم از آن الک می‌گذرد.
وزن باقی مانده روی الک برحسب درصد وزنی زبری وتا حدود ۰٫۵ تقریب گزارش شود.
برای کنترل صحت آزمایش یک بار دیگر آزمایش را با ۱۰۰ گرم سیمان تجدید کنید. نتیجه آزمایش دوم نباید بیش از ۱ درصد با نتیجه آزمایش اول فرق داشته باشد. در صورت اختلاف بیشتر بود برای سومین بار آزمایش را تکرار کنید و متوسط نتیجه سه آزمایش را گزارش کنید.
محاسبات درصد نرمی‌سیمان به صورت زیر محاسبه می‌گردد.
Z درصد وزنی زبری سیمان
Z = (R/W) * 100
R وزن باقی مانده سیمان روی الک ۹۰ میکرونی gr  N=100-Z
W وزن کل نمونه اولیه سیمان gr
N درصد وزنی نرمی‌سیمان

ب- تعیین درجه نرمی‌سیمان پرتلند از طریق دستگاه هواتراوی (نفوذپذیری) بلن
هدف- منظور از این آزمایش تعیین سطح مخصوص سیمان می‌باشد.
اهمیت و کاربرد:
سطح مخصوص سیمان عبارت است از سطح جانبی دانه‌های موجود در واحد وزن بنابراین واحد سطح مخصوص سانتی متر مربع بر گرم می‌باشد.
مقادیر تقریبی سطح مخصوص سیمانها به قرار زیر می‌باشد.
سیمانهای ریزدانه حدود cm2/gr 4500
سیمانها با دانه حدود cm2/gr 3000
سیمانهای درشت دانه حدود cm2/gr 2000
مطابق استاندارد ایران سطح مخصوص کلیه سیمانها پرتلند شامل نوع ۱ و ۲ و ۴ و ۵ برابر cm2/gr 2600 و سیمان پرتلند نوع ۳ تقریبا cm2/gr 4000 می‌باشد.
همانگونه که قبلا هم بیان شد سیمانهای ریزدانه دارای گیرش سریع بوده این نوع سیمان تاب مقاومت فشاری آن به ویژه در روزهای نخست پس از گیرش سیمان از انواع دیگر سیمان پرتلند بیشتر می‌باشد. معمولا مواد اولیه و درصد اختلاط سیمانهای ریزدانه سیمانهای ممتاز مانند سیمان پرتلند نوع ۱ است تنها در ساخت آن دقت بیشتری صورت می‌گیرد و اینکه آن را ریزتر آسیاب می‌کنند و در بعضی موارد بعد از آسیاب کردن دوباره می‌پزند.
نگهداری سیمان فله فقط در سیلو مجاز است نگه داری و ذخیره سازی نباید در کیسه‌ها که لایه کاغذی در شرایط مناسب بیش از ۶ هغته و در سیلوهای مناسب از ۳ ماه تجاوز کند در صورت تجاوز مقاومت سیمان حدود ۲۰ درصد کاهش می‌یابد و سطح مخصوص آنها حدود ۲۰۰۰ سانتی متر مربع بر گرم کاهش می‌یابد. در صورت تجاوز از مهلت‌های یاد شده سیمان باید قبل از مصرف آزمایش شود و یا در قسمتهای غیر سازه‌ای مصرف می‌شود. به طور کلی رعایت شرایط استاندارد ملی ایران شماره ۲۷۶۱ الزامی‌است (آئین نامه کاربرد حفاظت و انبار کردن سیمان در کارگاه ساختمان)

وسایل آزمایش:
ترازو با دقت ۰٫۱ گرم
دماسنج – زمان سنج
دستگاه بلن
این روش آزمون به وسیله دستگاه هواتراوی (نفوذ هوا) موسوم به دستگاه بلن (Blaine) انجام می‌گیرد و نرمی‌سیمان پرتلند را به طریق سطح مخصوص آن یعنی مجموع سطح اشغالی بر حسب سانتی متر مربع بر یک گرم سیمان تعیین می‌کند.
شرح دستگاه بلن
دستگاه بلن شامل وسیله کشش یک مقدار معینی هواست که از میان یک بستر سیمان که با تخلخل معینی تهیه شده باشد عبور نماید. اندازه حفرها در بستر سیمان با تخلخل معین با اندازه دانه‌های سیمان رابطه دارد و مبین میزان جریان هوا در داخل بستر است این دستگاه چنانچه در شکل ۱ نشان داده شده است دارای قسمتهای مختلف زیر است.

استوانه تراوایی (سلول):
این استوانه معمولا از شیشه یا فلز سخت و ضد زنگ ساخته می‌شود و قطر داخلی آن ۰٫۱±۱٫۲۷ سانتی متر می‌باشد.سطح فوقانی محفظه نسبت به محور استوانه باید یک زاویه قائمه تشکیل دهد ضمنا یک برآمدگی به عرض ۱-۱٫۲ میلی متر در خود ساختمان محفظه و یا در داخل استوانه دورا دور (۱٫۵±۵ سانتی متر سطح فوقانی) برای نگهداری صفحه مشبک منظور می‌کنند.

صفحه مشبک:
صفحه باید از فلز ضد زنگ ساخته شود و دارای ضخامت ۰٫۱±۰٫۹ میلی متر و تعداد ۳۰ الی ۴۰ سوراخ به قطر حداکثر یک میلی متر باشد. به طوری که فواصل آنها به طور مساوی روی صفحه مشبک تقسیم گردیده باشد. صفحه باید به خوبی در داخل محفظه قرار گیرد و به آسانی در داخل استوانه جای گیرد.

سمبه (پیستون):
سمبه باید از لامینات فنولیک ساخته شده باشد و داخل استوانه را با یک فاصله حداکر ۰٫۱ میلی متری پر کند کف سمبه باید لبه تیز و نسبت به محور سمبه ۹۰ درجه باشد. خروج هوای اضافی باید از مرکز و یا یکی از طرفین سمبه تامین شود قسمت بالای سمبه باید دارای کلاهک باشد به طوری که وقتی سمبه کاملا داخل استوانه می‌شود و کلاهک سمبه به بالای استوانه می‌چسبد یک فاصله ۰٫۱±۱٫۵ سانتی متری کف سمبه و قسمت بالای صفحه مشبک باقی بماند.

کاغذ صافی:
کاغذ صافی باید از نوع متوسط باشد (نوع ۱ درجه B) کاغذ صافی باید مدور و دارای لبه نرم و قطری برابر قطر داخلی محفظه باشد برای هر آزمایش باید از کاغذ صافی نو استفاده شود. لوله فشار سنج (لوله مانومتریک): لوله u شکلی برابر مشخصات داده شده در شکل می‌باشد.
قطر خارجی لوله ۹ میلی متر و در قسمت بالای لوله که استوانه تراوایی (سلول) روی آن قرار می‌گیرد. باید کاملا آبندی شود که هوا نتواند از آن عبور کند. قسمتی از لوله U شکل که به استوانه مربوط می‌شود باید با یک خط نشانه‌ای در فاصله ۱۲٫۵ الی ۱۴٫۵ سانتی متری زیر شیر خروجی هوا ساخته شود و ضمنا فواصل ۱٫۵ و ۷ و ۱۱ سانتی متری همین خط فاصله برابر شکل با خط نشانه مشخص می‌گردد.
طول لوله فشارسنج از کف تا زیر شیر هوا باید ۲۵ تا ۳۰٫۵ سانتی متر باشد در فاصله حداکثر ۵ سانتی متری لوله U یک شیر آبندی شده باید نصب شود و خود لوله U روی پایه‌ای باید به خوبی مستقر شود و کاملا به شکل عمودی قرار گیرد.

محلول فشارسنج:
لوله U شکل باید تا پائین ترین خط نشانه با محلول غیر فواری پر شود که رطوبت را جذب نکند و دارای ناروایی و وزن مخصوص کم باشد مانند دی بوتیل فتالات – دی بوتیل ۱ بنزن – دی بوتیل ۲ بنزن – دی کربوکسیلات – یا هر نوع روغن معدنی سبک

زمان سنج:
زمان سنج باید دارای دکمه قطع و وصل باشد و دقت خواندن آن تا نزدیک ۰٫۵ ثانیه و یا کمتر باشد.

حجم استوانه تراوایی (سلول):
حجم بستر فشرده شده سیمان در داخل استوانه تراوایی (سلول) باید به وسیله جانشین کردن جیوه انجام شود.
حجم سلول که در این آزمایشگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد. Cm3 1.812 به وسیله جیوه اندازه گیری شده است.

تهیه نمونه:
نمونه سیمان مورد آزمایش را در یک شیشه درب دار کوچک ۱۰۰ سانتی متر مکعب بریزید و برای مدت دو دقیقه آنرا به شدت به هم بزنید تا ذرات به هم چسبیده آن از یکدیگر باز شود.

وزن نمونه:
مقدار سیمان استاندارد که برای میزان کردن دستگاه به کار می‌رود مقداری است که یک بستر سیمان با تخلخل ۰٫۰۰۵±۰٫۵ تشکیل دهد و به طریقه زیر محاسبه می‌گردد.

W وزن نمونه لازم برای آزمایش بر حسب گرم
ρ = تکاشف نسبی (وزن مخصوص نسبی) نمونه آزمونه (برای سیمان پرتلند gr/cm3 3-3.25)
V حجم (استوانه تراوایی) بستر سیمان

شرح آزمایش:
در این آزمایش سطح مخصوص سیمان از روی زمان عبور حجم ثابتی از هوا تحت فشار معین و درجه حرارت معلوم از میان قشر فشرده شده سیمان در شرایط مشخص محاسبه می‌گردد.
ابتدا صفحه مشبک را در داخل سلول (استوانه تراوایی) در محل خودش قرار گیرد یک کاغذ صافی در داخل محفظه بگذارید و با کمک مداد آنرا روی صفحه مشبک فشار دهید مقدار معین سیمان وزن شده از رابطه ۱ بدست آمده را با دقت ۰٫۱ گرم توزین شده است در محفظه بریزید آنگاه سطح سیمان را با ضربه‌های ملایمی‌که به محفظه می‌زنید صاف کنید. یک کاغذ صافی روی سطح سیمان قرار دهید و سمبه را داخل کنید تا آنجایی که کلاهک آن به سطح استوانه برسد بستر سیمان را کاملا فشار دهید و سپس سمبه را به آرامی‌از بستر سیمان خارج کنید. محفظه تراوایی (سلول) را روی لوله U شکل قرار دهید و مطمئن گردید که محفظه روی لوله به خوبی آبندی شده است (برای اطمینان از این امر سطح تماس لوله مانومتریک و جداره خارجی سلول را با روغن کمی‌چرب کنید دقت کنید به کاغذ صافی و بستر سیمان اختلالی وارد نشود).
هوای موجود در یک بازوی لوله U شکل را به آهستگی تخلیه کنید به طوری که محلول به بالاترین نشانه لوله برسد در این موقع شیر را ببندید و زمان سنج را حاضر کنید و همینکه مایع سنج به نشانه دوم لوله (از بالا) رسید آن را به کار اندازید و زمانی که به نشانه سوم لوله U شکل رسید آنرا متوقف سازید و فاصله زمانی بین این دو نشانه را با دقت ۰٫۵ ثانیه بدست آورید. درجه حرارت محیط آزمایشگاه را با دماسنج برحسب درجه سیلسیوس (سانتی گراد) مشخص نمائید.
تذکر به علت خاصیت موئینگی در داخل لوله مانومتریک در موقع قرائت بین دو نقطه ۲ و ۳ باید با دقت عمل نمود.
سطح مخصوص سیمان از رابطه زیر بدست می‌آید.

آزمایش‌های قیر و آسفالت

S سطح مخصوص برحسب سانتی متر مربع بر گرم برای نمونه مورد آزمایش
Ss سطح مخصوص بر حسب سانتی متر مربع بر گرم از نمونه استاندارد برای میزان کردن دستگاه
T فاصله زمانی اندازه گیری شده در لوله مانومتریک بر حسب ثانیه برای نمونه آزمایشی
Ts فاصله زمانی اندازه گیری شده در لوله مانومتریک برحسب ثانیه برای نمونه استاندارد برای میزان کردن دستگاه
e تخلخل بستر نمونه مورد آزمایش که در اینجا برابر ۰٫۰۰۵±۰٫۵ می‌باشد.
es تخلخل بستر نمونه سیمان استاندارد برای میزان کردن دستگاه
r تکاشف نسبی (وزن مخصوص نسبی) نمونه مورد آزمایش
rs وزن مخصوص نسبی (تکاشف) نمونه سیمان استاندارد برای میزان کردن دستگاه
n ناروایی (لزجت دینامیکی) هوا بر حسب پواز poises برای نمونه مورد آزمایش
ns ناروایی (لزجت دینامیکی) هوا بر حسب پواز poises در دمای آزمایش نمونه استاندارد برای میزان کردن دستگاه
چنانچه رابطه را ساده نمایم به صورت زیر خواهد بود.

آزمایش‌های قیر و آسفالت

در این آزمایشگاه نمونه استاندارد در دمای ۲۵ درجه انجام گرفته است و به جای قسمت اول فرمول می‌توان ضریب ۲۱ را جایگزین نمود.

آزمایش‌های قیر و آسفالت

لزجت دینامیکی هوا (ناروایی) بر حسب پواز بر طبق جدول زیر می‌باشد.

آزمایش‌های قیر و آسفالت

این آزمایش را حداقل ۲ بار انجام داده و سطح مخصوص عبارت است از حد متوسط نتیجه دو آزمایش و این دو آزمایش با اختلاف ۲ درصد نسبت به یکدیگر قابل قبول است.
نکته : بعد از بیرون آوردن نمونه از استوانه (سلول) نمونه دو رنگ شده است.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

انسانی؟!؟! * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.