برای کنترل کیفیت مصالح بتن ، آزمایش های مختلفی به روش های گوناگونی طبق استانداردهای ملی صورت می گیرد . در این مقاله به بررسی آزمایشهای سیمان و لزوم آن می پردازیم .
نمونه گیری برای آزمایشهای سیمان :
نمونه سیمان برای آزمایشهای سیمان باید خصوصیات کل سیمان انبار شده را داشته باشد . به این منظور باید از نقاط مختلف سیمان انبار شده نمونه گیری به عمل آمده و خواص مخلوط این نمونه ها بررسی شود . برای مثال از سیمانی که توسط تسمه نقاله حمل می شود ، هر 6 ساعت یکبار 5/4 کیلو سیمان برداشت شود .
انواع آزمایشهای سیمان :
آزمایشهای سیمان به دو رده : آزمایشهای فیزیکی و آزمایشهای شیمیایی تقسیم می شوند .
- آزمایشهای شیمیایی : برای تعیین ترکیب شیمیایی سیمان از جمله تعیین مقادیر So3,Cao , Mgo و سیلیکات ها انجام می گیرند . دانستن ترکیب شیمیایی سیمان به شناخت خواص آن کمک موثرتری می نماید .
- آزمایشهای فیزیکی : برای آگاهی یافتن از خواص فیزیکی سیمان انجام می پذیرند . مهم ترین این آزمایشها عبارتند از :
الف ) آزمایش تعیین وزن مخصوص :
- وزن مخصوص آزاد از تقسیم کردن وزن توده سیمان بر حجم آن به دست می آید و مقدار آن در حدود 830 کیلوگرم بر متر مکعب است .
- وزن مخصوص لرزیده از تقسیم کردن وزن توده سیمانی که به صورت استاندارد لرزانده و متراکم شده باشد ، بر حجم آن به دست می آید و مقدار آن در حدود 1650 کیلوگرم بر متر مکعب است .
- وزن مخصوص مطلق که از طریق غوطه ور کردن در نفت یا اسانس تربانتین به دست می آید و در حقیقت وزن واحد حجم دانه های سیمان بدون احتساب حجم هوای خالی بین دانه هاست .
این وزن مخصوص در حدود 3150 کیلوگرم بر متر مکعب است .
ب ) آزمایش نرمی سیمان :
این آزمایش که میزان ریزدانگی سیمان را تعیین می نماید ، برای تخمین سرعت گرفتن سیمان و میزان حرارت آبگیری آن و امکان ترک خوردن خمیر سیمان به خصوص در هفت روز اول آزمایش می شود . آزمایش به روش های زیر صورت می گیرد :
-
روش توربیدیمتری :
در این روش میزان معینی سیمان گذشته از الک 45 میکرون در مایع خاصی در ظرف ریخته و هم زده می شود. پس از طی روندی خاص با توجه به میزان عبور نور از آن و انجام برخی محاسبات ، میزان نرمی سیمان به دست می آید .
-
روش الک کردن :
با توجه به درصد دانه های گذشته از الک 75 میکرون و الک 150 میکرون از الک 45 میکرون استفاده می شود .
-
روش سطح مخصوص یا روش بلین :
در این روش هوا از بین دانه های سیمان که در دستگاه مخصوصی قرار گرفته است می گذرد . سرعت عبور معرف ریزدانگی سیمان خواهد بود . از روی این آزمایش می توان سطح واحد وزن سیمان را به دست آورد .
پ ) حرارت هیدراتاسیون یا حرارت آبگیری سیمان :
برای دانستن حرارت ایجاد شده در اثر واکنش های هیدراتاسیون و ارزیابی احتمال ایجاد ترک های ناشی از انقباض بتن به خصوص در بتن حجیم .
ت ) آب لازم برای خمیر متعارف سیمان :
آب لازم برای طرح مخلوط بهینه بتن با آب خمیر متعارف سیمان متناسب است . از طرف دیگر برای مقایسه نتایج برخی دیگر از آزمایش های سیمان با هم ، باید معیار مشترکی موجود باشد . این معیار مشترک ، همان خمیر متعارف سیمان است .
ث ) تعیین زمان شروع و پایان گیرش :
در فاصله زمانی مخلوط کردن اجزای بتن تا شروع گیرش می توان یتن را حمل کرد ، جا داد و لرزاند . هر چه پایان گیرش سریع تر رخ دهد ، می توان قالب ها را زودتر برداشت . شروع گیرش با ازدیاد سریع درجه حرارت بتن توام است . و پایان گیرش لحظه ای است که درجه حرارت بتن به حداکثر مقدار خود می رسد . این تعاریف به سهولت تحت آزمایش در نمی آید به همین دلیل برای تعیین زمان شروع و پایان گیرش از وسیله ای به نام سوزن ویکا استفاده می شود . و از روی زمان فرو بردن سوزن یا میله ویکا به مقدار مشخص در خمیر متعارف ، زمان های فوق اندازه گیری می شوند .
ج ) گیرش کاذب :
در آسیاب کردن کلینکر بسیار گرم با گچ ، سولفات کلسیم بدون آب و یا نیمه متبلوری بوجود می آید که به محض تماس با آب سفت می شود . گاه ممکن است قلیایی های سیمان در انبار کربناتی شوند و این کربنات های قلیایی با آب آهک آزاد شده از هیدراته شدن سه کلسیم سیلیکات ترکیب شده و کربنات کلسیم که نسبتاً سفت است ، ایجاد نمایند .
علاوه بر اینها ، گاه هوازدگی در محیط های مرطوب باعث زودتر فعال شدن سه کلسیم سیلیکات می شود و در نتیجه به محض اضافه کردن آب اختلاط ، سیلیکات مزبور سریعاً واکنش کرده و خمیر سفت می شود . مجموعه علل یا یکی از علل فوق می توانند باعث گیرش سریع سیمان ، پس از اختلاط با آب شوند . معمولاً این واکنش ها حرارت زیادی تولید نمی کنند .
گیرش کاذب به خودی خود بی ضرر است ولی سفت شدن زود هنگام مخلوط ، ممکن است باعث مشکل شدن کار و کم شدن موقت کارایی بتن شود .
چ ) گیرش فوری :
به دلیل واکنش سریع سه کلسیم آلومینات با آب رخ می دهد . در اثر گیرش فوری ، حرارت هیدراتاسیون نسبتاً زیادی ایجاد می شود .
در این حالت نیز بلافاصله پس از اختلاط ، سیمان می گیرد ولی در این مورد ، هم زدن مجدد مخلوط باعث رفع این گیرش نشده انجام کارهای لازم بر روی ملاط یا بتن میسر نخواهد بود .
ح ) آزمایش های قابلیت تغییر حجم یا سالم بودن سیمان
- آزمایش با انبرک لوشاتلیه
- آزمایش قرص خمیر سیمان
- آزمایش انبساط در اتوکلاو