گزارش آزمایشگاه تکنولوژی بتن

هدف: آزمایش استاندارد برای تعیین جرم حجمی سیمان

تجزیه و تحلیل تئوری آزمایش:  جرم جسمی سیمان همان جرم واحد حجم ذرات جامد است و این آزمایش برای تعیین جرم جسمی سیمان به کار می‎رود. سیمان و جرم حجمی سیمان عموماً‌ در ارتباط با طرح و کترل مخلوط‎ های بتنی مورد استفاده قرار می‎گیرد.

 سیمان ‎P

شرح دستگاه‎ها و وسایل:

1- بالن لوشاتلیه: بالن استانداردی است که دارای مقطع دایره‎ای است. مقطع پایینی بالن ظرفیتی در حدود 250 میلی‎لیتر دارد. این بالن باید از شیشه شفاف ساخته شده باشد و باید درجه‎بندی 1/0 میلی‎لیتر درجه‎بندی شده باشد.

2- نفت سفید خالص یا ماده نفتی دیگر که در تعیین جرم حجمی سیمان به کار می‎رود.

روش آزمایش: بالن را با نفت یا مایع دیگر تا علامتهای 0 و 1 میلی‎لیتر که در روی ساق وجود دارد، پر می‎کنیم. پس از ریختن نفت ، در صورت لزوم، بهتر است قسمت بالایی بالن را خشک کنیم تا مواد در آن قسمت بالن نچسبند. بعد از ریختن نفت، عود مقابل تراز، بالای مایع را به عنوان اولین عدد، قرائت می‎کنیم. مقداری سیمان را وزن نموده و به تدریج و با دقت به داخل بالن می‎ریزیم، پس از آنکه  تمام سیمان به داخل بالن انتقال داده شد، درپوش بالن را گذاشته و آن را به آ‌رامی تکان می‎دهیم تا حباب داخل سیمان خارج شود. بهتر است این  تکان به صورت مایل و به آرا می انجام شود. بعد از آنکه هیچ حبابی از طرف سیمان به با لا نیامد، بالن را ثابت نگه داشته و سطح مایع را قرائت و آن را یادداشت می‎کنیم و با توجه به فرمول بالا، ‎P سیمان را به دست می‎آوریم.

اطلاعات و نتایج به دست آمده: در این آزمایش، ما با توجه به امکانات زم انی و مکانی،‌از 15 گرم سیمان و 41 ‎cc  بنزین در آزمایشگاه استفاده کردیم. بنزین را داخل بالن ریختیم و با افزودن 15 گرم سیمان، حجم مخلوط به ‎cc46 رسید. در نتیجه از فرمول مورد نظر وزن جسمی سیمان را محاسبه کردیم:

 سیمان ‎P

بحث و تفسیر و مقایسه با استانداردها: طبق استانداردهای موجود، جرم جسمی سیمان، (25/3-3) گرم بر سانتیمتر‎مکعب می‎باشد که با توجه به نتیجه به دست آمده در آزمایشگاه عدد حاصل مورد قبول است.

نتیجه‎گیری و عوامل خطا و پیشنهادات و اصلاحات:

عوامل خطا در این آزمایش می‎تواند از قبیل، استفاده از بالن کثیف، مخلوط نشدن کامل سیمان با نفت، ‎… می‎باشد.

به طور کلی:

در طرح و کنترل مخلوط‎های بتن، جرم حجمی را به صورت چگالی بیان می‎کنند. این چگالی یک عدد بدون بعد است:

سیمان ‎P

یا

سیمان ‎P

=

جرم حجمی سیمان

‎= ‎SP

‎ 106

 1

جرم جسمی آب در ‎cc40

منابع و مراجع:

1- ‎C188-89-ASTM

2- کتاب دستورالعمل‎های آزمایشگاه بتن، تألیف: مهندس شاه نظری.

هدف: آزمایش استاندارد برای تعیین غلظت نرمال سیمان

تجزیه و تحلیل تئوری آزمایش: مقدار آب لازم جهت تهیه خمیر سیمان با غلظت نرمال مناسب، از طریق این آزمایش به دست می‎آید. این مقدار، میزان آبی است که تمام ذرات سیمان برای تکمیل واکنش هیدریتاسیون نیاز دارد.

مقدار آب خمیر نرمال

= غلظت نرمال سیمان

وزن سیمان خشک

شرح دستگاه‎ها و وسایل:

1- ترازو: این ترازو باید با مشخصات استاندارد ‎ASTM-C-1005 مطابقت داشته باشد.

2- ویکات: این دستگاه شامل دو قسمت کلی می‎باشد. قسمت اول ثابت (پایه) و قسمت دوم متحرک (میله) است. میله متحرک ویکات به وزن  300 گرم می‎باشد. قسمت انتهایی میله متحرک به فاصله حداقل ‎mm50 دارای قطر ‎mm10 است و قسمت بالایی این جسم متحرک دارای سوزن به قطر ‎mm1 و طول ‎mm50 می‎باشد. در روی قسمت ثابت یک صفحه مربعی نفوذناپذیر به ابعاد ‎mm100 وجود دارد که محل قرارگیری خمیر سیمان می‎باشد. در قسمت بالایی جسم ثابت،‌ صفحه درجه‎بندی برای مشاهده اعداد با دقت ‎mm1/0 با مقیاس استاندارد وجود دارد.

3- استوانه مدرج شیشه‎ای: استوانه‎ای که حجم ‎mm200 یا ‎mm250 را داشته و شرایط استاندارد ‎ASTM C490 را داشته باشد.

روش آزمایش: روش آزمایش شامل سه قسمت است:

الف- آماده کردن خمیر سیمان: 650 گرم سیمان را با مقدار مشخصی آب مخلوط می‎کنیم. این مقدار آب، همان مجهول کلی است که ما به دنبال آن هستیم.

ب- قالبگیری نمونه آزمایش: پس از پوشیدن دست‎کش به سرعت خمیر سیمان ساخته شده را تقریباً به شکل توپ درمی‎آوریم. سپس آن را 6 بار از این دست به آن دست پرتاب می‎کنیم طوری که گلوله نسبتاً کروی ایجاد شود. گلوله را در یککف دست گرفته و آن را از انتهای گشادتر حلقه که در دست دیگر است به داخل حلقه فشار می‎دهیم، طوری که حلقه کاملاً‌ از خمیر پر شود. با یک حرکت کف دست خمیر اضافی را از انتهای بزرگتر حلقه برمی‎داریم و سپس حلقه را برعکس کرده و از قسمت گشادتر روی صفحه پایینی ویکات قرار  می‎دهیم. سپس با استفاده از شیشه، قسمت رویی حلقه را که خمیر اضافی روی آن قرار دارد را برش می‎دهیم و در صورت لزوم سطح حلقه را صاف می‎کنیم. باید توجه شود که در طی عملیات صاف کردن و پر کردن حلقه، خمیر سیمان فشرده نشود.

ج- تعیین غلظت: میله را طوری قرار می‎دهیم که قسمت باریک‎تر آن در پایین باشد. سپس میله را روی قسمت رویی خمیر سیمان ثابت کرده و عقربه مربوط بر روی درجه‎بندی رار وی صفر ثابت می‎کنیم و بلافاصله میله را رها کرده و عدد نشان داده شده روی درجه‎بندی را قرائت می‎کنیم. باید توجه کنیم که تمامی این مراحل یعنی بعد از آماده کردن قالب نمونه‎گیری، نباید بیش از 30 ثانیه طول بکشد. اگر میله 50 ثانیه پس از آزاد کردن به مقدار 110 میلیمتر در خمیر نفوذ کند، غلظت خمیر نرمال مورد تأیید است.

اطلاعات و نتایج به دست آمده:

با توجه به شرایط موجود، میزان سیمان مورد مصرف 400 گرم را به عنوان پایه در نظر گرفته و مقدار آب بین 26 تا 33 درصد وزن آب، از مقدار سیمان مصرفی را در آزمایشات متعدد مورد بررسی قرار دادیم.

با گرفتن نمونه‎های مختلف با درصدهای مختلف به یک نتیجه‎گیری غیرعملی رسیدیم و آن عددی در بین 26 تا 30 درصد بود و بهترین نمونه‎ی ساخته شده حدود 28% تعیین شد:

آب ‎cc112 = 400 × 28 %

28/0 =

112

= غلظت نرمال

400

بحث و تفسیر و مقایسه با استانداردها:‌

غلظت استاندارد مورد نظر با توجه به میزان آب حدود 26 تا 33 درصد موردقبول است و ما با توجه به آزمایشات مختلف به نتیجه 26 تا 30 درصدا به عنوان رنج مناسب رسیدیم که مورد قبول است.

نتیجه‎گیری و عوامل خطا و پیشنهادات و اصلاحات:

با توجه به نحوه آزمایش و اعداد به دست آمده مقدار آب لازم برای رسیدن به غلظت نرمال سیمان با دقت 1/0 درصد محاسبه و نسبت آن به وزن خشک با دقت 5/0 درصد محاسبه می‎گردد.

این آزمایش در هنگام انجام توسط گروه با هیچ‎کدام از درصدهای بالا به نتیجه نرسید که این نشان‎دهنده نحوه‎ی نادرست انجام آزمایش است. عواملی چون دما و رطوبت محل آزمایش، نپوشیدن دستکش، فشرده شدن خمیر سیمان در مرحله قالبگیری نمونه و یا لرزش‎های هنگام انجام کار و یا شاید مشکل در نوع و خاصیت سیمان موجود در آزمایشگاه، تنها دلایلی بود که به نظر من در دست انجام نشدن آزمایش اثر داشت.

منابع و مراجع:

1- ‎ASTM C187-86، ‎ASTM C1005، ‎ASTM C490، ‎ASTM C305.

2- کتاب دستورالعمل‎های آزمایشگاه بتن، تألیف: مهندس شاه نظری.

هدف: آزمایش استاندارد برای تعیین زمان گیرش‎ نهایی سیمان

تجزیه و تحلیل تئوری آزمایش: این آ‌زمایش وسط سوزن دیکات برای تعیین زمان گیرش‎ نهایی سیمان می‎باشد. گیرش‎ نهایی سیمان یعنی، تعیین سرعت سخت شدن خمیر سیمان و تغییرات مایع به جامد آن را نشان می‎دهد.

شرح دستگاه‎ها و وسایل:

1- پیمانه‎های مدرج شیشه‎ای: این پیمانه‎ها باید دارای ظرفیت 200 تا 250 میلی‎لیتر بوده و دارای مشخصات ‎ASTM C490 باشد.

2- ترازو

3- ویکات: که دارای سوزن به قطر ‎mm1 و طول ‎mm50 است.

روش آزمایش:

خمیر سیمان تولید شده در آ‌زمایش قبلی را با همان ویژگی در نظر گرفته و یا ادامه آزمایش قبل را انجام می‎دهیم. بعد از قالب‎گیری نمونه ساخته شده و بریدن و صاف کردن آن درون حلقه، بلافاصله نمونه ‌ آزمایش را در اتاق رطوبت گذاشته و هر بار پس از انجام آزمایش و آن را مجدداً‌ داخل اتاق رطوبت قرار می‎دهیم و توجه باید داشته باشیم که در طول آزمایش نمونه در زیر ویکات ثابت است. برای تعیین زمان گیرش، بعد از قالب‎گیری صحیح بنابر توضیحات قبل، لوله متحرک ویکات را از طرفی که سوزن ویکات به آن پیچ می‎شود را در قسمت پایین آن قرار می‎دهیم و سوزن مورد بحث را روی سیمان صاف شده داخل حلقه، ثابت کرده و آن را رها می‎کنیم. این کار را با پریود زمانی 15 دقیقه‎ای انجام می‎دهیم و بعد از انجام هر بار آزمایش نمونه را داخل اتاق رطوبت قرار می‎دهیم. زمانی که سوزن ویکات،‌در حدود ‎mm25 یا کمتر داخل خمیر نفوذ کرد، زمان گیرش اولیه است. میزان نفوذ سوزن در زمان‎های ‎min15 و ‎min30 و ‎min45 و ‎min60 یعنی نتایج آزمایش‎های نفوذ را ثبت کرده و با درونیابی زمان متناظر با 25 میلیمتر نفوذ، یعنی زمان گیرش اولیه را به دست آورده و زمان گیرش‎ نهایی را بدین شکل تعریف می‎کنیم که زمان گیرش نهایی، زمانی است که سوزن در سیمان نفوذ نکند و مقدار آن با توجه به آیین‎نامه کمتر از 12 ساعت است.

اطلاعات و نتایج به دست آمده:

با توجه به شرایط زمانی و مکانی محدود برای انجام مجدداً آزمایش های مختلف سیمان، گروه کاری،‌ در آزمایشگاه همان نمونه ‌ قبلی که برای تعیین غلظت نرمال تهیه شده بود را برای این آزمایش مورد مصرف قرار داد.