آزمایش جرم حجمی سیمان با بالون لوشاتلیه مطابق استاندارد ایران و ASTM
هدف از آزمایش جرم حجمی سیمان با بالون لوشاتلیه ، تعيين چگالي سيمان هاي هيدروليكي است كه به ويژه در ارتباط با طراحي و كنترل مخلوط هاي بتن مفيد مي باشد.
چگالي سيمان‌هاي هيدروليكي به صورت جرم واحد حجم آن تعريف مي شود. (مطابق توصیف استاندارد ایران شماره 7148)
برای یادآوری : نسبت وزن یک ماده به حجم آن را وزن مخصوص گویند. وزن مخصوص را با گاما (γ) نمایش می‌دهند. فرمول تعیین وزن مخصوص یک ماده چنین است:
-
فرمول وزن مخصوص
که در آن Y نشانهٔ وزن مخصوص، p نشانهٔ جرم واحد حجم یا چگالی و g نشانهٔ شتاب جاذبه است.
بین وزن مخصوص و چگالی (یا جرم حجمی) باید تفاوت گذاشت. چگالی، نسبت جرم یک ماده به حجم آن است. چگالی مواد مستقل از شتاب گرانشی است در حالیکه مطابق فرمول بالا، وزن مخصوص یک ماده متأثر از شتاب گرانش است؛ بنا بر این وزن مخصوص یک ماده در سطح زمین و سطح ماه متفاوت خواهد بود.
در واقع فرمول وزن مخصوص( .g.m/v) است. (منبع : سایت ویکی پدیا ، تعریف وزن مخصوص )
در نتیجه مطابق یادآوری ، جرم حجمی، همان چگالی است. و بهتر است بدانید که جرم حجمی سیمان برابر با 3.15 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد.
وسايل آزمایش جرم حجمی سیمان با بالون لوشاتلیه
ترازو با دقت 0.01 گرم
ترازو آزمایشگاهی
(خرید ترازو آزمایشگاهی از فروشگاه تجهیزات ازمایشگاهی آزمان)
حمام آب با دماي ثابت
(خرید حمام آب لوشاتلیه از فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی آزمان)
بالن لوشاتليه
(خرید بالن لوشاتلیه از فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی آزمان)
روش آزمایش تعیین چگالی سیمان با بالن لوشاتلیه
مطابق متن صریح استاندارد ایران شماره 7148، روش آزمایش تعیین چگالی سیمان با بالن لوشاتلیه به شرح زیر می باشد.
مایع مناسب برای داخل بالن چیست؟
در تعيين چگالي سيمان بايد از نفت سفيد عاري از آب و يا از بنزين سنگين با چگالي بيش از 0.7 گرم بر ميلي ليتر در دماي 2±23 درجه سانتی گراد استفاده شود.
در صورتي كه آزمايش با استفاده از وسايل و روش هايي متفاوت با روش ذكر شده در اين استاندارد و توسط يك آزمايشگر انجام شود، اختلاف نتايج در حدود 0.03± مگاگرم بر متر مكعب ( Mg/m3 ) مجاز مي باشد.
چگالي سيمان را به همان شكلي كه نمونه را دريافت مي كنيد، تعيين نمایيد، مگر اينكه موارد خاصي موردنظر باشد. در صورتيكه تعيين چگالي براساس نمونه اي بدون افت حرارتي مورد نياز باشد، ابتدا بايد نمونه را حرارت دهيد. (طبق روش شرح داده شده در بند 16 استاندارد ملي ايران شماره 1692).
بالن لوشاتلیه را با يكي از مايعات مشخص شده در توضیحات قبلی پر كنيد. تا جایي كه مايع به قسمت گردن بالن بين خط نشانه صفر تا يك ميلي ليتر برسد.
بعد از ريختن مايع داخل بالن، در صورتي كه قسمت جدار داخلي، بالاي سطح مايع در بالن مرطوب شود، حتما بايد آن را خشک كنيد. اولين خواندن را بعد از شناور نمودن بالن در حمام آب، انجام داده و يادداشت كنيد.
- يادآوري 1 : استفاده از يك صفحه لاستيكي بر روي سطح ميز، هنگام پرنمودن بالن و يا چرخاندن آن توصيه مي شود.
- يادآوري 2 : براي نگهداشتن بالن در حمام آب بصورت مستقيم، قبل از اينكه سيمان را داخل بالن بريزيد مي توانيد از يك گيره بورت و يا هر گيره مناسب ديگري استفاده كنيد.
سيماني را كه با تقريب 0.05 گرم (در حدود 64 گرم براي سيمان پرتلند) وزن نموده ايد، به صورت تدریجی در مقادير كم برداشته و به داخل بالن بريزيد.
اين عمل را در همان درجه حرارت محيطي كه مايع را ريخته ايد، انجام دهيد. مراقب باشيد كه به هنگام ريختن، سيمان به اطراف پاشيده نشود و در بالاي سطح مايع به ديواره هاي بالن نچسبد. براي تسريع در عمل ريختن سيمان به داخل بالن و همچنين جلوگيري از چسبيدن ذرات سيمان به ديواره هاي بالن مي توانيد از دستگاه لرزاننده استفاده كنيد.
بعد از ريختن نمونه سيمان به داخل بالن، درب آن را بگذاريد و سپس بالن را كج كرده و بچرخانيد يا به آرامي آن را حول يك محور افقي حركت دهيد، بطوري كه سيمان عاري از هوا گردد و اين كار را تا زماني كه ديگر حباب هاي هوا تا سطح مايع بالا نيايند، ادامه دهيد.
در صورتي كه مقدار مناسبي سيمان به مايع افزوده شود سطح مايع تا رسيدن به يكي از درجات واقع در قسمت درجه بندي شده (بين 18 تا 24 ميلي ليتر) بالا مي آيد. خواندن نهايي را بعد از شناور نمودن مجدد بالن در حمام آب انجام دهيد.
يادآوري : هنگام استفاده از بالن لوشاتليه ، تغييرات ميلي متري بسيار كم در ابعاد بالن براي مثال در ارتفاع كل بالن، قطر پايه و … قابل قبول است و مشكلي در استفاده از آن ايجاد نمي كند.
بالن را در يك حمام آب با دماي ثابت براي مدت زمان لازم شناور كنيد تا تغييرات دماي بالن بين اولين و آخرين خواندن بيش از 2 درجه سلسيوس نباشد.
بيان نتیجه آزمایش جرم حجمی سیمان
اختلاف بين اولين و آخرين خواندن، حجم مايع جابجا شده توسط جرم سيمان در مورد آزمون را نشان مي دهد.
فرمول محاسبه چگالي سيمان با بالون لوشاتلیه
در این رابطه (p) یا همان چگالی به وزن مخصوص ویژه سیمان نیز تعبیر می شود.
فرمول محاسبه چگالي سيمان با بالون لوشاتلیه
- يادآوري 1 : تغيير حجم برحسب ميلي ليتر از نظر عددي معادل است با تغيير حجم برحسب سانتيمتر مكعب.
- يادآوري 2 : چگالي برحسب واحد مگاگرم برمتر مكعب ازنظر عددي معادل است با گرم بر سانتيمتر مكعب. چگالي سيمان را تا سه رقم اعشار محاسبه و با تقريب 0.01 مگاگرم بر متر مكعب گرد كنيد.
- يادآوري 3 : در ارتباط با تناسب و كنترل مخلوط هاي بتن، ممكن است به جاي چگالي بيشتر از وزن مخصوص كه بدون واحد است ، استفاده شود. وزن مخصوص با استفاده از رابطه زير محاسبه مي شود :
چگالي آب در 4 درجه سلسيوس برابر است با يك مگاگرم برمتر مكعب (3 Mg/m ) يا يك گرم بر سانتيمتر مكعب (3 g/cm ).
پیشنهاد می کنیم مقاله محاسبه جرم مخصوص سیمان با پیکنومتر را نیز بخوانید.