آزمایش انبساط استاندارد سیمان به روش اتوکلاو چیست؟
سیمان استاندارد، سیمانی است که خمیر آن پس از گیرش، تغییر حجم زیادی پیدا نکند. یکی از جنبه های این محدودیت، این است که هیچ انبساط محسوسی در خمیر سیمان بوجود نیاید، زیرا احتمال گسیختگی آن وجود دارد. سیمان هایی که چنین انبساط هایی را نشان می دهند، تحت عنوان سیمان ناسالم شناخته می شوند. حال سوال پیش می آید که چنین سیمان هایی به کمک آزمایش اتوکلاو چگونه قابل شناسایی هستند؟
آزمایش اتوکلاو یا همان آزمایش انبساط استاندارد سیمان به روش اتوکلاو از سری آزمایش های سیمان است که برای تعیین انبساط خمیر سیمان جهت تعیین سلامت سیمان می باشد. روش دیگر این آزمایش با استفاده از انبرک لوشاتلیه می باشد که در مقاله ی آزمایش انبرک لوشاتلیه در مقاله های قبلی سایت آزمان منتشر شده است.
روش اتوکلاو بر خلاف لوشاتلیه که فقط نا سالم بودن سیمان، ناشی از آهک آزاد را تشخیص می دهد، در برابر هر دو عامل اکسید منیزیم و آهک آزاد حساسیت کافی دارد. که شرح کامل این روش در استاندارد ملی ایران (شماره 391) آمده است.
وسایل آزمایش اتوکلاو
- ترازو
- ظرف شیشه ای مدرج
- قالب های منشوری سیمان
- ماله تخت
- دستگاه اتوکلاو
- دستگاه اندازه گیر تغییرات طول نمونه سیمان (کمپراتور تعیین طول نمونه منشوری سیمان)
خرید کمپراتور تعیین طول نمونه منشوری سیمان از فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی آزمان
دستگاه اتوکلاو
دستگاه اتوکلاو شامل یک محفظه فشار زیاد بخار آب با دماسنج می باشد. اتوکلاو باید مجهز به کنترل های خودکار و صفحه گسیختگی با تحمل فشار ناگهانی 0.12±2 مگاپاسکال باشد. در محل هایی که استفاده از صفحه گسیختگی مجاز نمی باشد، اتوکلاو باید به شیر اطمینان مجهز باشد.
خرید دستگاه اتوکلاو سیمان از فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی آزمان
همچنین اتوکلاو باید به یک شیر تخلیه مجهز باشد تا تخلیه هوا در ابتدای دوره حرارت دهی و بخار آب در انتهای دوره خنک کردن امکان پذیر باشد. فشارسنج باید دارای ظرفیت اسمی 4.1 مگاپاسکال با قطر اسمی 114 میلی متر باشد و باید از صفر مگاپاسکال تا 5.1 مگاپاسکال با مقیاسی کمتر از 0.03 مگاپاسکال مدرج شده باشد.
خطا در اندازه گیری فشار کار عملیاتی برای دو مگاپاسکال نباید از 0.02± مگاپاسکال بیشتر باشد. توان مجموعه حرارتی باید به اندازه ای باشد که در بیشترین بار (آب به اضافه آزمونه ها) فشار بخار اشباع در اتوکلاو پس از روشن شدن در مدت 45 دقیقه تا 75 دقیقه به دو مگاپاسکال افزایش یابد.
کنترل خودکار باید قادر باشد فشار را برای مدت حداقل سه ساعت در 0.07±2 مگاپاسکال نگه دارد. فشار 0.07±2 مگاپاسکال مطابق با دمای 20 تا 216 درجه سلسیوس است. طراحی اتوکلاو باید اجازه دهد فشار سنج پس از خاموش کردن دستگاه در مدت 15 ساعته از دو مگاپاسکال به کمتر از 7 مگاپاسکال کاهش یابد.
ویژگی های صفحه گسیختگی : صفحه گسیختگی باید از ماده ای ساخته شده باشد که دارای مقاومت کششی نسبتا غیر حساس به دما در محدوده 20 تا 216 باشد و از نظر الکتروشیمی با لوله رابط و نگه دارنده آن سازگار باشد. دستگاه اندازه گیر تغییرات طول دستگاه اندازه گیر تغییرات طول که برای اندازه گیری تغییر طول آزمونه ها به کار می رود باید طبق استاندارد ASTM C490-04 باشد.
مخلوط خمیر سیمان مناسب برای آزمایش اتوکلاو
سیمان با مقاومت سولفاتی کم، سیمانی است که در آزمایش تعیین تغییر طول ملات سیمانی هیدرولیکی قرار گرفته در محلول سولفات، استاندارد ملی 17107، مقدار انبساط کمتر از 0.1 درصد در 6 ماه باشد.
مطابق متن استاندارد 581 ایران، مخلوطی شامل 650 گرم سیمان و مقدار کافی آب مطابق استاندارد ASTM C 187 آماده کنید. برای راهنمایی می توانید مقاله ی آزمایش غلظت نرمال سیمان ، روش تعیین و عوامل موثر را مطالعه کنید.
سپس آن را طبق استاندارد ASTM C 305 مخلوط کرده تا خمیری با غلظت طبیعی به دست آید. آزمونه (نمونه) زمان گیرش و منشور اتوکلاو را می توان از یک مخلوط تهیه کرد. اگر خمیر سیمان همزمان استفاده می شود ابتدا خمیر برای تعیین غلظت طبیعی (نرمال) استفاده شود، سپس منشور اتوکلاو بلافاصله از باقی مانده مخلوط تهیه شود.
مراحل آزمایش اتوکلاو
قالب گیری آزمونه ها
در روش اتوکلاو، نمونه هایی از ملات منشوری سیمان در درجه حرارات و فشار معینی قرار می گیرد و سپس افزایش طول نمونه ها برحسب درصد انبساط معین می شود. بلافاصله پس از تهیه آزمونه ی زمان گیرش یا بعد از اتمام عمل اختلاط، قالب آزمونه اتوکلاو را در دو لایه تقريبا مساوی پر کنید. هر لایه خمیر را با انگشت شست یا نشانه به گوشه ها و اطراف گل میخ های اندازه گیری و در تمام سطح قالب متراکم کنید تا زمانی که یک آزمونه همگن حاصل شود.
خرید قالب سیمان از فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی آزمان
لایه بالایی متراکم شده را توسط یک ماله لبه نازک با بالای قالب تراز کنید. سپس با چند حرکت ماله سطح خمیر را کاملا مسطح کنید. در مدت اختلاط و قالب گیری با دستکش پلاستیکی دست هایتان را محافظت کنید.
بعد از پر کردن قالب، آن را در اتاقک یا اتاق رطوبت قرار دهید. قالب های حاوی آزمونه ها باید حداقل به مدت 20 ساعت در اتاقک یا اتاق رطوبت نگه داری شود. اگر قبل از ۲۴ ساعت آزمونه ها را از قالب خارج کرده اید، تا زمان آزمون، آن ها را در اتاقک یا اتاق رطوبت قرار دهید.
به مدت 24 ساعت (با اختلاف 30 دقیقه کمتر یا بیشتر) بعد از قالب گیری، آزمونه ها را از محیط مرطوب خارج کنید، بلافاصله طول هر آزمونه را با دستگاه اندازه گیر تغییرات طول بخوانید، و در دمای اتاق درون سبد اتوکلاو قرار دهید. به نحوی که همه سطوح آزمونه در معرض بخار آب اشباع قرار گیرد.
روش انجام آزمایش
اتوکلاو باید دارای آب کافی با دمای اولیه 20 تا 28 درجه سانتی گراد باشد تا در زمان آزمون، بتواند فضای درون اتو کلاو را از بخار اشباع نگه دارد. معمولا 7 تا 10 درصد حجم اتو کلاو باید از آب پر شود. اجازه دهید در اولین مرحله حرارت دادن، هوا از اتوکلاو خارج شده همچنین شیر خروجی باز باشد تا بخار از آن خارج شود.
شیر خروجی هوا را ببندید و دما را به نحوی افزایش دهید که فشار بخار در مدت 45 دقیقه تا 75 دقیقه از زمان روشن کردن منبع گرما، به دو مگاپاسکال برسد. فشار را مدت سه ساعت در 0.07±2 مگاپاسکال نگه دارید. در پایان دوره سه ساعته، منبع گرما را خاموش کنید و اتوکلاو را به نحوی خنک کنید که در مدت ۱۵ ساعت فشار به کمتر از 0.07 مگاپاسکال برسد.
در انتهای دوره 1.5 ساعته شیر خروجی را به آرامی باز کنید تا باقی مانده فشار خارج شده، فشار داخل اتوکلاو برابر فشار اتمسفر شود. سپس اتوکلاو را باز کنید و آزمونه را در آب با دمای بیش از 90 درجه سلسیوس قرار دهید.
دمای آبی که اطراف منشورها را احاطه کرده است با افزایش یکنواخت آب سرد در مدت 15 دقیقه به 23 درجه سلسیوس کاهش دهید. دمای آب اطراف آزمونه ها را در دمای 23 درجه سلسیوس به مدت 15 دقيقه حفظ کنید. سپس یک آزمونه را از آب خارج کرده، گل میخ های اندازه گیری را پاک کنید اما آزمونه را پاک نکرده و طول آن را با دستگاه اندازه گیر تغییر طول بخوانید.
اختلاف اندازه گیری قبل و بعد از قرار گرفتن در اتوکلاو و بر مبنای درصد با تقریب 0.01 درصد باید گزارش کنید. افزایش طول باید به عنوان انبساط حجم اتوکلاو گزارش شود و کاهش طول با علامت منفی مشخص گردد و بر مبنای درجه منعکس گردد.
مشخصات الزامی سیمان پرتلند
منابع
- بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 391، دانلود استاندارد ملی شماره 391
- استاندارد بین المللی ASTM – آزمایش اتوکلاو
- مبحث نهم مقررات ملی ساختمان