آزمایش غلظت نرمال سیمان ، روش تعیین و عوامل موثر

آزمایش غلظت نرمال سیمان، روش تعیین و عوامل موثر

غلظت نرمال سیمان عبارت است از میزان آب مورد نیاز برای تهیه خمیر نرمال سیمان مطابق با استاندارد.

هدف از آزمایش تعیین میزان غلظت نرمال سیمان، استفاده از آن جهت انجام یک سری آزمایش های سیمان، مانند آزمایش تعیین زمان گیرش اولیه و نهایی سیمان و آزمایش سلامت سیمان (روش اتوکلاو و روش انبرک لوشاتلیه) می باشد.

در دو مشخصه فیزیکی خمیر سیمان یعنی زمان گیرش و سلامت، مقادیر بستگی به میزان آب خمیر خالص سیمان دارد. بنابراین لازم است مقدار آبی را تعیین کرد که این آزمایش ها در آن شرایط انجام شوند. این مقدار آب لازم بر اساس استاندارد ASTM C187 اندازه گیری می شود.

روش استاندارد تعیین غلظت نرمال سیمان

مطابق استاندارد ذکر شده، مقدار آب لازم در خمیر سیمان بر اساس عمق نفوذ سوزن دستگاه ویکات به قطر 10 میلی متر و وزن 300 گرم به داخل خمیر سیمان تازه به دست می آید. در نتیجه خمیر سیمان با غلظت نرمال به خمیری گفته می شود که در آن سوزن استاندارد در مدت 30 ثانیه به اندازه 1±10 میلی متر زیر سطح اصلی نفوذ می کند.

تعیین غلظت بر حسب چه چیزی بیان می شود؟

مقدار آب مورد نیاز برای خمیر نرمال سیمان بر حسب درصد وزن سیمان خشک بیان می شود که معمولا بین 24 تا 33 درصد می باشد. این آزمایش میزان خمیری بودن یا روانی خمیر سیمان را تعیین می کند، اگر چه ارتباط مشخصی با کیفیت سیمان ندارد.

عوامل موثر در غلظت نرمال سیمان

این آزمایش به شرایط حین انجام آزمایش بسیار حساس است و به خصوص دما و روش متراکم کردن خمیر سیمان در قالب، در نتایج تاثیرگذار است.

سوزن ویکات تحت اثر وزن خود به داخل خمیر نفوذ می کند و عمق نفوذ بستگی به میزان روانی خمیر سیمان دارد.

مطابق استاندارد ASTM C187 خمیر با غلظت نرمال به خمیری گفته می شود که در آن سوزن استاندارد در مدت 30 ثانیه به اندازه 1±10 میلی متر زیر سطح اصلی نفوذ می کند.

مطابق استاندارد (4550 BS) روانی خمیر وقتی در حالت متعارف است که نفوذ سوزن به داخل خمیر تا 1±5 میلی متر از کف قالب برسد.

مطابق استاندارد (ENV 196) و استاندارد ملی ایران روانی خمیر وقتی به حالت نرمال می رسد که نفوذ سوزن به داخل خمیر به اندازه 1±6 میلی متر از کف قالب باشد.

وسایل آزمایش

• ترازو با حداقل ظرفیت 1 کیلوگرم و با دقت 0.1 گرم یا کمتر
• استوانه مدرج با حداقل ظرفیت 200 میلی متر
• دستگاه ویکات

معرفی دستگاه ویکات

اجزای دستگاه ویکات مطابق تصویر بالا به شرح زیر می باشد:

الف) پایه: که بر روی آن میله متحرک (B) قرار گرفته و یک سر آن دارای سوزن متحرک به قطر 0.05±1.13 میلی متر و به طول 50 میلی متر و سر دیگر این میله در طول 50 میلی متری دارای قطر 0.05±10 میلی متر می باشد که به میله آب سنج (غوطه ور G) معروف است و جهت آزمایش تعیین غلظت خمیر نرمال سیمان به کار می رود.

میله متحرک (B) دارای عقربه ای است که بر روی یک صفحه مدرج متصل به پایه (D) بالا و پایین می رود حرکت قائم میله (B) نسبت به پایه و حرکت قائم عقربه نسبت به میله (B) توسط پیچ جداگانه قابل کنترل می باشد.

وزن کلی قسمت متحرک دستگاه ویکات در زمان استفاده همراه با سوزن C باید 1±300 گرم باشد. (سر دیگر میله به صورت میله آب سنج ساخته شده است) ، وزن سوزن C باید 0.5±9 گرم باشد.

ب) قالب ویکات از یک استوانه شکافدار با قطر داخلی 80 میلی متر و ارتفاع 40 میلی متر که بر روی صفحه غير متخلخل قرار می گیرد تشکیل شده است، جدار خارجی استوانه دارای شیب دو درجه می باشد و به وسیله حلقه قیدی شکاف استوانه کاملا بسته می شود.

روش آزمایش غلظت نرمال سیمان

مقدار 500 گرم سیمان از نوع سیمان مورد نظر نمونه برداری کرده حدود 25 درصد وزن سیمان آب مناسب برای اختلاط توزین نمایید.
میله آب سنج (G) را روی صفحه دستگاه قرار داده و عقربه متحرک روی صفحه مدرج دستگاه را روی عدد صفر پایین تنظیم کرده در این صورت می توان فاصله سر میله (G) را از صفحه دستگاه بوسیله عقربه تعیین نمود.

آب توزین شده را همراه با نمونه سیمان در یک ظرف با فضای کافی، توسط یک قاشق بهم زده و پس از اینکه آب با سیمان مخلوط شد (بطوریکه آب به صورت آزاد دیده نشود) توسط دستکش لاستیکی به خوبی مالش داده و پس از کسب روانی آن را به شکل گلوله ای در آورده و در فاصله تقریبا 10 سانتیمتری، 6 بار از یک دست به دست دیگر پرتاب نمایید.

توجه داشته باشید زمان تهیه خمیر از زمان افزودن آب به سیمان تا آغاز ریختن خمیر در قالب نباید از 1.4±4 دقیقه بیشتر شود. پس از تهیه خمیر سیمان، آن را به آرامی وارد قالبی که در دست دیگر قرار دارد، نموده به طوری که هیچ گونه فشاری به خمیر سیمان وارد نگردد، برای پر کردن قالب تنها دست کارگر مربوط و ماله مخصوص تهیه خمیر باید به کار رود و ماله باید به وزن تقریبی 213 گرم باشد.

سپس قالب را از طرف دیگر به آرامی ولی با سرعت عمل بر روی صفحه کاملا صاف قرار داده، بعد از تماس قالب با صفحه صاف (و کمی لرزش) قسمت اضافی خمیر را بریده و توسط ماله سطح آن را یکسان با سطح قالب نمایید. تمام این کارها باید حداکثر در مدت 30 ثانیه انجام شود.
قالب خمیردار را که بر روی صفحه صاف قرار داد در زیر میله آب سنج (G) قرار دهید و سپس به آرامی سر میله آب سنج را در تراز سطح خمیر قرار داده و بوسیله پیچ مربوطه آنرا محکم کنید (در این حالت عقربه بایستی عدد 40 میلی متر را روی صفحه مدرج نشان دهد)، با باز کردن پیچ به مدت ۳۰ ثانیه میله (G) در خمیر نفوذ می کند که باید موقعیت آن را قرائت و یادداشت نمایید.

نکات مهم موثر در نتیجه آزمایش

هنگام آزمایش نباید هیچ لرزشی در دستگاه آزمایش ایجاد شود. اگر میله پس از آزاد شدن در مدت 30 ثانیه در فاصله 5 تا 7 میلی متری کف قالب قرار گیرد، غلظت خمیر، نرمال بوده است. (مطابق با استاندارد ایران)

در غیر این صورت برای رسیدن به چنین مخلوطی لازم است خمیرهای جدید سیمان با درصدهای مختلف آب ساخته شوند تا این شرایط اثبات گردد. و نتایج را در جدولی مطابق جدول زیر ثبت نمائید.

تذكر ۱- ظروف و دیگر وسایل آزمایش باید کاملا تمیز و خشک باشند و تمام آب توزین شده با سیمان مخلوط گردد.
عمل نفوذ میله در خمیر در فاصله زمانی کمی پس از وارد کردن خمیر در قالب صورت گیرد. میله (G) تقریبا در وسط قالب به داخل خمیر سیمان نفوذ داده شود.
درجه حرارت سیمان، آب و اطاق آزمایش در خلال تهيه خمیر و پر کردن قالب بایستی 17.7 تا 23.3 درجه سانتی گراد باشد. مطابق استاندارد (4550 BS) دمای اطاق مخلوط کردن خمیر سیمان 1±20 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی هوا باید بیش از 90 درصد باشد.

فرمول محاسبه

• چنانچه با تکرار آزمایش مقدار نفوذ میله (G) مطابق استاندارد به دست آید در این صورت میزان آب به کار رفته جهت تولید این خمیر می تواند مبنای محاسبه خمیر نرمال قرار گیرد، مطابق رابطه زیر است.
  
• غلظت خمیر نرمال (gc)
• وزن آب در مخلوط (Ww)
• وزن سیمان در مخلوط (Wc)

در غیر این صورت به وسیله رسم منحنی تغییرات غلظت خمیر بر حسب «فاصله میله از کف قالب» مقدار نظیر فاصله 5 تا 7 میلی متر به دست می آید که برابر غلظت نرمال خمیر سیمان است. توجه شود که برای رسم منحنی، آزمایش بایستی حداقل سه مرتبه تکرار گردد.
تذکر ۲- بهتر است، منحنی روی کاغذ میلی متری رسم شود تا بتوان دقیقا غلظت نرمال را به دست آورد.

منابع

• BS 12
• BS 45
• EN 196-3
• ASTM C 187