آزمایش بلین سیمان ، تعریف و روش (تعیین درجه نرمی سیمان)
آزمایش بلین سیمان همان آزمایش تعیین درجه نرمی سیمان به روش بلین (یا در واقع با دستگاه بلین سیمان) انجام می شود.
تعریف بلین سیمان
تعریف بلین سیمان را بر اساس مقدار عددی سطح مخصوص ذرات سیمان که در آزمایش بلین تعیین می شود، می توان تعریف نمود.
نرمی سیمان
نرمی سیمان که در اثر آسیاب سیمان به دست می آید، خواص قابل ملاحظه ای به رفتار آن در حین عمل هیدراتاسیون سیمان می دهد.
آزمایش تعیین درجه نرمی سیمان با روش بلین (blaine)
هدف آزمایش نرمی سیمان
هدف از آزمایش تعیین درجه نرمی سیمان، تعیین سطح مخصوص سیمان می باشد.
سطح مخصوص سیمان عبارت است از سطح جانبی دانه های موجود در واحد وزن، بنابراین واحد سطح مخصوص سانتی متر مربع بر گرم (cm2/gr) می باشد.
مهم ترین اثرات نرمی سیمان
با افزایش خاصیت نرمی در سیمان، هیدراتاسیون افزایش می یابد.
افزایش نرمی سبب کاهش آب انداختگی در بتن می شود.
سیمان با نرمی زیاد دوام بتن در چرخه های یخ زدن-آب شدن را کاهش می دهد.
افزایش نرمی در سیمان مقدار بیشتری گچ برای کنترل زمان گیرش سیمان لازم دارد.
روش کار دستگاه نفوذ هوای بلین
روش دستگاه نفوذ هوای بلین برای تعیین سطح مخصوص مطابق ASTM C 204 بر پایه ارتباط بین مساحت سطح ذرات در یک بستر متخلخل و نرخ جریان سیال از یک بستر استوار است.
در روش آزمایش بلین (مطابق با استاندارد ASTM C 204) به جای عبور هوا از یک بستر در نرخ ثابت، حجم معینی از هوا از یک بستر با تخلخل استاندارد با نرخ کاهشی عبور کرده و زمان لازم اندازه گیری می شود.
سطح مخصوص تقریبی انواع سیمان
سطح مخصوص تقریبی بر حسب سانتی متر مربع بر گرم (cm2/gr) برای:
سیمان های ریز دانه حدود 4500
سیمان های با دانه های متوسط حدود 3000
سیمان های درشت دانه حدود 2000
حداقل سطح مخصوص مطابق استانداردها
مطابق استاندارد ملی ایران سطح مخصوص کلیه سیمان های نوع 1،2،3،4،5 حداقل برابر 2800 بر حسب (cm2/gr) است.
مطابق استاندارد انگلستان (BS 12:1978) حداقل سطح مخصوص را 2250 بر حسب (cm2/gr) مشخص کرده است.
وسایل آزمایش نرمی سیمان
- ترازو
- دماسنج
- زمان سنج
- دستگاه بلین
تعریف نحوه کار بلین مطابق استاندارد
مطابق استاندارد ملی ایران “بلین سیمان“ شامل وسیله کشش یک مقدار معینی از هواست که از میان یک بستر سیمان که با تخلخل معینی تهیه شده باشد عبور نماید.”
رابطه اندازه حفره ها با دانه ها در سیمان
اندازه حفره ها در سیمان با تخلخل معین با اندازه دانه های سیمان رابطه دارد و نشان دهنده ی میزان جریان هوا در داخل بستر سیمان است.
معرفی وسایل آزمایش بلین سیمان
(خرید دستگاه بلین سیمان از فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی آزمان)
اجزای تشکیل دهنده بلین سیمان
استوانه تراوایی (سلول)
سمبه (پیستون)
لوله مانو متریک: لوله فشار سنج U شکل
محلول فشار سنج (محلول داخل لوله U شکل)
تهیه نمونه سیمان در آزمایش بلین
نمونه سیمان قابل استفاده در آزمایش بلین در یک شیشه درب دار کوچک (100 سانتی متر مکعب) ریخته و برای مدت 2 دقیقه به شدت تکان می دهند تا ذرات بهم چسبیده از هم جدا شوند.
مقدار سیمان نمونه استاندارد ، که برای میزان کردن دستگاه به کار می رود ، مقداری است که یک بستر سیمان با تخلخل 0/5 (با اختلاف 0/005 بالاتر یا پایین تر) تشکیل دهد. و با رابطه زیر محاسبه می شود.
فرمول محاسبه وزن نمونه در آزمایش نرمی
در رابطه بالا:
- W که برابر است با وزن نمونه لازم برای آزمایش بر حسب گرم
- ρ که برابر است با وزن مخصوص نسبی نمونه آزمایش (به عنوان مثال برای سیمان پرتلند نوع 3 برابر است با 3/25 (gr/cm3)
- V که برابر است با حجم استوانه سیمان
شرح آزمایش نرمی سیمان (روش بلین)
در آزمایش نرمی سیمان به صورت خلاصه، سطح مخصوص سیمان از روی زمان عبور حجم ثابتی از هوا تحت فشار معین و درجه حرارت معلوم از میان لایه فشرده شده سیمان در شرایط مشخص محاسبه می گردد.
گام های آزمایش بلین (نرمی سیمان)
گام اول
در گام اول لازم است صفحه ی مشبک در داخل استوانه دستگاه قرار گیرد.
یک کاغذ صافی در داخل محفظه و روی صفحه مشبک قرار داده و مقدار معین سیمان وزن شده طبق رابطه ی شماره یک که در بالا هست ، وزن کرده و در داخل محفظه دستگاه می ریزیم. سپس سطح سیمان را با ضربه های ملایمی که به محفظه وارد می کنیم تا صاف شود.
گام دوم
در گام دوم، این بار یک کاغذ صافی دیگر روی سطح سیمان قرار داده و سمبه یا همان پیستون را داخل محفظه کرده تا آنجایی که کلاهک آن به سطح استوانه برسد. بستر سیمان را کاملا فشرده کرده و سپس پیستون را خارج می کنیم.
گام سوم
در گام سوم محفظه تراوایی (یا همان استوانه) را روی لوله ی U شکل قرار داده و لازم است مطمئن شویم که لوله به خوبی آب بند شده است.
برای اطمینان از آب بند شدن و عدم عبور هوا، سطح تماس لوله مانومتریک و جداره خارجی سلول را با روغن کمی چرب می کنیم. لازم است دقت کنید به کاغذ صافی و بستر سیمان اختلالی وارد نشود.
گام چهارم
حالا در گام چهارم باید هوای موجود در یک بازوی لوله U شکل را به آهستگی تخلیه کنید.
به طوری که محلول داخل لوله به بالاترین نشانه لوله برسد. در همان لحظه باید شیر را ببندید و سمبه یا همان پیستون را خارج نموده و زمان سنج را حاضر کنید. و همین که مایع سنج به نشانه دوم لوله (از بالا) رسید آن را به کار اندازید و زمانی که به نشانه سوم لوله U شکل رسید آنرا متوقف سازید.
نحوه محاسبه زمان
نحوه محاسبه زمان به این صورت است که باید فاصله زمانی بین این دو نشانه (منظور همان نقاط 2 و 3 روی لوله U شکل است) را با دقت ۰/5 ثانیه یا کمتر بدست آورید.
بهد از محاسبه زمان، درجه حرارت محیط آزمایشگاه را با دماسنج بر حسب درجه سلسیوس (سانتی گراد) مشخص نمائید.
توجه نمایید که به علت خاصیت موئینگی در داخل لوله مانومتریک در موقع قرائت بین دو نقطه ۲ و ۳ باید با دقت عمل نمود.
فرمول سطح مخصوص سیمان در روش بلین
فرمول سطح مخصوص سیمان به صورت تصویر زیر می باشد.
فرمول سطح مخصوص سیمان
پار امتر ها در این فرمول به شرح زیر می باشند:
S سطح مخصوص بر حسب سانتی متر مربع بر گرم برای نمونه مورد آزمایش
Ss سطح مخصوص بر حسب سانتی متر مربع بر گرم از نمونه استاندارد برای میزان کردن (تنظیم کردن) دستگاه
T فاصله زمانی اندازه گیری شده در لوله مانومتریک بر حسب ثانیه برای نمونه آزمایشی
Ts فاصله زمانی اندازه گیری شده در لوله مانومتریک برحسب ثانیه برای نمونه استاندارد برای میزان کردن دستگاه و تخلخل بستر نمونه مورد آزمایش که در اینجا برابر 0/5 (با 0/005 کمتر یا بیشتر) می باشد.
es تخلخل بستر نمونه سیمان استاندارد برای میزان کردن دستگاه و وزن مخصوص نسبی نمونه مورد آزمایش
ρs وزن مخصوص نسبی نمونه سیمان استاندارد برای میزان کردن دستگاه
n ناروایی (لزجت دینامیکی هوا بر حسب پواز poises برای نمونه مورد آزمایش مطابق جدول زیر
ns ناروایی (لزجت دینامیکی) هوا بر حسب پواز poises در دمای آزمایش نمونه استاندارد برای میزان کردن دستگاه
دما و مقدار سیمان مطابق استاندارد ملی
مطابق استاندارد ملی ایران “دمای نمونه سیمان که به کار می رود باید برابر حرارت اتاق آزمایش باشد.”
و مطابق بند دیگر استاندارد ملی ایران “مقدار سیمانی که برای آزمایش به کار می رود باید معادل مقداری باشد که برای میزان کردن دستگاه به کار می رود. به استثنای زمانی که نرمی سیمان نوع 3 تعیین می شود.”
“مقدار سیمانی که به کار می رود باید چنان باشد که بتواند تخلخلی معادل 0/530 (با اختلاف 0/005 کمتر یا بیشتر) ایجاد کند.”
روش بدست آوردن سطح مخصوص از آزمایش بلین
روش بدست آوردن سطح مخصوص از آزمایش بلین به این صورت است که این آزمایش را حداقل باید 2 بار انجام داده و سپس، سطح مخصوص برابر است با میانگین نتیجه ی این دو آزمایش، و نتایج این دو آزمایش با اختلاف 2 درصد نسبت به یکدیگر قابل قبول است (یعنی نباید بیش از 2 درصد از یکدیگر کمتر و یا زیادتر باشند).
مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان مقادیر مجاز برای نتایج آزمایش بلین مطابق جدول مشخصات فیزیکی الزامی سیمان های پرتلند (جدول زیر) می باشد.
منابع
بر اساس استاندارد ملی ایران
AASHTO T153 و EN 196-6 و ASTM C204 – 18e1