تست سیمان بر بتن و اهمیت آن بر مصالح ساختمانی
انواع تست سیمان بر بتن
ضروری است که تمام مصالح مورد استفاده در ساخت و ساز بهینه عمل کنند. زیرا کیفیت، کارایی و عمر کل سازه ساختمان به کیفیت مصالح به کار رفته در ساخت و ساز بستگی دارد. در صورتی که مصالح مورد استفاده در ساخت و ساز در عملکرد خود دچار مشکل شوند، بر عمر و دوام سازه اثر نامطلوبی میگذارند. سیمان ضروریترین مصالح ساختمانی در ساختمان سازی است. برای شناخت انواع تست سیمان بر بتن با سادات بتن همراه باشید.
اهمیت تست های سیمان
سیمان ضروریترین و پرمصرفترین مصالح ساختمانی است. سیمان از اجزایی شامل آهک، سیلیس، آلومینا و سایر تولید میشود. سیمان با اختلاط مناسب در بتن و ملات به عنوان یک چسب قوی عمل میکند و برای ترکیب مواد موجود در مخلوط کار میکند.
سیمان مورد استفاده در ساخت و ساز باید دارای استحکام مناسب و خواص مشخصی باشد. برای این کار تستهای مختلفی بر روی سیمان انجام میشوند تا کیفیت سیمان بررسی شود. خواص سیمان روشهای مختلف آزمایش سیمان برای شناخت خواص مختلف مانند وزن مخصوص، استحکام، نرمی، قوام و غیره استفاده میشود. بنابراین آزمایش سیمان قبل از استفاده در کارهای مختلف ساختمانی مورد نیاز است.
قبل از اینکه به جزئیات آن بپردازیم، در اینجا مروری بر تست های مختلف سیمان داریم.
- تست نرمی سیمان
- زمان گیرش اولیه و نهایی آزمایش سیمان
- تست قوام سیمان
- تست گرمای سیمان هیدراتاسیون
- تست سلامت سیمان
- تست مقاومت کششی
- آزمایش ترکیب شیمیایی سیمان
- آزمایش وزن مخصوص سیمان
- تست مقاومت فشاری سیمان
- آزمایش میدانی سیمان
بیایید جزئیات را بررسی کنیم!
1.تست نرمی سیمان
نرمی سیمان مسئول سرعت افزایش استحکام، سرعت تکامل گرما و سرعت هیدراتاسیون است. هرچه نرمی دانهها بیشتر باشد، مساحت سطح همراه با توسعه استحکام بیشتر خواهد بود. این آزمایش توسط تست نفوذپذیری هوا یا تست غربال انجام میشود.
تست غربال
تودههای ایجاد شده توسط هوا با الک کردن سیمان با یک حرکت دایره ای و عمودی به طور مداوم به مدت 15 دقیقه شکسته میشوند. باقیمانده ای که روی الک باقی میماند وزن میشود که نباید از 10 درصد سیمان معمولی بیشتر شود. این یک آزمایش سیمان کمیاب است.
تست نفوذپذیری هوا
تست نفوذپذیری هوا بلین نوعی آزمایش سیمان است که برای تعیین سطح سیمان استفاده میشود. این به صورت کل سطح بر حسب سانتی متر مربع بر گرم بیان میشود. برای ذرات ریزتر، مساحت سطح بیشتر خواهد بود.
2.تست قوام سیمان
برای تعیین زمان گیرش سیمان از آزمایش قوام سیمان استفاده میشود. دستگاه مورد استفاده برای انجام این آزمایش سیمان دستگاه ویکات نام دارد. قوام خمیر سیمان به عنوان محتوای آب بیان میشود که به یک پیستون Vicat با قطر 10 میلی متر و طول 50 میلی متر اجازه میدهد تا در مدت زمان اختلاط 3 تا 5 دقیقه از عمق 33 تا 35 میلی متر عبور کند. شما باید این آزمایش را سه بار انجام دهید و هر بار سیمان باید با مقادیر مختلف آب مخلوط شود، یعنی از 24 درصد تا 27 درصد وزن سیمان! دمای ثابت 25 درجه سانتیگراد تا 29 درجه سانتیگراد و رطوبت ثابت 20 درصد باید حفظ شود.
3.تست سیمان زمان گیرش اولیه و نهایی
زمان گیرش اولیه و نهایی سیمان توسط دستگاه ویکات تعیین میشود.
زمان گیرش اولیه
برای تعیین زمان گیرش اولیه، یک سوزن به اندازه مربع یک میلی متر که در خمیر سیمان و آب یا مخلوطی که طبق آزمایش قوام ساخته شده است، نفوذ میکند. مدت زمانی که سوزن طول میکشد تا به مخلوطی از عمق 33 تا 35 میلی متر نفوذ کند، به عنوان زمان گیرش اولیه سیمان ثبت میشود.
زمان گیرش نهایی
زمان گیرش نهایی سیمان پس از سفت شدن مخلوط تعیین میشود. همان سوزن به اندازه مربع یک میلی متر برای نفوذ مخلوط تا عمق 0.5 میلی متر ساخته میشود و زمان صرف شده برای این کار به عنوان زمان گیرش نهایی سیمان ثبت میشود.
4.تست صحت سیمان
تست صحت سیمان با کمک روش Le Chatelier انجام میشود. این روش وجود منیزیم و آهک ترکیب نشده در نمونه سیمان را تشخیص میدهد. توانایی سیمان در حفظ حجم خود پس از سفت شدن به عنوان سالم بودن سیمان گفته میشود. کمبود آهک در سیمان باعث گیرش سریعتر آن میشود در حالی که آهک زیاد در سیمان باعث میشود سیمان پس از سفت شدن بیشتر منبسط گردد.
روش Le Chatelier چیست؟
در این آزمایش مخلوط سیمان را در قالب Le Chatelier کمی روغن کاری شده تا بالا پر میکنند و یک صفحه شیشه ای روی آن قرار میدهند و مقداری وزن روی آن میگذارند.
کل مجموعه در یک گلدان آب قرار داده میشود و به مدت 24 ساعت بدون مزاحمت در دمای اتاق نگهداری میشود. پس از خارج کردن مجموعه از آب، فاصله بین لبههای قالب باید اندازه گیری شده و به صورت L1 علامت گذاری گردد.
مجموعه را دوباره در آب فرو کنید تا دما به نقطه جوش برسد، تا دمای اتاق خنک شود و فاصله بین قالب دوباره اندازه گیری میشود (با علامت L2 مشخص میشود). معادله اندازه گیری صحت سیمان عبارت است از:
L1 – L2
5.تست گرمای هیدراتاسیون سیمان
آزمایش هیدراتاسیون سیمان با استفاده از کالری سنج از طریق اصل تعیین افزایش گرما انجام میشود. این آزمایش به دلیل واکنشهای شیمیایی درگیر، مقدار زیادی گرما تا دمای 50 درجه سانتیگراد تولید میکند. برای جلوگیری از چنین تغییرات گرمایی عظیمی، در این آزمایش از سیمان کم حرارت استفاده میشود.
این سیمان نباید در ۲۸ روز ۷۵ کالری در هر گرم سیمان و در ۷ روز به ازای هر گرم سیمان ۶۵ کالری تولید کند. برای این آزمایش، مخلوط آب و سیمان در 3 لیوان و با موم مهر و موم شده است. دمای استاندارد برای این تست 27 درجه سانتیگراد است. معادله اندازه گیری گرمای هیدراتاسیون، گرمای آزاد شده از سیمان هیدراته است، گرمای آزاد شده از سیمان هیدراته نشده.
6.آزمایش وزن مخصوص سیمان
معادله وزن مخصوص سیمان (Sg) وزن حجم ماده تقسیم بر وزن حجم آب است. مقدار معمولاً باید بین 0.1 تا 100 باشد. سیمان با وزن مخصوص کمتر از یک در آب شناور میشود در حالی که سیمان با Sg بیشتر از یک در آب فرو میرود.
برای تعیین Sg سیمان از نفت سفید به جای آب به عنوان هیدرات سیمان استفاده میشود تا اکسید کلسیم تشکیل گردد و هیچ واکنشی نشان ندهد. این چیزی است که در این آزمایش سیمان انجام میشود. برای این آزمایش، یک فلاسک Lechatlier از رطوبت خشک شده و وزن میشود. وزن به عنوان W1 ذکر شده است.
50 گرم سیمان به فلاسک اضافه میشود و وزن میشود. این وزن به عنوان W2 ذکر شده است. نفت سفید را تا بالاترین سطح داخل فلاسک میریزند و با حبابهای هوای صفر باقی مانده در آن کاملاً مخلوط میکنند. این مقدار وزن خواهد بود و به عنوان W3 ذکر شده است.
سپس فلاسک را خالی میکنند و بالن را تا لبه با نفت سفید پر میکنند و وزن میکنند. این وزن به عنوان W4 ذکر شده است. این مقادیر در این معادله با Sg نفت سفید به صورت 0.79 g/cc قرار داده شدهاند.
Sg = (W2 – W1) / [ (W2 – W1) – (W3 – W4) ✕ 0.79 ].
7.تست مقاومت کششی
آزمایش مقاومت کششی سیمان با استفاده از دستگاه تست کشش و بریکت ملات سیمان انجام میشود. نسبت ملات سیمان و ماسه 1:3 با محتوای آب 8 درصد مخلوط شده و به صورت بریکت در میآید. این مخلوط در دمای 29 درجه سانتیگراد یا 25 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت در رطوبت 94 درصد پخت میشود. میانگین استحکام 6 بریکت پس از 3 تا 7 روز ثبت تست میشود.
8.آزمایش ترکیب شیمیایی سیمان
ترکیبات مختلف سیمان توسط انواع مختلف آزمایش تعیین میشود. الزامات ترکیب شیمیایی سیمان در کدهای IS عبارتند از:
- وزن منیزیا باید کمتر از 5 درصد باشد.
- وزن باقیمانده نامحلول باید کمتر از 1.50 درصد باشد.
- محتوای گوگرد جزر و مدی باید کمتر از 2.75 درصد باشد.
- مجموع تلفات هنگام احتراق باید کمتر از 4 درصد باشد.
- ضریب اشباع آهک (LSF) باید بیشتر از 0.66 باشد اما نه بیشتر از 1.02!
- نسبت درصد اکسید آهن و آلومینا باید بیش از 0.66 باشد.
9.آزمایش میدانی سیمان
آزمایشات میدانی سیمان در محل انجام میشوند تا در مدت زمان بسیار کوتاهی کیفیت سیمان مشخص شود. یک سری بررسیها برای ارزیابی وضعیت سیمان انجام میشوند که به شرح زیر هستند:
- تاریخ ساخت روی کیسه سیمان باید بررسی شود.
- سیمان باید رنگ یکنواخت (خاکستری با سایه سبز) داشته باشد.
- تودههای سخت ناشی از جذب رطوبت اتمسفر نباید در سیمان وجود داشته باشند.
- دمای داخل کیسه سیمان به دلیل هیدراتاسیون باید گرم باشد.
- خمیر سیمان وقتی با انگشت مالیده میشود باید صاف باشد.
- سیمان قبل از اینکه در نهایت غرق شود باید روی آب شناور باشد.
- خمیر سیمان به دلیل شکاف و کوبیدن خاک رس باید بوی خاکی داشته باشد.
- آزمایش صفحه شیشه ای که در آن یک لایه سیمان بدون ترک پس از خشک شدن گذاشته میشود.
- یک بلوک سیمانی به مدت 3 روز در آب غوطه ور میشود و در صورت بارگذاری یکنواخت روی آن نباید شکسته شود.
10.تست مقاومت فشاری سیم
مقاومت فشاری سیمان ظرفیت آن برای مقاومت در برابر فشار است. این با توانایی سیمان در مقاومت در برابر ایجاد شکاف یا ترک در هنگام اعمال فشار تعیین میشود. از نظر فنی، مقاومت فشاری سیمان به معنای توانایی آن در مقاومت در برابر تنش فشاری تحت دستگاه تست فشرده سازی (CTM) در 28 روز است.
آزمایش در دمای 27 درجه سانتیگراد انجام میشود. ملات سیمان در زیر CTM قرار میگیرد و بارگذاری به صورت محوری بر روی نمونه بدون ضربه اعمال میشود. بار با سرعت 35 نیوتن در دقیقه افزایش مییابد تا زمانی که ملات فرو میریزد. قرائتی که در آن ملات بر روی CTM فرو میریزد ثبت میشود که مقاومت فشاری سیمان است.
کلام آخر
تست سیمان بر بتن برای بررسی کیفیت و مقاومت سیمان مورد استفاده در ساخت و ساز انجام میشوند. این آزمایشها به درک کاربرد سیمان برای اهداف مختلف بر اساس عملکرد و دوام آن کمک میکنند. امیدواریم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد.
منابع: