روش تعيين انبساط سيمان سلامت سيمان

بر اساس استاندارد ملي ايران شماره 391 و دت 123 و ASTM C151-84

1- هدف:
سلامت سيمان

2- اهميت و كاربرد:
سلامت سيمان به ثبات حجم خمير سيمان سخت شده بعد از گيرش اطلاق مي‌شود معمولا عدم سلامت سيمان يا انبساط مخرب معوق به علت مقادير بيش از اندازه آهك آزاد خوب پخته نشده است در اين صورت در خمير سيمان پس از حصول گيرش تغييرات حجمي زيادي رخ مي‌دهد اگر مواد خام تغذيه شده بداخل كوره حاوي مقداري آهك بيش از آنچه مي‌تواند با اكسيدهاي اسيدي تركيب شود باشد مقدار اضافي به حالت آزاد باقي خواهد ماند.
آهك آزاد كه در كلينكر موجود است به آرامي هيدراته شده و حجمي به مراتب بيشتر از حجم اوليه اكسيد كلسيم پيدا مي‌كند و اين نكته مهم است كه خمير سيمان پس گيرش اوليه و سخت شدن تغيير حجم عمده‌اي پيدا نكند علت اين محدوديت خرابي و تركي است كه خمير سيمان در صورت انبساط (در محلي كه امكان اين انبساط نيست) پيدا مي‌كند چنين انبساطي غالبا ناشي از فعل و انفعالات آهك و منيزيم آزاد و سولفات كلسيم مي‌باشد. سيماني كه خاصيت چنين انبساطي را دارد سيمانی ناسالم است و همانگونه كه در ابتدا بيان شد آهك آزاد كه در كلينكر موجود است به آرامي هيدراته شده و حجمي به مراتب بيشتر از حجم اوليه اكسيد كلسيم پيدا مي‌كند و با روشهاي تجزيه شيميايي نمي توان مقدار آهك آزاد را تعيين نمود و اين بدان علت است كه بين CaO هيدراته نشده و Ca(OH)2 توليد شده از هيدراتاسيون سيليكاتها (زمان كه در مجاورت هواست) نمي توان تفاوتي قائل شد دومين مورد اينكه اكسيد منيزيم در مجاورت آب شبیه Cao عمل كرده و با كريستالي شدن حجم بيشتري را اشغال و سلامت سيمان را به مخاطره مي‌آندازد. سومين عامل انبساط سولفات كلسيم مي‌باشد كه با تشكيل سولفوآلومينات كلسيم از گچ اضافي كه با C3A تركيب نشده سيمان را خراب مي‌كند.
اين آزمايش در استاندارد ايران به دو روش صورت مي‌گيرد.
الف- روش لوشاتليه
ب- روش اتوكلاو
ابتدا روش اول و سپس روش دوم را شرح مي‌دهيم.

3- مصالح و وسايل مورد نياز:
پودر سيمان
ترازو با دقت 0.1 گرم – مزور با دقت cc1
انبرك لوشاتليه - دستگاه لوشاتليه همانگونه كه در شكل ديده مي‌شود عبارت است از يك استوانه شكاف دار از جنس فلز برنج و يا فلز مناسب ديگري كه ضخامت آن 0.5 ميلي متر باشد و قطر داخلي اين استوانه 30 ميلي متر و ارتفاع آن نيز 30 ميلي متر مي‌باشد (و در طي آزمايش از اين استوانه به جاي قالب استفاده مي‌گردد) در دو سمت شكاف دو سوزن عقربه مانند نوك تيز (AA) قرار دارد و فاصله دونوك اين سوزنها تا مركز استوانه 165 ميلي متر خواهد بود.

4- شرح آزمايش:
ابتدا 200 گرم سيمان را با ترازو با دقت 0.1 گرم وزن مي‌نمايم و سپس با توجه به نتايج بدست آمده از آزمايش شماره 3 خمير نرمال را تهيه مي‌كنيم.
(نحوه ساخت خمير نرمال سيمان و ميزان استاندارد فرو رفتن ميله ويكات در اخل خمير و دستگاه ويكات در آزمايش شماره 3 شرح داده شده است)
براي تعيين انبساط سيمان پرتلند استوانه لوشاتليه را روي يك صفحه شيشه‌اي قرار دهيد و آنرا از خمير سيمان استانداردي (نرمالی) كه تهيه نموده ايد پر كنيد.
(تذكر 1 هنگام پر كردن خمير در استوانه بايد دقت شود كه شكاف استوانه بسته باشد)
طرف ديگر استوانه (صفحه فوقاني انبرك لوشاتليه) را بايد با يك صفحه شيشه‌اي پوشاند و روي آن وزنه كوچكي قرار داد (يك كيلوگرم) و فورا آن را در داخل محفظه آبي كه داراي حرارت 1.1±18.9 درجه سانتي گراد باشد به مدت 24 ساعت نگهداري نمود. پس از طي 24 ساعت فاصله سوزن دو سر انبرك لوشاتليه را با كوليس بادقت 0.02 ميلي متر اندازه گيري نمود و در مرحله بعد مجددا قالب را در زير آب با همان درجه حرارت مذكور قرار داد و در مدت 25 الي 30 دقيقه آنرا به نقطه جوش رسانيد و عمل جوشاندن را يك ساعت ادامه داد بعدا آنرا خارج كرده و گذاشت تا سرد شود (با درجه حرارت محيط يكنواخت گردد).
و مجددا براي دومين مرتبه فاصله دو سر سوزن‌ها را اندازه گيري كرد و اختلاف دو بار اندازه گيري معرف انبساط سيمان است.

روش دوم – تعيين پايداري خمير سيمان پرتلند به وسيله اتوكلاو

3- وسايل و مصالح آزمايش:
پودر سيمان
ترازو با دقت 0.1 گرم – مزور با دقت cc1
قالب خمشي ملات نرمال به ابعاد 16×4×4 سانتي متر
كاردك به عرض 10 الي 15 سانتي متر

اتوكلاو:
اتوكلاو شامل دستگاه تهيه بخار با فشار زياد و مجهز به حرارت سنج مي‌باشد. اتوكلاو بايد با دستگاه خودكار كنترل فشار بخار و سوپاپ اطمينان با تحمل فشار 5%±22 مجهز باشد. در شرايطي كه به كار بردن سوپاپ ا طمينان مجاز نيست دستگاه بايد به شير اطمينان مجهز باشد و ضمنا دستگاه بايد براي خروج هوا در لحظات اوليه گرم شدن و همچنين خارج كردن بخار اضافي هنگام خنك كردن داراي يك شير هوا نيز باشد. فشار سنج بايد داراي قطر 112 ميلي متر و از صفر تا 42 اتمسفر تقسيم بندي شده باشد و فواصل هر تقسيم بندي نبايد بيشتر از 0.35 اتمسفر باشد. در فشار 42 اتمسفر خطاي عقربه فشارسنج نبايد زيادتر از 2/0 اتمسفر باشد. قدرت دستگاه گرم كننده بايد طوري باشد كه با داشتن حداكثر بار (آب و قالبهاي سيمان) فشار بخار ايجاد شده در اتوكلاو بتواند در مدت 45 تا 75 دقيقه از زماني كه دستگاه روشن مي‌شود به 21 اتمسفر برسد.
دستگاه كنترل فشار بايد قادر باشد كه فشار بخار 1±0.7 اتمسفر را حداقل در مدت 3 ساعت نگاه دارد و فشار بخار 0.7±21 اتمسفر داراي حرارت 1.7±215.7 درجه سانتي گراد مي‌باشد.
اتوكلاو بايد طوري ساخته شود كه بتواند فشار 21 اتمسفر را در مدت 1.5 ساعت به كمتر از 0.7 اتمسفر برساند (بعد از خاموش كردن دستگاه)
جهت تغييرات اندازه گيري طول بايد يكي از روشهاي زيرا را مد نظر قرار داد.
1- وسيله موثري براي تماس با پيچهاي شاخص كه در داخل قالبهاي سيمان تعبيه شده به منظور اندازه گيري طول.
2- ميكرومتر صفحه‌اي دقيق يا وسيله اندازه گيري مدرج ديگري كه بتواند تا 0.0025 ميلي متر را نشان دهد.
3- دستگاه اندازه گيري كه به اندازه كافي مدرج باشد تا بتواند تغييرات كوچك طولي قالب را نشان دهد.
تذكر 1- حرارت اتاق آزمايش و وسايل و قالب و مواد خشك نبايد كمتر از 20 و بيشتر از 27.5 درجه سانتي گراد باشد. حرارت آب اختلاط و محفظه مرطوب نبايد در 23 درجه سانتي گراد بيش از ±1.7 درجه تغيير كند.
تذكر 2- رطوبت نسبي آزمايشگاه نبايد كمتر از 50 درصد باشد. محفظه مرطوب بايد طوري ساخته شود كه امكانات لازم براي نگهداري قالبها در رطوبت نسبي كه كمتر از 90 درصد نباشد فراهم كند.

شرح آزمايش:
ابتدا قالبها را بايد با يك لايه نازك روغن معدني آغشته نمود و بعدا پيچهاي شاخص به وسيله موم مخصوص در جاي خود نصب گردند و بايد دقت شود پيچها عاري از روغن و تميز باشد.
مقدار 100 گرم پودر سيمان را با ترازو با دقت 0.1 گرم وزن نموده و با آب نرمال كه در آزمايش شماره 3 مشخص گرديد به مدت 1.4 دقيقه مالش داده (مطابق دستورالعمل داده شده در آزمايش شماره 3)
پر كردن قالبهاي سيمان – براي هر خانه قالب 310 گرم از خمير سيمان را وزن كنيد و به طور مساوي در سطح هر قالب بريزيد خمير سيمان را در هر خانه با 20 ضربه ملات كوب كه 700 گرم وزن دارد فشرده كنيد. عمل ضربه زدن بايد در هر دو طرف ديواره قالب‌ها انجام گيرد بعد از فشردن طبقه اول مجددا 310 گرم خمير سيمان را وزن كنيد و با 20 ضربه ديگر آنرا فشرده كنيد. بعدا كلاهك قالب را برداريد و سطح قالبها را با 2 تا 3 بار حركت يك كاردك يا خط كش فلزي صاف كنيد بعدا قالبها را در محفظه‌اي كه داراي هواي مرطوب باشد قرار دهيد و بعد از دو ساعت سطح قالبها را با خط كش صاف كنيد و بعد قالبها را در يك سطح افقي در محفظه هواي مرطوب قرار دهيد و حداقل 20 ساعت در داخل قالب در محفظه و اتاق مرطوب نگهداشت و چنانچه پيش از 24 ساعت از قالب خارج شد بايد آنرا تا موقع آزمايش در محفظه یا اتاق مرطوب نگهداري كرد.
بعد از 24 ساعت كه از پر كردن قالبها گذشت آنها را از محلظه مرطوب خارج كنيد و فورا طول آن را اندازه گيري نمائید و بلافاصله آنرا در اتوكلاو روي پايه مخصوص خود در حرارت اتاق قرار دهيد به طوري كه تمام سطوح قالبها با بخار اشباع شده تماس حاصل كند اتوكلاو بايد به اندازه كافي آب با حرارت 20 الي 27.5 درجه سانتي گراد داشته باشد كه بتواند در تمام طول آزمايش بخار اشباع شده كافي تهيه كند (معمولا 7 الي 10درصد حجم اتوكلاو بايد به وسيله آب اشغال شود) براي خروج هوا از اتوكلاو در ابتداي گرم كردن بايد شير هوا باز باشد تا موقعي كه بخار شروع به خارج شدن كند در اين موقع شير هوا را ببنديد و در درجه حرارت اتوكلاو را تا آن اندازه بالا ببريد تا عقربه فشارسنج بخار به22 اتمسفر برسد. 45 تا 75 دقيقه پس از روشن كردن اتوكلاو فشار را به 0.7±22 اتمسفر برساند و آنرا براي 3 ساعت نگه داريد بعد از گذشت 3 ساعت دستگاه حرارتي اتوكلاو را خاموش كنيد و اتوكلاو را طوري سرد كنيد كه فشار بخار در مدت 24 ساعت به كمتر از 0.7 اتمسفر برسد. بعد از گذشت 24 ساعت هرگونه فشار داخلي اتوكلاو را با باز كردن شير هوا از ميان ببريد و سپس اتوكلاو را باز كنيد و فورا قالبها را خارج كنيد و در آبي كه داراي حرارت 90 درجه باشد قرار دهيد و به وسيله آب سرد اطراف ظرف قالبها را سرد كنيد به طوري كه پس از 15 دقيقه حرارت آب محتوي قالبها از 23 درجه سانتي گراد كمتر شود و سعي كنيد در مدت 15 دقيقه اين حرارت 23 درجه را ثابت نگه داريد سپس قالبها را خارج كنيد و خشك كنيد و آنها را دوباره اندازه بگيرد.
اختلاف اندازه گيري قبل و بعد از قرار گرفتن در اتوكلاو بر مبناي درصد با تقريب 0.01 درصد بايد گزارش شود. افزايش طول بايد به عنوان انبساط حجم اتوكلاو گزارش شود و كاهش طول با علامت منفي مشخص گردد و بر مبناي درجه منعكس گردد.

سوالات
آزمايش را انجام داده و با استاندارد مقايسه نمائيد و نسبت به وضعيت سيمان اظهار نظر فرمائيد.

نوشته شده توسط  پویا حیاتی
بازدید 3035 بار
این مورد را ارزیابی کنید
(3 رای‌ها)