روش تعیین انبساط سیمان سلامت سیمان
بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 391 و دت 123 و ASTM C151-84
1- هدف:
سلامت سیمان
2- اهمیت و کاربرد:
سلامت سیمان به ثبات حجم خمیر سیمان سخت شده بعد از گیرش اطلاق می‌شود معمولا عدم سلامت سیمان یا انبساط مخرب معوق به علت مقادیر بیش از اندازه آهک آزاد خوب پخته نشده است در این صورت در خمیر سیمان پس از حصول گیرش تغییرات حجمی زیادی رخ می‌دهد اگر مواد خام تغذیه شده بداخل کوره حاوی مقداری آهک بیش از آنچه می‌تواند با اکسیدهای اسیدی ترکیب شود باشد مقدار اضافی به حالت آزاد باقی خواهد ماند.
آهک آزاد که در کلینکر موجود است به آرامی هیدراته شده و حجمی به مراتب بیشتر از حجم اولیه اکسید کلسیم پیدا می‌کند و این نکته مهم است که خمیر سیمان پس گیرش اولیه و سخت شدن تغییر حجم عمده‌ای پیدا نکند علت این محدودیت خرابی و ترکی است که خمیر سیمان در صورت انبساط (در محلی که امکان این انبساط نیست) پیدا می‌کند چنین انبساطی غالبا ناشی از فعل و انفعالات آهک و منیزیم آزاد و سولفات کلسیم می‌باشد.
سیمانی که خاصیت چنین انبساطی را دارد سیمانی ناسالم است و همانگونه که در ابتدا بیان شد آهک آزاد که در کلینکر موجود است به آرامی هیدراته شده و حجمی به مراتب بیشتر از حجم اولیه اکسید کلسیم پیدا می‌کند و با روشهای تجزیه شیمیایی نمی توان مقدار آهک آزاد را تعیین نمود و این بدان علت است که بین CaO هیدراته نشده و Ca(OH)2 تولید شده از هیدراتاسیون سیلیکاتها (زمان که در مجاورت هواست) نمی توان تفاوتی قائل شد دومین مورد اینکه اکسید منیزیم در مجاورت آب شبیه Cao عمل کرده و با کریستالی شدن حجم بیشتری را اشغال و سلامت سیمان را به مخاطره می‌آندازد. سومین عامل انبساط سولفات کلسیم می‌باشد که با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم از گچ اضافی که با C3A ترکیب نشده سیمان را خراب می‌کند.
این آزمایش در استاندارد ایران به دو روش صورت می‌گیرد.
الف- روش لوشاتلیه
ب- روش اتوکلاو
ابتدا روش اول و سپس روش دوم را شرح می‌دهیم.
3- مصالح و وسایل مورد نیاز:
پودر سیمان
ترازو با دقت 0.1 گرم – مزور با دقت cc1
انبرک لوشاتلیه – دستگاه لوشاتلیه همانگونه که در شکل دیده می‌شود عبارت است از یک استوانه شکاف دار از جنس فلز برنج و یا فلز مناسب دیگری که ضخامت آن 0.5 میلی متر باشد و قطر داخلی این استوانه 30 میلی متر و ارتفاع آن نیز 30 میلی متر می‌باشد (و در طی آزمایش از این استوانه به جای قالب استفاده می‌گردد) در دو سمت شکاف دو سوزن عقربه مانند نوک تیز (AA) قرار دارد و فاصله دونوک این سوزنها تا مرکز استوانه 165 میلی متر خواهد بود.
4- شرح آزمایش:
ابتدا 200 گرم سیمان را با ترازو با دقت 0.1 گرم وزن می‌نمایم و سپس با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایش شماره 3 خمیر نرمال را تهیه می‌کنیم.
(نحوه ساخت خمیر نرمال سیمان و میزان استاندارد فرو رفتن میله ویکات در اخل خمیر و دستگاه ویکات در آزمایش شماره 3 شرح داده شده است)
برای تعیین انبساط سیمان پرتلند استوانه لوشاتلیه را روی یک صفحه شیشه‌ای قرار دهید و آنرا از خمیر سیمان استانداردی (نرمالی) که تهیه نموده اید پر کنید.
(تذکر 1 هنگام پر کردن خمیر در استوانه باید دقت شود که شکاف استوانه بسته باشد)
طرف دیگر استوانه (صفحه فوقانی انبرک لوشاتلیه) را باید با یک صفحه شیشه‌ای پوشاند و روی آن وزنه کوچکی قرار داد (یک کیلوگرم) و فورا آن را در داخل محفظه آبی که دارای حرارت 1.1±18.9 درجه سانتی گراد باشد به مدت 24 ساعت نگهداری نمود. پس از طی 24 ساعت فاصله سوزن دو سر انبرک لوشاتلیه را با کولیس بادقت 0.02 میلی متر اندازه گیری نمود و در مرحله بعد مجددا قالب را در زیر آب با همان درجه حرارت مذکور قرار داد و در مدت 25 الی 30 دقیقه آنرا به نقطه جوش رسانید و عمل جوشاندن را یک ساعت ادامه داد بعدا آنرا خارج کرده و گذاشت تا سرد شود (با درجه حرارت محیط یکنواخت گردد).
و مجددا برای دومین مرتبه فاصله دو سر سوزنها را اندازه گیری کرد و اختلاف دو بار اندازه گیری معرف انبساط سیمان است.
روش دوم – تعیین پایداری خمیر سیمان پرتلند به وسیله اتوکلاو
3- وسایل و مصالح آزمایش:
پودر سیمان
ترازو با دقت 0.1 گرم – مزور با دقت cc1
قالب خمشی ملات نرمال به ابعاد 16×4×4 سانتی متر
کاردک به عرض 10 الی 15 سانتی متر
اتوکلاو:
اتوکلاو شامل دستگاه تهیه بخار با فشار زیاد و مجهز به حرارت سنج می‌باشد. اتوکلاو باید با دستگاه خودکار کنترل فشار بخار و سوپاپ اطمینان با تحمل فشار 5%±22 مجهز باشد. در شرایطی که به کار بردن سوپاپ ا طمینان مجاز نیست دستگاه باید به شیر اطمینان مجهز باشد و ضمنا دستگاه باید برای خروج هوا در لحظات اولیه گرم شدن و همچنین خارج کردن بخار اضافی هنگام خنک کردن دارای یک شیر هوا نیز باشد. فشار سنج باید دارای قطر 112 میلی متر و از صفر تا 42 اتمسفر تقسیم بندی شده باشد و فواصل هر تقسیم بندی نباید بیشتر از 0.35 اتمسفر باشد. در فشار 42 اتمسفر خطای عقربه فشارسنج نباید زیادتر از 2/0 اتمسفر باشد.
قدرت دستگاه گرم کننده باید طوری باشد که با داشتن حداکثر بار (آب و قالبهای سیمان) فشار بخار ایجاد شده در اتوکلاو بتواند در مدت 45 تا 75 دقیقه از زمانی که دستگاه روشن می‌شود به 21 اتمسفر برسد. دستگاه کنترل فشار باید قادر باشد که فشار بخار 1±0.7 اتمسفر را حداقل در مدت 3 ساعت نگاه دارد و فشار بخار 0.7±21 اتمسفر دارای حرارت 1.7±215.7 درجه سانتی گراد می‌باشد.
اتوکلاو باید طوری ساخته شود که بتواند فشار 21 اتمسفر را در مدت 1.5 ساعت به کمتر از 0.7 اتمسفر برساند (بعد از خاموش کردن دستگاه)
جهت تغییرات اندازه گیری طول باید یکی از روشهای زیرا را مد نظر قرار داد.
1- وسیله موثری برای تماس با پیچهای شاخص که در داخل قالبهای سیمان تعبیه شده به منظور اندازه گیری طول.
2- میکرومتر صفحه‌ای دقیق یا وسیله اندازه گیری مدرج دیگری که بتواند تا 0.0025 میلی متر را نشان دهد.
3- دستگاه اندازه گیری که به اندازه کافی مدرج باشد تا بتواند تغییرات کوچک طولی قالب را نشان دهد.
تذکر 1- حرارت اتاق آزمایش و وسایل و قالب و مواد خشک نباید کمتر از 20 و بیشتر از 27.5 درجه سانتی گراد باشد. حرارت آب اختلاط و محفظه مرطوب نباید در 23 درجه سانتی گراد بیش از ±1.7 درجه تغییر کند.
تذکر 2- رطوبت نسبی آزمایشگاه نباید کمتر از 50 درصد باشد. محفظه مرطوب باید طوری ساخته شود که امکانات لازم برای نگهداری قالبها در رطوبت نسبی که کمتر از 90 درصد نباشد فراهم کند.
شرح آزمایش:
ابتدا قالبها را باید با یک لایه نازک روغن معدنی آغشته نمود و بعدا پیچهای شاخص به وسیله موم مخصوص در جای خود نصب گردند و باید دقت شود پیچها عاری از روغن و تمیز باشد.
مقدار 100 گرم پودر سیمان را با ترازو با دقت 0.1 گرم وزن نموده و با آب نرمال که در آزمایش شماره 3 مشخص گردید به مدت 1.4±4 دقیقه مالش داده (مطابق دستورالعمل داده شده در آزمایش شماره 3)
پر کردن قالبهای سیمان – برای هر خانه قالب 310 گرم از خمیر سیمان را وزن کنید و به طور مساوی در سطح هر قالب بریزید خمیر سیمان را در هر خانه با 20 ضربه ملات کوب که 700 گرم وزن دارد فشرده کنید. عمل ضربه زدن باید در هر دو طرف دیواره قالبها انجام گیرد بعد از فشردن طبقه اول مجددا 310 گرم خمیر سیمان را وزن کنید و با 20 ضربه دیگر آنرا فشرده کنید. بعدا کلاهک قالب را بردارید و سطح قالبها را با 2 تا 3 بار حرکت یک کاردک یا خط کش فلزی صاف کنید بعدا قالبها را در محفظه‌ای که دارای هوای مرطوب باشد قرار دهید و بعد از دو ساعت سطح قالبها را با خط کش صاف کنید و بعد قالبها را در یک سطح افقی در محفظه هوای مرطوب قرار دهید و حداقل 20 ساعت در داخل قالب در محفظه و اتاق مرطوب نگهداشت و چنانچه پیش از 24 ساعت از قالب خارج شد باید آنرا تا موقع آزمایش در محفظه یا اتاق مرطوب نگهداری کرد.
بعد از 24 ساعت که از پر کردن قالبها گذشت آنها را از محلظه مرطوب خارج کنید و فورا طول آن را اندازه گیری نمائید و بلافاصله آنرا در اتوکلاو روی پایه مخصوص خود در حرارت اتاق قرار دهید به طوری که تمام سطوح قالبها با بخار اشباع شده تماس حاصل کند اتوکلاو باید به اندازه کافی آب با حرارت 20 الی 27.5 درجه سانتی گراد داشته باشد که بتواند در تمام طول آزمایش بخار اشباع شده کافی تهیه کند (معمولا 7 الی 10درصد حجم اتوکلاو باید به وسیله آب اشغال شود) برای خروج هوا از اتوکلاو در ابتدای گرم کردن باید شیر هوا باز باشد تا موقعی که بخار شروع به خارج شدن کند در این موقع شیر هوا را ببندید و در درجه حرارت اتوکلاو را تا آن اندازه بالا ببرید تا عقربه فشارسنج بخار به22 اتمسفر برسد. 45 تا 75 دقیقه پس از روشن کردن اتوکلاو فشار را به 0.7±22 اتمسفر برساند و آنرا برای 3 ساعت نگه دارید بعد از گذشت 3 ساعت دستگاه حرارتی اتوکلاو را خاموش کنید و اتوکلاو را طوری سرد کنید که فشار بخار در مدت 24 ساعت به کمتر از 0.7 اتمسفر برسد.
بعد از گذشت 24 ساعت هرگونه فشار داخلی اتوکلاو را با باز کردن شیر هوا از میان ببرید و سپس اتوکلاو را باز کنید و فورا قالبها را خارج کنید و در آبی که دارای حرارت 90 درجه باشد قرار دهید و به وسیله آب سرد اطراف ظرف قالبها را سرد کنید به طوری که پس از 15 دقیقه حرارت آب محتوی قالبها از 23 درجه سانتی گراد کمتر شود و سعی کنید در مدت 15 دقیقه این حرارت 23 درجه را ثابت نگه دارید سپس قالبها را خارج کنید و خشک کنید و آنها را دوباره اندازه بگیرد.
اختلاف اندازه گیری قبل و بعد از قرار گرفتن در اتوکلاو بر مبنای درصد با تقریب 0.01 درصد باید گزارش شود. افزایش طول باید به عنوان انبساط حجم اتوکلاو گزارش شود و کاهش طول با علامت منفی مشخص گردد و بر مبنای درجه منعکس گردد.
سوالات
آزمایش را انجام داده و با استاندارد مقایسه نمائید و نسبت به وضعیت سیمان اظهار نظر فرمائید
ثبت ديدگاه