تعیین جرم حجمی (جرم مطلق) سیمان– ASTM C188

این روش آزمایش برای تعیین جرم حجمی (جرم مطلق) سیمان هیدرولیکی بکار می رود که در ارتباط با طرح و کنترل مخلوط های بتن مورد استفاده قرار می گیرد. جرم حجمی سیمان هیدرولیکی به عنوان جرم واحد حجم ذرات جامد تعریف می شود.

از بالن لوشاتلیه، نفت سفید خالص و چند وسیله دیگر به همراه سیمان جهت انجام آزمایش تعیین جرم حجمی سیمان استفاده می شود. در این آزمایش بالن با نفت سفید تا نقطه ای بین علامتهای 0 و 1 میلیمتر در ساقه بالن پر می شود. سپس بالن در ظرف آب قرار گرفته و اولین قرائت یادداشت می شود.

حدود 64 گرم سیمان عبور داده شده از الک نمره 40 با دقت پنج صدم گرم وزن شده و با دمایی برابر با دمای نفت به تدریج به داخل بالن ریخته می شود. پس از آنکه تمام سیمان ریخته شد، درپوش بالن گذاشته شده و بصورت مایل تکان داده می شود طوری که هوای سیمان خارج شود و دیگر هیچ حباب هوایی به سطح مایع نیاید. اگر مقدار مناسبی سیمان اضافه شود، سطح مایع در آخرین مرحله به نقطه ای در محدوده درجه بندی بالایی خواهد آمد. پس از آنکه بالن در ظرف آب فرو برده شد، سطح مایع مجددا قرائت و یادداشت می شود. تفاوت بین قرائت های ابتدا و انتها، حجم مایع جابجا شده توسط سیمان مورد آزمایش را نشان می دهد که از تقسیم جرم سیمان ریخته شده بر اختلاف حجم بدست آمده، جرم حجمی سیمان حاصل خواهد شد.

شرح کامل آزمایش:

روش آزمایش استاندارد برای تعیین جرم حجمی سیمان - ASTM C188

بالن لوشاتلیه

1 - دامنه کاربرد

1 – 1 – این روش آزمایش برای تعیین جرم حجمی سیمان هیدرولیکی بکار می رود. جرم حجمی سیمان در ارتباط با طرح و کنترل مخلوط های بتن مورد استفاده قرار می گیرد.

1 – 2 – جرم حجمی سیمان هیدرولیکی به عنوان جرم واحد حجم ذرات جامد تعریف می شود.

2 – وسایل آزمایش

2 – 1 – بالن لوشاتلیه که بالنی استاندارد با مقطع دایره ای است و شکل و ابعاد آن اساساً با شکل فوق مطابقت دارد. در شکل مشخصات بالن در ارتباط با نوشته ها، فاصله ها، فضاها و درجه بندی ها مشاهده می شود.

2 – 2 – نفت سفید خالص (بدون آب) یا ماده نفتی دیگری که وزن حجمی آن کمتر از 62 API نباشد، در تعیین جرم حجمی سیمان بکار می رود. (API که مخفف "American Petroleum Institute Scale" می باشد، مقیاس وزن حجمی نسبی است. این مقیاس برابر است با API=(141.5/S)-131S که S نسبت وزن حجمی نسبی ماده نفتی در 15 درجه سانتیگراد نسبت به آب در همین دما است.)

2 – 3 – استفاده از وسایل یا روشهای دیگر برای تعیین جرم حجمی سیمان مجاز می باشد، مشروط بر آنکه یک شخص بتواند نتایجی در محدوده ±0.03 مگاگرم (تن) بر مترمکعب نسبت به نتایج بدست آمده در روش بالن لوشاتلیه را بدست آورد.

3 – روش آزمایش

3 – 1 – بالن را با نفت یا مایع دیگری با مشخصات قید شده در بخش قبل، تا نقطه ای بین علامتهای 0 و 1 میلیمتر در ساقه بالن پر نمایید. پس از ریختن نفت، در صورت لزوم قسمت داخلی بالن در بالای سطح مایع را خشک نمایید. سپس بالن را در ظرف آبی مطابق با توضیحات بخش3-3 فرو نموده و اولین قرائت (عدد مقابل تراز بالای مایع) را یادداشت نمایید.

تذکر1: توصیه می شود در هنگام پر کردن یا تکان دادن بالن، از یک صفحه لاستیکی در روی میز استفاده نمایید.

تذکر2: قبل از آنکه سیمان را داخل بالن بریزید، برای قائم نگه داشتن بالن در ظرف آب می توانید از یک وزنه سربی که بصورت حلقه ای دور بالن را می گیرد، استفاده کنید. با استفاده از یک گیره مخصوص نیز می توان بالن را در ظرف آب نگه داشت.

3 – 2 – مقداری سیمان (حدود 64 گرم) عبور کرده از الک نمره 40 را با دقت 0.05 گرم وزن نموده و با دمایی برابر با دمای نفت بتدریج به داخل بالن بریزید. باید برای جلوگیری از پراکنده شده و پاشیده شدن سیمان دقت کافی به عمل آید، طوری که سیمان به قسمت داخلی بالن در بالای در بالای سطح مایع، نچسبد. برای تسریع در ریختن سیمان به داخل بالن و جلوگیری از برخورد آن به ساقه ها می توان از یک وسیله لرزاننده استفاده نمود. پس از آنکه تمام سیمان ریخته شد، درپوش بالن را گذاشته و آن را بصورت مایل تکان دهید یا به آهستگی آن را در مسیر یک دایره افقی بچرخانید طوری که هوای سیمان خارج شود و دیگر هیچ حباب هوایی به سطح مایع (نفت) نیاید. اگر مقدار مناسبی سیمان اضافه شود، سطح مایع در آخرین مرحله به نقطه ای در محدوده درجه بندی بالایی خواهد آمد. پس از آنکه بالن مطابق بخش 3-3 در ظرف آب فرو برده شد، سطح مایع را قرائت و یادداشت نمایید.

3 – 3 – لازم است بالن در ظرف آبی با دمای ثابت (23±0.02°) فرو برده شود تا در فاصله زمانی انجام آزمایش، تغییرات دمای بالن از زمان قرائت ابتدایی تا زمان قرائت انتهایی بیش از 0.2 درجه سانتیگراد نشود.

4 – محاسبات

4 – 1 – تفاوت بین قرائت های ابتدا و انتها، حجم مایع جابجا شده توسط سیمان مورد آزمایش را نشان می دهد.

4 – 2 - جرم حجمی سیمان بصورت زیر محاسبه می شود:

تذکر3- تغییرات حجم بر حسب میلی لیتر ، از نظر عددی برابر تغییر حجم بر حسب سانتیمتر مکعب می باشد.

تذکر4- جرم حجمی بر حسب مگا گرم در متر مکعب از نظر عددی برابر گرم در سانتیمتر مکعب می باشد. جرم حجمی سیمان را تا سه درجه اعشار محاسبه کرده و با تقریب 0.01 بر حسب مگاگرم در متر مکعب گرد نمایید.

تذکر5- در ارتباط با طرح و کنترل مخلوط های بتن، جرم حجمی را می توان بصورت چگالی که یک عدد بدون بعد است، بیان نمود. چگالی را بصورت زیر محاسبه کنید.

جرم حجمی آب در 4 درجه سانتیگراد / جرم حجمی سیمان = چگالی

جرم حجمی آب در 4 درجه سانتیگراد برابر 1 گرم در سانتیمتر مکعب است

مواردی از خطاهای محتمل در نتیجه آزمایش تعیین جرم حجمی سیمان:

خطای انسانی- ناشی از عدم دقت کافی در قرائت.

خطای دستگاهی – از جمله: دقت درجه بندی روی بالن و دقت ترازو.

خطای ناشی از ثابت نبودن دما در طول انجام آزمایش.

خطای ناشی از چسبیدن سیمان به جداره بالایی بالن.

یک نمونه آزمایش تعیین جرم حجمی سیمان:

نتیجه گیری:

با توجه به اینکه چگالی سیمان پرتلند معمولی مطابق استانداردها حدوداً 3.15 ذکر شده است، و همچنین با در نظر گرفتن خطاهای مذکور، نتیجه این آزمایش با چگالی 3.09 قابل قبول می باشد.

منبع: تکنوبتار www.technobetar.ir