خواص فیزیکی سیمان چه هستند؟
انواع مختلفی از سیمان در ساخت سازه ها مورد استفاده قرار می گیرند. وجه تمایز این سیمان ها، خواص فیزیکی آن ها است. برخی از پارامترهای کلیدی باعث کنترل کیفیت سیمان های مختلف می شوند.
خواص فیزیکی سیمان های مناسب عبارت هستند از:
در ادامه، به معرفی این خواص و آزمایش های موجود برای تعیین آن ها می پردازیم.
نرمی سیمان چیست؟
اندازه ذرات سیمان، با عنوان نرمی آن شناخته می شود. نرمی مورد نیاز برای ساخت سیمان های با کیفیت از طریق سایش خوب کلینکر در مرحله آخر تولید به دست می آید.
نرخ هیدراتاسیون به طور مستقیم به اندازه ذرات بستگی دارد. به همین دلیل، نرمی یکی از خواص بسیار مهم در سیمان های مختلف محسوب می شود.
سلامت سیمان چیست و چگونه اندازه گیری می شود؟
سلامتی سیمان، توانایی آن در عدم جمع شدگی هنگام سفت شدن است. حجم سیمان های باکیفیت پس از گیرش تغییری نمی کند.
وجود مقدار زیادی از آهک و مگنزیای آزاد در ترکیب، باعث افزایش حجم در گذر زمان می شود. عدم سلامت سیمان، مسئله ای است که پس از چندین سال مشخص می شود.
برای اطمینان از سلامت سیمان می توان آزمایش هایی نظیر آزمایش لوشاتلیه یا آزمایش اتوکلاو را بر روی آن انجام داد.
آزمایش لوشاتلیه چگونه انجام می شود؟
در «آزمایش لوشاتلیه» (Le Chatelier Test)، از تجهیزات مخصوص برای تعیین سلامت سیمان با توجه به میزان آهک به کار رفته در آن استفاده می شود.
به این منظور، خمیر سیمانی با اسلامپ معمولی بین دو مقطع شیشه ای و به مدت 24 ساعت در دمای 20 تا 21 درجه سانتی گراد زیر آب قرار داده می شود. در مرحله بعد، پس از اندازه گیری فاصله بین مقاطع، نمونه را دوباره به زیر آب برمی گردانند.
سپس، با اعمال حرارت به آب، در مدت 25 تا 30 دقیقه آن را به نقطه جوش می رسانند. آب باید به مدت یک ساعت در نقطه جوش باقی بماند.
در مرحله بعد، منتظر می مانند تا دستگاه سرد شود. سپس، فاصله بین مقاطع را دوباره اندازه گیری می کنند. در سیمان های باکیفیت، فاصله بین مقاطع از 10 میلی متر عبور نمی کند.
آزمایش اتوکلاو چگونه انجام می شود؟
در «آزمایش اتوکلاو» (Autoclave Test)، خمیر سیمانی با اسلامپ معمولی درون یک اتوکلاو (دستگاهی برای استریل کردن قطعات با دما و فشار بالا) قرار می گیرد. فشار اتوکلاو به آرامی تا مقدار 2.03 مگاپاسکال افزایش داده می شود.
سپس، فشار به مدت سه ساعت در همین سطح باقی می ماند. پس از بازگرداندن دما و فشار اتوکلاو به شرایط عادی محیط، تغییر طول نمونه اندازه گیری شده و به درصد بیان می شود. میزان تغییر اندازه سیمان های باکیفیت، حداکثر 0.8 درصد است.
روانی سیمان چیست و چگونه اندازه گیری می شود؟
به میزان جریان پذیری سیمان، روانی آن گفته می شود. این خاصیت فیزیکی معمولا توسط «آزمایش ویکات» (Vicat Test) اندازه گیری می شود.
آزمایش ویکات چگونه انجام می شود؟
آزمایش ویکات، با عناوین دیگری نظیر آزمایش سوزن ویکات، آزمایش نقطه نرم شدگی ویکات و آزمایش سختی ویکات نیز شناخته می شود.
در این آزمایش، ابتدا نمونه ای از خمیر سیمانی با اسلامپ معمولی را در تجهیزات ویکات قرار می دهند. سپس، پیستون دستگاه را پایین می آورند تا نوک سوزن دستگاه به سطح بالایی سیمان برخورد کند.
در مرحله بعد، سوزن با توجه به روانی سیمان، به میزان مشخصی درون آن فرو می رود. اگر عمق فرو رفتن سوزن بین 10 تا 11 میلی متر باشد، کیفیت روانی سیمان تایید می شود.
انواع استحکام سیمان کدام هستند و چگونه اندازه گیری می شوند؟
در ملات سیمانی، سه نوع استحکام فشاری، کششی و خمشی مورد بررسی قرار می گیرند. عوامل مختلفی بر روی میزان استحکام تأثیر دارند.
از این عوامل می توان به نسبت آب به سیمان (W/O)، نسبت سیمان به سنگدانه های ریز، شرایط عمل آوری، اندازه و شکل نمونه، نحوه اختلاط مواد، نحوه بارگذاری و سن اشاره کرد. در هنگام انجام آزمایش های استحکام، توجه به نکات زیر ضروری است:
استحکام فشاری ملات سیمان چگونه اندازه گیری می شود؟
آزمایش استحکام یا مقاومت فشاری سیمان، متداول ترین آزمایش برای کنترل کیفیت این ماده است. در این آزمایش، معمولا نمونه ای با قطر 50 میلی متر تا لحظه شکست در معرض بار فشاری قرار می گیرد.
بازه افزایش بار در آزمایش مقاومت فشاری بین 20 تا 80 ثانیه است. مراحل انجام انواع مختلف این آزمایش، در استانداردهای ASTM-C-109 و ASTM-C-349 آورده شده اند.
آیا اندازه گیری استحکام کششی ملات سیمان ضروری است؟
در سال های اولیه اختراع سیمان، آزمایش استحکام یا مقاومت کششی بر روی ملات سیمانی انجام می گرفت. با این وجود، این آزمایش به دلیل اهمیت پایین و عدم ارائه اطلاعات مورد نیاز بیشتر راجع به ملات، منسوخ شد.
استحکام خمشی ملات سیمان چگونه اندازه گیری می شود؟
آزمایش استحکام یا مقاومت خمشی ملات سیمان، در واقع همان اندازه گیری مقاومت کششی در بارگذاری خمشی است.
در این آزمایش، بارگذاری تا لحظه شکست بر روی مرکز نمونه ای با ابعاد 160*40*40 میلی متر (تیر متشکل از ملات سیمانی) انجام می شود. استاندارد ASTM-C-348 به نحوه اجرای آزمایش خمشی ملات سیمان های هیدرولیکی اختصاص دارد.
زمان گیرش سیمان چیست، چه انواعی دارد و استانداردهای اندازه گیری آن کدام هستند؟
با افزودن آب به ترکیب سیمان، گیرش و سفت شدن آن شروع می شود. زمان گیرش، معیاری برای ارزیابی نرخ هیدراتاسیون است.
این زمان به عوامل متعددی نظیر نرمی، W/O، مواد شیمیایی موجود و افزودنی ها بستگی دارد. زمان گیرش اولیه سیمان های مورد استفاده در ساخت و ساز نباید بیش از حد پایین و زمان گیرش نهایی نیز نباید بیش از حد بالا باشد.
به این ترتیب، برای ارزیابی مدت گیرش سیمان های مختلف باید دو زمان را اندازه گیری کرد:
از استانداردهای موجود برای ارزیابی زمان گیرش سیمان، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
حرارت هیدراتاسیون سیمان چیست و چگونه اندازه گیری می شود؟
پس از اضافه کردن آب به سیمان، واکنش شیمیایی هیدراتاسیون شروع می شود. این واکنش با افزایش دما همراه است.
میزان حرارت ناشی از هیدراتاسیون بر روی کیفیت سیمان و همچنین کنترل دمای عمل آوری در آب و هوای هوای سرد تأثیر می گذارد. در صورت بالا بودن دمای هیدراتاسیون، احتمال رخ دادن تنش های نامطلوب (مخصوصا در سازه های بزرگ) وجود خواهد داشت.
حرارت هیدراتاسیون به میزان تری کلسیم سیلیکات (C3S)، تری کلسیم آلومینات (C3A)، نسبت W/O، نرمی و دمای عمل آوری نیز بستگی دارد. دمای هیدراتاسیون سیمان های پرتلند با محاسبه اختلاف بین دمای 7 روزه و 28 روزه اندازه گیری می شود. روند این کار در استاندارد ASTM-C-186 توضیح داده شده است.
افت حرارتی سیمان چیست؟
اعمال حرارت 900 تا 1000 درجه سانتی گرادی به یک نمونه سیمانی باعث کاهش وزن نمونه می شود. به کاهش وزن ناشی از اعمال حرارت، افت حرارتی می گویند.
نگهداری نامناسب و طولانی مدت یا استفاده از تجهیزات نامناسب در حین انتقال می تواند باعث شروع زودتر هیدراتاسیون و کربناتاسیون شود.
این موارد از دلایل اصلی افت حرارتی هستند. اندازه گیری افت حرارتی توسط آنالیزهای شیمیایی و مطابق با استانداردهای AASHTO-T-105 و AASTM-C-114 صورت می گیرد.
چگالی توده ای سیمان چند است؟
هنگام مخلوط کردن آب با سیمان، آب جای هوا را می گیرد. به همین دلیل، چگالی توده ای سیمان، اهمیت زیادی در درک رفتار فیزیکی ملات سیمانی ندارد.
چگالی توده ای سیمان، با توجه به درصد ترکیبات سازنده آن تغییر می کند. این چگالی معمولا بین 1000 تا 1250 کیلوگرم بر متر مکعب است. چگالی خمیر سیمانی، بر روی مقدار نهایی چگالی بتن اثر می گذارد.
وزن مخصوص سیمان چند است و چه کاربردی دارد؟
وزن مخصوص سیمان، معمولا در محاسبات مربوط به طرح اختلاط مورد استفاده قرار می گیرد. وزن مخصوص سیمان های پرتلند برابر با 3.15 و وزن مخصوص سیمان های دیگر (سرباره ای، پوزولانی و غیره) حدود 2.9 است.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
