کنکاشی بر محتویات سیمان و نسبت مصالح به سیمان

آشنایی با محتویات سیمان و نسبت مصالح به سیمان

اصول نظری

معمول ترین روش ها برای تعیین مقدار سیمان برای یک ملات سفت شده یا بتن بر این حقیقت استوار هستند که ترکیبات آهک و سیلیکات در سیمان پرتلند عموما نسبت به ترکیبات مشابه در سنگدانه بسیار آسان تر توسط هیدرولیک اسید تجزیه، محلول و رقیق می شوند. کیفیت سیلیس محلول یا کلسیم اکسید با مراحل ساده تحلیلی تعیین می گردد و اگر ترکیبات سیمان شناخته شده باشند، مقدار سیمان حجم اصلی نمونه قابل محاسبه است.

هر ماده ای که می تواند سنگدانه در آن حل شود باید مجاز باشد و نمونه های سنگدانه باید با روش های مشابه تحلیل شوند تا اجازه اصلاحات را بدهند. برخورد مشابه با همه بتن ها به دلیل تفاوت های خواص سنگدانه ممکن نیست اما از هر روشی که استفاده شود نسبت سنگدانه به سیمان مانند مقدار سیمان پیدا خواهد شد.

در این مقاله با محتویات سیمان و نسبت مصالح به آن آشنا خواهید شد.

مراحل

استاندارد آمریکا از یک نمونه خرد شده در دمای 550 درجه به مدت سه ساعت با نسبت 1 به 3 هیدرولیک اسید به آب مقطر استفاده می کند. سیلیس محلول با روش های شیمیایی استاندارد تعیین می گردد و محلول صاف شده از این سپس برای مقدار کلسیم اکسید آزمایش می شود. محاسبات به ماهیت سنگدانه (یک نمونه که باید از آن موجود باشد) بستگی دارد و تصاویر برای کمک به ارزیابی باید تهیه شوند (آیین نامه بتن انگلیس قسمت 124).

روش های پیشنهادی پیچیده تر هستند اما از مراحل اصلی مشابه پیروی می کنند با تغییراتی در اهمیت قائل شده برای روش های تحلیلی با توجه به نوع سنگدانه. سنگدانه ها بدین منظور در سه گروه گسترده طبقه بندی می شوند:

1. نوع I – سنگدانه های طبیعی اساسا غیرقابل حل در هیدروکلرید رقیق
2. نوع S – سنگدانه های طبیعی عمدتا محلول در هیدروکلراید رقیق
3. نوع O – دیگر سنگدانه ها

آماده سازی نمونه

ابتدا نمونه به تکه های کوچکتر از 50 میلی متر شکسته می شوند تا جایی که امکان دارد از آن مراقبت شود تا از شکستگی سنگدانه جلوگیری شود. اینها در کوره در دمای 105 درجه به مدت 15 تا 24 ساعت خشک می شوند و در دمای اتاق خنک می شوند و به زیرنمونه ها تقسیم می شوند.

یک بخش از نمونه خشک شده خرد و آسیاب می شود تا به پودری تبدیل شود که از الکی با سوراخ به ریزی 150 میکرومتر عبور می کند. این مرحله پیشنهادی با جزئیات است اما اگر یک نمونه نماینده باید حاصل شود دقت ضروری است. اقدامات باید با سرعت هر چه تمام تر انجام شوند تا قرار گیری در معرض دی اکسید کربن هوا به حداقل برسد.

این بخش در ابتدا خرد می شود تا از الک 5 میلی متری عبور کند و یک زیر نمونه 500- 1000 گرمی حاصل شود که سپس این زیرنمونه به اندازه عبور از الک 63/2 میلی متری خرد می شود و به چهار قسمت تقسیم می شود تا یک نمونه به دست دهد که برای عبور از الک 600 میکرونی آسیاب شده است. این نیز به چهار قسمت تقسیم می شود و بیشتر آسیاب می شود تا از الک 150 میکرونی عبور کند. وقتی از وسایل مکانیکی برای تهیه نمونه استفاده می شود، امکان دارد تعدادی از این مراحل حذف شود و از نمونه 5 میلی متری مستقیما به نمونه 150 میکرونی برسد.

مطالب مرتبط با این مقاله را در این قسمت از بتون ایران دنبال نمایید
بررسی کندگیرکننده مصالح ساختمانی پایه سیمانی
تشخیص سیمان با آلومینیوم بالا و سنگدانه ها در بتن
آشنایی با افزودنی منبسط کننده و روان کننده بتن و ملات های سیمانی

تعیین فقط مقدار اکسید کلسیم

یک بخش از نمونه تحلیلی آماده شده به وزن g 005/0± 5 به اسید هیدروکلریک رقیق در حال جوشیدن آغشته شده است. تری اتانولامین، سدیم هیدروکسید و شاخص کالسئین به محلول از صافی رد شده اضافه می گردد که سپس در برابر محلول استاندارد اتیلن در آمین تترااستیک اسید عیار آن تعیین می شود. مقدار اکسید کلسیم در این روش با دقت %1/0 محاسبه می شود. روش اسپکتروفتومتری جذب اتمی نیز غالبا مورد استفاده قرار می گیرد.

تکیه بر اندازه گیری های مقدار اکسید کلسیم به تنهایی ممکن است قابل قبول باشد اگر مقدار اکسید کلسیم سنگدانه کمتر از 5/0 درصد باشد، اما تشخیص مضاعف مقدار سیلیس محلول توصیه می گردد. لازم به ذکر است که کلسیم در بتن به شکل اکسیدکلسیم نیست اما طبق رسم معمول CaO گزارش می شود.

تعیین سیلیس محلول، اکسید کلسیم و باقی مانده حل نشده

سیلیس محلول از یک بخش g 005/0±5 نمونه تهیه شده یا آغشتگی به هیدروکلریک اسید که در ادامه به محلول سدیم کربنات آغشته می شود و باقی مانده حل نشدنی که با صافی جمع آوری شده استخراج می شود. محلول صاف شده با تبخیر کاهش می یابد و مجدد به هیدروکلریک اسید و اکسید پلی اتیلن پیش از تصفیه و رقیق شدن آغشته می شود تا محلول ذخیره به دست آید.

کاغذ صافی حاوی رسوب شیمیایی تهیه شده در این مرحله آخر در بوته پلاتین وزن شده در دمای 50± 1200 درجه مشتعل می شود تا زمانی که یک جرم ثابت به دست آید پیش از خنک کردن و وزن کردن. مقدار سیلیس محلول با دقت 1/0 درصد را می توان از نسبت جرم باقی مانده مشتعل شده به جرم نمونه تحلیلی به دست آورد. همچنین می توان مقدار سیلیس محلول مستقیما روی عصاره محلول ذخیره را با استفاده از یک اشعه اکسید نیتروژن/استیلن و روش های اسپکتروفتومتری جذب اتمی اندازه گیری کرد. این روش می تواند به طور چشم گیری سریع تر باشد.

مقدار اکسید کلسیم از محلول ذخیره با استفاده از مراحل مشابه  تعیین می گردد. باقی مانده حل نشده از ماده باقی مانده در حین فرآیند تصفیه اولیه با آغشته سازی مکرر به محلول داغ کلرور آمونیاک، هیدروکلریک اسید و آب داغ پس از مشتعل سازی در یک بوته تا دمای 25±925 درجه به دست می آید.

سیمان و آزمایش ها

محاسبه مقدار سیمان و سنگدانه

مقدار سیمان باید هم جداگانه از محتوای اکسیدکلسیم و هم سیلیس محلول محاسبه شود، مگر اینکه مقدار اکسیدکلسیم سنگدانه کمتر از 5/0 درصد یا بیشتر از 35 درصد باشدکه در این حالت نتایج مبتنی بر اکسیدکلسیم توصیه نمی گردد. در حالت آخری، اگر مقدار سیلیس محلول سنگدانه بیش از 10 درصد باشد، می بایست تحلیل صورت گیرد تا برخی دیگر از اجزا اصلی مانند ترکیبات آهن یا آلومینیوم که در مقادیر بسیار متفاوتی در سیمان و سنگدانه موجودند تعیین گردند. ترجیحا باید در مقادیر بیشتری در سیمان وجود داشته باشد. فرض بر این است که آب ترکیبی از هیدراتاسیون 23/0 برابر مقدار درصد محتوای سیمان است و بتن 100 درصد خشک شده با کوره حاوی %C سیمان بعلاوه %R+ سنگدانه در کنار %C23/0+ آب هیدراسیون است. بنابراین اگر:

a= مقدار اکسید کلسیم یا سیلیس محلول سیمان (%)

b= مقدار اکسید کلسیم یا سیلیس محلول سنگدانه (%)

c= مقدار اکسید کلسیم یا سیلیس محلول اندازه گیری شده نمونه تحلیل (%)

d= چگالی بتن خشک شده با کوره به kg/m³

پس مقدار درصدی سیمان:

و مقدار درصدی سنگدانه:

بنابراین نسبت سنگدانه/ سیمان = R/C (با دقت 0/1)

مقدار سیمان به kg/m³ با رابطه ی زیر به دست می آید.

Fe₂O₃ (با دقت حدود kg/m³ 1)

در صورتی که درشت دانه و ریزدانه دارای مقادیر اکسیدکلسیم و سیلیس محلول متفاوتی باشند، ابزار وزن کلی باید به عنوان مقادیری برای b به کار روند که براساس درجه بندی مورد ارزیابی، طرح مخلوط یا بازرسی بصری تعیین می گردد.

استفاده از این عبارات نیازمند تحلیلی از سیمان و سنگدانه است. اگر تحلیلی برای سیمان وجود نداشته باشد، سخت شدن عادی و سریع سیمان مطابق با استاندارد بریتانیا ممکن است با اندکی عدم دقت دارای مقدار کلسیم اکسید 5/64 درصدی فرض شود. مقدار سیلیس محلول فرض شده 7/20 درصد کمتر قابل اطمینان است. پیوست A از آیین نامه بتن انگلیس قسمت 124 (تحلیل های دقیق نمونه از اینها و دیگر انواع سیمان معمول در اختیار می گذارد.

عدم وجود یک تحلیل سنگدانه مشکلات بیشتری را در بر خواهد داشت، اگرچه در برخی موارد مقدار سیلیس ممکن است به نحو موجهی کم فرض شود (بسیاری از آزمایشگاه ها به استفاده از ارزش %5/0-2/0 اصلاح سیلیس به طور معمول شناخته می شوند) و برای سنگدانه نوع اول مقدار اکسید کلسیم ممکن است صفر در نظر گرفته شود. در غیر این صورت بررسی میکروسکوپی لازم به نظر می رسد .

اگر دو مقدار تخمینی سیمان به اندازه kg/m³25 یا 1 درصد با جرم باشد، ارزش میانگین به تصویب می رسد. اگر تفاوت بزرگ تری وجود داشته باشد و هیچ دلیلی نتوان برای اختلاف پیدا کرد، هر دو نتیجه با شاخصی از ارزش مورد نظر براساس عواملی که در بالا برشمرده شد نقل می شود.

در جایی که خاکستر سوخته پودر شده یا پوزولان های طبیعی مانند ترکیبات راکتیو استفاده شود، تعیین مقدار ترکیب دشوار است، اما یک تخمین تقریبی از مقدار سیمان پرتلند معمول زده می شود که ماده اضافه شده دارای مقدار اکسید کلسیم پایین تر از 2 درصد است.

پربازدیدترین مطالب تکمیلی کلینیک بتن را در این بخش دنبال نمایید
روش های نوین آب بندی بتن و اعضای بتنی
انواع ملات های ساختمانی شامل چه مواردی است؟
حداکثر و حداقل زمان مورد نیاز برای سفت شدن بتن چقدر است؟