فایل ورد کامل مقاله آموزشی ویژه دانشجویان مهندسی عمران و ساختمان؛ بررسی علمی مبانی و کاربردهای عملی در پروژه‌های عمرانی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله آموزشی ویژه دانشجویان مهندسی عمران و ساختمان؛ بررسی علمی مبانی و کاربردهای عملی در پروژه‌های عمرانی دارای ۱۲۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله آموزشی ویژه دانشجویان مهندسی عمران و ساختمان؛ بررسی علمی مبانی و کاربردهای عملی در پروژه‌های عمرانی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله آموزشی ویژه دانشجویان مهندسی عمران و ساختمان؛ بررسی علمی مبانی و کاربردهای عملی در پروژه‌های عمرانی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله آموزشی ویژه دانشجویان مهندسی عمران و ساختمان؛ بررسی علمی مبانی و کاربردهای عملی در پروژه‌های عمرانی :

پیشگفتار
هدف از تألیف این مجموعه آشنایی دانشجویان دانشگاهها (در مقطع کاردانی و کارشناسی) و دیگر مراکز آموزش عالی و با تکنولوژی بتن نگاشته شده است. گسیختگی و خرابی تعداد زیادی از سازه‌های بتنی در زلزله‌های اخیر ایران زلزله‌های ویرانگری مانند طبس – منجیل – رودبار – بیرجند – قائنات – بم … روشنگر این واقعیت است که مهندسین به اندازه کافی با بتن آشنا نمی باشند. در نتیجه این ناآگاهی در ارتباط صحیح اجزاء بتن برای رسیدن به مخلوط مناسب و همچنین اجرای صحیح کارهای بتنی دقت کافی صورت نمی گیرد. به نظر می‌رسد که گاهی اثرات آب، هوا، دما و شرایط محیطی به حساب آورده نمی شود و لذا اطمینانی در مورد پایایی و دوام سازه‌های بتنی به وجود نمی آید.

هم اکنون تولید سالیانه سیمان در کشور به ۳۲ میلیون تن رسیده است (سرانه هر نفر تقریبا ۵۰۰ کیلوگرم) و در نظر است تا پایان برنامه چهارم اقتصادی این میزان تولید به ۸۰ میلیون تن برسد (سرانه هر نفر تقریبا ۱۰۰۰ کیلوگرم) این میزان تولید سیمان که بخش عمده آن در تولید بتن و فرآورده‌های بتنی مصرف می‌شود نشانگر اهمیت بتن به عنوان مصالح ساختمانی برتر قرن می‌باشد. در این راستا اجباری شدن تعدادی از استانداردهای مصالح ساختمانی از جمله سیمان – شن – ماسه – بتن آماده … به بهبود کیفیت سیمان و فرآورده‌های بتنی کمک فراوانی نموده است ولی متاسفانه هنوز تا رسیدن به مرحله بهره گیری کامل از کیفیت کامل بتن‌های تولید شده و مصرف شده در کشور فاصله زیادی وجود دارد. سریعترین راه

رسیدن به این هدف ارتقاء سطح دانش و فرهنگ عمومی استفاده از بتن به عنوان مصالح ساختمانی ممتاز می‌باشد. از این روست که تقریبا در تمامی دانشگاههای کشور مسابقات متعددی در زمینه بتن صورت می‌گیرد و به علاوه دو انجمن بزرگ بتن ICI (انجمن بتن ایران) و ACI (انجمن بتن امریکا) همه ساله به منظور آگاهی و آموزش و ترغیب مهندسین نسل‌های آینده اقدام برگزاری مسابقات متعددی می‌نماید گرچه اذعان دارم که هنوز برای کم کردن فاصله خود با استانداردهای جهانی در زمینه تولید علم راه طولانی در پیش داریم ولی در خصوص امر پژوهش و تحقیقات در زمینه بتن فعالیتهای خوب و چشمگیری در چند سال اخیر توسط اساتید و دانشجویان علاقه مند صورت گرفته است و دانشجویان دانشگاه آزاد اسلامی موفق به کسب رتبه‌های مناسبی در مسابقات کشوری و جهانی شده اند.

نگارش این مجموعه بر اساس سر فصلهای تعیین شده از طرف وزارت علوم تحقیقات و فن آوری صورت گرفته است در هر آزمایش ابتدا شرح مختصری از نکات و مزایای و اهمیت و کاربرد آزمایش داده شده و سپس روش آزمایش و استانداردهای آن قید شده است. در این مجموعه به استانداردهای آمریکا (ASTM , ACI) انگلستان (BS) ایران (استاندارد ملی ایران و دفتر امور فنی و تدوین معیارهای سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور (دت) توجه شده است.

تقسیم بندی نمرات آزمایشگاه تکنولوژی بتن
نمره درس آزمایشگاه تکنولوژی بتن بر مبنای ۲۰ نمره محاسبه می‌گردد و شامل چهار قسمت می‌باشد. ۱- امتحان کتبی پایان ترم که شامل سوال و مسئله می‌باشد (۶ نمره) ۲- کار عملی که به صورت مسابقه‌ای بین تمام دانشجویان آن ترم برقرار می‌گردد. آئین نامه هر مسابقه در ابتدای هر ترم به اطلاع دانشجویان رسانیده می‌شود ( ۶ نمره) ۳- گزارش کار:
گزارش کار مطابق با الگوی ذیل می‌باشد.

مقدمه – هدف – وسایل و مصالح مورد نظر – شرح آزمایش – ثبت برداشتها و انجام محاسبات – ثبت استانداردها و مقایسه با استانداردها – پاسخ به سوالات – نتیجه گیری نمرات این قسمت به ترتیب ذیل می‌باشد (هر آزمایش بر مبنای ۲۰ در نظر گرفته می‌شود)
گزارش کار در سه فصل جداگانه نگارش می‌گردد.

فصل اول خمیر سیمان – فصل دوم پرکننده‌ها – فصل سوم بتن
در ابتدای هر فصل مقدمه‌ای کامل و جامع در مورد تمامی آزمایشات آن فصل و اهمیت و کاربرد آن و استانداردهای مختلف کشورهای مختلف در آن مورد را می‌باید بیان نمود که ۶ نمره را از ۲۰ نمره گزارش کار را به خود اختصاص می‌دهد.

هدف از انجام آزمایش و لوازم و مصالح مورد نیاز برای انجام آزمایش جمعا ۱ نمره
شرح آزمایش و عملیات انجام شده به ترتیب انجام عملیات ۲ نمره
ثبت نتایج و انجام محاسبات شامل کلیه پارامترهای بدست آمده از آزمایش ونحوه و تحلیل و روابط مورد استفاده همراه با محاسبات و ذکر واحدهای مورد استفاده شامل N یا kg یا متر یا سانتی متر و درجه سانتی گراد … ۲ نمره

مقایسه اعداد بدست آمده با استانداردهای داده شده در جزوه و علت خطا یا اشتباه و تفاوت نتایج ۱ نمره
پاسخ به سوالات که در حین آزمایشات از دانشجویان پرسیده می‌شود ۳ نمره
نتیجه گیری با توجه به تعداد تمام آزمایشات صورت گرفته در هر فصل یک نتیجه گیری کلی در مورد مصالح مورد آزمایش جمعاً ۴ نمره
ذکر منابع و مراجع مورد استفاده در تدوین گزارش کار با ذکر شماره صفحه کتاب ۱ نمره
۴- حضور غیاب و نظم در جلسه کلاسی (۲ نمره)

۱- کلیه دانشجویان موظفند قبلا آزمایش هر هفته را مطالعه نموده و اطلاعاتی در مورد تئوری آزمایش داشته باشند.
۲- عملیات آزمایشگاهی به صورت گروهی انجام می‌گیرد و هر گروه بایستی عملیات آزمایشی را به نحوه مناسبی فی مابین خود تقسیم نمایند.
۳- مهلت تحویل گزارش کار دو هفته پس از پایان هر فصل آزمایشی می‌باشد. (تکنولوژی بتن شامل سه فصل می‌باشد ۱- فصل خمیر سیمان ۲- فصل سنگدانه‌ها ۳- فصل بتن) در صورت برخورد با تعطیلی اولین روز پس از تعطیلی روز تحویل گزارش کار خواهد بود.

۴- در جلسات آزمایشگاه به صورت مرتب حضور داشته باشید و همراه در جلسات آزمایشگاهی دستور کار را به همراه داشته باشد. درب آزمایشگاه در زمان شروع کلاسها بسته خواهد شد.

حضور نامرتب – عدم مطالعه دستور کار – نداشتن دقت علمی و عملی در آزمایشگاه در نظر گرفته می‌شود.
۵- در هنگام استفاده از وسایل در حفظ آن بکوشید و پس از انجام آزمایش لوازم آزمایش را تمیز و مرتب کنید.

مقدمه
مبحث تکنولوژی بتن برای اکثر اشخاص در ابتدا همانند دروس حفظ کردنی به نظر می‌رسد لیکن با اندکی تامل وتوجه عمیق تر به مطالب مختلف از جمله اجزای متشکله بتن و نحوه تاثیر آنها روی یکدیگر و نهایتا روی خواص بتن تازه و خواص بتن سخت شده مشخص می‌گردد که فقط با درک صحیح مبحث تکنولوژی بتن می‌توان به بتنی با کارایی و پایایی مناسب دست یافت. نظر به کاربردی بودن این تکنولوژی سوالات و مشکلات عمدتا در حین کار مطرح می‌شوند و لذا لازم است پاسخ این سوالات توسط مسئولین آزمایشگاههای بتن و یا کنترل کنندگان کیفیت بتن در کارگاه و یا مهندسین ناظر … و یا به طور کلی توسط تکنولوژیست‌های بتن پاسخ داده شود. مطالب این کتاب برگرفته شده از آئین نامه بتن ایران (آبا) و استاندارد ملی ایران می‌باشد.

بتن سنگ دج ساختگی است که از درهم آمیختن و بهم زدن مخلوط متناسبی از سیمان – شن – ماسه – آب و درصدی هوا که خواسته یا ناخواسته وارد بتن می‌گردد تشکیل شده است (امروزه برای کسب کارایی بهتر و پایایی بیشتر از انواع مواد افزودنی بتن استفاده می‌گردد)

توده اصلی بتن را سنگدانه‌های درشت و ریز (پرکننده‌ها) تشکیل می‌دهد. فعل و انفعال شیمیایی بین سیمان و آب (خمیر سیمان) که به صورت غشاء غلیظ اطراف سنگدانه‌ها را پوشانده باعث یکپارچه شدن و چسبیدن سنگدانه‌ها به یکدیگر می‌گردد که سنگ حاصله بتن نامیده می‌شود.
در این کتاب (آزمایشگاه تکنولوژی بتن) به ترتیب در هر قسمت مطابق با آئین نامه بتن ایران آزمایشاتی انجام می‌گردد و مطالب گسترده‌ای در مورد هر کدام از آزمایشات بیان می‌گردد.
بنابر مطالب گفته شده این کتاب به سه فصل کلی تبدیل می‌گردد.
فصل ۱- خمیر سیمان (مخلوط آب و سیمان)

فصل ۲- پر کننده‌ها مخلوط شن (درشت دانه) و ماسه (ریزدانه)
فصل ۳ – بتن (خصوصیات بتن تازه و سخت شده)
با انتخاب تناسبات مختلفی از مصالح تشکیل دهنده بتن طیف وسیعی از مقاومتهای مختلف بتن به دست می‌آید. امروزه تولید انواع مختلف سیمان – انواع سنگدانه‌های خاص – روشهای مختلف نگهداری و عمل آوری بتن باعث کشف خواص گوناگونی از بتن شده است. در کنار خواص مکانیک مصالح مصرفی مهارت اجرا و نظارت دقیق عامل بسیار مهمی در کسب مقاومت بتن به شمار می‌آید عواملی که باعث مقبولیت عمومی در استفاده از بتن گردیده است عبارتند از:
۱- شکل خمیری قبل از گیرش (که میتواند به هر شکل دلخواهی درون قالب قرار گیرد)
۲- مقاومت خوب در برابر آتش سوزی و عوامل جوی

۳- دسترس بودن مصالح آن
۴- مقاومت فشاری خوب آن
در مقابل مزایای فوق عیب عمده بتن ضعف آن در مقابل کشش می‌باشد که این ضعف توسط میلگرد (بتن آرمه) برطرف گردیده است.

فصل اول – خمیر سیمان
در اثر واکنش شیمیایی که بین سیمان و آب (دوغاب سیمان) صورت می‌گردد. موجب سخت و محکم شدن بتن می‌گردد و باعث چسبندگی دانه‌های شن و ماسه (پرکننده‌ها) به یکدیگر می‌گردد.
خمیر سیمان عموما ۲۰ الی ۳۵ درصد کل حجم بتن را تشکیل می‌دهد و حجم سیمان معمولا ۷ الی ۱۵ درصد حجم بتن را تشکیل می‌دهد مطابق گراف زیر

همانگونه که بیان شده بین سیمان و آب فعل و انفعال شیمیایی صورت می‌گیرد که به آن هیدراتاسیون گویند و برای انجام هیدرتاسیون مقدار آب محدودی لازم است لیکن آب مصرفی در ترکیب بتن همیشه مقداری به مراتب بزرگتر از آن است (بین ۳ الی ۴ برابر) این آب اضافی به منظور ایجاد کارایی لازم در بتن برای پر کردن کامل کلیه زوایای قالب و گرفتن دور کلیه میلگردهای مسلح کننده بتن می‌باشد.

کمترین مقدار خمیر سیمان در بتن مقداری است که دوغاب سیمان دور تمام سنگدانه‌های مخلوط را اندود کند و اگر کمتر از این مقدار سیمان مصرف گردد دانه‌های سنگها به یکدیگر نچسبیده و باعث کاهش شدت مقاومت بتن می‌گردد و بیشترین مقدار خمیر سیمان در بتن به اندازه‌ای می‌باشد که علاوه بر اینکه دور دانه‌های سنگی را اندود کرده فضای خالی استخوان بندی سنگدانه‌ها را نیز پر کند. اگر چنانچه در ساختن بتن بیش از مقدار فوق (مقدار ماکزیمم) خمیر سیمان مصرف گردد گذشته از اینکه به نسبت افزوده شدن سیمان تاب بتن زیاد نمی شود. جنس گران قیمت و کم مقاومت سیمان جانشین جنس ارزان قیمت و پر مقاومت سنگ می‌گردد در نتیجه بتن گران تر و کم مقاومتر می‌گردد.
یکی از مهمترین عوامل در کیفیت بتن نسبت آب به سیمان می‌باشد. برخی از مزایای کاهش نسبت آب به سیمان به شرح زیر می‌باشد.

۱- افزایش مقاومت فشاری و مقاومت خمشی
۲- افزایش قابلیت آب بندی
۳- کاهش جذب آب بتن

۴- افزایش مقاومت نسبت به عوامل جوی
۵- پیوستگی بهتر بین لایه‌های متوالی
۶- چسبندگی بهتر میان فولاد و بتن
۷- کاهش تغییرات حجمی در اثر خشک شدن (نشست)

مقدار آب لازم برای ساختن بتن بستگی به عوامل متعددی دارد مانند غلظت بتن (کارایی یا اسلامپ بتن) – درشتی دانه‌های مصالح سنگی – زبری مصالح سنگدانه‌ها – گرما – رطوبت هوا در هنگام ساخت بتن به طور کلی هر چه بتن غلیظ تر (اسلامپ کمتر) و دانه‌های سنگ درشت تر و هوا خنک تر و مطبوع تر و سطح دانه‌ها صاف تر و شکلشان کروی تر باشد برای ساختن بتن آب کمتری نیاز است.

ذکر این نکته در همینجا لازم است که سیمان به سه طریق بر روی مقاومت بتن اثر می‌گذارد.
۱- مقدار سیمان در مخلوط بتن
۲- نوع سیمان
۳- کیفیت سیمان
سیمان
سیمان یک واژه یونانی است پرتلند نام جزیره‌ای واقع در انگلستان می‌باشد و به جهت اینکه سیمان پس از پختن به رنگ سبز شبیه جزیره پرتلند در می‌آید در تمام دنیا به نام سیمان پرتلند شناخته شده است.

در سال ۱۸۲۴ میلادی شخصی به نام ژوزف آسپدین (سنگ کار و معمار و بنای شهر لیدز) سیمان پرتلند را به ثبت رساند و نخستین نمونه سیمان پرتلند در سال ۱۸۴۵ (۲۱ سال بعد) توسط ایزاک جانسون با حرات دادن مخلوط خاک رس و سنگ آهک تا مرز ذوب شدن و انجام واکنشهای لازم برای تشکیل ترکیبات چسباننده پر قدرت تهیه شد. نخستین سیمان پرتلند در ایران ۱۵۳ سال بعد در سال ۱۳۱۲ با بهره برداری از کارخانه سیمان ری در جنوب تهران تولید شد.

البته در ایران زمین در زمان باستان با گرد آهک شکفته و گرد خاکستر ساروج می‌ساختند و برای اندود و رومالی و بدنه آبگیرها مصرف می‌گردند با گرد آهک شکفته و گرد آجر ملات سرخ رنگی می‌ساختند و کف درونی ساختمانها را با آن روکش می‌کردند کف قسمتهایی از کف تخت جمشید و کاخ شوش با این ملات سرخ رنگ روکش شده است و بعد از گذشت ۲۶۰۰ سال هنوز پابرجا می‌باشد. بعلاوه با گرد آهک زنده و سفیده تخم مرغ ملاتی می‌ساختند و برای درزگیری ساختمانهای آبی (سازهای هیدرولیکی) ترک خورده و بند زدن ظروف چینی شکسته مصرف می‌کردند.
انواع سیمانها

انواع گوناگون سیمانها تولید می‌شود تا شرایط فیزیکی و شیمیایی معینی را برای هدفهای خاص لازم است برآورد نماید. سیمانهای معمولی در ایران به شرح زیر است.
سیمان پرتلند نوع ۱: مصارف عمومی دارد و برای هر کاری که مستلزم ویژگیهای خاص نباشد مناسب است.
سیمان پرتلند نوع ۲: در مواردی مصرف می‌گردد که اقدام احتیاطی برای جلوگیری از گزند سولفاتها لازم باشد همچنین هنگامی که مسئله پایایی بتن در مقابل سولفاتها و حفاظت میلگردهای آرماتور در مقابل حمله نمکهای کلر به طور همزمان مطرح باشد استفاده می‌گردد.

سیمان پرتلند نوع ۳: سیمانی با مقاومت زودرس است و معمولا در مواردی به کار می‌رود که قالبها باید زودتر از موعد باز شوند.
سیمان پرتلند نوع ۴: یک سیمان با حرارت زایی کم است و در جایی که آهنگ تولید حرارت و مقدار حرارت تولید شده باید حداقل باشند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سیمان پرتلند نوع ۵: یک سیمان مقاوم در برابر سولفاتهاست و در بتنی که مورد حمله شدید سولفاتها قرار می‌گیرند به کار می‌رود. مصرف این نوع سیمان در محیطهایی که علاوه بر سولفاتها به املاح کلر هم آلوده باشند از لحاظ حفاظت میلگردها نامناسب است.

سیمان پرتلند پوزلانی: این سیمان‌ها از آسیاب کردن و مخلوط کردن پوزلانها (خاکهای طبیعی و مصنوعی جایگزین سیمان) با سیمان پرتلند ساخته می‌شود. پوزولانها به مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومینیومی اتلاق می‌گردد که به تنهایی خاصیت گیرش و سیمانی شدن را ندارند ولی به صورت ذرات ریز در مجاورت رطوبت با آهک آزاد شده از هیدراتاسیون سیمان و درجه حرارت محیط ترکیباتی با خاصیت سیمانی تشکیل می‌دهند درصد جایگزینی پوزلانها بین ۱۵ تا ۴۰ درصد متغیر است. کاربرد عمده این سیمانها در بتن ریزیهای حجیم می‌باشد و در مقابل سولفاتها مقاومتی بهتر از سیمان پرتلند نوع ۱ دارند.

سیمان پرتلند روباره‌ای: این سیمان از آسیاب و مخلوط کردن سیمان پرتلند و سرباره کوره آهنگذاری به دست می‌آید. درصد سرباره مخلوط بین ۲۵ تا ۷۰ درصد متغیر است.
به غیر از سیمانهای معمول گفته شده سیمانهای دیگری نیز وجود دارند مانند:
سیمان پرتلند ممتاز: دارای مقاومت فشاری بیشتری در روزهای نخست نسبت به سیمان پرتلند نوع ۱ است.
سیمان برقی (نسوز) یا سیمان آلومینیومی: این نوع سیمان علاوه بر کسب مقاومت شدید در روزهای اولیه دارای خاصیت ویژه دیگری نیز هستند. این نوع سیمان در برابر اثر آب دریا و سولفاتهای آب و زمین پایدار می‌باشد.

سیمانهای پرتلند سفید و رنگی: سیمان پرتلند سفید مانند سیمان پرتلند معمولی ساخته می‌شود. اگر در مواد خام سیمان پرتلند آهن موجود نباشد رنگ سیمان پرتلند سفید می‌شود حداکثر آهن در سیمان سفید ۸/۰ درصد (۸ در هزار) وزن کل می‌باشد.
برای ساخت سیمانهای رنگی به لینکر سیمان سفید ۵ تا ۱۰ درصد وزنش مواد معدنی با نرمه سنگهای رنگی آسیاب می‌کنند.
اضافه کردن اکسید آهن برای رنگ قرمز – زرد – قهوه‌ای – سیاه
اضافه کردن اکسید منگنز برای رنگ سیاه – قهوه ای
اضافه کردن اکسید کرم برای رنگ سبز
اضافه کردن اکسید آبی کبالت برای رنگ آبی
اضافه کردن کربن (دوده) برای رنگ سیاه
سیمان حباب زا (سیمان هوازا): در بتن هایی که با این نوع سیمان ساخته می‌شوند نسبت به یخ زدن و ذوب شدن متوالی مقاومت بالایی دارند و همچنین در بتنی که تازه ساخته شده از جدایی دانه‌های سنگی جلوگیری می‌کنند. مواد حباب زای مناسب عبارتند از اسیدهای چرب و صابونهای آنها – رزین‌های چوب – لیگنوسولفونیت‌ها
سیمان ممتاز: مانند سیمان نوع ۱ ساخته می‌شود ولی ریزتر آسیاب شده و دو بار پخته می‌گردد. این نوع سیمان در موقع هیدراته شدن گرمای بیشتری در روزهای اولیه تولید می‌کند.
سیمانهای سوپرسولفات: که در برابر آب دریا بسیار مقاوم است و قادر است بالاترین غلظت سولفاتها را در آب و خاک تحمل کند.
سیمانهای منبسط شونده: این سیمان دارای مقدار زیادی C3A (سه کلسیم آلومینات) و سولفات کلسیم است.
از مهمترین انواع دیگر سیمانها می توان سیمان چاه کنی – سیمان پرتلند ضد آب – سیمانهای خمیری ; را نام برد.
سیمان پرتلند بر طبق تعریف استاندارد ملی ایران: سیمان پرتلند چسباننده ای است آبی که از پودر نمودن توام کلینکر همراه با مقدار مناسبی سنگ گچ به منظور تنظیم زمان گیرش اولیه بدست می‌آید. کلینکر فراورده‌ای است مرکب که عمدا از سیلیکاتهای کلسیم و آلومیناتها تشکیل شده است و از واکنش حرارتی – شیمیایی مواد آهکی و رسی در کوره سیمان تا دمای معین بدست می‌آید.
فرایند سخت شدن سیمان در مجاورت آب را هیدراتاسیون نامند محصول واکنش همانگونه که گفته شد سیلیکاتهای کلسیم آبدار است ترکیبات شیمیایی دیگر نظیر آلومیناتها نیز در این عمل موثرند. ذکر این نکته در همینجا لازم است که در مواقعی که سیمان با آب مخلوط میشود واکنش شیمیایی آغاز می‌شود و بر روی سطح هر دانه سیمان محصولات حاصل از هیدراته شدن پدید می‌آید که به سبب متصل شدن این محصولات به یکدیگر و تمام دانه‌ها به یکدیگر ارتباط پیدا می‌کنند. این واکنش شیمیایی (هیدراتاسیون) همواره با تولید حرارت همراه می‌باشد و هر چه کسب مقاومت سریع تر باشد تولید گرما در واحد زمان بیشتر خواهد شد.
۱- موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران (www.isiri.ir) تنها مرجع رسمی کشور است که عهده دار وظیفه تهیه و تدوین و نشر استانداردهای ملی (رسمی) می‌باشد. در تهیه و تدوین این استانداردها سعی شده است که ضمن توجه به شرایط موجود و نیازهای جامعه حتی المقدور بین استانداردهای ایران و استانداردهای کشورهای صنعتی و پیشرفته هماهنگی ایجاد شود.

۲- در ماده ۳۳ قانون نظام مهندسی و کنترل ساختمان مصوب اسفند ماه ۱۳۷۴ مجموعه اصول و قوانین فنی و آئین نامه کنترل و اجرای آنها به نام مقررات ملی ساختمان و طبق شماره گذاری دفتر امور فنی و تدوین معیارهای سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور (دت) تدوین نموده است و رعایت این اصول را الزامی اعلام کرده است.
لذا در این کتاب هر دو آزمایش «استاندارد ملی ایران و (دت)» و استانداردهای دیگر کشورهای صنعتی و پیشرفته شرح داده شده است و در تمام موارد شماره های استاندارد برای پی گیری و کنترل بیشتر درج گردیده است.

آزمایش شماره ۱ روش تعیین جرم حجمی سیمان بر اساس استاندارد ASTM C188-89
۱- هدف: تعیین جرم حجمی سیمان
۲- اهمیت و کاربرد: جرم حجمی سیمان هیدرولیکی به عنوان جرم واحد حجم ذرات جامد تعریف می‌گردد. برای تعیین وزن مخصوص یک جسم باید حجم وزن معینی از آنرا پیدا کرد.
در کلیه مصالح ساختمانی از جمله سیمان وزن مخصوص در حالتهای مختلف بدست می‌آید از جمله وزن مخصوص ویژه gr/cm3. وزن مخصوص ویژه جسم جامد برابر است با وزن جسم جامد آن بخش بر حجم جسم جامدش جسم جامد را حداقل ۲۴ ساعت در گرمخانه در دمای ۵۱۰۵ درجه سانتی گراد نگهداری نموده تا کاملا خشک شود جسم جامد خشک شده را وزن کنید و سپس حجم آنرا بدون فضای خالی بدست می‌آوریم و از تقسیم وزن جسم جامد بر حجم آن می‌توان وزن مخصوص ویژه آنرا مشخص نمود. در مورد سیمان یا مصالح دیگر ساختمانی پودر شده می‌بایست از پودر رد شده از الک ۲۰۰ استفاده نمود.

وزن مخصوص سیمان مطابق با استاندارد ایران به شرح ذیل می‌باشد.
وزن مخصوص ویژه سیمان پرتلند gr/cm325/3-3
وزن فضایی کیسه نلرزیده gr/cm3 25/1-1
وزن فضایی سیمان لرزیده gr/cm38/1-5/1

وزن فضایی سیمان فله gr/cm33/1-1
وزن مخصوص ویژه سیمان پوزولانی gr/cm3 9/2-3
۳- وسایل مصالح مورد نیاز:
ترازو با دقت ۱/۰ گرم
قیف پایه بلند و کوتاه هر کدام یک عدد
نفت سفید یا الکل یا هر مایع دیگری که مناسب باشد.

پودر سیمان رد شده از الک ۲۰۰ که به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۵۱۰۰ درجه سانتی گراد نگهداری شده است
بالن لوشاتلیه – این وسیله بالن استانداردی با مقطع دایره‌ای است که شکل و ابعاد آن در شکل ۱ نشان داده شده است. در شکل کلیه مشخصات بالن در ارتباط با نوشته‌ها – فاصله‌ها – فضاها و درجه بندی‌ها مشاهده می‌شود.
نفت سفید یا الکل یا بنزین یا هر مایع شیمیایی دیگر که بر روی سیمان واکنش انجام ندهد و وزن حجمی آن کمتر از gr/cm362/0 باشد.
۴- شرح آزمایش:

بالن را با نفت یا الکل یا هر مایع دیگری تا نقطه‌ای بین علامتهای ۰ تا ۱ میلی متر در ساقه بالن پرنمائید. برای ریختن مایع از قیف پایه بلند استفاده کنید. چنانچه قسمت داخلی لوله آغشته شده باشد قسمت بالای لوله را خشک کنید. در این موقع مقدار مایع را در بالن را قرائت کنید و آنرا یادداشت نمائید (V0)
مقداری سیمان (گرم۶۴) را با دقت ۱/۰ گرم وزن نموده (m1) (مشخصات سیمان قبلا ذکر شده است) و تمام سیمان را با دقت در داخل بالن بریزید باید دقت نمود که از مسدود شدن لوله بالن جلوگیری شود برای این منظور می‌توان از یک وسیله لرزاننده استفاده نمود. پس از آنکه تمام سیمان در داخل بالن ریخته شد. در پوش بالن را گذاشته و آنرا به صورت مایل تکان دهید یا به آهستگی در مسیر یک دایره افقی بچرخانید طوری که مطمئن شوید هوای بین دانه‌های سیمان خارج شود.
در این مرحله مجددا سطح مایع را قرائت نمائید (V1) و یادداشت کنید.

تذکر ۱- وسیله آزمایش قبل از انجام آزمایش باید کاملا تمیز و خشک باشد و تمام سیمان توزین شده در لوله ریخته شود.
تذکر ۲- به علت خاصیت موئینگی لوله باید روی قرائت اول و دوم دقت کافی را مبذول داشت.
تذکر ۳- درجه حرارت مایع (الکل – نفت – بنزین و …) و پودر سیمان و بالن و محل آزمایش در خلال آزمایش ۷/۱۷ الی ۳/۲۳ درجه سانتی گراد باشد.
۵- محاسبات:
= وزن مخصوص ویژه سیمان
سوالات
چرا باید سیمان مورد آزمایش را قبل از آزمایش ۲۴ ساعت در دمای ۵۱۰۵ درجه نگهداری نمود و چرا باید سیمان را با الک شماره ۲۰۰ الک نمود.

آزمایش شماره ۲ روش تعیین درجه نرمی سیمان بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۳۹۰ و دت ۱۰۹ و C204-89 ASTM و DIN-1164-85
۱- هدف: تعیین درجه نرمی سیمان پرتلند

۲- اهمیت و کاربرد: یکی از عوامل موثر بر میزان هیدراتاسیون ریزی دانه‌های سیمان می‌باشد. هر قدر که ذرات سیمان ریزتر باشد میزان هیدرتاسیون افزایش می‌یابد و بنابراین روند کسب مقاومت و گیرش زودتر انجام می‌گیرد. بطور کلی دانه‌های ۱۰ الی ۲۴ میکرون مقاومت سیمان را تامین می‌کنند و لی برای تامین درجه خمیری لازم به دانه‌های ریزتر از ۱۰ میکرون نیز نیاز هست زیرا عامل پلاستیکی – نفوذناپذیری و اخذ مقاومت زیاد و سریع بتن دانه‌های کوچکتر از ۱۰ میکرون می‌باشد. همچنین ابعاد دانه‌ها نباید از ۵ میکرون کوچکتر باشد زیرا سب گیرش بسیار سریع و احتمالا گیرش کاذب می‌شود.

ذکر این نکته در همینجا ضروری است که تولید حرارت هیدراتاسیون تنها در واحد زمان افزایش می‌یابد (به علت کاهش زمان گیرش) ولی کل حرارت هیدراتاسیون تولیدی از زمان اختلاط به بعد تغییری نمی یابد از این رو چنانچه مقاومت نهایی خمیر یا بتن مد نظر باشد نرمی سیمان یکی از عوامل بسیار مهم می‌باشد ولی مهمتر از ترکیب شیمیایی سیمان نمی باشد. قابل ذکر است که افزایش ریزی سیمان باعث افزایش زمان آسیاب نمودن و سیمان مصرف گچ زیادتر و کاهش سریعتر کارایی بتن می‌گردد. هیدراتاسیون سیمان از سطح دانه‌های آن آغاز می‌شود و سرعت واکنش شیمیایی آب و سیمان به ریزی سیمان مربوط بوده و لذا هیدراتاسیون سریع و افزایش مقاومت سریع سیمانی با ریزی بالا مورد نیاز است. عملا دانه‌های بزرگتر از ۱/۰ میلی متر ۱۰۰ میکرون در آبگیری شرکت نکرده و دانه‌های بزرگتر از ۲۰ میکرون پس از یک هفته می‌تواند به افزایش مقاومت کمک کنند.
این آزمایش به دو روش انجام می‌گردید.

الف- تعیین درجه نرمی سیمان از طریق بتن باقی مانده سیمان بر روی الک
ب- تعیین درجه نرمی سیمان از طریق دستگاه هوا تراوی (نفوذپذیری)
ابتدا به روش اول آزمایش را شرح می‌دهیم و سپس به طریقه دوم.
۳- وسایل آزمایش:
الک ۹۰ میکرون شماره ۱۷۷ در سیستم ASTM

ترازو با دقت ۰۱/ گرم
دستگاه لرزاننده (شیکر)
اون دستگاه گرم کن که قادر به تولید گرما یکنواخت تا ۵۱۰۵ درجه سلسیوس باشد.
۴- نمونه برداری: برای هر بار آزمایش نیاز به ۰۰/۱۰۰ گرم سیمان می‌باشد.
۵- روش آزمایش: این روش آزمایش کاملا اختیاری است و برای این منظور از الکهای ۹۰ میکرونی استفاده می گردد. برای انجام این آزمایش ۰۰/۱۰۰ گرم سیمان را که در اون در دمای ۵۱۰۵ درجه سانتی گراد قرار داده ایم توزین می‌نمایم سیمان را در محیط خشک و بدور از رطوبت تا درجه حرارت اتاق خنک می‌کنیم و سپس تمام آنرا در داخل الک ۹۰ میکرونی (همراه با زیر الک ودرب) ریخته و سپس آنرا به مدت ۲۵ دقیقه مطابق شرح زیر الک می‌کنیم.

الک کردن بدین طریق انجام می‌گردد که با یک دست الک را محکم و به صورت کمی مایل نگه می‌دارند و سپس به وسیله دست دیگر ضربه‌هایی به الک وارد نموده و این ضربات را به میزان ۱۲۵ بار در دقیقه تکرار کنید و بعد از هر ۲۵ بار یکدفعه آنرا به صورت افقی نگه دارید و با گرداندن ۹۰ درجه چند ضربه ملایم به قید الک بزنید بعد از هر ۱۰ تا ۲۰ دقیقه یک بار سطح زیرین الک را با برس نرم برای باز کردن چشمه‌های الک پاک کنید. بعد از ۲۵ دقیقه الک کردن باقیمانده روی الک را با کج کردن و ضربه زدن روی ظرفی جمع آوری و توزین کنید.
پس از خاتمه کار الک کردن باقی مانده را مجددا الک کنید تا اینکه مطمئن شوید در عرض ۲ دقیقه الک کردن کمتر از ۱/۰ گرم از آن الک می‌گذرد.

وزن باقی مانده روی الک برحسب درصد وزنی زبری وتا حدود ۵/۰ تقریب گزارش شود.
برای کنترل صحت آزمایش یک بار دیگر آزمایش را با ۰۰/۱۰۰ گرم سیمان تجدید کنید. نتیجه آزمایش دوم نباید بیش از ۱ درصد با نتیجه آزمایش اول فرق داشته باشد. در صورت اختلاف بیشتر بود برای سومین بار آزمایش را تکرار کنید و متوسط نتیجه سه آزمایش را گزارش کنید.
محاسبات درصد نرمی سیمان به صورت زیر محاسبه می‌گردد.
Z درصد وزنی زبری سیمان

R وزن باقی مانده سیمان روی الک ۹۰ میکرونی gr N=100-Z
W وزن کل نمونه اولیه سیمان gr
N درصد وزنی نرمی سیمان
ب- تعیین درجه نرمی سیمان پرتلند از طریق دستگاه هواتراوی (نفوذپذیری) بلن
هدف- منظور از این آزمایش تعیین سطح مخصوص سیمان می‌باشد.
اهمیت و کاربرد: سطح مخصوص سیمان عبارت است از سطح جانبی دانه‌های موجود در واحد وزن بنابراین واحد سطح مخصوص سانتی متر مربع بر گرم می‌باشد.
مقادیر تقریبی سطح مخصوص سیمانها به قرار زیر می‌باشد.
سیمانهای ریزدانه حدود cm2/gr4500

سیمانها با دانه حدود cm2/gr3000
سیمانهای درشت دانه حدود cm2/gr2000
مطابق استاندارد ایران سطح مخصوص کلیه سیمانها پرتلند شامل نوع ۱ و ۲ و ۴ و ۵ برابر cm2/gr2600 و سیمان پرتلند نوع ۳ تقریبا cm2/gr4000 می‌باشد.
همانگونه که قبلا هم بیان شد سیمانهای ریزدانه دارای گیرش سریع بوده این نوع سیمان تاب مقاومت فشاری آن به ویژه در روزهای نخست پس از گیرش سیمان از انواع دیگر سیمان پرتلند بیشتر می‌باشد. معمولا مواد اولیه و درصد اختلاط سیمانهای ریزدانه سیمانهای ممتاز مانند سیمان پرتلند نوع ۱ است تنها در ساخت آن دقت بیشتری صورت می‌گیرد و اینکه آن را ریزتر آسیاب می‌کنند و در بعضی موارد بعد از آسیاب کردن دوباره می‌پزند.

نگهداری سیمان فله فقط در سیلو مجاز است نگه داری و ذخیره سازی نباید در کیسه‌ها که لایه کاغذی در شرایط مناسب بیش از ۶ هغته و در سیلوهای مناسب از ۳ ماه تجاوز کند در صورت تجاوز مقاومت سیمان حدود ۲۰ درصد کاهش می‌یابد و سطح مخصوص آنها حدود ۲۰۰۰ سانتی متر مربع بر گرم کاهش می‌یابد. در صورت تجاوز از مهلت های یاد شده سیمان باید قبل از مصرف آزمایش شود و یا در قسمتهای غیر سازه‌ای مصرف می شود. به طور کلی رعایت شرایط استاندارد ملی ایران شماره ۲۷۶۱ الزامی است (آئین نامه کاربرد حفاظت و انبار کردن سیمان در کارگاه ساختمان)
وسایل آزمایش:
ترازو با دقت ۰۱/ گرم
دماسنج – زمان سنج
دستگاه بلن
این روش آزمون به وسیله دستگاه هواتراوی (نفوذ هوا) موسوم به دستگاه بلن (Blaine) انجام می‌گیرد و نرمی سیمان پرتلند را به طریق سطح مخصوص آن یعنی مجموع سطح اشغالی بر حسب سانتی متر مربع بر یک گرم سیمان تعیین می‌کند.
شرح دستگاه بلن
دستگاه بلن شامل وسیله کشش یک مقدار معینی هواست که از میان یک بستر سیمان که با تخلخل معینی تهیه شده باشد عبور نماید. اندازه حفرها در بستر سیمان با تخلخل معین با اندازه دانه‌های سیمان رابطه دارد و مبین میزان جریان هوا در داخل بستر است این دستگاه چنانچه در شکل ۱ نشان داده شده است دارای قسمتهای مختلف زیر است.
استوانه تراوایی (سلول):
این استوانه معمولا از شیشه یا فلز سخت و ضد زنگ ساخته می‌شود و قطر داخلی آن ۱/۰۲۷/۱ سانتی متر می‌باشد.سطح فوقانی محفظه نسبت به محور استوانه باید یک زاویه قائمه تشکیل دهد ضمنا یک برآمدگی به عرض ۲/۱-۱ میلی متر در خود ساختمان محفظه و یا در داخل استوانه دورا دور (۵/۱۵ سانتی متر سطح فوقانی) برای نگهداری صفحه مشبک منظور می‌کنند.
صفحه مشبک:
صفحه باید از فلز ضد زنگ ساخته شود و دارای ضخامت ۱/۰۹/۰ میلی متر و تعداد ۳۰ الی ۴۰ سوراخ به قطر حداکثر یک میلی متر باشد. به طوری که فواصل آنها به طور مساوی روی صفحه مشبک تقسیم گردیده باشد. صفحه باید به خوبی در داخل محفظه قرار گیرد و به آسانی در داخل استوانه جای گیرد.
سمبه (پیستون):
سمبه باید از لامینات فنولیک ساخته شده باشد و داخل استوانه را با یک فاصله حداکر ۱/۰ میلی متری پر کند کف سمبه باید لبه تیز و نسبت به محور سمبه ۹۰ درجه باشد. خروج هوای اضافی باید از مرکز و یا یکی از طرفین سمبه تامین شود قسمت بالای سمبه باید دارای کلاهک باشد به طوری که وقتی سمبه کاملا داخل استوانه می‌شود و کلاهک سمبه به بالای استوانه می‌چسبد یک فاصله ۱/۰۵/۱ سانتی متری کف سمبه و قسمت بالای صفحه مشبک باقی بماند.
کاغذ صافی:
کاغذ صافی باید از نوع متوسط باشد (نوع ۱ درجه B) کاغذ صافی باید مدور و دارای لبه نرم و قطری برابر قطر داخلی محفظه باشد برای هر آزمایش باید از کاغذ صافی نو استفاده شود. لوله فشار سنج (لوله مانومتریک): لوله u شکلی برابر مشخصات داده شده در شکل می‌باشد.
قطر خارجی لوله ۹ میلی متر و در قسمت بالای لوله که استوانه تراوایی (سلول) روی آن قرار می‌گیرد. باید کاملا آبندی شود که هوا نتواند از آن عبور کند. قسمتی از لوله U شکل که به استوانه مربوط می‌شود باید با یک خط نشانه‌ای در فاصله ۵/۱۲ الی ۵/۱۴ سانتی متری زیر شیر خروجی هوا ساخته شود و ضمنا فواصل ۵/۱ و ۷ و ۱۱ سانتی متری همین خط فاصله برابر شکل با خط نشانه مشخص می‌گردد.
طول لوله فشارسنج از کف تا زیر شیر هوا باید ۲۵ تا ۵/۳۰ سانتی متر باشد در فاصله حداکثر ۵ سانتی متری لوله U یک شیر آبندی شده باید نصب شود و خود لوله U روی پایه‌ای باید به خوبی مستقر شود و کاملا به شکل عمودی قرار گیرد.
محلول فشارسنج:
لوله U شکل باید تا پائین ترین خط نشانه با محلول غیر فواری پر شود که رطوبت را جذب نکند و دارای ناروایی و وزن مخصوص کم باشد مانند دی بوتیل فتالات – دی بوتیل ۱ بنزن – دی بوتیل ۲ بنزن – دی کربوکسیلات – یا هر نوع روغن معدنی سبک
زمان سنج:
زمان سنج باید دارای دکمه قطع و وصل باشد و دقت خواندن آن تا نزدیک ۵/۰ ثانیه و یا کمتر باشد.
حجم استوانه تراوایی (سلول):
حجم بستر فشرده شده سیمان در داخل استوانه تراوایی (سلول) باید به وسیله جانشین کردن جیوه انجام شود.
حجم سلول که در این آزمایشگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد. Cm3812/1 به وسیله جیوه اندازه گیری شده است.
تهیه نمونه:
نمونه سیمان مورد آزمایش را در یک شیشه درب دار کوچک ۱۰۰ سانتی متر مکعب بریزید و برای مدت دو دقیقه آنرا به شدت به هم بزنید تا ذرات به هم چسبیده آن از یکدیگر باز شود.
وزن نمونه:
مقدار سیمان استاندارد که برای میزان کردن دستگاه به کار می‌رود مقداری است که یک بستر سیمان با تخلخل ۰۰۵/۵/۰ تشکیل دهد و به طریقه زیر محاسبه می‌گردد.

W وزن نمونه لازم برای آزمایش بر حسب گرم
= تکاشف نسبی (وزن مخصوص نسبی) نمونه آزمونه (برای سیمان پرتلند gr/cm325/3-3)
V حجم (استوانه تراوایی) بستر سیمان
شرح آزمایش: در این آزمایش سطح مخصوص سیمان از روی زمان عبور حجم ثابتی از هوا تحت فشار معین و درجه حرارت معلوم از میان قشر فشرده شده سیمان در شرایط مشخص محاسبه می‌گردد.
ابتدا صفحه مشبک را در داخل سلول (استوانه تراوایی) در محل خودش قرار گیرد یک کاغذ صافی در داخل محفظه بگذارید و با کمک مداد آنرا روی صفحه مشبک فشار دهید مقدار معین سیمان وزن شده از رابطه ۱ بدست آمده را با دقت ۰۱/ گرم توزین شده است در محفظه بریزید آنگاه سطح سیمان را با ضربه‌های ملایمی که به محفظه می‌زنید صاف کنید. یک کاغذ صافی روی سطح سیمان قرار دهید و سمبه را داخل کنید تا آنجایی که کلاهک آن به سطح استوانه برسد بستر سیمان را کاملا فشار دهید و سپس سمبه را به آرامی از بستر سیمان خارج کنید. محفظه تراوایی (سلول) را روی لوله U شکل قرار دهید و مطمئن گردید که محفظه روی لوله به خوبی آبندی شده است (برای اطمینان از این امر سطح تماس لوله مانومتریک و جداره خارجی سلول را با روغن کمی چرب کنید دقت کنید به کاغذ صافی و بستر سیمان اختلالی وارد نشود).
هوای موجود در یک بازوی لوله U شکل را به آهستگی تخلیه کنید به طوری که محلول به بالاترین نشانه لوله برسد در این موقع شیر را ببندید و زمان سنج را حاضر کنید و همینکه مایع سنج به نشانه دوم لوله (از بالا) رسید آن را به کار اندازید و زمانی که به نشانه سوم لوله U شکل رسید آنرا متوقف سازید و فاصله زمانی بین این دو نشانه را با دقت ۵/۰ ثانیه بدست آورید. درجه حرارت محیط آزمایشگاه را با دماسنج برحسب درجه سیلسیوس (سانتی گراد) مشخص نمائید.
تذکر به علت خاصیت موئینگی در داخل لوله مانومتریک در موقع قرائت بین دو نقطه ۲ و ۳ باید با دقت عمل نمود.
سطح مخصوص سیمان از رابطه زیر بدست می‌آید.

S سطح مخصوص برحسب سانتی متر مربع بر گرم برای نمونه مورد آزمایش
Ss سطح مخصوص بر حسب سانتی متر مربع بر گرم از نمونه استاندارد برای میزان کردن دستگاه
T فاصله زمانی اندازه گیری شده در لوله مانومتریک بر حسب ثانیه برای نمونه آزمایشی
Ts فاصله زمانی اندازه گیری شده در لوله مانومتریک برحسب ثانیه برای نمونه استاندارد برای میزان کردن دستگاه
e تخلخل بستر نمونه مورد آزمایش که در اینجا برابر ۰۰۵/۵/۰ می‌باشد.
es تخلخل بستر نمونه سیمان استاندارد برای میزان کردن دستگاه
تکاشف نسبی (وزن مخصوص نسبی) نمونه مورد آزمایش
s وزن مخصوص نسبی (تکاشف) نمونه سیمان استاندارد برای میزان کردن دستگاه
n ناروایی (لزجت دینامیکی) هوا بر حسب پواز poises برای نمونه مورد آزمایش
ns ناروایی (لزجت دینامیکی) هوا بر حسب پواز poises در دمای آزمایش نمونه استاندارد برای میزان کردن دستگاه
چنانچه رابطه را ساده نمایم به صورت زیر خواهد بود.

در این آزمایشگاه نمونه استاندارد در دمای ۲۵ درجه انجام گرفته است و به جای قسمت اول فرمول می‌توان ضریب ۲۱ را جایگزین نمود.

لزجت دینامیکی هوا (ناروایی) بر حسب پواز بر طبق جدول زیر می‌باشد.
درجه حرارت لزجت دینامیکی
۱۶ ۰۰۰۱۷۸۸
۱۸ ۰۰۰۱۷۹۸
۲۰ ۰۰۰۱۸۰۸/
۲۲ ۰۰۰۱۸۱۸/
۲۴ ۰۰۰۱۸۲۸
۲۶ ۰۰۰۱۸۳۷/
۲۸ ۰۰۰۱۸۴۷/
۳۰ ۰۰۰۱۸۵۷/
۳۲ ۰۰۰۱۸۶۷/
۳۴ ۰۰۰۱۸۷۶/
این آزمایش را حداقل ۲ بار انجام داده و سطح مخصوص عبارت است از حد متوسط نتیجه دو آزمایش و این دو آزمایش با اختلاف ۲ درصد نسبت به یکدیگر قابل قبول است.
سوالات
۱- روشهای دیگری که بتوان اندازه ریزی ذرات را مشخص کرد را شرح مختصری دهید.
۲- چرا بعد از بیرون آوردن نمونه از استوانه (سلول) نمونه دو رنگ شده است.

آزمایش شماره ۳ روش تعیین غلظت خمیر نرمال سیمان بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۳۱۹ و دت ۱۱۶ و ۱۸۷-۸۶ ASTM C
۱- هدف: تعیین مقدار آب لازم جهت تهیه خمیر سیمان با غلظت نرمال

۲- اهمیت و کاربرد: چون میزان آب خمیر نمی تواند اختیاری انتخاب گردد و از طرفی برای آنکه بتوان نتایج آزمایش زمان گیرش یا سلامت انواع سیمانها یا نمونه‌های ناشناخته سیمان را با یکدیگر مقایسه نمود از این جهت لازم است میزان روانی خمیر مورد آزمایش بوسیله ضابطه مشخصی مورد ارزیابی قرار گیرد که در صورت عدم جوابگویی با شرایط مطلوب و استاندارد که در زیر آمده، غلظت آن تغییر داده شود تا شرایط مورد نظر حاصل گردد.

همچنین برای تعیین زمانهای گیرش اولیه و نهایی و نیز آزمایش سلامت سیمان لازم است خمیر سیمانی با غلظت کنترل شده به کار برده شود.
مطابق استاندارد ایران چنانچه میله آب سنج در مدت ۳۰ ثانیه با نفوذ در خمیر سیمان در فاصله ۱۶ میلی متری از کف قالب قرار گیرد. در این صورت غلظت خمیر، نرمال است، بر طبق استاندارد ASTM چنانچه میله آب سنج در مدت ۳۰ ثانیه در فاصله ۱۱۰ میلی متر کف قالب قرار گیرد غلظت خمیر نرمال است. ضمنا مقدار آب خمیر نرمال عموما بین ۳۳-۲۶ درصد وزن سیمان خشک می‌باشد.

۳- وسایل آزمایش:
ترازو – حداقل ظرفیت ۱ کیلوگرم با دقت ۱/۰ گرم یا کمتر
استوانه مدرج – حداقل ظرفیت ۲۰۰ میلی متر

دستگاه ویکات – این دستگاه مطابق شکل زیر تشکیل شده از:
الف) پایه (D) که بر روی آن میله تحرک (B) قرار گرفته یک سر آن دارای سوزن متحرک به قطر ۰۵/۰۱۳/۱ میلی متر و به طول ۵۰ میلی متر و سر دیگر این میله در طول ۵۰ میلی متری دارای قطر ۰۵/۰۱۰ میلی متر می‌باشد که به میله آب سنج (غوطه ور G) معروف است و جهت آزمایش تعیین غلظت خمیر نرمال سیمان بکار می‌رود. میله متحرک (B) دارای عقربه‌ای است که بر روی یک صفحه مدرج متصل به پایه (D) بالا و پایین می‌رود‏ حرکت قائم میله (B) نسبت به پایه و حرکت قائم عقربه نسبت به میله (B) توسط پیچ جداگانه قابل کنترل می‌باشد، وزن کلی قسمت متحرک دستگاه ویکات در موقع استفاده همراه با سوزن C بایستی ۱۳۰۰ گرم باشد (سر دیگر میله بصورت میله آب سنج ساخته شده است)، وزن سوزن C باید ۵/۰۹ گرم باشد.

ب) قالب ویکات از یک استوانه شکافدار با قطر داخلی ۸۰ میلی متر و ارتفاع ۴۰ میلی متر که بر روی صفحه غیر متخلخل قرار می‌گیرد تشکیل شده است، جدار خارجی استوانه دارای شیب دو درجه می‌باشد و بوسیله حلقه قیدی شکاف استوانه کاملا بسته می‌شود.

۴- روش آزمایش:
مقدار ۵۰۰ گرم سیمان از نوع سیمان مورد نظر نمونه برداری کرده حدود %۲۵ وزن سیمان آب مناسب برای اختلاط توزین نمایید.
میله آب سنج (G) را روی صفحه دستگاه قرار داده و عقربه متحرک روی صفحه مدرج دستگاه را روی عدد صفر پایین تنظیم کرده‏ در این صورت می‌توان فاصله سر میله (G) را از صفحه دستگاه بوسیله عقربه تعیین نمود.

آب توزین شده را همراه با نمونه سیمان در یک ظرف با فضای کافی، توسط یک قاشق بهم زده و پس از اینکه آب با سیمان مخلوط شد (بطوریکه آب به صورت آزاد دیده نشود) توسط دستکش لاستیکی به خوبی مالش داده و پس از کسب روانی آن را به شکل گلوله‌ای درآورده و در فاصله تقریبا ۱۵ سانتیمتری، ۶ بار از یک دست به دست دیگر پرتاب نمایید. توجه داشته باشید زمان تهیه خمیر از لحاظ افزودن آب به سیمان تا آغاز ریختن خمیر در قالب نباید از ۴/۱۴ دقیقه بیشتر شود.
پس از تهیه خمیر سیمان، آن را به آرامی وارد قالبی که در دست دیگر قرار دارد نموده بطوریکه هیچگونه فشاری به خمیر سیمان وارد نگردد، سپس قالب را از طرف دیگر به آرامی ولی با سرعت عمل بر روی صفحه کاملا صاف قرار داده، بعد از تماس قالب با صفحه صاف قسمت اضافی خمیر را بریده و توسط ماله سطح آن را یکسان با سطح قالب نمایید. تمام این کارها باید حداکثر در مدت ۳۰ ثانیه انجام شود.

قالب خمیردار را که بر روی صفحه صاف قرار داد در زیر میله آب سنج (G) قرار دهید و سپس به آرامی سر میله آب سنج را در تراز سطح خمیر قرار داده و بوسیله پیچ مربوطه آنرا محکم کنید (در این حالت عقربه بایستی عدد ۴۰ میلی متر را روی صفحه مدرج نشان دهد)‏، با باز کردن پیچ به مدت ۳۰ ثانیه میله (G) در خمیر نفوذ می‌کند که باید موقعیت آن را قرائت و یادداشت نمایید. هنگام آزمایش نباید هیچ لرزشی در دستگاه آزمایش ایجاد شود. اگر میله پس از آزاد شدن در مدت ۳۰ ثانیه در فاصله ۵ تا ۷ میلی متری کف قالب قرار گیرد، غلظت خمیر نرمال بوده است. در غیر اینصورت برای رسیدن به چنین مخلوطی لازم است خمیرهای جدید سیمان با درصدهای مختلف آب ساخته شوند تا این شرایط اثبات گردد.
تذکر ۱- ظروف و دیگر وسایل آزمایش باید کاملا تمیز و خشک باشند و تمام آب توزین شده با سیمان مخلوط گردد.

عمل نفوذ میله در خمیر در فاصله زمانی کمی پس از وارد کردن خمیر در قالب صورت گیرد.
میله (G) تقریبا در وسط قالب به داخل خمیر سیمان نفوذ داده شود.
درجه حرارت سیمان، آب و اطاق آزمایش در خلال تهیه خمیر و پر کردن قالب بایستی ۷/۱۷ تا ۳/۲۳ درجه سانتیگراد باشد.
۵- محاسبات: چنانچه با تکرار آزمایش مقدار نفوذ میله (G) مطابق استاندارد بدست آید در این صورت میزان آب به کار رفته جهت تولید این خمیر می‌تواند مبنای محاسبه خمیر نرمال قرار گیرد:

در حالیکه:
gc – غلظت خمیر نرمال
Ww – وزن آب در مخلوط
Wc – وزن سیمان در مخلوط
در غیر اینصورت بوسیله رسم منحنی تغییرات (غلظت خمیر) بر حسب «فاصله میله از کف قالب» مقدار نظیر فاصله ۵ میلی متر بدست می‌آید که برابر غلظت نرمال خمیر سیمان است توجه شود که برای رسم منحنی، آزمایش بایستی حداقل سه مرتبه تکرار گردد.
تذکر ۲- منحنی روی کاغذ میلی متری رسم شود تا بتوان دقیقا غلظت نرمالی را بدست آورد.
سوالات
۱- چرا باید خمیر سیمان را به مدت ۴/۱۴ دقیقه مالش داد.
۲- علت تفاوت در مقدار فرو رفتن میله آب سنج در خمیر نرمال در استاندارد ایران ۱۶ میلی متر و استاندارد ASTM آمریکا (۱۱۰) میلی متر در چیست؟

آزمایش شماره ۴ روش تعیین زمان گیرش اولیه و نهایی خمیر سیمان بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۳۹۲ و دت ۱۱۳ و ۱۹۱-۸۲ ASTM C
۱- هدف: تعیین زمان شروع گیرش خمیر سیمان و تغییر وضعیت آن به حالت جامد

۲- اهمیت و کاربرد: زمان گیرش اولیه مدت زمان سپری شده از لحظه اختلاط آب و سیمان می‌باشد که از این بعد رشد کریستالهای ناشی از هیدارسیون سیمان به اندازه‌ای است که روانی خمیر رو به کاهش می‌گذارد. با توجه به این که غلظت مخلوط (میزان آب نسبت به سیمان) در سرعت گیرش سیمان و به عبارتی در سرعت کاهش روانی خمیر تاثیر می‌گذارد، آزمایش تعیین زمان گیرش اولیه بایستی با مقدار آب مشخص (غلظت نرمال) صورت گیرد تا اینکه نتایج این آزمایش برای نمونه‌های مختلف سیمان پرتلند قابل مقایسه با یکدیگر بوده و یا بتوان این آزمایش را برای یک نمونه سیمان مشخص نسبت به مقادیر قید شده در مشخصات کارخانه‌ای آن محک زد. در ارتباط با اهمیت این آزمایش، با توجه به اینکه قبل از زمان گیرش

اولیه، میزان گیرش سیمان غیر قابل ملاحظه است پس کلیه عملیات ساخت، حمل، ریختن، تراکم و پرداخت بتن بایستی در این محدوده زمانی صورت گیرد، در غیر این صورت هرگونه حرکت بتن در زمانی که بتن در حال سخت شدن است باعث کاهش پایایی و مقاومت فشاری بتن می‌گردد، این موضوع در مواقعی که فاصله بین محل ساخت و مصرف بتن زیاد است و یا اینکه عملیات بتن ریزی با مشکلاتی روبرو می‌گردد حائز اهمیت است در هر صورت بایستی قبل از زمان گیرش اولیه بتن در محل نهایی خود قرار گیرد. کاربرد این آزمایش شناسایی

زمان گیرش انواع سیمان پرتلند است. به عنوان مثال زمان گیرش اولیه سیمان دیرگیر بیش از سیمان زودگیر یا معمولی در شرایط یکسان می‌باشد، که مسلم بایستی برای آن نمونه نخست آزمایش تعیین غلظت نرمال (آزمایش شماره ۳) انجام گیرد. همچنین این آزمایش جهت بررسی کیفیت سیمانهای مصرفی در کارگاه قابل استفاده است زیرا سیمانهای فاسد شده دارای زمان گیرش بیش از حد متعارف می‌باشند. زمان گیرش نهایی مدت زمان سپری شده از لحظه اختلاط آب و سیمان تا زمانی است که کارایی خمیر به کلی از بین می‌رود. بنابراین زمان گیرش نهایی می‌تواند به عنوان زمان شروع عملیات نهایی هیدراسیون سیمان و خاتمه عملیات گیرش سیمان تلقی گردد.

زمان گیرش نهایی دارای کاربرد وسیعی نمی باشد ولی می‌تواند جهت تعیین حد زمانی عملیات پرداخت و ماله کاری نمای ظاهری بتن قابل استفاده باشد.
۳- وسایل آزمایش: دستگاه ویکات – این دستگاه که طبق شکل شماره ۱ آزمایش شماره (۸) می‌باشد برای آزمایش ضروری است و اجزاء تشکیل شده دهنده آن در آزمایش شماره ۳ شرح داده شده است.
ترازو – حداقل ظرفیت ۱ کیلوگرم با دقت ۱/۰ گرم یا کمتر.
استوانه مدرج – حداقل ظرفیت ۲۰۰ میلی لیتر.
۴- دما و رطوبت: درجه حرارت سیمان، آب و اتاق آزمایش در حین تهیه خمیر سیمان و قالب گیری بایستی بین ۷/۱۷ و ۳/۲۳ درجه سانتی گراد باشد، آنگاه قالب سیمانی که برای آزمایش تهیه می‌شود بایستی در تمام مدت آزمایش در حرارت ۱/۱۹/۱۸ درجه سانتی گراد و در فضایی که دارای حداقل ۹۰ درصد رطوبت نسبی باشد و از جریان هوا دور باشد نگهداری شود.

۵- روش آزمایش: تهیه سیمان وآب: مقدار ۵۰۰ گرم سیمان از نوع استفاده شده در آزمایش غلظت خمیر نرمال (آزمایش شماره ۳) نمونه برداری کرده و مقدار آبی مطابق غلظت نرمال آزمایش مذکور توزین نمایید. بهتر است نمونه سیمان قبل از توزین، از الک ۱۸/۱ میلیمتر الک شماره ۱۶ در سیستم ASTM عبور داده شود تا از عاری بودن سنگ ریزه یا کلوخه اطمینان حاصل شود.

تنظیم دستگاه ویکات: برای این منظور لازم است سوزن C به میله B وصل شده، آنگاه در حالیکه سوزن C روی صفحه دستگاه قرار دارد، عقربه متحرک روی عدد صفر پایین تنظیم گردد، در این صورت می‌توان فاصله سر سوزن C را از روی دستگا‌ه (کف قالب حاوی نمونه) بوسیله عقربه تعیین نمود.
تهیه خمیر سیمان: آب توزین شده در یک ظرفی با فضای کافی، با نمونه سیمان مخلوط می‌شود، زمان تهیه خمیر از لحظه افزودن آب به سیمان خشک تا آ‎غاز ریختن خمیر در قالب باید ۴/۱۴ دقیقه باشد و عمل تهیه خمیر باید قبل از شروع علائم گیرش پایان یابد. ظرف و دیگر وسائل مورد استفاده بایستی کاملا تمیز و خشک بوده و تمام آب توزین شده با سیمان مخلوط گردد.

قالب گیری خمیر سیمان: پس از تهیه خمیر سیمان، قالب ویکات در حالیکه روی صفحه غیر متخلخلی قرار می‌گیرد باید بوسیله خمیر سیمان پر شود، قالب را باید یک باره با خمیر پر کرد و سطح قالب باید به سرعت از قمست‌های اضافی خمیر پاک گردد، برای پر کردن قالب تنها دست کارگر و ماله مخصوص تهیه خمیر باید به کار رود و ماله به وزن تقریبی ۲۱۳ گرم باشد. توسط ماله سطح خمیر کاملا هم سطح قالب شده و صاف می‌گردد به طوری که روی سطح خمیر حفره‌ای به چشم نخورد. لازم است توجه شود که طی عملیات بریدن و صاف کردن، خمیر سیمان فشرده نشود.

تعیین زمان گیرش اولیه قالب خمیر را روی صفحه دستگاه زیر سوزن قرار دهید و سپس به آرامی سر سوزن را در تراز سطح خمیر قرار داده و بوسیله پیچ مربوط آنرا محکم کنید (در این حالت عقربه بایستی عدد ۴۰ میلی متر را روی صفحه مدرج نشان دهد)، آنگاه دستگاه همراه با نمونه در داخل اتاق رطوبت قرار داده می‌شود، پس از ۳۰ دقیقه، با بیرون آوردن نمونه از اتاق رطوبت پیچ نگهدارنده میله (B) را باز کرده تا سوزن در آن نفوذ کند. سوزن در مدت ۳۰ ثانیه در داخل خمیر نفوذ کند و فاصله سر سوزن در فاصله ۵ میلی متری کف قالب متوقف گردد. (در استاندارد ASTM سوزن باید در فاصله ۱۵ میلی متری کف قالب متوقف گردد.) بنابراین در صورت لزوم عمل نفوذ سوزن در خمیر بایستی هر ۱۵ دقیقه تکرار گردد، در فواصل زمانی نمونه در اتاق رطوبت بایستی نگهداری گردد، در صورتیکه نتوان مستقیما شرط آزمایش را ارضاء کرد لازم است تکرار نفوذ سوزن در خمیر سیمان در زمانهای متوالی به گونه‌ای باشد که سوزن در فاصله بیش از ۵ میلی متر و کمتر از ۵ میلی متر قرار گیرد نکته قابل توجه آن است که محل نفوذ سوزن در خمیر سیمان دارای حداقل فاصله‌ای با محل‌های نفوذ دیگر باشد و همچنین حداقل فاصله‌ای با لب قالب داشته باشد.

برای تعیین زمان گیرش نهایی باید به جای سوزن (C) از سوزن (F) با ضمیمه فلزی توخالی ا ستفاده شود سیمان وقتی بطور نهایی خود را می‌گیرد که اگر سوزن (F) را در تراز خمیر سیمان روی قالب قرار داده و بوسیله باز کردن پیچ آنرا روی خمیر فرود آوریم فقط اثر کمی بر روی سیمان بگذارد در حالی که ضمیمه فلزی آن هیچ اثری بر روی سیمان نگذارد، اگر بر روی سطح فوقانی آزمودنی کف درست شده باشد باید سطح زیرین آن را برای تعیین زمان گیرش نهایی به کار برد. با توجه به اینکه زمان گیرش نهایی برای سیمانهای معمولی و زود سخت شونده حدود ۱۰ ساعت است (مدت زمان بعد از اختلاط آب و سیمان) لذا در زمانهای متوالی بایستی آزمایش جهت تعیین زمان گیرش نهایی انجام گیرد تا شرط مذکور اثبات گردد.

۶- محاسبات: چنانچه با تکرار نفوذ سوزن در خمیر سیمان، سوزن در فاصله ۵ میلی متری از کف قالب متوقف شود در این صورت مدت زمان از اختلاط تا اثبات شرط آزمایش به عنوان زمان گیرش اولیه محسوب می‌شود، در غیر این صورت به وسیله رسم منحنی تغییرات «زمان نفوذ» بر حسب «فاصله سوزن از کف قالب» و بدست آوردن زمان نفوذ نظیر فاصله ۵ میلی متر از روی منحنی، زمان گیرش اولیه تعیین می‌گردد. توجه شود که برای این منظور لازم است عمل نفوذ حداقل سه مرتبه در فواصل زمانی معین تکرار گردد طوریکه مقادیر فاصله سوزن از کف قالب،کمتر و بیشتر از ۵ میلی متر باشد.

تذکر ۱- نتایج آزمایش را در جدول(۱) ثبت نمایید.
منحنی روی کاغذ میلی متری رسم شود تا زمان گیرش اولیه بطور دقیق تر بدست آید.
مرتبه آزمایش مدت زمان سپری شده از اختلاط آب و سیمان (دقیقه) فاصله سوزن C از کف قالب ویکات (میلی متر)
۱
۲
۳
سوالات
چنانچه زمان گیرش اولیه با استاندارد آن مطابقت نداشت علت را بیان کنید.

آزمایش شماره ۵ روش تعیین انبساط سیمان (سلامت سیمان) بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۳۹۱ و دت ۱۲۳ و ASTM C151-84
۱- هدف: سلامت سیمان
۲- 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.
۳- مصالح و وسایل مورد نیاز:
پودر سیمان
ترازو با دقت ۱/۰ 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 ۵/۰ میلی متر باشد و قطر داخلی این استوانه ۳۰ میلی متر و ارتفاع آن نیز ۳۰ 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 ۱۶۵ میلی متر خواهد بود.

۴- شرح آزمایش: ابتدا ۲۰۰ گرم سیمان را با ترازو با دقت ۱/۰ گرم وزن می‌نمایم و سپس با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایش شماره ۳ 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 ۳ 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 ۱ 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 ۱/۱۹/۱۸ درجه سانتی گراد باشد به مدت ۲۴ ساعت نگهداری نمود. پس از طی ۲۴ ساعت فاصله سوزن دو سر انبرک لوشاتلیه را با کولیس بادقت ۰۲/ 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 ۲۵ الی ۳۰ 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
۳- وسایل و مصالح آزمایش:
پودر سیمان
ترازو با دقت ۱/۰ گرم – مزور با دقت cc1
قالب خمشی ملات نرمال به ابعاد ۱۶×۴×۴ سانتی متر
کاردک به عرض ۱۰ الی ۱۵ 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 %۵۲۲ 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 ۱۱۲ میلی متر و از صفر تا ۴۲ اتمسفر تقسیم بندی شده باشد و فواصل هر تقسیم بندی نباید بیشتر از ۳۵/۰ اتمسفر باشد. در فشار ۴۲ اتمسفر خطای عقربه فشارسنج نباید زیادتر از ۲/۰ 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 ۴۵ تا ۷۵ دقیقه از زمانی که دستگاه روشن می‌شود به ۲۱ اتمسفر برسد.
دستگاه کنترل فشار باید قادر باشد که فشار بخار ۷/۰۱ اتمسفر را حداقل در مدت ۳ ساعت نگاه دارد و فشار بخار ۷/۰۲۱ اتمسفر دارای حرارت ۷/۱۷/۲۱۵ درجه سانتی گراد می‌باشد.

اتوکلاو باید طوری ساخته شود که بتواند فشار ۲۱ اتمسفر را در مدت ۵/۱ ساعت به کمتر از ۷/۰ اتمسفر برساند (بعد از خاموش کردن دستگاه)
جهت تغییرات اندازه گیری طول باید یکی از روشهای زیرا را مد نظر قرار داد.
۱- وسیله موثری برای تماس با پیچهای شاخص که در داخل قالبهای سیمان تعبیه شده به منظور اندازه گیری طول.
۲- میکرومتر صفحه‌ای دقیق یا وسیله اندازه گیری مدرج دیگری که بتواند تا ۰۰۲۵/ میلی متر را نشان دهد.
۳- دستگاه اندازه گیری که به اندازه کافی مدرج باشد تا بتواند تغییرات کوچک طولی قالب را نشان دهد.
تذکر ۱- حرارت اتاق آزمایش و وسایل و قالب و مواد خشک نباید کمتر از ۲۰ و بیشتر از ۵/۲۷ درجه سانتی گراد باشد. حرارت آب اختلاط و محفظه مرطوب نباید در ۲۳ درجه سانتی گراد بیش از ۷/۱ درجه تغییر کند.
تذکر ۲- رطوبت نسبی آزمایشگاه نباید کمتر از ۵۰ درصد باشد. محفظه مرطوب باید طوری ساخته شود که امکانات لازم برای نگهداری قالبها در رطوبت نسبی که کمتر از ۹۰ 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 ۱۰۰ گرم پودر سیمان را با ترازو با دقت ۱/۰ گرم وزن نموده و با آب نرمال که در آزمایش شماره ۳ مشخص گردید به مدت ۴/۱۴ دقیقه مالش داده (مطابق دستورالعمل داده شده در آزمایش شماره ۳)
پر کردن قالبهای سیمان – برای هر خانه قالب ۳۱۰ گرم از خمیر سیمان را وزن کنید و به طور مساوی در سطح هر قالب بریزید خمیر سیمان را در هر خانه با ۲۰ ضربه ملات کوب که ۷۰۰ گرم وزن دارد فشرده کنید. عمل ضربه زدن باید در هر دو طرف دیواره قالب‌ها انجام گیرد بعد از فشردن طبقه اول مجددا ۳۱۰ گرم خمیر سیمان را وزن کنید و با ۲۰ ضربه دیگر آنرا فشرده کنید. بعدا کلاهک قالب را بردارید و سطح قالبها را با ۲ تا ۳ 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 ۲۰ ساعت در داخل قالب در محفظه و اتاق مرطوب نگهداشت و چنانچه پیش از ۲۴ ساعت از قالب خارج شد باید آنرا تا موقع آزمایش در محفظه یا اتاق مرطوب نگهداری کرد.

بعد از ۲۴ 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 ۲۰ الی ۵/۲۷ درجه سانتی گراد داشته باشد که بتواند در تمام طول آزمایش بخار اشباع شده کافی تهیه کند (معمولا ۷ الی ۱۰درصد 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 به۲۲ اتمسفر برسد. ۴۵ تا ۷۵ دقیقه پس از روشن کردن اتوکلاو فشار را به ۷/۰۲۲ اتمسفر برساند و آنرا برای ۳ ساعت نگه دارید بعد از گذشت ۳ ساعت دستگاه حرارتی اتوکلاو را خاموش کنید و اتوکلاو را طوری سرد کنید که فشار بخار در مدت ۲۴ ساعت به کمتر از ۷/۰ اتمسفر برسد. بعد از گذشت ۲۴ 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 ۹۰ درجه باشد قرار دهید و به وسیله آب سرد اطراف ظرف قالبها را سرد کنید به طوری که پس از ۱۵ دقیقه حرارت آب محتوی قالبها از ۲۳ درجه سانتی گراد کمتر شود و سعی کنید در مدت ۱۵ دقیقه این حرارت ۲۳ 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 ۰۱/۰ 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.