دستورالعمل آزمايشگاه تكنولوژي بتن مطابق با استاندارد ايران

دستورالعمل آزمايشگاه تكنولوژي بتن
مطابق با استاندارد ايران
و ذكر استانداردهاي DIN – BS – ASTM – ACI


قابل استفاده دانشجويان مهندسي عمران و ساختمان
در مقاطع كارشناسي و كارداني


مولف
مهندس فرهاد مصباح ايراندوست


فهرست مطالب


مقدمه
فصل اول - خمير سيمان
آزمايش شماره 1 روش تعيين جرم حجمي سيمان
آزمايش شماره 2 روش تعيين درجه نرمي سيمان
آزمايش شماره 3 روش تعيين غلظت خمير نرمال سيمان
آزمايش شماره 4 روش تعيين زمان گيرش اوليه و نهايي خمير سيمان
آزمايش شماره 5 روش تعيين انبساط سيمان (سلامت سيمان)
فصل 2 - سنگدانه*ها
آزمايش شماره 6 روش دانه بندي شن به وسيله الك
آزمايش شماره 7 روش تعيين درصد رطوبت كلي سنگدانه*ها و درصد جذب آب
آزمايش شماره 8 روش دانه بندي ماسه توسط الك و تعيين ضريب نرمي
آزمايش شماره 9 روش تعيين وزن واحد و فضاي خالي سنگدانه*ها
آزمايش شماره 10 روش تعيين وزن مخصوص ظاهري و وزن مخصوص انبوهي شن و ماسه
آزمايش شماره 11 روش تعيين خاك رس لاي و گرد و خاك در ماسه به روش SE
آزمايش شماره 12 روش آزمون كلوخه*هاي رسي و ذرات خرد شونده در سنگدانه*ها
آزمايش شماره 13 روش تعيين مصالح ريزتر از 75 ميكرون
آزمايش شماره 14 روش تعيين درصد سائيدگي در مصالح سنگي به وسيله دستگاه لوس آنجلس
آزمايش شماره 15 روش تعيين ضريب تطويل و تورق سنگدانه*ها
فصل 3 - بتن
آزمايش شماره 16 طرح اختلاط بتن بر اساس 882-BS- ACI-318-83
آزمايش شماره 17 روش نمونه برداري از بتن تازه
آزمايش شماره 18 روش تعيين ضريب شلي (اسلامپ) براي بتنهاي خميري
آزمايش شماره 19 روش تعيين كارايي بتن تازه (درجه تراكم) براي بتنهاي با سنگدانه تا قطر 40 ميلي متر
آزمايش شماره 20 روش تعيين كارايي بتن تازه (ضريب تراكم) براي بتنهايي با سنگدانه تا قطر 40 ميلي متر
آزمايش شماره 21 استاندارد قالبهاي آزمايشي بتن
آزمايش شماره 22 ساختن و عمل آوردن نمونه*هاي آزمايشي در آزمايشگاه براي آزمونه*هاي فشاري – خمشي – كششي
آزمايش شماره 23 روش تعيين درصد فضاي خالي (هوا) در بتن خميري
آزمايش شماره 24 روش تجزيه بتن تازه


مقدمه


بتن سنگ دج ساختگي است كه از درهم آميختن و بهم زدن مخلوط متناسبي از سيمان – شن – ماسه – آب و درصدي هوا كه خواسته يا ناخواسته وارد بتن مي*گردد تشكيل شده است (امروزه براي كسب كارايي بهتر و پايايي بيشتر از انواع مواد افزودني بتن استفاده مي*گردد)


توده اصلي بتن را سنگدانه*هاي درشت و ريز (پركننده*ها) تشكيل مي*دهد. فعل و انفعال شيميايي بين سيمان و آب (خمير سيمان) كه به صورت غشاء غليظ اطراف سنگدانه*ها را پوشانده باعث يكپارچه شدن و چسبيدن سنگدانه*ها به يكديگر مي*گردد كه سنگ حاصله بتن ناميده مي*شود.


فصل 1- خمير سيمان (مخلوط آب و سيمان)
فصل 2- پر كننده*ها مخلوط شن (درشت دانه) و ماسه (ريزدانه)
فصل 3 – بتن (خصوصيات بتن تازه و سخت شده)


با انتخاب تناسبات مختلفي از مصالح تشكيل دهنده بتن طيف وسيعي از مقاومتهاي مختلف بتن به دست مي*آيد.


عواملي كه باعث مقبوليت عمومي در استفاده از بتن گرديده است عبارتند از:
1- شكل خميري قبل از گيرش (كه ميتواند به هر شكل دلخواهي درون قالب قرار گيرد)
2- مقاومت خوب در برابر آتش سوزي و عوامل جوي
3- دسترس بودن مصالح آن
4- مقاومت فشاري خوب آن


در مقابل مزاياي فوق عيب عمده بتن ضعف آن در مقابل كشش مي*باشد كه اين ضعف توسط ميلگرد (بتن آرمه) برطرف گرديده است.

فصل اول - خمير سيمان
در اثر واكنش شيميايي كه بين سيمان و آب (دوغاب سيمان) صورت مي*گردد. موجب سخت و محكم شدن بتن مي*گردد و باعث چسبندگي دانه*هاي شن و ماسه (پركننده*ها) به يكديگر مي*گردد.
خمير سيمان عموما 20 الي 35 درصد كل حجم بتن را تشكيل مي*دهد و حجم سيمان معمولا 7 الي 15 درصد حجم بتن را تشكيل مي*دهد مطابق گراف زير


همانگونه كه بيان شده بين سيمان و آب فعل و انفعال شيميايي صورت مي*گیرد كه به آن هيدراتاسيون گويند و براي انجام هيدرتاسيون مقدار آب محدودي لازم است ليكن آب مصرفي در تركيب بتن هميشه مقداري به مراتب بزرگتر از آن است (بين 3 الي 4 برابر) اين آب اضافي به منظور ايجاد كارايي لازم در بتن براي پر كردن كامل كليه زواياي قالب و گرفتن دور كليه ميلگردهاي مسلح كننده بتن مي*باشد.


كمترين مقدار خمير سيمان در بتن مقداري است که دوغاب سيمان دور تمام سنگدانه*هاي مخلوط را اندود كند و اگر كمتر از اين مقدار سيمان مصرف گردد دانه*هاي سنگها به يكديگر نچسبيده و باعث كاهش شدت مقاومت بتن مي*گردد و بيشترين مقدار خمير سيمان در بتن به اندازه*اي مي*باشد كه علاوه بر اينكه دور دانه*هاي سنگي را اندود كرده فضاي خالي استخوان بندي سنگدانه*ها را نيز پر كند. اگر چنانچه در ساختن بتن بيش از مقدار فوق (مقدار ماكزيمم) خمير سيمان مصرف گردد گذشته از اينكه به نسبت افزوده شدن سيمان تاب بتن زياد نمی شود. جنس گران قيمت و كم مقاومت سيمان جانشين جنس ارزان قيمت و پر مقاومت سنگ مي*گردد در نتيجه بتن گران تر و كم مقاومتر مي*گردد.


يكي از مهمترين عوامل در كيفيت بتن نسبت آب به سيمان مي*باشد.


برخي از مزاياي كاهش نسبت آب به سيمان به شرح زير مي*باشد.
1- افزايش مقاومت فشاري و مقاومت خمشي
2- افزايش قابليت آب بندي
3- كاهش جذب آب بتن
4- افزايش مقاومت نسبت به عوامل جوي
5- پيوستگي بهتر بين لايه*هاي متوالي
6- چسبندگي بهتر ميان فولاد و بتن
7- كاهش تغييرات حجمي در اثر خشك شدن (نشست)
مقدار آب لازم براي ساختن بتن بستگي به عوامل متعددي دارد مانند غلظت بتن (كارايي يا اسلامپ بتن) – درشتي دانه*هاي مصالح سنگي – زبري مصالح سنگدانه*ها – گرما – رطوبت هوا در هنگام ساخت بتن به طور كلي هر چه بتن غليظ تر (اسلامپ كمتر) و دانه*هاي سنگ درشت تر و هوا خنك تر و مطبوع تر و سطح دانه*ها صاف تر و شكلشان كروي تر باشد براي ساختن بتن آب كمتري نياز است.


ذكر اين نكته در همينجا لازم است كه سيمان به سه طريق بر روي مقاومت بتن اثر مي*گذارد.
1- مقدار سيمان در مخلوط بتن
2- نوع سيمان
3- كيفيت سيمان


سيمان
سيمان يك واژه يوناني است پرتلند نام جزيره*اي واقع در انگلستان مي*باشد و به جهت اينكه سيمان پس از پختن به رنگ سبز شبیه جزيره پرتلند در مي*آيد در تمام دنيا به نام سيمان پرتلند شناخته شده است.


در سال 1824 ميلادي شخصي به نام ژوزف آسپدين (سنگ كار و معمار و بناي شهر ليدز) سيمان پرتلند را به ثبت رساند و نخستين نمونه سيمان پرتلند در سال 1845 (21 سال بعد) توسط ايزاك جانسون با حرات دادن مخلوط خاك رس و سنگ آهك تا مرز ذوب شدن و انجام واكنشهاي لازم براي تشكيل تركيبات چسباننده پر قدرت تهيه شد. نخستين سيمان پرتلند در ايران 153 سال بعد در سال 1312 با بهره برداري از كارخانه سيمان ري در جنوب تهران توليد شد.


البته در ايران زمين در زمان باستان با گرد آهك شكفته و گرد خاكستر ساروج مي*ساختند و براي اندود و رومالي و بدنه آبگيرها مصرف مي*گردند با گرد آهك شكفته و گرد آجر ملات سرخ رنگي مي*ساختند و كف دروني ساختمانها را با آن روكش مي*كردند كف قسمتهايي از كف تخت جمشيد و كاخ شوش با اين ملات سرخ رنگ روكش شده است و بعد از گذشت 2600 سال هنوز پابرجا مي*باشد. بعلاوه با گرد آهك زنده و سفيده تخم مرغ ملاتي مي*ساختند و براي درزگيري ساختمانهاي آبي (سازهاي هيدروليكي) ترك خورده و بند زدن ظروف چيني شكسته مصرف مي*كردند.






انواع سيمانها
انواع گوناگون سيمانها توليد مي*شود تا شرايط فيزيكي و شيميايي معيني را براي هدفهاي خاص لازم است برآورد نمايد. سيمانهاي معمولي در ايران به شرح زير است.
سيمان پرتلند نوع 1: مصارف عمومي دارد و براي هر كاري كه مستلزم ويژگيهاي خاص نباشد مناسب است.
سيمان پرتلند نوع 2: در مواردي مصرف مي*گردد كه اقدام احتياطي براي جلوگيري از گزند سولفاتها لازم باشد همچنين هنگامي كه مسئله پايايي بتن در مقابل سولفاتها و حفاظت ميلگردهاي آرماتور در مقابل حمله نمكهاي كلر به طور همزمان مطرح باشد استفاده مي*گردد.
سيمان پرتلند نوع 3: سيماني با مقاومت زودرس است و معمولا در مواردي به كار مي*رود كه قالبها بايد زودتر از موعد باز شوند.
سيمان پرتلند نوع 4: يك سيمان با حرارت زايي كم است و در جايي كه آهنگ توليد حرارت و مقدار حرارت توليد شده بايد حداقل باشند مورد استفاده قرار مي*گيرد.
سيمان پرتلند نوع 5: يك سيمان مقاوم در برابر سولفاتهاست و در بتني كه مورد حمله شديد سولفاتها قرار مي*گيرند به كار مي*رود. مصرف اين نوع سيمان در محيطهايي كه علاوه بر سولفاتها به املاح كلر هم آلوده باشند از لحاظ حفاظت ميلگردها نامناسب است.
سيمان پرتلند پوزلاني: اين سيمان*ها از آسياب كردن و مخلوط كردن پوزلانها (خاكهاي طبيعي و مصنوعي جايگزين سيمان) با سيمان پرتلند ساخته مي*شود. پوزولانها به مواد سيليسي يا سيليسي آلومينيومي اتلاق مي*گردد كه به تنهايي خاصيت گيرش و سيماني شدن را ندارند ولي به صورت ذرات ريز در مجاورت رطوبت با آهك آزاد شده از هيدراتاسيون سيمان و درجه حرارت محيط تركيباتي با خاصيت سيماني تشكيل مي*دهند درصد جايگزيني پوزلانها بين 15 تا 40 درصد متغير است. كاربرد عمده اين سيمانها در بتن ريزيهاي حجيم مي*باشد و در مقابل سولفاتها مقاومتي بهتر از سيمان پرتلند نوع 1 دارند.
سيمان پرتلند روباره*اي: اين سيمان از آسياب و مخلوط كردن سيمان پرتلند و سرباره كوره آهنگذاري به دست مي*آيد. درصد سرباره مخلوط بين 25 تا 70 درصد متغير است.
به غير از سيمانهاي معمول گفته شده سيمانهاي ديگري نيز وجود دارند مانند:
سيمان پرتلند ممتاز: داراي مقاومت فشاري بيشتري در روزهاي نخست نسبت به سيمان پرتلند نوع 1 است.
سيمان برقي (نسوز) يا سيمان آلومينيومي: اين نوع سيمان علاوه بر كسب مقاومت شديد در روزهاي اوليه داراي خاصيت ويژه ديگري نيز هستند. اين نوع سيمان در برابر اثر آب دريا و سولفاتهاي آب و زمين پايدار مي*باشد.
سيمانهاي پرتلند سفيد و رنگي: سيمان پرتلند سفيد مانند سيمان پرتلند معمولي ساخته مي*شود. اگر در مواد خام سيمان پرتلند آهن موجود نباشد رنگ سيمان پرتلند سفيد مي*شود حداكثر آهن در سيمان سفيد 8/0 درصد (8 در هزار) وزن كل مي*باشد.
براي ساخت سيمانهاي رنگي به لينكر سيمان سفيد 5 تا 10 درصد وزنش مواد معدني با نرمه سنگهاي رنگي آسياب مي*كنند.
اضافه كردن اكسيد آهن براي رنگ قرمز – زرد – قهوه*اي – سياه
اضافه كردن اكسيد منگنز براي رنگ سياه – قهوه اي
اضافه كردن اكسيد كرم براي رنگ سبز
اضافه كردن اكسيد آبي كبالت براي رنگ آبي
اضافه كردن كربن (دوده) براي رنگ سياه
سيمان حباب زا (سيمان هوازا): در بتن هايي كه با اين نوع سيمان ساخته مي*شوند نسبت به يخ زدن و ذوب شدن متوالي مقاومت بالايي دارند و همچنين در بتني كه تازه ساخته شده از جدايي دانه*هاي سنگي جلوگيري مي*كنند. مواد حباب زاي مناسب عبارتند از اسيدهاي چرب و صابونهاي آنها – رزين*هاي چوب – ليگنوسولفونيت*ها
سيمان ممتاز: مانند سيمان نوع 1 ساخته مي*شود ولي ريزتر آسياب شده و دو بار پخته مي*گردد. اين نوع سيمان در موقع هيدراته شدن گرماي بيشتري در روزهاي اوليه توليد مي*كند.
سيمانهاي سوپرسولفات: كه در برابر آب دريا بسيار مقاوم است و قادر است بالاترين غلظت سولفاتها را در آب و خاك تحمل كند.
سيمانهاي منبسط شونده: اين سيمان داراي مقدار زيادي C3A (سه كلسيم آلومينات) و سولفات كلسيم است.
از مهمترین انواع دیگر سیمانها می توان سيمان چاه كني – سيمان پرتلند ضد آب – سيمانهاي خميري ... را نام برد.
سيمان پرتلند بر طبق تعريف استاندارد ملی ايران: سيمان پرتلند چسباننده اي است آبي كه از پودر نمودن توام كلينكر همراه با مقدار مناسبي سنگ گچ به منظور تنظيم زمان گيرش اوليه بدست مي*آيد. كلينكر فراورده*اي است مركب كه عمدا از سيليكاتهاي كلسيم و آلوميناتها تشكيل شده است و از واكنش حرارتي – شيميايي مواد آهكي و رسي در كوره سيمان تا دماي معين بدست مي*آيد.
فرايند سخت شدن سيمان در مجاورت آب را هيدراتاسيون نامند محصول واكنش همانگونه كه گفته شد سيليكاتهاي كلسيم آبدار است تركيبات شيميايي ديگر نظير آلوميناتها نيز در اين عمل موثرند. ذكر اين نكته در همينجا لازم است كه در مواقعي كه سيمان با آب مخلوط ميشود واكنش شيميايي آغاز مي*شود و بر روي سطح هر دانه سيمان محصولات حاصل از هيدراته شدن پديد مي*آيد كه به سبب متصل شدن اين محصولات به يكديگر و تمام دانه*ها به يكديگر ارتباط پيدا مي*كنند. اين واكنش شيميايي (هيدراتاسيون) همواره با توليد حرارت همراه مي*باشد و هر چه كسب مقاومت سريع تر باشد توليد گرما در واحد زمان بيشتر خواهد شد.
1- موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران ([برای مشاهده لینکها ابتدا در سایت عضو شده و وارد نام کاربری خود شوید. برای عضویت اینجا کلیک کنید...]) تنها مرجع رسمي كشور است كه عهده دار وظيفه تهيه و تدوين و نشر استانداردهاي ملي (رسمي) مي*باشد. در تهيه و تدوين اين استانداردها سعي شده است كه ضمن توجه به شرايط موجود و نيازهاي جامعه حتي المقدور بين استانداردهاي ايران و استانداردهاي كشورهاي صنعتي و پيشرفته هماهنگي ايجاد شود.
2- در ماده 33 قانون نظام مهندسي و كنترل ساختمان مصوب اسفند ماه 1374 مجموعه اصول و قوانين فني و آئين نامه كنترل و اجراي آنها به نام مقررات ملي ساختمان و طبق شماره گذاري دفتر امور فني و تدوين معيارهاي سازمان مديريت و برنامه ريزي كشور (دت) تدوين نموده است و رعايت اين اصول را الزامي اعلام كرده 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.



آزمايش شماره 1 روش تعيين جرم حجمي سيمان بر اساس استاندارد ASTM C188-89
1- هدف: تعيين جرم حجمي سيمان
2- اهميت و كاربرد: جرم حجمي سيمان هيدروليكي به عنوان جرم واحد حجم ذرات جامد تعريف مي*گردد. براي تعيين وزن مخصوص يك جسم بايد حجم وزن معيني از آنرا پيدا كرد.
در كليه مصالح ساختماني از جمله سيمان وزن مخصوص در حالتهاي مختلف بدست مي*آيد از جمله وزن مخصوص ويژه gr/cm3. وزن مخصوص ويژه جسم جامد برابر است با وزن جسم جامد آن بخش بر حجم جسم جامدش جسم جامد را حداقل 24 ساعت در گرمخانه در دماي 5105 درجه سانتی گراد نگهداري نموده تا كاملا خشك شود جسم جامد خشك شده را وزن كنيد و سپس حجم آنرا بدون فضاي خالي بدست مي*آوريم و از تقسيم وزن جسم جامد بر حجم آن مي*توان وزن مخصوص ويژه آنرا مشخص نمود. در مورد سيمان يا مصالح ديگر ساختماني پودر شده مي*بايست از پودر رد شده از الك 200 استفاده نمود.
وزن مخصوص سيمان مطابق با استاندارد ايران به شرح ذيل مي*باشد.
وزن مخصوص ويژه سيمان پرتلند gr/cm325/3-3
وزن فضايي كيسه نلرزيده gr/cm3 25/1-1
وزن فضايي سيمان لرزيده gr/cm38/1-5/1
وزن فضايي سيمان فله gr/cm33/1-1
وزن مخصوص ويژه سيمان پوزولاني gr/cm3 9/2-3
3- وسايل مصالح مورد نياز:
ترازو با دقت 1/0 گرم
قيف پايه بلند و كوتاه هر كدام يك عدد
نفت سفيد يا الكل يا هر مايع ديگري كه مناسب باشد.
پودر سيمان رد شده از الك 200 كه به مدت 24 ساعت در دماي 5100 درجه سانتی گراد نگهداري شده است
بالن لوشاتليه – اين وسيله بالن استانداردي با مقطع دايره*اي است كه شكل و ابعاد آن در شكل 1 نشان داده شده است. در شكل كليه مشخصات بالن در ارتباط با نوشته*ها – فاصله*ها – فضاها و درجه بندي*ها مشاهده مي*شود.
نفت سفيد يا الكل يا بنزين يا هر مايع شيميايي ديگر كه بر روي سيمان واكنش انجام ندهد و وزن حجمي آن كمتر از gr/cm362/0 باشد.
4- شرح آزمايش:
بالن را با نفت يا الكل يا هر مايع ديگري تا نقطه*اي بين علامتهاي 0 تا 1 ميلي متر در ساقه بالن پرنمائيد. براي ريختن مايع از قيف پايه بلند استفاده كنيد. چنانچه قسمت داخلي لوله آغشته شده باشد قسمت بالاي لوله را خشك كنيد. در اين موقع مقدار مايع را در بالن را قرائت كنيد و آنرا يادداشت نمائيد (V0)
مقداري سيمان (گرم64) را با دقت 1/0 گرم وزن نموده (m1) (مشخصات سيمان قبلا ذكر شده است) و تمام سيمان را با دقت در داخل بالن بریزید بايد دقت نمود كه از مسدود شدن لوله بالن جلوگيري شود براي اين منظور مي*توان از يك وسيله لرزاننده استفاده نمود. پس از آنكه تمام سيمان در داخل بالن ريخته شد. در پوش بالن را گذاشته و آنرا به صورت مايل تكان دهيد يا به آهستگي در مسير يك دايره افقي بچرخانيد طوري كه مطمئن شويد هواي بين دانه*هاي سيمان خارج شود.
در اين مرحله مجددا سطح مايع را قرائت نمائيد (V1) و يادداشت كنيد.
تذكر 1- وسيله آزمايش قبل از انجام آزمايش بايد كاملا تميز و خشك باشد و تمام سيمان توزين شده در لوله ريخته شود.
تذكر 2- به علت خاصيت موئينگي لوله بايد روي قرائت اول و دوم دقت كافي را مبذول داشت.
تذكر 3- درجه حرارت مايع (الكل – نفت – بنزين و …) و پودر سيمان و بالن و محل آزمايش در خلال آزمايش 7/17 الي 3/23 درجه سانتي گراد باشد.
5- محاسبات:
= وزن مخصوص ويژه سيمان
سوالات
چرا بايد سيمان مورد آزمايش را قبل از آزمايش 24 ساعت در دماي 5105 درجه نگهداري نمود و چرا بايد سيمان را با الك شماره 200 الك نمود.

آزمايش شماره 2 روش تعيين درجه نرمي سيمان بر اساس استاندارد ملي ايران شماره 390 و دت 109 و C204-89 ASTM و DIN-1164-85
1- هدف: تعيين درجه نرمي سيمان پرتلند
2- اهميت و كاربرد: يكي از عوامل موثر بر ميزان هيدراتاسيون ريزي دانه*هاي سيمان مي*باشد. هر قدر كه ذرات سيمان ريزتر باشد ميزان هيدرتاسيون افزايش مي*يابد و بنابراين روند كسب مقاومت و گيرش زودتر انجام مي*گيرد. بطور كلي دانه*هاي 10 الي 24 ميكرون مقاومت سيمان را تامين مي*كنند و لي براي تامين درجه خميري لازم به دانه*هاي ريزتر از 10 ميكرون نيز نياز هست زيرا عامل پلاستيكي – نفوذناپذيري و اخذ مقاومت زياد و سريع بتن دانه*هاي كوچكتر از 10 ميكرون مي*باشد. همچنين ابعاد دانه*ها نبايد از 5 ميكرون كوچكتر باشد زيرا سب گيرش بسيار سريع و احتمالا گيرش كاذب مي*شود.
ذكر اين نكته در همينجا ضروري است كه توليد حرارت هيدراتاسيون تنها در واحد زمان افزايش مي*يابد (به علت كاهش زمان گيرش) ولي كل حرارت هيدراتاسيون توليدي از زمان اختلاط به بعد تغييري نمي يابد از اين رو چنانچه مقاومت نهايي خمير يا بتن مد نظر باشد نرمي سيمان يكي از عوامل بسيار مهم مي*باشد ولي مهمتر از تركيب شيميايي سيمان نمي باشد. قابل ذكر است كه افزايش ريزي سيمان باعث افزايش زمان آسياب نمودن و سيمان مصرف گچ زيادتر و كاهش سريعتر كارايي بتن مي*گردد. هيدراتاسيون سيمان از سطح دانه*هاي آن آغاز مي*شود و سرعت واكنش شيميايي آب و سيمان به ريزي سيمان مربوط بوده و لذا هيدراتاسيون سريع و افزايش مقاومت سريع سيماني با ريزي بالا مورد نياز است. عملا دانه*هاي بزرگتر از 1/0 ميلي متر 100 میکرون در آبگيري شركت نكرده و دانه*هاي بزرگتر از 20 ميكرون پس از يك هفته مي*تواند به افزايش مقاومت كمك كنند.
اين آزمايش به دو روش انجام مي*گرديد.
الف- تعيين درجه نرمي سيمان از طريق بتن باقي مانده سيمان بر روي الك
ب- تعيين درجه نرمي سيمان از طريق دستگاه هوا تراوي (نفوذپذيري)
ابتدا به روش اول آزمايش را شرح مي*دهيم و سپس به طريقه دوم.
3- وسايل آزمايش:
الك 90 ميكرون شماره 177 در سيستم ASTM
ترازو با دقت 01/ گرم
دستگاه لرزاننده (شيكر)
اون دستگاه گرم كن كه قادر به توليد گرما يكنواخت تا 5105 درجه سلسيوس باشد.
4- نمونه برداري: براي هر بار آزمايش نياز به 00/100 گرم سيمان مي*باشد.
5- روش آزمايش: اين روش آزمايش كاملا اختياري است و براي اين منظور از الكهاي 90 ميكروني استفاده می گردد. براي انجام اين آزمايش 00/100 گرم سيمان را كه در اون در دماي 5105 درجه سانتي گراد قرار داده ايم توزين مي*نمايم سيمان را در محيط خشك و بدور از رطوبت تا درجه حرارت اتاق خنك مي*كنيم و سپس تمام آنرا در داخل الك 90 ميكروني (همراه با زير الك ودرب) ریخته و سپس آنرا به مدت 25 دقيقه مطابق شرح زير الك مي*كنيم.
الك كردن بدين طريق انجام مي*گردد كه با يك دست الك را محكم و به صورت كمي مايل نگه مي*دارند و سپس به وسيله دست ديگر ضربه*هايي به الك وارد نموده و اين ضربات را به ميزان 125 بار در دقيقه تكرار كنيد و بعد از هر 25 بار يكدفعه آنرا به صورت افقي نگه داريد و با گرداندن 90 درجه چند ضربه ملايم به قيد الك بزنيد بعد از هر 10 تا 20 دقيقه يك بار سطح زيرين الك را با برس نرم براي باز كردن چشمه*هاي الك پاك كنيد. بعد از 25 دقيقه الك كردن باقيمانده روي الك را با كج كردن و ضربه زدن روي ظرفي جمع آوري و توزين كنيد.
پس از خاتمه كار الك كردن باقي مانده را مجددا الك كنيد تا اينكه مطمئن شويد در عرض 2 دقيقه الك كردن كمتر از 1/0 گرم از آن الك مي*گذرد.
وزن باقي مانده روي الك برحسب درصد وزني زبري وتا حدود 5/0 تقريب گزارش شود.
براي كنترل صحت آزمايش يك بار ديگر آزمايش را با 00/100 گرم سيمان تجديد كنيد. نتيجه آزمايش دوم نبايد بيش از 1 درصد با نتيجه آزمايش اول فرق داشته باشد. در صورت اختلاف بيشتر بود براي سومين بار آزمايش را تكرار كنيد و متوسط نتيجه سه آزمايش را گزارش كنيد.
محاسبات درصد نرمي سيمان به صورت زير محاسبه مي*گردد.
Z درصد وزني زبري سيمان
R وزن باقي مانده سيمان روي الك 90 میکروني gr N=100-Z
W وزن كل نمونه اوليه سيمان gr
N درصد وزني نرمي سيمان
ب- تعيين درجه نرمي سيمان پرتلند از طريق دستگاه هواتراوي (نفوذپذيري) بلن
هدف- منظور از اين آزمايش تعيين سطح مخصوص سيمان مي*باشد.
اهميت و كاربرد: سطح مخصوص سيمان عبارت است از سطح جانبي دانه*هاي موجود در واحد وزن بنابراين واحد سطح مخصوص سانتي متر مربع بر گرم مي*باشد.
مقادير تقريبي سطح مخصوص سيمانها به قرار زير مي*باشد.
سيمانهاي ريزدانه حدود cm2/gr4500
سيمانها با دانه حدود cm2/gr3000
سيمانهاي درشت دانه حدود cm2/gr2000
مطابق استاندارد ايران سطح مخصوص كليه سيمانها پرتلند شامل نوع 1 و 2 و 4 و 5 برابر cm2/gr2600 و سيمان پرتلند نوع 3 تقريبا cm2/gr4000 مي*باشد.
همانگونه كه قبلا هم بيان شد سيمانهاي ريزدانه داراي گيرش سريع بوده اين نوع سيمان تاب مقاومت فشاري آن به ويژه در روزهاي نخست پس از گيرش سيمان از انواع ديگر سيمان پرتلند بيشتر مي*باشد. معمولا مواد اوليه و درصد اختلاط سيمانهاي ريزدانه سيمانهاي ممتاز مانند سيمان پرتلند نوع 1 است تنها در ساخت آن دقت بيشتري صورت مي*گيرد و اينكه آن را ريزتر آسياب مي*كنند و در بعضي موارد بعد از آسياب كردن دوباره مي*پزند.
نگهداري سيمان فله فقط در سيلو مجاز است نگه داري و ذخيره سازي نبايد در كيسه*ها كه لايه كاغذي در شرايط مناسب بيش از 6 هغته و در سيلوهاي مناسب از 3 ماه تجاوز كند در صورت تجاوز مقاومت سيمان حدود 20 درصد كاهش مي*يابد و سطح مخصوص آنها حدود 2000 سانتي متر مربع بر گرم كاهش مي*يابد. در صورت تجاوز از مهلت هاي ياد شده سيمان بايد قبل از مصرف آزمايش شود و یا در قسمتهاي غير سازه*اي مصرف می شود. به طور كلي رعايت شرايط استاندارد ملی ایران شماره 2761 الزامي است (آئين نامه كاربرد حفاظت و انبار كردن سيمان در كارگاه ساختمان)
وسايل آزمايش:
ترازو با دقت 01/ گرم
دماسنج – زمان سنج
دستگاه بلن
اين روش آزمون به وسيله دستگاه هواتراوي (نفوذ هوا) موسوم به دستگاه بلن (Blaine) انجام مي*گيرد و نرمي سيمان پرتلند را به طريق سطح مخصوص آن يعني مجموع سطح اشغالي بر حسب سانتي متر مربع بر يك گرم سيمان تعيين مي*كند.
شرح دستگاه بلن
دستگاه بلن شامل وسيله كشش يك مقدار معيني هواست كه از میان يك بستر سيمان كه با تخلخل معيني تهيه شده باشد عبور نمايد. اندازه حفرها در بستر سيمان با تخلخل معين با اندازه دانه*هاي سيمان رابطه دارد و مبين ميزان جريان هوا در داخل بستر است اين دستگاه چنانچه در شكل 1 نشان داده شده است داراي قسمتهاي مختلف زير است.
استوانه تراوايي (سلول):
اين استوانه معمولا از شيشه يا فلز سخت و ضد زنگ ساخته مي*شود و قطر داخلي آن 1/027/1 سانتي متر مي*باشد.سطح فوقاني محفظه نسبت به محور استوانه بايد يك زاويه قائمه تشكيل دهد ضمنا يك برآمدگي به عرض 2/1-1 ميلي متر در خود ساختمان محفظه و يا در داخل استوانه دورا دور (5/15 سانتي متر سطح فوقاني) براي نگهداري صفحه مشبك منظور مي*كنند.
صفحه مشبك:
صفحه بايد از فلز ضد زنگ ساخته شود و داراي ضخامت 1/09/0 ميلي متر و تعداد 30 الي 40 سوراخ به قطر حداكثر يك ميلي متر باشد. به طوري كه فواصل آنها به طور مساوي روي صفحه مشبك تقسيم گرديده باشد. صفحه بايد به خوبی در داخل محفظه قرار گيرد و به آساني در داخل استوانه جاي گيرد.
سمبه (پيستون):
سمبه بايد از لامينات فنوليك ساخته شده باشد و داخل استوانه را با يك فاصله حداكر 1/0 ميلي متري پر كند كف سمبه بايد لبه تيز و نسبت به محور سمبه 90 درجه باشد. خروج هواي اضافي بايد از مركز و يا يكي از طرفين سمبه تامين شود قسمت بالاي سمبه بايد داراي كلاهك باشد به طوري كه وقتي سمبه كاملا داخل استوانه مي*شود و كلاهك سمبه به بالاي استوانه مي*چسبد يك فاصله 1/05/1 سانتي متري كف سمبه و قسمت بالاي صفحه مشبك باقي بماند.
كاغذ صافي:
كاغذ صافي بايد از نوع متوسط باشد (نوع 1 درجه B) كاغذ صافي بايد مدور و داراي لبه نرم و قطري برابر قطر داخلي محفظه باشد براي هر آزمايش بايد از كاغذ صافي نو استفاده شود. لوله فشار سنج (لوله مانومتريك): لوله u شكلي برابر مشخصات داده شده در شكل مي*باشد.
قطر خارجي لوله 9 ميلي متر و در قسمت بالاي لوله كه استوانه تراوايي (سلول) روي آن قرار مي*گيرد. بايد كاملا آبندي شود كه هوا نتواند از آن عبور كند. قسمتي از لوله U شكل كه به استوانه مربوط مي*شود بايد با يك خط نشانه*اي در فاصله 5/12 الي 5/14 سانتي متري زير شير خروجي هوا ساخته شود و ضمنا فواصل 5/1 و 7 و 11 سانتي متري همين خط فاصله برابر شكل با خط نشانه مشخص مي*گردد.
طول لوله فشارسنج از كف تا زير شير هوا بايد 25 تا 5/30 سانتي متر باشد در فاصله حداكثر 5 سانتي متري لوله U يك شير آبندي شده بايد نصب شود و خود لوله U روي پايه*اي بايد به خوبي مستقر شود و كاملا به شكل عمودي قرار گيرد.
محلول فشارسنج:
لوله U شكل بايد تا پائين ترين خط نشانه با محلول غير فواري پر شود كه رطوبت را جذب نكند و داراي ناروايي و وزن مخصوص كم باشد مانند دي بوتيل فتالات – دي بوتيل 1 بنزن – دي بوتيل 2 بنزن – دي كربوكسيلات – يا هر نوع روغن معدني سبك
زمان سنج:
زمان سنج بايد داراي دكمه قطع و وصل باشد و دقت خواندن آن تا نزديك 5/0 ثانيه و يا كمتر باشد.
حجم استوانه تراوايي (سلول):
حجم بستر فشرده شده سيمان در داخل استوانه تراوايي (سلول) بايد به وسيله جانشين كردن جيوه انجام شود.
حجم سلول كه در اين آزمايشگاه مورد استفاده قرار مي*گيرد. Cm3812/1 به وسيله جيوه اندازه گيري شده است.
تهيه نمونه:
نمونه سيمان مورد آزمايش را در يك شيشه درب دار كوچك 100 سانتي متر مكعب بريزيد و براي مدت دو دقيقه آنرا به شدت به هم بزنيد تا ذرات به هم چسبيده آن از يكديگر باز شود.
وزن نمونه:
مقدار سيمان استاندارد كه براي ميزان كردن دستگاه به كار مي*رود مقداري است كه يك بستر سيمان با تخلخل 005/5/0 تشكيل دهد و به طريقه زير محاسبه مي*گردد.

W وزن نمونه لازم براي آزمايش بر حسب گرم
 = تكاشف نسبي (وزن مخصوص نسبي) نمونه آزمونه (براي سيمان پرتلند gr/cm325/3-3)
V حجم (استوانه تراوايي) بستر سيمان
شرح آزمايش: در اين آزمايش سطح مخصوص سيمان از روي زمان عبور حجم ثابتي از هوا تحت فشار معين و درجه حرارت معلوم از ميان قشر فشرده شده سيمان در شرايط مشخص محاسبه مي*گردد.
ابتدا صفحه مشبك را در داخل سلول (استوانه تراوايي) در محل خودش قرار گيرد يك كاغذ صافي در داخل محفظه بگذاريد و با كمك مداد آنرا روي صفحه مشبك فشار دهيد مقدار معين سيمان وزن شده از رابطه 1 بدست آمده را با دقت 01/ گرم توزين شده است در محفظه بريزيد آنگاه سطح سيمان را با ضربه*هاي ملايمي كه به محفظه مي*زنيد صاف كنيد. يك كاغذ صافي روي سطح سيمان قرار دهيد و سمبه را داخل كنيد تا آنجايي كه كلاهك آن به سطح استوانه برسد بستر سيمان را كاملا فشار دهيد و سپس سمبه را به آرامي از بستر سيمان خارج كنيد. محفظه تراوايي (سلول) را روي لوله U شكل قرار دهيد و مطمئن گرديد كه محفظه روي لوله به خوبي آبندي شده است (براي اطمينان از اين امر سطح تماس لوله مانومتريك و جداره خارجي سلول را با روغن كمي چرب كنيد دقت كنيد به كاغذ صافي و بستر سيمان اختلالي وارد نشود).
هواي موجود در يك بازوي لوله U شكل را به آهستگي تخليه كنيد به طوري كه محلول به بالاترين نشانه لوله برسد در اين موقع شير را ببنديد و زمان سنج را حاضر كنيد و همينكه مایع سنج به نشانه دوم لوله (از بالا) رسيد آن را به كار اندازيد و زماني كه به نشانه سوم لوله U شكل رسيد آنرا متوقف سازيد و فاصله زماني بين اين دو نشانه را با دقت 5/0 ثانيه بدست آوريد. درجه حرارت محيط آزمايشگاه را با دماسنج برحسب درجه سيلسيوس (سانتي گراد) مشخص نمائيد.
تذكر به علت خاصيت موئينگي در داخل لوله مانومتريك در موقع قرائت بين دو نقطه 2 و 3 بايد با دقت عمل نمود.
سطح مخصوص سيمان از رابطه زير بدست مي*آيد.

S سطح مخصوص برحسب سانتي متر مربع بر گرم براي نمونه مورد آزمايش
Ss سطح مخصوص بر حسب سانتي متر مربع بر گرم از نمونه استاندارد براي ميزان كردن دستگاه
T فاصله زماني اندازه گيري شده در لوله مانومتريك بر حسب ثانيه براي نمونه آزمايشي
Ts فاصله زماني اندازه گيري شده در لوله مانومتريك برحسب ثانيه براي نمونه استاندارد براي ميزان كردن دستگاه
e تخلخل بستر نمونه مورد آزمايش كه در اينجا برابر 005/5/0 مي*باشد.
es تخلخل بستر نمونه سيمان استاندارد براي ميزان كردن دستگاه
 تكاشف نسبي (وزن مخصوص نسبي) نمونه مورد آزمايش
s وزن مخصوص نسبي (تكاشف) نمونه سيمان استاندارد براي ميزان كردن دستگاه
n ناروايي (لزجت ديناميكي) هوا بر حسب پواز poises براي نمونه مورد آزمايش
ns ناروايي (لزجت ديناميكي) هوا بر حسب پواز poises در دماي آزمايش نمونه استاندارد براي ميزان كردن دستگاه
چنانچه رابطه را ساده نمايم به صورت زير خواهد بود.

در اين آزمايشگاه نمونه استاندارد در دماي 25 درجه انجام گرفته است و به جاي قسمت اول فرمول مي*توان ضريب 21 را جايگزين نمود.


لزجت ديناميكي هوا (ناروايي) بر حسب پواز بر طبق جدول زير مي*باشد.
درجه حرارت لزجت ديناميكي
16 0001788
18 0001798
20 0001808/
22 0001818/
24 0001828
26 0001837/
28 0001847/
30 0001857/
32 0001867/
34 0001876/
اين آزمايش را حداقل 2 بار انجام داده و سطح مخصوص عبارت است از حد متوسط نتيجه دو آزمايش و اين دو آزمايش با اختلاف 2 درصد نسبت به يكديگر قابل قبول است.
سوالات
1- روشهاي ديگري كه بتوان اندازه ريزي ذرات را مشخص كرد را شرح مختصري دهيد.
2- چرا بعد از بيرون آوردن نمونه از استوانه (سلول) نمونه دو رنگ شده است.

آزمايش شماره 3 روش تعيين غلظت خمير نرمال سيمان بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 319 و دت 116 و 187-86 ASTM C
1- هدف: تعيین مقدار آب لازم جهت تهيه خمير سيمان با غلظت نرمال
2- اهميت و كاربرد: چون ميزان آب خمير نمي تواند اختياري انتخاب گردد و از طرفي براي آنكه بتوان نتايج آزمايش زمان گيرش يا سلامت انواع سيمانها يا نمونه*هاي ناشناخته سيمان را با يكديگر مقايسه نمود از اين جهت لازم است ميزان رواني خمير مورد آزمايش بوسيله ضابطه مشخصی مورد ارزيابي قرار گيرد كه در صورت عدم جوابگويي با شرايط مطلوب و استاندارد كه در زير آمده، غلظت آن تغيير داده شود تا شرايط مورد نظر حاصل گردد.
همچنين براي تعيين زمانهاي گيرش اوليه و نهايي و نيز آزمايش سلامت سيمان لازم است خمير سيماني با غلظت كنترل شده به كار برده شود.
مطابق استاندارد ايران چنانچه ميله آب سنج در مدت 30 ثانيه با نفوذ در خمير سيمان در فاصله 16 ميلي متري از كف قالب قرار گيرد. در اين صورت غلظت خمير، نرمال است، بر طبق استاندارد ASTM چنانچه ميله آب سنج در مدت 30 ثانيه در فاصله 110 ميلي متر كف قالب قرار گيرد غلظت خمير نرمال است. ضمنا مقدار آب خمير نرمال عموما بين 33-26 درصد وزن سيمان خشك مي*باشد.
3- وسايل آزمايش:
ترازو – حداقل ظرفيت 1 كيلوگرم با دقت 1/0 گرم يا كمتر
استوانه مدرج – حداقل ظرفيت 200 ميلي متر
دستگاه ويكات – اين دستگاه مطابق شكل زير تشكيل شده از:
الف) پايه (D) كه بر روي آن ميله تحرك (B) قرار گرفته يك سر آن داراي سوزن متحرك به قطر 05/013/1 ميلي متر و به طول 50 ميلي متر و سر ديگر اين ميله در طول 50 ميلي متري داراي قطر 05/010 ميلي متر مي*باشد كه به ميله آب سنج (غوطه ور G) معروف است و جهت آزمايش تعيين غلظت خمير نرمال سيمان بكار مي*رود. ميله متحرك (B) داراي عقربه*اي است كه بر روي يك صفحه مدرج متصل به پايه (D) بالا و پايين مي*رود‏ حركت قائم ميله (B) نسبت به پايه و حركت قائم عقربه نسبت به ميله (B) توسط پيچ جداگانه قابل كنترل مي*باشد، وزن كلي قسمت متحرك دستگاه ويكات در موقع استفاده همراه با سوزن C بايستي 1300 گرم باشد (سر ديگر ميله بصورت ميله آب سنج ساخته شده است)، وزن سوزن C بايد 5/09 گرم باشد.
ب) قالب ويكات از يك استوانه شكافدار با قطر داخلي 80 ميلي متر و ارتفاع 40 ميلي متر كه بر روي صفحه غير متخلخل قرار مي*گيرد تشكيل شده است، جدار خارجي استوانه داراي شيب دو درجه مي*باشد و بوسيله حلقه قيدي شكاف استوانه كاملا بسته مي*شود.


4- روش آزمايش:
مقدار 500 گرم سيمان از نوع سيمان مورد نظر نمونه برداري كرده حدود %25 وزن سيمان آب مناسب براي اختلاط توزين نماييد.
ميله آب سنج (G) را روي صفحه دستگاه قرار داده و عقربه متحرك روي صفحه مدرج دستگاه را روي عدد صفر پايين تنظيم كرده‏ در اين صورت مي*توان فاصله سر ميله (G) را از صفحه دستگاه بوسيله عقربه تعيين نمود.
آب توزين شده را همراه با نمونه سيمان در يك ظرف با فضاي كافي، توسط يك قاشق بهم زده و پس از اينكه آب با سيمان مخلوط شد (بطوريكه آب به صورت آزاد ديده نشود) توسط دستكش لاستيكي به خوبي مالش داده و پس از كسب رواني آن را به شكل گلوله*اي درآورده و در فاصله تقريبا 15 سانتيمتري، 6 بار از يك دست به دست ديگر پرتاب نماييد. توجه داشته باشيد زمان تهيه خمير از لحاظ افزودن آب به سيمان تا آغاز ريختن خمير در قالب نبايد از 4/14 دقيقه بيشتر شود.
پس از تهيه خمير سيمان، آن را به آرامي وارد قالبي كه در دست ديگر قرار دارد نموده بطوريكه هيچگونه فشاري به خمير سيمان وارد نگردد، سپس قالب را از طرف ديگر به آرامي ولي با سرعت عمل بر روي صفحه كاملا صاف قرار داده، بعد از تماس قالب با صفحه صاف قسمت اضافي خمير را بريده و توسط ماله سطح آن را يكسان با سطح قالب نماييد. تمام اين كارها بايد حداكثر در مدت 30 ثانيه انجام شود.
قالب خميردار را كه بر روي صفحه صاف قرار داد در زير ميله آب سنج (G) قرار دهيد و سپس به آرامي سر ميله آب سنج را در تراز سطح خمير قرار داده و بوسيله پيچ مربوطه آنرا محكم كنيد (در اين حالت عقربه بايستي عدد 40 ميلي متر را روي صفحه مدرج نشان دهد)‏، با باز كردن پيچ به مدت 30 ثانيه ميله (G) در خمير نفوذ مي*كند كه بايد موقعيت آن را قرائت و يادداشت نماييد. هنگام آزمايش نبايد هيچ لرزشي در دستگاه آزمايش ايجاد شود. اگر ميله پس از آزاد شدن در مدت 30 ثانيه در فاصله 5 تا 7 ميلي متري كف قالب قرار گيرد، غلظت خمير نرمال بوده است. در غير اينصورت براي رسيدن به چنين مخلوطي لازم است خميرهاي جديد سيمان با درصدهاي مختلف آب ساخته شوند تا اين شرايط اثبات گردد.
تذكر 1- ظروف و ديگر وسايل آزمايش بايد كاملا تميز و خشك باشند و تمام آب توزين شده با سيمان مخلوط گردد.
عمل نفوذ ميله در خمير در فاصله زماني كمي پس از وارد كردن خمير در قالب صورت گيرد.
ميله (G) تقريبا در وسط قالب به داخل خمير سيمان نفوذ داده شود.
درجه حرارت سيمان، آب و اطاق آزمايش در خلال تهيه خمير و پر كردن قالب بايستي 7/17 تا 3/23 درجه سانتيگراد باشد.
5- محاسبات: چنانچه با تكرار آزمايش مقدار نفوذ ميله (G) مطابق استاندارد بدست آيد در اين صورت ميزان آب به كار رفته جهت توليد اين خمير مي*تواند مبناي محاسبه خمير نرمال قرار گيرد:

در حاليكه:
gc - غلظت خمير نرمال
Ww - وزن آب در مخلوط
Wc - وزن سيمان در مخلوط
در غير اينصورت بوسيله رسم منحني تغييرات (غلظت خمير) بر حسب «فاصله ميله از كف قالب» مقدار نظير فاصله 5 ميلي متر بدست مي*آيد كه برابر غلظت نرمال خمير سيمان است توجه شود كه براي رسم منحني، آزمايش بايستي حداقل سه مرتبه تكرار گردد.
تذكر 2- منحني روي كاغذ ميلي متري رسم شود تا بتوان دقيقا غلظت نرمالي را بدست آورد.
سوالات
1- چرا بايد خمير سيمان را به مدت 4/14 دقيقه مالش داد.
2- علت تفاوت در مقدار فرو رفتن ميله آب سنج در خمير نرمال در استاندارد ايران 16 ميلي متر و استاندارد ASTM آمريكا (110) ميلي متر در چيست؟

آزمايش شماره 4 روش تعيين زمان گيرش اوليه و نهايي خمير سيمان بر اساس استاندارد ملي ايران شماره 392 و دت 113 و 191-82 ASTM C
1- هدف: تعيين زمان شروع گيرش خمير سيمان و تغيير وضعيت آن به حالت جامد
2- اهميت و كاربرد: زمان گيرش اوليه مدت زمان سپري شده از لحظه اختلاط آب و سيمان مي*باشد كه از اين بعد رشد كريستالهاي ناشي از هيدارسيون سيمان به اندازه*اي است كه رواني خمير رو به كاهش مي*گذارد. با توجه به اين كه غلظت مخلوط (ميزان آب نسبت به سيمان) در سرعت گيرش سيمان و به عبارتي در سرعت كاهش رواني خمير تاثير مي*گذارد، آزمايش تعيين زمان گيرش اوليه بايستي با مقدار آب مشخص (غلظت نرمال) صورت گيرد تا اينكه نتايج اين آزمايش براي نمونه*هاي مختلف سيمان پرتلند قابل مقايسه با يكديگر بوده و يا بتوان اين آزمايش را براي يك نمونه سيمان مشخص نسبت به مقادير قيد شده در مشخصات كارخانه*اي آن محك زد. در ارتباط با اهميت اين آزمايش، با توجه به اينكه قبل از زمان گيرش اوليه، ميزان گيرش سيمان غير قابل ملاحظه است پس كليه عمليات ساخت، حمل، ريختن، تراكم و پرداخت بتن بايستي در اين محدوده زماني صورت گيرد، در غير اين صورت هرگونه حركت بتن در زماني كه بتن در حال سخت شدن است باعث كاهش پايايي و مقاومت فشاري بتن مي*گردد، اين موضوع در مواقعي كه فاصله بين محل ساخت و مصرف بتن زياد است و يا اينكه عمليات بتن ريزي با مشكلاتي روبرو مي*گردد حائز اهميت است در هر صورت بايستي قبل از زمان گيرش اوليه بتن در محل نهايي خود قرار گيرد. كاربرد اين آزمايش شناسايي زمان گیرش انواع سيمان پرتلند است. به عنوان مثال زمان گيرش اوليه سيمان ديرگير بيش از سيمان زودگير يا معمولي در شرايط يكسان مي*باشد، كه مسلم بايستي براي آن نمونه نخست آزمايش تعيين غلظت نرمال (آزمايش شماره 3) انجام گيرد. همچنين اين آزمايش جهت بررسي كيفيت سيمانهاي مصرفي در كارگاه قابل استفاده است زيرا سيمانهاي فاسد شده داراي زمان گيرش بيش از حد متعارف مي*باشند. زمان گيرش نهايي مدت زمان سپري شده از لحظه اختلاط آب و سيمان تا زماني است كه كارايي خمير به كلي از بين مي*رود. بنابراين زمان گيرش نهايي مي*تواند به عنوان زمان شروع عمليات نهايي هيدراسيون سيمان و خاتمه عمليات گيرش سيمان تلقي گردد.
زمان گيرش نهايي داراي كاربرد وسيعي نمي باشد ولي مي*تواند جهت تعيين حد زماني عمليات پرداخت و ماله كاري نماي ظاهري بتن قابل استفاده باشد.
3- وسايل آزمايش: دستگاه ويكات – اين دستگاه كه طبق شكل شماره 1 آزمايش شماره (8) مي*باشد براي آزمايش ضروري است و اجزاء تشكيل شده دهنده آن در آزمایش شماره 3 شرح داده شده است.
ترازو – حداقل ظرفيت 1 كيلوگرم با دقت 1/0 گرم يا كمتر.
استوانه مدرج – حداقل ظرفيت 200 ميلي ليتر.
4- دما و رطوبت: درجه حرارت سيمان، آب و اتاق آزمايش در حين تهيه خمير سيمان و قالب گيري بايستي بين 7/17 و 3/23 درجه سانتي گراد باشد، آنگاه قالب سيماني كه براي آزمايش تهيه مي*شود بايستي در تمام مدت آزمايش در حرارت 1/19/18 درجه سانتي گراد و در فضايي كه داراي حداقل 90 درصد رطوبت نسبي باشد و از جريان هوا دور باشد نگهداري شود.
5- روش آزمايش: تهيه سيمان وآب: مقدار 500 گرم سيمان از نوع استفاده شده در آزمايش غلظت خمير نرمال (آزمايش شماره 3) نمونه برداري كرده و مقدار آبي مطابق غلظت نرمال آزمايش مذكور توزين نماييد. بهتر است نمونه سيمان قبل از توزين، از الك 18/1 ميليمتر الک شماره 16 در سیستم ASTM عبور داده شود تا از عاري بودن سنگ ريزه يا كلوخه اطمينان حاصل شود.
تنظيم دستگاه ويكات: براي اين منظور لازم است سوزن C به ميله B وصل شده، آنگاه در حاليكه سوزن C روي صفحه دستگاه قرار دارد، عقربه متحرك روي عدد صفر پايين تنظيم گردد، در اين صورت مي*توان فاصله سر سوزن C را از روي دستگا*ه (كف قالب حاوي نمونه) بوسيله عقربه تعيين نمود.
تهيه خمير سيمان: آب توزين شده در يك ظرفي با فضاي كافي، با نمونه سيمان مخلوط مي*شود، زمان تهيه خمير از لحظه افزودن آب به سيمان خشك تا آ‎غاز ريختن خمير در قالب بايد 4/14 دقيقه باشد و عمل تهيه خمير بايد قبل از شروع علائم گيرش پايان يابد. ظرف و ديگر وسائل مورد استفاده بايستي كاملا تميز و خشك بوده و تمام آب توزين شده با سيمان مخلوط گردد.
قالب گيري خمير سيمان: پس از تهيه خمير سيمان، قالب ويكات در حاليكه روي صفحه غير متخلخلي قرار مي*گيرد بايد بوسيله خمير سيمان پر شود، قالب را بايد يك باره با خمير پر كرد و سطح قالب بايد به سرعت از قمست*هاي اضافي خمير پاك گردد، براي پر كردن قالب تنها دست كارگر و ماله مخصوص تهيه خمير بايد به كار رود و ماله به وزن تقريبي 213 گرم باشد. توسط ماله سطح خمير كاملا هم سطح قالب شده و صاف مي*گردد به طوري كه روي سطح خمير حفره*اي به چشم نخورد. لازم است توجه شود كه طي عمليات بريدن و صاف كردن، خمير سيمان فشرده نشود.
تعيين زمان گيرش اوليه قالب خمير را روي صفحه دستگاه زير سوزن قرار دهيد و سپس به آرامي سر سوزن را در تراز سطح خمير قرار داده و بوسيله پيچ مربوط آنرا محكم كنيد (در اين حالت عقربه بايستي عدد 40 ميلي متر را روي صفحه مدرج نشان دهد)، آنگاه دستگاه همراه با نمونه در داخل اتاق رطوبت قرار داده مي*شود، پس از 30 دقيقه، با بيرون آوردن نمونه از اتاق رطوبت پيچ نگهدارنده ميله (B) را باز كرده تا سوزن در آن نفوذ كند. سوزن در مدت 30 ثانيه در داخل خمير نفوذ كند و فاصله سر سوزن در فاصله 5 ميلي متري كف قالب متوقف گردد. (در استاندارد ASTM سوزن بايد در فاصله 15 ميلي متري كف قالب متوقف گردد.) بنابراين در صورت لزوم عمل نفوذ سوزن در خمير بايستي هر 15 دقيقه تكرار گردد، در فواصل زماني نمونه در اتاق رطوبت بايستي نگهداري گردد، در صورتيكه نتوان مستقيما شرط آزمايش را ارضاء كرد لازم است تكرار نفوذ سوزن در خمير سيمان در زمانهاي متوالي به گونه*اي باشد كه سوزن در فاصله بيش از 5 ميلي متر و كمتر از 5 ميلي متر قرار گيرد نكته قابل توجه آن است كه محل نفوذ سوزن در خمير سيمان داراي حداقل فاصله*اي با محل*هاي نفوذ ديگر باشد و همچنين حداقل فاصله*اي با لب قالب داشته باشد.
براي تعيين زمان گيرش نهايي بايد به جاي سوزن (C) از سوزن (F) با ضميمه فلزي توخالي ا ستفاده شود سيمان وقتي بطور نهايي خود را مي*گيرد كه اگر سوزن (F) را در تراز خمير سيمان روي قالب قرار داده و بوسيله باز كردن پيچ آنرا روي خمير فرود آوريم فقط اثر كمي بر روي سيمان بگذارد در حالي كه ضميمه فلزي آن هيچ اثري بر روي سيمان نگذارد، اگر بر روي سطح فوقاني آزمودني كف درست شده باشد بايد سطح زيرين آن را براي تعيين زمان گيرش نهايي به كار برد. با توجه به اينكه زمان گيرش نهایي براي سيمانهاي معمولي و زود سخت شونده حدود 10 ساعت است (مدت زمان بعد از اختلاط آب و سيمان) لذا در زمانهاي متوالي بايستي آزمايش جهت تعيين زمان گيرش نهايي انجام گيرد تا شرط مذكور اثبات گردد.
6- محاسبات: چنانچه با تكرار نفوذ سوزن در خمير سيمان، سوزن در فاصله 5 ميلي متري از كف قالب متوقف شود در اين صورت مدت زمان از اختلاط تا اثبات شرط آزمايش به عنوان زمان گيرش اوليه محسوب مي*شود، در غير اين صورت به وسيله رسم منحني تغييرات «زمان نفوذ» بر حسب «فاصله سوزن از كف قالب» و بدست آوردن زمان نفوذ نظير فاصله 5 ميلي متر از روي منحني، زمان گيرش اوليه تعيين مي*گردد. توجه شود كه براي اين منظور لازم است عمل نفوذ حداقل سه مرتبه در فواصل زماني معين تكرار گردد طوريكه مقادير فاصله سوزن از كف قالب،كمتر و بيشتر از 5 ميلي متر باشد.
تذكر 1- نتايج آزمايش را در جدول(1) ثبت نماييد.
منحني روي كاغذ ميلي متري رسم شود تا زمان گيرش اوليه بطور دقيق تر بدست آيد.
مرتبه آزمايش مدت زمان سپري شده از اختلاط آب و سيمان (دقيقه) فاصله سوزن C از كف قالب ويكات (ميلي متر)
1
2
3
سوالات
چنانچه زمان گيرش اوليه با استاندارد آن مطابقت نداشت علت را بيان كنيد.

آزمايش شماره 5 روش تعيين انبساط سيمان (سلامت سيمان) بر اساس استاندارد ملي ايران شماره 391 و دت 123 و ASTM C151-84
1- هدف: سلامت سيمان
2- اهميت و كاربرد: سلامت سيمان به ثبات حجم خمير سيمان سخت شده بعد از گيرش اطلاق مي*شود معمولا عدم سلامت سيمان يا انبساط مخرب معوق به علت مقادير بيش از اندازه آهك آزاد خوب پخته نشده است در اين صورت در خمير سيمان پس از حصول گيرش تغييرات حجمي زيادي رخ مي*دهد اگر مواد خام تغذيه شده بداخل كوره حاوي مقداري آهك بيش از آنچه مي*تواند با اكسيدهاي اسيدي تركيب شود باشد مقدار اضافي به حالت آزاد باقي خواهد ماند.
آهك آزاد كه در كلينكر موجود است به آرامي هيدراته شده و حجمي به مراتب بيشتر از حجم اوليه اكسيد كلسيم پيدا مي*كند و اين نكته مهم است كه خمير سيمان پس گيرش اوليه و سخت شدن تغيير حجم عمده*اي پيدا نكند علت اين محدوديت خرابي و تركي است كه خمير سيمان در صورت انبساط (در محلي كه امكان اين انبساط نيست) پيدا مي*كند چنين انبساطي غالبا ناشي از فعل و انفعالات آهك و منيزيم آزاد و سولفات كلسيم مي*باشد. سيماني كه خاصيت چنين انبساطي را دارد سيمانی ناسالم است و همانگونه كه در ابتدا بيان شد آهك آزاد كه در كلينكر موجود است به آرامي هيدراته شده و حجمي به مراتب بيشتر از حجم اوليه اكسيد كلسيم پيدا مي*كند و با روشهاي تجزيه شيميايي نمي توان مقدار آهك آزاد را تعيين نمود و اين بدان علت است كه بين CaO هيدراته نشده و Ca(OH)2 توليد شده از هيدراتاسيون سيليكاتها (زمان كه در مجاورت هواست) نمي توان تفاوتي قائل شد دومين مورد اينكه اكسيد منيزيم در مجاورت آب شبیه Cao عمل كرده و با كريستالي شدن حجم بيشتري را اشغال و سلامت سيمان را به مخاطره مي*آندازد. سومين عامل انبساط سولفات كلسيم مي*باشد كه با تشكيل سولفوآلومينات كلسيم از گچ اضافي كه با C3A تركيب نشده سيمان را خراب مي*كند.
اين آزمايش در استاندارد ايران به دو روش صورت مي*گيرد.
الف- روش لوشاتليه
ب- روش اتوكلاو
ابتدا روش اول و سپس روش دوم را شرح مي*دهيم.
3- مصالح و وسايل مورد نياز:
پودر سيمان
ترازو با دقت 1/0 گرم – مزور با دقت cc1
انبرك لوشاتليه - دستگاه لوشاتليه همانگونه كه در شكل ديده مي*شود عبارت است از يك استوانه شكاف دار از جنس فلز برنج و يا فلز مناسب ديگري كه ضخامت آن 5/0 ميلي متر باشد و قطر داخلي اين استوانه 30 ميلي متر و ارتفاع آن نيز 30 ميلي متر مي*باشد (و در طي آزمايش از اين استوانه به جاي قالب استفاده مي*گردد) در دو سمت شكاف دو سوزن عقربه مانند نوك تيز (AA) قرار دارد و فاصله دونوك اين سوزنها تا مركز استوانه 165 ميلي متر خواهد بود.
4- شرح آزمايش: ابتدا 200 گرم سيمان را با ترازو با دقت 1/0 گرم وزن مي*نمايم و سپس با توجه به نتايج بدست آمده از آزمايش شماره 3 خمير نرمال را تهيه مي*كنيم.
(نحوه ساخت خمير نرمال سيمان و ميزان استاندارد فرو رفتن ميله ويكات در اخل خمير و دستگاه ويكات در آزمايش شماره 3 شرح داده شده است)
براي تعيين انبساط سيمان پرتلند استوانه لوشاتليه را روي يك صفحه شيشه*اي قرار دهيد و آنرا از خمير سيمان استانداردي (نرمالی) كه تهيه نموده ايد پر كنيد.
(تذكر 1 هنگام پر كردن خمير در استوانه بايد دقت شود كه شكاف استوانه بسته باشد)
طرف ديگر استوانه (صفحه فوقاني انبرك لوشاتليه) را بايد با يك صفحه شيشه*اي پوشاند و روي آن وزنه كوچكي قرار داد (يك كيلوگرم) و فورا آن را در داخل محفظه آبي كه داراي حرارت 1/19/18 درجه سانتي گراد باشد به مدت 24 ساعت نگهداري نمود. پس از طي 24 ساعت فاصله سوزن دو سر انبرك لوشاتليه را با كوليس بادقت 02/ ميلي متر اندازه گيري نمود و در مرحله بعد مجددا قالب را در زير آب با همان درجه حرارت مذكور قرار داد و در مدت 25 الي 30 دقيقه آنرا به نقطه جوش رسانيد و عمل جوشاندن را يك ساعت ادامه داد بعدا آنرا خارج كرده و گذاشت تا سرد شود (با درجه حرارت محيط يكنواخت گردد).
و مجددا براي دومين مرتبه فاصله دو سر سوزن*ها را اندازه گيري كرد و اختلاف دو بار اندازه گيري معرف انبساط سيمان است.
روش دوم – تعيين پايداري خمير سيمان پرتلند به وسيله اتوكلاو
3- وسايل و مصالح آزمايش:
پودر سيمان
ترازو با دقت 1/0 گرم – مزور با دقت cc1
قالب خمشي ملات نرمال به ابعاد 16×4×4 سانتي متر
كاردك به عرض 10 الي 15 سانتي متر
اتوكلاو: اتوكلاو شامل دستگاه تهيه بخار با فشار زياد و مجهز به حرارت سنج مي*باشد. اتوكلاو بايد با دستگاه خودكار كنترل فشار بخار و سوپاپ اطمينان با تحمل فشار %522 مجهز باشد. در شرايطي كه به كار بردن سوپاپ ا طمينان مجاز نيست دستگاه بايد به شير اطمينان مجهز باشد و ضمنا دستگاه بايد براي خروج هوا در لحظات اوليه گرم شدن و همچنين خارج كردن بخار اضافي هنگام خنك كردن داراي يك شير هوا نيز باشد. فشار سنج بايد داراي قطر 112 ميلي متر و از صفر تا 42 اتمسفر تقسيم بندي شده باشد و فواصل هر تقسيم بندي نبايد بيشتر از 35/0 اتمسفر باشد. در فشار 42 اتمسفر خطاي عقربه فشارسنج نبايد زيادتر از 2/0 اتمسفر باشد. قدرت دستگاه گرم كننده بايد طوري باشد كه با داشتن حداكثر بار (آب و قالبهاي سيمان) فشار بخار ايجاد شده در اتوكلاو بتواند در مدت 45 تا 75 دقيقه از زماني كه دستگاه روشن مي*شود به 21 اتمسفر برسد.
دستگاه كنترل فشار بايد قادر باشد كه فشار بخار 7/01 اتمسفر را حداقل در مدت 3 ساعت نگاه دارد و فشار بخار 7/021 اتمسفر داراي حرارت 7/17/215 درجه سانتي گراد مي*باشد.
اتوكلاو بايد طوري ساخته شود كه بتواند فشار 21 اتمسفر را در مدت 5/1 ساعت به كمتر از 7/0 اتمسفر برساند (بعد از خاموش كردن دستگاه)
جهت تغييرات اندازه گيري طول بايد يكي از روشهاي زيرا را مد نظر قرار داد.
1- وسيله موثري براي تماس با پيچهاي شاخص كه در داخل قالبهاي سيمان تعبيه شده به منظور اندازه گيري طول.
2- ميكرومتر صفحه*اي دقيق يا وسيله اندازه گيري مدرج ديگري كه بتواند تا 0025/ ميلي متر را نشان دهد.
3- دستگاه اندازه گيري كه به اندازه كافي مدرج باشد تا بتواند تغييرات كوچك طولي قالب را نشان دهد.
تذكر 1- حرارت اتاق آزمايش و وسايل و قالب و مواد خشك نبايد كمتر از 20 و بيشتر از 5/27 درجه سانتي گراد باشد. حرارت آب اختلاط و محفظه مرطوب نبايد در 23 درجه سانتي گراد بيش از 7/1 درجه تغيير كند.
تذكر 2- رطوبت نسبي آزمايشگاه نبايد كمتر از 50 درصد باشد. محفظه مرطوب بايد طوري ساخته شود كه امكانات لازم براي نگهداري قالبها در رطوبت نسبي كه كمتر از 90 درصد نباشد فراهم كند.
شرح آزمايش: ابتدا قالبها را بايد با يك لايه نازك روغن معدني آغشته نمود و بعدا پيچهاي شاخص به وسيله موم مخصوص در جاي خود نصب گردند و بايد دقت شود پيچها عاري از روغن و تميز باشد.
مقدار 100 گرم پودر سيمان را با ترازو با دقت 1/0 گرم وزن نموده و با آب نرمال كه در آزمايش شماره 3 مشخص گرديد به مدت 4/14 دقيقه مالش داده (مطابق دستورالعمل داده شده در آزمايش شماره 3)
پر كردن قالبهاي سيمان – براي هر خانه قالب 310 گرم از خمير سيمان را وزن كنيد و به طور مساوي در سطح هر قالب بريزيد خمير سيمان را در هر خانه با 20 ضربه ملات كوب كه 700 گرم وزن دارد فشرده كنيد. عمل ضربه زدن بايد در هر دو طرف ديواره قالب*ها انجام گيرد بعد از فشردن طبقه اول مجددا 310 گرم خمير سيمان را وزن كنيد و با 20 ضربه ديگر آنرا فشرده كنيد. بعدا كلاهك قالب را برداريد و سطح قالبها را با 2 تا 3 بار حركت يك كاردك يا خط كش فلزي صاف كنيد بعدا قالبها را در محفظه*اي كه داراي هواي مرطوب باشد قرار دهيد و بعد از دو ساعت سطح قالبها را با خط كش صاف كنيد و بعد قالبها را در يك سطح افقي در محفظه هواي مرطوب قرار دهيد و حداقل 20 ساعت در داخل قالب در محفظه و اتاق مرطوب نگهداشت و چنانچه پيش از 24 ساعت از قالب خارج شد بايد آنرا تا موقع آزمايش در محفظه یا اتاق مرطوب نگهداري كرد.
بعد از 24 ساعت كه از پر كردن قالبها گذشت آنها را از محلظه مرطوب خارج كنيد و فورا طول آن را اندازه گيري نمائید و بلافاصله آنرا در اتوكلاو روي پايه مخصوص خود در حرارت اتاق قرار دهيد به طوري كه تمام سطوح قالبها با بخار اشباع شده تماس حاصل كند اتوكلاو بايد به اندازه كافي آب با حرارت 20 الي 5/27 درجه سانتي گراد داشته باشد كه بتواند در تمام طول آزمايش بخار اشباع شده كافي تهيه كند (معمولا 7 الي 10درصد حجم اتوكلاو بايد به وسيله آب اشغال شود) براي خروج هوا از اتوكلاو در ابتداي گرم كردن بايد شير هوا باز باشد تا موقعي كه بخار شروع به خارج شدن كند در اين موقع شير هوا را ببنديد و در درجه حرارت اتوكلاو را تا آن اندازه بالا ببريد تا عقربه فشارسنج بخار به22 اتمسفر برسد. 45 تا 75 دقيقه پس از روشن كردن اتوكلاو فشار را به 7/022 اتمسفر برساند و آنرا براي 3 ساعت نگه داريد بعد از گذشت 3 ساعت دستگاه حرارتي اتوكلاو را خاموش كنيد و اتوكلاو را طوري سرد كنيد كه فشار بخار در مدت 24 ساعت به كمتر از 7/0 اتمسفر برسد. بعد از گذشت 24 ساعت هرگونه فشار داخلي اتوكلاو را با باز كردن شير هوا از ميان ببريد و سپس اتوكلاو را باز كنيد و فورا قالبها را خارج كنيد و در آبي كه داراي حرارت 90 درجه باشد قرار دهيد و به وسيله آب سرد اطراف ظرف قالبها را سرد كنيد به طوري كه پس از 15 دقيقه حرارت آب محتوي قالبها از 23 درجه سانتي گراد كمتر شود و سعي كنيد در مدت 15 دقيقه اين حرارت 23 درجه را ثابت نگه داريد سپس قالبها را خارج كنيد و خشك كنيد و آنها را دوباره اندازه بگيرد.
اختلاف اندازه گيري قبل و بعد از قرار گرفتن در اتوكلاو بر مبناي درصد با تقريب 01/0 درصد بايد گزارش شود. افزايش طول بايد به عنوان انبساط حجم اتوكلاو گزارش شود و كاهش طول با علامت منفي مشخص گردد و بر مبناي درجه منعكس گردد.
سوالات
آزمايش را انجام داده و با استاندارد مقايسه نمائيد و نسبت به وضعيت سيمان اظهار نظر فرمائيد.

فصل 2 – سنگدانه ها
سنگدانه*ها: سنگدانه*ها در بتن تقريبا 4/3 حجم آنرا تشكيل مي*دهند. از اين رو كيفيت آنها از اهميت خاصي برخوردار است. سنگدانه*ها نه تنها در مقاومت بتن بسيار موثرند بلكه دوام وپايداري بتن نيز تا حدود زيادي تحت اثر اين ماده قرار مي*گيرد ابتدا تصور مي*شد سنگدانه*ها مواد بي اثر و غير قابل انبساط مي*باشند كه در خميري از سيمان پخش مي*شوند و حجم بزرگي از بتن را پديد مي*آورند. اما در حقيقت سنگدانه*ها بي اثر نيستند و خواص فيزيكي – حرارتي و گاهي اوقات شيميايي آنها در عملكرد بتن تاثير مي*گذارد. به عنوان مثال پايداري حجمي و دوام بتن تا حدودي از اين مصالح مي*باشد از نقطه نظر اقتصادي مصرف هر چه بيشتر سنگدانه*ها در بتن با صرفه خواهد بود و از نظر اقتصادي سعي در كم كردن مقدار سيمان سودمند مي*باشد البته با توجه به خواص خواسته شده بتن چه هنگامي كه تازه است و چه بعد از سفت و سخت شدن دانه*هاي سنگي طبيعي معمولا بوسيله هوازدگي و فرسايش و يا بطور مصنوعي با خرد كردن سنگهاي مادر تشكيل مي*شود. بنابراين بسياري از خواص سنگدانه*ها نظير تركيبات شيميايي وكاني*هاي تشكيل دهنده – طبقه بندي – و مشخصات از نظر سنگ شناسي – توده ويژه – سختي – مقاومت – پايداري فيزيكي و شيميايي – تخلخل – رنگ و بسياري خصوصيات ديگر بستگي به سنگ مادر دارد. علاوه بر اين خواص خصوصیات ديگري در سنگدانه*ها وجود دارد كه در سنگ مادر نيست مانند شكل و اندازه دانه*ها – بافت سطحي – را مي*توان از اين گونه خواص نام برد.
سنگها از تجمع كاني*ها حاصل مي*شوند بعضي از سنگها از يك نوع و بعضي ديگر از چند نوع كاني تشكيل مي*شوند كاني*ها مواد جامد، طبيعي، معمولا متبلور، غير آلي و همگن هستند كه تركيب شيميايي نسبتا ثابتي را دارند. كاني*هاي تشكيل دهنده سنگها يا به اصطلاح كاني*هاي سنگ ساز بر حسب انواع سنگها به سه گروه كانيهاي 1- ماگمايي 2- رسوبي 3- دگرگوني تشكيل مي*شوند.
تاكنون بيش از 3000 نوع كاني در طبيعت شناخته شده است كه تنها 24 كاني در سنگهاي پوسته زمين فراوان هستند و آنها را كاني سنگ ساز مي*نامند. كاني*ها را بر حسب سختي به 10 درجه تقسيم بندي كرده اند.
كاني با سختي يك كه با فشار انگشت شست سائيده مي*شود مانند تالك – گرافيت – خاك چيني – كلوريت
كاني با سختي دوكه ميشود با ناخن آنها را خراش داد مانند گوگرد – سنگ – گچ – پنبه كوهي – نمك بلوري – طلا
كاني با سختي سه كه با فولاد به آساني خراشانده مي*شود مانند سنگ آهك – دلوميت – گچين
كاني با سختي چهار با فولاد خراشيده مي*شود مانند منيزيت – فلواريت
كاني با سختي پنج با فولاد به سختي خراش بر مي*دارد مانند ليمونيت – من يتيت كروميت
كاني با سختي شش با شيشه خراشيده مي*شود مانند فلدسپات – هماتيت – شاه مقصود – سنگ آتش زنه
كاني با سختي هفت شيشه را خراش مي*دهند مانند در كوهي – گرانيت – تورمالين
كاني با سختي هشت كه كانيهاي سيليكاتي و سيليسي را خراش مي*دهند مانند توپار و لعل
كاني با سختي نه كه كانيهاي سيليسي را به آساني خراش مي*دهند مانند ياقوت
كاني با سختي ده كه تمام انواع كانيها را خراش مي*دهد مانند الماس
همانگونه كه قبلا نيز ذكر گرديد كانيها به سه گروه 1- ماگمايي 2- رسوبي و 3- دگرگوني تقسيم شده اند.
1- سنگهاي آذرين (كانيهاي ماگمايي) كه از درون زمين به روي زمين رانده شده اند. سنگهاي آذرين از انجماد مواد مذاب دروني زمين به وجود مي*آيند مواد مذاب كه خود از ذوب سنگهاي پوسته و يا گوشته زمين به وجود مي*آيند. تركيبات سيليكاتي دارند و ماگما ناميده مي*شوند. تركيبات شيميايي ماگما متنوع است بعضي سيليس زياد (ماگماي اسيدي) بعضي سيليس كمتر و در مقابل عناصر آهن منيزيم و كلسيم بيشتري دارند (ماگماي بازي) دماي ماگما بيش از 7000 درجه سانتي گراد است سنگهاي ماگمايي كه به سطح زمين رسيده باشد بيشتر گازهاي خود را از دست مي*دهند و در اين حالت به آن گدازه مي*گويند بسته به سرعت سرد شدن اين ماگما (گدازه) به سه دسته تقسيم مي*گردند.
1- سنگهاي بلوري همه كانيهاي سازنده سنگ بلوري هستند (بلور crystal جسمي است كه مولكولهايش منظم شده باشد) ماگماي اين سنگها در لايه*هاي دروني زمين و به كندي سرد شده است و زمان كافي براي آرايش بلوري را داشته است مانند گرانيت – ديوريت - زينيت
2- سنگهاي بلور دانه در اين نوع سنگها دانه*هاي كاني بلوري در خمير ريزدانه يا خمير بلور نشده جا دارند. در اين نوع سنگها ماگما در حال سرد شدن و بستن و بلوري شدن بوده كه به جاي سرد جابجا شده است و در جاي تازه افت گرما زياد بوده از اين رو بخشي از ماگما كه بلوري نشده بود زود سرد شده و به شكل خمير ريزدانه يا خمير غير بلوري تبديل شده است در اين سنگها كاني*هاي بلوري و سنگ خميري از يك جنسند و شكل آنها دوگونه است مانند پرفيرگرانيت – پرفيرديوريت – پرفيرزينيت.
3- سنگهاي بلوري نشده در اين نوع سنگها ماگما از درون زمين مستقيما به روي زمين ريخته شده است اين نوع سنگها چون زود سرد شده اند بلوري نشده و داراي كاني*هاي بلوري ريز هستند مانند سنگهاي بازالتي
به جز 3 مورد فوق ماگما زماني كه به بيرون ريخته مي*شود در اثر متصاعد شدن گازها توليد به صورت كف سنگ (كفسنگ) پوكه سنگ طبيعي درآمده.
سنگهاي رسوبي (ته نشسته) در روي زمين از ته نشين شدن جسم*هاي محلول يا شناور در آب دريا يا گرد و غبار آتشفشان و يا … بر روي يكديگر و فشار لايه*هاي بالايي و حرارت لايه*هاي پائيني زمين به سنگهاي رسوبي تبديل مي*شوند. سنگهاي به كار رفته در بتن – آسفالت – نماي ساختمان اكثر از اين دسته سنگها مي*باشند.
سنگهاي دگرگوني اين سنگها، ريشه اصلي اين سنگها آذرين مي*باشد يا ته نشسته است (رسوبي) كه در زير فشار زياد و يا گرماي زياد و يا هر دو با هم دگرگون شده اند سنگهاي آذرين دگرگون شده را ارتو و سنگهاي رسوبي دگرگون شده را پارا مي*نامند.
اندازه دانه*هاي سنگي كه در بتن به كار مي*رود متفاوت است معمولا الك شماره 4 (75/4 ميلي متر 75/4) در استاندارد ASTM به عنوان حد فاصل شن و ماسه شناخته شده است (البته اين تقسيم بندي نيز گاهي تغييرات جزيي دارد) به طور كلي دانه*هاي درشتر از 75/4 ميلي متر را شن و دانه*هاي كوچكتر از 75/4 ميلي متر را ماسه مي*نامند. حد پائين ماسه عموما 075/ ميلي متر (الك شماره 200) و حد بالاي شن عموما g5/37 ميلي متر ( اينچ) مي*باشد.
سنگها از لحاظ شكل و بافت ظاهري در رابطه با خواص بتن تازه و سخت شده از اهميت بالايي برخوردارند. گرد گوشه بودن سنگ و يا تيز گوشه بودن سنگها براي پي بردن به خواص بتن مهم مي*باشد. از طرف ديگر درجه تراكم دانه*هاي هم اندازه به شكل آنها وابسته است.
از طرف ديگر شكل و بافت سطحي سنگدانه*ها تاثير عمده*اي بر ميزان آب لازم يك مخلوط دارد به عبارت علمي تر هنگامي كه تخلخل و فضاي خالي بين دانه*هاي متراكم شده بيشتر باشد آب زيادتري مورد نياز است.
به طور كلي شكل و بافت سطحي دانه*هاي سنگي در مقاومت بتن تاثير قابل ملاحظه*اي دارند به خصوص در بتنها با مقاومت بالا كه مقاومت خمشي بيش از مقاومت كششي تحت تاثير قرار مي*گيرد بافت زبرتر و خشن تر دانه*ها سبب بالا بودن چسبندگي و پيوستگي بين آنها و خمير سيمان را فراهم مي*آورد همينطور سطح جانبي بزرگتر دانه*هاي تيز گوشه پيوستگي را افزايش مي*دهد. به طور كلي اگر بافت سنگدانه*ها طوري باشد كه دوغاب سيمان نتواند نفوذي از سطح آنها به داخل آنها داشته باشد پيوستگي مطلوب حاصل نخواهد شد بنابراين دانه*هاي نرمتر و متخلخل تر كه حاوي كانيهاي ناهمگن باشند پيوستگي قابل توجهي ايجاد مي*كنند به طور كلي پيوستگي خوب زماني است علاوه بر دانه*هاي جدا شده از خمير سيمان در نمونه بتني شكسته شده تعداد دانه*هاي سنگي نيز از ميان شكسته شده باشند البته بايد توجه داشت كه اگر دانه*هاي شكسته در نمونه بتني شكسته شده زياد باشند ممكن است نشان دهند وجود سنگدانه*هاي ضعيف در بتن باشد واضح است كه مقاومت فشاري بتن نمي تواند بطور قابل ملاحظه*اي از مقاومت سنگدانه*ها بيشتر گردد. بايستي توجه داشت كه مقاومت لازم براي سنگدانه*ها بايد از مقاومت بتن بالاتر باشد و اين به علت آن است كه تنشهاي وارده بر سطح تماس يك دانه ممكن است بسيار بالاتر از تنش فشاري وارد شده باشد اما از طرف ديگر سنگدانه*ها با مقاومت و مدول الاستيسيته متوسط يا پائين از نطقه نظر سلامت بتن ممكن است با ارزش باشند اين نوع سنگدانه*ها به علت تراكم پذيري سبب ايجاد تنشهاي كمتري در خمير سيمان به علت تغييرات حجمي ناشي از رطوبت و حرارت شوند. حال آنكه سنگدانه*هاي سخت ممكن است سبب بروز تركهايي در خمير سيمان اطراف خود شوند.
دانه بندي به جهت تاثير در كارايي بتن اهميت زيادي دارد. مقاومت بالا زماني حاصل مي*شود كه به ازاي يك ميزان كار معقول حداكثر تراكم در مخلوط بدست آيد كه اين تنها با ساختن يك مخلوط با كارايي كافي ميسر است در واقع به علت اندركنش تاثير عوامل موثر بر كارايي، دانه بندي ايده آلي وجود ندارد اين فاكتورها شامل سطح مخصوص دانه*ها كه تعيين كننده ميزان آب لازم براي تر نمودن دانه*هاست – حجم نسبي كه توسط دانه*ها اشغال مي*شوند – تمايل به جدايي در دانه*ها و ميزان درصد ريزدانه در مخلوط مي*باشد.
دانه بندي مصالح سنگي يعني انتخاب مناسب از شن و ماسه بقطرهاي مختلف بطوريكه از مخلوط و تراكم آنها يك استخوان بندي با كمترين فضاي خالي حاصل شود و يا بيشترين وزن فضايي را بدست آورد.
شناخت دانه بندي و تعيين دانه بندي مناسب در مورد كارهاي ساختماني بخصوص در ساختن بتن حائز اهميت فراوان است زيرا در مقدار آب و سيمان و نسبت آنها هر چقدر هم دقت شود ولي داراي يك دانه بندي مناسب نباشد مقاومت چنين بتني خوب نخواهد بود از اينرو بر حسب نوع كار – درشت ترين دانه سنگي - شكل ظاهري سنگدانه*ها … مي*توان يك دانه بندي ايده*آل را بدست آورد. به طور كلي مصالح سنگي به دو نوع دانه بندي مي*شود. 1- پيوسته 2- غير پيوسته
در دانه بندي پيوسته كه بيشتر معمول است دانه*هاي همه اندازه های ريز و درشت وجود دارد و ريز دانه*ها فضاي بين درشت دانه*ها را پر مي*كند و استخوان بندي توپري تشكيل شود. در دانه بندي غير پيوسته يك يا چند اندازه از سنگدانه ها موجود نمي باشد و ريز دانه*ها و يا درشت دانه*ها هر يك جداگانه دانه بندي مي*شوند.
بهترا ست مصالح سنگي گرد گوشه با دانه بندي پيوسته مصرف شود و در دانه بندي سنگهاي شكسته از دانه بندي غير پيوسته استفاده شود.
شن و ماسه شكسته براي بتن سازي به سبب داشتن گوشه*هاي تيز بسيار مناسب است ولي مخارج بيشتري نسبت به شن و ماسه*اي رودخانه*اي دارد (از لحاظ مصرف سيمان) در نتيجه مقاومت بتن با شن و ماسه شكسته بيشتر از شن وماسه رودخانه*اي است ولي داراي كارايي كمتري نسبت به بتن*هاي ساخته شده با دانه*هاي سنگي رودخانه*اي است به طور كلي قيمت تمام شده بتن و مقاومت بتن به چگونگي دانه بندي مصالح بستگي دارد.
مقاومت سنگدانه*ها در برابر فشار – ضربه – سايش از مهمترين خواص مكانيكي سنگها محسوب ميشود. سنگدانه*هاي مورد مصرف در بتن بايد داراي مقاومت فشاري بيشتري نسبت به مقاومت فشاري بتن مورد نظر باشد. حداقل سختي سنگدانه*هاي مورد مصرف در بتن بايد برابر 3 باشد.

آزمايش شماره 6 روش دانه بندي شن به وسيله الك بر اساس استاندارد ملي ايران شماره 302 و دت 206 و ASTM C 136-848
1- هدف: تعيين اندازه بزرگترين دانه شن و نحوه توزيع دانه*هاي سنگي در اندازه*هاي گوناگون جهت مقايسه و تطبيق با منحني استاندارد.
2- اهميت و كاربرد: دانه بندي و بزرگترين اندازه دانه، روي مقادير نسبي دانه*ها، همچنين روي مقادير مورد نياز سيمان و آب، كارايي، اقتصادي بودن، تخلخل، آبرفتگي، دوام و پوكي بتن اثر مي*گذارند و هر گونه تغييراتي در دانه بندي مي*تواند روي يكنواختي بتن در هر بار بتن سازي تاثير گذارد.
استفاده از حداكثر اندازه دانه*هاي شن تابع عوامل گوناگوني است كه نسبت به شرايط عملي كار از محدوديتي كه از طرف استاندارد ملي ايران تعيين گرديده برخوردار مي*گردد.
طبقه آئين نامه بتن ايران بزرگترين اندازه اسمي سنگدانه*هاي درشت نبايد از هيچيك از مقادير زير بيشتر باشد.
الف) يك پنجم كوچكترين بعد داخلي قالب بتن.
ب) سه چهارم حداقل فاصله آزاد بين ميلگردها.
پ) يك سوم ضخامت دال.
ت) سه چهارم پوشش روي ميلگردها.
از مواد ديگر كاربرد دانه بندي شن، مي*توان از نتايج آزمايش به منظور تطبيق توزيع اندازه دانه*ها با مشخصات لازم براي مصالح سنگي و همچنين تهيه اطلاعات لازم براي كنترل و تصحيح دانه بندي سنگدانه*هاي مختلف و مخلوطهايي كه در آنها مصالح سنگي به كار مي*رود را نام برد و همچنين براي تعميم رابطه بين تخلخل و تراكم نيز مورد استفاده قرار می گیرد.
با انجام آزمايش دانه بندي و رسم منحني دانه بندي شن لازم است اين منحني با منحني استاندارد شن مقايسه گردد و افزايش و كاهش احتمالي آن معين شود تا براي تصحيح آن اقدامات لازم انجام گردد.
عمل دانه بندي به وسيله غربالها با سوراخ چهارگوش كه از رشته*هاي فلزي ساخته شده اند و يا غربالهايي با سوراخ گرد مي*باشند انجام مي*گيرد.
ابعاد سوراخهاي غربالهايي با سوراخ گرد با يك تصاعد هندسي با قدر نسبت 259/1= بالا مي*روند و براي ساده كردن عمل اين ضريب را 25/1 گرفته اند. واضح است كه قطر سوراخ يك غربال با سوراخ گرد قابل مطابقت با ضلع سوراخ يك غربال با سوراخ چهارگوش نيست زيرا يك سوراخ مربع برحسب قطرش اجازه عبور دانه*هاي قدري درشت تر را مي*دهد. آزمايشهاي متعدد نشان داده اند كه الك كردن با غربال چهارگوش به ضلع a و الك كردن با غربال سوراخ گرد به قطر d وقتي معادل همديگر مي*باشند كه a25/1=d باشد و 25/1 همان قدر نسبت انتخابي پس قطر يا ضلع سوراخهاي غربال با نسبت 25/1 بزرگتر مي*شوند و ضمنا در مقابل هر غربال با سوراخ چهارگوش يك غربال با سوراخ گرد وجود دارد كه قطرش 25/1 برابر ضلع غربال با سوراخ چهارگوش مي*باشد.
غربالها به وسيله عددي موسوم به مدول مشخص مي*شوند و هر مدول نشان دهنده قطر و يا ضلع سوراخ غربال مي*باشد. مدول يك غربال عبارت است از نزديكترين عدد كامل به رقمي است كه 10 برابر لگاريتم قطر سوراخ به ميكرون را معين مي*كند. مثلا اگر بخواهيم مدول مربوط به الك 100 ميكروني را بدانيم به اين ترتيب عمل مي*كنم. لگاريتم عدد 100 برابر 2 است و در نتيجه 20=2×10 و بنابراين 20 مدول الك 100 ميكروني مي*باشد. در جدول 1 الكهاي مختلف بر حسب استانداردهاي انگلستان (BS) – آمريكا (ASTM) و فرانسه (AFNOR) مشخص شده است.
در سيستم دانه بندي بر طبق استاندارد ASTM (آمريكا) و BS (انگلستان) در اين دو سيستم غربالها به دو گونه نامگذاري مي*شوند.
غربالها با سوراخ بزرگ تا 16/5 اينچ نامگذاري مستقيما با اندازه سوراخ متناسب است به عنوان مثال الك 2/1 يعني اينكه ضلع هر سوراخ 2/1 اينچ است.
براي غربالهاي با سوراخ كوچك (كوچكتر از 16/5 اينچ) نامگذاري بر حسب تعداد سوراخ در هر اينچ طول مي*باشد به عنوان مثال الك 30 يعني اينكه در هر اينچ طول 30 سوراخ وجود دارد.


































استاندارد انگلیس
استاندارد آمریکا ASTM استاندارد فرانسه AFNOR
شماره اکر اینچ شماره الک میلی متر اینچ شماره الک مدول قطر سوراخ dmm ضلع سوراخ amm نوع مصالح
- - قلوه سنگ و تکه سنگ 100 4 4 50 100 - درشت دانه قلوه سنگ برای مصالح گرد گوشه و تکه سنگ برای مصالح تیز گوشه
3 3 2/76 5/2 3 49 80 -

5/2 5/63 5/2 5/2 48 63 -
- - 8/50 2 2 47 50 - متوسط دانه

5/1 شن درشت 1/38 5/1 5/1 46 40 -
- - - - - 45 375 - ریزدانه
- - 4/25 1 1 44 25 -
4/3 75/0 شن متوسط 05/19 4/3 4/3 43 20 - درشت شن
- - - - - 42 16 -
2/1 5/0 7/12 2/1 2/1 41 5/12 - متوسط
8/3 375/0 51/9 8/3 8/3 40 10 -
16/5 312/0 شن ریز 0/8 312/0 16/5 39 8 - ریز
16/3 187/0 75/4 187/0 4 38 3/6 5
- - ماسه درشت 0/4 157/0 5 37 5 4 درشت
5 132/0 36/3 132/0 6 36 4 15/3 ماسه
6 1107/ 83/2 111/0 7 35 15/3 5/2
7 0949/ 38/2 0937/ 8 - - -
8 0810/ ماسه متوسط 00/2 0787/ 10 34 5/2 0/2
10 0666/ 68/1 0661/ 12 33 2 6/1
12 0553/ 41/1 0555/ 14 - - -
14 0474/ 19/1 0469/ 16 32 6/1 25/1 متوسط
16 0395/ 0/1 0394/ 18 31 25/1 0/1
18 0336/ 841/0 0331/ 20 30 0/1 8/0
22 0275/ ماسه ریز 707/ 0273/ 25 - - -
25 0236/ 595/ 0234/ 30 29 8/0 63/0
30 0197/ 500/0 0197/ 35 28 63/0 5/0
35 0166/ 420/0 0165/ 40 27 5/0 4/0
44 0139/ 354/0 0139/ 45 - - -
52 0116/ 297/0 0117/0 50 26 4/0 315/0
60 0099/ ماسه بسیار ریز 250/0 0093/ 60 25 315/0 25/0
72 0083/ 210/0 0083/ 70 24 25/0 2/0
85 0070/ 177/0 0070/ 80 23 2/0 16/0 ریز
100 0060/ 149/0 0059/ 100 - - -
120 0049/ 125/0 0049/ 120 22 16/0 125/0
150 0041/ 105/ 0041/ 140 21 125/0 1/0
170 0035/ 088/ 0035/ 170 20 1/0 08/
200 003/ 074/ 0029/ 200 19 08/0 07/0
3- وسايل آزمايش: الكها – الكها بايد طوري روي هم چيده شوند تا سنگدانه*ها هنگام الك كردن، به بيرون پرتاب نشوند – اندازه آنها از بالا به پايين بايد بترتيب زير باشند.
و زير الك و درب
دستگاه تقسيم كن
ترازو با دقت 5/0 گرم
لرزاننده مكانيكي الكها – لرزش بايد بصورت قائم و افقي به الك منتقل شود بطوريكه دانه*ها در روي الك به بالا و پايين پريده و بغلطند تا در جهات مختلف روي سطح الك قرار بگيرند.
كوره – كوره بايد قادر به توليد دماي يكنواخت Co5100 باشد.
4- نمونه برداري: الف) نمونه بايد از ارتفاع متوسط توده شن برداشته شود بطوريكه هنگام برداشت دانه*ها از ظرف بيرون نريزد و بايد از لحاظ توزيع دانه*ها، نماينده كل دپوي شن باشد.
ب) مقدار تقريبي نمونه برداشتي از دپو، بر حسب اندازه بزرگترين دانه*ها مطابق جدول «1» باشد.
مقدار تقریبی نمونه شن [gr] اندازه بزرگترین دانه ها [mm]
500 5
1500 5/9
2000 5/12
3000 0/19
4000 0/25
6000 0/38
8000 0/50
13000 0/75
«جدول 1»
بر طبق تبصره 2 بند 3-4-4- آئين نامه بتن ايران آبا


به كار بردن سنگدانه*هاي درشت تر از 38 ميلي متر در ساخت قطعات بتن آرمه توصيه نمي شود ولي در هر صورت اندازه سنگدانه*ها نبايد از 63 ميلي متر تجاوز كند.
5- روش آزمايش: نمونه برداشت شده از دپو بوسيله دستگاه تقسيم كن مجزا شود اين عمل بدفعات تا كسب ميزان مورد نياز نمونه آزمايش انجام داده شود.
تذكر 1: كوشش شود حداقل دو برابر مقدار مورد نياز آزمايش برداشته شود و آن را از تقسيم كن عبور داد.
نمونه آزمايش را تا دماي Co5110 خشك كنيد.
الك*ها را مطابق بخش دو (به ترتيب اندازه الك) بچينيد و نمونه را روي الك بالايي بريزيد و سپس روي دستگاه لرزاننده قرار دهيد تا عمل الك كردن بصورت مكانيكي انجام گيرد. دور دستگاه را بر روي 150 دور در دقيقه تنظيم نماييد و دستگاه را به مدت 10 دقيقه بكار اندازيد.
تذكر 2: الف) بر روي هر الك نبايد به ضخامت بيش از cm2 دانه جمع شود و در صورت وجود دانه*هاي زياد مي*توان آزمايش را در چند مرحله انجام داد.
ب) مقدار دانه*ها بايد به اندازه*اي باشد تا تمامي دانه*ها امكان قرار گرفتن در برابر سوراخهاي الك را تا چندين مرتبه داشته باشند همچنين در هيچ موردي نبايد وزن مصالح روي الك به اندازه*اي باشد كه بافت الك تغيير شكل دائمي بدهد.
پ) دستگاه لرزاننده بطور آزاد بطوريكه هيچگونه تماس اضافي بجايي داشته باشد كار كند تا بتواند عمل لرزش را بطور دقيق انجام دهد.
ت) اگر عمل لرزاندن الكها بصورت مكانيكي انجام شود، براي اطمينان بيشتر توصيه مي*شود كه قبل از توزين مصالح باقيمانده هر الك، با قرار دادن زير الك و درپوش، مجددا آنرا توسط دست در جهات گوناگون بلرزانيد و آنگاه دانه*هاي عبوري را در الك بعدي ريخته به ترتيب تا آخرين الك ادامه دهيد.
مقدار باقيمانده روي هر يك از الكها را بطوريكه تمام سنگدانه*هاي روي چشمه*هاي الك نيز پاك شده باشد در يك ظرف ريخته و وزن نمائيد. دقت شود كه دانه*ها از الك بيرون نريزد.
تذكر 3: الف) در مورد الكهاي ريزتر مي*توانيد قبلا الك را وزن نموده تا پس از عمل الك كردن دانه*ها را همراه با الك وزن نموده تا دچار اشتباه وزن كردن نشويد.
ب) براي خارج كردن دانه*ها از چشمه*هاي الك از فشار بيمورد با وسايل غير مجاز خودداري كرده و حتي الامكان از برسي سيمي استفاده نشود.
6- محاسبات: 1- وزن دانه*هاي هر يك از الكها mi را در جدول منحني دانه بندي شن يادداشت كنيد.
2- درصد باقيمانده نسبت به كل وزن دانه*ها را حساب كنيد.

شمارنده الك – i در جائيكه
تعداد الك*ها - n


3- درصد باقيمانده انباشته الك شماره k را محاسبه نماييد.

تذكر 4: با افزايش i‏، اندازه سوراخهاي الك كوچكتر مي*گردد بطوريكه 1=i مربوط به بزرگترين الك است.
4- درصد رد شده انباشته از الكها محاسبه شود. d=100-Ck
نتايج محاسبات را در جدول منحني دانه بندي شن يادداشت نماييد و سپس نتايج را به صورت منحني شكسته رسم نماييد.
در صورتيكه منحني در محدوده استاندارد قرار نگيرد و حتي قسمتي از آن از محدوده بيرون رود، بايد پيشنهادات لازم جهت اصلاح دانه بندي ارائه شود.

آزمايش شماره 7 روش تعيين درصد رطوبت كلي سنگدانه*ها و درصد جذب آب بر اساس دت 207 و دت 210 و ASTM C566-89 - ASTM C127-88
1- هدف: الف) تعيين ميزان آبي كه در حالت طبيعي، با توجه به شرايط محيطي در سنگدانه*ها موجود است. ب) تعيين درصد رطوبت دانه*ها بر پايه حالت «داخل اشباع و سطح بيروني خشك (s.s.d)»
2- اهميت و كاربرد: از آنجاييكه رطوبت سنگدانه*ها متناسب با دگرگوني جوي و وضعيت قرارگيري آنها در انباشته*ها است، لذا نياز به اندازه گيري مداوم رطوبت سنگدانه*ها مي*باشد.
هنگاميكه سنگدانه*ها در معرض باران قرار مي*گيرد، آب زيادي بر روي سنگدانه*ها جمع مي*شوند، و بجز ذراتيكه در نزديك سطح بيروني توده سنگدانه*ها قرار گرفته باشند اين آب اضافي براي مدت طولاني بر روي آنها، بويژه در سنگدانه*اي کوچکتر از mm50 پايدار مي*ماند (بجز آبي كه در حالت s.s.d وجود دارد). لذا ميزان آب نامبرده را بايد در محاسبات مقادير مواد متشكله مخلوط بتن محسوب داشت، چنانچه سنگدانه*ها رطوبت ظاهري داشته باشد لازم است كه وزن آب اضافه شده به مخلوط كاهش، و وزن سنگدانه*ها به ميزان معادل رطوبت ظاهري آنها افزايش يابد.
ب) درصد جذب آب:
شناخت ميزان واقعي جذب آب دانه*ها در كنترل آب مورد نياز مخلوط و نسبت ثابت آب به سيمان (W/C) كه در مقاومت و كارائي بتن تاثير زيادي دارد بسيار با اهميت مي*باشد. ساختمان داخلي دانه*ها از مواد جامد و فضاهاي خالي تشكيل شده، كه اين فضاها ممكن است داراي آب يا فاقد آب باشند، كه اين مقدار آب جذب شده توسط دانه*ها اولا به فرم نگهداري دانه*ها در شرايط جوي و ثانيا به نحوه يا ترتيب ريختن مواد در بتونير و پوشش دوغاب سيمان روي دانه*هاي درشت بستگي دارد. بايد توجه داشت كه جذب آب سنگدانه*ها باعث كم شدن كارائي بتن به مرور زمان مي*گردد، ولي بعد از حدود 15 دقيقه اين افت در كارايي كم خواهد شد.
عموما مقدار جذب آب سنگدانه*ها متناسب با اندازه و جنس آنها در حالت (s.s.d) بين 20/0 تا 5/4 درصد مي*باشد.
3- وسايل آزمايش:
ترازو – ترازو با دقت 1/0 گرم باشد.
كوره – كوره بايد قادر به توليد دماي يكنواخت Co5110 باشد. هنگاميكه امكان كنترل دما در يك فضاي بسته نباشد مي*توان از اجاق*هاي برقي، گازي، لامپ*هاي گرمازاي برقي و يا مشابه آنها استفاده كرد.
ظرف نمونه – ظرف بايد از جنسي باشد كه در اثر گرما تغيير شكل ندهد و گنجايش آن نسبت به حجم نمونه زيادتر بوده تا از بيرون ريختن سنگدانه*ها جلوگيري شود. همچنين ضخامت نمونه نبايد از 20 درصد بعد جانبي ظرف تجاوز كند.
همزن – يك قاشق فلزي يا كاردك با اندازه مناسب
4- نمونه برداري: نمونه برداري بايد به نحوي انجام شود كه نمايشگر مقدار رطوبت در دپوي مورد نظر باشد و مقدار آنها نبايد از آنچه در جدول 1-2 داده شده كمتر باشد.
تذكر 1: قبل از وزن كردن نمونه بايد از كاهش رطوبت آن جلوگيري شود.
بزرگترین اندازه اسمی سنگدانه [mm] وزن نمونه (حداقل) [kg]
5/37 6
0/25 4
0/19 3
5/12 2
5/9 5/1
75/4 5/0
جدول 1-2 ميزان نمونه براي سنگدانه*هاي معمولي
5- روش آزمايش: ظرف مناسبي انتخاب نموده و آن را با دقت وزن كرده و يادداشت نماييد. با دقت 1/0 گرم
نمونه را در حالت طبيعي در ظرف ريخته با دقت وزن كنيد. با دقت 1/0 گرم
نمونه را با استفاده از منبع گرمايي منتخب كاملا خشك كنيد و سپس وزن كنيد با دقت 1/0 گرم
نمونه را بعد از خشك كردن و وزن كردن در محيط آزمايشگاه قرار داده تا با دماي محيط يكسان شود. سپس به مدت 24 ساعت در حوضچه آب قرار داده و بعد از گذشت 24 ساعت نمونه را خارج كرده و با سشوار خشك كرده تا به حالت ssd (اشباع با سطح خشك) برسد در اين حالت مجددا با دقت 1/0 گرم وزن كنيد.
تذكر 1: الف) هنگام خشك كردن نمونه، بايد دقت شود تا ذرات نمونه از ظرف بيرون نپرند.
ب) گرمادهي بايد بصورت متعادل و كنترل شده داده شود زيرا ممكن است گرماي شديد باعث خرد شدن دانه*ها و يا دگرگوني ويژگي سنگدانه*ها شود.
پ) در صورت امكان براي تسريع در كار مي*توان نمونه را هنگام خشك كردن به هم زد.
ت) زماني نمونه را خشك مي*ناميم كه افزايش گرما نتواند بيش از %1/0 وزن نمونه را كاهش دهد.
پس از خشك و سرد شدن نمونه آنها را همراه با ظرف با دقت وزن مي*كنيم.
6- محاسبات: با استفاده از فرمول زير (1-2)، درصد رطوبت را به صورت زير محاسبه نماييد.
(1-2)

در جاييكه:
-P مقدار رطوبت كلي نمونه بر حسب درصد
-B وزن ظرف و نمونه در حالت مرطوب (طبيعي)
-C وزن ظرف و نمونه خشك شده
-A وزن ظرف
-D وزن ظرف و نمونه در حالت ssd (اشباع با سطح خشك)
-E مقدار درصد جذب آب نمونه بر حسب درصد
تعيين رطوبت سطحي و مقدار جذب آب بتن از آن نظر لازم است كه مقدار آب مصرفي در بتن كنترل شده و وزن صحيح مصالح و نسبت آب به سيمان در موقع ساختن بتن مشخص باشد مصالح سنگي از لحاظ رطوبت مي*تواند به يكي از چهار صورت زير باشند.
1- خشك شده در كوره: داراي قابليت جذب آب كامل مي*باشد.
2- خشك شده در هوا: سطح دانه خشك ولي داراي مقداري رطوبت داخلي است.
3- اشباع با سطح خشك (ssd): نه از بتن آب جذب مي*كند و نه به بتن آب مي*دهد.
4- خيس يا مرطوب: دانه*ها داراي آب زيادي در روي سطح خود مي*باشند و اين مقدار آب اضافي به آب بتن اضافه مي*شود.

آزمايش شماره 8 روش دانه بندي ماسه توسط الك و تعيين ضريب نرمي بر اساس استاندارد ملي ايران شماره 300 و دت 206 و 136-848 ASTM C
1- هدف: تعيين ويژگيهاي مصالح سنگي ريزدانه (ماسه) كه در بتن مسلح بكار برده مي*شوند.
2- اهميت و كاربرد: الف) دانه بندي ماسه: مناسبترين دانه بندي ماسه، به نوع مصرف و مقدار سيمان بتن و حداكثر درشتي مصالح درشت دانه بستگي دارد. اصولا مقدار ذرات ريزتر از mm6/0، تاثير قابل ملاحظه*اي بر كارايي مخلوط دارند و شاخص نسبتا مطمئني براي كل سطح مخصوص ماسه مي*باشند.
قاعدتا مقدار ماسه در مخلوط بتن بايد كم باشد زيرا افزايش 10 تا 15 درصد دانه*هاي كوچكتر از 15/0 ميلي متر در سنگدانه*ها، باعث تقريبا 10% كاهش مقاومت فشاري بتن مي*گردد.
از موارد ديگر كاربرد دانه بندي ماسه مي*توان از نتايج آزمايش به منظور تطبيق توزيع اندازه دانه*ها با مشخصات لازم براي مصالح سنگي و همچنين تهيه اطلاعات لازم براي كنترل و تصحيح دانه بندي سنگدانه*هاي مختلف نام برد.
ب) ضريب نرمي: ضريب نرمي معين نمي تواند معرف تعداد نامحدودي از توزيع اندازه*هاي كاملا متفاوت و يا منحني*هاي دانه بندي گوناگون باشد، بنابراين ضريب نرمي را نمي توان به تنهايي بعنوان توصيف دانه بندي سنگدانه*ها بكار برد، اما جهت سنجش تغييرات جزيي در سنگدانه*هايي كه از يك منبع توليد مي*شوند با ارزش است.
با شناخت ضريب نرمي مي*توان در ميزان شن لازم در طراحي مخلوط بتن استفاده كرد و با افزايش آن، مقدار شن لازم را كاهش داد.
تجربه نشان داده است كه ماسه بسيار ريزدانه و ماسه بسيار درشت دانه مناسب بتن نمي باشد زيرا اولي با صرفه نيست و دومي مخلوطي مي*سازد كه داراي كارايي نبوده و سطح بتن زبر در مي*آيد در بتنهاي كم سيمان و يا بتنهايي كه شن آنها ريز است از نظر كارپذيري (كارايي) بتن، دانه بندي مصالح ريزدانه را چنان بايد انتخاب كرد كه درصد مواد رد شده از الك با حداكثر پيشنهادي آئين نامه بخواند (حد پائين محدوده استاندارد) و در بتن*هاي پر سيمان و يا بتنهايي با شن درشت دانه از نظر صرفه جويي در مصرف سيمان حدود بالاي دانه بندي استاندارد براي ريزدانه مطلوب مي*باشد.
3- وسايل آزمايش:
دستگاه تقسيم كن ماسه
ترازو با دقت 5/0 گرم
الكهاي استاندارد با طوري چيده شوند تا سنگدانه*ها هنگام الك كردن به بيرون پرتاب نشود اندازه آنها از بالا به پائيين به ترتيب زير باشد. – 4 – 8- 16- 30- 50- 100 – زير الك و درب
لرزاننده مكانيكي الكها – لرزش بايد بصورت قائم و افقي به الك منتقل شود بطوريكه دانه*ها در روي الك به بالا و پايين پريده و بغلطند تا در جهات مختلف روي سطح الك قرار بگيرند.
كوره – كوره بايد قادر به توليد دماي يكنواخت Co5110 باشد.
4- نمونه برداري: الف) نمونه بايد از ارتفاع متوسط توده ماسه برداشته شود بطوريكه هنگام برداشت دانه*ها از ظرف بيرون نريزد و بايد از لحاظ توزيع دانه*ها، نماينده كل دپوي ماسه باشد.
ب) مقدار تقريبي نمونه مورد آزمايش يك كيلوگرم باشد.
5- روش آزمايش: نمونه برداشت شده از دپو بوسيله دستگاه تقسيم كن مجزا شود اين عمل بدفعات تا كسب ميزان مورد نياز نمونه آزمايش انجام داده شود.
تذكر 1: كوشش شود حداقل دو برابر مقدار نياز آزمايش برداشته شود و آن را از تقسيم كن عبور داد.
نمونه آزمايش را تا دماي Co5105 خشك كنيد.
بعد از تميز نمودن الك*ها، هر الك را ابتدا وزن نموده و وزن آنرا يادداشت نماييد.
الك*ها را مطابق بخش دو (به ترتيب اندازه الك) بچينيد و نمونه را روي الك بالايي بريزيد و سپس روي دستگاه لرزاننده قرار دهيد تا عمل الك كردن بصورت مكانيكي انجام گيرد. دور دستگاه را بر روي 150 دور در دقيقه تنظيم نماييد و دستگاه را به مدت 10 دقيقه بكار اندازيد.
تذكر 2: الف) بر روي هر الك نبايد به ضخامت بيش از cm2 دانه جمع شود و در صورت وجود دانه*هاي زياد مي*توان آزمايش را در چند مرحله انجام داد.
ب) مقدار دانه*ها بايد به اندازه*اي باشد تا تمامي دانه*ها امكان قرار گرفتن در برابر سوراخهاي الك را تا چندين مرتبه داشته باشند همچنين در هيچ موردي نبايد وزن مصالح روي الك به اندازه*اي باشد كه بافت الك تغيير شكل دائمي بدهد.
پ) دستگاه لرزاننده بطور آزاد بطوريكه هيچگونه تماس اضافي بجايي داشته باشد كار كند تا بتواند عمل لرزش را بطور دقيق انجام دهد.
ت) اگر عمل لرزاندن الكها بصورت مكانيكي انجام شود، براي اطمينان بيشتر توصيه مي*شود كه قبل از توزين مصالح باقيمانده هر الك، با قرار دادن زير الك و درپوش، مجددا آنرا توسط دست در جهات گوناگون بلرزانيد و آنگاه دانه*هاي عبوري را در الك بعدي ريخته به ترتيب تا آخرين الك ادامه دهيد.
ث) باقيمانده مصالح بين هر دو الك متوالي نبايد بيش از 45% وزن كل نمونه باشد.
ج) ضريب نرمي مصالح براي بتن و بتن آرمه نبايد كمتر از 3/2 و بيشتر از 1/3 باشد. اگر ضريب نرمي به ميزان 2/0 اعداد داده شده تغييير يابد، در صورتي اين مصالح قابل مصرف است كه تغييراتي متناسب در دانه بندي مصالح سنگي بتن داده شود.
چ) آلودگي به ماده مضر – مقدار مواد مضر موجود در مصالح بتن و بتن مسلح بايد طبق جدول 1-3 باشد.
جدول شماره (1-3) مقدار مواد مضر موجود در مصالح ريزدانه مطابق استاندارد ايران
مواد مضر مواد کاربردی حداکثر درصد وزنی مجاز
کلوخه گل رسی و دانه های سست در تمام موارد کاربردی 3
مواد کوچکتر از mm075/0 بتن هایی که در معرض فرسایش هستند 3*
مواد کوچکتر از mm075/0 انواع دیگر بتن 5
ذغال و لیگنیت و سایر مصالح سبک در مواردی که نمای ظاهری بتن حائز اهمیت است 5/0
ذغال و لیگنیت و سایر مصالح سبک انواع دیگر بتن 1
* اگر ماسه از طريق شكستن مواد سنگي بدست آيد بيشتر مواد رد شده از الك mm075/0 از جنس گرد سنگ خواهد بود و چون خاك رس در آن وجود نخواهد داشت، لذا مي*توان درصد مجاز را در اين مورد 5 و 7 محسوب داشت.


هر الك به همراه مصالح باقيمانده روي آن را وزن نماييد.
تذكر 3: براي خارج كردن دانه*ها از چشمه*هاي الك از فشار بيمورد با وسايل غير مجاز خودداري كرده و حتي برس سيمي نيز استفاده نشود.
6- محاسبات: 1- وزن دانه*هاي هر يك از الكها mi را در جدول 2 يادداشت كنيد.
2- درصد باقيمانده نسبت به كل وزن دانه*ها را حساب كنيد.

شمارنده الك – i در جائيكه
تعداد الك*ها – n
3- درصد باقيمانده انباشته روي الك شماره k را محاسبه نماييد.

تذكر 4:
با افزايش i، اندازه سوراخهاي الك كوچكتر مي*گردد بطوريكه 1i= مربوط به بزرگترين الك است.
4- درصد رد شده انباشته از الكها محاسبه شود. d=100-Ck
5- ضريب نرمي ماسه مطابق رابطه زير تعيين گردد.
(i شامل زير الك نمي گردد)
نتايج محاسبات را در جدول يادداشت نماييد و سپس نتايج را به صورت منحني شكسته در جدول شماره 3 رسم نماييد.
در صورتيكه منحني در محدوده استاندارد (در جدول شماره 3 ديده مي*شود) قرار نگيرد و حتي قسمتي از آن از محدوده بيرون رود، و همچنين ضريب نرمي با مقادير استاندارد ذكر شده مطابقت نداشته باشد. بايد پيشنهادات لازم جهت اصلاح دانه بندي ارائه شود.
مدول نرمي يا ضريب نرمي (FM)
مدول نرمي ضريبي است كه از دانه بندي بدست مي*آيد و به ويژه در ايالات متحده به مقدار قابل توجهي استفاده مي*شود. مدول نرمي به مجموع درصدهاي تجمعي باقي مانده روي الكها استاندارد (منهاي زير الك) تقسيم بر صد گفته مي*شود سري الكهاي استاندارد شامل الكهاي است كه اندازه هر الك دو برابر اندازه الك قبلي باشد.
مدول نرمي تعيين كننده ريزي و درشتي دانه*ها است هر چه دانه*هاي سنگي درشت تر باشد مدول نرمي آنها بيشتر است همچنين ريزدانه*ها مدول نرمي كمتري دارند.

آزمايش شماره 9 روش تعيين وزن واحد و فضاي خالي سنگدانه*ها بر اساس استاندارد ملي ايران شماره 4981 و دت 209 و M90- ASTM C29/C29
1- هدف: تعيين وزن جامد سنگدانه*ها نسبت به حجم كل اشغال شده
2- اهميت و كاربرد: شناخت اثر مجموعه سنگدانه*ها با اندازه گوناگون نسبت به كاهش حجم فضاي بين دانه*ها را مي*توان با اهميت دانست، زيرا توليد بتن مطلوب و اقتصادي، مستلزم دانه*ها با حجم فضاي خالي كم است. همچنين در مخلوطهاي پردانه، كه كشش هيدرواستاتيكي به عنوان نيروي چسبنده اصلي بشمار مي*آيد، مشخصا منبسط شونده بوده و با افزايش حجم همراه است. از جمله كاربردهاي وزن مخصوص انبوهي را مي*توان بصورت زير خلاصه كرد:
الف) تعيين نسبت*هاي اجزاي طرح اختلاط – با توجه به اينكه بين سنگدانه*هاي بتن، فضاي خالي وجود دارد و اين فضا توسط سنگدانه*هاي ريزتر و دوغاب سيمان پر مي*شود. بنابراين نحوه قرارگيري سنگدانه*ها در بتن را مي*توان به وضعيتي كه سنگدانه*ها در اين آزمايش (تعيين وزن مخصوص انبوهي متراكم سنگدانه*ها) دارا مي*باشند، شبيه دانست و نتايج آن را براي تعيين وزن ظاهري خشك درشت دانه در واحد حجم بتن بهره گرفت.
ب) تبديل كميت جرم به حجم و بر عكس – در اين مورد بايد رابطه*اي مناسب بين درجه تراكم سنگدانه در محل نگهداري و نتايج آزمايش وجود داشته باشد چون ممكن است وزن مخصوص واحد، بصورتي كه در آزمايشگاه تعيين مي*شود، مستقيما براي تبديل وزن سنگدانه*ها به حجم آنها (بمنظور پيمانه كردن جمعي سنگدانه*ها) جهت مخلوط بتن، مناسب نباشد زيرا احتمالا درجه تراكم در آزمايشگاه و در كارگاه يكسان نخواهد بود.
پ) تعيين مقايسه*اي نمونه از حيث فضاي خالي بين سنگدانه*ها – با بدست آوردن مقادير وزن واحد چند نمونه مصالح سنگي مي*توان مشخص كرد كدام سنگدانه*ها داراي بيشترين و يا كمترين فضاي خالي مي*باشد و مسلما اين مقايسه مي*تواند مويد ميزان سيمان مصرفي، مقدار نسبي سنگدانه*هاي ريزتر و سرانجام رواني بتن ساخته شده با هر يك از سنگدانه*هاي مذكور باشد.
مقاومت فشاري بتن بستگي به نسبت سيمان و سنگدانه درشت و ريز و آب و افزودنيها دارد. در نگاه اول نسبت سيمان و نسبت آب به سيمان مهمترين عامل در مقاومت بتن به نظر مي*آيد هر چه نسبت آب به سيمان كمتر باشد مقاومت فشاري بتن بيشتر خواهد شد براي انجام فعل و انفعال شيميايي سيمان به مقدار مشخصي آب نياز است. افزايش آب مصرفي (علاوه بر مقدار لازم براي هيدرتاسيون) در مخلوط بتن به منظور بالا بردن كارايي باعث كاهش مقاومت فشاري مي*شود عامل ديگري كه باعث كاهش مقاومت بتن مي*گردد درجه پوكي تا تخلخل يا به عبارت ديگر وزن مخصوص فضايي (واحد) سنگدانه*ها مي*باشد. به عبارت ديگر هر چه جسم توپرتر باشد مقاومت آن بيشتر مي*گردد. اين آزمايش براي تعيين درصد اختلاطي مي*باشد كه داراي بيشترين وزن مخصوص و كمترين فضاي خالي بين سنگدانه*ها براي بهترين طرح اختلاط بتن مي*باشد.


وسايل آزمايش:
ترازو با دقت 1 گرم
ميله فولادي – يك ميله فولادي به قطر 16 ميلي متر و طول تقريبي 600 ميلي متر انتخاب شود بطوريكه سر آن بصورت نيم كره*اي به قطر ميله درآمده باشد.
كوره – كوره بايد قادر به توليد دماي يكنواخت Co5105 باشد.
پيمانه – يك ظرف استوانه*اي دسته دار طوريكه آب بندي شده و بتواند در مقابل ضربه*هاي وارده بر مصالح سنگي مقاوم باشد، ارتفاع و قطر استوانه*ها حدود يكديگر باشد. بر حسب بزرگترين اندازه دانه*هاي سنگي، حجم پيمانه از جدول 1-4 تبعيت كند.
دماسنج بادقت 1/0 درجه سانتي گراد
بيلچه
بزرگترین اندازه اسمی دانه ها (mm) حجم پیمانه (Li)
5/12 8/2
25 3/9
5/37 14
75 28
112 70
150 100
جدول (1-9) – حجم پيمانه
4- نمونه برداري: نمونه*هاي برداشته شده بايد معرف كل دپوي مورد آزمايش باشد و همواره مقدار بيشتري برداشته شده و به روش چهار قسمتي آنرا كم كرد و يا از وسيله تقسيم كن براي كم كردن مقدار نمونه استفاده كرد.
5- تعيين حجم پيمانه: وزن پيمانه خالی را با ترازو با دقت گرم تعيين كنيد = M1
پيمانه را با آبي كه دماي آن با دماي اتاق يكسان است پر كنيد و با قرار دادن يك صفحه شيشه*اي روي آن، حبابهاي مواد آب اضافي را از پيمانه خارج كنيد = M2
وزن آب موجود در پيمانه را به كمك ترازو تعيين نمايد. (kg) M2-M1
با توجه به جدول (2-9) و دماي آب مي*توان وزن مخصوص آب را بدست آورد. (m3)=
حجم پيمانه (V) از تقسيم وزن آب بر وزن مخصوص آن بدست مي*آيد.
مقادير عددي را در جدول (3-9) يادداشت نماييد.

6- روش آزمايش: اين آزمايش به حالت متراكم و غير متراكم صورت مي*گيرد، در اغلب موارد وزن واحد متراكم مورد استفاده قرار مي*گيرد.
نمونه برداشت شده از دپو بوسيله تقسيم كن مجزا مي*شود، وزن نمونه مورد آزمايش حداقل 5/1 برابر مقدار لازم براي آزمايش مي*باشد.
دما (C) وزن مخصوص آب (Kg/m3)
6/15 01/999
3/18 54/998
1/21 97/997
23 54/97
9/23 32/997
7/26 59/996
4/29 83/995
جدول (2-9) وزن مخصوص آب
نمونه مصالح سنگي را تا دماي Co5105 خشك كنيد.
1-6- روش غير متراكم:
پيمانه را به طور يك مرتبه از مصالح سنگي بصورت لبريز پر كنيد، تخليه مصالح از ارتفاعي كمتر از حدود cm5 از بالاي ظرف صورت گيرد طوريكه دانه بندي تغييري نكند، سطح مصالح را بوسيله يك تيغه هم تراز لبه پيمانه نماييد طوريكه برآمدگيهاي جزيي درشت دانه*ها تقريبا هم اندازه فضاهاي خالي موجود در سطح پيمانه باشد.
جرم پيمانه حاوي مصالح (M3) و جرم پيمانه خالي(M1) (تميز شده) را با دقت يك گرم تعيين كنيد.
وزن واحد در حالت غير متراكم از رابطه زير بدست مي*آيد.
2-6- روش متراكم (كوبيدن با ميله)
يك سوم پيمانه را از مصالح پر نماييد، با 25 ضربه توسط ميله تمام سطح را بطور يكنواخت بكوبيد، آنگاه يك سوم ديگر از پيمانه را پر كرده و عمل كوبيدن را تكرار كنيد و بالاخره همين عمل را در مورد بقيه ظرف انجام دهيد، عمل صاف كردن سطح مصالح را مطابق وضعيت مذكور در بند (1-6) صورت دهيد.
3-6- فقط در مواردي كه به طور خاص قيد شده باشد بايد براي تعيين وزن واحد غير متراكم از روش غير متراكم استفاده شود. در موارد ديگر وزن واحد متراكم بايد به وسيله كوبيدن و يا لرزندان مصالح سنگي تعيين شود. براي مصالحي كه حداكثر اندازه اسمي دانه*هاي آن 5/1 اينچ (ميلي متر 5/37) يا كمتر باشد از كوبيدن به وسيله ميله تراكم و براي مصالحي كه حداكثر اندازه اسمي دانه*هاي آن بيش از 5/1 اينچ (5/37 ميلي متر) و كمتر از 6 اينچ (150 ميلي متر) باشد بايد از لرزندان استفاده كرد. در روش لرزاندن مانند روش متراكم و در سه لايه پيمانه را پر كرده و بعد براي هر لايه پيمانه را بر روي يك سطح صاف و محكم مانند يك سطح بتني قرار داده و طرفهاي مقابل آنرا به طور متناوب به اندازه 5 سانتي متر از زمين بلند كنيد و به طور آزاد آنرا رها كنيد. اين عمل را در هر سه لايه تكرار كنيد و هر لايه را با 50 بار بلرزانيد (هر طرف 25 بار) عمل صاف كردن سطح مصالح مانند حالت (1-6) صورت مي*گيرد.
تذكر 1: شدت كوبيدن هر مرحله بايستي به نحوي صورت گيرد كه ميله حداكثر در لايه مربوطه فرو رود همچنين در كوبيدن اولين لايه، ميله نبايستي به شدت به كف ظرف برخورد كند.
جرم پيمانه حاوي مصالح و جرم پيمانه خالي (تميز شده) را با دقت يك گرم تعيين كنيد.
در مورد سنگدانه*هاي خيلي درشت به خصوص زاويه دار ممكن است عدم نفوذ ميله مانع تراكم دانه*ها گردد در اين صورت بايد ضربات محكمتري را وادار نمود.
7- محاسبات: وزن مخصوص واحد خشك – رابطه زير مورد استفاده قرار مي*گيرد (در هر سه حالت)
= وزن مخصوص واحد مصالح سنگي بر حسب كيلوگرم بر متر مكعب

G = وزن مصالح و پيمانه بر حسب كيلوگرم

M1 = وزن پیمانه بر حسب کیلوگرم
V= حجم پيمانه بر حسب متر مكعب
F ضريب پيمانه بر حسب يك متر مكعب (با تقسيم چگالي آب به مقدار وزن آب پيمانه)
نتايج محاسبات را در جدول 4-9 يادداشت نماييد.
نتايج را با مقادير رايج مصالح سنگي مقايسه نماييد و ميزان فضاي خالي بين دانه*ها را در مقايسه با نمونه*هاي ديگر بررسي كنيد.
درصد فضاي خالي را مي*توان با اضافه نمودن آب به مخلوط متراكم يا غير متراكم شده تا لبريز شدن آب اضافي و سپس توزين آن طبق روابط زير بدست آورد.

G1 = وزن مصالح و پيمانه و آب اضافه شده بر حسب كيلوگرم
=W وزن آب اضافه شده براي تعیین درصد فضاي خالي بين سنگدانه*ها
1V= حجم آب اضافه شده = درصد فضای خالی
= وزن مخصوص آب با توجه به دماي آب
V= حجم پيمانه كه در بند 5 محاسبه گرديده
سوال 1- همانگونه كه قيد شد وزن واحد خشك از رابطه و يا حاصل مي*گردد. مطلوب است تعيين مقدار وزن واحد در حالت ssd
2- بجز روش ذكر شده براي تعيين درصد فضاي خالي روش ديگري را براي تعيين درصد فضاي خالي براي مقادير 100 درصد شن و 100 درصد ماسه پيشنهاد كنيد.


1V 1G
G V
2M 1M
وزن مخصوص دانه غیرمتراکم وزن مصالح + پیمانه در حالت غیرمتراکم درصد تراکم درصد فضای خالی حجم آب اضافه شده وزن پیمانه + مصالح + آب وزن مخصوص واحد وزن مصالح + پیمانه حجم پیمانه وزن مخصوص آب وزن پیمانه پر از آب وزن پیمانه خالی
درصد شن
درصد ماسه
درصد شن
درصد ماسه
درصد شن
درصد ماسه
درصد شن
درصد ماسه



آزمايش شماره 10 روش تعيين وزن مخصوص ظاهري و وزن مخصوص انبوهي شن و ماسه بر اساس استاندارد ملي ايران شماره 4980 و 4982 و دت 210 و دت 209 و
128-88 ASTM C و ASTM C127-88
1- هدف: تعيين وزن سنگدانه*ها نسبت به حجم مواد، به نحوي كه شامل منافذ غير قابل نفوذ نيز گردد.
2- اهميت و كاربرد: اين آزمايش وزن مخصوص انبوهي و ظاهري را بر اساس وزن سنگدانه*هاي اشباع شده به مدت 24 ساعت در آب با سطح خشك ssd تعيين مي*كند. وزن مخصوص انبوهي عموما در طرح اختلاط بتن مورد استفاده قرار مي*گيرد.
وزن مخصوص ظاهري ناخالص – وزن مخصوص ظاهري سنگدانه*ها به وزن مخصوص كانيهائي كه سنگدانه*ها از آن ساخته شده اند و مقدار منافذ داخل آنها بستگي دارد.
بطور كلي مقادير وزن مخصوص سنگدانه*ها در محاسبات طرح اختلاط كاربرد دارد و نه در سنجش كيفيت آنها، معمولا محاسبات در رابطه با بتن بر اساس اشباع با سطح خشك سنگدانه*ها (s.s.d) صورت مي*گيرد. چون رطوبت موجود در تمام منافذ سنگدانه*ها در واكنشهاي شيميايي شركت ندارند. لذا مي*توان آن را نيز جزئي از سنگدانه*ها در نظر گرفت و بر اين پايه مقدار بدست آمده وزن مخصوص ظاهري ناخالص مي*تواند براي محاسبات بازدهي بتن و مقدار سنگدانه*هاي لازم براي حجم معيني از بتن به كار مي*رود.
سنگدانه*ها طبيعي داراي وزن مخصوصي بين [kg/m3] 2400 تا [kg/m3] 3000 دارند.
وزن مخصوص = نسبت جرم (يا وزن در هوا) واحد حجم يك ماده به جرم همان حجم از آب در يك دماي معين وزن مخصوص ناميده مي*شود اين كميت بدون واحد مي*باشد.
وزن مخصوص ظاهري = نسبت وزن واحد حجم قسمت نفوذناپذير سنگدانه در دماي معين به وزن همان حجم آب فقط در همان دما
وزن مخصوص انبوهي = نسبت وزن واحد حجم سنگدانه در هوا (شامل منافذ نفوذپذير و نفوذناپذير در ذرات است اما منافذ بين دانه*ها را شامل نمي شود) در دماي معين به وزن آب فقط هم حجم آن در همان دما.
وزن مخصوص انبوهي در حالت اشباع با سطح خشك = نسبت وزن واحد حجم سنگدانه*ها در هوا كه به مدت 24 ساعت از آب اشباع شده است (شامل فضاي خالي بين ذرات نمي شود) در دماي معين به وزن آب فقط هم حجم در همان دما.
3- وسايل آزمايش: ترازو – حداقل ظرفيت 1 كيلوگرم با دقت 1/0 گرم يا كمتر
پيكنومتر – يك استوانه يك ليتري (شيشه اي) با سر مخروطي فلزي كه در رأس آن سوراخ ريزي قرار دارد.
كوره – كوره بايد قادر به توليد دماي يكنواخت Co5105 باشد.
سشوار – دستگاه خشك كن بطوريكه از جريان هواي گرم برخوردار باشد.
دستگاه چگالي سنج – اين دستگاه شامل سبد سيمي كه ظرفي است استوانه*اي مشبك سيمي كه داراي چشمه*هاي mm25/3 مي*باشد، مخزن آب بطوريكه آب بندي شده و جهت توزين سبد حاوي سنگدانه*ها در آب بكار مي*رود. براي دانه*هاي با حداكثر اندازه اسمي 5/37 ميلي متر يا كوچكتر
الك – الك نمره 4 و يا كوچكتر
4- نمونه برداري: نمونه بايد از ارتفاع متوسط توده سنگدانه برداشته شود، بطوريكه هنگام برداشت، دانه*ها از ظرف بيرون نريزد و بايد از لحاظ توزيع دانه*ها، نماينده كل دپوي شن باشد.
مقدار تقريبي نمونه شن مورد آزمايش بر حسب اندازه بزرگترين دانه*ها مطابق جدول (1-10) باشد.
حداکثر اندازه اسمی دانه ها [mm] حداقل وزن نمونه [gr]
5/12 یا کمتر 2
19 3
25 4
5/37 5
50 8
جدول (1-10)
5- روش آزمايش: الف) براي ماسه
نمونه*اي به وزن تقريبي 500 گرم با استفاده از روش تقسيم كردن جدا نمائيد.
نمونه را تا رسيدن به وزن ثابت در دماي Co5105 در كوره قرار داده تا خشك شود (به مدت 24 ساعت). سپس آن را به مدت كافي در دماي اطاق قرار داده تا سرد بشود (تا زمانيكه بتوان سنگدانه*ها را با دست جابجا كرد) و آنگاه وزن نمائيد.
نمونه*ها را در ظرفي محتوي آب با درجه حرارت طبيعي به مدت 24 ساعت قرار داده تا كاملا خيس (اشباع با سطح مرطوب) شود.
نمونه را با دقت كامل از آب خارج نموده بطوريكه هيچ دانه*اي به هدر نرود سطح آن را توسط سشوار خشك كرده و وزن نمائيد (وزن در حالت اشباع با سطح خشك).
بخشي از پيكنومتر را با آب پر كرده، نمونه ماسه را درون آن بريزيد و سپس تا 90% حجم ظرف به آن آب اضافه نمائيد. براي خارج شدن حباب*هاي هوا آنرا تكان دهيد و سپس پيكنومتر را كاملا از آب پر كرده و وزن كل آنرا (با مصالح و آب) تعيين نمائيد.
وزن پيكنومتر در حالت پر از آب را با دماي حدود Co23 تعيين نماييد.
سنگدانه*هاي ريز را از پيكنومتر بيرون آورده و آنرا در دماي Co5105 درجه خشك نموده تا به وزن ثابت برسد. آنگاه به مدت 5/01 ساعت در محيط آزمايشگاه قرار داده تا كاملا خنك گردد و آنرا وزن نمائيد.
يادآوري 1: الف) دماي آب بايستي در حدود Co7/123 باشد.
ب) همه وزنها بايد با دقت 1/0 گرم اندازه گيري و ثبت شوند.
6- الف) محاسبات: برای ماسه
وزن مخصوص انبوهي ماسه*ها را با استفاده از رابطه زير محاسبه نمائيد.
= وزن مخصوص انبوهي
كه در آن:
-A وزن سنگدانه*هاي خشك شده در گرمخانه بر حسب گرم
-D وزن ماسه*هاي در حال اشباع با سطح خشك [gr]
-C وزن پيكنومتر پر از آب وماسه [gr]
-B وزن پيكنومتر پر از آب [gr]
وزن مخصوص انبوهي در حالت اشباع با سطح خشك از رابطه زير بدست مي*آيد.
= وزن مخصوص انبوهي در حالت ssd
وزن مخصوص ظاهري از رابطه زير بدست مي*آيد.
= وزن مخصوص ظاهري ماسه
ب) براي شن:
پس از تقسيم بندي نمونه برداشت شده به روش 4 قسمتي از دپو، آنرا در الك 75/4 ميلي متر با آب شستشو داده تا خاك و ديگر موادي كه سطوح دانه*ها را پوشانده اند از آنها جدا شوند.
وزن نمونه مورد آزمايش مطابق مقادير وزني داده شده در جدول (1-10)
يادآوري 2: اگر سنگدانه*ها داراي مقدار زيادي دانه*هاي ريزتر از 75/4 ميلي متر باشند بايد از الك 36/2 ميلي متر استفاده شود.
نمونه را تا رسيدن به وزن ثابت در دماي Co5105 خشك كنيد. سپس آنرا به مدت كافي در دماي اتاق قرار داده تا سرد بشود. آنگاه وزن نمائيد.
نمونه را به مدت 24 ساعت در ظرف پر از آب در دماي طبيعي نگهداريد.
نمونه را از درون آب بيرون آورده و آنرا روي پارچه جاذب رطوبت پهن كرده تا سطح دانه*ها خشك شوند. مي*توان براي خشك كردن دانه*ها از سشوار كمك گرفت و نمونه*ها را وزن كنيد.
نمونه*ها را پس از توزين در حالت ssd بلافاصله داخل سبد سيمي قرار داده و سپس توسط قلابي كه به ترازو وصل است آويزان كرده و به آرامي در مخزن آب كه در زير سبد قرار دارد (دماي آب Co7/123 وزن مخصوص kg/m32997 باشد) فرو بريد و سپس وزن كنيد. قبل از توزين نمونه بايد دقت كنيد كه هنگام فرو بردن سبد سيمي در آب، با تكان دادن آن هواي محبوس بين دانه*ها خارج شده باشد.
سبد سيمي در آب را نيز وزن نمائيد.
ظرف محتوي نمونه در حين وزن كردن بايد در عمقي قرار گيرد كه كاملا از آب پوشيده شود.
6- ب) محاسبات: الف) وزن مخصوص ظاهري ناخالص شن را با استفاده از رابطه زير محاسبه نمائيد.
= وزن مخصوص انبوهي شن در حالت ssd
كه در آن:
-H وزن سنگدانه*هاي خشك شده [gr] در هوا
-G جرم شن*هاي اشباع با سطح خشك [gr] در هوا
-E جرم سبد سيمي حاوي شن در حالت (s.s.d) در آب [gr]
-F وزن سبد سيمي خالي در آب [gr]
= وزن مخصوص ظاهري شن
= وزن مخصوص انبوهي شن
سوال- همانگونه كه در متن آزمايش قيد گرديده است اين آزمايش در حالت ssd (اشباع با سطح خشك) صورت مي*گيرد. روش آزمايشي تعيين ssd بودن ماسه را بيان كنيد.

آزمايش شماره 11 روش تعيين خاك رس لاي و گرد و خاك در ماسه به روش SE
بر طبق استاندارد ASTM D2419 – AASHTO T176
1- هدف: تعيين مقدار ذرات ريزتر از mm06/0 در ماسه ايكه در بتن بكار برده مي*شود.
2- اهميت و كاربرد: اغلب، خاك رس بصورت پوشش بر روي سنگدانه*ها موجود مي*باشد كه سبب عدم چسبندگي بين خمير و سيمان و سنگدانه*ها مي*شود، لذا اثري جدي بر مقاومت و دوام بتن مي*گذارد كه از اين جهت شناخت ميزان واقعي ذرات ريزتر از mm06/0 بااهميت مي*باشد. دو نوع ديگر از مواد ريزدانه، لاي و گرد و خاك مي*توانند همانند با خاك رس بر روي سنگدانه*ها بصورت پوششي و يا به صورت آزاد وجود داشته باشد كه كثرت آنها به علت ريزي ذرات و داشتن سطح زياد سبب مي*شوند كه مقدار آب لازم براي مرطوب ساختن كليه ذرات در مخلوط بتن افزايش يابد.
با در نظر گرفتن مراتب بالا، لازم است كه مقادير خاك رس، لاي و گرد و خاك (دانه*هاي ريزتر از mm075/0) در سنگدانه*ها مطابق آئين نامه بتن ايران به مقادير زير محدود گردد.
الف) براي ماسه
- بتن تحت سايش حداكثر3% وزن كل نمونه (%5 براي ماسه شكسته)
- ساير بتن*ها حداكثر5% وزن كل نمونه (%7 براي ماسه شكسته)
ب) براي شن
- براي كليه بتن*ها حداكثر1% وزن كل نمونه (%1.5 براي دانه*هاي شكسته)
3- وسايل آزمايش: استوانه پلاستيكي مدرج با درب پلاستيكي
لوله لاستيكي
لوله مسي
ميله وزنه دار و سيفون
منبع 4 ليتري (براي محلول استوك)
پيمانه نمونه گير – استوانه فلزي بقطر داخلي mm57 و گنجايش cc585
قيف دهن گشاد – بقطر mm100
كرونومتر – با دقت 1 ثانيه
تكاندهنده نيمه اتوماتيكي – قادر به 100 تكان كامل در 545 ثانيه
محلول استوك (Stoke) – شامل gr.454 كلرور كلسيم خشك، gr.2050 گلسيرين، gr47 آلدئيد فرميك 40 درصد حجمي
خط كش و كاردك – جهت صاف كردن ماسه در داخل پيمانه نمونه گير
كوره – قادر به توليد دماي Co5105 باشد.
4- نمونه برداري: حدود 2 كيلوگرم ماسه را از ارتفاع متوسط دپو برداشته و بوسيله دستگاه تقسيم كن به دو قسمت تقسيم نمائيد.
يادآوري 1: نمونه گيري در اين آزمايش بسيار حائز اهميت است و چنانچه به روش چهار قسمتي يا به روشهاي ديگر نمونه بطور صحيح تقسيم نگردد نتايج به دست آمده با واقعيت امر تطبيق نمي كند. بنابراين لازم است كه كمال دقت هنگام تقسيم نمونه بعمل آيد تا از بين رفتن مواد نرمه كه اثر آنها در اين آزمايش بسيار موثر است جلوگيري گردد.
5- روش آزمايش: با سيفون كردن، محلول استوك را به داخل استوانه پلاستيكي بريزيد تا ارتفاع محلول در استوانه به mm5/2 mm100 برسد. نمونه آماده شده را با استفاده از قيف به داخل استوانه پلاستيكي وارد كنيد. جهت خارج كردن هواي موجود در استوانه، ته آنرا چندين بار به كف دست بزنيد تا تمام حبابهاي موجود خارج شود. استوانه با محتوياتش به مدت 110 دقيقه بر روي ميز به حال خود باقي بگذاريد و در پايان 10 دقيقه كه نمونه كاملا از محلول اشباع شد، سر لاستيكي استوانه را روي آن قرار دهيد. در اين هنگام با سر و ته كردن استوانه، نمونه درون آن كاملا شل و بهم مي*خورد.
استوانه دربسته را به وسيله پيچهاي مربوطه در محل خود قرار دهيد و كنتور شماره زن را بر روي صفر ميزان كنيد. سپس حركت تناوبي را توسط دست به دستگاه بطور يكنواخت وارد كنيد بطوريكه زمان رفت و برگشت استوانه برابر باشند. تكان دادن را تا 100 بار بطوريكه در كنتور نشان مي*دهد ادامه دهيد.
پس از تكان دادن، استوانه را روي ميز قرار داده و سر لاستيكي آن را برداريد. آنگاه لوله مسي را تا ته استوانه فرو برده و پس از باز كردن گيره اجازه دهيد كه محلول استوك از كه حدود cm100 از سطح كار بالاتر مي*باشد، به داخل استوانه هدايت شود. با چرخاندن آرام و حركت از بالا و پائين لوله مسي، كليه مصالحي كه به جدار استوانه چسبيده و همچنين ذرات ريز نمونه شسته و به طرف بالا رانده مي*شوند. البته در اين هنگام مايع در داخل استوانه بالا مي*رود. اين عمل بايد طوري انجام گيرد كه پس از خارج كردن لوله مسي از داخل محلول و بستن شير مربوطه به حجم كل مايع دقيقا به mm381 برسد. استوانه محتوي محلول بر روي ميز براي مدت 20 دقيقه 15 ثانيه به حال خود باقي مي*ماند.
ابتداي زمان آزمايش، زماني است كه استوانه را بر روي ميز قرار مي*دهيد. در انتهاي 20 دقيقه كه نمونه بهم خورده به مرور رسوب نمود، سطح بالايي كليه مصالح را يادداشت نماييد. اين عدد بعنوان «عدد رس» خوانده مي*شود. چنانچه خط مشخصي پس از 20 دقيقه بدست نيامد استوانه و نمونه محتوي آن را مدت بيشتري به حالت سكون بگذاريد تا چنين خط مشخصي بين مايع و نمونه نمايان گردد. پس از خواندن مقدار خاك رس براي تعيين مقدار ماسه به يكي از دو روش زير عمل كنيد:
الف) هنگامي كه با ميله نشانه دار كار مي*كنيد، ميله وزنه دار را به آرامي در حاليكه سر نشانه با بدنه داخلي استوانه تماس دارد بطرف پائين حركت دهيد. هنگاميكه ميله نشانه دار به وسيله وزنه سر آن بر روي ماسه نشست دقيقا ارتفاع نوك نشانه بر روي ديواره داخلي استوانه نشاندار را بخوانيد. سپس مقدار mm254 از ارتفاع محل نشانه كم كنيد تا مقدار ماسه مشخص شود.
ب) چنانچه ارتفاع قسمت رس يا ماسه تا mm5/2 درجه بندي استوانه پلاستيكي باشد، مقدار بزرگتر را بعنوان خاك رس يا ماسه يادداشت نماييد. (مانند 8 بجاي 95/7 يا 3/3 بجاي 22/3).
يادآوري 2: آزمايش بايد در محلي كه عاري از لرزش بايد انجام گيرد يعني از هر حركتي به ميز و استوانه آزمايش جلوگيري شود.
6- محاسبات: مقدار ارزش ماسه*اي (SE) تا 1/0 اعشار از فرمول زير بدست مي*آيد.

در حاليكه:
SE – نسبت درصد لاي
-h سطح ارتفاع قشر ماسه در استوانه [mm]
-H سطح ارتفاع قشر رس در استوانه [mm]
يادآوري 3- چنانچه ماسه*اي (SE) يك عدد كامل نبود، نزديكترين عدد بزرگتر را به عنوان ارزش ماسه*اي گزارش كنيد. (مثال اگر 5/41=SE باشد بايد 42=SE گزارش شود).
همچنين اگر 3 نمونه آزمايش شود بايد به ترتيب بالا اعداد را كامل و سپس ميانگين گرفته و مجددا عدد ميانگين را نيز به نزديكترين عدد بزرگتر تبديل نماييد.

آزمايش شماره 12 روش آزمون كلوخه*هاي رسي و ذرات خرد شونده در سنگدانه*ها بر اساس استاندارد ملي ايران 4978 و دت 221 و ASTM C142-90
1- هدف: تعيين مقادر وزني سنگدانه*هاي خرد شونده و سست در بتن
2- اهميت و كاربرد: سنگدانه*هاي ريز و درشت مصرفي در بتن بايد سخت و پايا باشند و مواد زيان آور موجود در آنها نبايد از مقادير حداكثر مجاز تجاوز كند وجود مواد زيان آور در بتن در بعضي از شرايط محيطي مي*تواند موجب تغييرات حجمي زياد و در نتيجه گسيختگي سطح بتن شود و يا در اثر ايجاد تنشهاي داخلي زياد باعث ترك خوردگي شود و به انسجام سازه*اي بتن آسيب برساند سنگدانه*ها نبايد از خود واكنش قليايي نشان دهند زيرا اين امر مي*تواند موجب انبساط غير عادي ايجاد تركهاي ريز سطحي و بيرون پريدگي در بتن شود. در صورت استفاده از سنگدانه*هاي مستعد واكنش قليايي بررسي دقيق عملكرد آنها در شرايطي محيطي مشابه و قضاوت درست مهندسي الزامي است.
كلوخه*هاي رسي و دانه*هاي سست در سنگدانه*هاي ريز و درشت بر طبق آئين نامه بتن ايران (آبا) به مقادير زير محدود مي*باشد.
كلوخه*هاي رسي و دانه*هاي سست براي سنگدانه*هاي ريز بتن (كوچكتر از 75/4 ميلي متر) حداكثر 3 درصد وزني
كلوخه*هاي رسي و دانه*هاي سست براي سنگدانه*هاي درشت بتن (بزرگتر از 75/4 ميلي متر) حداكثر 25/0 درصد وزني
3- وسايل مورد نياز:
ترازو با دقت 1 گرم
ظرف ضد زنگ به اندازه*اي كه بتوان نمونه را به صورت لايه نازكي پخش كرد.
الكهاي استاندارد مطابق جدول داده شده در شرح آزمايش
گرمخانه كه قادر باشد دماي Co5105 درجه توليد كنيد.
4- نمونه مورد آزمون:
تمامي سنگدانه*هايي كه براي اين آزمون استفاده مي*گردند بايد بر روي آنها قبلا آزمايش 13 (آزمون اندازه گيري دانه*هاي ريزتر از 075/ ميلي متر) بر روي آنها انجام گرفته باشد بدين معني كه تمام سنگدانه*ها بايد قبلا با الك 200 شسته شده باشند.
وزن نمونه مورد آزمون مطابق جدول زير مي*باشد.
اندازه ذرات نمونه مورد آزمون حداقل وزن نمونه مورد آزمون به گرم
18/1 تا 75/4 ميلي متر 250
75/4 تا 5/9 ميلي متر 1000
5/9 تا 19 ميلي متر 2000
19 تا 5/37 ميلي متر 3000
بزرگتر از 5/37 ميلي متر 5000
ابتدا سنگدانه*ها را الك كرده و بعد در گرمخانه در دماي 5105 درجه سانتي گراد تا رسيدن به وزن ثابت نگه داري مي*نمايم و پس از ثابت شدن وزن (معمولا سنگدانه*ها بعد از 24 ساعت به وزن ثابت مي*رسند) آنها را با ترازو با دقت 1 گرم وزن مي*نمائيم و به صورت لايه نازكي در كف ظرف پخش گردد سپس در ظرف آب مقطر ريخته تا تمام سنگدانه*ها را بپوشاند و آنرا به مدت 424 ساعت در آن حالت بگذاريد تا آب بمكد و سپس با دست دانه*ها را به هم بغلطانيد كه حتي الامكان به ذرات كوچكتري خرد شود.
تذكر 1- استفاده از ناخن براي شكستن ذرات و يا فشار دادن ذرات روي سطح سخت با يكديگر مجاز نمي باشند هر دانه*اي كه بتوان آنرا با انگشت شكست و به دانه*هاي ريز قابل خروج از الك تبديل نمود بايد آنرا جزء كلوخه*هاي رسي و ذرات خرد شونده طبقه بندي كرد. سپس تمام سنگدانه*ها را با الكهايي كه در زير ذكر شده است الك مي*نمائيم.
اندازه ذرات تشكيل دهنده نمونه مورد آزمون اندازه الكي كه براي جداسازي كلوخه*هاي رسي و ذرات خرد شونده استفاده مي*گردد.
سنگدانه*هاي 18/1 تا 75/4 ميلي متر الك نمره 20 (850 ميكرون)
سنگدانه*هاي 75/4 تا 5/9 ميلي متر الك نمره 8 (36/2 ميلي متر)
سنگدانه*هاي 5/9 تا 0/19 ميلي متر الك نمره 4 (75/4 ميلي متر)
سنگدانه*هاي 0/19 تا 5/37 ميلي متر الك نمره 4 (75/4 ميلي متر)
در حاليكه الك با دست تكان داده مي*شود با عبور آب بر روي نمونه*ها در سرتاسر الك (الك كردن به روش تر) تمام مواد ريزدانه خارج مي*گردد.
در مرحله بعد سنگدانه*هاي شسته شده را به ظرف مناسبي منتقل كرده و آنرا در گرمخانه در دماي Co5105 درجه تا رسيدن به وزن ثابت نگه داري مي*نمائيم و پس از خشك شدن آنرا با دقت گرم وزن مي*نمائيم درصد كلوخه*هاي رسي و ذرات خرد شونده طبق فرمول زير قابل محاسبه مي*باشد.

P درصد كلوخه*هاي رسي خرد شونده
W وزن اوليه نمونه مورد آزمون
R وزن نهايي نمونه مورد آزمون

آزمایش شماره 13 روش تعیین خاک رس لای و گرد خاک ذرات کوچکتر از 75 میکرون بر طبق استاندارد ASTM C117-69 و دت 218 استاندارد ملی ایران شماره 446
1- هدف: تعیین خاک رس لای و گرد و خاک (ذرات کوچکتر از 075/0 میکرون)
2- اهمیت کاربرد: سنگدانه ها به عنوان پر کننده در بتن در نظر گرفته می شود و معمولا 60 الی 85 درصد حجم بتن را تشکیل می دهند ولی باید دارای یک سری خصوصیاتی باشند که بر روی کارایی و مقاومت بتن تولیدی اثر منفی به جای نگذارند در حالت کلی پر کننده ها باید از دانه های تمیز و سخت و مقاومی تشکیل شده باشند عاری از مواد شیمیایی باشند و سطح سنگدانه ها از رس – لای – گرد خاک که در چسبندگی دانه ها با خمیر سیمان تأثر منفی دارد پوشیده نشده باشد مواد زایدی که غالبا در مصالح سنگی وجود دارند عبارتند از خاک – رس – لای – املاح معدنی مانند گچ و آهک – مواد آلی که این مواد می تواند روی دانه ها را بپوشانند و یا به صورت ذرات ریز در بین آنها قرار گیرند بسیاری از این مواد را می توان با شستن خارج کرد (اگر ماسه مواد آلی داشته باشد با شستن نمی توان آنها را خارج کرد) شیست یا سنگهای شیست دار به ویژه بیشتر سنگهای دارای سیلیس فعال برای بتن سازی نامناسب است اغلب خاک رس بصورت پوششی بر روی سطح سنگدانه ها موجود می باشد که سبب عدم چسبندگی بین خمیر سیمان و سنگدانه ها می شود لذا اثری جدی بر روی مقاومت و دوام بتن می گذارد. دو نوع دیگر مواد ریزدانه مانند لای و گرد و خاک می توانند مانند خاک رس بر روی سنگدانه ها بصورت پوششی و یا به صورت آزاد وجود داشته باشند که کثرت آنها به علت ریزی ذرات و داشتن سطح زیاد سبب می شود که مقدار آب لازم برای ساختن بتن و اسلامپ مناسب افزایش یابد که این مسئله به نوعی باعث کاهش مقاومت بین می گردد. از طرف دیگر اینگونه مواد زیان آور در بتن در بعضی شرایط محیطی موجب تغییرات حجمی زیاد و در نتیجه گسیختگی سطح بتن می شوند و یا در اثر ایجاد تنشهای داخلی زیاد باعث ترک خوردگی بتن تازه می شود.
حداکثر مقدار مجاز برای مواد زیان آور در سنگدانه های ریز بتن طبق آئین نامه بتن ایران (آبا)
الف- برای ماسه
دانه های گذشته از الک 200 در سیستم ASTM (075/ میلی متر) برای بتن تحت سایش 3 درصد (5% برای ماسه شکسته)
دانه های گذشته از الک 200 در سیستم ASTM (075/ میلی متر) برای سایر بتنها 5 درصد (7% برای ماسه شکسته)
حداکثر مقدار مجاز مواد زیان آور در سنگدانه های درشت دانه بتن طبق آئین نامه بتن ایران (آبا)
ب- برای شن
دانه های گذشته از الک 200 در سیستم ASTM (075/ میلی متر) برای کلیه بتنها 1 درصد (5/1 درصد برای دانه های شکسته) زیاد باعث ترک خوردگی بتن تازه می شود.
چنانچه مواد خارجی (خاک رس – لای – گرد و خاک) موجود در مواد ترکیبی شن و ماسه 5 درصد باشد مقدار افت بتن تا 25 درصد افزایش می یابد.
3- وسایل آزمایش:
ترازو با دقت 1/0 گرم
الک به شماره های 200 و 16 در سیستم ASTM (075/0 و 19/1 میلی متر)
ظرف یا پیمانه – یک ظرف یا پیمانه با گنجایش کافی برای قرار دادن نمونه در داخل آن به طوری که آب بتواند روی نمونه را بپوشاند و در موقع تکان دادن محتویات آن خارج نگردد.
خشک کن (اون) با حرارت Co5105 درجه سانتی گراد
4- نمونه برداری: نمونه باید طوری انتخاب گردد که نماینده تمام مواد مورد آزمایش باشد و وزن آن پس از خشک شدن کمتر از وزن مورد نیاز در جدول زیر نباشد.
حداقل وزنه نمونه به kg حداکثر اندازه اسمی چشمه الک
1/0 36/2 میلی متر
5/0 75/4 میلی متر
0/2 5/9 میلی متر
5/2 19 میلی متر
0/5 38 میلی متر
تذکر 1- نمونه گیری در این آزمایش بسیار حائز اهمیت است و چنانچه به روش چهار قسمتی یا به روشهای دیگر (استفاده از دستگاه تقسیم کن) نمونه به طور صحیح تقسیم نگردد نتایج بدست آمده با واقعیت امر تطبیق نمی کند بنابراین لازم است کمال دقت هنگام تقسیم نمونه بعمل آید تا از بین رفتن مواد نرمه که اثر آنها در این آزمایش بسیار مؤثر است جلوگیری نمود.
5- روش آزمایش: نمونه آزمایشی را در حرارت 5105 درجه سانتی گراد تا رسیدن به وزن ثابت خشک کنید و وزن آنرا با ترازو با دقت 1/0 گرم وزن کنید دقت کنید مقادیر نمونه از مقادیر داده شده در جدول قبلی کمتر نباشد پس از توزین نمودن نمونه مورد آزمایش را در ظرف قرار دهید و به آن آنقدر آب اضافه کنید که تا سطح آنرا کاملا آب بپوشاند و سپس به شدت ظرف را تکان دهید و سپس بلافاصله آب شستشو را روی الک 16 و 200 (که قبلا روی هم نصب کرده اید) سرریز کنید.
تمام مخلوط را در زیر آب به هم بزنید تا دانه های درشت (درشت از 19/1 میلی متر الک شماره 16 در سیستم ASTM) و دانه های ریز (دانه های کوچکتر از 19/1 و بزرگتر از 075/ میلی متر) و دانه های کوچکتر از 075/ میلی متر از یکدیگر جدا گردند تا آنجا که امکان دارد در موقع آزمایش دانه های درشت از ظرف خارج نگردد. عمل را تا موقعی که آب شستشو صاف گردد را تکرار نمائید. مخلوط دانه ها را تا وزن ثابت در حرارت Co5105 درجه سانتی گراد خشک کنید و پس از خشک شدن وزن آنرا با دقت 1/0 گرم وزن کنید.
6- محاسبات: نتیجه به صورت زیر محاسبه می گردد.
A درصد مواد کوچکتر از 075/ میلی متر
B وزن خشک شده اولیه
C وزن سنگدانه های خشک شده پس از شستشو
سوال- چگونه می توان کنترل کرد که در حین آزمایش دانه های درشت تر از 075/ میلی متر به بیرون پرتاب نشده باشد.

آزمایش شماره 14 تعیین درصد سائیدگی در مصالح سنگی به وسیله دستگاه لوس آنجلس بر مبنای استاندارد ASTM C131-89 و ASTM C 535 و دت 215 و استاندارد ملی ایران شماره 448
1- هدف: تعیین درصد سایش و مقایسه آن با استاندارد
2- اهمیت و کاربرد: یک نشانگر کلی از کیفیت مصالح سنگی بتن مقاومت آن در برابر سایش می باشد. زمانی که دانه های سنگی در بتن استفاده می گردد و بتن تحت سایش قرار می گیرد مانند کفهای پر تردد و کفهای ماشین رو تعیین مقاومت در برابر سایش ضروری است. مقاومت کم دانه ها در برابر سایش باعث می شود که مقدار دانه های ریز بتن در حین اختلاط بیشتر شود و بنابراین ممکن است آب مورد نیاز طراحی شده کارائی مطلوب را برای بتن ایجاد ننماید و همچنین در جاهائیکه بتن زیر اثر ضربات مکانیکی قرار می گیرد مانند بتن راهها و بخصوص بتن فرودگاهها باید تاب ضربه ای مصالح سنگی بتن زیاد باشد تا در اثر ضربه و سایش ناشی از نیروهای وارده دارای عمر مفید کافی باشد. بنابراین برای اینگونه موارد آزمایشات متعددی برای تعیین سایش و ضربه پذیری انجام می گیرد.
عمومی ترین این آزمایشات تعیین مقاومت سایش و ضربه پذیری آزمایش سایش لوس آنجلس است. در این آزمایش مقدار معینی از دانه ها را در یک استوانه فولادی قرار داده و پس از 500 دور گردش استوانه درصد سایش مصالح سنگی مشخص می گردد. آزمایش لوس آنجلس که برای سایش دانه ها به کار می رود، آزمایش مناسبی است که علاوه بر ارتباط با سختی مصالح سنگی به مقاومت فشاری و خمشی بتن ساخته شده با همان سنگدانه ها نیز مربوط است.
3- وسایل آزمایش:
1- الکهای دانه بندی برای انتخاب مواد اولیه.
2- ترازو با دقت 5/0 گرم.
3- گلوله های فولادی به قطر حدود اینچ 8/46 میلی متر و وزن 390 الی 445 گرم.
4- دستگاه لوس آنجلس – ماشین لوس آنجلس دستگاهی است شامل یک استوانه فولادی تو خالی که قطر داخلی آن 5711 میلی متر (28 اینچ) و طول داخلی آن 5508 میلی متر (20 اینچ) می باشد که دو انتهای آن بسته است. این استوانه می تواند حول محور خود که به صورت ا فقی روی دستگاه نصب شده بچرخد. استوانه دارای دریچه ای است که مصالح سنگی را می توان بداخل استوانه ریخت. این دریچه باید پس از بسته شدن کاملا بدون درز بوده و گرد حاصل از مصالح سنگی از آن خارج نشود. یک تیغه فولادی در داخل استوانه وجود دارد که عرض آن در امتداد شعاع استوانه 289 میلی متر ( اینچ) و طول آن برابر طول استوانه 5508 میلی متر (20 اینچ) می باشد. پره باید در فاصله 127 سانتی متری از سوراخ قرار بگیرد. این فاصله در محیط خارجی استوانه و در جهت حرکت اندازه گیری می شود.
4- نمونه برداری:
مصالحی که برای آزمایش بکار می رود باید کاملا تمیز بوده و در خشک کن در حرارت بین Co5105 درجه سانتی گراد خشک شود. درشتی دانه هائیکه برای آزمایش بکار می رود و مقدار آن در جدول ضمیمه داده شده است.
اندازه غربال به میلی متر وزن نمونه به گرم
رد شده از غربال مانده روی غربال A B C D
5/37 25 251250 --- --- ---
25 1/19 251250 --- --- ---
1/19 5/12 101250 102500 --- ---
5/12 5/9 101250 102500 --- ---
5/9 3/6 --- --- 102500 ---
3/6 75/4 --- --- 102500 ---
75/4 36/2 --- --- 105000
تعداد گلوله هائیکه برای انواع مصالح به کار می رود بایستی طبق جدول زیر باشد.
دانه بندی گروه A 12 گلوله
دانه بندی گروه B 11 گلوله
دانه بندی گروه C 8 گلوله
دانه بندی گروه D 6 گلوله
5- روش آزمایش:
مصالح سنگی و گلوله های فولادی را درون استوانه فولادی دستگاه لوس آنجلس قرار داده و دریچه آن را کاملا ببندید. سپس با سرعت 30 تا 33 دور در دقیقه استوانه را بگردش درآورده و آن را 500 دور بگردانید. سپس مصالح را از استوانه خارج کرده و با الک مدول 32 (نمره 12 در سیستم ASTM) 68/1 میلی متر آن را الک کرده مصالح روی الک را شسته و در خشک کن آن را خشک نمائید. درجه حرارت برای خشک کردن مصالح Co5105 درجه سانتی گراد باشد. پس از خشک کردن مصالح آن را با دقت گرم وزن کنید.
6- نتیجه آزمایش: تفاوت وزن اولیه مصالح و وزن آن پس از آزمایش بر حسب وزن اولیه آن درصد سائیدگی مصالح می باشد.
100× = درصد سائیدگی

آزمایش شماره 15 تعیین ضریب تطویل و تورق سنگدانه ها طبق استاندارد BS812-75 و دت 220
1- هدف: تعیین درصد وزنی سنگدانه های معیوب در پر کننده ها (سوزنی یا پولکی بودن)
2- اهمیت کاربرد: دانه های سنگی معمولا 60 الی 75 درصد حجم بتن را اشغال می کنند و روی خواص بتن، نسبتهای اختلاط، اقتصادی بودن بسیار مؤثر هستند. سنگی که در بتن مصرف می گردد باید سالم باشد، پوسیده نباشد، پوسیدگی هم نداشته باشد، وزن فضائی اش بیش از t/m35/1 باشد، مقاومت فشاری بالاتر از 2kg/cm800 داشته باشد، درصد جذب آب کمی داشته باشد، در آب حل نشود، با آب ترکیب فیزیکی و شیمیایی نداشته باشد، سختی آن کمتر از 3 نباشد. در ساختن بتن نباید از سنگدانه های پولکی و سوزنی استفاده کرد. اگر در ازای سنگ نسبت به پهنا و ضخامت آن زیاد باشد سنگ سوزنی شکل است و چنانچه درازا و پهنای سنگ نسبت به ضخامت آن زیاد باشد سنگ پولکی شکل است. مصالح سنگی باید نسبتا عاری از سنگدانه های پولکی و سوزنی شکل باشند. مقدار این سنگدانه های پولکی و سوزنی در شن و ماسه مجموعا باید در حد 15 درصد وزنی کل دانه ها محدود گردد. این ضابطه برای دانه های ریز شکسته و برای دانه های درشت از اهمیت یکسانی برخوردار است. ماسه شکسته، که از شکستن سنگ دانه های درشت تر بدست می آیند حاوی دانه های سوزنی و پولکی است. دانه های سوزنی و پولکی به آب ا ختلاط بیشتری نیاز دارند. بنابراین دانه های پولکی و سوزنی روی مقاومت بتن بویژه در خمش اثر می گذارند.
در این آزمایش روی شکل و بافت سطحی دانه ها مطالعاتی صورت می گیرد، شکل و بافت سطحی یک دانه روی خواص بتن تازه بیشتر از بتن سخت شده اثر دارد. دانه های زبر – گوشه ای – سوزنی – در مقایسه با دانه های صاف و گرد و کروی آب بیشتری را برای تولید بتن نیاز دارند. بنابراین دانه های گوشه ای و زبر و پولکی و سوزنی برای همان مقدار نسبت آب به سیمان، به سیمان بیشتری نیاز دارند. چسبندگی بین خمیر سیمان و یک دانه داده شده عموما با تغییر حالت دانه از نرم و گرد و به گوشه ای و زبر افزایش می یابد. این افزایش در چسبندگی در انتخاب دانه های بتنی که مقاومت خمشی آنها مهم بوده یا به مقاومت فشاری بالا نیاز بوده از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
همانطور که ذکر شد سنگدانه ها باید دارای چندین خصوصیت باشند که مهمترین آنها عبارتند از:
1- مقاومت فشاری و خمشی
2- نوع جنس و مواد متشکله سنگدانه ها
3- وزن مخصوص ویژه
4- وزن مخصوص ظاهری
5- دانه بندی
6- شکل دانه و بافت سطحی
7- درصد جذب آب و رطوبت سطحی
8- مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن
9- مقاومت در برابر سولفاتها
10- مقاومت در برابر سایش و ضربه
3- وسایل آزمایش:
ترازو با دقت 1/0 گرم
الکهای دانه بندی شن 8 در سیستم ASTM
4- اصول آزمایش:برحسب تعریف ضریب تورق سنگدانه ها عبارت است از درصد وزنی دانه هایی که ضخامت آنها کمتر از 6/0 اندازه متوسط دانه ها باشد و ضریب تطویل مصالح عبارت است از درصد وزنی دانه هایی که طول آنها بیشتر از 8/1 اندازه متوسط دانه ها باشد منظور از اندازه متوسط دانه ها در تعریف بالا میانگین اندازه سوراخ دو الک متوالی است که توسط آنها مصالح را دانه بندی نموده اند به عنوان مثال اندازه متوسط مصالحی که از الک اینچ رد شده و روی الک اینچ باقی مانده است چنین بدست می آید.

حال چنانچه طبق تعریف ضخامت دانه ها کمتر از باشد دانه های مورد آزمایش متورق محسوب می گردد.
و حال چنانچه طبق تعریف طول همان دانه ها بیشتر از باشد دانه های مورد آزمایش طویل محسوب می گردد.
لازم به ذکر است این روش آزمایش شامل دانه های کوچکتر از 4/1 اینچ یا35/6 میلی متر نمی گردد.
5- روش آزمایش:
ابتدا به وسیله الک مقدار مناسبی از نمونه مورد آزمایش را الک نموده و دانه بندی می نمائیم سپس مانده روی هر الک را به طور جداگانه مورد آزمایش قرار می دهیم حداقل وزن نمونه در این آزمایش معادل وزن 200 دانه برای هر اندازه متوسط می باشد که با دقت 1/0 گرم اندازه گیری می نمائیم.
ابتدا با استفاده از دستگاه تورق و دقت در انتخاب شیار مورد آزمایش با توجه به نوع دانه بندی سنگدانه ها هر کدام از سنگدانه ها را به تفکیک و دانه دانه از شیار مخصوص به خود عبور داده و دانه هایی که عبور نمی کنند به طور جداگانه جمع آوری می شوند و وزن دانه های رد شده از شیار را با دقت 1/0 گرم اندازه گیری می کنیم.
برای استفاده از دستگاه تطویل همانند دستگاه تورق ابتدا با توجه به نوع دانه های دانه بندی شده فاصله دو میله را از روی دستگاه انتخاب کرده و سپس هر کدام از سنگدانه ها را به تفکیک و دانه دانه از میان میله ها عبور داده و دانه هایی که عبور نمی کنند به طور جداگانه جمع آوری نموده و با دقت گرم وزن می کنیم.
6- محاسبات:
ضریب تورق و ضریب تطویل طبق فرمول زیر محاسبه می گردد.


= ضریب تورق 100×


= ضریب تطویل 100×


تذکر تعیین ضریب تطویل و تورق برای دانه های ریز شکسته (ماسه) و برای دانه های درشت (شن) از اهمیت یکسانی برخوردار است زیرا ماسه تهیه شده از شکستن سنگها اغلب حاوی دانه های سوزنی و پولکی است.

فصل 3 - بتن
بتن استخوان بندی است از مصالح سنگی دانه بندی شده با کمترین فضای خالی که دوغاب سیمان دور دانه های سنگی را اندود کرده و فضای خالی استخوان بندی سنگی را پر نموده و دانه های سنگی را به همدیگر چسبانده و به چسم یک پارچه تبدیل کرده باشد.
بتن از مخلوط کردن یک جسم چسبنده (دوغاب سیمان) و یک جسم پر کننده (شن و ماسه) و درصدی هوا ساخته می شود. مقاومت بتن به طور کلی بستگی به عوامل زیر دارد.
1- مقدار سیمان و جنس آن
2- آب و مقدار آن و یا نسبت آب به سیمان
3- شن و ماسه از لحاظ جنس و دانه بندی و حداکثر اندازه مصالح
4- ساختن، ریخت، متراکم کردن بتن
5- نسبت مصالح سنگی به سیمان
6- عمل آوردن و عمر بتن
پنج پارامتر اولیه فوق مربوط به ساختن بتن می باشد و ممکن است آنها را تغییر داد و با مقاومتهای مختلف بدست آورد ولی عامل ششم مربوط می شود به بعد از ریختن بتن در قالب بتن و معمولا هر چه سن بالاتر رود مقاومت نیز افزوده می گردد.
بتن همواره باید مطابق دستور کار ساخته شود. در هنگام ساختن بتن باید پایداری بتن در برابر اثرات بیرونی (مکانیکی – جوی – شیمیایی) – مقاومت بتن – جلوگیری از زنگ زدن فولاد در بتن – دوغا ب سیمان – افزودنیهای بتن ... برابر دستور کار داده شده مخلوط گردد. بسته به میزان آب و نوع کار و کارائی بتن را سفت – خمیری یا شل می سازند.
در کارهای کوچک معمولا بتن را با دست می سازند در موقع ساختن بتن باید قبلا مصالح سنگی با سیمان خوب مخلوط شده باشد آنگاه آب به آن اضافه نمود و ضمنا مراقبت کرد کلیه آب محاسبه شده بکار رود و مقداری از آن ضمن مخلوط کردن به خارج نرود برای کارهای بتنی بزرگ بتن را با ماشین بتن ساز (بتونیر) می سازند. مدت حمل بتن در مواقع سرد و نمناک می تواند بیشتر از زمان گیرش اولیه باشد و در هوای گرم و خشک باید کمتر از زمان گیرش اولیه باشد. ذکر این نکته در همینجا لازم است که با استفاده از مصالح خوب هم می توان بتنی با مقاومت بسیار بالا ساخت و هم می توان بتنی با مقاومت پائین ساخت ولی هرگز با مصالح بد نمی توان بتن با مقاومت بسیار بالایی را طراحی نمود.
پس از ریختن بتن در قالب و متراکم کردن آن حفظ کردن و عمل آوردن بتن باید مد نظر قرار گیرد. بتن را باید از تابش آفتاب – وزش باد – گرمای هوا – یخ زدن – سولفاتها – مواد نفتی – فشارهای زودرس ... حفظ کرد تا همه دانه های سیمان بتن با آب ترکیب شود و فعل و انفعال شیمیایی هیدراتاسیون کامل گردد. در غیر اینصورت بتن می سوزد و تاب مقاومت آن کاهش می یابد حداقل دمای بتن ریزی 5 درجه سانتی گراد و حداکثر 30 درجه سانتی گراد می باشد. در هوای بیشتر از 30 درجه سانتی گراد گیرش بتن سریع بوده و نیاز به اندیشیدن تدابیری خاص دارد و اگر در سرمای کمتر از 5 درجه تا صفر درجه ساخته شود. گیرش سیمان بسیار طولانی شده و در دمای زیر صفر نباید بتن ریزی نمود. (در شرایط عادی)
عمر بتن از دیگر مواردی است که در کارها ی بتنی باید مد نظر قرار گیرد. معمولا با گذشت زمان مقاومت فشاری بتن افزایش می یابد. بتنی که در جای نمناک بماند پس از گذشت 28 روز به 90درصد تاب فشاری نهایی خود می رسد. البته با اندیشیدن تدابیری می توان به مقاومت 28 روزه بتن دسترسی پیدا کرد. مواقعی که قرار است بتن در زمان کم مقاومت اولیه خود را کسب کند برای عمل آوردن بتن از بخار آب استفاده می گردد دو روش عمل آوردن بتن با بخار عبارتند از
1- عمل آوردن بتن با بخار در فشار متعارف (1 اتمسفر)
2- عمل آوردن بتن با بخار تحت فشار زیاد
1- عمل آوردن بتن با بخار در فشار متعارف این روش برای سازه های بتنی در محیط های بسته یا قطعات پیش ساخته به کار می رود و با توجه به مشخصات سازه و شرایط محیط – عمل آوردن را با رعایت نکات ذیل ا نجام داد.
1- مرحله قبل از گرم کردن – ریختن متراکم کردن بتن و حفظ آن در هوای آزاد تا بتن سخت شود (زمان گیرش نهایی)
2- مرحله افزایش درجه حرارت – افزایش دمای محیط اطراف بتن تا رسیدن به دمای حداکثر این مرحله حداقل باید 5/2 ساعت طول بکشد (سرعت ازدیاد دما 20 درجه سانتی گراد در ساعت)
3- مرحله ثابت نگه داشتن درجه حرارت حداکثر – ثابت نگه داشتن درجه حرارت حداکثر مرحله دوم (مدت زمان این مرحله بین 3 الی 6 ساعت متفاوت است هر چه دما بالاتر باشد زمان کوتاهتر و هر چه دما پایین باشد زمان بلندتر می گردد.)
4- مرحله سرد کردن – کاهش تدریجی دما از دمای حداکثر به دمای مورد نظر در مدت حداقل 2 ساعت (کاهش دما در این مرحله 20 درجه سانتی گراد در ساعت باشد)
2- عمل آوردن بتن تحت فشار زیاد (عمل آوردن بتن با اتوکلاو)
برای عمل آوردن سریع بتن و دست یابی به مقاومتهای مورد نظر و قالب برداری سریع استفاده از این روش توصیه می شود در این روش دما و بخار آب و فشار همراه با هم به عضو بتنی که درون اتوکلاو قرار گرفته است تزریق می شود. این فشار موجب می شود که گرما با سرعت بیشتری در عمق بتن نفوذ کند و گیرش سریع شود به دلیل اینکه فشار بخار در این حالت نسبت به فشار جو بیشتر است.
1- مقاومت بتن سریعا افزایش می یابد.
2- مقاومت بتن در برابر عوامل جوی و حمله مواد شیمیایی بیشتر می شود.
3- جمع شرگی بتن کاهش می یابد.
روش عمل آوری توسط اتوکلاو به شرح زیر می باشد.
1- گیرش اولیه بتن در شرایط معمول تا زمان گیرش نهایی.
2- قرار دادن قطعات در اتوکلاو و افزایش دما و افزایش فشار تا 180 درجه سانتی گراد به صورت تدریجی در یک دوره حداقل 3 ساعته (سرعت ازدیاد دما در هر ساعت 40 درجه سانتی گراد)
3- نگه داری عضو مورد نظر در شرایط فوق به مدت 5 الی 12 ساعت
4- کاهش فشار و حرارت و خنک کردن سریع عضو
امروزه در سراسر جهان بتن به عنوان یکی از پرمصرف ترین مصالح ساختمانی شناخته شده است. برخی از این دلایل عبارتند از:
1- عمر بسیار طولانی ساختمانهای بتنی 2- مقاومت در مقابل آتش سوزی 3- فراوانی و در دسترس بودن مصالح 4- فرم پذیری 5- مقاومت فشاری بالا.
در مقابل این مزایا سازهای بتنی دارای معایبی هستند. مانند 1- سنگین بودن این سازها 2- قدرت انتقال صوت و قدرت انتقال حرارت 3- نیاز به نظارت گسترده در مراحل مختلف مانند تهیه مصالح – اختلاط – نگهداری دارد.
بتن از نظر وزن مخصوص به دسته های زیر تقسیم می گردد.
1- بتن سبک با وزن مخصوص 350 الی 1500 کیلوگرم بر متر مکعب که در ساخت آن از مصالح سبک نظیر سنگ آتش فشانی متخلخل استفاده می گردد.
2- بتن معمولی با وزن مخصوص 2100 الی 2600 کیلوگرم بر متر مکعب برای ساختمانهای معمولی - پلها – دالهای بتنی – تیر – ستون - پی ها استفاده می گردد.
3- بتن سنگین این نوع بتن با وزن مخصوص 3000 الی 4000 کیلوگرم بر متر مکعب برای حفاظت در برابر تشعشعات گاما و ایکس در راکتورهای هسته های و پناهگاهها و نیروگاههای اتمی ... استفاده می شود.
در تمام بتنهای ذکر شده نسبت آب به سیمان بیشترین تاثیر را بر مقاومت بتن دارد هر چه نسبت پائین تر باشد مقاومت فشاری بتن بیشتر می شود (به شرطی که حداقل آب هیدرتاسیون را ارضا کند)
شکل ظاهری و اندازه سنگدانه ها
استفاده از مصالح سنگی با اندازه بزرگ ممکن است موجب کاهش مقاومت بتن شود علت این امر ممکن است به دلیل کاهش کم سطح تماس این سنگدانه ها با خمیر سیمان باشد از طرف دیگر استفاده از مصالح سنگی درشت موجب می شود که برای دست یابی به کارایی مطلوب از آب کمتری استفاده شود در نتیجه مقاومت بتن بیشتر می شود. مصالح سنگی بزرگ در بتن های پر سیمان نسبت به بتن های کم سیمان اثر منفی بیشتری بر روی مقاومت آنها می گذارد و هر چه مقدار دانه های ریز بیشتر باشد به همان نسبت باید از سیمان بیشتری استفاده نمود.
دانه های ریز در مواد ترکیبی بتن به دانه های سیمان خوار معروفند.
شکل و بافت سطحی دانه های سنگی تاثیر عمده ای بر میزان آب مورد لزوم یک مخلوط بتن دارد هر چه در بتن از مصالح تیز گوشه بیشتر استفاده شود روانی بتن کاهش می یابد ولی از طرف دیگر بافت ریزتر و خشن تر دانه های سنگی چسبندگی و پیوستگی بین آنها و خمیر سیمان را بیشتر می کند. شکل دانه ها در میزان کارایی موثر است و حال آنکه بافت سطحی در چسبندگی دانه ها و دوغاب سیمان و در نتیجه مقاومت بتن اثر دارد.
تراکم بتن از موارد دیگری است که بر روی مقاومت بتن اثر می گذارد خارج کردن هوای درون بتن و نزدیک تر کردن ذرات جامد به یکدیگر را تراکم می گویند متراکم کردن بتن باعث افزایش مقاومت بتن و به علاوه در برابر عوامل مخرب محیطی نیز مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد هر چه اسلامپ بتن کمتر باشد درصد هوای محبوس شده بیشتر می باشد و نیاز به ویبره شدیدتر می باشد و زمان ویبره طولانی تر می گردد.
معایب وجود حبابهای هوا در بتن
به ازای هر یک درصد هوای محبوس شده در بتن حدود 5 الی 6 درصد مقاومت بتن کاسته می گردد.
وجود حبابهای هوا موجب می شود که نفوذپذیری بتن بیشتر شده و همچنین دوام بتن و قدرت دفاعی بتن در برابر تهاجم مایعات کاهش یابد.
حباب های هوا موجب می گردد سطح تماس بین بتن و آرماتورها کاهش یابد و پیوستگی مورد نیاز میان آنها برقرار نشود که در این صورت مقاومت بتن آرمه کاهش می یابد. (این مسئله در مورد بتنهای بدون حباب هوا صادق است و در مورد بتنهای با حباب هوا صادق نمی باشد).
ویبره زیاد بتن (برای خروج حبابهای هوا) موجب می شود که سنگدانه های درشت به پائین حرکت کنند و دوغاب سیمان و ریزدانه ها به طرف بالا بروند.
مقدار هوای محبوس شده در بتن متناسب با کارایی آن است (هر چه کارایی بتن بیشتر باشد نیاز به ویبره کمتر و هر چه کارایی بتن کمتر باشد نیاز به ویبره بیشتری دارد).
بتن ویبره شده تقریبا حالت مایعی به خود گرفته و باعث می شود اصطکاک داخلی ذرات سنگی کاهش یافته و در نتیجه درصد تراکم افزایش یافته و بتن توپری بدست آید و مقاومت آن نیز افزایش یابد در عمل زمانی تراکم حاصل می شود (پایان عملیات ویبره) که حبابهای هوا در سطح بتن مشاهده شود. هوای بین دانه های درشت و ریز سنگدانه ها به سطح بتن می آید و به صورت کفهای ریز روی بتن را می گیرد و اصطلاحا آنرا شیره بتن گویند.
آب انداختن بتن در واقع نوعی جداشدگی در بتن است به این معنی که لایه ای نازک از آب آغشته به سیمان روی بتن جمع می شود (جداشدگی قسمتی از آب مخلوط) در حقیقت آب انداختن بتن در اثر عدم توانایی مواد جامد مخلوط در نگهداری کل آب موجود (در هنگام ته نشست شدن) صورت می گیرد بدین گونه که سنگ دانه های درشت در اثر وزن خود و همچنین مساعد بودن شرایط دیگر مانند اسلامپ - طرح اختلاط – ویبره ته نشین شده (آب نسبت به دیگر اجزاء مخلوط وزن مخصوص کمتری دارند) در نتیجه نمی توانند آب اطراف خود را حفظ کنند. زمانی که خمیر سیمان به اندازه کافی سخت شود و مرحله ته نشین شده خاتمه یابد آب انداختن بتن متوقف می شود در اثر آب انداختن بتن قسمت بالای بتن پر آب شده (مقدار آب موجود از آبی که در طراحی در نظر گرفته شده بیشتر شده و به عکس در قسمت پائینی بتن مقدار آب کمتر می شود) و با ریختن لایه بعدی بتن روی آن و بر جای ماندن این آب اضافی لایه ای بسیار ضعیف از بتن بین این دو لایه به وجود می آید.
آبی که در سطح نهایی بتن جمع شده هنگام پرداخت سطح بتن (لایه فشاری بتن در اکثر موارد) لایه سطحی ضعیفی به وجود می آورد از طرف دیگر در هوای گرم اگر سرعت تبخیر آب سطحی بتن بیش از سرعت آب انداختن آب باشد ممکن است ترکهای جمع شدگی خمیری ایجاد شود علاوه بر جمع شدن آب در سطح بتن و تبخیر شدید آن مقداری از آب در بتن در اثر گرما به صورت بخار به طرف بالا صعود می کند که در زیر ذرات سنگ درشت و یا در زیر میلگردها محبوس شده و در این صورت ناحیه ای با چسبندگی بسیار ضعیف به وجود می آید. هر چه سیمانهای به کار رفته در بتن ریز دانه تر باشد (مراجعه کنید به فصل 1) آب انداختن بتن کاهش می یابد این امر به دلیل این است که ذرات ریزتر سیمان زودتر هیدراته شده و دیرتر ته نشین می شوند مصرف سیمان با خاصیت قلیایی زیاد یا سیمانی که دارای C3A زیاد باشد یا موقعی که کلرور کلسیم به مخلوط اضافه شود موجب می گردد که آب انداختگی کاهش یابد.
احتمال آب انداختن در مخلوط های پر عیار سیمان نسبت به مخلوط های کم عیار سیمان کمتر است اضافه کردن مواد پوزولانی یا مواد ریز دیگر یا پودر آلومینیوم به مخلوط بتن این خطر را کاهش می دهد (به منظور ایجاب حباب هوا) ایجاد حباب هوا و اضافه کردن مواد حباب زا در بتن خطر آب انداختن را کاهش می دهد.
اضافه نمودن کمی نمک طعام به بتن می تواند آب انداختن آن را کاهش دهد.
استفاده از بتن با اسلامپ پائین خطر آب انداختن را کاهش می دهد.
جمع شدگی و خزش – خزش بتن (وارفتگی بتن) به افزایش تدریجی تغییر شکل یک ماده که تحت اثر بار ثابت قرار دارد خزش یا وارفتگی می گویند. عوامل موثر بر خزش عبارتند از:
1- جنس و مقدار مصالح سنگی، هر چه در بتن نسبت مصالح سنگی به سیمان بیشتر باشد و سنگدانه ها سخت تر باشد مقدار خزش کمتر خواهد شد.
2- سن بتن در موقع بارگذاری، تاخیر در بارگذاری موجب کاهش خزش بتن می شود.
3- مقاومت فشاری بتن، خزش با مقاومت فشاری بتن رابطه معکوس دارد بنابر با نسبت آب به سیمان ارتباط مستقیم دارد.
4- رطوبت و دمای محیط، هر چه رطوبت نسبی هوا کمتر باشد مقدار خزش بیشتر می شود.
5- شدت تنش وارده بر بتن، هر چه تنش وارده کمتر باشد مقدار خزش کمتر است.
روشهای کاهش مقدار خزش
1- کم کردن عواملی که موجب تشدید خزش می گردد.
2- استفاده نمودن از حداکثر مقدار مجاز میلگرد (حداکثر آرماتور).
افت (انقباض)
تغییرات حجم بتن را که از زمان آغاز گیرش بتن شروع و در طول مدت سخت شدن ادامه پیدا می کند افت یا انقباض گویند. در واقع افت بتن کاهش حجمی است که در طول زمان ایجاد می شود. از دست رفتن آب بتن به سبب خشک شدن و تغییرات ناشی از کربناسیون در حجم بتن دو دلیل عمده افت بتن است. در شرایط معمولی افت بتن بین 0002/ تا 0008/ حجم است که 15 تا 35 درصد آن در دو هفته اول و 40 تا 80 درصد آن در سه ماهه اول و 65 الی 90 درصد آن در یک سال اول عمر بتن روی می دهد.
عوامل موثر در افت بتن
1- مقدار آب در بتن (نسبت )، نسبت آب به سیمان با مقدار افت بتن رابطه مستقیم دارد.
2- رطوبت، محیط خشک موجب می شود که بتن به سرعت آب خود را از دست دهد و در این محیط افت بتن بیشتر است.
3- درصد دانه های سنگی، هر چه درصد دانه های سنگی در بتن بیشتر باشد افت بتن کمتر خواهد بود.
4- نوع سنگدانه ها، هر چه در بتن از مصالح سنگی مرغوب تری استفاده شود افت بتن کمتر است.
5- عمر بتن، بیشترین مقدار افت بتن (%90) در یک سال اول روی می دهد.
در قطعات بتن مسلح آرماتورها از جمع شدن قطعه بتنی جلوگیری می کند و نتیجه این عمل به وجود آوردن نیروهای فشاری در فولاد است.

آزمایش شماره 16 طرح اختلاط بتن بر اساس استاندارد BS882 و استاندارد ACI-318-83
1- هدف: تعیین اقتصادی ترین و مطمئن ترین مخلوط بتنی که ویژگیهای مانند کارایی و مقاومت و دوام را ... در هر شرایطی برآورده کند.
2- اهمیت و کاربرد: طرح اختلاط را می توان به این صورت تعویف نمود. روند انتخاب اجزاء مناسب برای بتن (تعیین شن – ماسه – سیمان – آب) و تعیین مقادیر نسبی آنها به منظور تولید بتنی اقتصادی که دارای خصوصیات مشخصی مانند کارایی – دوام – مقاومت باشد.
اساسا مسئله طرح مخلوط بتن شامل انتخاب مقادیر مناسب سیمان – دانه های ریز و درشت مصالح سنگی و آب است که برای ساختن بتنی با خواص معین به کار می رود و پاره ای از مواقع ماده پنجمی به عنوان مواد افزودنی نیز استفاده می شود. خواص زیادی برای بتن وجود دارد که می توان جزء مشخصه های بتن به حساب آیند نظیر کارایی - مقاومت – وزن مخصوص – خواص حرارتی – مدول الاستیسیته و دوام مورد نظر. از این میان خواص مهم عبارتند از:
1- کارایی بتن تازه 2- مقاومت فشاری در سن معین 3- دوام بتن با مشخص کردن حداقل سیمان مصرفی یا حداکثر آب به سیمان
میزان کارایی بتن را با آزمایش اسلامپ به راحتی می توان مشخص نمود.
مقاومت فشاری بتن را با آزمایش می توان مشخص کرد. باید به این نکته توجه کرد که طرح مخلوط بتن باید طوری باشد که بتواند مقاومت متوسط بالاتری از مقاومت مورد نظر بدهد که آنرا مقاومت مشخصه می نامند اختلاف مابین مقاومت مشخصه و مقاومت متوسط هدف در حقیقت حاشیه مقاومت نام دارد.
آب آزاد یا نسبت ، آب آزاد مجموع آبی است که برای مرطوب کردن سطح سنگدانه ها
بعلاوه آب برای انجام هیدراتاسیون و همچنین آب لازم برای کارایی و روانی بتن به کار می رود.
شکل و بافت سطحی دانه ها از دیگر عوامل موثر در طرح اختلاط بتن می باشد شکل دانه ها (شکسته یا نشکسته بودن) در میزان کارایی بتن موثر خواهد بود و حال آنکه بافت سطحی در چسبندگی دانه ها و دوغاب سیمان و در نتیجه در مقاومت بتن اثر دارد عموما دانه های سنگی شکسته با سطح زبر کارایی پائین تر و مقاومت بالاتری در بتن نسبت به دانه های غیر شکسته به وجود می آورند. از دیگر عوامل موثر در طرح اختلاط بتن دانه بندی مصالح سنگی است (اندازه بزرگترین دانه سنگی) از دیگر عوامل وزن مخصوص بتن تازه است که این وزن مخصوص در مرحله اول به وزن مخصوص سنگدانه ها و بعد به میزان آب و تراکم بتن بستگی دارد.
لازم به توضیح است که طرح به مبنای دقیق آن امکان پذیر نمی باشد زیرا مصالح مورد استفاده از جنبه های مختلف متغیر می باشد و بعضی از خصوصیات آنها را می توان به صورت کمی ارزیابی نمود. لذا همواره باید رضایتبخش بودن نسبتهای بدست آمده را با سا ختن مخلوط های آزمایشی را کنترل نمود و در صورت لزوم تغییرات مناسبی در نسبتهای اجزا اعمال نمود تا به یک مخلوط رضایتبخش برسیم.
انتخاب مقادیر مناسب اجزاء بتن (سیمان، آب، سنگدانه ها) که برای ساخت بتن با ویژگی های معین بکار می روند از اهمیت زیادی برخوردار است.ز یرا ویژگی های زیادی برای بتن وجود دارد که می تواند جزء مشخصه بتن به شمار آیند. نظیر کارایی، مقاومت، وزن مخصوص، خواص حرارتی، مدول الاستیسیته و دوام مورد نظر که با مشخص کردن حداقل مقدار سیمان مصرفی یا حداکثر میزان نسبت آب به سیمان در مخلوط و بعضی اوقات با محدود کردن نوع مصالح مصرفی کنترل می گردد.
اساسی ترین روش جهت طرح مخلوط باید مبتنی بر حجم های مطلق مصالح گوناگون در مخلوط بتن باشد، که بر پایه تهیه واحد حجم یک بتن متراکم، وزن مواد در مخلوط محاسبه شود. برای استفاده از این روش باید وزن مخصوص مصالح مصرفی را دانست. از آنجائیکه کیفیت بتن به مقدار نسبت آب به سیمان بستگی دارد و برای کاهش مقدار سیمان مورد نظر، مقدار آب در حداقل نگهداشته شود. لذا گامهایی برای حداقل رساندن مقادیر مورد لزوم سیمان و آب باید برداشته شوند که شامل:
1- استفاده از سفت ترین مخلوط ممکن.
2- بیشترین استفاده از بزرزگترین اندازه دانه ها.
3- استفاده از بهترین نسبت دانه های ریز به درشت.
روشهای مختلفی توسط آئین نامه های مختلف برای تعیین مقادیر وزنی آب و سیمان و شن و ماسه (طرح اختلاط) پیشنهاد شده است که در این مرحله روش ACI و در مرحله بعد روش BS ارائه می گردد.
3- علائم اختصاری بکار رفته در طرح اختلاط بر اساس ACI
- وزن واحد حجم بتن تازه
- وزن مخصوص ظاهری ماسه
- وزن مخصوص ظاهری شن
- وزن مخصوص سیمان
C - مقدار سیمان
Vsh - حجم فضایی شن m3
Sh – مقدار شن kg
M- مقدار ماسه kg
W - مقدار آب
O - درصد هوا
N - ضریب نرمی ماسه
S- اسلامپ mm
D- قطر بزرگترین دانه mm
- وزن واحد شن در حالت غیر متراکم
- مقدار مقاومت فشاری نمونه 28 روزه استوانه ای که مهندس محاسب بر مبنای آن محاسبات را انجام می دهد.
fcm- مقاومت فشاری لازم که مخلوط بتن بر مبنای آن طراحی می شود. همیشه از fc بزرگتر است.
k.s - حاشیه مقاومت
رده بندی بتن بر اساس مقاومت فشاری و موارد کاربرد آنها
در آئین نامه بتن ایران (آبا) رده بندی بتن بر اساس مقاومت مشخصه به ترتیب زیر است.
C50-C45-C40-C35-C30-C25-C20-C16-C12-C10-C8-C6
اعداد بعد از C بیانگر مقاومت فشاری مشخصه بتن بر حسبN/mm2 است. بتنهای رده C16 تا C30 در ساختمانهای بتن مسلح معمولی استفاده می شود و در ساختمانهای بتن پیش تنیده رده های C25 تا C50 بیشتر معمول هستند. در حالات خیلی مخصوص مثلا ستونهای طبقات پائین ساختمانهای مرتفع از بتنهایی با مقاومت مشخصه C60 (60 مگاپاسگال) (600kg/cm2) (60 N/mm2) استفاده می شود.
استفاده از بتن رده C12 در بتن آرمه تنها با داشتن توجیه کافی و رعایت شرایط لازم مجاز است.
4- روش محاسبه: تعیین مقاومت مشخصه
سازهای بتنی بر مبنای فرضیات مشخصی از خصوصیات بتن مانند مقاومت فشاری طرح می گردند اما همواره مقاومت بتن ساخته شده در کارگاه با مقاومت بتن ساخته شده در آزمایشگاه متفاوت می باشد (همواره مقاومت فشاری آزمایشگاهی باید بالاتر باشد).
تغییرات در اجزاء بتن – تغییرات در روش ساخت – تغییرات در شرایط نگهداری – تغییرات در روند نمونه گیر ی- روش آزمایش از دلایل تفاوت مقاومت می باشد. بنابراین هنگام طرح یک مخلوط بتن باید مقاومت متوسطی بالاتر از مقاومت لازم از نظر سازه ای در نظر بگیریم.





مقدار به دو طریقه بدست می آید.
1- هنگامی که نتایج ثبت شده مناسبی از آزمایشات در دسترس نباشد مقاومت متوسط لازم باید به اندازه ای که متناسب با مقاومت فشاری نمونه 28 روزه استوانه ای می باشد از آن تجاوز کند مطابق جدول زیر.
مقاومت فشاری بتن (رده بتن)
ACI-211-1-81 مقاومت فشاری متوسط لازم N/mm2
C12 و پائین تر


C16


C20


C25


C30 تا C35


C40 و بالاتر


برای مقاومتهای بین مقادیر داده شده از درون یا بی خطی استفاده می گردد.
2- هر گاه در یک کارگاه ساخت بتن پرونده ای از آزمایشات متوالی مقاومت (هر آزمایش عبارت است از متوسط مقاومت فشاری دو نمونه استوانه ای) برای مصالح و شرایط مورد نظر موجود باشد. خطای استاندارد (S) از رابطه زیر بدست می آید.

S انحراف استاندارد بر حسب N/mm2
X نتیجه آزمایش بر حسب N/mm2
متوسط نتایج آزمایش بر حسب N/mm2
n تعداد نتایج آزمایش
با توجه به تعداد نتایج آزمایش (15 الی 29 آزمایش) متوالی باید مقدار S (انحراف استاندارد) را در ضرائب زیر ضرب نمود.
تعداد آزمایش ضریب اصلاح
15 16/1
20 08/1
25 03/1
30 یا بیشتر 00/1
برای تعداد آزمایشات بین مقادیر داده شده از درون یا بی خطی استفاده می شود.
مقاومت فشاری متوسط لازم که به عنوان مبنای تعیین نسبتهای اختلاط بتن به کار می رود با توجه به بزرگترین دو مقدار زیر بدست می آید.


تعیین نسبت آب به سیمان
الف- چنانچه بتن در معرض مواد سولفاته و شرایط ویژه نباشد مقاومت فشاری بتن تنها عامل تعیین کننده نسبت وزنی آب به سیمان می باشد. بنابراین مقدار نسبت وزنی آب به سیمان کوچکترین مقدار بدست آمده از جدول 1-A و 1-B می باشد. نسبت آب به سیمان مهمترین عامل در مقامت مخلوط بتن می باشد.
مقاومت فشاری مقرر
83-318-ACI نسبت آب به سیمان
بتن معمولی بتن هوادار
160 67/0 54/0
200 58/0 46/0
240 51/0 40/0
280 44/0 35/0
320 38/0 +
360 + +
جدول A-1
مقاومت فشاری مشخصه
(81-211.1-ACI) نسبت آب به سیمان
بتن معمولی بتن هوادار
15 8/0 71/0
20 7/0 61/0
25 62/0 53/0
30 55/0 46/0
35 48/0 4/0
40 43/0 +
45 38/0 +
جدول B-1
+ در این موارد نسبتهای اختلاط بتن باید بر اساس نمونه آزمایشی بدست آید.
ب) حداکثر نسبت آب به سیمان در بتنی که احتمال دارد در معرض یخ زدن و آب شدن در شرایط مرطوب قرار گیرد و نیز در بتن آب بند باید طبق جدول (2) باشد. مقدار کل حبابهای هوا در اینگونه موارد نظیر شرایط محیطی شدید خواهد بود.
جدول 2- حداکثر مقدار مجاز آب به سیمان در بتن در شرایط محیطی ویژه
شرایط محیطی حداکثر نسبت آب به سیمان


بتن آب بند:
الف- بتن در معرض آب شیرین 5/0
ب- بتن در معرض آب شور یا آب دریا 45/0
بتن در معرض یخ زدن و آب شدن در شرایط مرطوب:
الف- جداول، جوی های آب، مقاطع نازک 45/0
ب- سایر قطعات 5/0
پ- در حضور مواد شیمیایی یخ زا 045/0
برای حفاظت در برابر خوردگی در سازه های بتن آرمه ای که در معرض آب شور یا آب دریا قرار دارند. *4/0


* در صورت افزایش پوشش بتن به اندازه 10mm، می توان نسبت آب به سیمان را به 45/0 افزایش داد.
تذکر 1- برای بتن های در معرض شرایط ویژه محیطی و مقاومت فشاری بالا، نسبت مطلق آب به سیمان مینیمم مقدار بدست آمده از جدول 1 و 2 می باشد.


تعیین مقدار آب مصرفی در بتن
پس از تعیین نسبت وزنی آب به سیمان بر حسب نوع بتن (معمولی یا هوادار) و مقدار اسلامپ مورد نیاز برای کارپذیری، مقدار آب آزاد مصرفی در بتن از جدول (3) با توجه به بزرگترین اندازه دانه های سنگی به دست می آید. جدول (3) بر این پایه قرار دارد که برای یک اندازه حداکثر دانه سنگی مشخص، قابلیت کارپذیری بتن توسط مقدار آب تعیین می شود و مستقل از سایر مواد موجود در مخلوط بتن می باشد.

جدول (3) مقدار آب آزاد مورد نیاز بتن برای اسلامپهای مختلف و حداکثر انداز ه دانه های سنگی
اسلامپ
[mm] بزرگترین اندازه دانه سنگی [mm]
10 12.5 20 25 40 50 70 150
بتن معمولی
30 تا 50 205 200 185 180 160 155 145 125
80 تا 100 225 215 200 195 175 170 160 140
150 تا 180 240 230 210 205 185 180 170 --
درصد تقریبی هوا 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2
بتن هوادار
30 تا 50 180 175 165 160 145 140 135 120
80 تا 100 200 190 180 175 160 155 150 135
150 تا 180 215 205 190 185 170 165 160 --
درصد هوای پیشنهادی 8 7 6 5 4.5 4 3.5 3


توجه: مقادیر اسلامپ برای بتنهای با دانه های سنگی بزرگتر از mm40 بر مبنای آزمایش اسلامپ بعد از جدا کردن دانه های بزرگتر از mm40 بوسیله الک می باشد.
تعیین مقدار سیمان بتن
برای تعیین مقدار سیمان می توان از رابطه زیر استفاده کرد:
(1-16) مقدار تعیین شده از جدول (1) یا (2) =
و از آنجائیکه مقدار آب مصرفی از جدول (3) تعیین گردیده، لذا
(2-16) C=


تعیین مقدار شن
برای تعیین مقدار شن، نیاز به تعیین حجم فضایی شن برای واحد حجم مخلوط بتن بر حسب بزرگترین اندازه شن (D) و ضریب نرمی (N) از جدول (4) می باشد.

جدول (4) حجم فضایی شن اشباع با سطح خشک Vsh برای حجم مخلوط بتن [m3]
بزرگترین اندازه
[mm]D ضریب نرمی ماسه
4/2 6/2 8/2 00/3
10 5/0 48/0 46/0 44/0
5/12 59/0 57/0 55/0 53/0
20 66/0 64/0 67/0 60/0
25 71/0 69/0 67/0 65/0
40 75/0 73/0 71/0 69/0
50 78/0 76/0 74/0 72/0
70 82/0 80/0 78/0 76/0
150 87/0 85/0 83/0 81/0
سپس از رابطه زیر مقدار شن اشباع با سطح خشک را می توان بدست آورد.
(3-16)
تعیین مقدار ماسه:
با داشتن مقادیر آب، سیمان و شن، می توان حجم آنها را بدست آورد.
(4-16) = حجم آب
(5-16) = حجم سیمان
(6-16) = حجم شن
(7-16) (حجم هوا + حجم شن + حجم سیمان + حجم آب) – 1 = حجم ماسه
(8-16) حجم ماسه = M مقدار ماسه
تذکر 2: برای وضعیت مشخص رطوبتی مصالح مصرفی (شن و ماسه) لازم است در صورت نیاز مقدار آب آزاد و یا وزن شن و ماسه خشک اصلاح گردد تا وزن مصالح مصرفی برای ساخت یک متر مکعب بتن تعیین گردد.
تعیین وزن واحد حجم تازه بتن
میزان وزن واحد حجم بتن را می توان از رابطه زیر بدست آورد.
(9-16) وزن شن مصرفی + وزن ماسه مصرفی + وزن سیمان مصرفی + وزن آب مصرفی = وزن یک متر مکعب بتن تازه


3- علائم اختصاری به کار رفته در طرح اختلاط به روش 86-882-BS
وزن واحد حجم بتن تازه kg/m3
وزن مخصوص ظاهری ماسه kg/m3
وزن مخصوص ظاهری شن kg/m3
C وزن سیمان در یک متر مکعب (عیار سیمان) kg/m3
Sn وزن شن در یک متر مکعب kg/m3
M وزن ماسه در یک متر مکعب kg/m3
W وزن آب در یک متر مکعب kg/m3
S اسلامپ بتن mm
D قطر بزرگترین دانه شن mm
وزن مقاومت فشاری نمونه 28 روزه استوانه ای N/mm2
مقاومت فشاری مشخصه که مخلوط بتن بر اساس آن طراحی می گردد. N/mm2
K.S حاشیه مقاومت
N تعداد نمونه آزمایشی
نکته قابل ذکر اینکه در روش BS دانه های سنگی شن با قطرهای 10 و 20 و 40 میلی متر در بتن به کار می رود و دانه های سنگی ماسه بر طبق درصد رد شده از الک شماره 30 در سیستم ASTM یا 600 میکرونی (25 در سیستم BS) به چهار نوع بر طبق گراف زیر تقسیم بندی می شوند.
4- روش محاسبه: تعیین مقاومت مشخصه
بعلت تغییرات حاصل در درصد مواد اولیه و نوع مواد اولیه بتن لازم است مخلوط بتن طوری طرح شود که مقاومت متوسطی بزرگتر از مقاومت مشخصه ایجاد کند.

S = انحراف از معیار
k = ضریب ثابت
مقدار K با استفاده از منحنی توزیع نرمال بر اساس سطح های مختلف مقاومتهای پائین تر از مقاومت مشخصه بصورت زیر انتخاب می شود.
K برای 17 درصد نتایج زیر مقاومت مشخصه 1=k خطر ریسک 1 در 6 - %7/16
برای 10 درصد نتایج زیر مقاومت مشخصه 48/1=k خطر ریسک 1 در 10 - %10
برای 5 درصد نتایج زیر مقاومت مشخصه 64/1=k خطر ریسک 1 در 20 - %5
برای 5/2 درصد نتایج زیر مقاومت مشخصه 96/1=k خطر ریسک 1 در 40 - %5/2
برای 1 درصد نتایج زیر مقاومت مشخصه 33/2=k خطر ریسک 1 در 100 - %1
برای 15/0 درصد نتایج زیر مقاومت مشخصه 3=k خطر ریسک 1 در 700 - %14
مقدار S انحراف معیار به کار رفته جهت محاسبه حاشیه مقاومت بایستی بر اساس نتایج مقاومت برای یک سیستم بتن سازی و مصالح و نظارت خاص خود محاسبه گردد. انحراف معیار محاسبه شده برای n نمونه تنها تخمینی از انحراف معیار واقعی همه نتایج است با بزرگتر شدن n (تعداد نمونه های آزمایشی) خطا در محاسبه انحراف از معیار کاهش می یابد طبق آئین نامه BS حداقل 20 نمونه را بر طبق شکل 1 بدست آورد. در صورت کمتر بودن از 20 نمونه آزمایشی از منحنی مربوطه در شکل 1 استفاده می گردد.












گام 2 – تعیین نسبت آب به سیمان
با استفاده از جدول (1) مقاومت بتن ساخته شده با نسبت آب به سیمان 5/0 در سن مشخص و برای انواع سیمان و شن و ماسه مصرفی بدست می آید.
مقاومت فشاری N/mm2 نوع شن نوع سیمان
روزه 91 روزه 28 روزه 7 روزه 3
49 42 30 22 نشکسته سیمان معمولی یا
56 49 36 27 شکسته سیمان ضد سولفات
54 48 37 29 نشکسته سیمان زودگیر
61 55 43 34 شکسته
جدول (1) مقاومت فشاری تقریب N/mm2 بتن ساخته شده با نسبت آب به سیمان 5/0 (5/0= )
در مرحله دوم گام 2 مقدار مقاومت بدست آمده از جدول 1 را بر روی شکل 2 منتقل می کنیم و از نقطه بدست آمده یک منحنی به موازات منحنی های موجود در شکل رسم می گردد سپس محل برخورد منحنی فوق با خط افقی رسم شده از مقاومت متوسط هدف تعیین می شود حال مقدار نظیر آب به سیمان برای این نقطه در روی محور افقی قرائت می گردد. این مقدار آب به سیمان باید با میزان حداکثر مقدار آب به سیمان مشخص شده مقایسه گردد و مقدار کوچکتر به عنوان نسبت آب به سیمان مخلوط انتخاب گردد.
گام 3 – تعیین مقدار آب آزاد مخلوط
در این مرحله مقدار آب لازم برای ساخت بتن با سنگدانه های حالت s.s.d از جدول 2 بر اساس نوع و حداکثر قطر دانه های سنگی برای ساختن بتنی با اسلامپ خواسته شده به آسانی بدست می آید.
180-60 60-30 30-10 10-0 اسلامپ
نوع دانه حداکثر قطر دانه
225 205 180 150 نشکسته 10
250 230 205 180 شکسته
195 180 160 130 نشکسته 20
225 210 190 170 شکسته
175 160 140 115 نشکسته 40
205 190 175 155 شکسته
گام 4- تعیین مقدار سیمان
مقدار سیمان مورد نیاز برای طرح اختلاط از فرمول زیر بدست می آید.


= مقدار سیمان (c)


مقدار محاسبه شده سیمان در این قسمت می باید با حداقل یا حداکثر سیمان مشخص شده در طرح (یا آئین نامه) کنترل گردد.
حالت اول اگر مقدار سیمان محاسبه شده (از فرمول بالا) کمتر از سیمان مشخص شده در طرح باشد در این حالت باید مقدار حداقل به جای سیمان محاسبه شده در نظر گرفته می شود در این حالت یا نسبت آب سیمان در مخلوط که در گام 2 (شکل 2) بدست آمده کمتر می شود و در نتیجه بتنی با مقاومت متوسط بالاتر نسبت به مقاومت هدف بدست می آید و راه حل دیگر اینکه مقدار آب آزاد محاسبه شده از جدول (2) را افزایش داد و با توجه به ثابت بودن نسبت مقدار سیمان افزایش و به مقدار حداقل طرح برسد در نتیجه بتنی با کارایی بزرگتری از مقدار خواسته شده در طرح بدست می آید.
حالت دوم مقدار سیمان محاسبه شده بیشتر از حداکثر مقدار سیمان مشخص شده باشد. در این حالت مقدار حداکثر سیمان به جای سیمان محاسبه شده در نظر گرفته می شود در صورت این انتخاب یا نسبت آب سیمان در مخلوط که در (شکل 2) بدست آمده بیشتر می گردد که در نتیجه بتنی با مقاومت متوسط پائین تری نسبت به مقاومت هدف بدست می آید و راه حل دیگر اینکه مقدار آب آزاد محاسبه شده در جدول 2 کاهش یابد و با توجه به ثابت بودن مقدار سیمان کاهش و به مقدار حداکثر طرح برسد و در نتیجه بتنی با کارایی کمتری از مقدار خواسته شده در طرح بدست آید. بنابراین در هر دو حالت احتمال اینکه همزمان مقاومت و کارایی خواسته شده با مصالح انتخابی بدست آید کم است. در این حالت باید تغییراتی در نوع سیمان – نوع سنگدانه ها – حداکثر اندازه سنگدانه ها و یا اسلامپ (کارایی) خواسته شده بتن به عمل آید و یا از مواد افزودنی مانند روان کننده ها و فوق روان کننده ها استفاده گردد.
گام 5 – تعیین وزن مخصوص بتن تازه
در این مرحله با استفاده از شکل (3) با داشتن وزن مخصوص ویژه (توده ویژه) مجموعه سنگدانه ها و میزان آب آزاد (محاسبه شده از گام 3) می توان وزن مخصوص بتن تازه (با تراکم کافی) را تعیین کرد در صورت در اختیار نداشتن توده ویژه سنگدانه ها می توان به طور تقریبی برای مصالح نشکسته عدد 6/2 و برای مصالح شکسته عدد 7/2 را اختیار نمود.
گام 6- تعیین وزن کل دانه های سنگی
با توجه به مشخص بودن وزن یک متر مکعب بتن و وزن سیمان موجود در یک متر مکعب بتن و مقدار (وزن) آب آزاد در یک متر مکعب بتن و با استفاده از فرمول زیر وزن کل دانه های سنگی را بدست آورد.
D-Wc-Ww = وزن کل دانه های سنگی در حالت اشباع با سطح خشک
D وزن یک متر مکعب بتن تازه (وزن مخصوص) Kg/m3
Wc وزن سیمان در یک متر مکعب بتن Kg/m3
Ww وزن آب آزاد در یک متر مکعب بتن Kg/m3
گام 7- انتخاب میزان دانه های سنگی ریز و درشت بطور جداگانه
مقادیر پیشنهادی ریزدانه (ماسه) به صورت دو حد در شکل (4) و با توجه به داشتن حداکثر قطر دانه های سنگی درشت دانه (شن) و سطح کارایی بتن (میزان اسلامپ بتن) و نسبت آب آزاد به سیمان تعیین نمود. البته بهترین درصد مواد ریزدانه مخلوط بتنی به شکل دانه های سنگی و دانه بندی مصالح و نوع استفاده از بتن بستگی دارد لازم به ذکر است حدود پیشنهادی در شکل 4 به عنوان اولین مخلوط آزمایشی مورد استفاده قرار می گیرد و سپس با اصلاحاتی میزان دقیق ماسه محاسبه می گردد.
میزان وزنی ماسه و شن به طور جداگانه بر طبق فرمول زیر بدست می آید.
نسبت درصد ریزدانه از شکل (6) × وزن کل مصالح سنگی = وزن ریزدانه (ماسه) در مخلوط
وزن ریزدانه (ماسه) - وزن کل مصالح سنگی = وزن درشت دانه (ماسه) در مخلوط

آزمایش شماره 17 روش نمونه برداری از بتن تازه بر اساس استاندارد ASTM C172-71 و استاندارد ملی ایران شماره 489 و استاندارد ملی ایران شماره 3201 و ISO 2736-1-86
1- هدف: تعیین روش نمونه برداری از بتن تازه به منظور تهیه آزمونه های لازم برای کنترل کیفیت بتن
2- اهمیت و کاربرد: در تمام آزمایشات که بر روی بتن تازه و یا بتن سخت شده صورت می گردد. نمونه آزمایشی باید معرف کل بتن مصرفی باشد بنابراین نمونه بتن نماینده کیفیت حالت بتنی است که در ساختمان مصرف می شود لذا باید دستورات این استاندارد همواره در نمونه برداری رعایت گردد.
در نمونه برداری اصطلاحات زیر به کار برده می شود.
1- بتن تازه – بتنی است که مرحله اختلاط را پشت سر گذاشته ولی گیرش اولیه آن آغاز نشده است.
2- بچ (batch) – مقدار بتن تازه تولید شده در یک مرحله
3- نمونه – مقدار بتنی است که از یک بچ تولید شده و شامل چند برداشت جزء باشد.
4- برداشت – مقدار بتنی است که توسط بیلچه از نقاط مختلف بچ برداشته می شود.
5- آزمونه قسمتی از یک نمونه که به شکل و ابعاد مشخص قالب گیری شده است و مورد آزمایش قرار می گیرد.
3- شرح آزمایش:
1- نمونه برداری از بتن محتوی مخلوط کننده های ساکن (باستثناء مخلوط کننده های جاده سازی)
در این نمونه برداری هنگامی که بتن از مخلوط کننده خارج می گردد باید ظرف را طوری در جلوی آن قرار داد که بتن به راحتی در داخل آن ریخته شود و این عمل نباید به روشی انجام گیرد که دانه های مشخصی از بتن در داخل ظرف ریخته شود این احتیاطات در مودر هر دو نوع مخلوط کننده های که کج می شوند و یا نمی شوند ضروری می باشد.
تذکر 1- با توجه به احتمال عدم یکنواختی بتن ابتدا و انتهای مخلوط کن برداشتها را نباید از ابتدا و انتهای مخلوط کن تهیه نمود.
نمونه برداری از بتن محتوی مخلوط کننده ای مکانیکی و ماشینی باید در طی 3 الی 4 مرحله متناوب انجام پذیرد. با توجه به اینکه ظرف نباید در مرحله اول یا دوم پر شود (حداقل 3 مرحله)
تذکر 2- در صورتی که نمونه برای آزمایش مقاومت برداشته شود نباید کمتر از 30 لیتر باشد نمونه های کمتر از مقدار فوق برار تعیین درصد هوا و روانی بتن (اسلامپ) برداشته می شود (در استاندارد 2301 ایران مقدار 20 لیتر و 8/1 برابر حجم آزمونه قید شده است) طرز پر کردن ظرف نمونه بدین شکل است که ظرف را هنگام ریزش بتن از مخلوط کننده طوری بداخل آن فرو می برند که بتن در ظرف سرازیر شود.
نمونه برداری از بتنهایی که قطر مواد درشت دانه آنها زیاد است. اگر بتن حاوی مواد سنگی درشت تر از اندازه مناسب برای مطابقت با قطر قالب و یا وسایل مورد استفاده در آزمایش باشد نمونه را به طریقه مرطوب الک نمائید (عمل جدا کردن مواد درشت تر از یک اندازه معین از بتن تازه را الک کردن به طریقه مرطوب گویند).
تذکر 3- بعد از حمل نمونه به محل آزمایش و قبل از ریختن در قالب دوباره آنرا با بیلچه مخلوط کنید تا حتی المقدور یکنواخت گردد فاصله زمانی بین نمونه برداری تا پایان زمان ریختن در قالب نباید بیش از 15 دقیقه طول بکشد.
و همچنین نمونه باید شرایط بتن تازه را دارا باشد در تمام مراحل نمونه برداری و حمل و نقل نمونه ها باید به صورتی نگهداری شود که آب خود را از دست ندهد و جداشدگی صورت نگیرد و در معرض سرما – گرما و وزش باد و تابش آفتاب قرار نگیرد.
در مورد هر نمونه باید اطلاعات زیر ثبت شود.
1- تاریخ – زمان – جزئیات نمونه برداری نظیر تعداد – فواصل زمانی تهیه برداشتها
2- مشخصات نمونه و شرایط مخلوط کردن
3- محل و موقعیت بتن نمونه گیری شده در سازه یا در توده بتن

آزمایش شماره 18 روش تعیین کارایی بتن توسط آزمایش نشست (Stump test) برای بتن های خمیری و چسبنده با سنگدانه های تا قطر mm40 بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 3203 و 492 و دت 505 و ASTM C143-56 و ISO 4109-80
1- هدف: سنجش درجه شلی خمیر بتن و اطمینان از درست بودن اجزاء مخلوط
اندازه گیری کارایی بتن (کلمه کارایی به سهولت در ریختن، قابلیت تراکم و سهولت در پرداخت بتن اطلاق می گردد)
2- اهمیت و کاربرد: از آنجاییکه مهمترین عامل در مقاومت بتن نسبت آب به سیمان می باشد و هر قدر نسبت آب به سیمان کمتر باشد، مقاومت فشاری بتن بیشتر خواهد شد. لذا افزایش آب مصرفی در مخلوط بتن به منظور بالا بردن قابلیت کارپذیری (روان نمودن بتن)، سبب کاهش مقاومت فشاری می شود.
همچنین نسبت بالای حجمی سنگدانه های درشت به ریز، باعث جدایی دانه ها و کاهش کارآیی شده و مخلوط بدست آمده خشن و پرداختن آن دشوار می باشد ولی چنانچه مصالح ریزدانه را در مخلوط افزایش دهیم آنگاه سبب افزایش کارایی خواهد شد که نتیجتا مخلوط حاصل از دوام کمتری برخوردار خواهد شد. در ضمن دو پارامتر دیگری که در کارآیی مؤثر هستند عبارتند از درجه حرارت و زمان. بتن با گذشت زمان سفت می شود، البته نه به علت گیرش سیمان بلکه به خاطر
الف) جذب آب توسط سنگدانه ها
ب) بخار آب بویژه در معرض باد و آفتاب
ج) کاهش آب در اثر واکنشهای اولیه شیمیایی
به هر حال این آزمایش از دو جنبه مفید است:
1- در صورت یکنواختی جنس و دانه بندی سنگدانه ها، آزمایش نشان دهنده تغییرات در مقدار آب موجود و نسبت آب به سیمان است.
2- در صورت ثابت بودن میزان آب مخلوط و رطوبت موجود در سنگدانه ها، آزمایش نشان دهنده تغییرات دانه بندی شن و ماسه و یا غلط بودن میزان وزنی سیمان و شن وماسه است.
ضریب شلی بتنی که در ساختمانهای معمولی بکار می روند حدود cm7-cm5 می باشد و اگر از ویبراتور استفاده گردد، cm3 مناسب است.
بتن سفت اسلامپ (mm30-10) این بتن را می توان با دشواری با خرطوم ارزنده (ویبره) از درون لرزاند و متراکم کرد. در موقع کار با بتن سفت می توان از افزودنیهای بتن (روان کننده ها و فوق روان کننده ها) که تا حدود زیادی در تراکم بتن مؤثر است استفاده کرد. بتن سفت پس از خشک شدن کمتر جمع شده و اگر به درستی ویبره گردد دارای خلل و فرج کمی خواهد بود و تاب فشاری بالایی خواهد داشت.
بتن خمیری اسلامپ (cm7-5) این نوع بتن حالت خمیری دارد و می توان به راحتی آنرا با ویبره یا کوبیدن متراکم نمود اگر از روان کننده استفاده گردد نیاز به لرزاندن زیاد و یا کوبیدن زیاد ندارد و معمولا در کارهای ساختمانی از بتن با این اسلامپ استفاده می گردد.
بتن شل اسلامپ بزرگتر از cm10 این نوع بتن نیازی به لرزندان ندارد و در کارهای سازه ای که نیاز به مقاومت بالا باشد از این نوع بتن استفاده نمی گردد. پرداخت کاری آن آسان و کارایی زیادی دارد.
اصولا مصرف آب در بتن به دو هدف انجام می گیرد.
1- آب لازم برای گیرش سیمان و انجام عملیات هیدراتاسیون
2- آب لازم برای ایجاد کارایی بتن
مجموع این دو مقدار معمولا بین 40 الی 70 درصد وزن سیمان می باشد. (7/0 الی 4/0 = )
مزایای ناشی از کاهش مقدار آب در بتن را می توان چنین بیان کرد.
1- افزایش مقاومت فشاری و خمشی بتن
2- افزایش خاصیت آبندی در بتن
3- کاهش جذب آب
4- افزایش مقاومت در برابر عوامل جوی
5- پیوستگی بهتر میان لایه های متوالی بتن
6- کاهش تغییرات حجمی در اثر خشک شدن
7- چسبندگی بهتر بین آرماتور و بتن
8- کاهش مقدار افت و خزش
با افزایش آب آزاد در یک بتن مشخص روانی آن افزایش یافته ولی از مقاومت فشاری آن به شدت کاسته می شود. البته برای هیدارتاسیون سیمان یک مقدار آب مورد نیاز است آب مازاد بر نیاز بتن به مرور زمان تبخیر شده و جای آن به صورت سوراخهای مویین متصل به یکدیگر باقی می ماند و بتن را پوک می کند و مقاومت بتن را کاهش می دهد.
هر چه بتن سفت تر باشد مقاومت فشاری بیشتری دارد ولی کارایی و روانی آن کاهش می یابد در نتیجه ساختن و ریختن و متراکم کردن آن در قالب همواره مشکل تر است لذا استفاده از مواد افزودنی الزامی می باشد.
(کارایی یعنی سهولت در ریختن بتن تازه ساخته شده، قابلیت تراکم آن در قالب و سهولت در پرداخت سطح بتن تازه)
کارایی بتن به عواملی از قبیل
1- مقدار آب مصرفی در بتن ( )
2- نوع سنگدانه های موجود در بتن
3- دانه بندی سنگدانه ها
4- نسبت سنگدانه به سیمان
5- نوع و نرمی سیمان
7-مدت زمان ساخت و ریختن بتن
8- افزودنیها بستگی دارد.
علاوه بر روش اسلامپ برای تعیین میزان کارایی بتن روشهای دیگری نیز وجود دارد مانند درجه تراکم و ضریب تراکم که در آزمایش 20 و 19 شرح داده می شود.
طبقه بندی اسلامپ به میلی متر درجه تراکم ضریب تراکم
S1 10-40 بزرگتر یا مساوی 46/1 85/0 تا 78/0
S2 50-90 46/1 تا 26/1 92/0 تا 85/0
S3 100-150 25/1 تا 11/1 97/0 تا 92/0
S4 بزرگتر از 16 10/1 تا 04/1 0/1 تا 97/0


3- وسایل آزمایش:
مخلوط ناقص اسلامپ به ارتفاع mm300 قطر پایین mm200 و قطر بالایی mm100
میله کوبنده به قطر mm16 و طول mm600 که یک سر آن به صورت نیمکره به قطر 16 میلی متری می باشد.
یک صفحه غیر قابل نفوذ آب – مربعی به ضلع cm45
بیلچه
ماله فلزی
خط کش
پارچه جهت تمیز کردن
4- نمونه برداری:
نمونه باید به نحوی برداشت شود که کاملا بیانگر مخلوط بتن مورد آزمایش باشد.
نمونه می تواند فقط شامل یک برداشت باشد – آنگاه بلافاصله نمونه را در محل یا ظرف مناسبی که خاصیت جذب آب نداشته باشد ریخته و توسط بیلچه آن را کاملا مخلوط کرده تا نمونه یکنواتختی بدست آید. عمل برداشت نمونه، 15 دقیقه پس از شروع اختلاط مصالح صورت گیرد. (آزمایش اسلامپ در این زمان انجام گیرد)


5- روش آزمایش:
پس از اطمینان تمیزی داخل مخروط آن را مرطوب و سپس بر روی صفحه فولادی قرار دهید.
پاهای خود را بر روی پاشنه های تعبیه شده در دو طرف قالب مخروطی شده قرار دهید.
با استفاده از بیلچه ارتفاع مخروط را پر کرده و با میله کوبنده 25 ضربه در نقاط مختلف بتن وارد کرده تا متراکم گردد.
دو لایه دیگر را نیز هر بار با 25 ضربه متراکم و در آخرین لایه توجه داشته باشید که میزان بتن در مخروط اندکی از لبه فوقانی آن بیرون زده باشد.
با استفاده از ماله فلزی قسمت اضافی بتن را کاملا صاف کنید.
مادامیکه پاها روی پاشنه های قالب قرار دارند، اطراف مخلوط و صفحه کار را کاملا پاک کنید.
دسته های مخروط را بگیرید و در حالی که به طرف پائین فشار می دهید پاهای خود را از روی پاشنه های مخروط بردارید.
آنگاه در مدت زمان 5 تا 10 ثانیه مخروط را به سمت بالا بکشید.
دقت کنید هیچگونه حرکت جانبی و یا چرخشی به قالب و بتن وارد نشود.
خط کش را که قبلا در سطح قالب تنظیم گردیده بود بر روی خمیر مخروط گذاشته و میزان نشست را اندازه گیری نمایید.
این آزمایش از شروع تا پایان نباید بیش از 5/1 دقیقه طول بکشد.
در لایه اول در موقع ضربه زدن میله باید در کل عمق لایه نفوذ کند و برای لایه های بعدی ضربه به گونه ای زده شود که اندکی در عمق لایه قبلی نفوذ کند.
پس از برداشتن قالب مقدار افت و نشست بتن به یکی از صورتهای زیر (مطابق شکل 1) است.
1- افت طبیعی یا اسلامپ صحیح این بتن دارایی کارایی خوب تا عالی بوده
2- افت برشی با کاهش ارتفاع بتن و بریده شدن کناره بتنی و ریزش آن (تقریبا نیمی از مخروط در امتداد سطح شیبدار می لغزد). در این حالت نتیجه آزمایش را مردود شمارده و باید دوباره آزمایشی را از بخش دیگری از بتن انجام داد چنانچه در آزمایش دوم نیز ریزش یا لغزش بخشی از نمونه رخ دهد (این مورد در مخلوط های خشن روی می دهد) احتمالا بتن فاقد شکل پذیری و چسبندگی لازم برای انجام آزمایش اسلامپ است. (این بتن در هنگام جا دادن در قالب رضایت بخش نیستند)
3- افت ریزشی یا افت فروریختگی مقدار درصد افت زیاد بوده و به دلیل وارفتن و پخش شدن بتن ایجاد می شود. این حالت مربوط به مخلوط های فوق العاده خیس یا خشن یا کم عیار است.

تذکر 1- ضربه ها باید به صورت یکنواخت در سطح لایه پخش شود برای لایه های زیرین لازم است قدری کوبه را به سمت داخل کج کرد و نیمی از ضربه ها را به صورت مارپیچی از محیط به سمت مرکز وارد نمائید.
تذکر 2- اگر اسلامپ برشی بدست آید آنگاه آزمایش دوباره تکرار شود تا حتی المقدور شکلی نزدیک به اسلامپ واقعی حاصل شود. در صورت وقوع مجدد اسلامپ برشی، احتمالا نقاط ضعفی در تهیه طرح مخلوط وجود داشته و این موضوع باید در گزارش ثبت گردد.
تذکر 3- در صورت فرو ریختگی بتن (بدون وارد شدن نیرو به مخروط بتن) باید تجدید نظر کلی در محاسبات و تناسب اجزاء ا ختلاط انجام پذیرد.
تذکر 4- این آزمایش برای بتنهایی استفاده می شود که حداکثر قطر سنگدانه های مصرف شده در آن برابر 38 میلی متر باشد.
6- نتیجه آزمایش:
اسلامپ بتن در این آزمایش با استفاده از فرمول زیر تعیین و به نزدیکترین مضرب mm5 گرد می شود.
S=hm-hs[mm]
- S اسلامپ (نشست) بتن [mm]
hm - ارتفاع قالب [mm]
hs - ارتفاع بتن [mm]
تذکر 5- چنانچه اسلامپ کمتر از mm10 باشد چنین نتیجه گرفته می شود که بتن مورد آزمایش دارای روانی مناسب برای انجام آزمایش اسلامپ نمی باشد.
تفاوتهای استاندارد 492 و 3203 موسسه استاندارد صنعتی ایران
1- در استاندارد 492 به سه لایه حجمی تقسیم نموده است (ارتفاع لایه اول cm5/6 ارتفاع لایه دوم cm15 ارتفاع لایه سوم کل مخروط) در حالی که در استاندارد 3203 به سه لایه مساوی و 3/1 ارتفاع تقسیم نموده است.
2- در استاندارد 492 کل آزمایش در 5/1 دقیقه در حالی که در استاندارد 3203 زمان مشخص نشده است.

آزمایش شماره 19 روش تعیین کارایی بتن تازه – درجه تراکم برای بتنهایی با سنگدانه هایی به قطر حداکثر 40 میلی متر بر اساس استاندارد ISO 4117-79 و ISO 4103-79 و استاندارد ملی ایران شماره 3204 و 3519
1- هدف: تعیین روانی بتن تازه از طریق قابلیت تراکم آن
2- اهمیت و کاربرد: در آزمایش شماره 18 به تفضیل در مورد خصوصیات کارایی بتن و عوامل موثر در آن صحبت شده است لذا از تکرار آن خودداری می گردد.
این آزمایش هم مانند آزمایش شماره 18 (اسلامپ) برای تعیین اندازه گیری کارایی بتن به کار می رود. در این روش برای تعیین روانی بتن تازه از قابلیت تراکم آن استفاده می گردد. این آزمایش برای انواع بتنهای تازه به جزء بتنهای بسیار روان کاربرد دارد. همچنین برای بتنهایی با سنگدانه های بزرگتر از 40 میلی متر کاربرد ندارد.
3- وسایل آزمایش: ظرف مخصوص آزمایش: شکل این ظرف مکعب مستطیل با قاعده مربع به قطر 200 میلی متر و ارتفاع 400 میلی متر با رواداری ابعاد 2 میلی متر می باشد در صورت اجبار می توان به جای ظرف مخصوص از دو قالب مکعب به بعد 200 میلی متر که با دقت بر روی یکدیگر قرار می گیرند استفاده کرد به نحوی که ارتفاع 400 میلی متری بدست آید.
کمچه – کمچه بنایی وسیله ای برای پرکردن قالب
ابزار برای تراکم بتن شامل میز ویبره (میز لرزان) و یا کوبه به قطر حداکثر 40 میلی متر
4- مصالح مورد نیاز: بتن تازه بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 489 و استاندارد ملی ایران شماره 3201 (آزمایش شماره 16)
5- روش آزمایش: سطح داخلی ظرف باید کاملا تمیز شود و در صورتیکه در نظر باشد از بتن مورد آزمایش مجددا استفاده شود باید جداره داخلی ظرف با آب مرطوب گردد در غیر اینصورت با قشر نازکی از روغن پوشیده شود.
ظرف را از بتن پر کنید (دقت کنید هیچگونه تراکمی صورت نگیرد) برای این منظور با استفاده از کمچه بتن را از چهار دیواری ظرف به نوبت فرو بریزید تا ظرف به طور کامل پر شود سپس بتن واقع شده در بالای لبه فوقانی ظرف را با حرکت اره ای بردارید به نحوی که بتن داخلی ظرف متراکم نشود.
با استفاده از میز لرزان و یا کوبه بتن را متراکم کنید تراکم بتن باید تا آنجا ادامه یابد که دیگر تغییر حجمی در بتن کوبیده شده مشاهده نشود باید دقت کرد که در هنگام تراکم، بتن از هیچ طریقی به خارج از ظرف ریخته نشود و یا شیره آن خارج نگردد.
پس از تراکم، مقدار میانگین تغییر ارتفاع را اندازه گیری کنید اندازه گیری باید با دقت میلی متر صورت گیرد و برای تعیین میانگین فوق باید اندازه گیری در چهار گوشه ظرف انجام شود. چنانچه سطح فوقانی بتن در ظرف ناهموار باشد بهتر است با ضربه زدن کافی آنرا صاف و هموار کرد.
6- نتیجه آزمایش: درجه تراکم با استفاده از فرمول زیر محاسبه می گردد.


درجه تراکم =






= درجه تراکم




طبقه بندی درجه تراکم اسلامپ به میلی متر ضریب تراکم
C0 بزرگتر یا مساوی 46/1 40-10 85/0 تا 78/0
C1 26/1 تا 46/1 90-50 92/0 تا 85/0
C2 25/1 تا 11/1 150-100 97/0 تا 92/0
C3 10/1 تا 04/1 بزرگتر از 160 0/1 تا 97/0



آزمایش شماره 20 روش تعیین کارایی بتن تازه – ضریب تراکم بر اساس استاندارد دت 508 و
75/3/211 ACI و 1881-BS
1- هدف: تعیین روانی بتن تازه از طریق ضریب تراکم آن
2- اهمیت و کاربرد: در آزمایش شماره 18 به تفضیل در مورد خصوصیات کارایی بتن و عوامل موثر در آن صحبت شده است لذا از تکرار آن خودداری می گردد.
این آزمایش همانند آزمایش شماره 18 (اسلامپ) و (19) (درجه تراکم) برای تعیین اندازه گیری کارایی بتن به کار می رود. در این روش برای تعیین روانی بتن تازه از قابلیت ضریب تراکم آن استفاده می گردد. این آزمایش برای انواع بتنهای تازه به جزء بتنهای بسیار روان کاربرد دارد و برای بتنهایی با سنگدانه های بزرگتر از 40 میلی متر کارایی ندارد. اگرچه تاکنون روش پذیرفته شده ای جهت اندازه گیری مستقیم کارایی که در واقع میزان کار لازم برای رسیدن به تراکم کامل شناخته نشده است لیکن آزمایش ضریب تراکم روشی است که به طور معکوس با اعمال کار مشخصی درجه تراکم مخلوط را اندازه گرفته و از این جهت آزمایش مناسبی است.
در این آزمایش کار اعمال شده شامل شامل کار غلبه کننده بر اصطکاک مصالح نیز بوده است اما اگرچه اصطکاک واقعی با کارایی مخلوط تغییر می کند سعی می شود این میزان کار به حداقل ممکن برسد ضریب تراکم از تعیین نسبت بین وزن مخصوص بتن مورد آزمایش در شرایط آزمایش به وزن مخصوص همان بتن با تراکم کامل نتیجه می شود.
3- وسایل مصالح آزمایش:
دستگاه فاکتور تراکم: دستگاه شامل دو مخروط ناقص و یک استوانه می باشد که به صورت عمودی بر روی یکدیگر قرار گرفته اند دو مخروط در انتها دارای دو درب مفصلی بازشو می باشند و جهت کاهش اصطکاک سطوح داخلی مخروط صیقلی شده است – ترازو با دقت 1 گرم
بتن مصرفی مطابق با نتایج بدست آمده از آزمایش شماره 17
شرح آزمایش:
ابتدا وزن استوانه خالی دستگاه ضریب تراکم را با ترازو با دقت 1 گرم اندازه گیری نمود (A) و سپس حجم استوانه را با کولیس با دقت یک میلی متر مشخص می کنیم (V)
سپس مخروط بالایی را به آرامی از بتن پر کنید سعی کنید عملی برای متراکم کردن نمونه صورت نپذیرد. اضافی بین روی مخروط اول را با تیغه پاک کنید و از تراکم نمونه خودداری کنید. سپس دریچه انتهای مخروط بالایی را باز کنید تا بتن به طور یکپارچه در مخروط دوم که کمی کوچکتر از مخروط اولی است بریزد در این حالت بتن اضافی از سر مخروط به بیرون می ریزد و همواره یک مقداری بتن مطابق استاندارد (از لحاظ وزن و حجم و تراکم) در مخروط دوم باقی می ماند. با این روش خطای ناشی از ریختن بتن توسط اشخاص مختلف در مخروط بالایی حذف می گردد. در این مرحله بدون اینکه به نمونه بتن داخل مخروط فشاری وارد شود بتن اضافی روی مخروط را با یک تیغه پاک کنید.
سپس دریچه پائینی مخروط دوم را به یک باره باز کنید و اجازه دهید بتن به داخل استوانه ریخته شود. در این مرحله نیز مانند دو مرحله قبلی بتن اضافی روی استوانه با تیغه پاک شود و دقت شود هیچگونه فشار اضافی بر بتن وارد نگردد.
وزن استوانه و بتن داخل آن را با ترازو به دقت 1 گرم وزن کنید (B).
با داشتن حجم استوانه و وزن بتن داخل استوانه می توان وزن مخصوص بتن آزمایشی را در شرایط آزمایش از طریق فرمول زیر محاسبه نمود.
= وزن مخصوص بتن آزمایشی P1
در مرحله بعد نمونه را از ظرف استوانه ای خارج کرده و ظرف را کاملا شسته و خشک می کنیم و سپس حداقل در چهار لایه بتن را در داخل ظرف ریخته و هر لایه را با لرزاندن و کوبیدن کاملا متراکم می کنیم به طوری که در اثر کوبیدن و یا لرزاندن حجم بتن کاهش نیابد.
در این مرحله مجددا استوانه و بتن داخل آن را با ترازو با دقت 1 گرم وزن نموده (C) و مجددا وزن مخصوص بتن را در حالت تراکم کامل مطابق فرمول زیر محاسبه می کنیم.
= وزن مخصوص بتن متراکمP2=
ضریب تراکم از نسبت وزن مخصوص بتن در حالت آزمایش به وزن مخصوص بتن در حالت متراکم بدست
می آید.
= ضریب تراکم
در جدول ذیل ارتباط بین کارایی و ضریب تراکم و اسلامپ و موارد استفاده بتن در شرایط مختلف نشان داده شده است.
ردیف درجه کارائی اسلامپmm درجه تراکم ضریب تراکم استفاده بتن در مکانهای مختلف
1 خیلی پایین 25-0 46/1 78/0 برای راههایی که با غلطک های سنگین متراکم می شوند.
2 پایین 50-25 46/1 85/0 برای راههایی که غلطک های دستی متراکم می شوند.
برای پی های با بتن انبوه و برای مقاطع با فولاد کم
3 متوسط 100-50 46/1 تا 24/1 92/0 درحد پائین کارایی این گروه برای دالهای تخت و با تراکم دستی و با استفاده از سنگ شکسته هم چنین برای بتن مسلح معمولی با تراکم دستی و برای مقاطع با فولاد زیاد که لرزانده می شود.
4 بالا 175-100 04/1 تا 25/1 97/0 برای قطعات با انبوه زیاد آرماتور و معمولا برای لرزاندن مناسب نیست.
همانگونه که از جدول مشخص است آزمایش فاکتور تراکم بر خلاف آزمایش اسلامپ و درجه تراکم در کارایی پائین (اسلامپ 25-0) حساسیت بیشتری داشته و تغییرات کارایی در بتن های نسبتا خشک را دقیقتر نشان می دهد.
تذکر 1- گاهی در بتنهای با کارایی پائین (مخلوط خشک) بتن به جداره مخروط می چسبد. در این حالت باید با چکش لاستیکی به جداره قالب ضربه زده تا بتنها از جداره جدا شوند.
در بتن ها با کارایی پائین مقدار واقعی کار لازم برای تراکم کامل به عیار مخلوط وابسته است در حالی که در آزمایش ضریب تراکم بتنهای کم عیار کار بیشتری نسبت به بتنهای پر عیار دارند این به معنی رد فرضیه «در همه مخروط ها با ضریب تراکم یکسان کار یکسانی لازم است» می باشد.

آزمایش شماره 21 استاندارد قالبهای آزمایشی بتن بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 1608 و 3202 ISO-1920-76
1- هدف: تعیین ابعاد و رواداریهای و کاربرد نمونه های آزمایشی بتن
هدف از این آزمایش آشنایی با قالبهای مختلف بتن و ابعاد و رواداریهای آنها و کاربرد آنها که به اشکال مکعب – استوانه قائم – منشورهای قائم با مقطع مربع و کاربرد هر یک از آنها را بیان می کند.
ابعاد مبنای نمونه آزمایشی d (نمونه های مکعبی) باید با اختلاف (رواداری) 10 درصد اندازه اسمی که در زیر داده شده است مطابقت داده شده باشد. اندازه مبنای d در مورد هر یک از انواع نمونه های آزمایشی باید حداقل 4 برابر اندازه بیشینه اسمی دانه های سنگی مصالح مصرفی در بتن باشد.
مکعب ها به ابعاد 300 یا 250 یا 200 یا (150) یا 100=d
میلی متر قالب استاندارد می باشد (نمونه های مکعب 50 میلی متری برای ساخت ملات مورد استفاده قرار می گیرد نه بتن).
استوانه ها به قطر d و ارتفاع d2 (ابعاد به میلی متر می باشد).
300 یا 250 یا 200 یا (150) یا 100=d
منشورها با مقطع مربع شکل به ضلع d و طول L
300 یا 250 یا 200 یا (150) یا 100 = d
D 5 یا (d4)=L
تذکر 1- در جداول این استانداردها ارقامی که داخل پرانتز نوشته شده است بر دیگر ارقام ارجحیت دارد.
رواداری مستوی بودن سطح باربری مکعب ها و منشورها در تمام آزمایشات و برای استوانه در مورد آزمایش فشاری برابر d0005/ می باشد و در آزمایش کششی d00001/ می باشد.
و رواداری زاویه ها در وجوه مجاور مکعب ها و منشورها و نیز زاویه بین سطوح بالایی و پائینی و مولد استوانه ها برابر 5/090 درجه باشد.
مکعب ها برای آزمایش فشاری و کششی (کشش غیر مستقیم به روش برزیلی) مورد استفاده قرار می گیرد.
استوانه ها برای آزمایشهای فشار سه محوری – کشش مستقیم و کشش غیر مستقیم (به روش برزیلی) مورد استفاده قرار می گیرد.
منشورها در مرحله نخست برای آزمایش خمشی مورد استفاده قرار می گیرد و سپس قطعاتی که بعد از انجام آزمایش خمش باقی می مانند می توان برای آزمایش فشاری یا کششی غیر مستقیم (روش برزیلی) بکار روند.
اگر ابعاد حقیقی نمونه آزمایشی در حدود 1 درصد با اندازه مبنا اختلاف داشته باشد می توان مقاومت را بازاء اندازه های مبنا محاسبه کرد اگر ابعاد حقیقی از حدود این رواداری خارج باشند مقاومت باید بر مبنای اندازه های حقیقی نمونه های آزمایشی که با دقت میلیمتر اندازه گیری شده اند محاسبه شود.

آزمایش شماره 22 ساختن و عمل آوری نمونه های بتنی در آزمایشگاه برای آزمونه های فشاری و خمشی و کششی و تعیین مقاومت آنها بر اساس استاندارد
1- هدف: طرز ساخت و نگهداری نمونه های بتنی
2- اهمیت و کاربرد: پذیرش بتن در کارگاه بر اساس نتایج آزمایش فشاری نمونه های برداشته شده از بتن مصرفی صورت می گیرد. دفعات نمونه برداری از بتن باید به نحوه یکنواختی در طول مدت تهیه و مصرف بتن توزیع گردند و نمونه ها باید از محل نهایی مصرف برداشته شود (آزمایش 16) مقصود از هر نمونه برداری از بتن تهیه دو نمونه آزمایشی از آن است که آزمایش فشاری آنها در سن 28 روزگی یا هر سن مقرر شده دیگری انجام می پذیرد و متوسط مقاومت فشاری بدست آمده به عنوان نتیجه نهایی آزمایش منظور می شود. برای ارزیابی کیفیت بتن قبل از موعد مقرر می توان یک نمونه آزمایشی دیگر هم به منظور انجام آزمایش مقاومت فشاری تهیه کرد.
بر طبق آئین نامه بتن ایران (آبا) تمامی ضوابط مربوط به مقاومت فشاری مشخصه بتن بر اساس آزمایش آزمونه های استوانه ای به ابعاد 300*150 میلی متر استوار است. در صورت استفاده از آزمونه های مکعبی باید مقاومت آنها به مقاومت نظیر استوانه ای تبدیل گردد.
آزمایشهای مقاومت کشش بتن نباید مبنای پذیرش بتن در کارگاه باشد مگر آنکه در مشخصات فنی خصوصی پروژه از آزمایش مقاومت کششی بعنوان معیاری برای پذیرش بتن ذکر گردد.
برای بتنهای رده C12 و پائین تر می توان نسبتهای اختلاط را بر اساس تجارب قبلی و بدون مطالعه آزمایشگاهی تعیین کرد.
برای بتنهای 16C تا 25C می توان نسبتهای اختلاط را مطابقت دفترچه مشخصات فنی عمومی را ملاک قرار داده مشروط بر آنکه مصالح مصرفی استاندارد باشند.
برای بتنهای رده C30 به بالا نسبت های بهینه طرح اختلاط باید از طریق مطالعات آزمایشگاهی باشد در صورتی که حجم هوا اختلاط بتن بیشتر از یک متر مکعب باشد تواتر نمونه برداری باید به ترتیب زیر باشد.
الف- برای دالها و دیوارها یک نمونه (2 آزمونه) از هر 30 متر مکعب بتن یا 150 متر مربع سطح
ب- برای تیرها و کلافها در صورتی که جدا از قطعات دیگر بتن ریزی شوند یک نمونه برداری از هر 100 متر طول
پ- برای ستونها یک نمونه برداری از هر 50 متر طول
ت- در صورتی که حجم هر اختلاط بتن کمتر از یک متر مکعب باشد می توان مقادیر مذکور را به همان نسبت تقلیل داد.
ث- حداقل یک نمونه برداری از هر رده بتن در هر روز الزامی است.
ج- حداقل 6 نمونه برداری از کل هر سازه الزامی است.
چ- در صورتی که کل حجم بتن ریخته شده در کارگاه از 30 متر مکعب کمتر باشد می توان از نمونه برداری و آزمایش مقاومت صرف نظر کرد مشروط بر آنکه به تشخیص دستگاه نظارت دلیلی بر رضایت بخش بودن کیفیت بتن موجود باشد. مشخصات بتن در صورتی منطبق بر رده مورد نظر و قابل قبول تلقی می گردد که یکی از شرایط زیر برقرار باشد.
الف- در آزمایش سه نمونه برداری متوالی مقاومت هیچکدام کمتر از مقاومت مشخصه نباشد.

ب- مقاومت متوسط نمونه ها حداقل 5/1 مگاپاسکال (نیوتن بر میلی متر مربع) (15 کیلوگرم بر سانتی متر مربع) بیشتر از مقاومت مشخصه باشد و کوچکترین مقاومت نمونه ها از مقاومت مشخصه منهای 4 مگاپاسکال کمتر نباشد.
و
پ- مشخصات بتن در صورتی غیر قابل قبول است که متوسط مقاومتهای نمونه ها از مقاومت مشخصه کمتر باشد یا کوچکترین مقاومت نمونه ها از مقاومت مشخصه منهای 4 مگاپاسکال کمتر باشد.
یا
مشخصات بتنی که با توجه به شرایط الف و ب غیر قابل قبول نباشد ولی مطابق شرط پ قابل قبول هم به شمار نیابد می توان به تشخیص طراح بدون بررسی بیشتر از نظر سازه ای قابل قبول تلقی گردد.
مراقبت از بتن به مجموعه تدابیری گفته می شود که باعث شود سیمان موجود در بتن به مدت کافی مرطوب بماند به طوری که حداکثر میزان آب گیری آن چه در لایه های سطحی دانه ها و چه در حجم آنها میسر باشد.
محافظت از بتن به مجموعه تدابیری اطلاق می شود که به موجب آنها از اثر نامطلوب عوامل بیرونی مانند شسته شدن به وسیله باران یا آب جاری اثر بادهای گرم و خشک و سرد شدن سریع یا یخ بندان یا لرزش و ضربه خوردن بتن جوان جلوگیری شود.
پروراندن بتن به مجموعه تدابیری اطلاق می گردد که باعث سرعت بخشیدن به گرفتن و سخت شدن آن به کمک حرارت می گردد.
3- وسایل آزمایش:
1- قالبهای فشاری – خمشی – کششی (بر اساس آزمایش 21)
2- ترازو با دقت گرم
3- حوضچه آب یا دستگاه کیورینگ برای عمل آوری (پروراندن بتن)
4- میله تراکم (فولادی به قطر 16 میلی متر و طول 60 سانتی متر که یک سر آن به صورت نیمکره می باشد.)
5- ظرف مناسب برای اختلاط بتن
6- بیلچه یا کمچه برای مخلوط کردن بتن
7- چکش لاستیکی
8- پرس هیدرولیکی
مصالح مصرفی شامل بتن با استفاده از آزمایش شماره 16 و یا نمونه برداری بر اساس آزمایش شماره 17
شرح آزمایش بر طبق آئین نامه بتن ایران (آبا) در موارد استثنایی و کم اهمیت برای ساختن بتن از رده C16 به پائین و برای هر بار ساخت حداکثر 300 لیتر مجاز است که اختلاط با دست صورت گیرد.
مصالح مصرفی شامل شن و ماسه و آب و سیمان را تهیه و با دقت 1 گرم توزین نمائید. مصالح سنگی شامل شن و ماسه باید به حالت اشباع با سطح خشک توزین شوند مصالح توزین شده باید حدود 10-5 درصد زیادتر از میزان بتن مورد لزوم برای قالب باشد مخلوط کردن بتن در آزمایشگاه با وسایل دستی و یا ماشینی صورت می گیرد.
تذکر 1- مخلوط کردن با دست برای بتنهای هوادار (بتن با حباب هوا) مناسب نیست.
مخلوط کردن با دست: بتن باید در ظرف فلزی نفوذناپذیر تمیز و نم دار با کمچه یا بیلچه یا هر وسیله مناسب دیگر به ترتیب زیر مخلوط گردد.
الف- سیمان و ماسه باید بطور یکنواخت مخلوط گردد.
ب- به مخلوط ماسه و سیمان مخلوط شده شن اضافه گردد و دوباره به صورت یکنواخت مخلوط گردد.
پ- آب به تدریج به این مخلوط بیفزائید و آنرا به هم بزنید تا گرانروانی (کارایی) مطلوب بدست آید و حداق 4/14 دقیقه مخلوط نمود.
قالب گیری نمونه ها کششی و فشاری بتون ساخته شده را در سه لایه مساوی در قالب بریزید و در ریختن هر لایه با گردش بیلچه بتن را چنان در اطراف قالب جای دهید که به طور یکنواخت پخش شود و هر لایه را با 25 ضربه میله تراکم بکوبید و سعی کنید میله تراکم کمی در سطح لایه زیرین نفوذ کند و در کوبیدن لایه زیرین میله تراکم باید در تمام ضخامت لایه نفوذ کند.
برای از بین بردن فضای خالی در حین کوبیدن بتن به دیواره خارجی قالب تعدادی ضربه به وسیله چکش لاستیکی زده شود و بعد از اینکه لایه آخری ریخته شد (لایه سوم) و 25 ضربه نیز خاتمه یافت و تعدادی ضربه با چکش لاستیکی به جداره قالب زده شد سطح خارجی (رویی) قالب را با کمچه صاف کنید و برای جلوگیری از تبخیر صفحه ای شیشه ای یا فلزی روی قالب بگذارید.
(در استاندارد 3200 ایران تعداد لایه ها را دو لایه ذکر کرده است.)
دقت شود تا زمانی که نمونه در قالب است (خصوصا 12 ساعت اول) باید آزمونه ها در مقابل ضربه ارتعاش و از دست دادن رطوبت مورد محافظت قرار گیرند.
سطح رویی نمونه های آزمون را می توان پس از گذشت 2 تا 4 ساعت بعد از قالب گیری با یک لایه نازک از خمیر سیمان پوشش داد و سطوحی صاف برای نمونه فشاری تهیه نمود (به این عمل بتونه کاری گفته می شود).
به طور کلی ملاتی که برای بتونه کاری به کار برده می شود باید تاب فشاری آن بیشتر از تاب فشاری نمونه مورد آزمون باشد و ضخامت بتونه نیز تا آنجا که مقدور است باید نازک باشد.
نمونه ها را باید به مدت 20 الی 48 ساعت بعد از قالب گیری از قالب خارج کرد و در محیط مرطوب یا در آب در درجه حرارت 17 الی 23 درجه سانتی گراد تا زمان آزمون نگهداری شود ماندن نمونه ها در قالب نباید از 3 روز تجاوز کند.
تذکر 2- این نمونه ها نباید در معرض جریان آب قرار گیرند و در صورتیکه در آب نگهداری شوند باید آب را با آهک اشباع کرد (منظور از محیط مرطوب محیط نمداری است که ذرات آب به صورت آزاد در اطراف نمونه باشد و تبخیر نشود.)
قالب گیری نمونه های خمشی:
قالبهای آزمون مقاومت خمشی به صورت تیر مکعب مستطیل تهیه شده بطوریکه حداقل طول آن سه برابر ارتفاع می باشد (بر اساس آزمایش 21) کوچکترین بعد نمونه باید از سه برابر اندازه بزرگترین دانه شن مصرف شده بیشتر باشد و در هیچ حالت کمتر از 5 سانتی متر نباشد نمونه های آزمون باید در حالیکه محور طولی آن افقی است ساخته شود. بتن مصرفی باید در دو لایه برابر ریخته شود (قالبهای کششی و فشاری در سه لایه بود) و هر لایه را به کمک کوبیدن متراکم گردد و لایه تحتاتی را باید چنان کوبید که در تمام عمق آن نفوذ کند و سطح فوقانی را با تخته ماله صاف کنید.
تذکر 3- در لایه فوقانی باید چنان کوبید که حداقل نیمی از ضربات میله تراکم در لایه زیرین نفوذ کند.
تذکر 4- میله تراکم یک میلگرد است به قطر 16 میلی متر و به طول 60 سانتی متر که یک سر آن به صورت نیم کره به قطر 16 میلی متر در آمده است یا به صورت یک میلگرد راست به قطر 10 میلی متر و به طول 30 سانتی متر که یک سر آن به صورت نیم کره به قطر 10 میلی متر در آمده است می باشد.
تعداد ضربه ها و قطعه میلگرد کوبنده و ابعاد قالب خمشی در جدول زیر داده شده است.
سطح نمونه ها بر حسب سانتی متر مربع قطر میلگردmm2 تعداد ضربه برای هر لایه
تا 160 سانتی متر مربع 10 25
از 161 تا 320 10 یک ضربه برای هر 5/6 سانتی متر مربع
از 321 به بالا 16 یک ضربه برای هر 13 سانتی متر مربع
بعد از کوبیدن هر لایه باید اطراف قالب را با فرو بردن سر یک ماله بنایی و یا وسیله مناسب دیگر بطور عمودی در قالب متراکم کرد و سپس با زدن ضربه به سطح خارجی قالب از تشکیل حبابهای هوا جلوگیری کرد. بعد از این کار (در مرحله دوم) باید بتن اضافی سطح فوقانی قالب را برداشت.
و بعد از 20 الی 48 ساعت بعد از قالب گیری بتن را از قالب خارج کرد و مانند قالبهای فشاری و کششی نگهداری نمود.
مقاومت فشاری: قبل از انجام آزمایشات و تعیین مقاومتهای فشاری نمونه ها را باید با دقت 1 گرم وزن نمود. قبل از وزن کردن نمونه هایی که در آب یا محیط مرطوب عمل آمده اند باید آب اضافی از سطح آنها پاک شود.
در مرحله بعد ابعاد نمونه را با دقت میلی متر مشخص نمود و وزن مخصوص ظاهری آزمونه ها را از تقسیم کردن وزن به حجم محاسبه شده به ازای ابعاد بدست آمده تعیین نمود.
سپس نمونه را در داخل دستگاه پرس هیدرولیکی قرار داد دقت شود سطوح تماس صفحات فلزی و آزمونه ها باید کاملا تمیز باشد و آزمونه باید در مرکز صفحه ماشین قرار داشته باشد و صفحات را باید طوری به آزمونه نزدیک کرد که تماس کامل و همزمان بر روی نمونه وارد شود و نیرو باید بطور یکنواخت و ممتد و بدون ضربه طوری اعمال شود که آهنگ ازدیاد تنش 4/06/0 مگاپاسکال در ثانیه باشد (10 تا 2/0 کیلوگرم بر سانتی متر مربع در ثانیه) حد پائین آهنگ بارگذاری مربوط به بتنهای با مقاومت کم و حد بالا مربوط به تنهایی با مقاومت زیاد است.
هنگامی که آزمونه قبل از گسیختگی سریعا تغییر شکل می دهد باید از تنظیم آهنگ بار خودداری کرد و اجازه داد که گسیختگی با آهنگ تغییر شکل نسبی موجود صورت پذیرد. بارگذاری باید تا گسیختگی کامل نمونه ادامه یابد و حداکثر مقدار بار یادداشت شود. مقاومت فشاری نمونه fc بر حسب مگاپاسکال (N/mm2)
P حداکثر نیروی گسیختگی بر حسب N
A سطح باربر بر حسب mm2
مقاومت خمشی: از آنجایی که اعمال کشش محوری به نمونه بتنی مشکل می باشد مقاومت کششی بتن به روشهای غیر مستقیم یعنی آزمایش خمش و آزمایش برزیلی (شکافتن) تعیین می گردد. این روشها به مقاومتهایی منتهی می شود که از مقاومت واقعی تحت بار کششی محوری بیشتر می باشد.
در آزمایش خمشی تنش کششی ماکزیمم تئوریکی در تارهای پائینی تیر مورد آزمایش به وجود می آید که مدول گسیختگی نامیده می شود و در طراحی بزرگراهها و روسازی فرودگاهها به کار می رود. روش این آزمایش در BS5328-81 توصیه شده است. مقدار مدول گسیختگی به ابعاد تیر و بالاتر از همه به شکل بارگذاری بستگی دارد. امروزه بارگذاری دو نقطه ای متقارن (به فاصله 3/1 دهانه تیر) مورد استفاده قرار می گیرد. در این نوع بارگذاری لنگر خمشی ثابتی بین نقاط اعمال بار ایجاد می شود طوری که 3/1 دهانه در معرض تنش ماکزیمم قرار می گیرد و در نتیجه در این منطقه است که تمایل به ترک خوردن به وجود می آید.
این آزمایش در استاندارد انگلستان به شماره های BS1881-83 وBS1881-170 توصیه شده که در آن ابعاد تیر 750×150×150 و یا 500×100×100 میلی متر و سرعت بارگذاری در تارهای پائینی در محدوده 02/ تا 1/0 مگاپاسکال در ثانیه باشد. سرعت پائین بارگذاری برای بتنهای با مقاومت کم و سرعتهای بالا برای بتن های با مقاومت زیاد به کار می رود.
این آزمایش در 78-84 ASTM C توصیه شده است که در آن ابعاد تیر 508×152×152 میلی متر و سرعت بارگذاری بین 0143/ تا 02/ مگاپاسکال در ثانیه می باشد.
در این حالتها اگر شکستگی در 3/1 میانی تیر رخ دهد مدول گسیختگی بر اساس تئوری ارتجاعی معمول به صورت زیر محاسبه می شود.
fbt = مدول گسیختگی مقطع
M = ممان اینرسی مقطع
y= حداکثر فاصله تا تار خنثی
I= ممان اینرسی مقطع در حول محور خنثی
P = حداکثر نیروی وارده
L= طول موثر تیر
d = ارتفاع تیر
اگر شکستگی خارج از 3/1 میانی تیر رخ دهد آنگاه مطابق BS-1881-83 نتایج آزمایش رد می شوند. از سوی دیگر ASTM C78-84 اجازه می دهد گسیختگی خارج از 3/1 میانی تیر در فاصله a از نزدیکترین تکیه گاه رخ دهد و مدول گسیختگی از رابطه زیر محاسبه می شود.

چنانچه گسیختگی در مقطعی رخ دهد که L05/ >( - L/3) باشد آنگاه باید نتایج آزمایش رد شوند.
مقاومت کششی: آزمایش تعیین مقاومت کششی معمولا بر روی نمونه استوانه ای (بندرت مکعبی) انجام می گیرد. نمونه طوری بین صفحات دستگاه قرار می گیرد که محور آن افقی باشد و سپس بار افزایش می یابد تا گسیختگی به صورت دو نیم شدن در صفحه شامل قطر قائم نمونه به وجود آید این روش آزمایش در BS1881-83 و ASTM C496-71 (بازبینی شده در سال 1979) توصیه شده است.
برای جلوگیری از تنشهای فشاری موضعی خیلی بالا در خطوط بارگذاری نوارهای باریکی از مواد فشرده مانند تخته چند لایه یا تخته سخت بین نمونه و صفحات دستگاه آزمایش قرار می گیرند تحت این شرایط مقاومت فشاری افقی زیادی در بالا و پائین استوانه به وجود می آید اما چون این تنش با تنش فشاری قائمی با همان اندازه همراه می باشد حالتی از فشار تک محوری به وجود می آید به طوری که گسیختگی در این نقاط به وجود نمی آید در عوض گسیختگی در اثر تنش کششی افقی و یکنواخت در بقیه مقطع استوانه به وجود می آید بار با سرعت ثابتی اعمال می شود بر طبق BS-1881-83 بین 02/ الی 04/ مگاپاسکال در ثانیه و بر طبق ASTM C2496-71 بین 011/ تا 023/ مگاپاسکال در ثانیه قرار بگیرد و مقاومت کششی از فرمول ذیل حساب می گردد.
L طول استوانه
d قطر استوانه
p حداکثر نیروی وارده

آزمایش شماره 23 روش تعیین درصد فضای خالی (هوا) در بتن های خمیری بر اساس آزمایش ASTM C231 و دت 511 و استاندارد ملی ایران شماره 3520 ISO4848-80
1- هدف: سنجش میزان هوای موجود در بتن خمیری
2- اهمیت کاربرد: همواره مقاومت فشاری بتن ارتباط مستقیم با تراکم بتن دارد. هر چه بتن متراکم تر باشد تاب فشاری آن بیشتر است همانطور که قبلا نیز عنوان شده بود بتن تشکیل شده است از دانه های درشت شن و بین این دانه های درشت دانه های متوسط ماسه جای می گیرند و بین این دانه های متوسط دانه های ریز سیمان قرار می گیرد. البته شن و ماسه نیز خودشان به دانه های درشت و متوسط و ریز تقسیم می گردد. با توجه به نوع دانه بندی و تراکم بتن هنوز فضای خالی در بتن قرار می گیرد (قسمتی از بتن که با مواد جامد پر نشده است فضای خالی بتن است) البته ذکر این نکته در اینجا لازم است که میزان آب آزاد در بتن بعد از خشک شدن تبدیل به فضای خالی می گردد. ولی در این آزمایش هدف ما بدست آوردن فقط فضای خالی در بتن خمیری است بیشتر فضای خالی بتن ریزه سوراخهایی است که از هوا پر شده است. این ریزه سوراخها به یک شکل و یک اندازه نیستند و به همدیگر راه دارند لذا آب در آنها نشت می کند. مقدار نشت آب بستگی به گشادی و زیادی این ریزه سوراخها دارد. یکی از بزرگترین پیشرفتهای تکنولوژی بتن پیدایش و گسترش بتن با حباب هوا است. امروزه ایجاد حبابهای هوا در بتن اساسا به منظور بهبود مقاومت آن در برابر یخ زدن و آب شدن انجام می گیرد. بتن با حباب هوا با استفاده از یک سیمان حباب زا یا اضافه کردن یک ماده افزودنی حباب زا در حین اختلاط تولید می گردد. حبابهای هوا در بتن با حباب هوا از نظر اندازه بسیار کوچکند به طوری که حدود 90 درصد آنها قطری برابر یا کوچکتر از 1/0 میلی متر دارند. در بتن بدون حباب هوا قطر حبابها بسیار متغیر است و قطر تعداد بسیار کمی از آنها به بزرگی تا 2 میلی متر هم می رسد. در بتن با حباب هوا حبابها به یکدیگر مرتبط نیستند بلکه در سرتاسر خمیر سیمان به خوبی توزیع شده اند (به طور متوسط در هر متر مکعب بتن با حباب هوا حدود -/000/000/400 حباب هوا وجود دارد) در حالی که در بتن بدون حباب هوا حبابها به هم راه دارند.
با تولید حباب هوا در بتن ساختن – ریختن – عمل آوردن بتن آسان می گردد زیرا حبابهای هوا در بتن مانند ساچمه عمل می کنند و ضمنا می توان آب لازم برای ساختن بتن در هر متر مکعب را 10 الی 15 لیتر کمتر نمود. بتن با حباب هوا بهتر به فولاد می چسبد و در برابر گرمای زیاد و سرمای زیاد و یخبندان و اثرات شیمیایی مقاومتر است.
با توجه به مطالب ذکر شده در فوق می توان چنین نتیجه گیری نمود.
چنانچه هوا ی داخل بتن به صورت حبابهای مستقل باشد علاوه بر آنکه ضرری ندارد بتن دارای خواص بهتری که ذکر شد می گردد. ولی اگر این هوای موجود در داخل بتن به صورت ریزه سوراخهایی به یکدیگر راه داشته باشند بتن پوک خواهد شد و مقاومت آن کم می شود و در مقابل عوامل جوی پایدار نخواهد بود. بتن بدون حباب هوا (بتن معمولی) در صورتی که خوب مخلوط شده باشد و متراکم شده باشد به طور متوسط 3% فضای خالی دارد. بتن با فضای خالی بیش از 4 الی 5/4 درصد خلل و فرج داشته باشد (پوک است) و مقاومت فشاری آن به طور آشکاری کم می شود. گاهی در کارگاهها بتنهایی خیلی روان و پر آب می سازند تا اینکه به سهولت در قالب ریخته و جابجا شود. این چنین بتنی بعد از تراکم میزان هوای کمی را نشان می دهد. حدود 1% این دلیل بر خوب بودن بتن نیست چون فضای خالی بتن توسط آب اضافی پر شده است و در اثر خشک شدن بتن آب اضافی تبخیر شده و بتن دارای مقاومت مکانیکی پائینی می گردد.
در این روش آزمایشی هدف تعیین مقدار هوای موجود در بتن تازه بوده که با مشاهده تغییر حجم بتن در اثر تغییر فشار تعیین می گردد. این روش در بتن و ملاتهایی کاربرد دارد که سنگدانه های آن نسبتا متراکم بوده (وزن مخصوص بالاتر از gr/cm32) و برای بتنهای سبک با سنگدانه های متخلخل کاربرد ندارد.
3- وسایل آزمایش:
1- بتن مورد آزمایش حدود 10 لیتر (01/0 متر مکعب)
2- تلمبه دستی باد 3- میله تراکم 4- چکش لاستیکی 5- میله صاف کننده
6- دستگاه هوا سنج بتن: دو نوع هواسنج که از لحاظ طرح اساسی از قانون بویل ماریوت استفاده می کنند موجود است که برای سهولت در این استاندارد به آنها هواسنج نوع 1 و نوع 2 گفته می شود.
دستگاه هواسنج، بتن نوع (1) شامل یک مخزن (A) که دارای حجم حداقل 5 لیتر می باشد و یک سرپوش (B) و میله تراکم (C) می باشد. در قسمت فوقانی سرپوش B درجه تعیین درصد فضای خالی بتن (D) فشار سنج (E) و شیرهای (F, G, H) والو I (valve) جهت فشرده کردن هوای داخل دستگاه هواسنج بتن. همچنین چهار پیچ اتصال برای متصل نمودن مخزن A به سرپوش B وجود دارد روی سرپوش B سه عدد شیر وجود دارد شیر H در پائین ترین نقطه سرپوش برای کنترل سطح آب (سطح آب باید روی درجه صفر دستگاه تنظیم باشد) شیر G در بالای سرپوش برای کنترل فشار هوای داخل سرپوش (میزان فشار هوای داخل سرپوش باید روی 5/1 بار ثابت باشد) و شیر F برای ریختن آب مورد نیاز به داخل دستگاه هواسنج بتن مورد استفاده قرار می گیرد. مطابق شکل شماره 1.
طرز کار این دستگاه به طور مختصر بدین گونه می باشد که مقداری آب به ارتفاع مشخص بر روی بتن مورد آزمایش ریخته و آنرا تحت فشار معینی قرار می دهند. سپس کاهش حجم هوای موجود در بتن را با افت سطح آب در اثر فشار وارده بر آن اندازه بگیرید. درصد هوای موجود در بتن بر حسب عدد بدست آمده محاسبه می گردد.
هواسنج بتن نوع (2) شامل یک مخزن (A) استوانه ای لبه دار با حداقل ظرفیت 5 لیتر می باشد و طوری ساخته می شود که اتصال مخزن به درپوش چفت و محکم و غیر قابل نفوذ باشد. یک درپوش (B) و یک میله تراکم (C) تشکیل شده است. در این نوع هواسنج درپوش (B) فشار سنج (E) به طریقی کالیبره شده است که درصد هوا را مستقیما نشان می دهد و شیرهای (FG, H) و والو I (valve) جهت فشرده کردن هوای داخل دستگاه بر روی درپوش نصب می باشد.
طرز کار این دستگاه به طور مختصر بدین گونه می باشد که حجم معینی از هوا تحت فشار مشخصی قرار گرفته و با حجم نامعین هوای موجود در بتن تازه در محوطه کاملا نفوذناپذیر به حالت تعادل قرار می گیرد که مقدار فشار قرائت شده عقربه فشارسنج بر حسب درصد هوا در فشار تعادل محاسبه می گردد. معمولا فشارهای معادل 50 الی 200 مگاپاسکال (N/mm2) (5 الی 20 بار kg/cm2))) متداول می باشد. (1 اتمسفر برابر 1/0 بار برابر 100 کیلوپاسکال برابر 1/0 N/mm2 یا kg/cm21).
روش آزمایش هوا سنج نوع (1) ابتدا قسمت A و B دستگاه از یکدیگر مجزا نموده و بتن مورد آزمایش را در سه لایه در مخزن A ریخته و هر لایه را با میله تراکم C با 25 ضربه در جهات مختلف و نقاط مختلف کاملا متراکم می کنیم. پس از میله زدن هر لایه با استفاده از چکش لاستیکی 10 الی 15 ضربه سریعا به دیواره کاسه بزنید تا حفره های ایجاد شده به وسیله میله زدن کاملا پر شود و هیچگونه حباب هوای بزرگی در روی سطح میله خورده موجود نباشد. پس از اتمام سه لایه و پس از متراکم نمودن بتن قسمت فوقانی بتن را کاملا صاف و تراز نموده و بعد از آنکه لبه های ظرف را کاملا تمیز و پاک کرده ایم سرپوش B را بر روی آن قرار داده و پیچهای اتصال مخزن به سرپوش را کاملا محکم می کنیم. هر سه شیر H و G و F را در حالت باز قرار داده. در این مرحله از شیر F آب را وارد مخزن نموده پس از گذشت لحظاتی آب از شیر H خارج شده بعد از خارج شدن آب از شیر H آنرا محکم نموده و مجددا آب اضافه نموده تا ستون آب روی بتن حدودا تا نصف ارتفاع لوله ایستاده برسد. سپس دستگاه را حدود 30 درجه از خط عمودی منحرف کرده و با استفاده از کف کاسه بعنوان محور آنرا چندین بار بدور محور خود بچرخانید (حداقل 5 بار) و همزمان با آن با چکش لاستیکی به درپوش چندین ضربه بزنید تا حبابهای احتمالی هوای باقی مانده در بالای سطح بتن از بین برود. سپس دستگاه را به حالت اولیه خود برگردانید و در حالیکه ضربه های آرام با چکش لاستیکی به کناره کاسه وارد می کنید مقداری آب در داخل لوله ایستاده ریخته تا سطح آب از درجه صفر کمی بالاتر رود. کف موجود روی ستون آب بر روی صفر میزان کرده و تمامی شیرها را ببندید سپس با استفاده از والو I به وسیله تلمبه دستی فشاری کمی بیشتر از فشار مورد لزوم آزمایش (5/1 بار یا 1500 پاسکال) به بتن وارد نمائید برای رفع گرفتگی موضعی ضربات سریعی با چکش لاستیکی به مخزن دستگاه اندازه گیری بزنید. در مرحله بعد با کمک شیر تخلیه هوا درجه فشارسنج را روی عدد 5/1 بار ثابت کنید. ارتفاع آب در روی لوله مدرج را بخوانید و آنرا یادداشت کنید. h1 بتدریج فشار هوا را از طریق شیر تخلیه هوای بالای ستون آب کم کنید و بعد از خروج کامل هوا به مدت یک دقیقه چند ضربه آرام به دیواره کاسه بزنید. سپس برای بار دوم ارتفاع آب داخل لوله را قرائت کنید 2h مقدار هوای ظاهری موجود در بتن برابر است با
2h-1h= درصد هوای موجود در بتن
تذکر 1- در موقع متراکم کردن با میله زدن به نکات ذیل توجه کنید. لایه زیرین باید تا انتها میله زده شود و دقت گردد میله محکم به کف کاسه زده نشود و در میله زدن لایه دوم و آخر باید فشار میله به اندازه ای باشد که حداکثر نفوذ در لایه قبلی حدود 25 میلی متر بوده.
تذکر 2- به وسیله تلمبه هوای موجود در داخل دستگاه را فشرده کرده kg/cm2 5/1 بنابراین آب پر شده بر روی سطح بتن به داخل فضای خالی بتن رانده می شود (فشار ثابت است بنابراین حجم کم می شود) و حجم اولیه 1V به حجم ثانویه 2V تقلیل پیدا می کند و به وسیله استوانه مدرج دستگاه می توان درصد هوا بتن را قرائت نمود.
تذکر 3- انواع دیگری از این وسیله وجود دارد که میزان درصد هوای بتن را با ثابت بودن حجم و کاهش فشار از روی فشارسنج مشخص می کند.
محاسبات:
کلیه محاسبات مربوط به ساخت بتن را بنویسید و از روی عدد بدست آمده از روی درصد هوای بتن روی نوع بتن بحث کنید.
روش آزمایش هواسنج نوع (2)
ابتدا دو قسمت A و B دستگاه را از یکدیگر جدا نموده و بتن مورد آزمایش را در سه لایه در مخزن A ریخته و هر لایه را با میله تراکم C با 25 ضربه در جهات مختلف و نقاط مختلف کاملا متراکم می کنیم. پس از میله زدن هر لایه با استفاده از چکش لاستیکی 10 الی 15 ضربه سریعا به دیواره کاسه بزنید تا حفره های ایجاد شده به وسیله ضربه زدن کاملا پر شود و هیچگونه حباب هوای بزرگی در روی سطح میله خورده موجود نباشد در موقع میله زدن و متراکم کردن باید توجه نمود که لایه زیرین باید تا انتهای ظرف میله زده شود و دقت گردد که میله تراکم محکم به ته ظرف برخورد نکند و در میله زدن لایه های دوم و سوم باید فشار میله به اندازه ای باشد که حداکثر نفوذ در لایه قبلی حدود 25 میلی متر باشد پس از اتمام سه لایه و متراکم کردن قسمت فوقانی بتن را کاملا صاف نموده و تراز نموده و پس از اینکه لبه های دور دستگاه را کاملا تمیز نموده و سرپوش B را روی آن قرار می دهیم و پمپهای اتصال درپوش به مخزن را کاملا محکم می کنیم شیر اصلی هوا را بسته و هر دو شیر درپوش را باز کنید. توسط یک سرنگ لاستیکی از طریق یکی از شیرها (مطابق شکل 2) آب به داخل کاسه ریخته تا از شیر مقابل دیگر آب از آن خارج گردد. دستگاه باید به آرامی تکان داده شود تا تمام هوای حبس شده توسط یکی از شیرها خارج گردد. پس از اطمینان از خارج شدن هوای حبس شده شیر تخلیه هوای محفظه هوا را بسته و هوا به داخل آن پمپ کنید تا عقربه فشارسنج بر روی فشار اولیه تعیین شده قرار گیرد (200 مگاپاسکال)
پس از گذشت چند ثانیه (معمولا 30 ثانیه) که هوای فشرده (تلمبه شده) خنک شد و به درجه نرمال رسید پس از ثابت شدن و تثبیت فشار هر دو شیر درپوش را بسته و شیر هوای بین محفظه هوا و کاسه اندازه گیری را باز کنید. ضربه هایی ملایم و سریع به دیوار مخزن جهت رفع گرفتگی موضعی بزنید. در این حالت عدد نشان داده شده روی فشارسنج را یادداشت کنید. عدد نشان داده شده مستقیما درصد هوای را نشان می دهد. پس از یادداشت عدد فشارسنج با باز کردن هر دو شیر فشار داخل کاسه را پائین آورده و سپس دروپش را بردارید.
تذکر 1- شیر اصلی هوا باید قبل از خارج نمودن فشار هوا از داخل محفظه و کاسه اندازه گیری بسته شود. در غیر اینصورت سبب می شود که آب به داخل محفظه وارد گردد و در نتیجه در اندازه گیریهای بعدی اشتباه وارد گردد. در صورتیکه آب وارد محفظه تراکم شد باید از طریق شیر تخلیه هوا آب را خارج کرده و با استفاده از تلمبه هوا آخرین قطره های آب خارج گردد.

آزمایش شماره 24 تجزیه بتن تازه (روش joisol) بر اساس آزمایش دت 512
1- هدف: تجزیه بتن و تعیین مقادیر وزنی هر جزء از اجزاء اصلی بتن
2- اهمیت و کاربرد: اغلب در کارهای اجرائی لازم است از ترکیب یک بتن ساخته شده تجزیه به عمل آید و مقدار هر جزء اصلی تشکیل دهنده بتن را کنترل نمود. این عمل را قبل از زمان گیرش نهایی خمیر سیمان می توان انجام داد همانطور که بیان شد هدف در این آزمایش تعیین مقادیر وزنی شن – ماسه – سیمان و آب موجود در بتن جهت اطمینان از طرح اختلاط – مقدار سیمان – اندازه بزرگترین دانه سنگ.
بتن تشکیل شده از مخلوط اجسام (شن – ماسه – سیمان و آب) در این آزمایش هدف ما تعین وزن حقیقی هر یک از اجزاء بتن می باشد. چنانچه به طور معمولی شن و ماسه را از هم جدا نمائید و وزن هر یک را بدست آوریم. مسلما این وزنها حقیقی نیست زیرا در آنها آب وجود داشته است بنابراین تمامی وزنها را در داخل آب بدست آورده تا آب موجود در بتن را حذف کرده باشیم و در نهایت با یک تصحیح و تأثیر نیروی ارشمیدس وزن واقعی هر قسمت را حساب می کنیم.
البته در این روش درصدی خطا وجود دارد و ذرات ریزتر از 15/0 میلی متر که در سنگدانه ها وجود دارد جزء سیمان موجود در بتن محسوب می گردد که این مقدار طبق منحنی استاندارد ماسه بین 5/2 الی 10 درصد وزن ماسه می باشد.
3- وسایل آزمایش:
1- بتن مورد آزمایش به مقدار حدود 2 کیلوگرم
2- دستگاه (joisol) تجزیه بتن
این دستگاه تشکیل می شود از سه ظرف A و B و C که در یکدیگر قرار گرفته اند که شامل الک مدول 38 در سیستم AFNOR یا 4 در سیستم ASTM یا 75/4 میلی متر (ظرف C)
و الک مدول 23 در سیستم AFNOR و یا 100 در سیستم ASTM یا 15/0 میلی متر (ظرف B)
و ظرف خارجی که دارای کف بسته می باشد (ظرف A).
کل سیستم به وسیله دسته ای به یکدیگر متصل شده است.
ظرف C با الک مدول 38 (یا 4) (یا 75/4 میلی متر) شن را در خود نگه میدارد.
ظرف B با الک مدول 23 (یا 100) (یا 15/0 میلی متر) ماسه را در خود نگه می دارد.
ظرف A در ته ظرف مقدار سیمان مخلوط بتن را در خود نگه می دارد.
مجموعه این سه ظرف به وسیله یک دسته و ترازوئی مخصوص که به یک سطل مربوط می باشد متصل می گردد.




روش آزمایش:
ابتدا به دقت با ترازو با دقت 1 گرم مقدار 5/1 کیلوگرم از بتن مورد نظر را وزن نموده مقدار 1500 گرم وزن بتن در هوا
Gr1500=P0
1- در مرحله بعد مجموعه سه ظرف A و B و C خالی را در آب وزن کرده و آن را Pv می نمائیم
2- در مرحله بعد بتن نمونه P0 را در قسمت فوقانی مجموعه سه ظرف ریخته و ظرف پر را در داخل آب وزن می کنیم که آن را در این حالت Pp می نامیم (Pp وزن بتن و سه ظرف A و B و C) در داخل آب)
3- در مرحله بعد مجموعه ظروف را با بتن در زیر جریان آهسته آب گرفته و دقت می شود دانه های ریز ماسه و سیمان همراه جریان آب از بالای ظرف خارج نشود. ظرف را پر از آب نموده و آن را تکان می دهیم تا ماسه و سیمان از الکهای مربوطه عبور کنند.
4- در این مرحله ظرف C که حاوی شن می باشد را جدا نموده و ظرف پر از شن را در داخل آب وزن نموده و سپس وزن ظرف خالی را در داخل آب وزن می کنیم تفاضل این دو وزن که وزن شن در آب می باشد را 1P می نامیم.
5- همین عملیات را برای ظرف B انجام می دهیم یعنی ظرف پر از ماسه را در داخل آب وزن نموده و سپس وزن خالی ظرف B را در داخل آب وزن می کنیم تفاضل این دو وزن که وزن ماسه در آب می باشد را 2P می نامیم.
6- وزن سیمان در داخل آب را 3P نامیده و نیازی به اندازه گیری ندارد.
P=Pp-Pv
وزن سه ظرف در آب - وزن بتن + وزن سه ظرف در آب = وزن کلی بتن در داخل آب
P3=P-(P1-P2)
(وزن ماسه در آب – وزن شن در آب) – وزن بتن در آب=وزن سیمان در داخل آب
محاسبات:
اکنون وزنهای شن (1P) و ماسه (2P) و سیمان (3P) هر سه موجود در آب را اندازه گیری کرده ایم و اکنون وزنهای آنها را در هوا محاسبه می کنیم.
وزن هر جسم در هوا = وزن آن جسم در آب + وزن آب هم حجم آن جسم



در روابط فوق
وزن مخصوص شن
وزن مخصوص ماسه
وزن مخصوص سیمان
وزن مخصوص آب
عموما وزن مخصوص شن و ماسه
عموما وزن مخصوص سیمان
عموما وزن مخصوص آب
وزن آب موجود در بتن را P0 نامیده و از رابطه زیر نتیجه می شود.

این آزمایش را انجام داده و ابتدا بتن را ساخته و در نهایت مقادیر وزنی هر کدام را مقایسه کنید.