آزمایش تعیین وزن واحد و فضای خالی سنگدانه‌ها

///آزمایش تعیین وزن واحد و فضای خالی سنگدانه‌ها

روش تعیین وزن واحد و فضای خالی سنگدانه‌ها

بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۴۹۸۱ و دت ۲۰۹ و M90- ASTM C29/C29 

هدف: 

تعیین وزن جامد سنگدانه‌ها نسبت به حجم کل اشغال شده

اهمیت و کاربرد: 

شناخت اثر مجموعه سنگدانه‌ها با اندازه گوناگون نسبت به کاهش حجم فضای بین دانه‌ها را می‌توان با اهمیت دانست، زیرا تولید بتن مطلوب و اقتصادی، مستلزم دانه‌ها با حجم فضای خالی کم است. همچنین در مخلوطهای پردانه، که کشش هیدرواستاتیکی به عنوان نیروی چسبنده اصلی بشمار می‌آید، مشخصاً منبسط شونده بوده و با افزایش حجم همراه است.

از جمله کاربردهای وزن مخصوص انبوهی را می‌توان بصورت زیر خلاصه کرد: 

الف) تعیین نسبت‌های اجزای طرح اختلاط – با توجه به اینکه بین سنگدانه‌های بتن، فضای خالی وجود دارد و این فضا توسط سنگدانه‌های ریزتر و دوغاب سیمان پر می‌شود. بنابراین نحوه قرارگیری سنگدانه‌ها در بتن را می‌توان به وضعیتی که سنگدانه‌ها در این آزمایش (تعیین وزن مخصوص انبوهی متراکم سنگدانه‌ها) دارا می‌باشند، شبیه دانست و نتایج آن را برای تعیین وزن ظاهری خشک درشت دانه در واحد حجم بتن بهره گرفت.

ب) تبدیل کمیت جرم به حجم و بر عکس – در این مورد باید رابطه‌ای مناسب بین درجه تراکم سنگدانه در محل نگهداری و نتایج آزمایش وجود داشته باشد چون ممکن است وزن مخصوص واحد، بصورتی که در آزمایشگاه تعیین می‌شود، مستقیما برای تبدیل وزن سنگدانه‌ها به حجم آنها (بمنظور پیمانه کردن جمعی سنگدانه‌ها) جهت مخلوط بتن، مناسب نباشد زیرا احتمالا درجه تراکم در آزمایشگاه و در کارگاه یکسان نخواهد بود.

پ) تعیین مقایسه‌ای نمونه از حیث فضای خالی بین سنگدانه‌ها – با بدست آوردن مقادیر وزن واحد چند نمونه مصالح سنگی می‌توان مشخص کرد کدام سنگدانه‌ها دارای بیشترین و یا کمترین فضای خالی می‌باشد و مسلما این مقایسه می‌تواند موید میزان سیمان مصرفی، مقدار نسبی سنگدانه‌های ریزتر و سرانجام روانی بتن ساخته شده با هر یک از سنگدانه‌های مذکور باشد.

مقاومت فشاری بتن بستگی به نسبت سیمان و سنگدانه درشت و ریز و آب و افزودنیها دارد. در نگاه اول نسبت سیمان و نسبت آب به سیمان مهمترین عامل در مقاومت بتن به نظر می‌آید هر چه نسبت آب به سیمان کمتر باشد مقاومت فشاری بتن بیشتر خواهد شد برای انجام فعل و انفعال شیمیایی سیمان به مقدار مشخصی آب نیاز است. افزایش آب مصرفی (علاوه بر مقدار لازم برای هیدرتاسیون) در مخلوط بتن به منظور بالا بردن کارایی باعث کاهش مقاومت فشاری می‌شود عامل دیگری که باعث کاهش مقاومت بتن می‌گردد درجه پوکی تا تخلخل یا به عبارت دیگر وزن مخصوص فضایی (واحد) سنگدانه‌ها می‌باشد. به عبارت دیگر هر چه جسم توپرتر باشد مقاومت آن بیشتر می‌گردد. این آزمایش برای تعیین درصد اختلاطی می‌باشد که دارای بیشترین وزن مخصوص و کمترین فضای خالی بین سنگدانه‌ها برای بهترین طرح اختلاط بتن می‌باشد.

وسایل آزمایش:

ترازو با دقت ۱ گرم
میله فولادی – یک میله فولادی به قطر ۱۶ میلی متر و طول تقریبی ۶۰۰ میلی متر انتخاب شود بطوریکه سر آن بصورت نیم کره‌ای به قطر میله درآمده باشد.
کوره – کوره باید قادر به تولید دمای یکنواخت Co5±۱۰۵ باشد.
پیمانه – یک ظرف استوانه‌ای دسته دار طوریکه آب بندی شده و بتواند در مقابل ضربه‌های وارده بر مصالح سنگی مقاوم باشد، ارتفاع و قطر استوانه‌ها حدود یکدیگر باشد. بر حسب بزرگترین اندازه دانه‌های سنگی، حجم پیمانه از جدول ۱ تبعیت کند.
دماسنج بادقت ۰.۱ درجه سانتی گراد
بیلچه

جدول ۱ : حجم پیمانه

جدول حجم پیمانه

نمونه برداری: 

نمونه‌های برداشته شده باید معرف کل دپوی مورد آزمایش باشد و همواره مقدار بیشتری برداشته شده و به روش چهار قسمتی آنرا کم کرد و یا از وسیله تقسیم کن برای کم کردن مقدار نمونه استفاده کرد.

تعیین حجم پیمانه: 

وزن پیمانه خالی را با ترازو با دقت گرم تعیین کنید = M1
پیمانه را با آبی که دمای آن با دمای اتاق یکسان است پر کنید و با قرار دادن یک صفحه شیشه‌ای روی آن، حبابهای مواد آب اضافی را از پیمانه خارج کنید = M2
وزن آب موجود در پیمانه را به کمک ترازو تعیین نماید. M2-M1 (kg)
با توجه به جدول ۲ و دمای آب می‌توان وزن مخصوص آب را بدست آورد.
حجم پیمانه (V) از تقسیم وزن آب بر وزن مخصوص آن بدست می‌آید.
مقادیر عددی را در جدول ۳ یادداشت نمایید.

فرمول تعیین حجم پیمانه

روش آزمایش: 

این آزمایش به حالت متراکم و غیر متراکم صورت می گیرد، در اغلب موارد وزن واحد متراکم مورد استفاده قرار می گیرد.
نمونه برداشت شده از دپو بوسیله تقسیم کن مجزا می شود، وزن نمونه مورد آزمایش حداقل ۱.۵ برابر مقدار لازم برای آزمایش می باشد.

جدول ۲ : وزن مخصوص آب

جدول وزن مخصوص آب

نمونه مصالح سنگی را تا دمای Co5±۱۰۵ خشک کنید.

– روش غیر متراکم: 

پیمانه را به طور یک مرتبه از مصالح سنگی بصورت لبریز پر کنید، تخلیه مصالح از ارتفاعی کمتر از حدود cm5 از بالای ظرف صورت گیرد طوریکه دانه بندی تغییری نکند، سطح مصالح را بوسیله یک تیغه هم تراز لبه پیمانه نمایید طوریکه برآمدگیهای جزیی درشت دانه‌ها تقریبا هم اندازه فضاهای خالی موجود در سطح پیمانه باشد.
جرم پیمانه حاوی مصالح (M3) و جرم پیمانه خالی(M1) (تمیز شده) را با دقت یک گرم تعیین کنید.
وزن واحد در حالت غیر متراکم از رابطه زیر بدست می‌آید.

– روش متراکم (کوبیدن با میله): 

یک سوم پیمانه را از مصالح پر نمایید، با ۲۵ ضربه توسط میله تمام سطح را بطور یکنواخت بکوبید، آنگاه یک سوم دیگر از پیمانه را پر کرده و عمل کوبیدن را تکرار کنید و بالاخره همین عمل را در مورد بقیه ظرف انجام دهید، عمل صاف کردن سطح مصالح را مطابق وضعیت مذکور در بند (۱-۶) صورت دهید.

۳-۶- فقط در مواردی که به طور خاص قید شده باشد باید برای تعیین وزن واحد غیر متراکم از روش غیر متراکم استفاده شود. در موارد دیگر وزن واحد متراکم باید به وسیله کوبیدن و یا لرزندان مصالح سنگی تعیین شود. برای مصالحی که حداکثر اندازه اسمی دانه‌های آن ۱.۵ اینچ (میلی متر ۳۷.۵) یا کمتر باشد از کوبیدن به وسیله میله تراکم و برای مصالحی که حداکثر اندازه اسمی دانه‌های آن بیش از ۱.۵ اینچ (۳۷.۵ میلی متر) و کمتر از ۶ اینچ (۱۵۰ میلی متر) باشد باید از لرزندان استفاده کرد.

در روش لرزاندن مانند روش متراکم و در سه لایه پیمانه را پر کرده و بعد برای هر لایه پیمانه را بر روی یک سطح صاف و محکم مانند یک سطح بتنی قرار داده و طرفهای مقابل آنرا به طور متناوب به اندازه ۵ سانتی متر از زمین بلند کنید و به طور آزاد آنرا رها کنید. این عمل را در هر سه لایه تکرار کنید و هر لایه را با ۵۰ بار بلرزانید (هر طرف ۲۵ بار) عمل صاف کردن سطح مصالح مانند حالت روش غیرمتراکم، صورت می‌گیرد.

تذکر ۱: شدت کوبیدن هر مرحله بایستی به نحوی صورت گیرد که میله حداکثر در لایه مربوطه فرو رود همچنین در کوبیدن اولین لایه، میله نبایستی به شدت به کف ظرف برخورد کند.
جرم پیمانه حاوی مصالح و جرم پیمانه خالی (تمیز شده) را با دقت یک گرم تعیین کنید.
در مورد سنگدانه‌های خیلی درشت به خصوص زاویه دار ممکن است عدم نفوذ میله مانع تراکم دانه‌ها گردد در این صورت باید ضربات محکمتری را وادار نمود.

محاسبات: 

وزن مخصوص واحد خشک – رابطه زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد (در هر سه حالت)
ɣ = وزن مخصوص واحد مصالح سنگی بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب

فرمول وزن مخصوص واحد مصالح سنگی

G = وزن مصالح و پیمانه بر حسب کیلوگرم

فرمول وزن مصالح و پیمانه

M1 = وزن پیمانه بر حسب کیلوگرم
V= حجم پیمانه بر حسب متر مکعب
F ضریب پیمانه بر حسب یک متر مکعب (با تقسیم چگالی آب به مقدار وزن آب پیمانه)
نتایج محاسبات را در جدول ۳ یادداشت نمایید.
نتایج را با مقادیر رایج مصالح سنگی مقایسه نمایید و میزان فضای خالی بین دانه‌ها را در مقایسه با نمونه‌های دیگر بررسی کنید.
درصد فضای خالی را می‌توان با اضافه نمودن آب به مخلوط متراکم یا غیر متراکم شده تا لبریز شدن آب اضافی و سپس توزین آن طبق روابط زیر بدست آورد.

فرمول وزن آب اضافه شده به سنگدانه ها

۱ = وزن مصالح و پیمانه و آب اضافه شده بر حسب کیلوگرم

فرمول محاسباتی

=W وزن آب اضافه شده برای تعیین درصد فضای خالی بین سنگدانه‌ها
۱V= حجم آب اضافه شده

فرمول درصد فضای خالی

= وزن مخصوص آب با توجه به دمای آب
V= حجم پیمانه که در بند ۵ محاسبه گردیده

فرمول وزن واحد خشک

سوال ۱-

همانگونه که قید شد وزن واحد خشک از رابطه زیر حاصل می‌گردد. مطلوب است تعیین مقدار وزن واحد در حالت ssd ؟

سوال ۲-

بجز روش ذکر شده برای تعیین درصد فضای خالی روش دیگری را برای تعیین درصد فضای خالی برای مقادیر ۱۰۰ درصد شن و ۱۰۰ درصد ماسه پیشنهاد کنید.

جدول شماره ۳

جدول شماره 3

توسط | ۱۳۹۷/۸/۲۹ ۲:۱۲:۱۱ ۲۱ام, اردیبهشت ۱۳۹۷|آزمایش های مهندسی, سنگدانه|بدون ديدگاه

ثبت ديدگاه

شش + 16 =