آزمایش تعیین وزن مخصوص شن و ماسه

///آزمایش تعیین وزن مخصوص شن و ماسه

روش تعیین وزن مخصوص ظاهری و وزن مخصوص انبوهی شن و ماسه

بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۴۹۸۰ و ۴۹۸۲ و دت ۲۱۰ و دت ۲۰۹ و ۱۲۸-۸۸ ASTM C و ASTM C127-88 

هدف: 

تعیین وزن سنگدانه‌ها نسبت به حجم مواد، به نحوی که شامل منافذ غیر قابل نفوذ نیز گردد.

اهمیت و کاربرد: 

این آزمایش وزن مخصوص انبوهی و ظاهری را بر اساس وزن سنگدانه‌های اشباع شده به مدت ۲۴ ساعت در آب با سطح خشک ssd تعیین می‌کند. وزن مخصوص انبوهی عموما در طرح اختلاط بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

وزن مخصوص ظاهری ناخالص – وزن مخصوص ظاهری سنگدانه‌ها به وزن مخصوص کانیهائی که سنگدانه‌ها از آن ساخته شده اند و مقدار منافذ داخل آنها بستگی دارد.
بطور کلی مقادیر وزن مخصوص سنگدانه‌ها در محاسبات طرح اختلاط کاربرد دارد و نه در سنجش کیفیت آنها، معمولا محاسبات در رابطه با بتن بر اساس اشباع با سطح خشک سنگدانه‌ها (s.s.d) صورت می‌گیرد. چون رطوبت موجود در تمام منافذ سنگدانه‌ها در واکنشهای شیمیایی شرکت ندارند. لذا می‌توان آن را نیز جزئی از سنگدانه‌ها در نظر گرفت و بر این پایه مقدار بدست آمده وزن مخصوص ظاهری ناخالص می‌تواند برای محاسبات بازدهی بتن و مقدار سنگدانه‌های لازم برای حجم معینی از بتن به کار می‌رود.  سنگدانه‌ها طبیعی دارای وزن مخصوصی بین [kg/m3] 2400 تا [kg/m3] 3000 دارند.

وزن مخصوص = نسبت جرم (یا وزن در هوا) واحد حجم یک ماده به جرم همان حجم از آب در یک دمای معین وزن مخصوص نامیده می‌شود این کمیت بدون واحد می‌باشد.
وزن مخصوص ظاهری = نسبت وزن واحد حجم قسمت نفوذناپذیر سنگدانه در دمای معین به وزن همان حجم آب فقط در همان دما
وزن مخصوص انبوهی = نسبت وزن واحد حجم سنگدانه در هوا (شامل منافذ نفوذپذیر و نفوذناپذیر در ذرات است اما منافذ بین دانه‌ها را شامل نمی شود) در دمای معین به وزن آب فقط هم حجم آن در همان دما.
وزن مخصوص انبوهی در حالت اشباع با سطح خشک = نسبت وزن واحد حجم سنگدانه‌ها در هوا که به مدت ۲۴ ساعت از آب اشباع شده است (شامل فضای خالی بین ذرات نمی شود) در دمای معین به وزن آب فقط هم حجم در همان دما.

وسایل آزمایش: 

ترازو – حداقل ظرفیت ۱ کیلوگرم با دقت ۰.۱ گرم یا کمتر
پیکنومتر – یک استوانه یک لیتری (شیشه ای) با سر مخروطی فلزی که در رأس آن سوراخ ریزی قرار دارد.
کوره – کوره باید قادر به تولید دمای یکنواخت Co5±۱۰۵ باشد.
سشوار – دستگاه خشک کن بطوریکه از جریان هوای گرم برخوردار باشد.
دستگاه چگالی سنج – این دستگاه شامل سبد سیمی که ظرفی است استوانه‌ای مشبک سیمی که دارای چشمه‌های ۳.۲۵mm می‌باشد، مخزن آب بطوریکه آب بندی شده و جهت توزین سبد حاوی سنگدانه‌ها در آب بکار می‌رود. برای دانه‌های با حداکثر اندازه اسمی ۳۷.۵ میلی متر یا کوچکتر
الک – الک نمره ۴ و یا کوچکتر

نمونه برداری:

نمونه باید از ارتفاع متوسط توده سنگدانه برداشته شود، بطوریکه هنگام برداشت، دانه‌ها از ظرف بیرون نریزد و باید از لحاظ توزیع دانه‌ها، نماینده کل دپوی شن باشد.
مقدار تقریبی نمونه شن مورد آزمایش بر حسب اندازه بزرگترین دانه‌ها مطابق جدول زیر باشد.

جدول دانه بندی شن

روش آزمایش: 

الف) برای ماسه

نمونه‌ای به وزن تقریبی ۵۰۰ گرم با استفاده از روش تقسیم کردن جدا نمائید.
نمونه را تا رسیدن به وزن ثابت در دمای C5±۱۰۵ در کوره قرار داده تا خشک شود (به مدت ۲۴ ساعت). سپس آن را به مدت کافی در دمای اطاق قرار داده تا سرد بشود (تا زمانیکه بتوان سنگدانه‌ها را با دست جابجا کرد) و آنگاه وزن نمائید.
نمونه‌ها را در ظرفی محتوی آب با درجه حرارت طبیعی به مدت ۲۴ ساعت قرار داده تا کاملا خیس (اشباع با سطح مرطوب) شود.
نمونه را با دقت کامل از آب خارج نموده بطوریکه هیچ دانه‌ای به هدر نرود سطح آن را توسط سشوار خشک کرده و وزن نمائید (وزن در حالت اشباع با سطح خشک).
بخشی از پیکنومتر را با آب پر کرده، نمونه ماسه را درون آن بریزید و سپس تا ۹۰% حجم ظرف به آن آب اضافه نمائید. برای خارج شدن حباب‌های هوا آنرا تکان دهید و سپس پیکنومتر را کاملا از آب پر کرده و وزن کل آنرا (با مصالح و آب) تعیین نمائید.
وزن پیکنومتر در حالت پر از آب را با دمای حدود C23 تعیین نمایید.
سنگدانه‌های ریز را از پیکنومتر بیرون آورده و آنرا در دمای C5±۱۰۵ درجه خشک نموده تا به وزن ثابت برسد. آنگاه به مدت ۱±۰.۵ ساعت در محیط آزمایشگاه قرار داده تا کاملا خنک گردد و آنرا وزن نمائید.

یادآوری ۱: الف) دمای آب بایستی در حدود ۲۳±۱.۷ C باشد.

ب) همه وزنها باید با دقت ۱/۰ گرم اندازه گیری و ثبت شوند.

محاسبات: 

الف) برای ماسه
وزن مخصوص انبوهی ماسه‌ها را با استفاده از رابطه زیر محاسبه نمائید.

فرمول وزن مخصوص انبوهی ماسه

که در آن:

-A وزن سنگدانه‌های خشک شده در گرمخانه بر حسب گرم
-D وزن ماسه‌های در حال اشباع با سطح خشک [gr]
-C وزن پیکنومتر پر از آب وماسه [gr]
-B وزن پیکنومتر پر از آب [gr]
وزن مخصوص انبوهی در حالت اشباع با سطح خشک از رابطه زیر بدست می آید.

وزن مخصوص انبوهی در حالت اشباع

وزن مخصوص ظاهری از رابطه زیر بدست می آید.

فرمول وزن مخصوص ظاهری ماسه

ب) برای شن: 

پس از تقسیم بندی نمونه برداشت شده به روش ۴ قسمتی از دپو، آنرا در الک ۴.۷۵ میلی متر با آب شستشو داده تا خاک و دیگر موادی که سطوح دانه‌ها را پوشانده اند از آنها جدا شوند.
وزن نمونه مورد آزمایش مطابق مقادیر وزنی داده شده در جدول

یادآوری ۲: اگر سنگدانه‌ها دارای مقدار زیادی دانه‌های ریزتر از ۴.۷۵ میلی متر باشند باید از الک ۲.۳۶ میلی متر استفاده شود.
نمونه را تا رسیدن به وزن ثابت در دمای C5±۱۰۵ خشک کنید. سپس آنرا به مدت کافی در دمای اتاق قرار داده تا سرد بشود. آنگاه وزن نمائید.
نمونه را به مدت ۲۴ ساعت در ظرف پر از آب در دمای طبیعی نگهدارید.
نمونه را از درون آب بیرون آورده و آنرا روی پارچه جاذب رطوبت پهن کرده تا سطح دانه‌ها خشک شوند. می‌توان برای خشک کردن دانه‌ها از سشوار کمک گرفت و نمونه‌ها را وزن کنید.
نمونه‌ها را پس از توزین در حالت ssd بلافاصله داخل سبد سیمی قرار داده و سپس توسط قلابی که به ترازو وصل است آویزان کرده و به آرامی در مخزن آب که در زیر سبد قرار دارد (دمای آب ۲۳±۱.۷ C وزن مخصوص kg/m32±۹۹۷ باشد) فرو برید و سپس وزن کنید. قبل از توزین نمونه باید دقت کنید که هنگام فرو بردن سبد سیمی در آب، با تکان دادن آن هوای محبوس بین دانه‌ها خارج شده باشد.
سبد سیمی در آب را نیز وزن نمائید.
ظرف محتوی نمونه در حین وزن کردن باید در عمقی قرار گیرد که کاملا از آب پوشیده شود.

محاسبات: 

الف) وزن مخصوص ظاهری ناخالص شن را با استفاده از رابطه زیر محاسبه نمائید.

فرمول وزن مخصوص انبوهی شن در حالت اشباع

که در آن:
-H وزن سنگدانه‌های خشک شده [gr] در هوا
-G جرم شن‌های اشباع با سطح خشک [gr] در هوا
-E جرم سبد سیمی حاوی شن در حالت (s.s.d) در آب [gr]
-F وزن سبد سیمی خالی در آب [gr]

فرمول وزن مخصوص شن

سوال- همانگونه که در متن آزمایش قید گردیده است این آزمایش در حالت ssd (اشباع با سطح خشک) صورت می گیرد. روش آزمایشی تعیین ssd بودن ماسه را بیان کنید.

توسط | ۱۳۹۷/۸/۲۹ ۲:۱۲:۵۴ ۱ام, خرداد ۱۳۹۷|آزمایش های مهندسی, سنگدانه|بدون ديدگاه

ثبت ديدگاه

3 × 2 =