تولید سیمان به کنترل دقیق نیاز دارد و آزمایش های متعددی در آزمایشگاه های کارخانجات سیمان انجام می شوند تا اطمینان حاصل گردد که سیمان دارای کیفیت مورد نظر بوده و با الزامات استانداردهای مربوطه مطابقت دارد. با وجود این بهتر است که خریدار و یا یک آزمایشگاه مستقل، آزمایش های پذیرش را انجام دهند، و یا اغلب بیشتر آن دسته از خواص مربوطه سیمان که برای مقاصد ویژه ای به کار برده می شوند مورد آزمایش قرار می گیرند. آزمایش های ترکیبات شیمیایی و نرمی ذرات به ترتیب در استانداردهای اروپایی EN 196-1:1987 و EN 196-6:1989 داده شده اند. آزمایش های بیشتری در بخش سوم آیین نامه BS 4550:1978 برای سیمانهای پرتلند معمولی و زودسخت شونده داده شده اند. در بحث انواع دیگر سیمان در فصل بعد استانداردهای مربوطه دیگری نیز ارائه شده اند.
روانی خمیر متعارف سیمان
برای تعیین زمان های گیرش اولیه و نهایی، و یا برای آزمایش سلامت Le Chatelier خمیر خالص سیمان با روانی متعارف باید به کار برده شود. بنابراین لازم است که برای هر سیمان معین، میزان آب خمیر که روانی متعارف را به دست می دهد مشخص شود.
روانی خمیر با دستگاه ویکات که در شکل ۲۵-۱ نشان داده شده است و با متصل نمودن سنبهای به قطر ۱۰mm به انتهای میله نگاه دارنده، اندازه گیری می شود. خمیر آزمایشی، از سیمان و آب با روش توصیه شده آماده می گردد و در قالب مخصوص ریخته می شود. سنبه در تماس با سطح خمیر قرار داده شده و آزاد می شود تا تحت اثر وزن خود به داخل خمیر نفوذ کند، عمق نفوذ به روانی خمیر بستگی دارد. طبق آیین نامه EN 196-3|:1987 روانی خمیر وقتی به حالت متعارف می رسد که نفوذ سنبه به داخل خمیر تا mm ۱ ±۶ از کف قالب، باشد. میزان آب خمیر متعارف بر حسب درصد جرم سیمان خشک بیان می شود و دامنه معمولی مقادیر آن بین ۲۶ و ۳۳ درصد است.
زمان گیرش
فرآیند فیزیکی گیرش در صفحه ۲۴ مورد بحث قرار گرفت. در اینجا روش واقعی تعیین زمان گیرش به اختصار مورد بررسی قرار می گیرد. زمان های گیرش سیمان را با استفاده از دستگاه ویکات و با سوزن یا سنبه های نفوذی مختلف (شکل ۲۵-۱) اندازه می گیرند.روش آزمایش در آیین نامه EN 196-3:7987 داده شده است.
شکل ۲۵-۱: دستگاه ویکات
برای تعیین گیرش اولیه از یک سوزن با مقطع دایره شکل به قطر 0.05±1.13 mm استفاده می نمایند. این سوزن تحت اثر وزن توصیه شده جهت نفوذ به داخل خمیری با روانی استاندارد (آب متعارف) که در داخل قالب مخصوصی قرار دارد، به کار برده می شود. وقتی خمیر به حدی سفت شده باشد که سوزن نتواند تا به عمقی بیش از mm 5±1 از کف قالب نفوذ نماید، در این حالت گفته می شود که گیرش اولیه رخ داده است. گیرش اولیه را بر حسب زمان سپری شده از هنگام مخلوط کردن آب با سیمان محاسبه می نمایند. آیین نامه 197-1:1992 ENV حداقل زمان ۶۰ دقیقه را برای سیمان های با مقاومت تا MPa5/42 و ۴۵ دقیقه را برای سیمان های با مقاومت بیشتر تجویز نموده است. آیین نامه آمریکایی ASTM C 150-94 حداقل زمان گیرش اولیه ۴۵ دقیقه را همچنین با به کار بردن دستگاه ویکات که در آیین نامه ASTM C 191-92 توصیف گردیده، تجویز نموده است. در روش دیگری با استفاده از سوزن های (ASTM C 266-89)Gillmore مقدار زیادتری برای زمان گیرش به دست می آید. آیین نامه BS 915:1972(1983) زمان گیرش اولیه سیمان برقی را بین ۲ تا ۶ ساعت تجویز نموده است.
گیرش نهایی به وسیله سوزن مشابهی اندازه گیری می شود که بر روی آن کلاهکی تعبیه گردیده که دارای لبه تیز دایره شکل با قطر 5mm می باشد و این لبه 0.05mm عقب تر از نوک سوزن قرار دارد. زمان گیرش نهایی وقتی اتفاق می افتد که سوزنی که به آرامی تا سطح خمیر سیمان پایین آورده شده است، تا عمق 0.05mm در خمیر فرو رود، به طوری که کلاه لبه دار اثری بر روی سطح خمیر بجا نگذارد. زمان گیرش نهایی از لحظه افزودن آب به سیمان در نظر گرفته می شود. محدودیت های زمان گیرش نهایی دیگر در هیچ یک از استانداردهای اروپایی یا ASTM مشاهده نمی شود.
اگر دانستن زمان گیرش نهایی ضروری باشد، ولی هیچگونه نتیجه آزمایش در دسترس نباشد، ممکن است بهره گیری از این مشاهده که در دمای معمولی اطاق، زمان گیرش اولیه و نهایی اکثر سیمان های پرتلند معمولی و زودسخت شونده تجاری آمریکایی، تقریبا به شکل زیر با یکدیگر مرتبط اند، مفید باشد:
(زمان گیرش اولیه به دقیقه) × 2.1 +90 = زمان گیرش نهایی (دقیقه)
از آنجا که گیرش سیمان تحت تاثیر دما و رطوبت محیط اطراف قرار می گیرد، این عوامل در آیین نامه EN 196-3:1987 به صورت زیر مشخص شده اند: دمای اطاق مخلوط کردن ملاتoC 2±20 و رطوبت نسبی هوا حداقل ۶۵ درصد .
آزمایش ها59-1 نشان داده اند که گیرش خمیر سیمان همراه با تغییری در سرعت پالس ماورای صوت از میان آن است ولیکن امکان توسعه روش دومی بر این اساس، برای سنجش زمان گیرش سیمان وجود نداشته است. کوشش های به عمل آمده در به کار گرفتن سنجش های الکتریکی نیز عمدتا به دلیل تاثیر مواد افزودنی بر خواص الکتریکی ناموفق بوده اند73-1.
باید به خاطر آورد که سرعت گیرش و سخت شدن (یعنی کسب مقاومت) کاملا مستقل از یکدیگر می باشند. به عنوان مثال زمانهای گیرش تجویز شده سیمان زودسخت شونده با زمانهای گیرش سیمان پرتلند معمولی تفاوتی ندارد، گرچه روند سخت شدن این دو سیمان با یکدیگر متفاوت است.
شاید در اینجا بی ارتباط نباشد که گفته شود، می توان زمان گیرش بتن را نیز تعیین نمود، اما این مشخصه با زمان گیرش سیمان تفاوت دارد. آیین نامه ASTM C 403-92 روشی را برای سنجش زمان گیرش مشخص نموده است که در آن روش نفوذ سنبه Proctor به داخل ملاتی که از الک کردن بتن معینی حاصل شده است، تعیین می گردد. تعریف این زمان گیرش، دلخواه بوده زیرا در عمل هیچگونه اتفاق مشخصی در هنگام گیرش رخ نمی دهد73-1. متخصصین روسی کوشش نموده اند که زمان گیرش بتن را بر حسب حداقل مقاومت الکتریکی سنجیده شده بین دو الکترود فلزی مدفون در بتن که جریان برق با فرکانس زیاد از میان آنها عبور می کند، تعیین نمایند.77-1
سلامت
لازم است که در خمیر سیمان، پس از حصول گیرش، تغییرات حجمی زیادی رخ ندهد و به ویژه انبساط قابل ملاحظه ای ایجاد نگردد، زیرا تحت شرایط گیرداری ممکن است باعث از هم پاشیدن خمیر سخت شده سیمان شود. چنین انبساطی می تواند در اثر هیدراتاسیون به تاخیر افتاده یا کند شده و یا واکنش های برخی ترکیبات موجود در خمیر سخت شده سیمان، مانند آهک آزاد، اکسید منیزیم و سولفات کلسیم رخ دهد.
اگر میزان آهک مواد خام تغذیه شده به کوره بیش از حدی باشد که بتواند با اکسیدهای اسیدی ترکیب شود، یا اگر عمل پخت یا سرد کردن رضایت بخش نباشد، آهک اضافی به صورت آزاد باقی خواهد ماند. این آهک سوخته شده فقط به آهستگی هیدراته می شود و از آنجا که آهک آب دیده حجم بیشتری از اکسید کلسیم اولیه اشغال می نماید، انبساط در آنها ایجاد می شود. به سیمانی که این نوع انبساط را از خود نشان می دهد، سیمان ناسالم می گویند.
آهک افزوده شده به سیمان باعث ناسالم شدن سیمان نمی گردد، زیرا این نوع آهک قبل از آنکه خمیر گیرش حاصل نماید به سرعت هیدراته می شود. از طرف دیگر آهک آزاد موجود در کلینکر با ترکیبات دیگر تواما تبلور یافته و لذا فقط بخشی از آن در خلال مدتی که خمیر سیمان هنوز گیرش حاصل نکرده است در معرض آب قرار می گیرد.
آهک آزاد را به وسیله آنالیز شیمیایی سیمان نمی توان تشخیص داد زیرا CaO آب ندیده را نمی توان از Ca (OH)2 که در اثر هیدراتاسیون جزیی سیلیکات ها به هنگام قرار گرفتن سیمان در معرض هوا تولید می گردد، تمیز داد. از طرف دیگر آزمایش بر روی کلینکری که تازه از کوره خارج شده، مقدار آهک آزاد را نشان می دهد، زیرا در این حالت هنوز سیمان هیدراته نشده است.
سیمان همچنین می تواند در اثر وجود MgO که به نحو مشابه CaO با آب واکنش نشان می دهد، ناسالم شود. ولیکن فقط اکسید منیزیم پریکلاژ (Periclase) که اکسید منیزیم متبلور «کاملا پخته» می باشد، به صورت مخرب واکنش زا بوده و اکسید منیزیم شیشه ای بی ضرر است. تا حدود ۲ درصد پریکلاژ (برحسب جرم سیمان) با ترکیبات اصلی سیمان ترکیب می شود، اما پریکلاژ اضافی عمدتا باعث انبساط می گردد و منجر به تخریب آرام می شود.
سولفات کلسیم سومین ترکیبی است که مستعد ایجاد انبساط می باشد: در این صورت سولفو آلومینات کلسیم تشکیل می گردد. باید به خاطر آورد که سولفات کلسیم آبدار یا سنگ گچ به کلینکر سیمان افزوده می شود تا از گیرش آنی جلوگیری به عمل آورد، اما اگر سنگ گچ بیش از مقداری که می تواند در جریان گیرش با C3A ترکیب شود، وجود داشته باشد، اثر ناسالم شدن سیمان به صورت انبساط آرام نتیجه خواهد شد. به این دلیل آیین نامه ها مقدار سنگ گچی را که می توان به کلینکر افزود، به شدت محدود می نمایند. تا آنجا که به خطر ناسالم شدن مربوط است، این محدودیت ها بسیار محافظه کارانه می باشند46-1.
از آنجا که اثرات ناسالم بودن سیمان، قبل از گذشت ماه ها و یا سالها ظاهر نمی شود، ضروری است که سلامت سیمان را به نحو تسریع شدهای آزمایش نمود. در آیین نامه EN آزمایشی که توسط Le Chatelier ابداع گردیده، تجویز شده است. دستگاه آزمایش Le Chatelier که در شکل ۲۶-۱ نشان داده شده، از یک حلقه استوانه ای برنجی که در امتداد طول آن بریده شده تشکیل گردیده است. به دو طرف این بریدگی دو شاخک نوک تیز متصل گردیده است، به این صورت باز شدن بریدگی در اثر انبساط سیمان با بزرگ نمایی زیادی نشان داده شده و به آسانی قابل سنجش است. حلقه بر روی یک قطعه شیشه ای قرار داده شده و سپس با خمیر سیمانی که دارای روانی متعارف است پر می گردد و بالاخره یک قطعه شیشه ای دیگر بر روی آن قرار داده می شود و سپس کل مجموعه در داخل اتاقکی با دمای ۲۰۱oC و رطوبت نسبی بیش از ۹۸ درصد، به مدت ۲۴ ساعت قرار داده می شود.
شکل ۲۶-۱: دستگاه Le Chatelier
در پایان این مدت فاصله بین دو انتهای آزاد شاخکها سنجیده می شود. مجددا قالب در داخل آب قرار داده شده و به تدریج حرارت داده می شود تا ظرف ۳۰ دقیقه بجوش آید. پس از جوشیدن برای مدت سه ساعت مجموعه از آب خارج شده و بعد از سرد شدن فاصله بین دو انتهای آزاد شاخکها مجددا اندازه گیری می شود. افزایش حاصل در این فاصله زمانی معرف انبساط سیمان می باشد که در آیین نامه ENV 197-1:1992 برای سیمان های پرتلند به ۱۰mm محدود شده است. اگر انبساط از این مقدار تجاوز نماید آزمایش دیگری بر روی نمونه ای از سیمان که بر روی سطحی گسترده شده تا به مدت ۷ روز در مجاورت هوای آزاد قرار گیرد، انجام می شود. ممکن است در خلال این مدت، قسمتی از آهک موجود در سیمان هیدراته یا حتی کربناته شود و همچنین خرد شدن فیزیکی اندازه ذرات، رخ دهد. در پایان دوره ۷ روزه آزمایش Le Chatelier تکرار می شود و میزان انبساط سیمان هوا دیده نباید از مقدار مشخص شده بیشتر گردد، این مقدار در گذشته ۵mm بوده است. سیمانی که نتواند حداقل در یکی از این دو آزمایش نتایج قابل قبول بدهد، نباید مورد استفاده قرار گیرد.
آزمایش Le Chatelier فقط ناسالم بودن ناشی از آهک آزاد را تشخیص می دهد. در بریتانیا اکسید منیزیم به ندرت در مقدار زیاد در مواد خامی که از آنها سیمان تولید میگردد یافت می شود ولی در سایر کشورها با آن برخورد شده است. به عنوان مثال در کشور هندوستان سنگ آهک با اکسید منیزیم کم به ندرت مشاهده می گردد، و بنابراین، قسمت عمده سیمان دارای مقدار زیادی MgO می باشد ولی انبساط را می توان با افزودن مواد سیلیسی فعال مانند خاکستر بادی یا پودر بسیار نرم خاک رس پخته شده، به طور قابل ملاحظه ای کاهش داد.
برای مثال در ایالات متحده آمریکا به دلیل اهمیت اجتناب از انبساط تاخیر یافته، سلامت سیمان با آزمایش اتوکلاو که در برابر هر دو عامل اکسید منیزیم و آهک آزاد حساسیت کافی دارد، سنجیده می شود. در این آزمایش که به وسیله آیین نامه ASTM C 151 - 93a تجویز شده است، نمونه منشوری از خمیر خالص سیمان با مقطع مربع شکل به ابعاد ۲۵mm و به طول 250mm ساخته شده و سپس برای مدت ۲۴ ساعت در هوای مرطوب عمل آورده می شود. سپس نمونه منشوری در اتوکلاو (دیگ بخار با فشار زیاد) قرار داده می شود. حرارت اتوکلاو در مدت ۱۵ ± ۶۰ دقیقه به ۲۱۶oC (فشار بخار MPa 2±0.07) رسانده شده و برای مدت ۳ ساعت در این دما ثابت نگاه داشته می شود. فشار زیاد بخار، هیدراتاسیون اکسید منیزیم و آهک را سرعت می بخشد. انبساط نمونه که در اتوکلاو حاصل می شود نباید از ۰٫۸ درصد تجاوز نماید.
نتایج آزمایش اتوکلاو نه تنها تحت تاثیر ترکیباتی که عامل انبساط می باشند، قرار می گیرد، بلکه همچنین تحت تاثیر مقدار C3A و موادی که با سیمان مخلوط می شوند۷۱-۱ و نیز عوامل ناشناخته دیگر واقع می گردد. لذا این آزمایش در عمل چیزی غیر از یک نشانه کلی از خطر انبساط دراز مدت را به دست نمی دهد1-1. اما معمولا آزمایشی بسیار شدید محسوب می شود زیرا ممکن است قسمتی از MgO بدون واکنش باقی بماند ولی خطای آزمایش، محافظه کارانه است.86-1
هیچگونه آزمایشی برای پی بردن به عدم سلامت به علت سولفات کلسیم زیاد، وجود ندارد، اما مقدار سولفات را می توان به آسانی، از طریق آنالیز شیمیایی تعیین نمود.
مقاومت سیمان
مقاومت مکانیکی سیمان سخت شده خاصیتی از سیمان است که شاید بیش از هر خاصیت دیگر از لحاظ کاربرد سازهای مورد نیاز می باشد. بنابراین، تعجب آور نیست که آزمایش های مقاومت در کلیه استانداردهای ویژگی های سیمان تجویز شده اند.
مقاومت ملات یا بتن به چسبانندگی خمیر سیمان، چسبندگی سیمان به سنگدانه ها و تا حدی به مقاومت خود سنگدانه ها بستگی دارد. در این مرحله عامل اخیر مورد بررسی قرار نمی گیرد و از طريق مصرف سنگدانه های استاندارد شده، اثر این عامل بر مقاومت سیمان ثابت نگاه داشته می شود.
به دلیل مشکلات مربوط به در قالب ریختن و آزمایش نمودن، که منجر به پراکندگی زیادی در نتایج آزمایش ها می گردد، انجام آزمایش های مقاومت بر روی نمونه های خمیر خالص سیمان صورت نمی گیرد. ملات ماسه سیمان و در پاره ای موارد بتن با نسبت های تجویز شده، که از مصالح معین و تحت شرایط دقیقا کنترل شده ساخته می شوند را، به منظور تعیین مقاومت سیمان به کار می برند.
چندین نوع آزمایش مقاومت وجود دارند: کشش مستقیم، فشاری مستقیم و خمش. آزمایش آخر در واقع مقاومت کششی در حالت خمش را می سنجد، زیرا همان طور که به خوبی شناخته شده است، مقاومت خمیر سیمان هیدراته شده در فشار بیشتر از مقاومت آن در کشش می باشد.
در گذشته آزمایش کشش مستقیم بر روی خشت های بریکت بسیار متداول بود، اما اعمال کشش خالص، قدری مشکل است، به طوری که نتایج چنین آزمایشی پراکندگی نسبت زیادی دارد. به علاوه، از آنجا که معمولا روش های طراحی سازه ها به نحوی می باشند تا از مقاومت مناسب بتن در حالت فشاری بهره برداری گردد، مقاومت کششی مستقیم سیمان کمتر از مقاومت فشاری مورد توجه قرار دارد.
به صورت مشابه مقاومت خمشی بتن عموما کمتر از مقاومت فشاری آن مورد توجه قرار گرفته، گو اینکه در روسازیها، دانستن مقاومت کششی بتن حائز اهمیت است. در نتیجه امروزه مقاومت فشاری سیمان، به عنوان عامل اصلی در نظر گرفته می شود، و عقیده بر آن است که مناسب ترین آزمایش برای تعیین مقاومت سیمان، آزمایش ملات ماسه - سیمان است.
استاندارد اروپایی EN 196-1:1987 آزمایش تعیین مقاومت فشاری نمونه ملات را تجویز نموده است. نمونه های مکعبی ۴۰mm معادل (به دست آمده از منشورهای ۴۰ در ۴۰ در mm ۱۶۰)، که ابتدا در خمش به دو نیم می شوند، و یا اینکه به دو قسمت شکسته می شوند، مورد آزمایش قرار می گیرند. لذا انجام آزمایش خمش بر روی یک دهانه ۱۰۰mm با بار متمرکز در وسط آن اختیاری است.
آزمایش بر روی نمونه های ملات با ترکیب معین که با «ماسه استاندارد CEN» ساخته می شود، انجام می گیرد. (CEN مخفف اسم فرانسوی کمیته اروپایی استانداردها می باشد.) ماسه از نوع طبیعی، سیلیسی، و گرد گوشه است که می توان آن را از منابع مختلفی تهیه نمود. برخلاف ماسه Leighton Buzzard (به زیر رجوع شود)، این ماسه اندازه یکنواختی ندارد، اما بین ۸۰μm و 1.6mm دانه بندی شده است. نسبت ماسه به سیمان برابر است با ۳ و نسبت آب به سیمان 0.50، می باشد. ملات را در یک مخلوط کن پخت شیرینی، مخلوط می نمایند و بر روی صفحه میزی که با سقوط ۱۵mm هر بار ضربه ایجاد می نماید، متراکم می شود، می توان از یک میز لرزاننده نیز استفاده کرد به شرط آنکه تراکم مشابهی را ایجاد نماید. نمونه ها پس از ۲۴ ساعت نگاه داری در محیط مرطوب از قالب خارج شده و سپس در آب با دمای ۲۰oC عمل آورده می شوند.
از آنجا که آزمایش های اولیه بریتانیایی یا آزمایش های مشابه در بعضی از کشورها مورد استفاده قرار می گیرند، ممکن است شرح مختصری از این آزمایش ها، مناسب باشد. اساسا دو روش استاندارد بریتانیایی برای آزمایش تعیین مقاومت فشاری سیمان وجود دارد که در یکی از آنها از ملات و در دیگری از بتن استفاده می شود.
در آزمایش ملات، یک مخلوط ۱ به ۳ سیمان به ماسه به کار برده می شود. ماسه در این آزمایش از نوع ماسه استاندارد Leighton Buzzard بوده که از معادن نزدیک شهری به همان اسم در منطقه Bedfordshire انگلستان به دست می آید. این ماسه به صورت تک اندازه می باشد. آب مخلوط ۱۰ درصد جرم مواد خشک می باشد که این مقدار آب متناظر با نسبت جرمی آب به سیمان 0.4 است. عمل مخلوط کردن بر طبق روش استاندارد توصیه شده در بخش ۴-۳ آیین نامه BS 4550:1978 صورت می گیرد و نمونه های مکعبی به ضلع 70.7mm با استفاده از میز لرزاننده با فرکانس ۲۰۰Hz که در ۲ دقیقه اعمال می گردد، ساخته می شوند. مکعب ها را پس از ۲۴ ساعت از قالب خارج نموده و تا هنگام آزمایش در آب عمل می آورند و با سطح مرطوب مورد آزمایش قرار می دهند.
از آزمایش ملات لرزانده شده، نتایج نسبتا قابل اطمینانی حاصل می گردد، وليكن پیشنهاد شده است که ملات ساخته شده با سنگدانه های تک اندازه منجر به پراکندگی بیشتری در مقادیر مقاومت به دست آمده، در مقایسه با بتن ساخته شده تحت همان شرایط می گردد. می توان استدلال نمود که عملکرد سیمان در بتن و نه در ملات، به ویژه ملاتی که با سنگدانه های تک اندازه ساخته می شود و هرگز در عمل مورد استفاده قرار نمی گیرد، مورد توجه است. به این دلایل در استانداردهای بریتانیایی آزمایش بر روی بتن معرفی گردیده است.
در آزمایش بتن یکی از نسبت های آب به سیمان 0.60، 0.55 و یا 0.45 را با توجه به نوع سیمان می توان به کار برد. مقادیر سنگدانه درشت و ریزی که باید از معادن ویژه ای تهیه شوند در بخش های چهارم و پنجم آیین نامه BS 4550:1978 داده شده اند. مخلوط ها برای نمونه های مکعبی به ابعاد ۱۰۰mm با روش تجویز شده، تحت شرایط معینی با دست ساخته می شوند. دما و شرایط رطوبتی اتاق مخلوط کردن، محفظه عمل آوردن، اتاق آزمایش فشار و دمای مخزن آب عمل آوردن مشخص شده اند. علاوه بر ارضای حداقل مقاومت در عمرهای مشخص، مقاومت عمرهای بعدی باید زیادتر از مقاومت عمرهای قبلی باشد، زیرا ممکن است سیر نزولی مقاومت، نشانه ای از عدم سلامت یا معایب دیگری در سیمان باشد. لازمه افزایش مقاومت با عمر، در مورد مکعب های ملات لرزانده شده نیز صادق است. این الزامات در آیین نامه ENV 197-1:1992 ارائه نشده اند. روش آیین نامه ASTM برای آزمایش مقاومت سیمان در آیین نامه ASTM C 109-93 تجویز گردیده که در آن نمونه های مکعبی شکل به ابعاد ۵۰mm با نسبت 1 به 2.75 ماسه استاندارد دانه بندی شده با نسبت آب به سیمان 0.485 آزمایش می شود.
ممکن است توجه به این سوال که آیا آزمایش های مقاومت سیمان باید بر روی نمونه های خمیر سیمان، ملات یا بتن صورت گیرد، بی مناسبت نباشد. قبلا بیان شد که ساخت نمونه های خمیر خالص سیمان مشکل است. تا آنجا که به بتن مربوط می شود محیط مناسبی برای آزمایش ها فراهم می آید.
اما مقاومت نمونه های بتنی تحت تاثیر خواص سنگدانه های به کار برده شده در آن قرار می گیرد. به کار بردن سنگدانه های استاندارد در آزمایش های بتن در قسمتهای مختلف کشور (صرف نظر از کشورها) مشکل یا حتی غیرعملی خواهد بود. استفاده از ملات با سنگدانه های استاندارد شده یک سازش منطقی به نظر می رسد. در هر حال کلیه آزمایش ها به جای سنجش مستقیم مقاومت فشاری خمیر هیدراته شده سیمان، دارای ماهیت مقایسه ای می باشند. به علاوه تاثیر سیمان بر خواص ملات و بتن از نظر کیفیت یکسان است و رابطه بین مقاومتهای نمونه های متناظر ساخته شده از دو نوع مصالح خطی است. برای مثال، این موضوع در شکل ۲۷-۱ منعکس گردیده است. ملات و بتن با نسبت های ثابت و هرکدام با نسب آب به سیمان 0.65 به کار برده شدند. مقاومت ها برای هر زوج از نمونه ها یکسان نیستند که حداقل، قسمتی به دلیل متفاوت بودن شکل و اندازه نمونه های به کار برده شده می باشد، ولیکن ممکن است اختلافات ذاتی کیفیت بین مقاومتهای ملات و بتن ناشی از مقدار بیشتر هوای محبوس شده در ملات نیز باشد.
مقایسه درخور توجه دیگر می تواند بین مقاومت بتن ساخته شده طبق بخش ۴-۳ آیین نامه BS 4550:1978 با نسبت آب به سیمان 0.60 و مقاومت ملات ساخته شده طبق آیین نامه EN 196-1:1978 با نسبت آب به سیمان 0.50 باشد. نه فقط نسبت آب به سیمان، بلکه شرایط دیگر نیز بین این آزمایش ها متفاوت است، به طوری که مقادیر مقاومت منتجه نیز با یکدیگر متفاوت اند.
شکل ۲۷-۱: رابطه بین مقاومت های بتن و ملات با نسبت آب به سیمان یکسان37-1
Harrison 1-88به رابطه زیر پی برد:
Loge (M/C) = 0.28/d + 0.25
که در آن
C = مقاومت فشاری نمونه های مکعبی بتن طبق آیین نامه BS 4550 بر حسبMPa ،
=M مقاومت فشاری منشورهای ملات طبق آیین نامه BS 196 بر حسب MPa و
d= عمر در هنگام آزمایش بر حسب روز.
می توان به صورت آسان تر نسبت M/C را به صورت زیر جدول بندی نمود.
|
عمر(روز) |
2 |
3 |
7 |
28 |
|
نسبت (M/C) |
1.48 |
1.41 |
1.34 |
1.30 |
علاوه بر مشخصه های نمونه های آزمایشی، تفاوت مهم دیگری بین مفهوم مقاومت به دست آمده طبق استاندارد اروپایی EN 196-1:1987 و آیین نامه قدیمی بریتانیا و اغلب استانداردهای دیگر وجود دارد که به معنای عبارت، «حداقل مقاومت» مربوط می شود. در استانداردهای متعارف باید کلیه نتایج از حداقل مقدار تجویز شده ، بیشتر باشند. از طرف دیگر در استاندارد EN 196-1:1987 حداقل مقدار مقاومت، معرف مقدار مشخصه ای است که ۹۵ درصد از کلیه نتایج، باید از این مقدار بیشتر باشند، به علاوه مقدار مطلقی مشخص گردیده است که مقاومت مشخص شده نباید در کمتر از این مقدار واقع شود.
