■ آزمایشات بتن بخش عمران

تعیین وزن مخصو ص سیمان
آزمایش شماره 1
مواد و ابزار مورد نیاز:
 ترازو
 مزور 100 سی سی
 الکل،اتر ویا نفت سفید به مقدار 70 سی سی
 سیمان
 سیمان یکی از اصلی ترین ترکیبات تشکیل دهنده بتن است ، به همین جهت میزان سیمان و ترکیب تشکیل دهنده آن نقش مهم و اساسیی در افزایش مقاومت و سلامت بتن دارد و به همین جهت دانستن خواص فیزیکی و شیمیایی سیمان برای ساخت بتن اهمیت پیدا می کند.

نحوه آزمایش: پس از توزین سیمان و جدا کردن 64gr سیمان آن را در داخل استوانه مدرجی که قبلا به میزان 70 c.c الکل داخل آن ریخته ایم می ریزم و سیمان و الکل را باهم مخلوط می کنیم تفاوت حجم حاصله از حجم الکل (70 سی سی) میزان حجم الکل را بدست می آوریم حال بادانستن جرم و حجم سیمان می توانیم به وسیله فرمول m/v وزن مخصوص نمومهً سیمان را بدست می آوریم.

وزن ظرف 169.4 gr
وزن نمونه سیمان 64 gr
حجم الکل 70 c.c.
حجم سیمان و الکل 92 c.c.
حجم سیمان c.c.

m/v=64/22=2.91 gr/cm3


تعیین وزن مخصو ص سیمان
آزمایش شماره 2
مواد و ابزار مورد نیاز:
 ترازو
 ظرف استوانه ای CT13
 کولیس
 سیمان
نحوه آزمایش: ابتدا ابعاد(قطر و ارتفاع) استوانه را به وسیله کولیس اندازه گرفته و به وسیله آنها حجم استوانه را محاسبه می کنیم. سپس استوانه را به وسیله سیمان پر می کنیم حال به وسیله ترازو وزن مجموعه را بدست می آوریم و سپس با معلوم بودن وزن و حجم سیمان با تقسیم وزن بر حجم وزن واحد حجم سیمان (وزن حجمی) سیمان را بدست می آوریم.

 باید توجه شود که در این آزمایش از وزن استوانه صرف نظر شده در غیر اینصورت می توانستیم وزن استوانه خالی را بدست آوردیم و از وزن مجموع استوانه و سیمان کم کنیم.

m/v

قطر ظرف استوانه ای (D=2r) 15.45 cm
ارتفاع ظرف استوانه ای 15.65 cm
حجم ظرف استوانه ای (حجم سیمان) 2934.007 cm3
وزن سیمان و ظرف 3583 gr
جرم واحد حجم سیمان gr/cm3

نمونه برداری
آزمایش شماره 3
مواد و ابزار مورد نیاز:
 دستگاه سمپل اسلیتر (جعبه تقسیم)
 مصالح سنگی (ماسه،شن)
 برای آزمایش بر روی پاره ای از خواص مصالح سنگی مانند شکل، اندازه، بافت سطحی و میزان جذب آب مصالح نمونه انتخاب شده برای آزمایش باید جوابگوی مصالح در مقیاس کلی آن باشد یعنی مقیاس کوچکی از کل مصالح بوده تا بتوانیم نتایج حاصله را برای کل مصالح استفاده کنیم.
 باید توجه داشته باشیم که مصالح دپو شده دارای دانه بندی یکسانی نمی باشند و ذرات درشت تر در رو و مصالح ریزتر به زیر می روند برای همین منظور برای نمونه برداری از مصالح ، از قسمتهای مختلف آن نمونه برداری می شود.
نمونه برداری به دو روش انجام میشود که عبارتند از:
 روش آزمایشگاهی
 روش کارگاهی

نمونه برداری به روش کارگاهی :
روش نمونه برداری: مقداری ماسه را به عنوان نمونه انتخاب می کنیم و بر روی سطح صافی آن را پخش کرده و بصورت دایره ای درمی آوریم. سپس این دایره را به چهار قسمت تقسیم می کنیم و دو قسمت روبروی هم را برداشته و دو قسمت دیگر را کنار می گذاریم و مصالح باقیمانده را مجددا بصورت دایره در می آوریم و عمل بالا را تا جایی ادامه می دهیم که مقدار مصالح باقیمانده به اندازه میزان مصالح مورد نیاز برسد.
 مقدار 1800 گرم ماسه به وسیله ظرفی که قبلا وزن کرده ایم را به روش فوق نمونه برداری می کنیم تا به وسیله آن مدول نرمی ماسه را بدست آوریم.

نمونه برداری
ادامه آزمایش شماره 3
نمونه برداری به روش آزمایشگاهی :
روش نمونه برداری: مقداری شن بادامی شکسته را انتخاب می کنیم و سپس آن را در داخل دستگاه سمپل اسپلیتر (جعبه تقسیم) می ریزیم. این دستگاه از یکسری قیفهای دوطرفه تشکیل شده است که مصالح را به داخل ظرفهای موجود در زیر دستگاه هدایت می کند (این دو نمونه تقریبا هم وزن می باشند).
این آزمایش را برای نمونه شن نخودی نیز عینا تکرار می کنیم.


دانه بندی نمونه های مختلف خاک
آزمایش شماره 4
مواد و ابزار مورد نیاز:
 سری الک ها
 مصالح سنگی (ماسه،شن)
 ترازو با دقت 1/0 گرم
 دستگاه Shaker
 گرمخانه Oven
نحوه آزمایش: ابتدا 5/1 کیلوگرم مصالح خشک را برمی داریم(حتما باید مصالح خشک باشد تا بتوانیم درصد موجود دانه ها را در کل مصالح به درستی تعیین کنیم) به همین جهت مصالح را به مدت 24 ساعت در داخل OVEN در دمای تقریبی 30 درجه سانتیگراد قرار می دهیم.

پس از خشک شدن مصالح الکهای مورد نیاز (با توجه به نوع مصالح و ریزی و درشتی مصالح) را انتخاب می کنیم و آنها را پس از تمیز کردن بترتیب پشت سرهم وصل می کنیم (بزرگترین الک از نظر قطر منافذ در بالا و ریزترین الک در پایین قرار می دهیم) و زیر آخرین الک نیز ته الک را قرار می دهیم .سپس مصالح را از بالا داخل الکها می ریزیم و سر الک را بر روی آن قرار می دهیم.
سپس سری الکها را بر روی دستگاه Shaker قرار می دهیم و سپس مدت زمان الک کردن (تکان دادن) را به وسیله عقربه دستگاه تنظیم می کنیم ( بین 5 تا 10 دقیقه که هرچه مصالح ریز دانه تر باشند این زمان بیشتر است) و آن را روشن می کنیم.
پس از پایان الک کردن و خاموش شدن دستگاه الکها را از هم جدا می کنیم و وزن تک تک آنها را حساب می کنیم و وزن الک خالی را از آن کم می کنیم.
نتایج بدست آمده از این آزمایش و نمودارهای دانه بندی به شکل زیر می باشند.

درصد جذب آب
آزمایش شماره 5
مواد و ابزار مورد نیاز:
 سری الک ها
 مصالح سنگی (ماسه،شن)
 ترازو با دقت 1/0 گرم
 کاغذ خشک کن یا حوله
 گرمخانه Oven
نحوه آزمایش: مقداری شن نخودی را در داخل آب به مدت 24 ساعت قرار می دهیم پس از آن مصالح را از آب خارج می کنیم و سطح دانه ها را بلافاصله پس از خارج کردن از آب به وسیله حوله خشک می کنیم تا سطح دانه ها براق شود سپس 300 گرم از مصالح را وزن کرده و داخل ظرفی می ریزیم و داخل گرمخانه(OVEN) قرار می دهیم و به مدت 24 ساعت نیز در داخل OVEN و در دمای 110 5C قرار می دهیم و پس از این زمان مصالح را از داخل OVEN در آورده و مجددا آن را وزن می کنیم .سپس درصد جذب آب را از رابطه زیر محاسبه می کنیم:


آزمایش فوق را عینا برای ماسه و شن بادامی انجام می دهیم که نتایج آن به شرح زیر است:

وزن نمونه اشباع وزن نمونه خشک درصد جذب آب
شن نخودی 300 gr 296.3 gr 1.25%
شن بادامی 55.9 gr 55.4 gr 0.9%
ماسه

تعیین وزن مخصوص ظاهری به روش پیکنومتر
آزمایش شماره 6
مواد و ابزار مورد نیاز:
 پیکنومتر
 مصالح سنگی (ماسه،شن)
 ترازو با دقت 1/0 گرم
 کاغذ خشک کن یا حوله
 گرمخانه Oven
 سینی
نحوه آزمایش: مقداری شن نخودی را در داخل آب به مدت 24 ساعت قرار می دهیم پس از آن مصالح را از آب خارج می کنیم و سطح دانه ها را بلافاصله پس از خارج کردن از آب به وسیله حوله خشک می کنیم تا سطح دانه ها براق شود سپس 300 گرم از مصالح را وزن کرده و داخل ظرفی می ریزیم و داخل گرمخانه(OVEN) قرار می دهیم و به مدت 24 ساعت نیز در داخل OVEN و در دمای 110 5C قرار می دهیم و پس از این زمان مصالح را از داخل OVEN در آورده و مجددا آن را وزن می کنیم . پس از توزین مصالح آنها را درون پیکنومتر می ریزیم سپس پیکنومتر را از آب پر می کنیم تا مجموع حجم آب و مصالح به 1000 سی سی برسد.بهتر است در این زمان پیکنومتر را سر و ته کنیم تا در اثر سر و ته کردن دانه های هوای محبوس زیر سنگدانه ها آزاد شده و به سطح آب بیایند و سپس دوباره با افزودن مقداری آب حجم مجموعه را به 1000 سی سی برسانیم.
وزن مخصوص مصالح به روش زیر بدست می آید:

تعیین وزن مخصوص ظاهری به روش دونگان
آزمایش شماره 7
مواد و ابزار مورد نیاز:
 دستگاه دونگان
 مصالح سنگی (ماسه،شن)
 ترازو با دقت 1/0 گرم
 کاغذ خشک کن یا حوله
 گرمخانه Oven
 سینی
 جعبه وزنه
 مخزن شناوری
 اساس کار در روش دونگان برپایه قانون ارشمیدس میباشد. یعنی به قسمت غوطه ور شده هر جسم در سیال نیرویی برابر وزن سیال جابجا هم حجم قسمت غوطه ور جسم شده در جهت بالا (کاهش وزن) از طرف سیال به جسم وارد می شود حال اگر سیال مورد آزمایش ما آب باشد چون می دانیم چگالی آب یک گرم بر سانتیمتر مربع می باشد حجم مصالح مورد آزمایش از نظر عددی با وزن آب جابجا شده (اختلاف وزن مصالح در حالت عادی و در داخل آب) برابر می باشند.
نحوه آزمایش: مقداری شن نخودی را در داخل آب به مدت 24 ساعت قرار می دهیم پس از آن مصالح را از آب خارج می کنیم و سطح دانه ها را بلافاصله پس از خارج کردن از آب به وسیله حوله خشک می کنیم تا سطح دانه ها براق شود سپس 100 گرم از مصالح را وزن کرده پس از توزین مصالح را درون دستگاه دونگان قرار می دهیم (داخل کفه ای داخل آب قرار می گیرد) و در کفه دیگر آنقدر سنگ قرار میدهیم تا دو کفه دستگاه به حالت تعادل در آید.
حا با توجه به اینکه جرم حجمی آب یک گرم بر سانتی متر مربع می باشد می توانیم اختلاف وزن واقعی مصالح (100 گرم) و وزن، وزنه هائی که روی کفه دستگاه قرار دارد را معادل با حجم مصالح مورد آزمایش در نظر گرفت.
تعیین وزن مخصوص ظاهری به روش دونگان
ادامه آزمایش شماره 7

سپس مصالح را از آب خارج می کنیم و داخل ظرفی می ریزیم و به مدت 24 ساعت در داخل گرمخانه(OVEN) و در در دمای 110 5C قرار می دهیم پس از این زمان مصالح را از داخل OVEN در آورده و مجددا آن را وزن می کنیم . و با استفاده از فرمولهای زیر می توانیم وزن مخصوص ظاهری ، وزن مخصوص توده ای و وزن مخصوص توده ای در حالت اشباع با سطح خشک مصالح را محاسبه نمود :
A : وزن نمونه خشک شده در OVEN
B : وزن نمونه اشباع با سطح خشک
C : وزن نمونه اشباع در آب

1 - وزن مخصوص توده أی :

2 - وزن مخصوص ظاهری :

3 - وزن مخصوص توده أی در حالت اشباع با سطح خشک :

نتایج بدست آمده در این آزمایش به شرح زیر است:
شن نخودی شن بادامی ماسه 06
وزن مصالح مورد آزمایش
(اشباع باسطح خشک) 100 gr -- 200 gr
A 98.9 gr -- 196.8 gr
B 100 gr -- 200 gr
C 62 gr -- 126 gr
حجم مصالح مورد آزمایش
B-C 38 gr -- 74 gr
وزن مخصوص 98.9 gr -- --

محاسبه وزن واحد حجم مصالح
آزمایش شماره 8
مواد و ابزار مورد نیاز:
 مصالح سنگی
 ترازو با دقت 1/0 گرم
 کولیس
 ظرف استوانه أی
 از آنجا که معمولا %75 بتن را مصالح سنگی تشکیل می دهند و نقش مهمی در خواص بتن مخصوصا مقاومت آن دارند محاسبه وزن حجمی آنها دارای اهمیت ویژه ای می باشد. دانستن خواص فیزیکی و شیمیایی سیمان برای ساخت بتن اهمیت پیدا می کند.
مقدمه: وزن مخصوص مصالح به دو صورت وزن مخصوص متراکم و وزن مخصوص غیرمتراکم تعریف می کنند. ولی از آنجاکه در بتن دوغاب (خمیرساخته) شده از سیمان فضاهای بین دانه های سنگی را پر می کند همواره از وزن مخصوص غیرمتراکم مصالح استفاده می کنیم و وزن مخصوص متراکم مصالح در عمل به کار نمی آید.پس آزمایش برای اندازه گیری وزن واحد حجم غیر متراکم مصالح انجام خواهد شد.
نحوه آزمایش : ابتدا ظرف استوانه ایی متناسب با مقدار مصالح مورد آزمایش انتخاب می کنیم و ابعاد آن را (عمق و قطر داخلی ظرف) بوسیله کولیس اندازه می گیریم. سپس ظرف را بوسیله ترازو وزن می کنیم و مصالح مورد آزمایش را در ظرف تا اندازه ای می ریزیم که تا لبه ظرف کاملاً از مصالح پر شود و ظرف حاوی مصالح را دوباره وزن می کنیم و با تفاضل وزن مجموعه و وزن ظرف، وزن مصالح را به دست می آوریم و از آنجا که حجم حجم غیر متراکم مصالح برابر با حجم ظرف می باشدحجم ظرف را بدست می آوریم .
وزن حجمی غیر متراکم مصالح مورد آزمایش از طریق فرمول زیر محاسبه خواهد شد :

وزن واحد حجم غیر متراکم :

محاسبه وزن واحد حجم مصالح
ادامه آزمایش شماره 8

نتایج بدست آمده از این آزمایش به شرح زیر می باشد:
نوع مصالح شن نخودی شن بادامی ماسه 0.6
قطرداخلی ظرف استوانه ای
عمق ظرف استوانه ای
حجم ظرف استوانه ای
وزن ظرف استوانه ای
وزن مصالح + وزن ظرف
وزن مصالح
حجم مصالح
وزن واحد حجم مصالح