پيشگفتار
هدف از تأليف اين مجموعه آشنايي دانشجويان دانشگاهها (در مقطع كارداني و كارشناسي) و ديگر مراكز آموزش عالي و با تكنولوژي بتن نگاشته شده است. گسيختگي و خرابي تعداد زيادي از سازه‌هاي بتني در زلزله‌هاي اخير ايران زلزله‌هاي ويرانگري مانند طبس – منجيل – رودبار – بيرجند – قائنات – بم … روشنگر اين واقعيت است كه مهندسين به اندازه كافي با بتن آشنا نمي باشند. در نتيجه اين ناآگاهي در ارتباط صحيح اجزاء بتن براي رسيدن به مخلوط مناسب و همچنين اجراي صحيح كارهاي بتني دقت كافي صورت نمي گيرد. به نظر مي‌رسد كه گاهي اثرات آب، هوا، دما و شرايط محيطي به حساب آورده نمي شود و لذا اطميناني در مورد پايايي و دوام سازه‌هاي بتني به وجود نمي آيد.

هم اكنون توليد ساليانه سيمان در كشور به ۳۲ ميليون تن رسيده است (سرانه هر نفر تقريبا ۵۰۰ كيلوگرم) و در نظر است تا پايان برنامه چهارم اقتصادي اين ميزان توليد به ۸۰ ميليون تن برسد (سرانه هر نفر تقريبا ۱۰۰۰ كيلوگرم) اين ميزان توليد سيمان كه بخش عمده آن در توليد بتن و فرآورده‌هاي بتني مصرف مي‌شود نشانگر اهميت بتن به عنوان مصالح ساختماني برتر قرن مي‌باشد. در اين راستا اجباري شدن تعدادي از استانداردهاي مصالح ساختماني از جمله سيمان – شن – ماسه – بتن آماده … به بهبود كيفيت سيمان و فرآورده‌هاي بتني كمك فراواني نموده است ولي متاسفانه هنوز تا رسيدن به مرحله بهره گيري كامل از كيفيت كامل بتن‌هاي توليد شده و مصرف شده در كشور فاصله زيادي وجود دارد. سريعترين راه

رسيدن به اين هدف ارتقاء سطح دانش و فرهنگ عمومي استفاده از بتن به عنوان مصالح ساختماني ممتاز مي‌باشد. از اين روست كه تقريبا در تمامي دانشگاههاي كشور مسابقات متعددي در زمينه بتن صورت مي‌گيرد و به علاوه دو انجمن بزرگ بتن ICI (انجمن بتن ايران) و ACI (انجمن بتن امريكا) همه ساله به منظور آگاهي و آموزش و ترغيب مهندسين نسل‌هاي آينده اقدام برگزاري مسابقات متعددي مي‌نمايد گرچه اذعان دارم كه هنوز براي كم كردن فاصله خود با استانداردهاي جهاني در زمينه توليد علم راه طولاني در پيش داريم ولي در خصوص امر پژوهش و تحقيقات در زمينه بتن فعاليتهاي خوب و چشمگيري در چند سال اخير توسط اساتيد و دانشجويان علاقه مند صورت گرفته است و دانشجويان دانشگاه آزاد اسلامي موفق به كسب رتبه‌هاي مناسبي در مسابقات كشوري و جهاني شده اند.

نگارش اين مجموعه بر اساس سر فصلهاي تعيين شده از طرف وزارت علوم تحقيقات و فن آوري صورت گرفته است در هر آزمايش ابتدا شرح مختصري از نكات و مزاياي و اهميت و كاربرد آزمايش داده شده و سپس روش آزمايش و استانداردهاي آن قيد شده است. در اين مجموعه به استانداردهاي آمريكا (ASTM , ACI) انگلستان (BS) ايران (استاندارد ملي ايران و دفتر امور فني و تدوين معيارهاي سازمان مديريت و برنامه ريزي كشور (دت) توجه شده است.

تقسيم بندي نمرات آزمايشگاه تكنولوژي بتن
نمره درس آزمايشگاه تكنولوژي بتن بر مبناي ۲۰ نمره محاسبه مي‌گردد و شامل چهار قسمت مي‌باشد. ۱- امتحان كتبي پايان ترم كه شامل سوال و مسئله مي‌باشد (۶ نمره) ۲- كار عملي كه به صورت مسابقه‌اي بين تمام دانشجويان آن ترم برقرار مي‌گردد. آئين نامه هر مسابقه در ابتداي هر ترم به اطلاع دانشجويان رسانيده مي‌شود ( ۶ نمره) ۳- گزارش كار:
گزارش كار مطابق با الگوي ذيل مي‌باشد.

مقدمه – هدف – وسايل و مصالح مورد نظر – شرح آزمايش – ثبت برداشتها و انجام محاسبات – ثبت استانداردها و مقايسه با استانداردها – پاسخ به سوالات – نتيجه گيري نمرات اين قسمت به ترتيب ذيل مي‌باشد (هر آزمايش بر مبناي ۲۰ در نظر گرفته مي‌شود)
گزارش كار در سه فصل جداگانه نگارش مي‌گردد.

فصل اول خمير سيمان – فصل دوم پركننده‌ها – فصل سوم بتن
در ابتداي هر فصل مقدمه‌اي كامل و جامع در مورد تمامي آزمايشات آن فصل و اهميت و كاربرد آن و استانداردهاي مختلف كشورهاي مختلف در آن مورد را مي‌بايد بيان نمود كه ۶ نمره را از ۲۰ نمره گزارش كار را به خود اختصاص مي‌دهد.

هدف از انجام آزمايش و لوازم و مصالح مورد نياز براي انجام آزمايش جمعا ۱ نمره
شرح آزمايش و عمليات انجام شده به ترتيب انجام عمليات ۲ نمره
ثبت نتايج و انجام محاسبات شامل كليه پارامترهاي بدست آمده از آزمايش ونحوه و تحليل و روابط مورد استفاده همراه با محاسبات و ذكر واحدهاي مورد استفاده شامل N يا kg يا متر يا سانتي متر و درجه سانتي گراد … ۲ نمره

مقايسه اعداد بدست آمده با استانداردهاي داده شده در جزوه و علت خطا يا اشتباه و تفاوت نتايج ۱ نمره
پاسخ به سوالات كه در حين آزمايشات از دانشجويان پرسيده مي‌شود ۳ نمره
نتيجه گيري با توجه به تعداد تمام آزمايشات صورت گرفته در هر فصل يك نتيجه گيري كلي در مورد مصالح مورد آزمايش جمعاً ۴ نمره
ذكر منابع و مراجع مورد استفاده در تدوين گزارش كار با ذكر شماره صفحه كتاب ۱ نمره
۴- حضور غياب و نظم در جلسه كلاسي (۲ نمره)

۱- كليه دانشجويان موظفند قبلا آزمايش هر هفته را مطالعه نموده و اطلاعاتي در مورد تئوري آزمايش داشته باشند.
۲- عمليات آزمايشگاهي به صورت گروهي انجام مي‌گيرد و هر گروه بايستي عمليات آزمايشي را به نحوه مناسبي في مابين خود تقسيم نمايند.
۳- مهلت تحويل گزارش كار دو هفته پس از پايان هر فصل آزمايشي مي‌باشد. (تكنولوژي بتن شامل سه فصل مي‌باشد ۱- فصل خمير سيمان ۲- فصل سنگدانه‌ها ۳- فصل بتن) در صورت برخورد با تعطيلي اولين روز پس از تعطيلي روز تحويل گزارش كار خواهد بود.

۴- در جلسات آزمايشگاه به صورت مرتب حضور داشته باشيد و همراه در جلسات آزمايشگاهي دستور كار را به همراه داشته باشد. درب آزمایشگاه در زمان شروع کلاسها بسته خواهد شد.

حضور نامرتب – عدم مطالعه دستور كار – نداشتن دقت علمي و عملي در آزمايشگاه در نظر گرفته مي‌شود.
۵- در هنگام استفاده از وسايل در حفظ آن بكوشيد و پس از انجام آزمايش لوازم آزمايش را تميز و مرتب كنيد.

مقدمه
مبحث تكنولوژي بتن براي اكثر اشخاص در ابتدا همانند دروس حفظ كردني به نظر مي‌رسد ليكن با اندكي تامل وتوجه عميق تر به مطالب مختلف از جمله اجزاي متشكله بتن و نحوه تاثير آنها روي يكديگر و نهايتا روي خواص بتن تازه و خواص بتن سخت شده مشخص مي‌گردد كه فقط با درك صحيح مبحث تكنولوژي بتن مي‌توان به بتني با كارايي و پايايي مناسب دست يافت. نظر به كاربردي بودن اين تكنولوژي سوالات و مشكلات عمدتا در حين كار مطرح مي‌شوند و لذا لازم است پاسخ اين سوالات توسط مسئولين آزمايشگاههاي بتن و يا كنترل كنندگان كيفيت بتن در كارگاه و يا مهندسين ناظر … و يا به طور كلي توسط تكنولوژيست‌هاي بتن پاسخ داده شود. مطالب اين كتاب برگرفته شده از آئين نامه بتن ايران (آبا) و استاندارد ملي ايران مي‌باشد.

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 مي‌گردد تشكيل شده است (امروزه براي كسب كارايي بهتر و پايايي بيشتر از انواع مواد افزودني بتن استفاده مي‌گردد)

توده اصلي بتن را سنگدانه‌هاي درشت و ريز (پركننده‌ها) تشكيل مي‌دهد. فعل و انفعال شيميايي بين سيمان و آب (خمير سيمان) كه به صورت غشاء غليظ اطراف سنگدانه‌ها را پوشانده باعث يكپارچه شدن و چسبيدن سنگدانه‌ها به يكديگر مي‌گردد كه سنگ حاصله بتن ناميده مي‌شود.
در اين كتاب (آزمايشگاه تكنولوژي بتن) به ترتيب در هر قسمت مطابق با آئين نامه بتن ايران آزمايشاتي انجام مي‌گردد و مطالب گسترده‌اي در مورد هر كدام از آزمايشات بيان مي‌گردد.
بنابر مطالب گفته شده اين كتاب به سه فصل كلي تبديل مي‌گردد.
فصل ۱- خمير سيمان (مخلوط آب و سيمان)

فصل ۲- پر كننده‌ها مخلوط شن (درشت دانه) و ماسه (ريزدانه)
فصل ۳ – بتن (خصوصيات بتن تازه و سخت شده)
با انتخاب تناسبات مختلفي از مصالح تشكيل دهنده بتن طيف وسيعي از مقاومتهاي مختلف بتن به دست مي‌آيد. امروزه توليد انواع مختلف سيمان – انواع سنگدانه‌هاي خاص – روشهاي مختلف نگهداري و عمل آوري بتن باعث كشف خواص گوناگوني از بتن شده است. در كنار خواص مكانيك مصالح مصرفي مهارت اجرا و نظارت دقيق عامل بسيار مهمي در كسب مقاومت بتن به شمار مي‌آيد عواملي كه باعث مقبوليت عمومي در استفاده از بتن گرديده است عبارتند از:
۱- شكل خميري قبل از گيرش (كه ميتواند به هر شكل دلخواهي درون قالب قرار گيرد)
۲- مقاومت خوب در برابر آتش سوزي و عوامل جوي

۳- دسترس بودن مصالح آن
۴- مقاومت فشاري خوب آن
در مقابل مزاياي فوق عيب عمده بتن ضعف آن در مقابل كشش مي‌باشد 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 مي‌گردد. موجب سخت و محكم شدن بتن مي‌گردد و باعث چسبندگي دانه‌هاي شن و ماسه (پركننده‌ها) به يكديگر مي‌گردد.
خمير سيمان عموما ۲۰ الي ۳۵ درصد كل حجم بتن را تشكيل مي‌دهد و حجم سيمان معمولا ۷ الي ۱۵ درصد حجم بتن را تشكيل مي‌دهد مطابق گراف زير

همانگونه كه بيان شده بين سيمان و آب فعل و انفعال شيميايي صورت مي‌گیرد 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 ۳ الي ۴ 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 مي‌باشد.

كمترين مقدار خمير سيمان در بتن مقداري است که دوغاب سيمان دور تمام سنگدانه‌هاي مخلوط را اندود كند و اگر كمتر از اين مقدار سيمان مصرف گردد دانه‌هاي سنگها به يكديگر نچسبيده و باعث كاهش شدت مقاومت بتن مي‌گردد و بيشترين مقدار خمير سيمان در بتن به اندازه‌اي مي‌باشد كه علاوه بر اينكه دور دانه‌هاي سنگي را اندود كرده فضاي خالي استخوان بندي سنگدانه‌ها 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 مي‌گردد در نتيجه بتن گران تر و كم مقاومتر مي‌گردد.
يكي از مهمترين عوامل در كيفيت بتن نسبت آب به سيمان مي‌باشد. برخي از مزاياي كاهش نسبت آب به سيمان به شرح زير مي‌باشد.

۱- افزايش مقاومت فشاري و مقاومت خمشي
۲- افزايش قابليت آب بندي
۳- كاهش جذب آب بتن

۴- افزايش مقاومت نسبت به عوامل جوي
۵- پيوستگي بهتر بين لايه‌هاي متوالي
۶- چسبندگي بهتر ميان فولاد و بتن
۷- 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 دانه‌هاي مصالح سنگي – زبري مصالح سنگدانه‌ها – گرما – رطوبت هوا در هنگام ساخت بتن به طور كلي هر چه بتن غليظ تر (اسلامپ كمتر) و دانه‌هاي سنگ درشت تر و هوا خنك تر و مطبوع تر و سطح دانه‌ها 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 مي‌گذارد.
۱- مقدار سيمان در مخلوط بتن
۲- نوع سيمان
۳- كيفيت سيمان
سيمان
سيمان يك واژه يوناني است پرتلند نام جزيره‌اي واقع در انگلستان مي‌باشد و به جهت اينكه سيمان پس از پختن به رنگ سبز شبیه جزيره پرتلند در مي‌آيد در تمام دنيا به نام سيمان پرتلند شناخته شده است.

در سال ۱۸۲۴ 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 ۱۸۴۵ (۲۱ 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 ۱۵۳ سال بعد در سال ۱۳۱۲ 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 مي‌ساختند و براي اندود و رومالي و بدنه آبگيرها مصرف مي‌گردند با گرد آهك شكفته و گرد آجر ملات سرخ رنگي مي‌ساختند و كف دروني ساختمانها را با آن روكش مي‌كردند كف قسمتهايي از كف تخت جمشيد و كاخ شوش با اين ملات سرخ رنگ روكش شده است و بعد از گذشت ۲۶۰۰ سال هنوز پابرجا مي‌باشد. بعلاوه با گرد آهك زنده و سفيده تخم مرغ ملاتي مي‌ساختند و براي درزگيري ساختمانهاي آبي (سازهاي هيدروليكي) ترك خورده و بند زدن ظروف چيني شكسته مصرف مي‌كردند.
انواع سيمانها

انواع گوناگون سيمانها توليد مي‌شود 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 ۱: مصارف عمومي دارد و براي هر كاري كه مستلزم ويژگيهاي خاص نباشد مناسب است.
سيمان پرتلند نوع ۲: در مواردي مصرف مي‌گردد 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 مي‌گردد.

سيمان پرتلند نوع ۳: سيماني با مقاومت زودرس است و معمولا در مواردي به كار مي‌رود كه قالبها بايد زودتر از موعد باز شوند.
سيمان پرتلند نوع ۴: 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 مي‌گيرد.
سيمان پرتلند نوع ۵: يك سيمان مقاوم در برابر سولفاتهاست و در بتني كه مورد حمله شديد سولفاتها قرار مي‌گيرند به كار مي‌رود. 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 سيمان‌ها از آسياب كردن و مخلوط كردن پوزلانها (خاكهاي طبيعي و مصنوعي جايگزين سيمان) با سيمان پرتلند ساخته مي‌شود. پوزولانها به مواد سيليسي يا سيليسي آلومينيومي اتلاق مي‌گردد 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 مي‌دهند درصد جايگزيني پوزلانها بين ۱۵ تا ۴۰ درصد متغير است. كاربرد عمده اين سيمانها در بتن ريزيهاي حجيم مي‌باشد و در مقابل سولفاتها مقاومتي بهتر از سيمان پرتلند نوع ۱ دارند.

سيمان پرتلند روباره‌اي: اين سيمان از آسياب و مخلوط كردن سيمان پرتلند و سرباره كوره آهنگذاري به دست مي‌آيد. درصد سرباره مخلوط بين ۲۵ تا ۷۰ 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 ۱ 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 مي‌باشد.

سيمانهاي پرتلند سفيد و رنگي: سيمان پرتلند سفيد مانند سيمان پرتلند معمولي ساخته مي‌شود. اگر در مواد خام سيمان پرتلند آهن موجود نباشد رنگ سيمان پرتلند سفيد مي‌شود حداكثر آهن در سيمان سفيد ۸/۰ درصد (۸ در هزار) وزن كل مي‌باشد.
براي ساخت سيمانهاي رنگي به لينكر سيمان سفيد ۵ تا ۱۰ درصد وزنش مواد معدني با نرمه سنگهاي رنگي آسياب مي‌كنند.
اضافه كردن اكسيد آهن براي رنگ قرمز – زرد – قهوه‌اي – 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 مي‌شوند نسبت به يخ زدن و ذوب شدن متوالي مقاومت بالايي دارند و همچنين در بتني كه تازه ساخته شده از جدايي دانه‌هاي سنگي جلوگيري مي‌كنند. مواد حباب زاي مناسب عبارتند از اسيدهاي چرب و صابونهاي آنها – رزين‌هاي چوب – ليگنوسولفونيت‌ها
سيمان ممتاز: مانند سيمان نوع ۱ ساخته مي‌شود ولي ريزتر آسياب شده و دو بار پخته مي‌گردد. اين نوع سيمان در موقع هيدراته شدن گرماي بيشتري در روزهاي اوليه توليد مي‌كند.
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 مي‌آيد. كلينكر فراورده‌اي 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 مي‌آيد.
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 مي‌شود و بر روي سطح هر دانه سيمان محصولات حاصل از هيدراته شدن پديد مي‌آيد كه به سبب متصل شدن اين محصولات به يكديگر و تمام دانه‌ها به يكديگر ارتباط پيدا مي‌كنند. اين واكنش شيميايي (هيدراتاسيون) همواره با توليد حرارت همراه مي‌باشد و هر چه كسب مقاومت سريع تر باشد توليد گرما در واحد زمان بيشتر خواهد شد.
۱- موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران (www.isiri.ir) تنها مرجع رسمي كشور است كه عهده دار وظيفه تهيه و تدوين و نشر استانداردهاي ملي (رسمي) مي‌باشد. 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.

۲- در ماده ۳۳ قانون نظام مهندسي و كنترل ساختمان مصوب اسفند ماه ۱۳۷۴ 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 ۱ روش تعيين جرم حجمي سيمان بر اساس استاندارد ASTM C188-89
1- هدف: تعيين جرم حجمي سيمان
۲- اهميت و كاربرد: جرم حجمي سيمان هيدروليكي به عنوان جرم واحد حجم ذرات جامد تعريف مي‌گردد. 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 مي‌آيد 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 ۲۴ ساعت در گرمخانه در دماي ۵۱۰۵ درجه سانتی گراد نگهداري نموده تا كاملا خشك شود جسم جامد خشك شده را وزن كنيد و سپس حجم آنرا بدون فضاي خالي بدست مي‌آوريم و از تقسيم وزن جسم جامد بر حجم آن مي‌توان وزن مخصوص ويژه آنرا مشخص نمود. در مورد سيمان يا مصالح ديگر ساختماني پودر شده مي‌بايست از پودر رد شده از الك ۲۰۰ استفاده نمود.

وزن مخصوص سيمان مطابق با استاندارد ايران به شرح ذيل مي‌باشد.
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 ۱/۰ 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 ۲۰۰ كه به مدت ۲۴ ساعت در دماي ۵۱۰۰ درجه سانتی گراد نگهداري شده است
بالن لوشاتليه – اين وسيله بالن استانداردي با مقطع دايره‌اي است كه شكل و ابعاد آن در شكل ۱ نشان داده شده است. در شكل كليه مشخصات بالن در ارتباط با نوشته‌ها – فاصله‌ها – فضاها و درجه بندي‌ها مشاهده مي‌شود.
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.
۴- شرح آزمايش:

بالن را با نفت يا الكل يا هر مايع ديگري تا نقطه‌اي بين علامتهاي ۰ تا ۱ 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 (گرم۶۴) را با دقت ۱/۰ 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 مي‌توان 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 دانه‌هاي سيمان خارج شود.
در اين مرحله مجددا سطح مايع را قرائت نمائيد (V1) و يادداشت كنيد.

تذكر ۱- وسيله آزمايش قبل از انجام آزمايش بايد كاملا تميز و خشك باشد و تمام سيمان توزين شده در لوله ريخته شود.
تذكر ۲- به علت خاصيت موئينگي لوله بايد روي قرائت اول و دوم دقت كافي را مبذول داشت.
تذكر ۳- درجه حرارت مايع (الكل – نفت – بنزين و …) و پودر سيمان و بالن و محل آزمايش در خلال آزمايش ۷/۱۷ الي ۳/۲۳ درجه سانتي گراد باشد.
۵- محاسبات:
= وزن مخصوص ويژه سيمان
سوالات
چرا بايد سيمان مورد آزمايش را قبل از آزمايش ۲۴ ساعت در دماي ۵۱۰۵ درجه نگهداري نمود و چرا بايد سيمان را با الك شماره ۲۰۰ الك نمود.

آزمايش شماره ۲ روش تعيين درجه نرمي سيمان بر اساس استاندارد ملي ايران شماره ۳۹۰ و دت ۱۰۹ و C204-89 ASTM و DIN-1164-85
1- هدف: تعيين درجه نرمي سيمان پرتلند

۲- اهميت و كاربرد: يكي از عوامل موثر بر ميزان هيدراتاسيون ريزي دانه‌هاي سيمان مي‌باشد. هر قدر كه ذرات سيمان ريزتر باشد ميزان هيدرتاسيون افزايش مي‌يابد و بنابراين روند كسب مقاومت و گيرش زودتر انجام مي‌گيرد. بطور كلي دانه‌هاي ۱۰ الي ۲۴ ميكرون مقاومت سيمان را تامين مي‌كنند و لي براي تامين درجه خميري لازم به دانه‌هاي ريزتر از ۱۰ ميكرون نيز نياز هست زيرا عامل پلاستيكي – نفوذناپذيري و اخذ مقاومت زياد و سريع بتن دانه‌هاي كوچكتر از ۱۰ ميكرون مي‌باشد. همچنين ابعاد دانه‌ها نبايد از ۵ ميكرون كوچكتر باشد زيرا سب گيرش بسيار سريع و احتمالا گيرش كاذب مي‌شود.

ذكر اين نكته در همينجا ضروري است كه توليد حرارت هيدراتاسيون تنها در واحد زمان افزايش مي‌يابد (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 مي‌باشد 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 مي‌گردد. هيدراتاسيون سيمان از سطح دانه‌هاي آن آغاز مي‌شود 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 دانه‌هاي بزرگتر از ۱/۰ ميلي متر ۱۰۰ میکرون در آبگيري شركت نكرده و دانه‌هاي بزرگتر از ۲۰ ميكرون پس از يك هفته مي‌تواند به افزايش مقاومت كمك كنند.
اين آزمايش به دو روش انجام مي‌گرديد.

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 مي‌دهيم و سپس به طريقه دوم.
۳- وسايل آزمايش:
الك ۹۰ ميكرون شماره ۱۷۷ در سيستم ASTM

ترازو با دقت ۰۱/ گرم
دستگاه لرزاننده (شيكر)
اون دستگاه گرم كن كه قادر به توليد گرما يكنواخت تا ۵۱۰۵ درجه سلسيوس باشد.
۴- نمونه برداري: براي هر بار آزمايش نياز به ۰۰/۱۰۰ گرم سيمان مي‌باشد.
۵- روش آزمايش: اين روش آزمايش كاملا اختياري است و براي اين منظور از الكهاي ۹۰ ميكروني استفاده می گردد. براي انجام اين آزمايش ۰۰/۱۰۰ گرم سيمان را كه در اون در دماي ۵۱۰۵ درجه سانتي گراد قرار داده ايم توزين مي‌نمايم سيمان را در محيط خشك و بدور از رطوبت تا درجه حرارت اتاق خنك مي‌كنيم و سپس تمام آنرا در داخل الك ۹۰ ميكروني (همراه با زير الك ودرب) ریخته و سپس آنرا به مدت ۲۵ دقيقه مطابق شرح زير الك مي‌كنيم.

الك كردن بدين طريق انجام مي‌گردد كه با يك دست الك را محكم و به صورت كمي مايل نگه مي‌دارند و سپس به وسيله دست ديگر ضربه‌هايي به الك وارد نموده و اين ضربات را به ميزان ۱۲۵ بار در دقيقه تكرار كنيد و بعد از هر ۲۵ بار يكدفعه آنرا به صورت افقي نگه داريد و با گرداندن ۹۰ درجه چند ضربه ملايم به قيد الك بزنيد بعد از هر ۱۰ تا ۲۰ دقيقه يك بار سطح زيرين الك را با برس نرم براي باز كردن چشمه‌هاي الك پاك كنيد. بعد از ۲۵ 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 ۲ دقيقه الك كردن كمتر از ۱/۰ گرم از آن الك مي‌گذرد.

وزن باقي مانده روي الك برحسب درصد وزني زبري وتا حدود ۵/۰ تقريب گزارش شود.
براي كنترل صحت آزمايش يك بار ديگر آزمايش را با ۰۰/۱۰۰ گرم سيمان تجديد كنيد. نتيجه آزمايش دوم نبايد بيش از ۱ 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 مي‌گردد.
Z درصد وزني زبري سيمان

R وزن باقي مانده سيمان روي الك ۹۰ 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 مي‌باشد.
اهميت و كاربرد: سطح مخصوص سيمان عبارت است از سطح جانبي دانه‌هاي موجود در واحد وزن بنابراين واحد سطح مخصوص سانتي متر مربع بر گرم مي‌باشد.
مقادير تقريبي سطح مخصوص سيمانها به قرار زير مي‌باشد.
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 ۱ و ۲ و ۴ و ۵ برابر cm2/gr2600 و سيمان پرتلند نوع ۳ تقريبا cm2/gr4000 مي‌باشد.
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 مي‌باشد. معمولا مواد اوليه و درصد اختلاط سيمانهاي ريزدانه سيمانهاي ممتاز مانند سيمان پرتلند نوع ۱ است تنها در ساخت آن دقت بيشتري صورت مي‌گيرد و اينكه آن را ريزتر آسياب مي‌كنند و در بعضي موارد بعد از آسياب كردن دوباره مي‌پزند.

نگهداري سيمان فله فقط در سيلو مجاز است نگه داري و ذخيره سازي نبايد در كيسه‌ها كه لايه كاغذي در شرايط مناسب بيش از ۶ هغته و در سيلوهاي مناسب از ۳ ماه تجاوز كند در صورت تجاوز مقاومت سيمان حدود ۲۰ درصد كاهش مي‌يابد و سطح مخصوص آنها حدود ۲۰۰۰ سانتي متر مربع بر گرم كاهش مي‌يابد. در صورت تجاوز از مهلت هاي ياد شده سيمان بايد قبل از مصرف آزمايش شود و یا در قسمتهاي غير سازه‌اي مصرف می شود. به طور كلي رعايت شرايط استاندارد ملی ایران شماره ۲۷۶۱ الزامي است (آئين نامه كاربرد حفاظت و انبار كردن سيمان در كارگاه ساختمان)
وسايل آزمايش:
ترازو با دقت ۰۱/ گرم
دماسنج – زمان سنج
دستگاه بلن
اين روش آزمون به وسيله دستگاه هواتراوي (نفوذ هوا) موسوم به دستگاه بلن (Blaine) انجام مي‌گيرد و نرمي سيمان پرتلند را به طريق سطح مخصوص آن يعني مجموع سطح اشغالي بر حسب سانتي متر مربع بر يك گرم سيمان تعيين مي‌كند.
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 دانه‌هاي سيمان رابطه دارد و مبين ميزان جريان هوا در داخل بستر است اين دستگاه چنانچه در شكل ۱ نشان داده شده است داراي قسمتهاي مختلف زير است.
استوانه تراوايي (سلول):
اين استوانه معمولا از شيشه يا فلز سخت و ضد زنگ ساخته مي‌شود و قطر داخلي آن ۱/۰۲۷/۱ سانتي متر مي‌باشد.سطح فوقاني محفظه نسبت به محور استوانه بايد يك زاويه قائمه تشكيل دهد ضمنا يك برآمدگي به عرض ۲/۱-۱ ميلي متر در خود ساختمان محفظه و يا در داخل استوانه دورا دور (۵/۱۵ سانتي متر سطح فوقاني) براي نگهداري صفحه مشبك منظور مي‌كنند.
صفحه مشبك:
صفحه بايد از فلز ضد زنگ ساخته شود و داراي ضخامت ۱/۰۹/۰ ميلي متر و تعداد ۳۰ الي ۴۰ 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 ۱/۰ ميلي متري پر كند كف سمبه بايد لبه تيز و نسبت به محور سمبه ۹۰ 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 مي‌شود و كلاهك سمبه به بالاي استوانه مي‌چسبد يك فاصله ۱/۰۵/۱ سانتي متري كف سمبه و قسمت بالاي صفحه مشبك باقي بماند.
كاغذ صافي:
كاغذ صافي بايد از نوع متوسط باشد (نوع ۱ 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 مي‌باشد.
قطر خارجي لوله ۹ ميلي متر و در قسمت بالاي لوله كه استوانه تراوايي (سلول) روي آن قرار مي‌گيرد. بايد كاملا آبندي شود كه هوا نتواند از آن عبور كند. قسمتي از لوله U شكل كه به استوانه مربوط مي‌شود بايد با يك خط نشانه‌اي در فاصله ۵/۱۲ الي ۵/۱۴ سانتي متري زير شير خروجي هوا ساخته شود و ضمنا فواصل ۵/۱ و ۷ و ۱۱ سانتي متري همين خط فاصله برابر شكل با خط نشانه مشخص مي‌گردد.
طول لوله فشارسنج از كف تا زير شير هوا بايد ۲۵ تا ۵/۳۰ سانتي متر باشد در فاصله حداكثر ۵ سانتي متري لوله U يك شير آبندي شده بايد نصب شود و خود لوله U روي پايه‌اي 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 ۱ بنزن – دي بوتيل ۲ 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 ۵/۰ 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 مي‌گيرد. Cm3812/1 به وسيله جيوه اندازه گيري شده است.
تهيه نمونه:
نمونه سيمان مورد آزمايش را در يك شيشه درب دار كوچك ۱۰۰ 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 مي‌رود مقداري است كه يك بستر سيمان با تخلخل ۰۰۵/۵/۰ تشكيل دهد و به طريقه زير محاسبه مي‌گردد.

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 مي‌گردد.
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 ۱ بدست آمده را با دقت ۰۱/ گرم توزين شده است در محفظه بريزيد آنگاه سطح سيمان را با ضربه‌هاي ملايمي كه به محفظه مي‌زنيد 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 ۵/۰ 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 ۲ و ۳ بايد با دقت عمل نمود.
سطح مخصوص سيمان از رابطه زير بدست مي‌آيد.

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 ۰۰۵/۵/۰ مي‌باشد.
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 ۲۵ درجه انجام گرفته است و به جاي قسمت اول فرمول مي‌توان ضريب ۲۱ را جايگزين نمود.

لزجت ديناميكي هوا (ناروايي) بر حسب پواز بر طبق جدول زير مي‌باشد.
درجه حرارت لزجت ديناميكي
۱۶ ۰۰۰۱۷۸۸
۱۸ ۰۰۰۱۷۹۸
۲۰ ۰۰۰۱۸۰۸/
۲۲ ۰۰۰۱۸۱۸/
۲۴ ۰۰۰۱۸۲۸
۲۶ ۰۰۰۱۸۳۷/
۲۸ ۰۰۰۱۸۴۷/
۳۰ ۰۰۰۱۸۵۷/
۳۲ ۰۰۰۱۸۶۷/
۳۴ ۰۰۰۱۸۷۶/
اين آزمايش را حداقل ۲ بار انجام داده و سطح مخصوص عبارت است از حد متوسط نتيجه دو آزمايش و اين دو آزمايش با اختلاف ۲ درصد نسبت به يكديگر قابل قبول است.
سوالات
۱- روشهاي ديگري كه بتوان اندازه ريزي ذرات را مشخص كرد را شرح مختصري دهيد.
۲- چرا بعد از بيرون آوردن نمونه از استوانه (سلول) نمونه دو رنگ شده است.

آزمايش شماره ۳ روش تعيين غلظت خمير نرمال سيمان بر اساس استاندارد ملی ایران شماره ۳۱۹ و دت ۱۱۶ و ۱۸۷-۸۶ ASTM C
1- هدف: تعيین مقدار آب لازم جهت تهيه خمير سيمان با غلظت نرمال

۲- 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 نمونه‌هاي 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 ۳۰ ثانيه با نفوذ در خمير سيمان در فاصله ۱۶ ميلي متري از كف قالب قرار گيرد. در اين صورت غلظت خمير، نرمال است، بر طبق استاندارد ASTM چنانچه ميله آب سنج در مدت ۳۰ ثانيه در فاصله ۱۱۰ ميلي متر كف قالب قرار گيرد غلظت خمير نرمال است. ضمنا مقدار آب خمير نرمال عموما بين ۳۳-۲۶ درصد وزن سيمان خشك مي‌باشد.

۳- وسايل آزمايش:
ترازو – حداقل ظرفيت ۱ كيلوگرم با دقت ۱/۰ گرم يا كمتر
استوانه مدرج – حداقل ظرفيت ۲۰۰ 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 ۰۵/۰۱۳/۱ ميلي متر و به طول ۵۰ ميلي متر و سر ديگر اين ميله در طول ۵۰ ميلي متري داراي قطر ۰۵/۰۱۰ ميلي متر مي‌باشد كه به ميله آب سنج (غوطه ور G) معروف است و جهت آزمايش تعيين غلظت خمير نرمال سيمان بكار مي‌رود. ميله متحرك (B) داراي عقربه‌اي است كه بر روي يك صفحه مدرج متصل به پايه (D) بالا و پايين مي‌رود‏ حركت قائم ميله (B) نسبت به پايه و حركت قائم عقربه نسبت به ميله (B) توسط پيچ جداگانه قابل كنترل مي‌باشد، وزن كلي قسمت متحرك دستگاه ويكات در موقع استفاده همراه با سوزن C بايستي ۱۳۰۰ گرم باشد (سر ديگر ميله بصورت ميله آب سنج ساخته شده است)، وزن سوزن C بايد ۵/۰۹ گرم باشد.

ب) قالب ويكات از يك استوانه شكافدار با قطر داخلي ۸۰ ميلي متر و ارتفاع ۴۰ ميلي متر كه بر روي صفحه غير متخلخل قرار مي‌گيرد تشكيل شده است، جدار خارجي استوانه داراي شيب دو درجه مي‌باشد و بوسيله حلقه قيدي شكاف استوانه كاملا بسته مي‌شود.

۴- روش آزمايش:
مقدار ۵۰۰ گرم سيمان از نوع سيمان مورد نظر نمونه برداري كرده حدود %۲۵ 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 مي‌توان 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 گلوله‌اي درآورده و در فاصله تقريبا ۱۵ سانتيمتري، ۶ 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 ۴/۱۴ 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 ۳۰ 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 ۴۰ ميلي متر را روي صفحه مدرج نشان دهد)‏، با باز كردن پيچ به مدت ۳۰ ثانيه ميله (G) در خمير نفوذ مي‌كند 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 ۳۰ ثانيه در فاصله ۵ تا ۷ 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 ۱- 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 ۷/۱۷ تا ۳/۲۳ درجه سانتيگراد باشد.
۵- 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 مي‌تواند 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 ۵ ميلي متر بدست مي‌آيد كه برابر غلظت نرمال خمير سيمان است توجه شود كه براي رسم منحني، آزمايش بايستي حداقل سه مرتبه تكرار گردد.
تذكر ۲- منحني روي كاغذ ميلي متري رسم شود تا بتوان دقيقا غلظت نرمالي را بدست آورد.
سوالات
۱- چرا بايد خمير سيمان را به مدت ۴/۱۴ دقيقه مالش داد.
۲- علت تفاوت در مقدار فرو رفتن ميله آب سنج در خمير نرمال در استاندارد ايران ۱۶ ميلي متر و استاندارد ASTM آمريكا (۱۱۰) ميلي متر در چيست؟

آزمايش شماره ۴ روش تعيين زمان گيرش اوليه و نهايي خمير سيمان بر اساس استاندارد ملي ايران شماره ۳۹۲ و دت ۱۱۳ و ۱۹۱-۸۲ ASTM C
1- هدف: تعيين زمان شروع گيرش خمير سيمان و تغيير وضعيت آن به حالت جامد

۲- اهميت و كاربرد: زمان گيرش اوليه مدت زمان سپري شده از لحظه اختلاط آب و سيمان مي‌باشد كه از اين بعد رشد كريستالهاي ناشي از هيدارسيون سيمان به اندازه‌اي است كه رواني خمير رو به كاهش مي‌گذارد. 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 مي‌گذارد، آزمايش تعيين زمان گيرش اوليه بايستي با مقدار آب مشخص (غلظت نرمال) صورت گيرد تا اينكه نتايج اين آزمايش براي نمونه‌هاي 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 كارخانه‌اي 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 مي‌گردد، اين موضوع در مواقعي كه فاصله بين محل ساخت و مصرف بتن زياد است و يا اينكه عمليات بتن ريزي با مشكلاتي روبرو مي‌گردد 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 مي‌باشد، كه مسلم بايستي براي آن نمونه نخست آزمايش تعيين غلظت نرمال (آزمايش شماره ۳) 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 مي‌باشند. زمان گيرش نهايي مدت زمان سپري شده از لحظه اختلاط آب و سيمان تا زماني است كه كارايي خمير به كلي از بين مي‌رود. بنابراين زمان گيرش نهايي مي‌تواند به عنوان زمان شروع عمليات نهايي هيدراسيون سيمان و خاتمه عمليات گيرش سيمان تلقي گردد.

زمان گيرش نهايي داراي كاربرد وسيعي نمي باشد ولي مي‌تواند جهت تعيين حد زماني عمليات پرداخت و ماله كاري نماي ظاهري بتن قابل استفاده باشد.
۳- وسايل آزمايش: دستگاه ويكات – اين دستگاه كه طبق شكل شماره ۱ آزمايش شماره (۸) مي‌باشد براي آزمايش ضروري است و اجزاء تشكيل شده دهنده آن در آزمایش شماره ۳ شرح داده شده است.
ترازو – حداقل ظرفيت ۱ كيلوگرم با دقت ۱/۰ گرم يا كمتر.
استوانه مدرج – حداقل ظرفيت ۲۰۰ ميلي ليتر.
۴- دما و رطوبت: درجه حرارت سيمان، آب و اتاق آزمايش در حين تهيه خمير سيمان و قالب گيري بايستي بين ۷/۱۷ و ۳/۲۳ درجه سانتي گراد باشد، آنگاه قالب سيماني كه براي آزمايش تهيه مي‌شود بايستي در تمام مدت آزمايش در حرارت ۱/۱۹/۱۸ درجه سانتي گراد و در فضايي كه داراي حداقل ۹۰ درصد رطوبت نسبي باشد و از جريان هوا دور باشد نگهداري شود.

۵- روش آزمايش: تهيه سيمان وآب: مقدار ۵۰۰ گرم سيمان از نوع استفاده شده در آزمايش غلظت خمير نرمال (آزمايش شماره ۳) نمونه برداري كرده و مقدار آبي مطابق غلظت نرمال آزمايش مذكور توزين نماييد. بهتر است نمونه سيمان قبل از توزين، از الك ۱۸/۱ ميليمتر الک شماره ۱۶ 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 مي‌توان فاصله سر سوزن C را از روي دستگا‌ه (كف قالب حاوي نمونه) بوسيله عقربه تعيين نمود.
تهيه خمير سيمان: آب توزين شده در يك ظرفي با فضاي كافي، با نمونه سيمان مخلوط مي‌شود، زمان تهيه خمير از لحظه افزودن آب به سيمان خشك تا آ‎غاز ريختن خمير در قالب بايد ۴/۱۴ 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 مي‌گيرد بايد بوسيله خمير سيمان پر شود، قالب را بايد يك باره با خمير پر كرد و سطح قالب بايد به سرعت از قمست‌هاي 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 ۲۱۳ گرم باشد. توسط ماله سطح خمير كاملا هم سطح قالب شده و صاف مي‌گردد به طوري كه روي سطح خمير حفره‌اي 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 ۴۰ ميلي متر را روي صفحه مدرج نشان دهد)، آنگاه دستگاه همراه با نمونه در داخل اتاق رطوبت قرار داده مي‌شود، پس از ۳۰ دقيقه، با بيرون آوردن نمونه از اتاق رطوبت پيچ نگهدارنده ميله (B) را باز كرده تا سوزن در آن نفوذ كند. سوزن در مدت ۳۰ ثانيه در داخل خمير نفوذ كند و فاصله سر سوزن در فاصله ۵ ميلي متري كف قالب متوقف گردد. (در استاندارد ASTM سوزن بايد در فاصله ۱۵ ميلي متري كف قالب متوقف گردد.) بنابراين در صورت لزوم عمل نفوذ سوزن در خمير بايستي هر ۱۵ 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 گونه‌اي باشد كه سوزن در فاصله بيش از ۵ ميلي متر و كمتر از ۵ ميلي متر قرار گيرد نكته قابل توجه آن است كه محل نفوذ سوزن در خمير سيمان داراي حداقل فاصله‌اي با محل‌هاي نفوذ ديگر باشد و همچنين حداقل فاصله‌اي 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 مي‌گيرد 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 ۱۰ 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.

۶- محاسبات: چنانچه با تكرار نفوذ سوزن در خمير سيمان، سوزن در فاصله ۵ ميلي متري از كف قالب متوقف شود در اين صورت مدت زمان از اختلاط تا اثبات شرط آزمايش به عنوان زمان گيرش اوليه محسوب مي‌شود، 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 ۵ ميلي متر از روي منحني، زمان گيرش اوليه تعيين مي‌گردد. 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 ۵ ميلي متر باشد.

تذكر ۱- نتايج آزمايش را در جدول(۱) 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)
۱
۲
۳
سوالات
چنانچه زمان گيرش اوليه با استاندارد آن مطابقت نداشت علت را بيان كنيد.

آزمايش شماره ۵ روش تعيين انبساط سيمان (سلامت سيمان) بر اساس استاندارد ملي ايران شماره ۳۹۱ و دت ۱۲۳ و ASTM C151-84
1- هدف: سلامت سيمان
۲- اهميت و كاربرد: سلامت سيمان به ثبات حجم خمير سيمان سخت شده بعد از گيرش اطلاق مي‌شود 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 مي‌دهد اگر مواد خام تغذيه شده بداخل كوره حاوي مقداري آهك بيش از آنچه مي‌تواند 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 مي‌كند و اين نكته مهم است كه خمير سيمان پس گيرش اوليه و سخت شدن تغيير حجم عمده‌اي پيدا نكند علت اين محدوديت خرابي و تركي است كه خمير سيمان در صورت انبساط (در محلي كه امكان اين انبساط نيست) پيدا مي‌كند چنين انبساطي غالبا ناشي از فعل و انفعالات آهك و منيزيم آزاد و سولفات كلسيم مي‌باشد. 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 مي‌كند 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 مي‌آندازد. سومين عامل انبساط سولفات كلسيم مي‌باشد كه با تشكيل سولفوآلومينات كلسيم از گچ اضافي كه با C3A تركيب نشده سيمان را خراب مي‌كند.
اين آزمايش در استاندارد ايران به دو روش صورت مي‌گيرد.

الف- روش لوشاتليه
ب- روش اتوكلاو
ابتدا روش اول و سپس روش دوم را شرح مي‌دهيم.
۳- مصالح و وسايل مورد نياز:
پودر سيمان
ترازو با دقت ۱/۰ گرم – مزور با دقت cc1
انبرك لوشاتليه – دستگاه لوشاتليه همانگونه كه در شكل ديده مي‌شود عبارت است از يك استوانه شكاف دار از جنس فلز برنج و يا فلز مناسب ديگري كه ضخامت آن ۵/۰ ميلي متر باشد و قطر داخلي اين استوانه ۳۰ ميلي متر و ارتفاع آن نيز ۳۰ ميلي متر مي‌باشد (و در طي آزمايش از اين استوانه به جاي قالب استفاده مي‌گردد) در دو سمت شكاف دو سوزن عقربه مانند نوك تيز (AA) قرار دارد و فاصله دونوك اين سوزنها تا مركز استوانه ۱۶۵ ميلي متر خواهد بود.

۴- شرح آزمايش: ابتدا ۲۰۰ گرم سيمان را با ترازو با دقت ۱/۰ گرم وزن مي‌نمايم و سپس با توجه به نتايج بدست آمده از آزمايش شماره ۳ خمير نرمال را تهيه مي‌كنيم.
(نحوه ساخت خمير نرمال سيمان و ميزان استاندارد فرو رفتن ميله ويكات در اخل خمير و دستگاه ويكات در آزمايش شماره ۳ شرح داده شده است)
براي تعيين انبساط سيمان پرتلند استوانه لوشاتليه را روي يك صفحه شيشه‌اي قرار دهيد و آنرا از خمير سيمان استانداردي (نرمالی) كه تهيه نموده ايد پر كنيد.
(تذكر ۱ 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 شيشه‌اي پوشاند و روي آن وزنه كوچكي قرار داد (يك كيلوگرم) و فورا آن را در داخل محفظه آبي كه داراي حرارت ۱/۱۹/۱۸ درجه سانتي گراد باشد به مدت ۲۴ ساعت نگهداري نمود. پس از طي ۲۴ ساعت فاصله سوزن دو سر انبرك لوشاتليه را با كوليس بادقت ۰۲/ 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 ۲۵ الي ۳۰ 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 سوزن‌ها را اندازه گيري كرد و اختلاف دو بار اندازه گيري معرف انبساط سيمان است.
روش دوم – تعيين پايداري خمير سيمان پرتلند به وسيله اتوكلاو
۳- وسايل و مصالح آزمايش:
پودر سيمان
ترازو با دقت ۱/۰ گرم – مزور با دقت cc1
قالب خمشي ملات نرمال به ابعاد ۱۶×۴×۴ سانتي متر
كاردك به عرض ۱۰ الي ۱۵ سانتي متر

اتوكلاو: اتوكلاو شامل دستگاه تهيه بخار با فشار زياد و مجهز به حرارت سنج مي‌باشد. اتوكلاو بايد با دستگاه خودكار كنترل فشار بخار و سوپاپ اطمينان با تحمل فشار %۵۲۲ 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 ۱۱۲ ميلي متر و از صفر تا ۴۲ اتمسفر تقسيم بندي شده باشد و فواصل هر تقسيم بندي نبايد بيشتر از ۳۵/۰ اتمسفر باشد. در فشار ۴۲ اتمسفر خطاي عقربه فشارسنج نبايد زيادتر از ۲/۰ 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 ۴۵ تا ۷۵ دقيقه از زماني كه دستگاه روشن مي‌شود به ۲۱ اتمسفر برسد.
دستگاه كنترل فشار بايد قادر باشد كه فشار بخار ۷/۰۱ اتمسفر را حداقل در مدت ۳ ساعت نگاه دارد و فشار بخار ۷/۰۲۱ اتمسفر داراي حرارت ۷/۱۷/۲۱۵ درجه سانتي گراد مي‌باشد.

اتوكلاو بايد طوري ساخته شود كه بتواند فشار ۲۱ اتمسفر را در مدت ۵/۱ ساعت به كمتر از ۷/۰ اتمسفر برساند (بعد از خاموش كردن دستگاه)
جهت تغييرات اندازه گيري طول بايد يكي از روشهاي زيرا را مد نظر قرار داد.
۱- وسيله موثري براي تماس با پيچهاي شاخص كه در داخل قالبهاي سيمان تعبيه شده به منظور اندازه گيري طول.
۲- ميكرومتر صفحه‌اي دقيق يا وسيله اندازه گيري مدرج ديگري كه بتواند تا ۰۰۲۵/ ميلي متر را نشان دهد.
۳- دستگاه اندازه گيري كه به اندازه كافي مدرج باشد تا بتواند تغييرات كوچك طولي قالب را نشان دهد.
تذكر ۱- حرارت اتاق آزمايش و وسايل و قالب و مواد خشك نبايد كمتر از ۲۰ و بيشتر از ۵/۲۷ درجه سانتي گراد باشد. حرارت آب اختلاط و محفظه مرطوب نبايد در ۲۳ درجه سانتي گراد بيش از ۷/۱ درجه تغيير كند.
تذكر ۲- رطوبت نسبي آزمايشگاه نبايد كمتر از ۵۰ درصد باشد. محفظه مرطوب بايد طوري ساخته شود كه امكانات لازم براي نگهداري قالبها در رطوبت نسبي كه كمتر از ۹۰ 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 ۱۰۰ گرم پودر سيمان را با ترازو با دقت ۱/۰ گرم وزن نموده و با آب نرمال كه در آزمايش شماره ۳ مشخص گرديد به مدت ۴/۱۴ دقيقه مالش داده (مطابق دستورالعمل داده شده در آزمايش شماره ۳)
پر كردن قالبهاي سيمان – براي هر خانه قالب ۳۱۰ گرم از خمير سيمان را وزن كنيد و به طور مساوي در سطح هر قالب بريزيد خمير سيمان را در هر خانه با ۲۰ ضربه ملات كوب كه ۷۰۰ گرم وزن دارد فشرده كنيد. عمل ضربه زدن بايد در هر دو طرف ديواره قالب‌ها انجام گيرد بعد از فشردن طبقه اول مجددا ۳۱۰ گرم خمير سيمان را وزن كنيد و با ۲۰ ضربه ديگر آنرا فشرده كنيد. بعدا كلاهك قالب را برداريد و سطح قالبها را با ۲ تا ۳ بار حركت يك كاردك يا خط كش فلزي صاف كنيد بعدا قالبها را در محفظه‌اي 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 ۲۰ ساعت در داخل قالب در محفظه و اتاق مرطوب نگهداشت و چنانچه پيش از ۲۴ ساعت از قالب خارج شد بايد آنرا تا موقع آزمايش در محفظه یا اتاق مرطوب نگهداري كرد.

بعد از ۲۴ 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 ۲۰ الي ۵/۲۷ درجه سانتي گراد داشته باشد كه بتواند در تمام طول آزمايش بخار اشباع شده كافي تهيه كند (معمولا ۷ الي ۱۰درصد 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 به۲۲ اتمسفر برسد. ۴۵ تا ۷۵ دقيقه پس از روشن كردن اتوكلاو فشار را به ۷/۰۲۲ اتمسفر برساند و آنرا براي ۳ ساعت نگه داريد بعد از گذشت ۳ ساعت دستگاه حرارتي اتوكلاو را خاموش كنيد و اتوكلاو را طوري سرد كنيد كه فشار بخار در مدت ۲۴ ساعت به كمتر از ۷/۰ اتمسفر برسد. بعد از گذشت ۲۴ 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 ۹۰ درجه باشد قرار دهيد و به وسيله آب سرد اطراف ظرف قالبها را سرد كنيد به طوري كه پس از ۱۵ دقيقه حرارت آب محتوي قالبها از ۲۳ درجه سانتي گراد كمتر شود و سعي كنيد در مدت ۱۵ دقيقه اين حرارت ۲۳ 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 ۰۱/۰ 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.