برای انجام پروژه‌های ساختمانی معمولا از سیمان استفاده می‌شود با این‌حال سیمان در مراحل انتقال به محل پروژه و انبار دچار مشکلاتی می‌شود. در نتیجه باید انواع آزمایش‌های رایج سیمان را بشناسید.

آزمایش های قابل انجام بر روی سیمان

در انواع سازه‌ها و پروژه‌های ساختمانی، سیمان به عنوان یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی استفاده می‌شود. با این حال کمتر کسی به ویژگی‌های کیفی سیمان توجه دقیق می‌کند. بسیاری از افراد غیر متخصص تصور می‌کنند این پودر کیفیت کاملا یکسانی در هر تولیدی و هر فرآیند دارد؛ در حالی‌که متخصصان عمران، نظرشان غیر از این است.

سیمان باید ترکیبی دقیق داشته باشد؛ همچنین در مراحل بعد از تولید، می‌تواند دچار تغییراتی شود؛ از جمله در طول انتقال به پروژه و روند انبار کردن در محل پروژه.  به همین دلیل برای ایجاد کاربردی‌ترین خواص سیمان، باید به طور تصادفی نمونه‌هایی را از انبار سیمان خارج کرد؛ سپس آزمایش‌ها قابل انجام بر سیمان را روی آن به کار برد. اگر نمونه در آزمایش، به‌خوبی عمل کند؛ می‌توان آن را در مقاصد مختلف عمرانی مانند بتن با مکمل آن از جمله مواد افزودنی بتن به کار برد. در ادامه با ما همراه باشید تا درباره آزمایش‌های سیمان، بیشتر بدانیم.

انواع آزمایش سیمان

به طور کلی 2 نوع آزمایش برای سنجش کیفیت سیمان رایج است:

1. آزمایش میدانی
2. تست‏های آزمایشگاهی

همان‌طور که از اسم این دو دسته آزمایش پیداست؛ آزمایش‌های میدانی سیمان به طور فیزیکی و در محل انبار یا روند انتقال سیمان، صورت می‌گیرد؛ این آزمایش‌ها لوازم و تجهیزات خیلی تخصصی نیاز ندارند. در مقابل تست‏های آزمایشگاهی سیمان، تخصصی‌تراند و خواص شیمیایی و فیزیکی سیمان را می‌سنجند. برای این منظور نمونه سیمان باید حتما به آزمایشگاه فرستاده شود.

روش انجام آزمایش میدانی سیمان

برای این  تست‌های سیمان فقط حجم کمی سیمان را باید ارزیابی کرد؛ به این منظور بعد از باز کردن یک بسته سیمان، می‌توان این موارد را در نمونه کوچکی از سیمان سنجید:

• بافت سیمان: بازبینی ظاهر سیمان که باید از توده و کلوخه خالی باشد.
• رنگ سیمان: رنگ سیمان خاکستری مایل به سبز باشد.
• حس سیمان: اگر سیمان را بین انگشتان لمس کنیم؛ باید حالت روان، نرم وصاف باشد؛ دانه‌ها نباید حالت تیزی داشته باشند. از طرفی سیمان باید حس خنکی به پوست دست بدهد.
• جرم حجمی سیمان: می‌توان مقداری از سیمان را در آب ریخت؛ سیمان خوب ابتدا مدت کوتاهی روی آب قرار می‌گیرد؛ سپس در آب ته نشین می‌شود.
• ثبات شکل خمیر سیمان: اگر 100 گرم سیمان را با آب مخلوط کنید تا خمیری سفت ایجاد شود؛ سپس از آن مکعبی درست کنید و در یک بشقاب شیشه‌ای بگذارید؛  حال باید بشقاب شیشه‌ای را وارد، مخزنی آب کنید؛ اگر هنگام ورود بشقاب به آب، شکل مکعب سیمان، بعد از رفتن در مخزن آب، تغییر نکند و بعد از 24 ساعت نیز، حالت اولیه مکعبی آن حفظ شود.

لزوم انجام تست‌های سیمان در آزمایشگاه

بعد از این‌که آزمایش‎های سیمان روی پودر آن یا خمیر سیمان انجام شد؛ کیفیت نسبی سیمان به دست می‌آید اما برای سنجش دقیق‌تر ویژگی‌های کیفی سیمان باید حتما نمونه آن را با روش‌های دقیق و تخصصی در آزمایشگاه بررسی کرد. از طرفی اگر محموله سیمان خیلی حجیم باشد و قرار است در یک پروژه بزرگ استفاده شود؛ باید حتما بررسی آزمایشگاهی درباره آن صورت گیرد. در آزمایشگاه می‌توان کیفیت دانه‌بندی و وضعیت شیمیایی سیمان را بررسی کرد.

آزمایش سیمان: وضعیت شیمیایی

برای بررسی ترکیبات شیمایی سیمان باید تمام این تست‌ها در آزمایشگاه بر روی سیمان صورت گیرد:

در آزمایشگاه به روش دقیق شیمیایی باید ترکیب سیمان را سنجید. در این میان درصد این مواد بسیار مهم هستند:

• سیلیس
• آلومینا
• اکسید آهن

حدود ترکیبات شیمیایی سیمان

دقت داشته باشید که این حدود در نتیجه آزمایش درست باشند:

درصد کلی سیلیس، آلومینا و اکسید آهن را با علامت اختصاری  LSF نشان می‌دهند. این عدد نباید بیشتر از 1.02 و کمتر از 0.66 باشد.

• حداکثر وزن باقی مانده نامحلول: 4 درصد
• حداکثر اکسید منیزیم: 6 درصد  
• حداکثر تلفات کلی در احتراق: 5 درصد
• حداکثر سولفور:  2.5 درصد

نرمی سیمان

آزمایش نرمی سیمان، برای بررسی نرخ هیدراسیون و میزان مقاومت سیمان انجام می‌شود. اگر سیمان نرم باشد، سطح هیدراسیون آن بیشتر سات و در زمان کم‌تری و خیلی سریع‌تر مقاومت کسب می‌کند. نرمی سیمان به دو روش تعیین می‌شود:

1. الک کردن
2. تعیین کردن سطح مخصوص سیمان (نفوذپذیری هوا)

تعیین نرمی با الک کردن

برای انجام آزمایش نرمی با الک، می‌توان این مراحل را پیش برد:

• 100 گرم سیمان را روی الک 90 میکرون بریزید.
• هوای سیمان را با دست از بین ببرید.
• نمونه روی الک را به مدت 15 دقیقه با حرکات افقی و عمودی باید الک کرد.
• میزان ماده باقی‌ روی الک را وزن کنید.
• این میزان نباید بیشتر از 10 درصد وزن اولیه سیمان باشد.

تعیین نرمی با آزمایش نفوذپذیری هوا

برای نرمی سیمان با این روش از وزن مخصوص سیمان بر حسب، سانتی متر مکعب بر گرم بیان می‌شود. دستگاه استفاده شونده در آزمایش سیمان برای بررسی نفوذپذیری هوا Lea و Nurse است. اساس این آزمایش هم تعیین رابطه بین جریان هوا از طریق بستر سیمانی و سطح ذرات تشکیل دهنده بستر سیمانی است. این آزمایش با دستگاه بلین هم انجام می‌شود. برای انجاماین آزمایش باید مراحل زیر را انجام دهید:

• نمونه سیمانی با ارتفاع 2 سانتی‌متر بر صفحه‌ای با یک سوراخ قرار داده می‌شود.
• به این نمونه فشار وارد می‌شود.
• سپس رفتار نمونه بعد از وارد آمدن فشار بررسی می‌شود.

گیرش سیمان

برای بررسی گیرش سیمان باید به خاصیت پلاستیک سیمان توجه کنیم. اگر هنگام ساخت و ساز یک پروژه ساختمانی یا سازه بتنی با چسب سیمان درگیر شویم؛ ملات این ترکیب باید به صورت پلاستیک بماند. در این صورت در بررسی آزمایشگاهی به روش‌های دقیق علم عمران زمان مشخصی برای این مراحل در نظر گرفته می‌شود:

• مخلوط کردن
• جابه‌جایی
• ریختن
• کوبیدن ملات

اگر در زمان افزودن آب به خمیرسیمان، وقفه زمانی ایجاد شود؛ اگر چسب حالت پلاستیکی خود را از دست بدهد؛ زمان گیرش اولیه سیمان، مشخص می‌شود. درباره این زمان حداقل 30 دقیقه برای مخلوط کردن دیگر ترکیبات با خمیر سیمان باید محاسبه شود. اگر می‌خواهید بدانید که نام دستگاه آزمایش گیرش سیمان چیست؛ باید بگوئیم که این دستگاه ویکات نام دارد.

آزمایش تعیین مقاومت سیمان

یکی از مهم‌ترین عواملی که در آزمایشگاه برای سیمان باید سنحیده شود؛ مقاومت فشاری آن است. برای این آزمایش روش زیر پیاده می‌شود:

• ابتدا 555 گرم شن استاندارد  و185 گرم سیمان به نسبت 3 به 1 به یک سینی می‌ریزد.
• این مواد 1 دقیقه مخلوط می‌شوند.
• کمی آب به این خمیر سیمان اضافه می‌شود.
• همزدن خمیر سیمان آن‌قدر ادامه می‌یابد که رنگ یکنواختی حاصل شود.
• زمان مخلوط کردن باید بیشتر از 3 دقیقه باشد.
• ملات باید در قالب مکعبی سایز 06/7 سانتی‌متری ریخته شود.
• مساحت سطح بالایی مکعب آزمایش مقاومت سیمان باید 50 سانتی‌متر مکعب باشد
• کوبیدن ملات به مدت 2 دقیقه باید انجام شود.
• مکعب کوبیده باید در دما و رطوبت 90 درصدی به مدت 24 ساعت بماند.
• 3 مکعب دیگر هم باید به همین روش درست شود.
• تعیین مقاومت فشاری در 4 نوبت 1، 3، 7 و 28 روزه انجام می‌شود.
• تمام این محاسبات به صورت میانگین انجام می‌شود و در نهایت مقاومت فشاری را اعلام می‌کنند.

آزمایش سلامت سیمان

برای بررسی سلامت سیمان از روش لوشاتلیه یا آزمایش اتوکلاو استفاده می‌شود. هدف از این آزمایش بررسی دوام سازه در برابر آسیب‌های جدی است. سیمان بعد از خشک شدن باید سفت و محکم بماند و آهک آزاد، منیزیم و سولفات اضافی از آن خارج نشود.

آزمایش حرارت هیدراسیون سیمان

بعد از این‌که خمیر سیمان درست شد؛ به تدریج یک واکنش گرمازا در ملات ایجاد می‌شود؛ سیمان از خود گرما آزاد می‌کند به طوری‌که به ازای هر 1 گرم سیمان، 120 کالری انرژی آزاد می‌شود. برای این منظور در آزمایشگاه از کالری متر استفاده می‌شود. به این ترتیب که:

• 60 گرم سیمان و 24 میلی‌لیتر آب مقطر مخلوط می‌شوند.
• خمیر سیمان به مدت 4 دقیقه در دمای 15 درجه سانتی‌گرادی میکس می‌شوند.
• نمونه در سه شیشه نمونه 100 میلی‌متری ریخته می‌شود.
• در نمونه‌های با موم بسته می‌شوند.
• کالری متر گرمای آزاد شده را محاسبه می‌کند.

جمع‌بندی

در بالا تمامی آزمایش‌های قابل انجام بر پودر سیمان و خمیر سیمان را توضیح دادیم؛ اگر برای پروژه خود به مشاوره تخصصی در خصوص تست‌های تخصصی سیمان نیاز دارید؛ می‌توانید به متخصصان کپکو درخواست خود را توضیح دهید.