آزمایش تعیین ذرات جامد آب مصرفی در بتن

آزمایش تعیین ذرات جامد آب مصرفی در بتن

تعیین ذرات جامد در آب:

استاندارد ASTM C1603 یک روش آزمون استاندارد برای اندازه گیری محتوای جامد معلق در آب مورد استفاده به عنوان آب اختلاط در تولید بتن آماده مخلوط است. این استاندارد نقش کلیدی در صنعت بتن ایفا می کند، زیرا محتوای جامد می تواند بر خواص فیزیکی و مکانیکی بتن نهایی تأثیر بگذارد. با اندازه گیری چگالی آب در حین تولید، می توان محتوای جامد را تخمین زد و رابطه ای بین این دو پارامتر برقرار کرد. تجهیزات مورد نیاز شامل ظروف اندازه گیری چگالی ، اوون برای خشک کردن نمونه ها، ترازوی دقیق و ابزارهای ساده دیگر است. این استاندارد همچنین به بررسی دقت و بایاس روش آزمون پرداخته است.

علاوه بر این، استاندارد ASTM C1603 بر اهمیت رعایت ایمنی، سلامت و مقررات زیست محیطی تأکید دارد و ضمیمه ای برای محاسبه درصد اختلاط آب های مختلف ارائه می دهد تا محتوای جامد در محدوده مطلوب باقی بماند. این روش به عنوان ابزاری حیاتی برای کنترل کیفیت در تولید بتن ، به ویژه در راستای اهداف مرکز تحقیقات بتن (متب) برای ارتقای استانداردها و بهبود عملکرد صنعت بتن ، مورد استفاده قرار می گیرد.

دامنه کاربرد

۱- این روش آزمون ، اندازه گیری محتوای جامد در آب برای استفاده به عنوان آب اختلاط در بتن آماده و اندازه گیری چگالی آن را پوشش می دهد. محتوای جامد به صورت قسمت در میلیون (ppm) یا به صورت درصد بر حسب جرم نمونه آب بیان می شود.

۲- مقادیر بیان شده در واحدهای SI باید به عنوان استاندارد در نظر گرفته شوند. واحدهای اینچ-پوند در پرانتز تنها برای اطلاعات نشان داده شده اند.

۳- این استاندارد ادعا نمی کند که تمام نگرانی های ایمنی ، اگر وجود داشته باشد ، مرتبط با استفاده از آن را پوشش دهد. مسئولیت کاربر این استاندارد است که شیوه های ایمنی و بهداشتی مناسب را برقرار کند و قابلیت اعمال محدودیت های مقرراتی را قبل از استفاده تعیین کند.

مراجع الزامی

• C 29/C 29M  : روش آزمون برای چگالی (“وزن واحد”) و خلل و فرج در مصالح سنگی
• C 670  : دستورالعمل برای تهیه بیانیه های دقت و خطا برای روش های آزمون مصالح ساختمانی
• C 1602/C 1602M :  مشخصات استاندارد برای آب اختلاط مورد استفاده در تولید بتن با سیمان هیدرولیکی

اهمیت و کاربرد

۱-این روش آزمون برای تعیین محتوای جامد آب اختلاط مورد استفاده برای تولید بتن به کار می رود ، زمانی که یکی یا چند منبع آب ، آب شستشوی حاصل از عملیات تولید بتن یا آبی باشد که حاوی جامد است و به عنوان آب اختلاط در بتن استفاده می شود.

۲- روش آزمون  تعیین ذرات جامد در آب  ،  ابزاری برای تعیین رابطه بین چگالی و محتوای جامد معلق آب برای رعایت محدودیت های محتوای جامد آب اختلاط ، مانند آنچه در مشخصات C 1602/C 1602M ذکر شده ، فراهم می کند.

۳- در طول اختلاط بتن ، ویژگی اندازه گیری شده آب مصرفی در بتن، چگالی آن است که می تواند برای تخمین محتوای جامد از روی رویه های توصیف شده در این روش آزمون استفاده شود.

۴- برای توسعه یک همبستگی بین چگالی و محتوای جامد آب مصرفی در بتن، باید نمونه های آبی که طیف گسترده ای از غلظت های جامد را که در طول تولید پیش بینی می شود پوشش می دهند، آزمایش شوند.

وسایل و تجهیزات

۱- ظرف چگالی:

ظرفی استوانه ای (یادداشت ۱) با حجم ۲۰۰ ± ۲۵ میلی لیتر (۷ ± ۱ اونس مایع) که یک صفحه شیشه ای یا پلاستیکی سخت روی آن قرار می گیرد. صفحه شیشه ای یا پلاستیکی باید حداقل ۶ میلی متر (۱/۴ اینچ) ضخامت و ۴۰ میلی متر (۱.۱/۲  اینچ) بزرگ تر از قطر خارجی ظرف باشد. بالای ظرف چگالی باید صاف باشد تا زمانی که صفحه روی آن قرار گیرد ، نشتی نداشته باشد.

یادداشت ۱: یک شیشه با اندازه کوچک و رایج که بالای آن صاف و صیقلی شده باشد ، قابل قبول است.

۲- حجم ظرف چگالی باید با دقت ۰.۱ میلی لیتر بر اساس رویه های استفاده شده برای کالیبراسیون ظروف هوا یا چگالی ، همانند روش آزمون C 29/C 29M ، تعیین شود.

۳- یک مایکروویو یا اوون با حداقل توان ۹۰۰ وات.

۴- یک ظرف شیشه ای مقاوم در برابر مایکروویو و به اندازه ای که برای نگهداری نمونه آب و پارچه فیبرکلاس مناسب باشد (یادداشت ۲).

یادداشت ۲: یک ظرف با ابعاد ۴۵۰ × ۴۵۰ × ۲۵ میلی متر (۹ × ۹ × ۱ اینچ)   ، پارچه فیبرکلاس .

۵- یک ترازو یا باسکول با حداقل ظرفیت ۲۰۰۰ گرم و دقت ۰.۱ گرم.

۶- یک سرنگ لاستیکی.

اندازه گیری چگالی

۱- جرم ظرف خالی چگالی و صفحه را تا دقت ۰.۱ گرم به دست آورید.

۲- اگر آب حاوی جامد معلق باشد ، اطمینان حاصل کنید که نمونه برداری از آب در حالی انجام شود که منبع آب در حال هم زدن است. نمونه نماینده ای از آب را بردارید و ظرف چگالی را تا سرریز شدن پر کنید. صفحه روکش را روی ظرف بکشید و مطمئن شوید که هیچ حباب هوایی وجود ندارد. بیرون صفحه و ظرف را خشک کنید و جرم ظرف پرشده با صفحه روکش را به دست آورید.

۳-  چگالی نمونه آب را تا دقت ۰.۰۰۱ گرم بر میلی لیتر محاسبه کنید:

که در آن:

• = چگالی آب ، گرم بر میلی لیتر ،
• = جرم خالص آب در ظرف چگالی ، گرم ، و
• V  = حجم ظرف چگالی ، میلی لیتر.

اندازه گیری محتوای جامد

۱- جرم ظرف خالی و یک تکه پارچه فیبرکلاس به ابعاد تقریبی ۵۰۰ میلی متر (۲۰ اینچ) مربع را تا دقت ۰.۱ گرم به دست آورید.

۲- صفحه شیشه ای را روی ظرف چگالی نگه دارید و تعلیق آب را تکان دهید. نمونه آب را داخل ظرف شیشه ای بریزید. با استفاده از سرنگ لاستیکی ، جامد چسبیده به داخل ظرف را با حداقل مقدار آب شستشو دهید و به داخل ظرف منتقل کنید. پارچه فیبرکلاس را روی آب قرار دهید تا از از دست رفتن جامد در حین خشک شدن جلوگیری شود.

۳- ظرف را در مایکروویو قرار دهید و آن را به مدت تقریبی ۲۰ دقیقه یا تا زمانی که آب تبخیر شود ، حرارت دهید. جرم ظرف را تعیین کنید و آن را به مدت ۲ دقیقه به صورت مرحله ای در مایکروویو قرار دهید تا زمانی که جرم تعیین شده در دو اندازه گیری متوالی بیش از ۰.۵ گرم تفاوت نداشته باشد.

۴- جرم ظرف و پارچه با جامد خشک شده را تعیین کنید.

۵- درصد جامد را بر حسب درصد جرم تا دقت ۰.۱ درصد و به صورت ppm تا دقت ۱۰۰۰ ppm محاسبه کنید:

که در آن:

• m2= جرم جامد خشک ،
• mw= جرم آب با جامد ،
• %sw= محتوای جامد در آب ، به درصد ، و
• Sppm= محتوای جامد در آب ، به ppm.

۶- این اندازه گیری ها را برای آب با محتوای جامد مختلف تکرار کنید. آب را در ۴ سطح یا بیشتر از محتوای جامد مختلف آزمایش کنید.

رابطه بین چگالی و محتوای جامد

۱- با استفاده از تحلیل رگرسیون خطی (یادداشت ۳) ، رابطه ای بین چگالی اندازه گیری شده و محتوای جامد نمونه های آب برای طیف گسترده ای از غلظت های جامد که محدوده مورد انتظار در تأسیسات تولید را پوشش می دهد ، برقرار کنید.

یادداشت ۳: تحلیل رگرسیون خطی می تواند با استفاده از نرم افزار صفحه گسترده انجام شود.

۱-۱- رابطه بین چگالی آب و محتوای جامد را به صورت زیر بیان کنید ، به طوری که چگالی اندازه گیری شده در یک روز خاص تولید بتواند برای تعیین محتوای جامد آب استفاده شود:

Sppm=A+B×Dw

که A و B ثابت های رگرسیون هستند.

یادداشت ۴: معادله ۴ یک رابطه خطی تقریبی بین محتوای جامد و چگالی اندازه گیری شده ارائه می دهد. رابطه بین محتوای جامد و چگالی غیرخطی است (به معادله ۵ مراجعه شود) و معادله ۴ نباید برای تخمین محتوای جامد آب خارج از محدوده مقادیر استفاده شده برای برقراری رابطه در معادله ۴ به کار رود.

یادداشت ۵: در طول تولید بتن ، یک تولیدکننده ممکن است چگالی یک منبع آب را با استفاده از هیدرومتر نظارت کند. توصیه می شود که چگالی آب با استفاده از هیدرومتر در زمان اندازه گیری چگالی تعیین شود تا رابطه ای ، اگر لازم باشد ، به دست آید یا هیدرومتر کالیبره شود. نمونه آب باید در یک فلاسک اندازه گیری شفاف قرار گیرد. اندازه گیری هیدرومتر باید ظرف ۱۰ ثانیه پس از پر کردن آب در فلاسک انجام شود. این کار برای اطمینان از عدم ته نشینی قابل توجه جامد قبل از اندازه گیری انجام می شود ، زیرا این امر بر چگالی اندازه گیری شده تأثیر می گذارد.

۲- هنگامی که رابطه بین چگالی و محتوای جامد با آزمایش تعیین نشود ، محتوای جامد آب را بر اساس چگالی اندازه گیری شده با استفاده از معادله زیر به ppm محاسبه کنید:

که در آن:

• Ds= چگالی جامد در آب ، گرم بر میلی لیتر.

۱-۲- هنگامی که چگالی جامد در آب ناشناخته باشد ، آن را ۲.۶ گرم بر میلی لیتر فرض کنید و محتوای جامد آب را بر اساس چگالی اندازه گیری شده با استفاده از شکل ساده شده معادله ۵ به صورت زیر تعیین کنید:

یادداشت ۶: راهنمایی برای ترکیب دو منبع آب با محتوای جامد مختلف در بخش تعیین درصد اختلاط آب های ترکیبی ارائه شده است.

گزارش

• برای نمونه های آبی که برای برقراری رابطه چگالی آب با محتوای جامد آزمایش شده اند ، سوابق زیر را حفظ کنید:
• چگالی آب تا دقت ۰.۰۰۱ گرم بر میلی لیتر.
• محتوای جامد همان نمونه آب به صورت ppm تا دقت ۱۰۰۰ ppm یا درصد جرم آب تا دقت ۰.۱ درصد. تاریخ این آزمایش ها را شامل شوید و معادله رگرسیون استفاده شده برای برقراری رابطه چگالی آب با محتوای جامد را ثبت کنید.
• برای آزمایش نمونه های آب در طول تولید بتن یا کالیبراسیون دستگاه های اندازه گیری خودکار ، سوابق زیر را حفظ کنید:
• آزمایش های چگالی آب تا دقت ۰.۰۰۱ گرم بر میلی لیتر یا محتوای جامد تا دقت ۱۰۰۰ تاریخ و زمان این آزمایش ها را شامل شوید.
• محتوای جامد محاسبه شده نمونه آب آزمایش شده و روش استفاده شده (بخش رابطه بین چگالی و محتوای جامد) برای تعیین محتوای جامد را ثبت کنید.

دقت و خطا

۱- برآوردهای دقت برای این روش آزمون بر اساس نتایج آزمایش ها روی نمونه های آب شستشو با طیف گسترده ای از محتوای جامد بین ۲۵,۰۰۰ تا ۱۴۰,۰۰۰ ppm است. چهار اپراتور ، نمونه های آب یکسان را به صورت سه تایی برای چگالی و به صورت دوتایی برای محتوای جامد آزمایش کردند.

۱-۱- انحراف معیار اپراتور واحد (۱s) در جدول ۱ بر اساس چگالی متوسط و محتوای جامد نشان داده شده است. بنابراین ، نتایج دو آزمایش صحیح انجام شده روی یک نمونه توسط یک اپراتور نباید بیش از مقادیر d2s ذکرشده در جدول ۱ تفاوت داشته باشند.

۲-۱- انحراف معیار اپراتورهای چندگانه (۱s) در جدول ۱ بر اساس چگالی متوسط و محتوای جامد نشان داده شده است. بنابراین ، نتایج دو آزمایش صحیح انجام شده روی یک نمونه توسط دو اپراتور متفاوت نباید بیش از مقادیر d2s ذکرشده در جدول ۱ تفاوت داشته باشند.

۲- از آنجا که ماده مرجع پذیرفته شده ای برای تعیین خطای نتایج این روش آزمون وجود ندارد ، اظهارنظری درباره خطا ارائه نشده است.

تعیین درصد اختلاط آب های ترکیبی

ضمیمه غیرالزامی برای محاسبه درصد اختلاط دو منبع آب برای رسیدن به حد هدف محتوای جامد یا چگالی:

یادداشت: محتوای جامد آب شهری را ۰ ppm و چگالی را ۱.۰ g/mL فرض کنید.

برای دریافت مشاوره تخصصی در زمینه انجام آزمایشات آب مصرفی در بتن یا شرکت در دوره‌های آموزشی مرتبط، با کارشناسان واحد آزمایشگاه بتن مرکز تحقیقات بتن «متب» تماس بگیرید.

شماره تماس های آزمایشگاه بتن «متب»: ۰۲۱-۸۸۶۶۴۱۵۱   ۰۲۱-۸۸۶۶۴۱۵۲

آدرس وبسایت مرکز تحقیقات بتن ایران «متب»: www.Conrec.ac.ir