اهمية اختبار جودة الاسمنت
الأسمنت هو المواد الأكثر استخدامًا في أي مبنى، حيث تربط الركام والرمل في المبنى. هناك العديد من النظريات التي تشرح كيفية التحقق من جودة الأسمنت في المختبر، ولكن معظمها يتطلب جهازًا كبيرًا للتحقق من جودة الأسمنت.
يصعب فحص جميع خصائص الأسمنت وأنواعه في الموقع، ولكن هناك بعض الاختبارات الميدانية الأولية التي يمكن أن تعطي فكرة تقريبية عن جودة الأسمنت. وتشمل هذه الاختبارات التحقق من الخصائص التي تؤثر على جودة وقوة الأسمنت، وهي الاختبارات البسيطة التي يمكن القيام بها بسهولة في الموقع دون استخدام أي آلات.
كيفية اختبار جودة الاسمنت
يؤدي الأسمنت دورا حاسما في صناعة البناء، ومع ذلك، بسبب كونه مادة مصنعة تتطلب عملية معقدة تشمل مكونات عديدة، فإن الاختبار ضروري لضمان الامتثال للمواصفات ومتطلبات التطبيق وتفادي الأخطاء التي يجب تجنبها في البناء
قوة الضغط
- تعد مقاومة الانضغاط من أهم خصائص الأسمنت والملاط، وبالتالي فإن قوة المواد اللاصقة (الأسمنت) لها تأثير كبير على خصائص أداء الخلطة وتضمن الجودة الإجمالية للمنتج النهائي.
- تُجرى اختبارات قوة الضغط عادةً عن طريق سحق مكعبات من الأسمنت المقوى وملاط الرمل في آلة الضغط، ويتم تحديد قوة الضغط للمكعبات من خلال التأثير العالي المطبَّق على مكعب العينة، مما يؤدي إلى كسره
- تشمل معدات الاختبار اللازمة لهذا الغرض آلة الضغط، وخلاطة الملاط، والقوالب المناسبة، وخزان الرطوبة، والأسمنت نفسه، ورمل الاختبار
- المعايير المطبقة لقوة الضغط هي: EN 196-1، ISO 679، EN 459-2، EN 1015-11، EN 13454-2، ASTM C109 / C109M، ISO 7500-1، ASTM E.
قوة الشد
- مقاومة الشد للأسمنت منخفضة نسبيا مقارنة بقوتها في الانضغاط.
- تتعرض الهياكل الإسمنتية للتشقق والشد نتيجة لتأثيرات متعددة، بما في ذلك التحميل الديناميكي وتغير درجة الحرارة وغيرها.
- يمكن إجراء اختبارات قوة الشد لفهم التماسك بين جزيئات الأسمنت.
- تكون مقاومة الشد مناسبة تمامًا لمقاومة الضغط، وتعتبر الاختبارات بسيطة وغير مكلفة في الأداء، لذا فهي شائعة نسبيًا.
- يتم تحديد مقاومة الشد الأسمنت بشكل شائع من خلال تطبيق إجهاد أحادي المحور، حيث يتم صب ملاط الأسمنت والرمل في قوالب ووضعها في آلة تطبق عليها قوة الشد لإجراء الاختبار
- تُحسب قوة الشد عن طريق قياس الحمل المطلوب لتقسيم العينة إلى نصفين فوق نقطة الكسر.
- في حالة عدم توفر آلة شد أحادية المحور، يمكن إجراء اختبارات الشد بطرق غير مباشرة.
- على سبيل المثال، في اختبار الأسطوانة المنقسمة، يتم تحميل العينة بشكل جانبي في أسطوانة حتى تتم كسرها
- توجد طريقة بديلة وهي اختبار المرونة، حيث يتم وضع حزمة الجص بين دعامتين لتطبيق الضغط المرن، وتؤدي هذه الطريقة إلى تحريك الألياف في النصف السفلي من الحزمة وتسبب إجهاد شد حتى يحدث الفشل
- يجب الإشارة إلى أن هذه الاختبارات تعطي قيمة لشد أعلى من طريقة الإجهاد أحادي المحور.
- تتضمن المعدات المخبرية النموذجية لاختبار قوة الشد للأسمنت آلة اختبار الانحناء / الشد 10 كيلو نيوتن، وفحم حجري، وخلاط الملاط، وخزان الرطوبة، والأسمنت نفسه، ورمل مقاوم.
- تشمل المعايير المعتمدة ASTM C307 و EN 196-1.
الصفاء
- تتم المرحلة الأخيرة من إنتاج الأسمنت عن طريق الطحن لتشكيل مسحوق ناعم يحتوي على جزيئات بأحجام مختلفة جدًا.
- يؤثر توزيع حجم الجسيمات بشكل كبير على معدل تصلب الأسمنت واكتساب القوة، كما يمكن أن يؤثر على عوامل أخرى مثل سهولة التشغيل والانكماش أثناء التجفيف.
- كلما كان الجسيم أصغر، كان سطح المسحوق أكبر بالنسبة للحجم، لذلك يتفاعل الأسمنت مع الماء، والجزيئات الأصغر لها أكبر عدد من جهات الاتصال ولها مشاركة عالية في عملية التثبيت والتصلب.
- يتم اختبار صفاء الأسمنت عن طريق قياس مساحة السطح المحددة لنفاذية الهواء لمسحوق الأسمنت، ويتم قياس دقة الأسمنت الهيدروليكي باستخدام جهاز نفاذية الهواء بلاين لتحديد مساحة السطح المحددة، ويتم التعبير عنها بإجمالي مساحة السطح بالسنتيمتر المربع لكل جرام (أو متر مربع لكل كيلوغرام)
- يتم اختبار عينة من الأسمنت المدمجة عند درجة حرارة الغرفة المحيطة بين 18-22 درجة مئوية لقياس الوقت الذي يستغرقه تدفق كمية ثابتة من الهواء خلال العينة، ويعتبر الوقت المسجل مؤشرًا على مساحة السطح المحددة
- تتمثل الطريقة في إجراء اختبار مقارنة بين مادة معروفة ومادة غير معروفة، ويتم استخدام عينة مرجع بمساحة سطح معروفة للمعايرة، ويتم قياس الوقت الذي يستغرقه تدفق الهواء عبر المادة المرجعية ،
- يمكن إنشاء علاقة بين مساحة السطح والوقت n اللازم لاختبار الأسمنت
- يتكون جهاز بلاين من خلية اختبار النفاذية وقرص مثقوب ومكبس وورق ترشيح وأنبوب مقياس ضغط على شكل حرف U وسائل قياس ضغط الدم ومرجع ومؤقت، ويستخدم هذا الجهاز في هذا الاختبار
- المواصفات المطبقة هي EN 196-6، ASTM C204، و AASHTO T153.
الاتساق و الوقت و تحديد التدفق
- يلعب تناسق الخليط دورًا هامًا في أداء المزيجعند صبه من خلال قضبان التسليح في القوالب
- يتم تقدير كمية الماء المطلوبة لتكوين عجينة الأسمنت بواسطة اختبار الاتساق ، والذي يتم في نفس الوقت الذي يستغرقه تحضير المونة أو الأسمنت ، ويشير إلى النسبة المئوية للاحتياجات المائية للعجينة الأسمنتية لتحقيق قوام عادي.
- بإضافة الماء إلى الأسمنت، يتصلب المعجون الناتج ويكتسب قوة الضغط.
- يقوم اختبار إبرة Vicat بقياس الوقت اللازم لتصلب خليط الأسمنت والماء
- – “يتم قياس الانسيابية باستخدام اختبار فيكات Vicat، والذي يوفر أوقات ضبط أولية ونهائية، وهي القياسات التي يمكن اعتبارها حالتين صلبتين من الأسمنت.
- تحدد بداية التصلب أو المرحلة الأولية متى تصبح اللصاقة غير عملية، ويحدد الوقت المطلوب للتصلب الكامل المرحلة النهائية.
- يجب أن تكون مدة القصيرة بما يكفي لاستئناف نشاط البناء في غضون فترة زمنية معقولة بعد صب الخرسانة.
- يتميز مكبس Vicat بالوزن والأبعاد وارتفاع السقوط المحدد، ويتم تحديد مقاومة اختراق المكبس من خلال لزوجة عجينة الأسمنت في القالب، ويتم تحديد وقت الإعداد الأولي كوقت يستغرقه إبرة Vicat لاختراق العجين في القالب على عمق 5 مم.
- يتم تحديد الوقت النهائي اللازم لتجميد معجون الأسمنت بدرجة كافية حتى لا يمكن لإبرة فيكات اختراق العجينة.
صلابة و تمدد الأسمنت و الرماد المتطاير
- تعبر الصلابة عن قدرة عجينة الأسمنت المتصلدة على الحفاظ على حجمها بعد الضبط دون الإضرار بالتمدد الذي يسببالتشققات
- يعتبر الأمان اختبارًا هامًا للغاية في هذا السياق.
- عندما يتصلب المعجون الأسمنتي المناسب، لا يمكن أن يتغير حجمه ملموسًا، وبالتالي لا يمكن أن يتشقق.
- المعجون الأسمنتي الصحيح هو الأساس للحصول على ملاط مناسب أو خليط أسمنتي
- الرماد المتطاير هو منتج ثانوي يتم إنتاجه عند توليد الطاقة باستخدام الفحم.
- أثناء الاحتراق، يتم ترسيب الشوائب المعدنية الموجودة في الفحم المسحوق على شكل جزيئات منصهرة معلقة في غازات الاحتراق.
- عندما تبرد هذه الجسيمات، تتحول إلى جزيئات زجاجية كروية بسبب تصلبها.
- يتميز الرماد المتطاير بخواص اسمنتية ويستخدم كبديل أو جزئي للأسمنت في الصناعات المختلفة.
- قد يؤدي وجود كمية كبيرة من المغنيسيوم الحر أو الجير الحر المحترق في الأسمنت إلى شعور عدم الأمان.
- يمكن تقييم سلامة الأسمنت بطرق مختلفة ، ومنها طريقة الحمام المائي في Le Chatelier، حيث يتم وضع عينة من معجون الأسمنت / الرماد المتطاير في قالب ويتم غليها لمدة زمنية محددة (حوالي 3 ساعات) حتى يمكن كشف أي تمدد يحدث بسرعة
- بعد انتهاءعملية الغليان، يتم قياس المسافة بين نقطتي مؤشر تحكم بدقة 0.5 مم، ومقارنتها بالطول الأصلي الذي تم قياسه قبل الاختبار.
- يتطلب هذا الاختبار استخدام حمام مائي من Le Chatelier، وعفن Le Chatelier، وفرجار، وأسطوانة قياس، ومقارنة التوازن والطول.
- تشمل المعايير المطبقة EN 196-3 و EN 459-2 و EN-450.
- يمكن تحديد سلامة الأسمنت باستخدام طريقة الأوتوكلاف بدلاً من ذلك.
- يتضمن هذا الاختبار اختبار تعقيم الأسمنت البورتلاندي باستخدام عينة منالأسمنت الفاخر.
- يتم صب العينات في قالب مغطى بالزيت، مع وجود نقاط مرجعية متصلة بطول مرجعي يبلغ 250 ملم.
- يتم تشكيل العينات من القوالب ويتم قياسها بعد 24 ساعة وتوضع في الأوتوكلاف عند درجة حرارة الغرفة.
- بعد إغلاق الأوتوكلاف، تتعرض العينات لبخار مشبع عالي الضغط لفترة زمنية محددة، وعندما يتم الانتهاء من التسخين، يتم قياس العينة ومقارنتها بالأطوال الأصلية.
- تتضمن المعدات اللازمةلهذه الطريقة الأوتوكلاف وقوالب شرائط الاختبار ومعدات الخلط ومقياس مقارنة الطول.
- المعايير المطبقة تشمل ASTM C151 و AASHTO T107.
- يمكن تحديد تمدد الأسمنت أيضًا من خلال مقارنة الطول، حيث يستخدم جهاز مقارنة الطول لقياس تغيرات طول معجون الأسمنت والملاط والأسمنت وفقًا لمواصفات ASTM و AASHTO.
- تتألف الوحدة من قرص حساس أو مؤشر رقمي مركب على إطار بناء مزدوج قوي.
- يتم تشكيل السندان المتحرك والثابت لاستقبال المسامير المرجعية التي يتم إدخالها في نهايات قضبان عينة الاختبار.
- ELE توفر مجموعة متنوعة من الأجهزة لهذه الطريقة، بما في ذلك أجهزة لقياس حركة الرطوبة والانكماش والتجفيف، بالإضافة إلى جهاز ASTM لقياسالطول والمقارنة.
- تشمل المعايير التي يتم تطبيقها لعملية القطع بالليزر ASTM C151 وC157 وC227 وC490 وC531 وAASHTO T-107 وT-160