روش آزمایش استاندارد برای تعیین وزن مخصوص و فضای خالی مصالح سنگی
دامنه کاربرد
این آزمایش روش تعیین وزن مخصوص مصالح سنگی متراکم یا غیر متراکم یا غیر متراکم و همچنین محاسبه ی فضای خالی
مصالح ریز دانه ، درشت دانه یا مصالح مخلوط را شامل می شود. این روش برای مصالح سنگی که حداکثر اندازه ی اسمی
دانه های آنها از 6 اینچ (150 میلی متر ) تجاوز نمی کند ، قابل استفاده است.
تعاریف و اصطلاحات
تعاریف : به جز در مواردی که مشخص شده است ، در بقیه موارد کلیه تعاریف ASTM C125 می باشد
جرم- مقدار توده یک جسم است ( وزن را ملاحظه کنید ).
وزن مخصوص –وزن واحد حجم یک ماده.
وزن- نیروی اعمال شده به جسم بوسیله جاذبه (جرم را ملاحظه کنید)
اصلاحات
فضای خالی در واحد حجم مصالح سنگی- فضای خالی بین دانه ها در توده ی مصالح سنگی که توسط
ماده معدنی جامد اشتغال نشده است.
اهمیت و کاربرد
این روش معمولا برای تعیین وزن مخصوص به کار برده می شود. در بعضی از روش های طرح بتن برای تعیین
نسبت های اجزاء از وزن مخصوص مصالح استفاده می شود.
همچنین در مواردی که لازم است کمیت های جرم و حجم به هم تبدیل شوند ، وزن مخصوص مورد استفاده قرار
می گیرد. در این روش رابطه بین درجه تراکم مصالح سنگی در محل نگه داری یا دپو و آنچه بدست آورده می شود
نا معلوم می باشد. بعلاوه مصالح سنگی درمحل نگهداری یا دپو معمولا دارای رطوبت سطحی یا جذب شده می باشند ،
در حالی که در این آزمایش وزن مخصوص مصالح در حالت خشک تعیین می گردد.
درصد فضای خالی بین ذرات براساس وزن مخصوص تعیین شده در این آزمایش ، محاسبه می گردد.
***وسایل آزمایش ***
ترازو – با دقت 1/0 درصد بار مورد آزمایش
تخماق- یک میله فولادی به قطر 8/5 اینچ ( 16 میلی متر )است که طول تقریبی آن 24 اینچ ( 600 میلی متری ) می باشد
و سر آن به صورت نیمکره ای به قطر خود میله در آمده است.
پیمانه – یک ظرف فلزی استوانه ای است که بهتر است دسته دار با شد. پیمانه باید آب بندی شده بوده و برای کاربرد های
سخت مقاومت کافی داشته باشد. لازم است ارتفاع پیمانه تقریباً مساوی قطر آن باشد ولی از 80 درصد قطر کوچکتر و از 150
درصد قطر بزرگتر نباشد. باتوجه با اندازه دانه های مورد آزمایش حجم پیمانه باید با جدول ( 1 ) مطابقت داشته باشد. ضخامت فلز
مورد استفاده در ساخت پیمانه باید طبق جدول ( 2 ) باشد. زه بالای پیمانه باید در حد 01/0 اینچ (25/0 میلی متر ) صاف و مسطح
بوده و از راستای موازی با کف کمتر از 5/0 درجه انحراف داشته باشد.
در صورتی که این پیمانه از فولاد یا فلز مناسب دیگری که به سادگی به خمیر سیمان نمی چسبد، ساخته شود. از آن می توان برای
تعیین وزن مخصوص بتن طبق استاندارد ASTM C138 نیز استفاده نمود.
بیلچه- یک با اندازه مناسب برای پر کردن پیمانه با مصالح سنگی
مقدار نمونه باید تقریباً 125 تا 200 درصد مقدار لازم برای پر کردن پیمانه باشد و با دست به نحوی جابجا شود
که دانه ها از هم جدا نشوند. نمونه مصالح تا رسیدن به وزن ثابت در یک کوره با دمای 9±320 درجه فارنهایت
( 5±110 دررجه سانتی گراد) خشک می شود.
کالیبراسیون ظرف
پیمانه را با آبی که دمای اتاق یکساننن است پر کنید و درب آن را با یک صفحه ی شیشه ای به نحوی بپوشانید
که حباب های هوا و آب اضافی بتوانند خارج شوند.
جرم آب ریخته شده در پیمانه را به کمک ترازو و طبق روش داده شده در قسمت 4-1 تعیین کنید.
دمای آب را اندازه گرفته و چگالی آن را از جدول (3) بدست آورید (در صورت لزوم می توان بین اعداد جدول درون یابی کرد)
از تقسیم جرم آبی که پیمانه را پر نمود بر چگالی آن ، حجم ظرف (V) را محاسبه کنید. همچنین با تقسیم چگالی آب بر
جرم آبی که پیمانه را پر نموده است، ضریبی برای (1/V) بدست آورید.
پیمانه ه باید حداقل یک مرتبه در سال و یا در مواردی که در مورد دقت آنها تردید وجود دارد، مجدداً کالیبره شوند.
انتخاب روش
فقط در مواردی که به طور خاص قید نشده باشد، باید برای تعیین وزن مخصوص غیر متراکم از روش غیر متراکم استفاده شود.
در موارد دیگر وزن مخصوص متراکم باید به وسیله کوبیدن یا لرزاندن مصالح سنگی تعیین شود. برای مصالحی که حد اکثر اندازه
اسمی دانه های آن ها 5/1 اینچ (5/37 میلی متر) یا کمتر است از کوبیدن بوسیله میله و برای مصالحی که حد اکثر اندازه ی
اسمی دانه های آنها بیش از 5/1 اینچ (5/37 میلی متر) و کمتر از 6 اینچ (150 میلی متر) باشد، از لرزاندن استفاده می شود.
کوبیدن با میله
یک سوم ظرف را پر کنید و با انگشت سطح آن را صاف نمائید. با 25 ضربه توسط میله تخماق تمام سطح را بطور یکنواخت بکوبید.
بار دیگر دو سوم ظرف را پر کرده و مانند لایه اول آن را بکوبید. بالاخره ظرف را لبریز نموده و مانند لایه های قبل آن را متراکم کنید.
سطح مصالح را با انگشت یا بوسیله یک تیغه مستقیم صاف نمائید. این کار یباید طوری انجام شود که بر آمد گیهای جزئی مربوط
به قطعات بزرگ مصالح درشت دانه تقریباً با فضاهای خالی بزرگتر در زیر سطح فوقانی ظرف هم اندازه باشد.
کوبیدن اولین لایه نباید به نجوی انجام شود که میله بشدت با کف ظرف ببرخورد کند. در کوبیدن دومین و سومین لایه باید نیروی
کافی اعمال شود، اما اعمال نیرو به اندازه ای نباشد که موجب نفوذ میله در لایه های زیرین شود.
جرم ظرف حاوی مصالح و جرم ظرف خالی را با دقت 1/0 پوند (05/0 کیلوگرم) تعیین و ثبت نمائید.
روش لرزاندن
پیمانه را در سه لایه ی تقریباً مساوی ودر سه نوبت پر کنید. در هر نوبت برای متراکم کردن مصالح داخل پیمانه آن را بطور متناوب
از فاصله ی 12 اینچی ( 50 میلی متر ) روی یک بستر محکم ( مثلاً یک کف بتنی ) رها کنید. به این ترتیب دانه های مصالح در
حالت بسیار متراکم مرتب می شوند.
برای متراکم کردن هر لایه پیمانه را 50 مرتبه طبق روش فوق بیندازید (25 بار روی هر طرف ) و سطح مصالح را با انگشت یا بوسیله
یک تیغه مستقیم صاف نمائید.این کار باید طوری انجام شود که بر آمدگیهای جزئی درشت دانه ها تقریباً فضاهای خالی بزرگتر در زیر
سطح فوقانی پیمانه هم اندازه باشند.
جرم پیمانه حاوی مصالح و جرم پیمانه خالی را بادقت 1/0 پوند ( 05/0 کیلوگرم) تعیین و ثبت کنید.
روش غیر متراکم
پیمانه را به کمک یک سر طاس از مصالح سنگی لبریز کنید ، مصالح را از ارتفاعی کمتر از 12 اینچ (50 میلی متر) از بالای ظرف به
داخل آن تخلیه کنید و دقت نمائید دانه ها از یکدیگر جدا نشده و دانه بندی عوض نشود. سطح مصالح را با انگشت یا بوسیله یک
تیغه مستقیم صاف نمائید. این کار باید طوری انجام شود که بر آمدگی های جزئی درشت دانه ها تقریباً با فضاهای خالی بزرگتر
در زیر سطح فوقانی پیمانه هم اندازه باشد.
جرم پیمانه حاوی مصالح و جرم پیمانه خالی را با دقت 1/0 پوند (5/0 کیلوگرم) تعیین و ثبت کنید.
محاسبات
وزن مخصوص- وزن مخصوص را برای روش کوبیدن ، لرزاندن یا غیر متراکم بصورت زیر محاسبه کنید:
( 1 ) M = (G – T) / V
یا
( 2 ) M=(G – T) × F
در اینجا :
M= وزن مخصوص مصالح سنگی بر حسب پوند بر فوت مکعب ( کیلوگرم بر متر مکعب )
G= جرم مصالح به علاوه پیمانه بر حسب پوند ( کیلوگرم)
T= جرم پیمانه بر حسب پوند ( کیلو گرم )
V= حجم پیمانه برحسب فوت مکعب ( متر مکعب )
F= ضریب حجم بر حسب یک بر فوت مکعب ( یک بر متر مکعب )
- وزن مخصوص تعیین شده بوسیله این روش برای مصالح خشک شده در کوره است. اگر وزن مخصوص مصالح اشباع با
سطح خشک (SSD) خواسته شده باشد، عین روش شرح داده شده در این آزمایش را بکار برید و سپس از رابطه ی زیر
وزن مخصوص اشباع با سطح خشک را محاسبه کنید.
( 3 ) = M { 1 + (A/100) }
در اینجا :
Mssd = وزن مخصوص در شرایط SSD بر حسب پوند بر فوت مکعب ( کیلوگرم بر متر مکعب ) و
=A درصد رطوبت جذب شده که طبق ASTM C127 و ASTM C128 تعیین می گردد.
فضای خالی- فضای خالی مصالح سنگی با توجه به وزن مخصوص تعیین شده به روش کوبیدن ، لرزاندن یا غیر متراکم
طبق رابطه ی زیر تعیین می گردد :
( 4 ) (S × W) - M} / (S × W)}Voids = 100 %
در اینجا :
=M وزن خصوص مصالح سنگی بر حسب پوند بر فوت مکعب ( کیلوگرم بر متر مکعب )
S =چگالی فضایی ( براساس شرایط خشک ) که طبق ASTM C127 یا ASTM C128 تعیین می گردد.
W= چگالی آب معادل 3/62 پوند بر فوت مکعب (998 کیلوگرم بر متر مکعب)
گزارش
نتایج بدست آمده برای وزن مخصوص باید با دقت 1 پوند بر فوت مکعب (10 کیلوگرم بر متر مکعب) به صورت زیر گزارش شود :
وزن مخصوص به روش کوبیدن
وزن مخصوص به روش لرزاندن
وزن مخصوص غیر متراکم
فضای خالی مصالح باید با دقت 1 درصد به صورت زیر گزارش شود :
فضای خالی در مصالح سنگی متراکم شده به روش کوبیدن با میله برحسب درصد
فضای خالی در مصالح سنگی متراکم شده به روش لرزاندن بر حسب درصد
فضای خالی در مصالح غیر متراکم برحسب درصد