دامنه کاربرد

در این آزمایش روش تعیین چگالی فضایی و ظاهری ( در دمای 23/23 درجه سانتی گراد ) و روش تعیین جذب آب مصالح سنگی ریز دانه مورد بررسی قرار می گیرد.

چگالی فضایی و ظاهری  مطابق تعاریف استاندارد A S T M  E 12 ، برای دانه هایی که 24 ساعت در آب قرار داده شده اند، براساس وزن دانه های اشباع با با سطح خشک تعیین می گردند.

همچنین جذب آب دانه ها مطابق تعاریف A S TM C 125 مشخص می شود.

اهمیت و کاربرد

چگالی فضایی مشخصه ی عمومی است که برای محاسبه ی حجم اشغال شده توسط دانه ها در مخلوط های مختلف ( مانند بتن و مخلوط های دیگری که براساس حجم مطلق طرح می شوند ) به کار برده می شود. این کمیت همچنین برای محاسبه فضا های خالی دانه ها (A S TM C 29) و تعیین رطوبت دانه ها براساس جابجایی سطح آب (A S TM C 70)  مورد استفاده قرار می گیرد. چگالی فضایی که با استفاده از دانه های اشباع با سطح خشک تعیین می شود، هنگامی به کار می رود که دانه ها مرطوب باشند ( اگر جذب آب مناسب باشد ).برعکس چگالی فضایی خشک برای دانه های خشک یا دانه هایی که فرض میشود خشک باشند به کار می رود.

چگالی ظاهری به وزن مخصوص نسبی مواد جامد سازنده ی ذرات مربوط می سود ولی شامل فضاهایخالی داخل ذرات که آب میتواند در آنها وارد شود نخواهد بود.این کمیت در ارتباط با تکنولوژی سنگدانه های ساختمانی کاربرد زیادی ندارد.

کمیت جذب آّب برای محاسبه ی تغییرات وزن سنگدانه در اثر جذب آب در حفرات درونی آن( هنگامی که دانه ها به اندازه کافی در مجاورت آب قرار داده می شود ) و مقایسه ی با شرایط خشک ، به کار می رود. در ازمایشگاه برای تعیین جذب آب ، دانه های خشک را به مدت 24ساعت در آب قرار می دهند. دانه  هایی که از معادن زیر آب استخراج می شوند ، در صورتی که اجازه داده نشوند خشک شوند، ممکن است درصد جذب آب بالاتری داشته باشند. برعکس درصد رطوبت بعضی دانه ها در هنگام استفاده ممکن است کمتر از رطوبت آزاد وجود دارد، درصد رطوبت آزاد را می توان از کسر کردن مقدار جذب آب از مقدار کل رطوبت  ( که با آزمایش  A S TM C 566 تعیین می شود ) ، بدست آورد.

وسایل مورد نیاز: 

ترازو- به ظرفیت 1 کیلوگرم یا بیشتر و حساسیت 1/0 گرم یا کمتر.

چگالی سنج-  بالن یا ظرف  مناسب دیگری که نمونه ریز دانه ی مورد آزمایش در آن ریخته می شود و دقت قرائت حجم آن 1/0 ± سانتی متر مکعب می باشد. بیشترین حجم قابل قرائت این ظرف با حداقل 50 درصد بیش از فضای لازم برای نمونه آزمایش باشد. یک بالن مدرج به ظرفیت 500 سانتی متر مکعب برای نمونه ای حداکثر به وزن 500 گرم مناسب می باشد. بالن لوشاتلیه که در A  S TM C 188  معرفی شده است، برای نمونه ای به وزن تقریبی 55 گرم قابل استفاده خواهد بود.

قالب- یک قالب فلزی به شکل مخروط ناقص با قطر داخلی 3±40 میلی متر در بالا و 3±90 میلی متر در پائین و ارتفاع 3±75 میلی متر و ضخامت 8/0 میلی متر.

تخماق- یک میله فلزی به وزن 15±340 گرم، دارای یک سر تخت دایره ای به قطر 3±25 میلی متر.

نمونه برداری و آماده کردن نمونه:

نمونه ای به وزن تقریبی 1 کیلوگرم از مصالح ریز دانه را با استفاده از روش 4/1 کردن جدا نمائید.

نمونه را در ظرف مناسبی قرار دهید و تا رسیدن به وزن ثابت ، در دمای 5±110 سانتی گراد خشک کنید. پس از اینکه نمونه سرد شد، دانه ها را به مدت 4±24 ساعت در آب قرار دهید. سپس آب موجود در ظرف محتوی دانه ها را به آرامی تخلیه نمائید. باید توجه شود که دانه ها همراه آب هدر نروند. نمونه را روی یک سطح صاف که جاذب رطوبت نباشد پهن کرده و جریان هوای گرم را از روی آنها عبور دهید تا دانه ها به طور یکنواخت خشک گردند. در صورت تمایل برای رسیدن به شرایط اشباع با  سطح خشک می توان از روش های مکانیکی ( مثلاً تکان دادن با دست ) استفاده کرد. این عمل را تا زمانی که نمونه به حالت سیال در آید ادامه دهید. با استفاده  از روشی که در بند  گفته شده است ( آزمایش مخروط ) می توان وجود و یا عدم وجود رطوبت سطحی در دانه ها را تعیین نمود. بهتر است.

در اولین آزمون مقداری رطوبت در نمونه وجود داشته باشد. خشک کردن دانه ها را با شرایط ثابت ادامه دهید و در فواصل متناوب آزمایش مخروط را تکرار نمائید تا از رسیدن به شرایط اشباع با سطح خشک اطمینان حاصل کنید. اگر در اولین آزمایش ملاحظه شد که  دانه ها داراری رطوبت سطحی نمی باشند، می توان نتیجه گرفت  که دانه ها از شرایط اشباع با سطح خشک گذاشته اند. دراین حالت چند میلی لیتر آبرا با ریز دانه مخلوط کرده و نمونه را به مدت 30 دقیقه در محفظه ی  سر پوشیده ای قرار دهید. سپس مراحل خشک کردن و آزمایش مخروط را تا حصول شرایط مطلوب ادامه دهید.

 آزمایش مخروط برای بررسی رطوبت سطحی – قالب مخروطی را از طرف قطر بزرگتر روی یک سطح نرم که  جاذب رطوبت نباشد، قرار دهید. قسمتی از ریز دانه ی نسبتاً خشک را بطور سست در قالب بریزید تا از سر قالب سر ریز کرده و قدری روی آن انباشته شود. قالب را با دست نگه داشته و با تخماق ریزدانه داخل قالب را با 25 ضربه بکوبید. برای هر ضربه باید میله از 5 میلی متری بالای سطح فوقانی ریزدانه به حالت سقوط آزاد روی آن رها شود. پس از کوبیدن ماسه سست روی قالب را کنار زده و قالب را بطور عمودی بالا بکشید. اگر هنوز رطوبت سطحی وجود داشته باشد ماسه همچنان به شکل قالب باقی می ماند و هنگامی که ریز دانه کمی ریزش نماید مشخص می شود که به شرایط اشباع با سطح خشک رسیده است. بعضی

ماسه های شکسته ممکن است در آزمایش مخروط و در شرایط اشباع با سطح خشک ریزش نکنند. برای این نمونه ها شرایط مطلوب هنگامی در نظر گرفته می شود که یک طرف توده ی ریزدانه هنگام خارج نمودن قالب کمی  ریزش نماید.

روش انجام آزمایش :

همه ی وزن ها باید با دقت 1/0 گرم اندازه گیری و  ثبت شوند.قسمتی از چگالی سنج را با آب پر کرده و سپس 10±500گرم ماسه ی اشباع با سطح خشک را که  طبق قسمت 4 آماده شده است ، در داخل آن بریزید. سپس تا پر شدن تقریباً 90% حجم ظرف به آن آب اضافه نمائید. برای خارج شدن حباب های هوا چگالی سنج را تکان دهید. دمای آزمایش باید در حدود 7/1 ± 23 درجه ی سانتی گراد ثابت نگه داشته شود. در صورت لزوم برای تثبیت دما می توان چگالی سنج را در ظرف آن رسانده و وزن کل چگالی سنج حاوی آب ونمونه را تعیین نمائید.

بجای توزین به روش فوق می توان مقدار آب لازم برای پر کردن چگالی سنج را به صورت حجمی تعیین نمود ( در دمای 7/1 ±23 درجه سانتی گراد ) به این منظور از یک بورت مدرج با دقت 15/0 میلی لیتر استفاده می شود.  وزن کل چگالی سنج ، نمونه و آّب به صورت زیر محاسبه میگردد.

C = 0/9975 V_{a +} S + W

در اینجا:

C= وزن چگالی سنج  با نمونه و آب که تا علامت مشخصه آن بالا آمده است ( گرم )

V_a=  حجم آب افزوده شده به چگالی سنج ( میلی لیتر )

S= وزن نمونه ی اشباع با سطح خشک

W=  وزن چگالی سنج خالی ( گرم )

ابتدا بالن را با آب تا نقطه ای بین 0 و 1 میلی لیتر روی ساقه ی ظرف پر کنید. قرائت نخست را در شرایطی که

دما در محدوده 7/1±23 درجه ی سانتی گراد نگه داشته شده یادداشت نمائید. سپس 5±55 گرم ریز دانه اشباع

با سطح خشک ( یا هر مقدار دیگر که سطح آب را به درجه بندی های فوقانی می رساند ) را در داخل محفظه

بریزید. برای خارج کردن هوای محبوس بین ذرات ، بالن را در حالت مایل روی یک دایره ی افقی به آرامی بچرخانید.

سپس ظرف را به حالت افقی نگه داشته و تراز سطح آب را قرائت کنید. در اینجا دما می تواند حداکثر 1 درجه

سانتی گراد نسبت  به دمای مبداً اختلاف داشته باشد. تفاوت این دو قرائت حجم دانه ها را بدست می دهد.

ریز دانه را از چگالی سنج خارج کرده و آن را تا رسیدن به وزن ثابت در دمای 5±110 درجه سانتی گراد ( 9±230 درجه فارنهایت ) خشک کنید. سپس به مدت 5/0±1 ساعت آن را در دمای اتاق قرار دهید تا سرد شود و بالاخره آن را وزن نمائید.