درباره وبلاگ


باسلام خدمت تمامی بازدید کنندگان گرامی این وبلاگ را جهت ارتقاء دادن علم مهندسی سازه به ویژه سازه های بتنی ساخته ام وامیدوارم ازاین وبلاگ استفاده کافی راببرید.
موضوعات
آخرین مطالب
آرشيو وبلاگ
پیوندهای روزانه
پيوندها
نويسندگان



نام :
وب :
پیام :
2+2=:
(Refresh)

<-PollName->

<-PollItems->

خبرنامه وب سایت:





آمار وب سایت:  

بازدید امروز : 17
بازدید دیروز : 3
بازدید هفته : 21
بازدید ماه : 20
بازدید کل : 34982
تعداد مطالب : 27
تعداد نظرات : 0
تعداد آنلاین : 1


مهندسی عمران
وبلاگ شخصی متعلق به مهندس مهدی اشکبوس




آزمایش کششی

 

کليات: فولاد يکي از مهمترين مصالح ساختماني است و پي بردن به مشخصات و کنترل کيفيت آن قبل از بکارگيري، از اهميت بسياري در بالا بردن درجه قابليت اطمينان (Reliability) ساختمان برخوردار است. در اغلب کارخانجات توليد فولاد و صنايع فولادي براي تعيين جنس فولاد، حد گسيختگي کششي آن را در نظر مي‌گيرند. بالطبع دقيق‌ترين روش تعيين اين مقدار انجام آزمايش کششي مي‌باشد.
هدف از آزمايش: منظور از آزمايش كشش تعيين حد ارتجاعي و تاب گسيختگي فلزات مختلف مي‌باشد. همچنين با اين آزمايش مي­توان به ضريب ارتجاعي فلزات دست يافت. مي­دانيم كه ضريب مذكور در حد تناسب از اين رابطه پيروي مي‌كند:
 
                        
كه در آن  مقدار نيرو در واحد سطح مقطع نمونه () و  تغيير طول نسبي نمونه مي­باشد ().
اثر تنش كششي بر اجسام:

بطور كلي فلزات را مي­توان به دو دسته شكننده يا ترد (Brittle) و نرم (Ductile) تقسيم كرد. تفاوت اين دو دسته در ساختمان ذرات آنها مي­باشد. ساختمان ذرات شكننده طوريست كه مقاوت به لغزش ذرات آنها بر روي هم بيش از نصف مقاومت جدا شدن ذراتشان مي­باشد. در فلزات نرم، ذرات با مقاومت زياد بهم چسبيده­اند ولي مقاومت به لغزش آنها روي هم كم است. به همين علت هنگامي كه تحت كشش قرار گيرند قبل از اينكه تنش منجر به جدا شدن ذرات از هم بشود، ذرات روي هم لغزيده، مقطع قطعه باريك مي­شود و به اين ترتيب فلز گسيخته مي­شود. چنانكه در دايره مور ديده مي­شود، در حاليكه تنش كششي  وجود داشته باشد، ماكزيمم برش  روي مقطعي است كه تحت زاويه 45 درجه نسبت به راستاي تنش كششي قرار دارد. روي همين اصل است كه در مورد فلزات نرم ضريب اطمينان را بر حسب تئوري ماكزيمم برش پايه­گذاري مي­كنند، اين امر در مورد فلزات نرم قابل قبول مي­باشد. 
رابطه بين نيروي كششي و تغيير طول:
رابطه بين نيروي كششي يا تنش كششي (با فرض سطح مقطع اوليه) با تغيير طول نسبي متوسط (با فرض طول اوليه) يك منحني است مانند شكل زير، كه داراي يك قسمت خطي است محدود به نيروي کششي Pp يا تنش كششي  كه موسوم به حد تناسب است. در اين ناحيه رابطه بين ازدياد طول با نيروي كششي خطي است. در عمل حد تناسب را، که براي فولاد نرم برابر حد ارتجاعي است، براي ساير مواد برابر تنش نقطه­اي در منحني مي­گيرند كه تغيير شكل ماندگار در آن نقطه برابر 001/0 درصد مي‌باشد. حد ارتجاعي يكي از مشخصه­هاي اصلي مصالحي نظير فولاد است.

Pu يا

 
Pe يا
Pp يا
P يا
 
حد ارتجاعي تحتاني
حد ارتجاعي فوقاني
حد ارتجاعي محدود به Pe يا  حدي است كه اگر بار قبل از رسيدن به آن حد برداشته شود، جسم به حالت اوليه برمي‌گردد. گاه ضمن آزمايش، بار پس از رسيدن به حد جاري شدن، ناگهان تقليل مي‌يابد و منحني مسير خط‌چين را طي مي‌نمايد. در اين حالت دو حد ارتجاعي فوقاني و تحتاني خواهيم داشت كه حد تحتاني، مبنا و ملاك قضاوت مي­باشد.

 

پس از حد ارتجاعي، رابطه بين نيروي كششي و تغيير طول يا تنش و تغيير طول نسبي، خطي نبوده بصورت منحني است كه در مورد بعضي از اجسام مانند آهن و فولاد نرم به صورت تقريباً افقي در مي‌آيد، يعني بدون افزايش نيرو، تغيير شكل افزوده مي­شود. اين پديده را جاري شدن و تنش مربوطه را حد جاري شدن مي­نامند. براي بعضي از فولادها، پله جاري شدن مشخص نيست، در اينجا تنش يا نيروي كششي مربوط به حد ارتجاعي را مقداري در نظر مي‌گيرند كه تغيير طول نسبي دائمي به ازاي آن، برابر 2/0 درصد طول اوليه مي‌باشد. در مورد اين نوع فولادها نيز چون حد تناسب و حد ارتجاعي بسيار به يكديگر نزديك مي‌باشند، آنها را برابر مي­گيرند:   
اگر بار را باز هم افزايش بدهيم، فلز دوباره مقاوم شده و ازدياد طول آن به ازاي ازدياد نيروي كششي انجام مي‌پذيرد. اين پديده را سخت شدن مجدد فولاد يا سخت­گرايي مي­نامند. افزايش نيرو و تغيير شكل همچنان ادامه مي‌يابد تا اينكه نيروي كششي به Pu و يا تنش كششي به  برسد. در اين لحظه نقطه­اي از فولاد كه احياناً ضعيفتر است باريك و مقدار تنش در اين مقطع بيشتر مي­گردد و بالاخره ميله در اين مقطع گسيخته مي­شود. به اين پديده اصطلاحاً Striction Necking مي­گويند.
چنانکه در شکل بالا ديده مي‌شود منحني پس از گذشتن از  بطرف پايين مي‌آيد و بازاي نيروي کششي  و تنش گسيختگي  گسيخته مي‌شود. علت اين است که ما تنش را با سطح مقطع اوليه سنجيده‌ايم و چون در موقع گسيخته شدن فک‌هاي ماشين نيروي کمتري وارد مي‌کنند پس مقدار تنش گسيختگي که به طريق فوق محاسبه مي‌شود از مقدار  کمتر مي‌باشد.
اگر درباره توزيع ازدياد طول در نمونه مطالعه کنيم در مي‌يابيم که اين ازدياد طول بطور يکنواخت در تمام طول نمونه انجام نشده بلکه قسمت اعظم آن در مجاورت مقطع گسيختگي ايجاد شده است. اين تحقيق را مي‌توان با علامت‌گذاري به فاصله‌هاي مناسب روي نمونه‌ تحت کشش انجام داد.
ميزان ازدياد طول يک نمونه آزمايش شده را معمولاً با درصد ازدياد طول مشخص مي‌سازند. به اين ترتيب که اگر دو قسمت گسيخته شده نمونه‌اي بطول l را پهلوي هم بگذاريم و طول آن را اندازه بگيريم درمي‌يابيم نسبت به حالت اوليه به اندازه  تغيير يافته و از آنجا:
درصد ازدياد طول
 
رابطه تنش کششي واقعي و تغيير طول نسبي واقعي در يک مقطع:
هرگاه ميزان نيروي کششي در هر لحظه را به سطح مقطع ميله در همان لحظه تقسيم کنيم تنش کششي حقيقي بدست مي‌آيد. البته اين مقدار براي حد ارتجاعي و حد جاري شدن، به علت کوچک بودن تغييرات سطح مقطع ميله تقريباً برابر مقدار  مي‌باشد (A0سطح اوليه ميله است). ولي براي مرحله نزديک گسيختگي چون ميله در اين موقع باريک شده و تغييرات سطح مقطع زياد است تنش کششي حقيقي تفاوت زيادي با مقدار تنش محاسبه شده به طريق قبلي دارد. با اندازه‌گيري قطر مقطع به ازاي هر نيروي معيني به خصوص در لحظات گسيختگي مي‌توان تنش کششي واقعي را بدست آورد.
مقدار تغيير طول نسبي متوسط که به طريق قبلي بدست مي‌آيد بسيار تقريبي است، زيرا اولاً در مراحل اوليه بارگذاري مقدار تغيير طول را به طول اوليه تقسيم مي‌کنيم و اين خود يک خطاي کوچک است. چون در اين مرحله هم تمام ميله تغيير شکل يکنواخت نداده است، مثلاً قسمتي از ميله که داخل گيره ماشين مي‌باشد ممکن است اصلاً تغيير شکل ندهد. ثانياً در مراحل گسيختگي مقدار تغيير طول کل را به طول کل ميله تقسيم مي‌کنيم در صورتي که منطقه باريک شده تغيير طول نسبي بيشتري دارد تا نقاط ديگر و يا به عبارت ديگر اين مقدار در طول ميله ثابت نمي‌باشد. براي پيدا کردن مقدار دقيق تغيير طول نسبي به طريق زير عمل مي‌کنيم:
فرض مي‌کنيم قطعه‌اي از ميله مورد آزمايش به طول اوليه l0 باشد و پس از وارد کردن بار بطور تدريجي طول آن به l1 برسد. در يک لحظه غير مشخص که طول ميله l است (l0 < l < l1) به علت اضافه کردن نيروي کششي به اندازه dP مقدار dl به طول آن اضافه مي‌گردد بنابراين مقدار تغيير طول نسبي در اين لحظه برابر با dl/l مي‌شود، پس مقدار کل تغيير طول نسبي ميله در ناحيه بطول اوليه l0 برابرست با:
از طرف ديگر مي‌دانيم که مطابق قانون پواسن مقدار حجم ميله ثابت مي‌ماند، يعني l1A1=l0A0 پس  که در آن A1 , A0   سطح مقطع ميله در دو حالت اوليه و نهايي است.
پس مقدار تغيير طول نسبي واقعي را مي‌توان به صورت عبارت زير در آورد:
D1 , D0 قطر مقطع ميله در دو حالت اوليه ونهايي است. بنابراين براي يک نقطه غير مشخص از ميله مورد آزمايش با در دست داشتن D1 , D0 مي‌توان دقيقاً مقدار تغيير شکل نسبي واقعي را بدست آورد.
چنانکه ديده مي‌شود اين مقدار به هيچ وجه بستگي به طول اوليه l0 و يا طول نهايي l1 ندارد، بنابراين در مورد مقطع گسيخته شده با فرض کوچک بودن l0 مي‌توان مقدار تغيير طول نسبي حقيقي را با اندازه‌گيري قطر مقطع مزبور دقيقاً محاسبه کرد.
 
پديده باريک شدگي موضعي يک عضو کششي:
يک ميله يکنواخت که بر آن کشش محوري وارد شده را در نظر مي‌گيريم و توزيع تنش روي سطح مقطع ميله يکنواخت فرض مي‌شود. بعد از آغاز سيلان خميري، حجم ميله تقريباً ثابت مانده و افزايش طول با کاهش سطح مقطع ميله جبران مي‌گردد. اگر کاهش اتفاقي بسيار کوچکي در مساحت يک مقطع اختياري ميله را در حالي که مساحت ساير مقاطع تغييري نکند، مورد مطالعه قرار دهيم، چون نيروي کششي در تمام مقاطع يکسان است بنابراين مقدار تنش در مقطع کوچکتر، کمي بيش از ساير نقاط ميله مي‌باشد. اين مطلب باعث ايجاد تغيير شکل خميري بيشتري در حوالي اين مقطع و در نتيجه کاهش مساحت آن در مقايسه با ساير مقاطع مي‌گردد.
ناپايداري اين سلسله حوادث و بالاخره باريک شدن محل مذکور بستگي به ميزان سخت شدن ماده ميله دارد. اگر افزايش در مقدار تغيير شکل نسبي، ماده را به اندازه کافي سخت نمايد، سيلان پلاستيک در اين مقطع شدت يافته و باريک شدن رخ مي‌دهد.
ازدياد طول گسيختگي گاهي براي فولاد نرم به بيش از 30% هم مي‌رسد و براي فولادهاي ساختماني معمولي حدود 20 تا 24 درصد است. در فولادهاي سخت اين نسبت بين 7 تا 10 درصد مي‌باشد. فولادهاي سخت که به حالت سرد اصلاح شده‌اند، بدون ظهور پديده باريک‌شدگي موضعي، در کشش گسيخته مي‌شوند. علت اين تفاوت رفتار فولادها را مي‌توان در ساختار داخلي متفاوت آنها جستجو کرد. در فلزات نرم، ذرات با مقاومت زياد به هم چسبيده‌اند ولي مقاومت در مقابل لغزش روي يکديگر، در آنها کم مي‌باشد. به همين علت هنگامي‌که اين فلزات تحت کشش قرار مي‌گيرند، قبل از اينکه تنش منجر به جدا شدن ذرات از هم شود، ذرات لغزيده و مقطع باريک مي‌شود.
 
مطالعه باريک شدن ميله کششي:
براي مطالعه اين موضوع فرض مي‌کنيم منحني « تنش حقيقي (نيروي کشش لحظه‌اي بر سطح مقطع لحظه‌اي) ـ تغيير طول نسبي متوسط (نسبت به طول اوليه)» در دست باشد. عضو کوچکي به طول L0 از ميله را در نظر مي‌گيريم که در اثر نيروي کششي F سطح مقطعش از  A0 به A1 کاهش يافته و طولش به اندازه  افزايش يافته باشد. پس:
تغيير طول نسبي متوسط                       تنش حقيقي 
اگر در سيلان خميري، تغيير حجم صفر فرض شود، خواهيم داشت:
حالا اگر اثرات ناشي از يک تغيير کوچک در  را بررسي کنيم، ميزان تغيير در مساحت لحظه‌اي با مشتق‌گيري از رابطه بالا بدست مي‌آيد:
و اما  را مي‌توان چنين بدست آورد:
و از آنجا:
 
براي بررسي ميزان تغيير F از رابطه مقابل استفاده مي‌گردد:                                   
و يا 
اگر مقدار  باشد لازمه تغيير طول خميري بيشتر عضو، افزايش مقدار نيروي کششي محوري است. علاوه بر اين اگر  براي کليه مقادير  مثبت باشد تابع F يک تابع صعودي از تغيير شکل نسبي  مي‌باشد، يعني هرچه تغيير طول نسبي عنصر بيشتر مي‌شود نيروي بيشتري جهت ادامه يافتن تغيير طول لزوم پيدا مي‌کند. اگر فرض کنيم که ميله از تعداد بسيار زيادي از چنين عناصري ساخته شده، ملاحظه مي‌گردد که براي  تغيير شکل نسبي در عناصري که دچار تغيير شکل نسبي کوچکتري شده‌اند متمرکز مي‌گردد. بنابراين اگر بر حسب اتفاق، يکي از عناصر دچار تغيير شکل نسبي بيشتري از مجاورين خود گردد، تا زماني که مقدار تغيير شکل نسبي در بقيه عناصر کوچک است، اين عنصر در ازدياد طول شرکت نمي‌کند. بنابراين وقتي  مثبت است توزيع تغيير شکل نسبي يکنواخت پايدار مي‌باشد يعني انحراف از توزيع يکنواخت با ادامه تغيير شکل ميله کاهش مي‌يابد.
از طرف ديگر اگر  منفي باشد تابع  نزولي بوده و تغيير طول نسبي يکنواخت، ناپايدار است. در اين حالت اگر بر حسب اتفاق تغيير شکل نسبي عنصري بيش از ساير عناصر ميله گردد، نيروي لازم براي ادامه سيلان آن کوچکتر مي‌شود. در نتيجه کليه ازدياد طول ميله در اين عنصر متمرکز گرديده و باريک شدن رخ مي‌دهد و ادامه ازدياد طول، نيروي محوري را کاهش مي‌دهد. بدين ترتيب در حاليکه تغيير شکل نسبي موضعي افزايش يافته و مساحت بخش باريک شده کاهش مي‌يابد، از بقيه عناصر ميله باربرداري مي‌گردد. (منحني ترسيمي بوسيله ماشين به همين دليل در قسمت انتهايي خود به طرف پايين خم مي‌شود). مرز بين پايداري و ناپايداري يکنواختي توزيع کرنش و يا به عبارت ديگر لحظه شروع باريک شدن با شرط  مشخص مي‌گردد. اين شرط به اين ترتيب بيان مي‌شود:
تحت اين شرط تغيير شکل نسبي مي‌تواند بدون تغيير در مقدار نيروي کششي بطور موضعي افزايش يابد. در اين حالت ميله، حامل حداکثر نيرويي که قادر به تحمل آن است يعني Fmax مي‌باشد (در آزمايش، اين نيرو بوسيله عقربه ثابت ماشين نشان داده مي‌شود). مقدار  «مقاومت کششي» يا تاب کششي ميله ناميده مي‌شود.
در صورت معلوم بودن منحني تنش حقيقي ـ کرنش متوسط، نقطه‌اي را که در آن شرط  ارضا مي‌شود را مي‌توان به ترتيب زير بدست آورد (شکل زير):

واحد

 

 

نقطه B را که در سمت چپ به فاصله واحد از مرکز مختصات واقع شده در نظر مي‌گيريم. شيب مماس BP بر منحني تنش حقيقي ـ تغيير شکل نسبي متوسط برابر  مي‌باشد. بنابراين نقطه P نشان دهنده لحظه شروع باريک شدن است. در ضمن فاصله OC برابر تاب کششي است؛ زيرا از تشابه مثلثها نتيجه مي‌شود:
تاب کششي
 
شکل منحني‌هاي نيرو ـ تغيير شکل نسبي براي فولادهاي مختلف:
نحوه گسيختگي براي فلزات و آلياژها مختلف متفاوت است. در فلزات شکننده در اثر کشش، تغيير شکل در تمام طول ميله ايجاد شده و حد مشخصي براي رفتار ارتجاعي مشهود نيست. در اين نوع فلزات هر قدر نيرو را زياد کنيم تغيير شکل هم بطور مستقيم زياد مي‌شود تا حدي که به گسيختگي فلز منجر مي‌شود و اين گسيختگي بطور ناگهاني بوده و تقريباً بدون تغيير شکل دائم انجام مي‌گيرد.
در فلزات نرم وقتي که تنش به نزديکي حد جاري شدن برسد تغيير شکل خميري شروع شده، يکي از مقاطع که به علتي ضعيف‌تر بوده است شروع به باريک شدن مي‌کند و مقاومت آن هم به همين دليل بيشتر کاهش مي‌يابد. به عبارت ديگر مقاومت قطعه از ماکزيمم خواهد گذشت، هر گاه سرعت انجام تغيير شکل خميري نمونه از سرعت کشش ماشين کمتر شود قطعه گسيخته خواهد شد.
در آلياژهاي فولاد هر قدر درصد کربن زيادتر باشد فلز حاصل سخت‌تر و شکننده‌تر است. در صورتي که آهن خالص (بدون کربن) فلزي است بسيار نرم و قابل تغيير شکل.
 
دياگرام متداول و دياگرام واقعي تنش ـ تغيير شکل:
شکل مقابل يک نمونه از دياگرام متداول تنش ـ تغيير شکل نسبي را در مورد فولاد نرم به نمايش مي‌گذارد.
چنانکه از شکل منحني پيداست منحني در قسمت آخر نزول کرده است و نقطهd که فولاد به تنش گسيختگي خود مي­رسد نقطه ماکزيمم تنش منحني نيست در صورتي که تنش گسيختگي بايد بيشترين مقدار تنش موجود در نمونه در طول بارگذاري باشد. از اينجا نتيجه مي­گيريم که شکل مورد بحث تنش واقعي حد گسيختگي را نشان نمي­دهد.
اگر تنش‌ها را در لحظات مختلف آزمايش، خارج قسمت بار بر سطح حقيقي در آن لحظه در نظر بگيريم دياگرامي بدست مي­آيد که دياگرام واقعي کشش مي­باشد. در شکل بالا اين دياگرام بصورت خط‌چين به نمايش گذاشته شده است. شکل اين دياگرام با دياگرام واقعي قدري فرق دارد، بخصوص براي آلياژهاي نرم که تقليل قابل ملاحظه­اي دارند، منحني بعد از عبور از بار حداکثر بطرف پايين متمايل و هميشه گسيختگي در نقطه­اي با تنش واقعي بيشتر از تنش مربوطه رخ مي­دهد. بر طبق اين روش تنش واقعي عبارت است از  که A سطح مقطع مي­نيمم قطعه در هر لحظه است.
اصولا در فلزات شکننده اين دو دياگرام بر هم منطبق هستند. در فلزات نرم هم چنانکه ديده مي‌شود تا تغيير شکل­ها ودر نتيجه کاهش مقطع کوچک است، دو دياگرام بر هم منطبق هستند و از نقطه b به بعد تنش اول و تنش واقعي از هم جدا مي­شوند.
فولاد­هاي اصلاح شده:
شکل مقابل نشان مي‌دهد که اگر نمونه فلزي را تا نقطه‌اي بعد از حد ارتجاعي آن بارگذاري کرده سپس شروع به باربرداري کنيم بازگشت منحني تنش ـ تغيير شکل نسبي بر روي منحني اوليه نبوده بلکه روي خطي مانند BB' که خط راستي موازي OA (منحني ارتجاعي بارگذاري) است انجام مي­پذيرد. وقتي که کاملاً بار را برداريم در فلز يک تغيير طول به اندازه OB' خواهيم داشت. اگر اين فلز را مجدداً بارگذاري کنيم اين بار حد ارتجاعي بيشتري را نشان داده و خط BB' منطقه ارتجاعي منحني بارگذاري را تشکيل مي­دهد.
مشاهده پديده فوق فکر اصلاح فولاد را بوجود آورده است. به اين ترتيب که سعي کرده­اند به طريقي حد ارتجاعي فولاد را بالا ببرند و در نتيجه کريستال‌هاي فولاد را در برابر لغزش مقاوم‌تر نمايند. اولين تلاش‌ها براي اصلاح ميلگردهاي فولادي از طريق کشش بي­نتيجه ماند زيرا نتايج حاصل از کشش جنبه موضعي داشته و نمونه بطور يکنواخت در تمام طول تقويت نمي­شد.
امروزه فولادها را به روشهاي مختلف زير اصلاح مي­کنند:
1)     استفاده از کشش و پيچش بطور همزمان:
ميله فولادي استوانه­اي يا منشوري را مي­پيچانند و بطور همزمان تحت کشش نيز قرار مي­دهند و در آن تغيير شکل ماندگار ايجاد مي­کنند. نکته اصلي اين روش اين است که اصلاح فولاد در تمام طول قطعه بطور يکنواخت صورت مي­گيرد.
2)     کشش سرد:
با عبور دادن ميلگرد از بين بالشتک‌ها وغلتک‌ها در شرايط خاص، تمام طول به کشش واداشته شده و تغيير شکل ماندگار کششي در تمام طول آن بوجود مي­آورند. همچنين در اثر تماس با غلتک‌ها، فرورفتگي­هاي کوچکي در رويه ميلگرد پديدار مي­شود که مي­تواند به پيوستگي آن با بتن کمک نمايد.
3)     نورديدن سرد وکنگره­دار کردن:
ميلگرد گرم نورد شده را مجدداً با نوردهاي خاص و به حالت سرد نورد مي­نمايند و در سطح آن فرورفتگي و برآمدگي­هايي به وجود مي­آورند. در اثر اين تغييرات که مستلزم تغيير شکل سه محوري فولاد است، فولاد سخت شده و مشخصات مکانيکي آن بالا مي‌رود. کنگره‌ها (يا دندانه‌ها) به افزايش پيوستگي ميلگرد با بتن کمک مي­کند.
دستورالعمل انجام آزمايش کشش روي فولاد:
در ماشين‌هاي آزمايش معمولاً دو قسمت مجزا وجود دارد، يکي قسمت توليد کننده نيرو و ديگري قسمت اندازه­گيري نيرو. بهتر است اين دو قسمت از هم جدا باشند تا اگر در دستگاه‌هاي نيرو عيبي رخ داد اين عيب به دستگاه‌هاي اندازه­گيري سرايت نکند.
قسمت مهم ديگر دستگاه کشش، گيره‌هاي آن مي­باشد که نيروي اندازه­گيري شده را به نمونه انتقال مي­دهد. لغزيدن نمونه درون گيره يا عدم جاگيري صحيح نمونه در گيره (که باعث ايجاد خمش در نمونه مي­شود) در نتايج آزمايش اثرات نامطلوبي بجاي مي­گذارد. گيره‌هاي اغلب ماشين‌هاي آزمايش از نوع گره‌اي مي­باشند.
اين ماشين داراي دو فک مي­باشد که دو سر نمونه در گيره‌هاي گوه­اي آن قرار مي­گيرد. فک بالايي ثابت بوده و فک پاييني متحرک است.
نيروي کششي که به نمونه وارد مي­شود از طريق شاهين‌هايي به صفحه مدرج منتقل مي­شود. اين صفحه که بر حسب بار مدرج شده، داراي عقربه­اي است که يکي بر حسب ميزان بار حرکت کرده و عقربه ديگر که به موتور وصل نيست در جهت عقربه­هاي ساعت با عقربه اول حرکت مي­کند. وقتي بار از روي دستگاه برداشته مي­شود عقربه اول روي صفر برمي‌گردد ولي مي‌توان از روي عقربه دوم مقدار بار را خواند.
در انتهاي اهرم، چهار وزنه جاي دارد که مي‌توان تمام يا بعضي از آنها را روي محور جاي داد. چنانچه تمام وزنه­ها برداشته شوند حداکثر نيروي کششي وارده يک تن است و هرگاه از دو وزنه استفاده شود حداکثر نيروي وارده 5 تن و با استفاده از 4 وزنه نيروي کششي وارده 10 تن مي‌باشد. بدين صورت مي‌توان از 3 رديف درجه بندي روي صفحه که براي 1 و 5 و10 تن مي‌باشد بسته به مورد استفاده کرد.
مشخصات نمونه:
براي آزمايش کشش معمولاً در مورد قطرهاي بالاي 10 ميلي‌متر از نمونه 40 سانتي‌متري استفاده مي‌شود.
ميلگردهاي با قطر بالا را معمولاً به وسيله تراشکاري به قطر دلخواه (حدوده 12 ميلي متر) در مي‌آورند. طول منطقه تراشکاري شده بايد حتي‌المقدور بيش از طول مبنا باشد. طول مبنا که ازدياد طول نسبي روي آن اندازه‌گيري مي‌شود براي ميلگردهايي که قطرشان از 10 ميلي‌متر بيشتر است برابر 20 سانتي‌متر است ولي آزمايش کشش روي نمونه‌هاي با قطر کمتر از 10 ميلي‌متر هم انجام مي‌پذيرد که در اين مورد ازدياد طول نسبي روي طولي مساوي 10 برابر قطر ميلگرد تعيين مي‌گردد. به عبارت ديگر طول مبنا براي اين نمونه‌ها 10 برابر قطر ميلگرد است.
روش انجام آزمايش:
طولي مساوي 10 سانتي‌متر به وسيله سمبه نشان با ضربه چکش روي نمونه مشخص مي‌کنيم و سعي مي‌کنيم اين طول تقريباً در وسط نمونه باشد. نمونه را بين فک‌هاي ماشين محکم مي‌نماييم. يک دوربين را که فاصله دو فک آن 5 سانتي‌متر است روي ميله نصب مي‌کنيم و عدد 10 آن را بر خط سياه نشانه منطبق مي‌نماييم. سپس به وسيله فلکه دستي اعمال نيروي کششي را بر نمونه شروع مي‌کنيم. سپس به ازاي هر افزايش 1 درجه روي دوربين، نيرو را از روي صفحه مدرج مي‌خوانيم. البته صفحه مدرج در ابتدا داراي يک مقدار اوليه است. هر درجه دوربين  ميلي‌متر افزايش طول قطعه‌اي به طول 5 سانتي‌متر را نشان مي‌دهد. بنابراين مي‌توان افزايش طول نسبي نمونه 5 سانتي‌متري را به ازاي افزايش نيرو بدست آورد. بارگذاري را ادامه مي‌دهيم تا زماني که ناظر، شاهد افزايش سريع درجات دوربين باشد. در اين لحظه نيروي وارده حد ارتجاعي را نشان مي‌دهد؛ زيرا در حد ارتجاعي بدون افزايش نيرو ازدياد تغيير شکل خواهيم داشت.
پس از رسيدن به حد ارتجاعي باربرداري مي‌کنيم و سپس دوباره بارگذاري مي‌کنيم و مانند بار اول ادامه مي‌دهيم و اعداد را در جدولي يادداشت مي‌کنيم و اين کار را براي بار سوم نيز تکرار مي‌کنيم. همان‌طور که در پيش گفته شد اين کار سبب افزايش حد ارتجاعي فولاد مي‌شود. پس از مرحله سوم، فلکه دستي را آنقدر مي‌چرخانيم تا ميله گسيخته شود و نيروي گسيختگي را از روي صفحه مدرج مي‌خوانيم و در مرحله بعد براي فولاد آجدار اصلاح شده نيرو را با الکترومتر وارد کرده و مانند فولاد ساده حد ارتجاعي و حد گسيختگي را يادداشت مي‌کنيم. اين نحوه انجام آزمايش اجازه مي‌دهد:
1)     ضريب ارتجاعي در بارگذاري را ارزيابي کنيم.
2)     حد ارتجاعي را بدست بياوريم.
3)     تاب کششي را بدست آوريم.
4)     درصد کوچک شدن مقطع را پيدا کنيم.
5)     ازدياد طول نسبي گسيختگي را تعيين کنيم.
 
 
نکات زير در انجام آزمايش بايد مورد توجه قرار گيرد:
1) براي يافتن تنش متعارف در هر نقطه و رسم منحني تنش ـ تغيير شکل نسبي ميلگرد احتياج به دانستن سطح مقطع داريم. اگر ميلگردها آجدار باشند به وسيله کوليس قطر آنها را نمي‌توانيم اندازه بگيريم لذا از رابطه زير استفاده مي‌کنيم:
2) از آنجا که مي‌خواهيم ماشين، منحني نيرو ـ تغيير شکل نسبي را رسم نمايد نمونه نبايد در فکهاي ماشين بلغزد. از اين جهت براي يافتن دقيق بار گسيختگي برحسب منخني نيرو ـ تغيير شکل حتي المقدور نمونه‌هايي را به کار مي‌برند که انتهاي آنها پهن‌تر است و به تدريج باريک مي‌شوند و در وسط، قطر آنها يکنواخت مي‌شود.
3) سرعت آزمايش: منحني نيرو ـ تغيـير شکـل نسبي، تابع طرز ازدياد نيروي F مي‌باشد. چنانچه مقدار نيروي F با سرعت زياد شود حد گسيختگي بيشتري بدست خواهد آمد. علت اينست که اغلب اجسام در مقابل نيروهايي که در مدتي کوتاه بر آنها وارد مي‌شود بهتر مقاومت مي‌نمايند و بر عکس چنانچه نيرو بتدريج زياد شود تغييرشکل نيز تدريجاً انجام شده و تاب گسيختگي کمتري بدست خواهد آمد. پس براي اينکه نتيجه آزمايش يک فلز هميشه يکسان باشد لازم است که مدت و طرز ازدياد نيروي F معلوم باشد که آزمايش کشش آيين‌نامه‌ ASTM پنج راه را پيشنهاد مي‌کند که هر کدام از درجه دقت معيني برخوردار است. (رجوع شود به ASTM-E861T)
چنانچه در شرح آزمايش در بکارگيري هيچ يک از اين روش‌ها تأکيد مخصوص نشده باشد مي‌توان تا نيمه تنش تسليم يا  تنش گسيختگي هر کدام که کوچکتر بودند نيرو را با هر سرعتي که براي آزمايش کننده مناسب است، وارد کرد ولي پس از آن حتماً بايد سرعت در محدوده مشخص شده باشد. به همين دليل است که در قسمت دوم آزمايش از الکتروموتور استفاده مي‌کنيم.
تعيين نقطه تنش تسليم از طريق حرکت عقربه ساعت صورت مي‌گيرد. که اين بخش در قسمت توضيحات ماشين ارائه گرديد.
تاب گسيختگي را از تقسيم بار حداکثر وارده به نمونه بر سطح مقطع اوليه آن بدست مي‌آورند.
ازدياد طول نمونه را پس از گسيختگي با کنار هم قرار دادن و جور کردن دقيق دو تکه نمونه و اندازه­گيري فاصله بين نشانه­هايي که قبلاً روي نمونه گذارده شده بود، بدست مي­آورند. ازدياد طول با زياد شدن طول مبنا افزايش مي­يابد، به اين دليل اين ازدياد طول بصورت درصدي از طول اصلي مبنا بيان مي­شود. در گزارش مقدار ازدياد طول، هم بايد درصد ازدياد طول و هم طول مبنا ذکر شود.
تعيين سطح مقطع ميله: با پهلوي هم گذاشتن نمونه گسيخته شده وجور کردن آنها و اندازه‌گيري قطر در کوچکترين مقطع با همان دقت اندازه­گيري، قطر اوليه تعيين مي­شود.
محاسبه ضريب ارتجاعي (E): در قسمت خطي منحني تنش ـ تغيير شکل نسبي مي­توان از رابطه  که به قانون هوک معروف است، براي تعيين مقدار E استفاده نمود.
 
 
نتايج آزمايش بارگذاري براي فولاد ساده
 
نيرو در ابتداي
,
:: ::  نويسنده : مهدی اشکبوس
" آزمايش تعيين مقاومت خمشي ملات سيمان هيدروليکي

 

" آزمايش تعيين مقاومت خمشي ملات سيمان هيدروليکي "
 
مراجع:
استانداردهاي ASTM شامل
- C 109 / C 109M
- C 305
- C 349
- C 670
- C 778
خلاصه­ي روش آزمايش  :
- ملات مورد استفاده از 1 قسمت ورني سيمان و 2.75 قسمت ورني ماسه ساخته مي­شود. با توجه به استفاده از سيمان پرتلند از نسبت آب به سيمان 0.485 استفاده مي­شود.
- نمونه­هاي آزمايش منشورهايي به ابعاد 40*40*160 ميليمتر مي­باشند که در دو لايه در قالب ريخته و کوبيده مي­شوند. نمونه­ها يک روز در قالب و سپس تا موقع آزمايش خارج از قالب نگهداري مي­شوند.
وسايل مورد نياز  :
- الک ، ترازو ، وزنه ، ظروف شيشه­اي مدرج ( مطابق با استاندارد C109 / C109M )
- مخلوط کن ( مطابق با استاندارد C305 )
- قالب­هاي ساخت نمونه : قالب­ها بايد داراي ابعاد 160*40*40 ميليمتر هستند. هر قالب بايد داراي سه قسمت براي ساخت سه نمونه­ي منشوري بوده و طوري طرح شده باشد که محورهاي طولي نمونه­هاي قالب­گيري شده در حالت افقي قرار بگيرند. قالبها بايد از فلزي سخت ساخته شده باشند که به ملات سيمان نچسبد. عدد سختي راکول فلز نبايد از 55 HRB   کمتر باشد. اجزا قالب بايد به خوبي با يکديگر جفت و محکم شوند و اضلاع آن بايد استحکام کافي داشته باشند تا دچار خميدگي و تابيدگي نگردند. وجوه داخلي بايد صاف و مسطح باشند به طوري که در روي خطي به طول 50 ميليمتر، براي قالب­هاي نو کمتر از 0.03 ميليمتر و براي قالب­هاي مستعمل کمتر از 0.05 ميليمتر تغييرات وجود داشته باشد. صفحه­ي پايه قالب بايد داراي ضخامت تقريبي 10 ميليمتر و ابعاد تقريبي 180*200 ميليمتر باشد. زبري مجاز صفحه­يپايه 0.03 ميليمتر در 50 ميليمتر است.
- تخماق ( Tamper ) : اين وسيله از جنس ماده­اي نفوذناپذير و مقاوم در برابر ساييدگي مانند ترکيبات لاستيک ساخته مي­شود. سر تخماق بايد داراي ابعاد تقريبي 22*85 ميليمتر ياشد.
- هادي تخماق : بايد از فلزي با با سختي 55 HRB که به ملات نمي­چسبد ساخته شودو به صورت تخت روي قالب بخوابد. هادي تخماق نبايد بيش از 0.38 ميليمتر از لبه­هاي خارجي قالب بيرون بزند. ارتفاع هادي 25 ميليمتر است.
- ماله
- دستگاه آزمايش خمش : براي ايجاد خمش روي نمونه­هاي منشوري از روش بارگذاري در وسط نمونه استفاده مي­شود. دستگاه بايد طوري طرح شده باشد که نيروي آن به طور قائم و بدون خروج از مرکزيت به نمونه اعمال شود. دستگاهي که براي اين منظور به کار مي­رود در شکل نشان داده شده است.
دستگاهي که براي آزمايش خمش بکار مي­رود بايد با در نظر گرفتن شرايط زير طراحي شده باشد.
  • در دستگاه بارگذاري بايد فاصله بين تکيه­گاه­ها و نقاط اعمال بار ثابت بماند.
  • بار بايد عمود بر سطح بارگذاري شده­ي نمونه و به نحوي که خروج از مرکزيت پيدا نکند، اعمال شود.
  • جهت عکس­العم­ها بايد در تمام طول آزمايش موازي بار اعمال شده باشد.
  • بار بايد با سرعت يکنواخت و بدون تغيير ناگهاني اعمال شود.
- ماشين آزمايش فشار : ماشين آزمايش فشار که براي آزمايش خمش بکار ميرود بايد از نوع هيدروليکي بوده و فاصله­ي بين فک­هاي آن کافي باشد.(شکل 3 ).
آماده کردن قالبها  :
براي آماده کردن قالبها (که بايد مطابق با استاندارد C109/C109M انجام ­شود) سطوح داخلي قالب که با ملات تماس دارد و سطوحي از قالب که با هم در تماس هستند را با قشر نازکي از روغن معدني يا گيريس پوشش مي­دهيم. بعد از سوار کردن قطعات قالب، روغن يا گيريس اضافي را از روي سطوح داخلي و بالا و پايين آن پاک م­کنيم.
روش آزمايش :
- نسبت­هاي اجزا، غلظت و اختلاط موادو نحوه­ي مخلوط کردن ملات بايد طبق استاندارد C109 انجام شود.
- قالب­گيري نمونه­ها
  • ملات­هايي را که با سيمان پرتلند آماده مي­شوند، ابتدا به مدت 90 ثانيه با سرعت کم و سپس به مدت 15 ثانيه با دور متوسط در مخلوط­کن مخلوط مي­نماييم.
  • بعد از مخلوط کردن ملات، لايه­اي به ضخامت 19 ميليمتر از آن را در هر سه قالب به طور يکنواخت پخش مي­کنيم. در اين حالت هادي تخماق را روي قالب قرار مي­دهيم و سپس به کمک تخماق ملات را با 12 ضربه و طي سه مرحله مطابق شکل مي­کوبيم. اين عمل بايد حدودا در 15 ثانيه انجام شود. براي هر ضربه، سر تخماق را به حالت افقي در فاصله­ي 25 ميليمتري بالاي سطح ملات قرار داده و آن را مستقيما به طرف پايين پرتاب مي­کنيم. نيروي پرتاب بايد به اندازه­اي باشدکه مقدار کمي از ملات از زير تخماق بيرون بزند. بقيه قالب را نيز با يک لايه­ي ديگر مثل لايه­ي اول پرکرده و مي­کوبيم. سپس هادي تخماق را از روي قالب برداشته و با لبه­ي تخت ماله روي قالب­ها را صاف مي­کنيم ( يک مرتبه در جهت طول قالبها ). ملات بالاي قالبها را توسط لبه­ي مستقيم ماله ( ماله تقريبا عمود بر قالبها نگه داشته شود ) با يک حرکت برشي در طول قالبها مي­بريم. براي ترميم بريدگيهايي که در سطح فوقاني ملات ايجاد شده با دو يا سه ضربه­ي سبک ماله بر روي سطح ملات، سطح آن را صاف مي­کنيم.
نگهداري نمونه­ها طبق استاندارد ASTM C109 انجام مي شود.
- تعيين مقاومت خمشي
  • نمونه­هايي را که بايد در سن يک روزه (24 ساعت) آزمايش شوند، به محض خارج کردن از منبع آب، مورد آزمايش قرار مي­دهيم. تغييرات مجاز زمان شکستن نمونه­ها که بايد در سن مشخصي شکسته شوند، بصورت زير مي­باشند.
وقتي که قسمت­هايي از نمونه­هاي منشوري که مورد آزمايش قرار گرفته­اند، به صورت مکعب­هايي مطابق با استاندارد C349 در آورده مي­شوند، بايد منشورها زودتر مورد آزمايش قرار گيرند، تا مکعب­هاي اصلاح شده در محدوده­هاي زمهني فوق شکسته شوند. اگر بيش از يک نمونه براي آزمايش در سن يک روزه از اطاق رطوبت خارج شود، لازم است نمونه­ها تا هنگام آزمايش زير پوشش پلاستيکي نگهداري گردند. در مورد نمونه­هايي که براي آزمايش در سن بيش از 1 روزه از منبع آب خارج مي­شوند، اگر تعداد نمونه­ها بيش از يکي باشد، لازم است آنها را تا هنگام آزمايش در آبي با دماي 23 ± 2 °C کاملا مستغرق نمود.
  • نمونه­هاي منشوري را خشک نموده و دانه­ها و ذرات سست چسبيده به سطوحي از نمونه را که با تکيه­گاه­ها و نقاط اعمال بلر تماس پيدا مي­کنند، پاک مي­کنيم. به وسيله يک تيغه­ي مستقيم صافي سطوح را کنترل مي­کنيم و اگر انحناي قابل توجهي روي سطوح وجود دارد با سمباده ناصافي آن را برطرف نموده يا نمونه را از رده خارج مي­کنيم.
  • پايه ( pedestal )را در مرکزصفحه­ي تکيه­گاهي دستگاه در امتداد محور قسمت کروي فوقاني آن قرار داده و صفحه­ي تکيه­گاهي را مجموعا روي پايه سوار مي­کنيم. سپس دستگاه بارگذاري مرکزي را به قسمت کروي متصل مي­کنيم. نمونه را طوري قرار مي­دهيم که سطوح صافي که مجاور ديواره­هاي قالب بوده­اند با فکهاي دستگاه تماس پيدا کنند. خط مرکزي طولي نمونه بايد مستقيما در بالاي نقطه وسط دو تکيه­گاه قرار بگيرد. دستگاه بارگذاري را طوري تنظيم مي­کنيم که تيغه­ي بارگذار آن عمود بر طول منشور و موازي با سطح فوقاني آن باشد. مرکز تيغه­ي بارگذار دستگاه بايد مستقيما در بالاي خط مرکزي نمونه و در وسط دهانه آن قرار داده شود. بايد اطمينان حاصل کرد که تماس تيغه­ي بارگذار دستگاه و نمونه هنگام اعمال بار پيوسته است. بارگذاري با سرعت 2640 ± 110 نيوتن در دقيقه انجام مي­شود. فاصله بين درجات صفحه­ي نمايشگر دستگاه نبايد بيش از 44 نيوتن باشد. حداکثر باري که نمونه تحمل مي­کند را با دقتي حدود 22 نيوتن تعيين مي­کنيم.
 
  نتایج آزمایش
«                 نمونه های 7 روزه
نمونه هاي مکعب مستطيل
مقاومت خمشی [Mpa]
بار گسيختگي خمشي [N]
بار گسيختگي خمشي [kp]
وزن [gr]
سطح [²cm]
ابعاد [cm]
شماره نمونه
7.1
2540
254
590.6
16
16.1*4.1*4
1
6.3
2240
224
583.06
16
16*4.1*4
2
6.6
2340
234
577.17
16
16*4.1*3.9
3
 
فشار شکست [Mpa]
فشار شکست [²kg/cm]
[ton] نيروي شکست فشاري
 
 
 
23.8
237.5
3.9
3.7
 
 
 
24.1
240.625
3.9
3.8
 
 
 
23.4
234.375
3.8
3.7
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
نمونه هاي مکعب
 
[kg]نيروي شکست فشاري خوانده شده
[kN]نيروي شکست فشاري خوانده شده
وزن [gr]
سطح [²cm]
ابعاد [cm]
شماره نمونه
 
7780
77.8
319.23
25
5.2*5.1*5.2
1
 
6780
67.8
289.11
25
5.1*5*5.1
2
 
6770
67.7
316.67
25
5.2*5.3*5.3
3
 
 
 
فشار شکست [Mpa]
فشار شکست [²kg/cm]
[kg]نيروي شکست فشاري اصلاح شده
 
 
 
 
30.6
306
7654
 
 
 
 
26.7
267
6670
 
 
 
 

برچسب:,
:: ::  نويسنده : مهدی اشکبوس
" آزمايش تعيين مقاومت فشاري ملات سيمان هيدروليکي

 

" آزمايش تعيين مقاومت فشاري ملات سيمان هيدروليکي "
 
خلاصه­ي روش آزمايش  :
ملات مورد استفاده از يک قسمت وزني سيمان و 2.75 قسمت وزني ماسه تشکيل مي شود. براي سيمان پرتلند يا سيمان پرتلند هوازا از نسيتهاي آب به سيمان مشخصي استفاده ميشود.براي سيمان هاي ديگر مصرف آب بايد به اندازه اي باشد که ملات با 25 ضربه ميز سيلان به اندازه 5 + 110سيلان پيدا کند.نمونه هاي مکعبي توسط تخماق در دو لايه کوبيده مي شود. نمونه ها يک روز در قالب باقي مي مانند تا خود را بگيرند و سپس از قالب در آورده شده و تا موقع آزمايش در آب آهک مستغرق مي گردند.
 
وسايل مورد نياز  :
- ترازو و وزنه
- بشر شيشه اي به ظرفيتهاي مناسب(براي اندازه گيري آب مخلوط در يک مرحله)که حجمهاي روي آن در دماي   °C20 معتبر بوده . خطاي آن 2+  ميليمتر باشد.حداقل تقسيمات روي بشر بايد 5 ميليمتر باشد.خطوط تقسيمات اصلي بايد دايره هاي کامل بوده و عدد مربوط به آنها نوشته شده باشد.طول خطوط تقسيمات کوچک بايد يک هفتم محيط بشر و براي تقسيمات داخلي يک پنجم محيط بشر باشد.
- قالب هاي ساخت نمونه ها :قالب ها نبايد بيش از سه قسمت مکعبي داشته باشند.و هر قسمت مکعبي نبايد به بيش از دو قسمت قابل تفکيک باشد.وقتي اجزاء قالب به هم متصل مي گردند، بايد بطور قابل لطميناني محکم گردند.قالب ها بايد از فلز سختي که به سيمان نچسبد ساخته شده باشند. براي قالبهاي نو عدد سختي را کول فلزي که براي ساخت قالب بکار ميرود نبايد کمتر از 55 HRB باشد.وجوه قالب ها بايد به اندازه کافي مقاوم باشد تا دچار انحناء و تابيدگي نشود .وجوه داخلي قالب ها بايد مسطح باشند(تغيير مجاز ضخامت آن 0.025 ميليمتر براي قالب هاي نو و 0.05 ميليمتر براي قالبهاي مستهمل است).فاصله بين وجوه مقابل بايد براي قالب هاي نو ميليمتر و براي قالبهاي مستعمل  ميليمتر باشد.ارتفاع قالبها که براي هر جزء مکعبي بطور مجزا اندازه گيري مي شود،بايد برابر 50 ميليمتر باشد که خطاي مجاز آن 0.25 ميليمتر و - 0.13 ميليمتر براي قالب هاي نو و 0.25 ميليمتر و -0.38 ميليمتر براي قالب هاي کهنه مي باشد.
زاويه بين وجوه داخلي مجاور و بين وجوه داخلي و کف و روي قالب که به فاصله کمي از محل برخورد آنها اندازه گيري مي شود بايد 5 90 + درجه باشد.
- مخلوط کن کاسه اي پره دار
- تخماق : اين وسيله از جنس مادهاي نفوذ نا پذير و شکل پذيرر مانند لاستيکي که سختي آن با دورومتر 1080+ است،ساخته مي شود و مقطع ان 25*13 ميليمتر مي باشد.طول تخماق 120 تا 150 ميليمتر است.سر تخماق بايد تخت بوده و با امتداد ميله آن زاويه قائمه بسازد.
- ماشين آزمايش : بايد از نوع هيدروليکي يا مارپيچي بوده و فاصله فک بالايي و پاييني آن به اندازه اي باشد که بتوان از دستگاه به نحو مناسب استفاده کرد.بار وارده به نمونه بايد با دقت1 + درصد مشخص شود .لازم است فک فوقاني يک تکيه گاه کروي داشته باشد.قطر سطح تکيه گاهي بايد کمي بزرگتر از نمونه مکعبي 50 ميليمتري باشد.سختي سطوحي که با نمونه تماس مي يابند نبايد کمتر از 60 HRC باشد.
دما : دماي هواي مجاور مخلوط­کن، مصالح خشک، قالبها، صفحات پايه و کاسه­ي مخلوط­کن بايد بين 20 تا 27 درجه­ي سانتي­گراد باشد و بيش از 1.7 درجه تغيير نکند.
 رطوبت : رطوبت نسبي نبايد کمتر از 50 درصد باشد. اتاق رطوبت بايد طوري ساخته شود که امکان نگهداري نمونه­ها در رطوبت 95 درصد باشد.
آماده کردن قالبها :
براي آماده کردن قالبها (که بايد مطابق با استاندارد C109/C109M انجام ­شود) سطوح داخلي قالب که با ملات تماس دارد و سطوحي از قالب که با هم در تماس هستند را با قشر نازکي از روغن معدني يا گيريس پوشش مي­دهيم. بعد از سوار کردن قطعات قالب، روغن يا گيريس اضافي را از روي سطوح داخلي و بالا و پايين آن پاک می­کنيم.
 
 
 
 
روش آزمايش  :
-ترکيب ملات
  • ملات مورد استفاده از 1 قسمت ورني سيمان و 2.75 قسمت ورني ماسه ساخته مي­شود. با توجه به استفاده از سيمان پرتلند از نسبت آب به سيمان 0.485 استفاده مي­شود.
  • مقدار مصالحي که در يک مرحله براي ساخت 6 نمونه مورد نياز است به شرح زير است.
 
 
 
 
-         آماده کردن ملات : مطابق استاندارد C305 انجام مي­شود.
 
قالب گيري نمونه هاي آزمايش
در مورد سيمان پرتلند و سيمان هوازا مدت را به مدت 90 ثانيه در جام مخلوط کن به صورت روباز مخلوط نمائيد. در خلال اين مدت هر 15 ثانيه يکبار ملاتي را که در بالاي ظرف جمع شده به داخل آن پاک نمائيد. سپس دوباره مخلوط را به مدت 15 ثانيه با دور متوسط مخلوط کنيد. براي تکميل عمل به هم زدن بايد پره مخلوط کن تکان داده شود تاملات اضافي به داخل جام مخلوط کن بر گردانده شود.
در مورد سيمانهاي ديگر و يا در مواردي که تعيين سيلان خواسته شده باشد به محض تعيين سيلان ملات را از روي ميز سيلان به داخل جام مخلوط کن بريزيد و به سرعت اطراف جام را به داخل آن پاک نمائيد. سپس مدت 15 ثانيه مجدداً به هم زدن مخلوط را با دور متوسط ادامه دهيد. براي تکميل عمل مخلوط کردن، پره مخلوط کن را تکان دهيد تا ملات اضافي به داخل جام مخلوط کن برگردانده شود.
وقتي براي تهيه نمونه هاي بيشتر مجدداً ملات ساخته مي شود. مي‎توان آزمايش سيلان را حذف نمود. در اين حالت ملات را به مدت 90 ثانيه بصورت روباز در جام مخلوط کن مخلوط نمائيد. در خلال اين مدت هر 15 ثانيه يکبار اطراف ظرف را به سرعت به داخل آن پاک کنيد. سپس مخلوط را به مدت 15 ثانيه با دور متوسط مخلوط نمائيد.
قالب گيري نمونه ها بايد حداکثر در مدت 2 دقيقه ونهايتاً 30 ثانيه بعد از ساخت ملات انجام شود. لايه اي از ملات با ضخامت حدود 25 ميليمتر (تقريباً نصف ارتفاع قالب) را در قالب قرار دهيد. ملات ريخته شده در هر بخش مکعبي قالب را 32 مرتبه، در مدت 10 ثانيه وطي 4 دوره مطابق شکل (1) بکوبيد. هر دور کوبيدن از 8 ضربه منظم با نظم نشان داده شده تشکيل مي شود. فشار کوبيدن فقط بايد به حدي باشد که ملات، داخل قالب را پرکند. 4 مرحله کوبيدن بايد در هر مکعب کامل شده و بعد ملات مکعب ديگري کوبيده شود. وقتي کوبيدن اولين لايه در همه قسمتهاي مکعبي کامل شد، با باقيمانده ملات همه قسمت ها را پرکنيد و مانند لايه اول بکوبيد. در خلال کوبيدن لايه دوم ملات از بالاي قالب بيرون مي آيد. در انتهاي هر دور کوبيدن، دستکشي به دست کرده و بوسيله انگشت و تخماق روي ملات را مرتب کنيد و توسط ماله سطح آن را صاف نمائيد. براي اين منظور يکبار ماله را در حالتي که برامتداد طولي قالب عمود باشد در عرض مکعبها بکشيد. سپس براي تزار کردن ملات لبه تخت ماله را در طول قالب کشيده و سرانجام با يک حرکت برشي توسط لبه مستقيم ماله (تيغه ماله تقريباً عمود بر قالب نگه داشته مي شود) سطح ملات را به حالت صاف و هم سطح بالاي قالب برش دهيد.
 
نگهداري نمونه ها
به محض تکميل قالب گيري نمونه ها، آنها را روي صفحه پايه به صورت روباز براي مدت 20 تا 24 ساعت در اتاق رطوبت قرار دهيد. اگر نمونه ها قبل از 24 ساعت از قالب خارج شوند بايد آنها را تا 24 ساعت در قفسه هاي اتاق رطوبت نگهداري کرد بعد از 24 ساعت نمونه ها را در آب آهک مستغرق نمائيد (بجز نمونه هايي که بايد در سن 24 ساعت آزمايش شوند)
تعيين مقاومت فشاري
به محض خارج کردن نمونه ها از اتاق رطوبت (در مورد نمونه هاي 1 روزه) يا از مخزن آب، آنها را تحت آزمايش قرار دهيد. خطاي مجاز براي زمان شکستن نمونه با توجه به سن آن به صورت زير مي باشد.
اگر براي آزمايش در سن يک روزه بيش از يک نمونه از اطاق رطوبت خارج شود، بايد آن را تا موقع آزمايش در داخل پارچه‎اي مرطوب نگه داشت. همچنين در صورتي که در هر مرتبه بيش از يک نمونه براي آزمايش از آب خارج مي شود بايد تا موقع آزمايش آن را در آب  درجه سانتيگراد نگهداري نمود.
سطوح نمونه ها را پاک و خشک کرده و دانه هاي سنگي سست و ذراتي را که روي آنها چسبيده اند، برطرف نمائيد. صافي سطوح را با کشيدن يک تيغه صاف روي آنها کنترل کنيد. اگر انحناي قابل توجهي وجود داشت، با تراشيدن آن را برطرف نمائيد.
بار را بايد روي وجوه صاف نمونه که در تماس با بدنه قالب بوده‎اند، اعمال کنيد. نمونه را با دقت زير ماشين آزمايش و در وسط فکهاي آن قرار دهيد. هيچ ماده واسطي نبايد بعنوان بستر يا بالشتک بين نمونه و فکهاي دستگاه به کار برده شود. سرعت بارگذاري تا رسيدن به نصف حداکثر بار پيش بيني شده (براي حداکثر بار پيش بينش شده بيش از 3/13 کيلونيوتن) به صورت اختياري ودلخواه است. در مواردي که حداکثر بار پيش بيني شده کمتر از 3/13 کيلونيوتن است، بارگذاري اوليه به نمونه اعمال نمي شود. نرخ بارگذاري براي باقيمانده بار (يا کل بار در مواردي که حداکثر بار پيش بيني شده کمتر از 3/13 کيلونيوتن است) بايد طوري تنظيم شود که بارگذاري بدون وقفه تا گسيخته شدن نمونه در مدتي بيش از 20 ثانيه وکمتر از 80 ثانيه از شروع بارگذاري، خاتمه يابد. وقتي نمونه به حد تسليم رسيده است، تا گسيخته شدن نمونه نبايد تنظيم ماشين آزمايش را تغيير داد.


برچسب:,
:: ::  نويسنده : مهدی اشکبوس
آزمايش نرمي سيمان

 

1 – آزمايش نرمي سيمان:
 
اين آزمايش نشان دهنده سطح مخصوص و يا نسبت سطح به وزن سيمان مي باشد. هر چه نرمي سيمان بيشتر باشد يا به عبارتي ذرات ريزتر باشند سطح در دسترس براي ترکيب آب با سيمان بيشتر ودر نتيجه سرعت کسب مقاومت بيشتر است.
با افزايش نرمي سيمان :
1.      افزايش روند کسب مقاومت
2.      کاهش سرعت آب انداختگي در بتن
3.      افزايش مقدار سنگ گچ اضافه شده براي کنترل گيرش
4.      توليد حرارت زياد هيدراتاسيون
5.      افزايش هزينه توليد ،مدت زمان آسياب طولاني تر
6.       فساد سريع سيمان،جذب سريع آب توسط سيمان
 
روش اندازه گيري نرمي:
اين آزمايش به دو صورت انجام مي شود:
1.      روش کدر سنج واگنر:در اين روش سيمان خشک در ظرفي ريخته و نرمي سيمان بر اساس درصد نور عبور کرده از ظرف اندازه گيري ميشود.هر چه نور بيشتري عبور کرده باشد ريزي دانه هاي سيمان کمتر بوده و نرمي نيز کمتر است.
2.      روش افت فشار هوا:در اين روش سيمان خشک را در ظرفي ريخته و هوا را با فشار بر آن وارد مي کنند ببا اندازه گيري افت فشار در پايين نرمي بدست مي آيد .هر چه افت بيشتر باشد نرمي بيشتر است .
 
4 – آزمايش سلامت سيمان:
 
اين آزمايش بر روي خمير نرمال سيمان انجام ميشود.آزمايش سلامت سيمان به سه روش انجام ميگيرد :
 
1. آزمايش        Autoclave
2. آزمايش انبرک لوشاتوليه
 3. آزمايش قرص سيمان
 
1- Autoclave:
آزمايش بر روي نمونه هاي منشوري تهيه شده از خمير نرمال انجام مي شود.براي تسريع در بالفعل کردن پتانسيل واکنش سيمان نمونه ها در درجه حرارت 216 ددرجه سانتيگراد و فشار 2 مگا پاسگال در دستگاه Autoclave به مدت 3 ساعت نگهداري ميشود و سپس تغييرات طول نمونه اندازه گيري مي شود اين تغييرات بايد کمتر از 8 درصد طول اوليه باشد.
علت افزايش طول در سيمان وجود MgO يا آهک آزاد خوب پخته نشده در سيمان مي باشد.که باعث طولاني شدن زمان هيدراتاسيون و افزايش حجم نمونه ميشود.


برچسب:,
:: ::  نويسنده : مهدی اشکبوس
آزمایش تعیین خمیر نرمال سیمان ( درصد رطوبت نرمال برای سیمان هیدرولیکی )

 

ASTM
 
آزمایش تعیین خمیر نرمال سیمان ( درصد رطوبت نرمال برای سیمان هیدرولیکی )
هدف : تعیین درصد رطوبت (روانی) نرمال سیمان هیدرولیکی (آبی) جهت انجام آزمایش­های بعدی روی آن
وسایل آزمایش :
  1. ترازو یا به عبارت دیگر وسایل اندازه­ گیری جرم : در این آزمایش ترازوی دیجیتالی با دقت 0.01 گرم جهت اندازه گیری جرم آب و از ترازوی مکانیکی ( کفه­ای ) با کمک وزنه­های مناسب جهت اندازه گیری جرم سیمان استفاده شده است.
  2. وزنه : باید دارای ویژگی­های استاندارد ASTMC1005 باشد. وزنه­های مورد نظر باید دارای دقت مورد نظر جهت اندازه گیری جرمی تا 1000 گرم باشد.
  3. بشرهای به حجم 250 - 200 میلی­ لیتر
  4. دستگاه سوزن ویکات. همانطور که در شکل مشاهده می­شود دارای اسکلت A ، میله قابل حرکت B به جرم  که یک انتهای آن سوزن آزمایش c با قطر و طول حداقل 50 میلی متر و در انتهای دیگر، سوزن جابجا شونده D به قطر و طول 50 میلی متر قرار دارد. در طول این میله پیچ E جهت جابجایی آن در ارتفاع و ثابت نمودن آن در هر مکان مورد نظر و پیچ F که متصل به یک خط ­کش جهت ثبت میزان این جابجایی می­باشد، متصل شده است      قالب نمونه G که مخروط ناقصی با قطر داخلی  میلی متر در کف ،  در سقف و ارتفاع می­باشد.
  1. صفحه پایه مربعی شیشه­ای H ( Base Plate ) با بعد 100 میلی متر
  2. دستگاه اختلاط ( Mixer ) : شامل اجزای زیر است :
    • Mixer : که میکسری مکانیکی با انرژی تامین شده توسط جریان الکتریسیته می­باشد. این میکسر باید حداقل دارای دو مدل سرعت دوران باشد. یکی دور کند با سرعت زاویه­ای  همزن ( Paddle ) و دیگری دور تند با سرعت زاویه­ای می­باشد. لازم به ذکر است موتور الکتریکی این میکسر باید دارای قدرت حداقل 124 وات (  اسب بخار ) باشد. این میکسر باید دارای اهرم تنظیم مکانیکی ( دستی ) باشد تا بتوان به کمک آن ، فاصله مناسب را (که باید مابین باشد ) بین قسمت تحتانی همزن ( Paddle ) و کف جام ( Bowl ) ایجاد نمود.
    • همزن ( Paddle ) که ابعاد مقطع آن کاملا در شکل مشخص است و به گونه­ای انتخاب شده­اند تا در حین اختلاط فاصله مابین کناره­های همزن ( Paddle ) و کف جام ( Bowl ) بطور تقریبی مابین باشد.
    • جام اختلاط ( Mixing Bowl ) : حجم اسمی آن 4.73 لیتر و از جنس فولاد ضدزنگ    می­باشد که ابعاد مقطع آن در شکل مشخص است.
    • کاردک : شامل یک تیغه نیمه صلب با طول 75 میلی متر ، عرض 50 میلی متر و ضخامت 2 میلی متر می­باشد که به دسته­ای ( معمولا چوبی ) با طول معمولا 150 میلی متر متصل است. این کاردک جهت جدا کردن خمیر سیمان از اجزای میکسر استفاده می­شود.
درجه حرارت و رطوبت :
1.دمای هوا ، سیمان خشک ، صفحات پایه باید مابین درجه سانتی­گراد باشد. لازم به ذکر است دمای آب اختلاط نیز نباید بیش از   درجه سانتی­گراد با 20 درجه     سانتی­گراد اختلاف داشته باشد.
2.رطوبت نسبی آزمایشگاه نباید بیشتر از 50 درصد باشد.
 
تعیین زمان گیرش خمیر سیمان با استفاده از دستگاه سوزن ویکات :
هدف : تعیین زمان گیرش خمیر سیمان می­باشد که آنرا برای خمیر نرمال به کمک دستگاه فوق الذکر انجام می­دهیم. البته از این نکته نباید غافل شویم که اندازه گیری زمان گیرش به کمک دستگاه سوزن­های گیلمور هم قابل انجام است.
وسایل آزمایش :
  1. ترازو یا به عبارت دیگر وسایل اندازه­ گیری جرم : در این آزمایش ترازوی دیجیتالی با دقت 0.01 گرم جهت اندازه گیری جرم آب و از ترازوی مکانیکی ( کفه­ای ) با کمک وزنه­های مناسب جهت اندازه گیری جرم سیمان استفاده شده است.
  2. وزنه : باید دارای ویژگی­های استاندارد ASTMC1005 باشد. وزنه­های مورد نظر باید دارای دقت مورد نظر جهت اندازه گیری جرمی تا 1000 گرم باشد و همچنین اختلاف­های مجاز آنها جهت وزن کردن سیمان در جدول زیر آمده است :
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. بشرهای به حجم 250 - 200 میلی­ لیتر
  2. دستگاه سوزن ویکات. همانطور که در شکل مشاهده می­شود دارای اسکلت A ، میله قابل حرکت B به جرم  که یک انتهای آن سوزن D به قطر و طول 50 میلی متر و در انتهای دیگر سوزن آزمایش c با قطر و طول حداقل 50 میلی متر، قرار دارد. در طول این میله پیچ E جهت جابجایی آن در ارتفاع و ثابت نمودن آن در هر مکان مورد نظر و پیچ F که متصل به یک خط ­کش جهت ثبت میزان این جابجایی می­باشد، متصل شده است.
 
  1. قالب نمونه G که مخروط ناقصی با قطر داخلی  میلی متر در کف ،  در سقف و ارتفاع می­باشد.
  2. صفحه پایه مربعی شیشه­ای H ( Base Plate ) با بعد 100 میلی متر
  3. دستگاه میکسر که توضیحات آن در قسمت قبل آورده شده است.
درجه حرارت و رطوبت :
1.      دمای هوا ، سیمان خشک ، صفحات پایه باید مابین درجه سانتی­گراد باشد. لازم به ذکر است درجه حرارت آب اختلاط و اتاق رطوبت ( حمام آب ) هم نباید بیش از  درجه سانتی­گراد با 23 درجه سانتی­گراد اختلاف داشته باشد.
2.رطوبت نسبی آزمایشگاه باید کمتر از 50 درصد بوده و برای حمام آب ( اتاق رطوبت )
 می­بایست حداقل 90 درصد باشد.
 
دقت : بازه­های زمانی انجام تست نفوذ ( دقت تعیین زمان گیرش )
  1. در داخل هر آزمایشگاه : از طرفی بازه­های زمانی تقسیم شده استاندارد جهت انجام تست نفوذ و در انتها محاسبه زمان گیرش اولیه 12 دقیقه می­باشد که از این امر نباید غافل شویم که در این حالت زمان گیرش اولیه معمولا مابین 202- 49 دقیقه برای سیمان پرتلند می­باشد و از طرف دیگر بازه­های زمانی تقسیم شده استاندارد پس از رسیدن به زمان گیرش اولیه تا لحظه گیرش نهایی 20 دقیقه بوده که انتظار آن می­رود زمان گیرش نهایی مابین 312-185 دقیقه اتفاق بیفتد.
تذکر مهم : اگر آزمایش زمان گیرش در این حالت برای چند نمونه انجام می­شود ، زمان گیرش اولیه این نمونه­ها نباید بیش از 34 دقیقه و زمان گیرش نهایی آنها هم نباید بیشتر از 56 دقیقه باشد.
  1. مابین چند آزمایشگاه : از طرفی بازه­های زمانی تقسیم شده استاندارد جهت انجام تست نفوذ و در انتها محاسبه زمان گیرش اولیه 16 دقیقه می­باشد که از این امر نباید غافل شویم که در این حالت زمان گیرش اولیه معمولا مابین 207- 49 دقیقه برای سیمان پرتلند می­باشد و از طرف دیگر بازه­های زمانی تقسیم شده استاندارد پس از رسیدن به زمان گیرش اولیه تا لحظه گیرش نهایی 43 دقیقه بوده که انتظار آن می­رود زمان گیرش نهایی مابین 312-185 دقیقه اتفاق بیفتد.
تذکر مهم : اگر آزمایش زمان گیرش در این حالت برای چند نمونه انجام می­شود ، زمان گیرش اولیه این نمونه­ها نباید بیش از 45 دقیقه و زمان گیرش نهایی آنها هم نباید بیشتر از 122 دقیقه باشد.
 
 


برچسب:,
:: ::  نويسنده : مهدی اشکبوس

صفحه قبل 1 صفحه بعد