آزمایش ارزش ماسه ای SE
آزمايش SE
آزمايش ارزش ماسه اي در ايران كه به اختصار به آن SE نيز مي گويند در اكثر كارگاههايي كه با بتن و آسفالت سرو كار دارند مطرح است . اين آزمايش كه به عنوان پارامتر كنترل كننده تميزي و كثيفي ماسه از آن ياد مي كنند از ساليان پيش ( 65 سال ) مورد استفاده بوده است و تا حال نيز استفاده مي شود. آنچه كه در اين ميان مهم است اين است كه آيا آزمايش فوق مي تواند ملاك مناسبي براي پذيرش يا عدم پذيرش ماسه براي بتن باشد يا خير؟ به همين منظور آزمايشهايي در مورد ماسه مورد استفاده در بتن انجام شده كه شرح روش و نتايج اين آزمايشات در ادامه بحث آمده است . همچنين در انتها به دلايل خطاهاي موجود در آزمايش SE نيز پرداخته ايم.
نقش SE در نسبت آب به سيمان:
براي آنكه بتوانيم نقش ماسه با SEهاي مختلف را در كيفيت بتن خصوصا تغيير نسبت آب به سيمان بسنجيم ماسه با SE و Passing هاي مختلف را در بتن تست كرديم كه شرح روش و نتايج آن به شرح ذيل مي باشد:
1. ابتدا براي اين منظور ماسه با ارزش ماسه اي و Passing هاي مختلف را در معدن شن و ماسه
ساختيم .
SE=75% SE = 75% SE = 40%
Passing = 5% Passing= 3% Passing = 3%
(1) (2) (3)
SE = 75% SE=87%
Passing = 10% Passing =3%
(4) (5)
سپس با مشخصات ثابت و طرح اختلاط زير مخلوطهاي آزمايش مورد نظر را ساختيم :
MSA=20 mm C=400 kg/m3 (استوانه ایی)=250 fc اسلامپ هدف 8 cm
همچنین در این آزمایش برای آنکه درصد مصالح گذشته از الک 200 کاملا مشخص باشد تمامی مصالح سنگی درشت دانه کاملا با آب شسته شده وپس از خشک کردن به طرح اضافه شد.
بدیهی ست با توجه به ماسه های فوق ، پنج طرح اختلاط ساخته شد، همان طور که مشخص است در تمامی طرحهای فوق برای محاسبه نسبت آب به سیمان به طرح تا حدی آب افزوده شد تا به اسلامپ هدف (8cm) برسیم. همچنین برای تمامی طرحهای فوق آزمایش مقاومت فشاری در سنین7،3 و 28 روزه انجام شدکه شرح نتایج این آزمایشات در جداول زیر آمده است:
همانطور كه از نتايج آزمايش مشخص است آب مورد نياز در طرحهای فوق بسيار وابسته به درصد گذشته از الک 200 و مدول نرمی ماسه دارند و هيچگونه ارتباطي با ارزش ماسه اي (SE)ندارد. براي مثال در طرحهاي فوق با افزايش passing 200 نسبت آب به سيمان افزايش يافته و به منزله آن مقاومت نيز كاهش محسوس يافته است. اما با كاهش SE هيچ تفاوت محسوسي در نسبت آب به سيمان مشاهده نشده است ، حتي مشاهده شده است كه SE هاي پايين مقاومت و كارايي بهتري نسبت به ماسه با SE هاي بالاتر داشته اند. آنچه كه درمورد ماسه با SE هاي بالاتر قابل توجه است ، كارايي پايين آنها خصوصا براي ماسه هاي شكسته ميباشد که دلیل آن را میتوان به شستشوی بیش از حد ماسه در معادن برای رسیدن به ارزش ماسه ای بالا (75%) دانست. براي مثال ماسه ساخته شده در يك معدن كه در ابتدا FM=3.81 و PASSING=3% داشته و داراي SE=65 بوده است، پس از اصلاح SE به 80 FM=4.1 و PASSING=2.4% دست يافته ايم.كه نشانگر افزايش مدول نرمي ماسه مي باشد .
همچنين در يك بررسي در مورد ماسه هاي ساخته شده از 3معدن در طول 2 سال مشخص شد كه با افزايش SE به مقدار 10% مدل نرمي ماسه نيز 0.2 تا 0.3 افزايش مي يابد. كه اين امر سبب استفاده بيشتر ماسه در طرح اختلاطها و كارايي پايين بتن مي شود.
در ادامه براي آنكه ببينيم ماسه با مدول نرمي و Passing هاي مختلف چگونه بر آزمايش SE تاثير گذار مي باشد. ماسه اي با FM و Passing مختلف تهيه كرديم . براي تهيه ماسه باFM و Passing هاي مشخص از سنگدانه هايي با سايز 6-12 ميليمتر استفاده كرديم . سنگدانه هاي فوق را پس از شست وشو آسياب كرده و پس از الك كردن به نسبتهاي معين مخلوط و تبديل به ماسه استاندارد كرديم. ازمزاياي اين ماسه مي توان به عادي بودن ذرات ماسه از مواد آلي و هموسي نام برد كه خطاهاي آزمايش SE را كاهش مي دهد ، همچنین مهمترین امتیاز این روش را میتوان به ثابت بودن مدول نرمی (FM) نمونه جهت تست ارزش ماسه ای دانست. زیرا جهت تهیه 100 تا 120 گرم ماسه با FMثابت مصالح مورد نظر بر روی هر الک را به مقدار لازم توزین کرده و در ظرف مورد نظر SE مخلوط می کنیم مشخص است با این روش هیچگونه خطایی در تهیه نمونه آزمایش فوق انجام نمیشود.
نتايج و مشخصات ماسه هاي مختلف در شيت هاي زير آمده است:
همانطور كه از نمودار ماسه و SE هاي بدست آمده مشخص است ماسه هايي كه درصد گذشته از الک 200 آنها ثابت می باشد به ازایSE بالاتر، داراي FM بيشتري مي باشند كه از محدوده مجاز و استاندارد خارج مي باشند . همچنين كاهش SE سبب زياد شدن Passing در بيشتر موارد شده است .
خطاهاي تاثير گذار در آزمايش SE:
با توجه به اينكه احتمال خطا در اين آزمايش بسيار بالا مي باشد به طوري كه در نمونه گيري انجام شده از يك ماسه توسط سه آزمايشگاه در منطقه پارس جنوبي انجام دادند اختلاف نتايج به دست آمده به بيش از 20 رسيد.
SE=56 آزمايشگاهC SE=71 آزمايشگاه B SE=77 آزمايشگاه A
براي اينكه بتوانيم دلايل اختلاف در نتايج بدست آمده را چك كنيم آزمايشات زير را انجام داديم.
1. تاثير دماي ماسه و محلول در آزمايش :
در ادامه آزمايشات از يك ماسه با FM و Passing مشخص 6 بار نمونه برداري به عمل آمده و آزمايش SE را با دماي (25و35و45) براي ماسه انجام داديم كه نتايج زير بدست آمد.
نتايج آزمايش در دماي 25= 81 , 71 ,73
نتايج آزمايش در دماي 35= 74, 68 ,79
نتايج آزمايش در دماي 45= 59, 62, 61
از نتايج فوق مشخص است چنانچه دماي ماسه و يا محلول آزمايش بالا باشد نتايج به طور محسوس افت مي كنند.
2. تاثير نمونه برداري از ماسه :
در اين آزمايش ابتدا از معدن نمونه گيري به عمل آمد و سپس مدول نرمي و passing براي نمونه مشخص شد . FM=3.81 و Passing =3.1 سپس نمونه را به دو قسمت تقسيم و به روش مرطوب و كاملا خشك مجددا دانه بندي كرديم.
2-1. روش خشك :
در اين روش پس از آنكه نمونه ها در اون خشك شد بيرون آورده و با ظرف مخصوص توزين SE ، 60 نمونه جدا كرديم و سپس هر كدام را جداگانه دانه بندي كرديم كه نتايج زير بدست آمد.
{ FM =4.02 , Passing = 2.8} {FM=3.74 , Passing =4.3}
(1) (2)
{FM=4.11 , Passing =2.7 } {FM=3.93 , Passing =2.9}
(3) (4)
{ FM = 4.13 , Passing = 1.9} { FM=4.08 , Passing =2.3}
(5) (6)
2-2 . روش تر:
در اين آزمايش پس از نمونه گيري از معدن ماسه مرطوب را در ظرف توزين SE وزن كرده و نمونه هاي آزمايش SE را به صورت مرطوب انجام داديم سپس تمامي نمونه ها را جداگانه در اون قرار داديم و پس از خروج آزمايش دانه بندي را انجام داديم كه نتايج ـن به شرح زير است.
{FM=3.9 , Passing=3.4 } {FM = 3.74 , Passing =2.7 }
(1) (2)
{FM = 3.83 , Passing=3.1} {FM =3.92 , Passing=2.9 }
(3) (4)
{FM= 3.83 , Passing=3.4 } , Passing=2.9 } {FM= 3.83
(5) (6)
همانطور كه از نتايج اين دو روش مشاهده مي شود خطاهاي نمونه گيري در روش خشك بيشتر از روش تر مي باشد. و معمولا پراكندگي نتايج SE نيز به علت متغير بودن نمونه گيري به روش خشك مي باشد . در صورتيكه در روش تر دانه بندي ها به واقعيت نزديكتر مي باشد.
خطا در روش انجام آزمايش:
با توجه به روش استاندارد پيشنهاد شده ASTMD 2419 اين استاندارد صريحتا ذكر كرده است كه در هنگام انجام آزمايش استوانه هاي محلول و ماسه را در حالي عمودي پر از محلول كنيم . كه متاسفانه در اكثر آزمايشات اين كار انجام نمي شود. و لوله را براي شستشوي كامل به صورت مورب نگه مي دارند. همچنين براي اينكه با خطاهاي ديگر اين آزمايش آشنا بشويم به چندين آزمايشگاه در منطقه پارس جنوبي رفته و خطاهاي آنها را در جدول زير ثبت كرديم.
نتيجه گيري آماري از آزمايش SE :
با توجه به انجام بيش از 1360 آزمايش ارزش ماسه اي در طول 3 سال فعاليت اين آزمايشگاه از 5 معدن ميتوان نتايج آزمايش را جداگانه بررسي كرد. از آنجا كه در هر آزمايش 2 تا 3 لوله براي آزمايش انجام شده است اختلاف و تلورانس هر استوانه آزمايش 11% ثبت شده است .همچنين در نمونه گيري هاي مشترك بين دو آزمايشگاه ( آزمايشگاه پيمانكار و كارفرما) اختلاف عمودي بيش از 15% بوده است . همچنين SE هاي بدست آمده از يك معدن در يك سال ( به ازاي 200 بار نمونه گيري ) تلورانس بالايي بين 41 تا 94 بوده است. همچنين انحراف معيار براي آزمايش SE بيشتر از 38 بوده است.
نتيجه گيري كلي:
آنچه از آزمايشاتي كه در اين مورد انجام شده و همچنين آزمايشات ارزش ماسه اي در طول 3 سال اخير دست يافتيم مي توان به موارد زير اشاره كرد :
1. با توجه به نتايج طرح اختلاط و مقايسه PASSING و SE پارامتر PASSING به طور كاملا محسوس بر روي نسبت آب به سيمان (W/C) تاثير گذار مي باشد در صورتي كه SE هيچگونه تاثيري نداشته و حتي مشاهده شده SE هاي پايين تر مقاومت هاي بهتري داده اند.
2.دقت در انجام آزمايش
بررسي آزمايش ارزش ماسه اي به عنوان ملاک پذيرش تميزي ماسه بتن
