گیرش

گیرش واژه ای است که برای توصیف سفت شدن خمیر سیمان بکار برده می شود. به طور کلی ، به تغییر وضعیت ژل سیمان از حالت خمیری به حالت جامد گیرش گفته می شود. گرچه به هنگام گیرش، خمیر سیمان مقاومت کمی نیز حاصل می نماید ولی مفهوم گیرش از سخت شدن ، که به معنی کسب مقاومت خمیر سیمان گیرش یافته می باشد ، کاملا متمایز است . تعیین زمان گیرش از آن لحاظ مهم است که کارکردن با بتن ( جابجایی ، پمپ کردن ، در قالب ریختن ، متراکم کردن و به طور کلی دو نوع زمان گیرش برای سیمان تعریف می شود :

1-    زمان گیرش اولیه

2-    زمان گیرش نهایی

زمان گیرش اولیه :

زمانی است که سوزن با قطر 1 میلیمتر دستگاه ویکات به اندازه 25 میلیمتر در خمیر سیمان فرو رود.

زمان گیرش نهایی :

زمانی است که سوزن گیرش نهایی دستگاه ویکات به اندازه 0.5 میلیمتر در خمیر سیمان فرو رود و کلاهک سوزن بر خمیر سیمان مماس گردد.

در زمان بتن ریزی ممکن است دو نوع گیرش دیگر نیز رخ دهد :

1-    گیرش آنی

2-    گیرش کاذب

گیرش آنی به دلیل واکنش سریع C3A با آب رخ می دهد . واکنش C3A خالص با آب بسیار شدید است و به سفت شدن فوری خمیر که به گیرش آنی معروف است ، منتهی می گردد. برای جلوگیری از این امر در هنگام تولید سیمان ، سنگ گچ به کلینکر سیمان افزوده می شود. گیرش آنی برگشت ناپذیر است.

گیرش کاذب به سفت شدن غیر معمول و زودرس سیمان ظرف چند دقیقه پس از مخلوط شدن با آب اطلاق می گردد. تفاوت این پدیده با گیرش آنی آن است که در گیرش کاذب حرارت قابل توجهی آزاد نمی گردد. مخلوط کردن سیمان ، بدون افزودن آب ، موجب می گردد که حالت خمیری سیمان دوباره بازگردد و به صورت متعارف ، بدون افت در مقاومت ، گیرش ادامه یابد.

بخشی از دلایل گیرش کاذب را می توان به از دست دادن آب سنگ گچ ، وقتی که با کلینکر داغ تواما آسیاب می شود مربوط دانست . سولفات کلسیم نیم هیدراته یا ایندیرید تشکیل می گردد و وقتی که سیمان با آب مخلوط می شود ، این ترکیبات هیدراته شدن و مجددا به صورت سنگ گچ درمی آیند. در نتیجه گیرش سریع گچ رخ می دهد و منجر به سفت شدن خمیر می گردد.

آزمایش های به عمل آمده در آزمایشگاه های کارخانجات سیمان عموما تضمین می نمایند که سیمان عاری از گیرش کاذب باشد ، ولی اگر در کارگاه گیرش کاذب مشاهده شود می توان با دوباره مخلوط کردن بتن ، بدون افزایش آب ، گیرش کاذب را از بین برد.

آزمایش تعیین میزان آب متعارف بخودی خود اهمیت چندانی ندارد ولی برای تعیین زمان های گیرش اولیه و نهایی ، و یا برای آزمایش سلامت سیمان با روانی متعارف باید بکار برده شود زیرا میزان آب

خمیر بر زمان گیرش تاثیر دارد. بنابراین لازم است قبل از آزمایش گیرش اولیه و نهایی برای هر سیمان معین ، میزان آب خمیر که روانی متعارف را بدست می دهد ، مشخص می شود.

تعریف آب متعارف :

میزان آب متعارف مربوط به خمیری است که سوزن با قطر 10 میلیمتر به اندازه 10 میلیمتر در آن خمیر فرو رود.

هدف از انجام آزمایش :

در این روش با استفاده از دستگاه ویکات ابتدا مقدار آب متعارف سیمان تعیین می گردد و سپس زمان گیرش آن اندازه گیری می شود.

وسایل مورد نیاز :

ترازو ، استوانه مدرج ، دستگاه ویکات ، دستگاه مخلوط کننده سیمان ، کاردک ، کورنومتر و دستکش لاستیکی

شرح دستگاه :

دستگاه ویکات که در شکل زیر نشان داده شده  است برای این آزمایش مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه تشکیل شده است از یک پایه که بر روی آن میله ای متحرک به وزن 300 گرم قرار گرفته که در یک سر آن کلاهک و در سر دیگر آن یکی از اجزای زیر قرار دارد :

الف ) میله برای تعیین مقدار آب متعارف سیمان

ب ) سوزن برای تعیین زمان گیرش اولیه

پ ) سوزن کلاهک دار برای تعیین زمان گیرش نهایی

طبق استاندارد شماره 392 ایران ، سوزن های گیرش اولیه و نهایی باید از جنس فولاد سخت آبدیده باشند و سوزن گیرش اولیه باید باید یا مربع به ابعاد یک میلیمتر با خطای 0.05 میلیمتر باشد و با گرد به قطر 1.13 میلیمتر با خطای 0.05 میلیمتر. سوزن گیرش نهایی باید دارای همان شکل و اندازه های سوزن گیرش اولیه باشد با این تفاوت که بر روی آن کلاهکی تعبیه شده است که دارای لبه تیز     دایره ای شکل با قطر 5 میلیمتر می باشد. و این لبه 0.5 میلیمتر عقب تر از نوک سوزن قرار دارد.

میله ویکات باید از جنس برنج صیقلی شده و به قطر 10 میلیمتر باشد و در انتهای بالایی آن یک برآمدگی داشته باشد تا بتوان آن را در میله متحرک جای داد. لبه پایینی میله ویکات باید صاف و طول آن باید 50 میلیمتر باشد.

میله متحرک دارای عقربه ای است که بر روی یک صفحه مدرج متصل به پایه بالا و پایین می رود.وزن کلی قسمت متحرک دستگاه ویکات در موقع استفاده همراه با تمام ضمائمش یعنی همراه با کلاهک و میله و یکی از دو سوزن گیرش اولیه یا نهایی و یا میله ویکات باید جمعا 300 گرم باشد. وزن هر یک از سوزن های گیرش اولیه و نهایی و میله ویکات باید 9 گرم باشد.

قالب ویکات تشکیل می شود از یک حلقه شکاف دار با قطر داخلی 80 میلیمتر و ارتفاع 40 میلیمتر که بر روی یک صفحه غیر متخلخل و صاف قرار می گیرد. برای این کار یک صفحه فلزی به ضخامت 3 میلیمتر مناسب است.

روش انجام آزمایش :

تنظیم سوزن و میله دستگاه ویکات :

ابتدا ظرف مخروطی را در زیر سوزن دستگاه قرار میدهیم. سپس سوزن را پایین می آوریم تا بر روی لبه ظرف قرار گیرد. سپس پیچ مربوط به درجه متصل به میله متحرک دستگاه را باز می کنیم و درجه را روی صفر مب آوریم و سپس این پیچ را محکم می کنیم. در اینجا پیچ مربوط به حرکت میله را نیز سفت می کنیم.

روش مخلوط نودن خمیر سیمان :

ابتدا آب مورد نظر را در ظرف می ریزیم. میکسر را با سرعت کم به کار می اندازیم و سیمان را در مدت 30 ثانیه درون ظرف می ریزیم. میکسر را برای مدت 15 ثانیه متوقف م یکنیم و در این مدت ، سیمان هایی که به همزن چسبیده اند را با کاردک به درون ظرف می ریزیم. بعد میکسر را با دور تند برا ی مدت یک دقیقه روشن می کنیم.

روش ریختن خمیر سیمان در قالب :

بلافاصله پس از آماده شدن خمیر سیمان ، آن را در دست به صورت گلوله ای در می آوریم و دو دست را در فاصله 15 سانتی متری از یکدیگر نگه می داریم و گلوله خمیری را 6 بار از دستی به دست دیگر پرتاب می کنیم. سپس با یک دست ظرف مخروطی را به نحوی در کف دست قرار      می دهیم که دهانه کوچک تر آن به دست بچسبد و دهانه بزرگ تر آن بالا باشد . سپس گلوله خمیر سیمان را که در دست دیگر قرار دارد به داخل ظرف فشار میدهیم تا آن را کاملا پر نماید. سطح فوقانی خمیر سیمان را با حرکت اره ای کاردک صاف می کنیم. لازمست لبه کاردک به نحوی بر لبه ظرف قرار داده شود که کاردک با سطح فوقانی ظرف زاویه 45 درجه تشکیل دهد. شیشه یا سطح صاف دستگاه را روی این سطح بریده شده قرار میدهیم و ظرف مخلروطی را برمی گردانیم و سطح کوچک آن را نیز صاف می کنیم.

روش آزمایش تعیین آب متعارف سیمان :

میله ویکات را به نحوی درون دستگاه قرار می دهیم تا انتهای با قطر 10 میلیمتر آن در پایین  قرار گیرد. میله را تنظیم می کنیم. قالب را زیر میله قرار می دهیم و نوک میله را بر روی خمیر سیمان طراز میکنیم. پیچ میله را باز می کنیم . به مدت 30 ثانیه به میله اجازه می دهیم که با وزن خود درون خمیر فرو رود.  میزان فرو رفتگی را یادداشت میکنیم.  میزان این فرو رفتگی باید برابر 10 میلیمتر باشد. لذا مقدار آب را تصحیح می کنیم. ابتدا مقدار آب را 125 سی سی و مقدار سیمان را 500 گرم در نظر گرفته ایم. از روی نمودار مقدار آب متعارف را بدست می آوریم.

روش آزمایش تعیین زمان گیرش اولیه خمیر سیمان :

انتهای با قطر 1 میلیمتر دستگاه ویکات را به طرف پایین قرار می دهیم. سپس مقدار آب متعارف را با خمیر سمیان مخلوط می کنیم. از زمانی که سیمان را به آب اضافه می کنیم باید زمان را یادداشت کنیم . خمیر سمیان را درون استوانه مخروطی میریزیم و در زیر دستگاه ویکات قرار می دهیم. در ابتدا ، بعد از 30 دقیقه پیچ سوزن را باز می کنیم تا سوزن تحت تاثیر وزن میله به داخل خمیر سیمان فرو رود. 30 ثانیه صبر می کنیم تا سوزن به اخل خمیر برود. مقدار نفوذ را یادداشت می کنیم. محل مخروط را تغییر می دهیم تا سوزن در جای جدیدی فرو رود. سوزن را تمیز میکنیم و هر از 15 دقیقه یکبار این کار را انجام می دهیم. از روی منحنی زمانی را که سوزن 25 میلیمتر درون خمیر نفوذ می کند بدست        می آوریم.

نتایج آزمایش :

- میزان آب متعارف :

پس از انجام آزمایش اعداد زیر حاصل گردید :

	آزمایش اول ( 125 )	آزمایش دوم ( 135 )	آزمایش سوم ( 120)
میزان فرو رفتگی	6	4	12

نمودار مربوط به نتایج به شرح زیر می باشد.

از روی نمودار مقدار آب متعارف برابر 131 میلی لیتر بدست می آید.

-       گیرش اولیه :

پس از انجام آزمایش اعداد زیر بدست می آیند :

زمان	30	45	60
میزان نفوذ	45	33	24

نمودار اعداد به صورت زیر می باشند :

با حل معادله و قرار دادن 25 میلیمتر در آن ، زمان گیرش اولیه برابر 58 دقیقه بدست آمد.

سئوالات مطرح شده :

1-    تعریف گیرش اولیه ، نهایی ، آب متعارف چیست ؟

- زمان گیرش اولیه : زمانی است که سوزن با قطر 1 میلیمتر دستگاه ویکات به اندازه 25 میلیمتر در خمیر سیمان فرو رود.

زمان گیرش نهایی : زمانی است که سوزن گیرش نهایی دستگاه ویکات به اندازه 0.5 میلیمتر در خمیر سیمان فرو رود و کلاهک سوزن بر خمیر سیمان مماس گردد.

تعریف آب متعارف : میزان آب متعارف مربوط به خمیری است که سوزن با قطر 10 میلیمتر به اندازه 10 میلیمتر در آن خمیر فرو رود.

2-    تعریف گیرش آنی و کاذب ؟

- گیرش آنی به دلیل واکنش سریع C3A با آب رخ می دهد . واکنش C3A خالص با آب بسیار شدید است و به سفت شدن فوری خمیر که به گیرش آنی معروف است ، منتهی می گردد. برای جلوگیری از این امر در هنگام تولید سیمان ، سنگ گچ به کلینکر سیمان افزوده می شود. گیرش آنی برگشت ناپذیر است.

گیرش کاذب به سفت شدن غیر معمول و زودرس سیمان ظرف چند دقیقه پس از مخلوط شدن با آب اطلاق می گردد. تفاوت این پدیده با گیرش آنی آن است که در گیرش کاذب حرارت قابل توجهی آزاد نمی گردد. مخلوط کردن سیمان ، بدون افزودن آب ، موجب می گردد که حالت خمیری سیمان دوباره بازگردد و به صورت متعارف ، بدون افت در مقاومت ، گیرش ادامه یابد.

بخشی از دلایل گیرش کاذب را می توان به از دست دادن آب سنگ گچ ، وقتی که با کلینکر داغ تواما آسیاب می شود مربوط دانست . سولفات کلسیم نیم هیدراته یا ایندیرید تشکیل می گردد و وقتی که سیمان با آب مخلوط می شود ، این ترکیبات هیدراته شدن و مجددا به صورت سنگ گچ درمی آیند. در نتیجه گیرش سریع گچ رخ می دهد و منجر به سفت شدن خمیر می گردد.

آزمایش های به عمل آمده در آزمایشگاه های کارخانجات سیمان عموما تضمین می نمایند که سیمان عاری از گیرش کاذب باشد ، ولی اگر در کارگاه گیرش کاذب مشاهده شود می توان با دوباره مخلوط کردن بتن ، بدون افزایش آب ، گیرش کاذب را از بین برد.

3-    تفاوت ها و شباهت های مراحل انجام آزمایش در چیست ؟

-        این سئوال در متن گزارش به تفصیل شرح داده شده است.

4-    کاربرد موارد فوق چیست ؟

-        از گیرش اولیه برای حمل بتن آماده تا محل کار استفاده می شود. بدین معنی که چقدر زمان تا محل کارگاه می توان بتن را حمل کرد.

-        از گیرش اولیه برای زمانی که می خواهند قالب را باز کنند استفاده می شود. یعنی زمانی که در آن می توان قالب هایی را که زیر بار نیستند باز کرد.