חומרי בניה/חומרי מליטה/בדיקות תקניות

בדיקות תקניות של צמנט מופיעות בתקן ישראלי מספר 3. הבדיקות לגביהן התקן מעלה דרישות הן בדיקות תפקודיות: זמני התקשרות, חוזק והגדלת נפח. בעבר היו דרישות גם לגבי שטח פנים סגולי, אבל הדרישה הוסרה. כיום שטח פנים סגולי נמדד לידיעה בלבד. משקל סגולי של הצמנט אף הוא נמדד לידיעה בלבד, מכיוון שהוא חיוני לצורך תכן תערובות בטון. שיטות המדידה התקניות פותחו, ברובן, במאה ה-19, ואף-על-פי שהן פשוטות ופחות מדויקות משיטות מודרניות, הן עדין הבדיקות התקניות במרבית מדינות העולם.

זמני התקשרות

מחט ויקה

התקשרות היא התהליך בו העיסה הצמנטית מאבדת את התכונות הפלסטיות והופכת למוצק. זמני התקשרות חשובים על-מנת להאריך את משך הזמן בו ניתן לצקת את העיסה, ומשך הזמן עד שהעיסה יכולה להחזיק עומס מינימלי. בהקבלה לבטון, ניתן לומר, שעד זמן תחילת התקשרות ניתן לצקת את הבטון, ואחרי זמן סוף התקשרות ניתן ללכת על הבטון. יש להיזהר משימוש בזמני התקשרות של צמנט לצורך עבודה עם בטון, שכן זמני התקשרות של בטון מושפעים מגורמים רבים, ואינם מקבילים לזמני ההתקשרות של הצמנט ששימש ליצורו.

כדי לבדוק זמני התקשרות מכינים עיסה בעלת סומך תקני. כדי לבדוק אם עיסה היא בעלת סומך תקני, מרכיבים מחט עבה על מכשיר ויקה (ראה תמונה). משחררים את המחט מעל העיסה שמוחזקת בתבנית תקנית המיועדת לצורך זה. המחט צריכה לרדת לעומק המוגדר בתקן.

לצורך בדיקת זמן תחילת התקשרות מחליפים את המחט העבה למחט דקה במכשיר ויקה. כאשר בשחרור המחט חודרת לעומק קטן או שווה למוגדר בתקן, זהו זמן תחילת התקשרות.

לבדיקת זמן סוף התקשרות מחליפים את המחט במכשיר למחט בדיקת סוף התקשרות. מחט זו בעלת בליטה קטנה במרכזה, ובעלת בליטה היקפית בצורת טבעת. הבליטה המרכזית בולטת מעט יותר מהטבעת ההיקפית. כאשר הבליטה המרכזית משאירה סימן על העיסה הצמנטית, ואילו הטבעת ההיקפית אינה משאירה סימן, זהו זמן סוף התקשרות.

דרישות התקן הישראלי לזמני התקשרות של צמנט

סוג הצמנט	תחילת התקשרות (מינימום)	סוף התקשרות (מקסימום)
42.5 N	60 דקות	10 שעות
42.5 R	60 דקות	10 שעות
52.5 N	45 דקות	10 שעות
52.5 R	45 דקות	10 שעות

חוזק

חוזק הצמנט מוגדר כחוזק הבטון התקני שמיוצר ממנו. חוזק הלחיצה התקני של הצמנט יכול להיות: 32.5, 42.5 ו- 52.5 מגפ"ס (מגה-פסקל). למעשה בארץ מיצרים ומשווקים רק את שני האחרונים. דרישת החוזק בתקן היא לחוזק מינימלי, כך שחוזק הצמנט עולה על חוזקו התקני.

בטון תקני מוכן על ידי שימוש בתערובת אגרגטים תקנית המיוצרת במיוחד לצורך זה. התערובת מיוצרת בערבל בחש קטן, דומה למערבל מזון המשמש במסעדות. מן הבטון יוצקים מנסרות בחתך 40 מ"מ על 40 מ"מ לבדיקת חוזק מתיחה ולחיצה. לאחר מכן הבטון עובר אשפרה תקנית במשך 28 יום. 28 יום לאחר שוברים את הקורות בכפיפה למדידת חוזק מתיחה בכפיפה, ומשתמשים בחצאי הקורות השבורות למדידת חוזק לחיצה.

הגדלת נפח

מחט לשטליה

מחט לשטליה עם דוגמת עיסה צמנטית קשויה. שים לב למרחק בין קצוות המחט בהשוואה לתמונה הקודמת.

הגדלת נפח העיסה הצמנטית לאחר שהתקשתה עשוי לגרום נזק רב למבנה. הגדלת נפח העיסה הקשויה עשוי להיגרם מהידרציה מאוחרת של סיד שרוף עד מוות (תחמוצת הסידן C), הידרציה של מגנזיה (תחמוצת המגנזיום M), בדיקה במחט לשטלייה אינה בודקת היווצרות אטרנגיט עקב עודף סולפטים, מכיוון שאטרנגיט אינו נוצר בטמפרטורות גבוהות מ- 70 מע"צ.

בדיקת הגדלת נפח נעשית על ידי יציקת עיסה צמנטית לתוך מחט לשטליה המונחת על משטח זכוכית (ראה תמונה). מכסים את המחט במשטח נוסף ומניחים מתחת למים לאשפרה במשך יום. בתום יום מודדים את המרחק בין שתי המחטים (ראה תמונה). מחממים את המים בהדרגה לרתיחה, ושומרים על טמפרטורה קרובה לרתיחה במשך שלוש שעות. מודדים שנית את המרחק בין המחטים. הפרש המרחק הוא ההתפשטות במחט לשטלייה. ההתפשטות תהיה קטנה מ- 10 מ"מ.

שטח פנים סגולי

מכשיר בליין למדידת שטח פנים סגולי

שטח פנים סגולי הוא שטח הפנים ליחידת משקל. שטח הפנים הסגולי הוא צורת מדידה של דקות הטחינה. ככול ששטח הפנים הסגולי גדול יותר, כך יעלה קצב ההידרציה עבור צמנט בעל הרכב כימי זהה. לשטח הפנים הסגולי ודקות הטחינה השפעה על העבידות של הבטון הטרי.

שטח הפנים הסגולי נמדד בצורה עקיפה, על ידי שימוש במכשיר בליין (ראה תמונה). כח הגרר שמפעיל זורם במהירות נמוכה יחסי לגודל שטח הפנים של הגוף. במכשיר בליין יוצרים הפרש לחץ נמוך על ידי יצירת עומד הידרוסטטי בצינור הזכוכית (עם הנוזל האדום). מודדים את משך מעבר כמות אוויר ידוע דרך דוגמת צמנט שקולה שנמצאת בראש המתקן. שורש זמן מעבר האוויר יחסי לשטח הפנים של הצמנט.

משקל סגולי

משקל סגולי הוא המשקל ליחידת נפח. כדי למדוד את המשקל הסגולי של הצמנט משתמשים במאזניים למדידת משקל דוגמה ובבקבוק לשטליה או פיקנומטר למדידת נפח הדוגמה. שיטת הפיקנומטר מדוייקת יותר.

מדידת נפח בבקבוק לשטליה היא פשוטה ביותר. בקבוק לשטליה הוא בקבוק עם צואר צר וארוך, כאשר בצואר יש התרחבות והיצרות לקבלת נפח גדול ללא צורך בצואר ארוך. מחוץ לאזור ההתרחבות, הצואר מסומן בשנתות לציון נפח הבקבוק. ממלאים את הבקבוק עד קו האפס בנוזל שאינו מגיב עם צמנט, לדוגמה שמן. מוסיפים את הצמנט וקוראים את הנפח המתקבל.

מדידת נפח בפיקנומטר מעט מורכבת יותר. הדיוק הרב של הפיקנומטר מתקבל מכיוון שהצואר הצר שלו מאפשר מדידת נפח מדוייקת יותר מבקבוק לשטליה, שבו הדוגמה צריכה לעבור דרך המצואר, מה שמחייב צואר רחב יותר. הפיקנומטר מורכב מבקבוק זכוכית ופקק זכוכית כאשר בפקק צואר פתוח וצר עם קו מסומן. ראשית, שוקלים את הפיקנומטר הריק. לאחר מכן, ממלאים את הפיקנומטר במים עד לקו. שוקלים את הפיקנומטר שנית, ומההפרש בין הפיקנומטר המלא לריק קובעים את נפח הפיקנומטר. לאחר מכן ממלאים את הפיקנומטר בנוזל שישמש לבדיקה ושוקלים. מאחר שהנפח ידוע, ניתן לקבל את צפיפות הנוזל. בשלב הבא, מכניסים לבקבוק דוגמת צמנט שקולה. ממלאים את הפיקנומטר בנוזל שנבחר לבדיקה ושוקלים. מהמשקל מפחיתים את משקל הכלי והצמנט, ומקבלים א משקל הנוזל. ממשקל הנוזל וצפיפותו מחשבים את נפח הנוזל. מאחר ונפח הכלי ידוע, מפחיתים מנפח הכלי את נפח הנוזל ומקבלים את נפח הצמנט.