تُعدّ نعومة الأسمنت سمة جودة مهمة تؤثر على عملية الترطيب، وتطور القوة، وغيرها من خصائص الأداء. يستخدم جهاز اختبار نعومة الأسمنت ذو الضغط السلبي تدفق هواء مُتحكم به وضغطًا سلبيًا لتحديد نعومة الأسمنت عن طريق التحليل المنخلي.

أولاً: ما هو جهاز اختبار نعومة الأسمنت ذو الضغط السلبي؟

جهاز اختبار نعومة الأسمنت بالضغط السلبي هو أداة مخبرية تُستخدم لتحديد نعومة الأسمنت عن طريق قياس كمية المادة المتبقية على منخل اختبار محدد. يُستخدم منخل بفتحات 45 ميكرومتر (رقم 325) بشكل شائع في تطبيقات الاختبار الدولية.

يحدد معيار ASTM C430-26 كيفية تحديد نعومة الأسمنت الهيدروليكي باستخدام منخل بفتحات 45 ميكرومتر، بينما يغطي معيار ASTM C1891-25 تحديدًا عملية غربلة الأسمنت الهيدروليكي بنفث الهواء باستخدام منخل بفتحات 45 ميكرومتر.

ثانياً: كيف يعمل؟

كيف يعمل؟

يمكن تلخيص مبدأ العمل في أربع مراحل رئيسية:

1. وضع عينة الأسمنت على منخل الاختبار

تُوزن كمية محددة من الأسمنت بدقة وتُوضع بالتساوي في منخل الاختبار. ثم يُغطى المنخل بإحكام لمنع فقدان المادة أثناء الاختبار.

٢. توليد ضغط سلبي

يُولد نظام التفريغ ضغطًا سلبيًا مُتحكمًا به داخل جهاز الاختبار. يُؤدي ذلك إلى تدفق هواء عبر منخل الاختبار، مما يُساعد على منع جزيئات الأسمنت الدقيقة من التراكم على سطح المنخل.

٣. نفث الهواء يفصل الجزيئات

تُوجه فوهة هواء تدفق الهواء عبر السطح السفلي للمنخل. يُساعد تدفق الهواء على تشتيت جزيئات الأسمنت وفصلها.

تستطيع الجزيئات الأصغر من فتحة المنخل المرور عبر الشبكة، حيث يحملها تدفق الهواء، بينما تبقى الجزيئات الأكبر حجمًا على المنخل.

على سبيل المثال، عند استخدام منخل بفتحات 45 ميكرومتر، يقيس الاختبار كمية الأسمنت المتبقية عليه. ويحدد معيار ASTM C1891-25 تحديدًا عملية الغربلة الهوائية للأسمنت الهيدروليكي باستخدام هذا الحجم من المنخل.

4. وزن المتبقي

بعد انقضاء مدة الاختبار المحددة، يتوقف الجهاز أو يُوقف الاختبار وفقًا للإجراء المتبع. تُجمع المادة المتبقية على المنخل وتُوزن.

يمكن حساب نسبة بقايا المنخل كما يلي:

نسبة النعومة (%) = (كتلة البقايا / كتلة العينة الأصلية) × 100

تشير نسبة البقايا المنخفضة عمومًا إلى أن نسبة أكبر من جزيئات الأسمنت أدق من فتحة المنخل المُختار.

ثالثًا: مزايا تحليل المنخل بالضغط السلبي

يُسهم الجمع بين تدفق الهواء والضغط السلبي في تحسين تشتت الجسيمات وتقليل تأثير التشغيل اليدوي. كما يُتيح إجراء اختبارات سريعة، وظروف تشغيل ثابتة، وقابلية تكرار عالية، وجمع فعال للجسيمات الدقيقة.

وتُعدّ هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص لمراقبة جودة الأسمنت الروتينية والاختبارات المعملية.

رابعاً: طريقة الغربلة بالضغط السلبي مقابل طريقة بلين

يجب عدم الخلط بين طريقة المنخل ذي الضغط السلبي وطريقة بلين لقياس نفاذية الهواء. تحدد طريقة المنخل نسبة الأسمنت المحتجز على منخل محدد، بينما تحدد طريقة بلين المساحة السطحية النوعية للأسمنت. وهما طريقتان مختلفتان للاختبار وتتطلبان أدوات مختلفة.

خامساً: التطبيقات

تُستخدم أجهزة اختبار نعومة الأسمنت ذات الضغط السلبي على نطاق واسع في:

مصانع إنتاج الأسمنت؛

مختبرات مواد البناء؛

مختبرات مراقبة الجودة؛

مختبرات الخرسانة والملاط؛

الجامعات ومراكز الأبحاث؛

مرافق فحص الأسمنت.

سادساً: كيفية تحسين دقة الاختبار

تؤثر عدة عوامل على نتائج اختبار نعومة الأسمنت:

استخدم منخل اختبار معايرًا بدقة.

زن عينة الأسمنت بدقة.

حافظ على نظافة المنخل وخلوه من الانسدادات.

حافظ على الضغط السلبي المحدد.

استخدم مدة الاختبار الصحيحة.

تأكد من إحكام إغلاق المنخل والوصلات.

امنع وصول الرطوبة أو التلوث إلى عينة الأسمنت.

اتبع معيار الاختبار المطبق بدقة.

يتناول معيار ASTM C430-26 معايرة المنخل وتنظيفه، بالإضافة إلى متطلبات المنخل والفوهة ومقياس الضغط.

سابعاً: المعايير المرجعية

تشمل المعايير الدولية ذات الصلة ما يلي:

ASTM C430-26 - طريقة الاختبار القياسية لنعومة الأسمنت الهيدروليكي باستخدام منخل 45 ميكرومتر (رقم 325)

ASTM C1891-25 - طريقة الاختبار القياسية لنعومة الأسمنت الهيدروليكي باستخدام غربلة الهواء النفاث عند 45 ميكرومتر (رقم 325)

ثامناً: الخاتمة

يستخدم جهاز اختبار نعومة الأسمنت بالضغط السلبي مزيجًا من الغربلة الاختبارية، وتدفق الهواء المُتحكم به، والضغط السلبي لفصل جزيئات الأسمنت حسب حجمها. وبفضل تقليل الاعتماد على الغربلة اليدوية وتوفير ظروف اختبار مُحكمة، يُمكن للجهاز دعم اختبار نعومة الأسمنت بكفاءة ودقة عالية.

بالنسبة لمختبرات الأسمنت وأقسام مراقبة الجودة، يُعد اختيار الغربال المناسب، والحفاظ على ضغط سلبي ثابت، ونظافة الغربال، واتباع المعايير المُطبقة، أمورًا أساسية للحصول على نتائج موثوقة.