آزمایش لسآنجلس سنگدانه برای ارزیابی مقاومت سنگدانههای درشت در برابر ترکیبی از سایش و ضربه انجام میشود. در این آزمون، نمونه همراه با گلولههای فولادی داخل استوانه دستگاه قرار میگیرد و پس از تعداد مشخصی چرخش، میزان کاهش جرم نمونه بررسی میشود. هرچه درصد افت جرم کمتر باشد، مقاومت سنگدانه در برابر این نوع تخریب بیشتر است.
هدف از انجام آزمایش لسآنجلس سنگدانه چیست؟
هدف اصلی، سنجش میزان مقاومت سنگدانه در برابر سایش، ضربه و خردشدگی است. سنگدانه در بسیاری از مصالح عمرانی تحت بارگذاری، اصطکاک و ضربه قرار میگیرد؛ بنابراین مقاومت آن در برابر تخریب میتواند یکی از شاخصهای مهم کیفیت مصالح باشد.
در این آزمایش، مقدار مشخصی از سنگدانه با گلولههای فولادی درون استوانه دستگاه حرکت میکند. برخورد و سایش متقابل، بخشی از ذرات را خرد یا ریزتر میکند. سپس مقدار مصالح باقیمانده بررسی میشود.
نتیجه آزمایش لس آنجلس سنگدانه بیشتر برای مقایسه نسبی سنگدانههایی با منشا و ترکیب کانیشناسی مشابه کاربرد دارد؛ بنابراین نباید عدد حاصل را بدون توجه به نوع سنگدانه و الزامات پروژه، بهتنهایی معیار پذیرش یا رد مصالح قرار داد.
در پروژههایی که سطح تجهیز آزمایشگاه مشخص شده است، انتخاب تجهیزات باید بر اساس الزامات همان سطح انجام شود. برای مثال، خرید تجهیزات آزمایشگاه پایه 2 بتن با نیازهای یک آزمایشگاه با سطح فعالیت متفاوت یکسان نیست.
همچنین در تجهیز آزمایشگاههای تخصصیتر، بررسی فهرست تجهیزات آزمایشگاه پایه 1 بتن پیش از خرید میتواند به انتخاب کاملتر تجهیزات مورد نیاز کمک کند.
دستگاه آزمایش لسآنجلس از چه اجزایی تشکیل شده است؟
دستگاه لسآنجلس سنگدانه از مجموعهای تشکیل شده که امکان ایجاد سایش و ضربه کنترلشده را برای نمونه فراهم میکند. اجزای اصلی آن عبارتاند از:
|
جزء دستگاه |
کاربرد |
|
استوانه فولادی |
محل قرارگیری نمونه و گلولهها و ایجاد حرکت چرخشی. |
|
تیغه یا قفسه داخلی |
ایجاد شرایط لازم برای بالا بردن و سقوط مصالح و گلولهها هنگام چرخش. |
|
گلولههای فولادی |
ایجاد ضربه و سایش روی سنگدانهها. |
|
موتور و سیستم انتقال نیرو |
چرخاندن استوانه با سرعت تعیینشده. |
|
شمارنده دور |
کنترل تعداد چرخشهای دستگاه. |
|
شاسی و پایه |
نگهداری و تثبیت مجموعه دستگاه. |
|
دریچه و درپوش |
قرار دادن نمونه درون استوانه و خارج کردن آن پس از آزمایش. |
در دستگاههای استاندارد، سرعت چرخش باید در محدوده تعیینشده توسط روش آزمایش قرار داشته باشد. برای نمونه، برخی دستگاههای تجاری این سرعت را حدود سی و یک تا سی و سه دور در دقیقه اعلام میکنند.
نحوه انجام آزمایش لسآنجلس سنگدانه مرحلهبهمرحله
روش انجام آزمایش لس آنجلس بر پایه آمادهسازی دقیق نمونه، انتخاب روش مناسب دانهبندی، اعمال سایش و ضربه و در نهایت تعیین افت جرم انجام میشود. مراحل اصلی را در ادامه خواهید خواند.
آمادهسازی و دانهبندی نمونه
ابتدا نمونه سنگدانه بهطور مناسب آماده و خشک میشود. سپس دانهبندی آن با الکهای مشخص انجام میگیرد تا مقدار مورد نیاز از هر محدوده اندازه دانه تهیه شود.
روش آزمایش باید متناسب با دانهبندی نمونه انتخاب شود؛ زیرا مقدار نمونه و تعداد و جرم گلولههای فولادی در روشهای مختلف یکسان نیستند. انتخاب نادرست روش میتواند نتیجه نهایی را تحت تاثیر قرار دهد.
قرار دادن نمونه و گلولههای فولادی داخل دستگاه
پس از آمادهسازی، مقدار مشخصی از سنگدانه همراه با تعداد و جرم تعیینشده گلولههای فولادی داخل استوانه قرار میگیرد. درپوش دستگاه باید بهدرستی بسته شود تا نمونه هنگام چرخش از محفظه خارج نشود.
تعداد و مشخصات گلولهها باید مطابق روش انتخابشده در استاندارد باشد؛ بنابراین استفاده از یک مقدار ثابت برای تمام نمونهها صحیح نیست.
چرخش دستگاه لسآنجلس
در این مرحله، دستگاه با سرعت تعیینشده شروع به چرخش میکند. حرکت استوانه باعث بالا رفتن مصالح و گلولهها و سقوط مجدد آنها میشود. در نتیجه، سنگدانهها تحت ترکیبی از سایش و ضربه قرار میگیرند.
تعداد دور نیز باید بر اساس روش آزمایش تعیین شود. در برخی روشهای رایج، تعداد چرخشها به پانصد دور میرسد؛ اما ملاک نهایی باید استاندارد مورد استفاده و روش انتخابشده باشد.
خارج کردن و الک کردن نمونه
پس از پایان چرخش، نمونه از دستگاه خارج و گلولههای فولادی از سنگدانهها جدا میشوند. سپس مصالح طبق روش استاندارد از الک تعیینشده عبور داده میشوند.
در روش ASTM C131/C131M، بررسی کاهش جرم نمونه پس از عبور از الک مشخص و آمادهسازی مناسب مصالح انجام میشود. رعایت ترتیب الک کردن، شستوشو و خشک کردن برای دستیابی به نتیجه قابل اعتماد اهمیت دارد.
تعیین وزن نهایی نمونه
پس از الک کردن، بخش باقیمانده نمونه طبق روش استاندارد آماده و وزن میشود. وزن اولیه و وزن نهایی سپس برای محاسبه درصد افت جرم مورد استفاده قرار میگیرند.
در این مرحله، دقت ترازو، تمیز بودن الکها و جدا شدن کامل ذرات از اهمیت زیادی برخوردار است؛ زیرا خطای توزین میتواند مستقیماً روی درصد سایش سنگدانه تاثیر بگذارد.
درصد سایش لسآنجلس چگونه محاسبه میشود؟
برای محاسبه درصد سایش، اختلاف بین جرم اولیه نمونه و جرم نهایی نمونه باقیمانده پس از آزمون تعیین میشود. رابطه کلی به شکل زیر است:
درصد سایش = [(وزن اولیه − وزن نهایی) ÷ وزن اولیه] × ۱۰۰
برای مثال، اگر جرم اولیه نمونه هزار گرم و جرم نهایی آن هشتصد گرم باشد، افت جرم برابر با دویست گرم خواهد بود؛ بنابراین درصد سایش بیست درصد محاسبه میشود.
عدد بهدست آمده نشان میدهد چه نسبتی از جرم اولیه نمونه در اثر فرآیند آزمون به ذرات ریزتر تبدیل شده یا از بخش تعیینشده عبور کرده است. در نتیجه، آزمایش سایش لس آنجلس هرچه عدد کمتری داشته باشد، بهطور کلی مقاومت بیشتر نمونه در برابر تخریب مورد بررسی را نشان میدهد.
نتیجه آزمایش لس آنجلس چه چیزی را نشان میدهد؟
نتیجه آزمایش بیانگر مقاومت نسبی سنگدانه در برابر ترکیبی از سایش و ضربه در شرایط مشخص آزمون است. سنگدانهای که افت جرم کمتری داشته باشد، در این آزمون مقاومت بیشتری نشان میدهد.
با این حال، نتیجه آزمایش را نباید معادل مقاومت کلی سنگدانه در تمام شرایط دانست. استاندارد ASTM نیز تاکید میکند که مقایسه نتایج برای منابعی با ترکیب، منشا یا ساختار متفاوت ممکن است اعتبار یکسانی نداشته باشد.
بنابراین، تفسیر نتیجه باید با توجه به نوع سنگدانه، کاربرد نهایی و حدود پذیرش تعیینشده در مشخصات فنی پروژه انجام شود.
چه عواملی بر نتیجه آزمایش لسآنجلس تاثیر میگذارند؟
عوامل مختلفی میتوانند نتیجه آزمایش را تغییر دهند. مهمترین آنها عبارتاند از:
- دانهبندی نمونه: توزیع اندازه ذرات باید مطابق روش انتخابشده باشد.
- جرم و تعداد گلولههای فولادی: تغییر در مشخصات بار سایشی، شرایط اعمال ضربه و سایش را تغییر میدهد.
- تعداد دور دستگاه: تعداد چرخش کمتر یا بیشتر از مقدار استاندارد میتواند نتیجه را دچار انحراف کند.
- سرعت چرخش: سرعت دستگاه باید در محدوده تعیینشده توسط استاندارد قرار داشته باشد.
- وضعیت دستگاه: فرسودگی تیغه داخلی یا عملکرد نامناسب سیستم چرخش میتواند شرایط آزمون را تغییر دهد.
- آمادهسازی نمونه: خشک کردن و دانهبندی نادرست، نتیجه نهایی را تحت تاثیر قرار میدهد.
- دقت توزین و الک کردن: باقی ماندن ذرات یا خطا در اندازهگیری جرم میتواند درصد سایش محاسبهشده را تغییر دهد.
به همین دلیل، اجرای دقیق مراحل و استفاده از تجهیزات کالیبره برای دستیابی به نتیجه قابل اتکا ضروری است.
برای اجرای این آزمایش و سایر آزمونهای مصالح، انتخاب تجهیزات مناسب اهمیت زیادی دارد. مجموعه خرید تجهیزات آزمایشگاهی بتن میتواند شامل دستگاهها و ابزارهای مورد نیاز برای انجام آزمونهای مختلف کنترل کیفیت مصالح باشد.
تفاوت آزمایش لسآنجلس با سایر آزمایشهای مقاومت سنگدانه
آزمایش لسآنجلس یکی از آزمونهای بررسی عملکرد سنگدانه است؛ اما همه ویژگیهای مکانیکی آن را اندازهگیری نمیکند. برای مثال، آزمونهای مقاومت در برابر خردشدگی، سایش، ضربه یا بررسی شکل دانهها هرکدام جنبه متفاوتی از رفتار سنگدانه را ارزیابی میکنند.
برای بررسی شکل و وضعیت هندسی ذرات نیز میتوان از آزمایش تعیین ضریب تطویل و تورق سنگدانه ها استفاده کرد. این آزمون با آزمایش لسآنجلس یکسان نیست؛ زیرا هدف آن بررسی شکل دانهها و میزان وجود ذرات پولکی و کشیده است.
بنابراین، نتیجه آزمایش لسآنجلس باید در کنار سایر آزمایشهای مرتبط با کیفیت سنگدانه تفسیر شود و جایگزین همه آزمونهای مکانیکی و هندسی مصالح نیست.
استانداردهای آزمایش لسآنجلس سنگدانه
برای اجرای این آزمایش، استاندارد مورد استفاده باید متناسب با اندازه سنگدانه و مشخصات پروژه انتخاب شود. در استانداردهای بینالمللی، ASTM C131/C131M و ASTM C535 از روشهای شناختهشده این آزمون هستند. استانداردهای ملی ایران نیز برای اندازههای مختلف سنگدانه الزامات مشخصی دارند.
استاندارد ASTM C131/C131M
ASTM C131/C131M برای بررسی مقاومت سنگدانههای درشت با اندازه حداکثری کمتر از سی و هفت و نیم میلیمتر در برابر تخریب ناشی از سایش و ضربه در دستگاه لسآنجلس استفاده میشود. این استاندارد همچنین تاکید دارد که نتیجه آزمون بیشتر بهعنوان شاخصی برای مقایسه نسبی منابع سنگدانه با ویژگیهای مشابه استفاده میشود.
استاندارد ASTM C535
ASTM C535 برای سنگدانههای درشت با اندازه بزرگتر از نوزده میلیمتر طراحی شده است. این استاندارد نیز مقاومت در برابر تخریب ناشی از سایش و ضربه را در دستگاه لسآنجلس بررسی میکند.
در محدودهای از اندازه سنگدانه، ممکن است دامنه کاربرد دو استاندارد با یکدیگر همپوشانی داشته باشد؛ بنابراین انتخاب روش باید بر اساس اندازه نمونه، مشخصات فنی پروژه و استاندارد مرجع انجام شود. همچنین ASTM تصریح میکند که درصد افت جرم حاصل از C131 الزاماً رابطه ثابت و قابل اتکایی با نتیجه C535 برای همان ماده ندارد.
کاربرد آزمایش لسآنجلس در کنترل کیفیت مصالح
این آزمایش در کنترل کیفیت سنگدانههای مورد استفاده در پروژههای عمرانی و راهسازی کاربرد دارد. نتیجه آن میتواند برای ارزیابی اولیه مقاومت مصالح در برابر شرایطی که موجب سایش و ضربه میشوند مورد استفاده قرار گیرد.
در آزمایشگاههای مصالح، اجرای منظم این آزمون کمک میکند کیفیت منابع مختلف سنگدانه با یک روش یکسان بررسی شود. البته حدود قابل قبول باید بر اساس مشخصات فنی کاربرد مورد نظر تعیین شود و صرفاً نمیتوان یک عدد ثابت را برای تمام پروژهها مناسب دانست.
برای اجرای مستقیم این آزمون نیز مشخصات فنی دستگاه باید با استاندارد مورد استفاده تطبیق داده شود. هنگام بررسی گزینههای خرید، خرید دستگاه لس آنجلس با ورق 12 میل استاندارد باید بر اساس ضخامت و ساختار دستگاه، دقت عملکرد، سیستم شمارش دور و انطباق تجهیزات با استاندارد مورد نظر انجام شود.
جمعبندی؛ آزمایش لسآنجلس چه اطلاعاتی درباره سنگدانه میدهد؟
آزمایش لسآنجلس سنگدانه، میزان مقاومت نسبی مصالح در برابر ترکیبی از سایش و ضربه را در شرایط کنترلشده مشخص میکند. در این آزمون، نمونه با گلولههای فولادی داخل دستگاه چرخانده میشود و سپس افت جرم آن برای تعیین درصد سایش محاسبه میشود.
عدد کمتر معمولاً نشاندهنده مقاومت بیشتر سنگدانه در برابر تخریب ایجادشده در این آزمون است؛ اما تفسیر نتیجه باید با توجه به نوع مصالح، کاربرد نهایی و الزامات استاندارد انجام شود. برای ارزیابی کاملتر کیفیت سنگدانه نیز بهتر است نتیجه این آزمایش در کنار سایر آزمونهای مربوط به خواص مکانیکی و شکل دانهها بررسی شود.
در وبسایت ابزار پک نیز هنگام انتخاب دستگاه و تجهیزات آزمایشگاهی، توجه به استاندارد مورد استفاده و مشخصات فنی تجهیزات اهمیت بیشتری از مقایسه ظاهر یا قیمت دستگاه دارد.
