مواضيع المحاضرة: Tests of Cement ,Sand,Gravel
background image

1

 

 

Designation: C 187  

 

American Association State Highway and Transportation Officials Standard AASHTO No.: T 129 

Standard  Test  Method  for

  Normal  Consistency  of 

Hydraulic Cement

 

1. Scope 
This  test  method  covers  the  determination  of  the  normal  consistency  of 
hydraulic cement. 
 
2. Significance and Use 
This test method is intended to be used to determine the amount of water 
required to prepare hydraulic cement pastes for testing. 
 
3. Apparatus 
3.1  Weights  and  Weighing  Devices—The  weights  and  weighing  devices 
shall conform to the requirements of Specification C 1005. The weighing 
device shall be evaluated for precision at a total load of 1000 g. 
3.2  Glass  Graduates,  200  or  250-mL  capacity,  and  conforming  to  the 
requirements of Practice C 490. 
3.3 Vicat Apparatus—The Vicat apparatus shall consist of a frame (Fig. 
1) bearing a movable rod B, weighing 300 g, one end C, the plunger end, 
being 10 mm in diameter for a distance of at least 50 mm, and the other 
end  having  a  removable  needle  D,  1  mm  in  diameter  and  50  mm  in 
length. The rod is reversible, and can be held in any desired position by 
a  set  screw  E,  and  has  an  adjustable  indicator  F,  which  moves  over  a 
scale (graduated in millimeters) attached to the frame A. The paste is held 
in  a  rigid  conical  ring  G,  resting  on  a  plane  no  absorptive  square  base 
plate H, about 100 mm on each side. The rod shall be made of stainless 
steel  having  a  hardness  of  not  less  than  35  HRC,  and  shall  be  straight 
with the plunger end which is perpendicular to the rod axis. The ring shall 
be  made  of  a  noncorroding,  nonabsorbent  material,  and  shall  have  an 
inside diameter of 70 mm at the base and 60 mm at the top, and a height 
of 40 mm. In addition to the above, the Vicat apparatus shall conform to 
the following requirements: 

Diameter of needle 1 mm  
Inside diameter of ring at bottom 70  mm. 
Inside diameter of ring at top 60  mm. 
Height of ring 40  mm 

3.4trowel-  having  a  steel  blade  100  to  150mm  in  length,  with  straight 
edges. 
3.5  plastic gloves 
  


background image

2

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Temperature and Humidity 
4.1 The temperature of the air in the vicinity of the mixing slab, the dry 
cement,  molds,  and  base  plates  shall  be  maintained  between  20  and 
27.5°C  (68  and  81.5°F).  The  temperature  of  the  mixing  water  shall  not 
vary from 23.0°C (73.5°F) by more than 

6

2.0°C (3.5°F).  

4.2 The relative humidity of the laboratory shall be not less than 50 %. 
 
5. Procedure 
5.1 Preparation of Cement Paste—Mix 650 g of cement with a measured 
quantity of water following the procedure prescribed in the Procedure for 
Mixing Pastes of Practice C 305. 

 

5.2  Molding  Test  Specimen—Quickly  form  the  cement  paste,  into  the 
approximate  shape  of  a  ball  with  gloved  hands.  Then  toss  six  times 
through a free path of about 150 mm (6 in.) from one hand to another so 
as to produce a nearly spherical mass that may be easily inserted into the 
Vicat ring with a minimum amount of additional manipulation. Press the 
ball,  resting  in  the  palm  of  one  hand,  into  the  larger  end  of  the  conical 
ring G, Fig. 1, Place the ring on its larger end on the base plate H, and the 
smaller  end  at  the  top  of  the  ring  and  smooth  the  top,  During  these 
operations of cutting and smoothing, take care not to compress the paste. 
5.3  Consistency  Determination—Center  the  paste  confined  in  the  ring, 
resting on the plate, under the rod B, Fig. 1, the plunger end of which 
shall be brought in contact with the surface of the paste, and tighten the 


background image

3

 

 

set-screw E. Then set the movable indicator to the upper zero mark of 
the scale, or take an initial reading, and release the rod immediately. This 
must not exceed 30 s after completion of mixing. The apparatus shall be 
free  of  all  vibrations  during  the  test.  The  paste  shall  be  of  normal 
consistency when the rod settles to a point 10 ± 1 mm below the original 
surface  in  30  s  after  being  released.  Make  trial  pastes  with  varying 
percentages of water until the normal consistency is obtained. Make each 
trial with fresh cement. 
 
6. Calculation 
Calculate the amount of water required for normal consistency 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

4

 

 

Designation: C 191  
 Standard Test Method for Time of Setting of Hydraulic Cement by 
Vicat Needle1 
 
1. Scope 
This  method  covers  determination  of  the  time  of  setting  of  hydraulic 
cement by means of the Vicat needle. 
 
2. Apparatus 
2.1 Scales
2.2 Weights
2.3  Glass  Graduates,  200  or  250-mL  capacity,  and  conforming  to  the 
requirements of Specification C 490. 
2.4  Vicat  Apparatus—The  Vicat  apparatus  shall  consist  of  a  frame,  A
Fig. 1, bearing a movable rod, B, weighing 300 g, one end, C, the plunger 
end,  being  10  mm  in  diameter  for  a  distance  of  at  least  50  mm  and  the 
other end having a removable steel needle,  D, 1 mm in diameter and 50 
mm  in  length.  The  rod  B  is  reversible,  and  can  be  held  in  any  desired 
position  by  a  set  screw,  E,  and  has  an  adjustable  indicator,  F    which 
moves  over  a  scale  (graduated  in  millimetres)  attached  to  the  frame  A
The  paste  is  held  in  a  conical  ring  G,  resting  on  a  plate  of  similar 
planeness, and absorptivity to that of glass H, about 100 mm square. The 
ring  shall  be  made  of  a  noncorroding,  nonabsorbing  material,  and  shall 
have an inside diameter of 70 mm at the base and 60 mm at the top and a 
height  of  40  mm.  In  addition  to  the  above,  the  Vicat  apparatus  shall 
conform to the following requirements: 
Diameter of needle 1 mm  
Inside diameter of ring at bottom 70  mm  
Inside diameter of ring at top 60  mm  
Height of ring 40  mm . 
2.5  trowel having a steel blade 100 to 150 mm in length , with straight 
edges. 
2.6  plastic gloves. 
2.7  pans , water , cement.  
 


background image

5

 

 

                       

 

3. Temperature and Humidity 
3.1  The  temperature  of  the  air,  the  dry  cement,  molds,  and  base  plates 
shall be maintained between 20 and 27.5°C.  
3.2 The relative humidity of the laboratory shall be not less than 50 %. 
3.3  The  relative  humidity  of  the  laboratory  shall  be  not  less  than  50  %. 
The  moist  closet  or  moist  room  shall  be  so  constructed  as  to  provide 
storage facilities for test specimens at a relative humidity of not less than 
90 %. 
 
 4. Preparation of Cement Paste 
Mix  650  g  of  cement  with  the  percentage  of  mixing  water  required  for 
normal consistency Distilled water is preferable
 
5. Procedure 
5.1 Molding Test Specimen—Quickly form the cement paste, prepared as 
described in the section on preparation of cement paste, into a ball with 
the  gloved  hands  and  toss  six  times  from  one  hand  to  the  other, 
maintaining the hands about 6 in. (150 mm) apart. Press the ball, resting 
in the palm of the hand, into the larger end of the conical ring,  G. Place 
the ring on its larger end on a plate  and  the smaller end at the top of 


background image

6

 

 

the  ring    and  smooth  the  top  by  a sharp  –  edge  trowel  ,  during  the 
operation of cutting and smoothing, take care not to compress the paste. 
Immediately after molding, place the test specimen in the moist closet or 
moist  room  and  allow  it  to  remain  there  except  when  determinations  of 
time of setting are being made. The specimen shall remain in the conical 
mold,  supported  by  the  plate  of  similar  planeness,  corrosivity,  and 
absorptivity to that of glass, H, throughout the test period. A time of set 
specimen and an autoclave bar may be made from the same batch. 
5.2 Time of Setting Determination— Allow the time of setting specimen 
to  remain  in  the  moist  cabinet  for  30  min  after  molding  without  being 
disturbed. Determine the penetration of the 1-mm needle at this time and 
every 15 min thereafter until a penetration of 25 mm or less is obtained.  
Note:-  No penetration test shall be made closer than (6.4 mm) from any 
previous  penetration  and  no  penetration  test  shall  be  made  closer  than  
(9.5 mm) from the inside of the mold.  
5.3  Precautions—  Take  care  to  keep  the  1-mm  needle  straight,  and  the 
needle must be kept clean as the collection of cement on the sides of the 
needle  may  retard  the  penetration,  while  cement  on  the  point  may 
increase the penetration.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

7

 

 

Designation: C 1437 – 99 
Standard Test Method for flow of Hydraulic Cement Mortar1 
 
1. Scope 
This  test  method  covers  the  determination  of  flow  of  hydraulic  cement 
mortars. 
2. Significance and Use 
2.1  This  test  method  is  intended  to  be  used  to  determine  the  flow  of 
hydraulic  cement  mortars,  and  of  mortars  containing  cementitious  
materials  other than hydraulic cements. 
2.2 While flow is not usually included in hydraulic cement specifications, 
it  is  commonly  used  in  standard  tests  that  require  the  mortar  to  have  a 
water content that provides a specified flow level. 
3. Apparatus 
3.1  Flow  Table,  Flow  Mold,  Conforming  to  the  requirements  of 
Specification C 230. 
3.2 Caliper, Conforming to the requirements of Specification C 230.  
3.3 Tamper, conforming to the requirements of Test Method C 109. 
3.4 Trowel, having a steel blade 100 to 150 mm  in length, with straight 
edges.  
3.5 Straightedge, made of steel, shall be at least 200 mm long and not less 
than 1.5 mm nor more than 3.5 mm in thickness. Its edge shall not depart 
from a plane surface by more than 1 mm . 
4. Temperature and Humidity 
The temperature of the air in the laboratory shall be maintained between 
20 and 28°C and its relative humidity shall not be less than 50 %. 
5. Materials 
Hydraulic  Cement  Mortar—A  mortar  for  which  the  determination  of 
flow is specified or desired. 
6. Procedure 
6.1 Determination of Flow
6.1.1  Carefully  wipe  the  flow  table  clean  and  dry,  and  place  the  flow 
mold at the center. Place a layer of mortar about 25 mm in thickness  in 
the mold and tamp 20 times with the tamper. The tamping pressure shall 
be just sufficient to ensure uniform filling of the mold. Then fill the mold 
with mortar and tamp as specified for the first layer. Cut off the mortar to 
a  plane  surface  .  Lift  the  mold  away  from  the  mortar  1  min  after 
completing  the  mixing  operation.  Immediately  drop  the  table  through  a 
height of 12.7±0.13 mm  25 times in 15 s, unless otherwise specified. 
 
 
 
 


background image

8

 

 

7. Calculation 
7.1  The  flow  is  the  resulting  increase  in  average  base    diameter  of  the 
mortar mass, expressed as a percentage of the original base diameter. 
7.2  If  using  the  caliper  specified  in  Specification  C  230,  add  the  four 
readings,  and  record  the  total.  This  gives  the  flow  in  percent.  If  using 
some  other  caliper,  compute  the  flow  in  percent  by  the  following 
equation: 
 

   

                 

 

 

        

     

 

 

 

      

A=average of four readings in millimetres, minus the original inside base 
diameter in millimetres. Report the flow to the nearest 1 %. 
D

o

= 100mm 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

9

 

 

Designation: C 204  
Standard  Test  Method  for  Fineness  of  Hydraulic  Cement  by  Air 
Permeability  
 
1. Scope 
This  test  method  covers  determination  of  the  fineness  of  hydraulic 
cement,  using  the  Blaine  air  permeability  apparatus,  in  terms  of  the 
specific surface expressed as total surface area in square centimeters per 
gram, or square meters per kilogram, of cement.  
2. Apparatus 
2.1 Nature of Apparatus—The Blaine air permeability apparatus consists 
of a means of drawing a definite quantity of air through a prepared bed of 
cement. The  number  and  size  of  the  pores  in  a  prepared  bed  of  definite 
porosity is a function of the size of the particles and determines the rate of 
airflow through the bed.  
2.2  Permeability  Cell—The  permeability  cell  shall  consist  of  a  rigid 
cylinder 12.70 ±0.1 mm in inside diameter, constructed of stainless steel. 
The interior of the cell shall have a finish of 0.81 µm (32 µin.). The top of 
the cell shall be at right angles to the principal axis of the cell. The lower 
portion of the cell must be able to form an airtight fit with the upper end 
of the manometer, so that there is no air leakage between the contacting 
surfaces. A ledge 1⁄2 to 1 mm in width shall be an integral part of the cell 
55 ± 10 mm from the top of the cell for support of the perforated metal 
disk.  The  top  of  the  permeability  cell  shall  be  fitted  with  a  protruding 
collar to facilitate the removal of the cell from the manometer. 
2.3 Disk—The disk shall be constructed of noncorroding metal and shall 
be  0.9  ±  0.1  mm  in  thickness,  perforated  with  30  to  40  holes  1  mm  in 
diameter equally distributed over its area. The disk shall fit the inside of 
the cell snugly.  
2.4 Plunger—The plunger shall be constructed of stainless steel and shall 
fit into the cell with a clearance of not more than 0.1 mm. The bottom of 
the plunger shall sharply. An air vent shall be provided by means of a flat 
3.0  ±  0.3  mm  wide  on  one  side  of  the  plunger.  The  top  of  the  plunger 
shall be provided with a collar such that when the plunger is placed in the 
cell,  the  distance  between  the  bottom  of  the  plunger  and  the  top  of  the 
perforated disk shall be 15 ±1mm. 
 
 
2.5  Filter  Paper—  The  filter  paper  disks  shall  be  circular,  with  smooth 
edges, and shall have the same diameter as the inside of the cell. 
2.6  Manometer—using  nominal  9-mm  outside  diameter,  standard-wall, 
glass tubing. The top of one arm of the manometer shall form an airtight 
connection with the permeability cell. The manometer arm connected to 


background image

11

 

 

the  permeability  cell  shall  have  a  line  etched  around  the  tube  at  125  to 
145 mm below the top side outlet and also others at distances of 15 ± 1 
mm, 70  ±  1 mm, and 110   ± 1 mm above that line. A side outlet shall be 
provided at 250 to 305 mm above the bottom of the manometer for use in 
the evacuation of the manometer arm connected to the permeability cell. 
A  positive  airtight  valve  shall  be  provided  on  the  side  outlet  not  more 
than 50 mm from the manometer arm. 
2.7  Manometer  Liquid—The  manometer  shall  be  filled  to  the  midpoint 
with  a  nonvolatile,  nonhygroscopic  liquid  of  low  viscosity  and  density, 
paraffin. 
2.8  Timer—The  timer  shall  have  a  positive  starting  and  stopping 
mechanism and shall be capable of being read to the nearest 0.5 s or less.                                

 

3. Preparation of Bed of Cement—Seat the perforated disk on the ledge 
in  the  permeability  cell,  marked  face  down.  Place  a  filter  paper  disk  on 
the  metal  disk  and  press  the  edges  down  with  a  rod  having  a  diameter 
slightly  smaller  than  that  of  the  cell.  Weigh  to  the  nearest  0.001  g  the 
quantity of cement and place in the cell. Tap the side of the cell lightly in 
order  to  level  the  bed  of  cement. Place  a  filter  paper  disk  on  top  of  the 
cement and compress the cement with the plunger until the plunger collar 
is in contact with the top of the cell.  
 


background image

11

 

 

 
4.Permeability Test
4.1  Attach  the  permeability  cell  to  the  manometer  tube,  making  certain 
that an airtight connection is obtained  and taking care not to disturb the 
prepared bed of cement. 
4.2 Slowly evacuate the air in the one arm of the manometer U-tube until 
the liquid reaches the top mark, and then close the valve tightly. Start the 
timer when the bottom of the meniscus of the manometer liquid reaches 
the  second  (next  to  the  top)  mark  and  stop  when  the  bottom  of  the 
meniscus of liquid reaches the third (next to the bottom) mark. Note the 
time  interval  measured  and  record  in  seconds.  Note  the  temperature  of 
test and record in degrees Celsius. 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

12

 

 

Standard Test Method for Density of Hydraulic Cement. C 188  
 
1. Scope 
1.1  This  test  method  covers  determination  of  the  density  of  hydraulic 
cement. 
1.2  The  density  of  hydraulic  cement  is  defined  as  the  mass  of  a  unit 
volume of the material. 
2. Apparatus 
2.1  Le  Chatelier  flask—The  standard  flask  which  is  circular  in  cross 
section with shape and dimensions conforming essentially to Fig.1. 

 

Fig. 1 : Le Chatelier Flask for Density Test 

 
The material of construction shall be best quality glass. The glass shall be 
chemically  resistant.They  shall  be  of  sufficient  thickness  to  ensure 
reasonable resistance to breakage. The neck shall be graduated from 0 to 
1  mL  and  from  18  to  24  mL  in  0.1-mL  graduations.  The  error  of  any 
indicated capacity shall not be greater than 0.05 mL.  
 
2.2 Kerosine, free of water, or naphtha, having a density greater than 0.73 
g/ mL at 23 ± 2° C . 
 
 


background image

13

 

 

3. Procedure 
3.1  Fill  the  flask  with  either  of  the  liquids  specified  in  2.2  to  a  point 
between the 0 and the 1-mL mark then record the first reading . 
3.2 Introduce a quantity of cement, weighed to the nearest 0.05 g, (about 
64 g  for  portland  cement).Take  care  to  avoid  splashing  and  see  that  the 
cement  does  not  adhere  to  the  inside  of  the  flask  above  the  liquid  .A 
vibrating  apparatus  may  be  used  to  accelerate  the  introduction  of  the 
cement into the flask and to prevent the cement from sticking to the neck. 
After  all  the  cement  has  been  introduced,  place  the  stopper  in  the  flask 
and roll the flask in an inclined position, so as to free the cement from air 
until  no  further  air  bubbles  rise  to  the  surface  of  the  liquid.

 

When  the 

level of the liquid will be in its final  position at some point of the upper 
series of graduations, take the final reading.  

4. Calculation 
The  difference  between  the  first  and  the  final  readings  represents  the 
volume of liquid displaced by the mass of cement used in the test. 
 
 
Density=  weight  of  sample  of  cement/  difference  between  the  first  and 
the final readings  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

14

 

 

Designation: C 109/C 109M – 99 
Standard  Test  Method  for  Compressive  Strength  of  Hydraulic 
Cement Mortars (Using 2-in. or [50-mm] Cube Specimens)1 
 
1. Scope 
This  test  method  covers  determination  of  the  compressive  strength  of 
hydraulic cement mortars, using 2-in. or [50-mm] cube specimens. 
2. Summary of Test Method 
The  mortar  used  consists  of  1  part  cement  and  2.75  parts  of  sand 
proportioned  by  mass.  Portland  or  air-entraining  portland  cements  are 
mixed at specified water/cement ratios. Water content for other cements 
is that sufficient to obtain a flow of 110 6 5 in 25 drops of the flow table. 
Two-inch or [50-mm] test cubes are compacted by tamping in two layers. 
The cubes are cured one day in the molds and stripped and immersed in 
lime water until tested. 
3. Significance and Use 
This  test  method  provides  a  means  of  determining  the  compressive 
strength of hydraulic cement and other mortars and results may be used to 
determine compliance with specifications.  Caution must be exercised in 
using the results of this test method to predict the strength of concretes. 
4. Apparatus 
4.1  Weights  and  Weighing  Devices,  The  weighing  device  shall  be 
evaluated for precision and bias at a total load of 2000 g. 
4.2 Glass Graduates.  
4.3  Specimen  Molds,  for  the  2-in.  or  [50-mm]  cube  specimens  shall  be 
tight fitting. The molds shall have not more than three cube compartments 
and shall be separable into not more than two parts.  
4.4 Mixer
4.5 Flow Table and Flow Mold
4.6  Tamper,  a  nonabsorptive,  nonabrasive,  nonbrittle  material  seasoned 
oak  wood  shall  have  a  cross  section  of  about  [13  by  25  mm]  and  a 
convenient length of [120 to 150 mm]. The tamping face shall be flat and 
at right angles to the length of the tamper. 
4.7 Trowel
4.8 Moist Cabinet or Room. 
4.9 Testing Machine
5. Materials

 

5.1 Graded Standard Sand
The  sand  used  for  making  test  specimens  shall  be  natural    silica  sand 
conforming to the requirements for graded standard sand in Specification 
C 778. 
5.1 Cement. 
5.3 Water 


background image

15

 

 

6. Temperature and Humidity 
6.1 Temperature—The temperature of the air in the vicinity of the mixing 
slab,  the  dry  materials,  molds,  base  plates,  and  mixing  bowl,  shall  be 
maintained between [20 and 27.5°C].  
6.2  Humidity—The  relative  humidity  of  the  laboratory  shall  be  not  less 
than 50 %.  
7. Test Specimens 
Make two or three specimens from a batch of mortar for each period of 
test or test age. 
8. Preparation of Specimen Molds 
8.1Apply a thin coating of release agent to the interior faces of the mold 
and  non-absorptive  base  plates.  Apply  oils  and  greases  using  an 
impregnated cloth or other suitable means.  
8.2  Seal  the  surfaces  where  the  halves  of  the  mold  join  by  applying  a 
coating of light cup grease such as petrolatum. 
8.3 After placing the mold on its base plate carefully remove with a dry 
cloth any excess oil or grease from the surface of the mold and the base 
plate . 
9. Procedure 
9.1 Composition of Mortars
9.1.1  The  proportions  of  materials  for  the  standard  mortar  shall  be  one 
part  of  cement  to  2.75  parts  of  graded  standard  sand  by  weight.  Use  a 
water-cement ratio of 0.485 for all portland cements. and 0.460 for all air-
entraining Portland cements. The amount of mixing water for other than 
Portland and air-entraining portland cements shall be such as to produce 
a flow of 110 ±5.  
9.1.2 The quantities of materials to be mixed at one time in the batch of 
mortar for making six and nine test specimens shall be as follows: 
                                                                              Number of Specimens 
                                                                                       6                   9  
   cement                                                                         500              740                                                           
   sand                                                                            1375            2035 
  Water, mL 
Portland (0.485)                                                             242              359 
 
 
9.2 Molding Test Specimens
Start molding the specimens within a total elapsed time of not more than 
2  min  and  30  s  after  completion  of  the  original  mixing  of  the  mortar 
batch. Place a layer of mortar about 1 in. or [25 mm] (approximately one 
half of the depth of the mold) in all of the cube compartments. Tamp the 
mortar in each cube compartment 32 times in about 10 s in 4 rounds, each 
round to be at right angles to the other and consisting of eight adjoining 


background image

16

 

 

strokes  over  the  surface  of  the  specimen,  as  illustrated  in  Fig.  1.The  4 
rounds  of  tamping  (32  strokes)  of  the  mortar  shall  be  completed  in  one 
cube before going to the next.

 

When the tamping of the first layer in all 

of  the  cube  compartments  is  completed,  fill  the compartments  with  the 
remaining  mortar  and  then  tamp  as specified  for  the  first  layer. On 
completion  of  the  tamping,  the  tops  of  all  cubes  should  extend  slightly 
above the tops of the molds. Bring in the mortar that has been forced out 
onto  the  tops  of  the  molds  with  a  trowel  and  smooth  off  the  cubes  by 
drawing the flat side of the trowel (with the leading edge slightly raised) 
once across the top of each cube at right angles to the length of the mold. 
 

                                    

 

 
9.3  Storage  of  Test  Specimens—Immediately  upon  completion  of 
molding, place the test specimens in the moist closet or moist room. Keep 
all  test  specimens,  immediately  after  molding,  in  the  molds  on  the  base 
plates in the moist closet or moist room from 20 to 72 h with their upper 
surfaces exposed to the moist air but protected from dripping water. If the 
specimens  are  removed  from  the  molds  before  24  h,  keep  them  on  the 
shelves of the moist closet or moist room until they are 24-h old, and then 
immerse the specimens, except those for the 24-h test, in saturated  lime 
water  in  storage  tanks  constructed  of  noncorroding  materials.  Keep  the 
storage  water  clean  by  changing  as  required,  keep  these  specimens  in 
water at a temperature of [23 ± 2°C] and of sufficient depth to completely 
immerse each specimen until time of testing. 
 
9.4 Determination of Compressive Strength
9.4.1 Test the specimens immediately after their removal from the moist 
closet in the case of 24-h specimens, and from storage water in the case 
of  all  other  specimens  ,

 

All  test  specimens  for  a  given  test  age  shall  be 

broken within the permissible tolerance prescribed as follows: 

 
 
 
 
 


background image

17

 

 

 9.4.2  Wipe  each  specimen  to  a  surface-dry  condition,  and  remove  any 
loose  sand  grains  or  incrustations  from  the  faces  that  will  be  in  contact 
with the bearing blocks of the testing machine.  
9.4.3 Apply the load to specimen faces that were in contact with the true 
plane surfaces of the mold. Apply the load rate with the range of [900 to 
1800 N/S]. 
 
10. Calculation 
Record  the  total  maximum  load  indicated  by  the  testing  machine,  and 
calculate the compressive strength as follows: 
fm P/A                                                        (1) 
where: 
fm = compressive strength in  [MPa], 
= total maximum load in [N], and 
A=area of loaded surface [mm

2

]. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

18

 

 

Standard Test Method for Tensile Strength of Hydraulic C260 
Cement Mortars 
1. Scope 
This  test  method  covers  the  determination  of  the  tensile  strength  of 
hydraulic cement mortar by using the briquet specimen. 

2. Significance and Use 
Researchers in the field of hydraulic cement have recognized the need for 
improved tensile strength. This test method allows for the determination 
of  tensile  strength  of  a  hydraulic  cement  mortar  by  casting  and  testing 
briquet specimens.  

3. Apparatus 
3.1 Weighing Devices 
3.2 Sieves: 
3.3 Glass Graduates 
3.4 Briquet Molds



as shown in Fig. 1.  

 

Fig. 1. Briquet Gang Mold 

3.5 Trowel 
3.6 Testing Machine . 
3.7 standard sand. 

4. Temperature and Humidity 
4.1 Temperature—The temperature of the air in the vicinity of the mixing 
slab,  the  dry  materials,  molds,  base  plates,  and  mixing  bowl,  shall  be 
maintained between [20 and 27.5°C].  
4.2  Humidity—The  relative  humidity  of  the  laboratory  shall  be  not  less 
than 50 %.  

5. Number of Briquets 
Three or more briquets shall be made for each period of test specified. 

6. Procedure 
6.1 Proportioning, Consistency, and Mixing of Mortars
6.1.1 The proportions of the standard mortar shall  be 1 part cement to 3 
parts  standard  sand  by  weight

The  percentage  of  water  used  in  the 

standard  mortar  shall  depend  upon  the  percentage  of  water  required  to 
produce a neat cement paste of normal consistency from the same sample 
of cement and shall be as indicated in Table 1.  


background image

19

 

 

 

 

 

6.1.2  Weigh  the  dry  materials,  place  them  upon  a  smooth  nonabsorbent 
surface,  mix  dry,  and  form  a  crater  in  the  center.  Pour  the  proper 
percentage  of  clean  water  into  the  crater,  and  turn  the  material  on  the 
outer  edge  into  the  crater  within  30  s  by  the  aid  of  a  trowel.  After  an 
additional  interval  of  30  s  for  the  absorption  of  the  water, during  which 


background image

21

 

 

interval lightly trowel the dry mortar around the outside of the cone over 
the  remaining  mortar  to  reduce  the  evaporation  losses  and  to  promote 
absorption, complete the operation by kneading with the hands for 1-1/2 
min. During the operation of mixing, protect the hands with fitting rubber 
gloves. 

6.2 Molding Test Specimens: 
Before being filled, thinly cover the molds with a film of mineral oil, then   
fill  the  molds  without  compacting.  Then  press  the  mortar  in  with  the 
thumbs,  applying  the  force  12  times  to  each  briquet.  Then  bring  the 
mortar  above the  mold  and  smooth  it  off  with  a  trowel.  Cover  the  mold 
with  a  plane  glass  or  metal  plate  oiled  with  oil,  and  turn  over  the  mold 
and  plates  rotating  the  mold  about its  longitudinal  axis

Remove  the  top 

plate and repeat the operation of heaping, thumbing, and smoothing off.

 

 

6.3 Storage of Test Specimens: 
Keep all test specimens, immediately after  molding, in the molds on the 
base  plates  in  the  moist  closet  or  moist  room  for  from  20  to  24  h  then 
immerse  the  specimens  in  saturated  lime  water  in  storage  tanks 
constructed of noncorroding materials. 

6.4 Determination of Tensile Strength: 
6.4.1 Test the briquet specimens immediately after their removal from the 
moist  closet  for  24-h  specimens,  and  from  storage  water  for  all  other 
specimens.  Break  all  test  specimens  for  a  given  test  age  within  the 
permissible tolerance pre. scribed in the following table:  

 

6.4.2 Wipe each briquet to a surface-dry condition, and remove any loose 
sand grains or incrustations from the surfaces that will be in contact with 
the clips of the testing machine. 
 
7. Calculation 
Record  the  total  maximum  load  indicated  by  the  testing  machine,  and 
calculate the compressive strength as follows: 
fm P/A       
where: 
fm = compressive strength in  [MPa], 
= total maximum load in [N], and 
A=area of failure surface [mm

2

]. 

 


background image

21

 

 

Designation: C 151  
Standard  Test  Method  for  Autoclave  Expansion  of  Portland 
Cement1 
 
1. Scope 
This  test  method  covers  determination  of  the  autoclave  expansion  of 
portland cement by means of a test on a neat cement specimen. 
3. Apparatus 
3.1 Weighing Devices and Weights, for determining the mass of materials 
conforming to the requirements of Specification C 1005. 
3.2  Glass  Graduates,  200  or  250-mL  capacity,  and  conforming  to  the 
requirements of Practice C 490. 
3.3 Molds, 1 by 1-in. (25.4 by 25.4-mm) cross section. 
3.4 Flat Trowel, having a straight-edged steel blade.(100 to 150 mm) in 
length. 
3.5 Autoclave, consisting of a high-pressure steam vessel provided with a 
thermometer  well.  The  autoclave  shall  be  equipped  with  an  automatic 
pressure control and a rupture disk with a bursting pressure of (2.4 MPa) 
±5  %. In  locations  where  the  use  of  a  rupture  disk  is  not  permitted,  the 
autoclave shall be equipped with a safety valve. In addition, the autoclave 
shall be equipped with a vent valve to allow the escape of air during the 
early  part  of  the  heating  period  and  to  release  any  steam  pressure 
remaining at the end of the cooling period. The pressure gage shall have a 
nominal  capacity  of  (4.1  MPa),  a  dial  with  a  nominal  diameter  of  (114 
mm) and shall be graduated from (0 to 4.1 MPa) with scale divisions not 
exceeding  (0.03  MPa).  The  error  in  the  gage  shall  not  exceed  (±0.02 
MPa)  at  the  operating  pressure  of  (2  MPa).  The  capacity  of  the  heating 
unit  shall  be  such  that  with  maximum  load  (water  plus  specimens)  the 
pressure of the saturated steam in the autoclave may be raised to a gage 
pressure of 2.0Mpa in 45 to 75 min from the time the heat is turned on. 
The automatic pressure control shall be capable of maintaining the gage 
pressure  at  (2  ±  0.07  MPa)  for  at  least  3  h.  A  gage  pressure  of 
2.0±0.07Mpa corresponds to a temperature of (216±2°C). The autoclave 
shall be designed to permit the gage pressure to drop from 2.0Mpa to less 
than 0.07 in 1 1⁄2h after the heat supply has been shut off.  
3.5.1 Rupture Disk—The rupture disk shall be made of a material having 
a tensile strength that is relatively insensitive to temperature in the range 
68 to 420°F (20 to 216°C) . 
3.6  Length  Comparator—The  comparator  used  for  measuring  length 
change of specimens shall conform to the requirements of Practice C 490. 
 
 
 


background image

22

 

 

4. Temperature and Humidity 
4.1 Molding Room—Maintain the temperature of the molding room, dry 
materials  and  mixing  water,  and  the  relative  humidity  of  the  molding 
room within the limits of Practice C 490. 
4.2 Moist Storage Facilities—Maintain the temperature and humidity of 
the moist storage facilities to the requirements of Specification C 511. 
5. Preparation of Test Specimens 
5.1 Mixing Cement Paste—Prepare the standard batch consisting of 650 g 
of  cement and sufficient water to give a paste of normal consistency. 
5.2 Molding Specimens—Immediately following preparation of the time 
of setting  specimen  or  completion  of  mixing,  mold  the  test  specimen  in 
two  approximately  equal  layers,  each  layer  being  compacted  with  the 
thumbs or forefingers  by pressing the  paste into the  corners, around  the 
gage studs, and 
along the surface of the mold until a homogeneous specimen is obtained. 
Compact  the  top  layer,  cut  off  the  paste  flush  with  the  top  of  the  mold 
with a thin-edged trowel, and smooth the surface with a few strokes of the 
flat  trowel.  During  the  operations  of  mixing  and  molding,  protect  the 
hands with 
rubber gloves. 
5.3  Storage  of  Test  Specimens—After  filling  the  mold,  place  it  in  the 
moist closet or moist room for at least 20 h. 
6. Procedure 
6.1  after  molding,  remove  the  specimens  from  the  moist  atmosphere, 
immediately obtain  a  length  comparator reading  for  each  specimen, and 
place in  the  autoclave at  room  temperature  in a  rack  so that  all  sides  of 
the 
specimen will be exposed to saturated steam. The autoclave shall contain 
enough  water,  at  an  initial  temperature  of  (20  to  28°C),  to  maintain  an 
atmosphere of saturated steam vapor during the entire test. Ordinarily 7 to 
10 % of the volume of the autoclave should be occupied by the water. 
6.2 To permit air to escape from the autoclave during the early portion of 
the heating period, leave the vent valve open until steam begins to escape. 
Close the  valve  and raise  the  temperature of  the  autoclave at  a  rate  that 
will bring the gage pressure of the steam to (2 MPa) in 45 to 75 min from 
the time the heat is turned on. Maintain the (2 ± 0.07 MPa) pressure for 3 
h.  At  the  end  of  the  3-h  period,  shut  off  the  heat  supply  and  cool  the 
autoclave at such a rate that the pressure will be less than 0.07Mpa at the 
end  of  1  1/2  h.  At  the  end  of  the  1  1/2h  period,  slowly  release  any 
remaining pressure by partially opening the vent valve until atmospheric 
pressure is attained. Then open the autoclave and place the test specimen 
in water  at a  temperature above  (90°C). Cool  the water  surrounding  the 
bars at a uniform rate by adding cold water so that the temperature of the 


background image

23

 

 

water  will  be  lowered  to  \  (23°C)  in  15  min.  Maintain  the  water 
surrounding  the  specimens  at  23°C  for  an  additional  15  min;  then, 
surface-dry  the  specimens  and  obtain  a  length  comparator  reading  for 
each specimen. 
7. Calculation 
Calculate  the  change  in  length  of  the  test  specimen  by  subtracting  the 
length comparator reading before autoclaving from that after autoclaving, 
and  report  as  percent  of  effective  gage  length  to  the  nearest  0.01  %. 
Report  the  percentage  of  increase  in  length  as  the  autoclave  expansion. 
Indicate  a  decrease  in  length  by  a  minus  sign  prefixed  to  the  percent 
value. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

24

 

 

Designation: C 702  
 
American  Association  State  Highway  and  Transportation  Officials 
Standard: T 248 
Standard  Practice  for  Reducing  Samples  of  Aggregate  to  Testing 
Size1 
 
1. Significance and Use 
This practice provides procedures for reducing the large sample obtained 
in  the  field  or  produced  in  the  laboratory  to  a  convenient  size  for 
conducting  a  number  of  tests  to  describe  the  material  and  measure  its 
quality in a manner that the smaller test sample portion is most likely to 
be a representation of the larger sample, and thus of the total supply.  
 
2. Selection of Method 
2.1  Fine Aggregate—Reduce the  size of samples  of fine aggregate  that 
are  drier  than  the  saturated-surface-dry  condition  using  a  mechanical 
splitter  according  to  Method  A. Reduce  the  size  of  samples  having  free 
moisture on the particle surfaces by quartering according to Method B, or 
by treating as a miniature stockpile as described in Method C.  
2.1.1 If the use of Method B or Method C is desired, and the sample does 
not  have  free  moisture  on  the  particle  surfaces,  moisten  the  sample  to 
obtain  free  moisture  on  the  particle  surfaces,  mix  thoroughly,  and  then 
reduce the sample size.  
2.1.2 If use of Method A is desired and the sample has free moisture on 
the particle surfaces, dry the sample to at least the saturated-surface-dry 
condition, and then reduce the sample size.  
2.2 Coarse Aggregates and Mixtures of Coarse and Fine Aggregates
Reduce  the  sample  using  a  mechanical  splitter  in    accordance  with 
Method  A  (preferred  method)  or  by  quartering  in  accordance  with 
Method B. The miniature stockpile Method C is not permitted for coarse 
aggregates or mixtures of coarse and fine aggregates. 

 

Weight of sampling 
Size of particles(mm)  Size of particles (in) 

Minimum weight of 
sample 

≥ 25 

≥ 1.0 

50 

5< max. agg<25 

3/16<Max.agg<1.0 

25 

<5 

<3/16 

13 

 
 
 
 
 


background image

25

 

 

METHOD A—MECHANICAL SPLITTER 

 

3. Apparatus 
3.1 Sample Splitter—Sample splitters shall have an even number of equal 
width  chutes,  but  not  less  than  a  total  of  eight  for  coarse  aggregate,  or 
twelve for fine aggregate, which discharge alternately to each side of the 
splitter. For coarse aggregate and mixed aggregate, the minimum width of 
the individual chutes shall be approximately 50 % larger than the largest 
particles  in  the  sample  to  be  split.  For  dry  fine  aggregate  in  which  the 
sample will pass the 9.5-mm (3⁄8-in.) sieve , a splitter having chutes 12.5 
to  20  mm  wide  shall  be  used.  The  splitter  shall  be  equipped  with  two 
receptacles  to  hold  the  two  halves  of  the  sample  following  splitting.  It 
shall  also  be  equipped  with  a  straight  edged  pan.  The  splitter  and 
accessory  equipment  shall  be  so  designed  that  the  sample  will  flow 
smoothly without restriction or loss of material (see Fig. 1 and Fig. 2).  
 
 
4. Procedure 
4.1 Place the original sample in the pan and uniformly distribute it from 
edge to edge, so that when it is introduced into the chutes, approximately 
equal amounts will flow through each chute. Reintroduce the portion of 
the  sample  in  one  of  the  receptacles  into  the  splitter  as  many  times  as 
necessary to reduce the sample to the size specified for the intended test. 
Reserve  the  portion  of  material  collected  in  the  other  receptacle  for 
reduction in size for other tests, when required. 
 
 

                            

 

 


background image

26

 

 

       

 

 
 
 

METHOD B—QUARTERING 

 

5. Apparatus 
5.1 Apparatus shall consist of a shovel, or trowel; a broom or brush; and a 
canvas blanket approximately 2 by 2.5 m. 
 
6. Procedure 
6.1.1 Place the original sample on a hard, clean, level surface where there 
will  be  neither  loss  of  material  nor  the  accidental  addition  of  foreign 
material. Mix the material by turning the entire sample over three times. 
With  the  last  turning,  shovel  the  entire  sample  into  a  conical  pile. 
Carefully flatten the conical pile to a uniform thickness and diameter by 
pressing  down  the  apex  with  a  shovel.  The  diameter  should  be 
approximately four to eight times the thickness. Divide the flattened mass 
into  four  equal  quarters  with  a  shovel  or  trowel  and  remove  two 
diagonally  opposite  quarters,  including  all  fine  material,  and  brush  the 
cleared spaces clean. Successively mix and quarter the remaining material 
until the sample is reduced to the desired size (Fig. 3). 
6.1.2 As an alternative to the procedure described in 6.1.1, when the floor 
surface  is  uneven,  place  the  field  sample  on  a  canvas  blanket  and  mix 
with a shovel as described in 6.1.1, or by alternately lifting each corner of 
the canvas and pulling it over the sample toward the diagonally opposite 
corner causing  the  material  to  be  rolled. Flatten  the  pile  as  described  in 
6.1.1. Divide the sample as described in  6.1.1, or if the surface beneath 
the blanket is uneven, insert a stick or pipe beneath the blanket and under 


background image

27

 

 

the center of the pile, then lift both ends of the stick, dividing the sample 
into  two  equal parts.  Remove  the  stick  leaving  a  fold  of  the  blanket 
between the divided portions. Insert the stick under the center of the pile 
at  right  angles  to  the  first  division  and  again  lift  both  ends  of  the  stick, 
dividing  the  sample  into  four  equal  parts.  Remove  two  diagonally 
opposite  quarters,  being  careful  to  clean  the  fines  from  the  blanket. 
Successively mix  and  quarter  the  remaining material  until  the  sample  is 
reduced to the desired size (Fig. 4). 
 

 

 
 

 

METHOD C—MINIATURE STOCKPILE SAMPLING 

(DAMP FINE AGGREGATE ONLY) 


background image

28

 

 

 

7. Apparatus 
7.1 Apparatus shall consist of a straight-edged scoop,  shovel, or  trowel 
for  mixing  the  aggregate,  and  either  a  small  sampling,  small  scoop,  or 
spoon for sampling. 
 
8. Procedure 
8.1  Place  the  original  sample  of  damp  fine  aggregate  on  a  hard  clean, 
level  surface  where  there  will  be  neither  loss  of  material  nor  the 
accidental  addition  of  foreign  material.  Mix  the  material  thoroughly  by 
turning the entire sample over three  times. With the last turning, shovel 
the entire sample into a conical pile. If desired, flatten the conical pile to a 
uniform thickness and diameter by pressing down the apex with a shovel 
so that each quarter sector of the resulting pile will contain the material 
originally  in  it.  Obtain  a  sample  for  each  test  by  selecting  at  least  five 
increments of material at random locations from the miniature stockpile, 
using any of the sampling devices described in 7.1. 
             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

29

 

 

Standard Test Method for 
Materials Finer than 75-
μm (No. 200) Sieve in Mineral Aggregates by 
Washing1 

1. Scope 
1.1 This test method covers determination of the amount of material finer 
than a 75-μm (No. 200) sieve in aggregate by washing. Clay particles and 
other aggregate particles that are dispersed by the wash water, as well as 
water-soluble  materials,  will  be  removed  from  the  aggregate  during  the 
test. 
1.2  Two  procedures  are  included,  one  using  only  water  for  the  washing 
operation, and the other including a wetting agent to assist the loosening 
of  the  material  finer  than  the  75-μm  (No.  200)  sieve  from  the  coarser 
material. 
 
2. Significance and Use 
Plain water is adequate to separate the material finer than 75 μm from the 
most aggregates.  

3. Apparatus and Materials 
3.1 Balance—A balance or scale readable and accurate to 0.1 g. 
3.2  Sieves—A  nest  of  two  sieves,  the  lower  being  a  75-μm  (No.  200) 
sieve and the upper a 1.18-mm (No. 16) sieve.

 

3.3  Container—A  pan  sufficient  to  contain  the  sample  covered  with 
water  and  to  permit  vigorous  agitation  without  loss  of  any  part  of  the 
sample or water. 
3.4  Oven—An oven of sufficient size, capable  of  maintaining  a uniform 
temperature of 110 ±5°C. 

4. Sampling 
Thoroughly  mix  the  sample  of  aggregate  to  be  tested  and  reduce  the 
quantity  to  an  amount  suitable  for  testing  using  the  applicable  methods 
described  in  Practice  C  702.  The  mass  of  the  test  sample,  after  drying, 
shall conform with the following: 

 

 
5. Procedure A—Washing with Plain Water 
5.1 Dry the test sample to constant mass at a temperature of 110 ± 5°C. 
Determine the mass test sample. 


background image

31

 

 

5.2  After  drying  and  determining  the  mass,  place  the  test  sample  in  the 
container  and  add  sufficient  water  to  cover  it.  No  detergent,  dispersing 
agent shall be added to the water. Agitate the sample with sufficient vigor 
to result in complete separation of all particles finer than the 75-μm (No. 
200)  sieve  from  the  coarser particles, and  to  bring the  fine  material into 
suspension.  Immediately  pour  the  wash  water  containing  the  suspended 
and  dissolved  solids  over  the  nested  sieves,  arranged  with  the  coarser 
sieve  on  top.  Take  care  to  avoid  the  exiting  coarser  particles  from  the 
sample. 

5.3 Add a second charge of water to the sample in the container, agitate, 
and decant as before. Repeat this operation until the wash water is clear. 

5.4  Return  all  material  retained  on  the  nested  sieves  by  flushing  to  the 
washed  sample.  Dry  the  washed  aggregate  to  constant  mass  at  a 
temperature of 110 ± 5°C and determine the mass of the sample. 

6. Calculation 
6.1 Calculate the amount of material passing a 75-μm (No. 200) sieve by 
washing as follows: 

 

 

where: 

A  =  Percentage  of  material  finer  than  a  75-μm  (No.  200)  sieve  by 
washing. 
= Original dry mass of sample, g. 
= Dry mass of sample after washing, g. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

31

 

 

Designation: C 127  
Standard Test Method for 
Specific Gravity and Absorption of Coarse Aggregate1 
1. Scope 
1.1  This  test  method  covers  the  determination  of  specific  gravity  and 
absorption of coarse aggregate. The specific gravity may be expressed as 
bulk specific gravity, bulk specific gravity (SSD) (saturated-surface-dry), 
or apparent specific gravity.  
2. Definitions: 
2.1  Absorption—the  increase  in  the  weight  of  aggregate  due  to  water  in 
the pores of the material, but not including water adhering to the outside 
surface of the particles, expressed as a percentage of the dry weight. The 
aggregate  is  considered  “dry”  when  it  has  been  maintained  at  a 
temperature of 110 ± 5°C for sufficient time to remove all water. 
2.2  Specific  gravity—the  ratio  of  the  mass  (or  weight  in  air)  of  a  unit 
volume of a material to the mass of the same volume of water. Values are 
dimensionless. 
2.3  Apparent  specific  gravity—the  ratio  of  the  weight  in  air  of  a  unit 
volume of the impermeable portion of aggregate at to the weight in air of 
an equal volume of distilled water. 
2.4 Bulk specific gravity—the ratio of the weight in air of a unit volume 
of  aggregate  (including  the  permeable  and  impermeable  voids  in  the 
particles, but not including the voids between particles) to  the weight  in 
air of an equal volume distilled water. 
2.5  Bulk  specific  gravity  (SSD)—the  ratio  of  the  weight  in  air  of  a  unit 
volume of aggregate, including the weight of water within the voids filled 
to  the  extent  achieved  by  submerging  in  water  for  approximately  24  h 
(but not including the voids between particles), compared to the weight in 
air of an equal volume of distilled. 
3. Summary of Test Method 
A  sample  of  aggregate  is  immersed  in  water  for  approximately  24  h  to 
essentially  fill  the  pores.  It  is  then  removed  from  the  water,  the  water 
dried  from  the  surface  of  the  particles,  and  weighed.  Subsequently  the 
sample is weighed while submerged 
in  water.  Finally  the  sample  is  oven-dried  and  weighed  it.  Using  the 
weights  thus  obtained  and  formulas  in  this  test  method,  it  is  possible  to 
calculate three types of specific gravity and absorption. 

4. Significance and Use 
4.1  Bulk  specific  gravity  is  the  characteristic  generally  used  for 
calculation of the volume occupied by the aggregate in various mixtures 
containing  aggregate,  Bulk  specific  gravity  is  also  used  in  the 
computation  of  voids  in  aggregate  in  Test  Method  C  29.  Bulk  specific 


background image

32

 

 

gravity (SSD) is used if the aggregate is wet, that is, if its absorption has 
been satisfied. Conversely, the bulk specific gravity (oven-dry) is used for 
computations when the aggregate is dry or assumed to be dry. 
4.2 Apparent specific gravity is the relative density of the solid  material 
making up the particles not including the pore space within the particles 
which is accessible to water. 
4.3 Absorption values are used to calculate the change in the weight of an 
aggregate due to water absorbed in the pore spaces. 

5. Apparatus 
5.1 Balance—A weighing device that is sensitive, readable, and accurate 
to  0.5  g.  The  balance  shall  be  equipped  with  suitable  apparatus  for 
suspending the sample container in water. 
5.2 Sample Container—A wire basket of 3.35 mm (No. 6) or finer mesh. 
5.3 Water Tank—A watertight tank into which the sample container may 
be placed while suspended below the balance. 
5.4 Sieves—A 4.75-mm (No. 4) sieve 
 
6. Sampling 
6.1 Mix the sample of aggregate and reduce it to the approximate quantity 
needed  using  the  procedures  in  Methods  C  702.  Reject  all  material 
passing a 4.75-mm 
(No. 4) sieve by dry sieving and washing to remove other coatings from 
the surface.   
6.2 The minimum weight of test sample to be used is given below.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. Procedure 

 
 
7. Procedure 
7.1  Immerse  the  aggregate  in  water  at  room  temperature  for  a  period  of 
24 ± 4 h. 
7.2 Remove the test sample from the water and roll it in a large absorbent 
cloth  until  all  visible  of  water  are  removed.  Wipe  the  larger  particles 
individually.  Take  care  to  avoid  evaporation  of  water  from  aggregate 


background image

33

 

 

pores  during  the  surface-drying  operation.  Weigh  and  record  the  test 
sample in the saturated surface-dry condition.  
7.3  After  weighing,  immediately  place  the  saturated  surface-  dry  test 
sample in the sample container and determine its weight in water at 23± 
1.7°C , having a density 
of 997 ± 2 kg/m

3

. Take care to remove all entrapped air before weighing 

by shaking the container while immersed. 
7.4 Dry the test sample to constant weight at a temperature of 110 ± 5°C, 
cool in air at room temperature 1 to 3 h, or until the aggregate has cooled 
to  a  temperature  that  is  comfortable  to  handle  (approximately  50°C), 
weigh and record the dry sample. 

8. Calculations 
8.1 Specific Gravity
8.1.1  Bulk  Specific  Gravity—Calculate  the  bulk  specific  gravity  as 
follows: 

 

 

= weight of oven-dry test sample in air, g, 

= weight of saturated-surface-dry test sample in air, g, 

= weight of saturated test sample in water, g. 

8.1.2 Bulk Specific Gravity (Saturated-Surface-Dry) 

 

8.1.3 Apparent Specific Gravity 

 

8.2 Absorption 

 

 

 

 

 

 

 


background image

34

 

 

Standard Test Method for 
Bulk Density (“Unit Weight”) and Voids in Aggregate1 
 
1. Scope 
1.1  This  test  method  covers  the  determination  of  bulk  density  (“unit 
weight”) of aggregate in a compacted or loose condition, and calculated 
voids between  particles in fine, coarse, or mixed aggregates based on the 
same  determination.

 

This  test  method  is  applicable  to  aggregates  not 

exceeding 5 in. 
[125 mm] in nominal maximum size. 
 
3. Terminology 
3.1  bulk  density  of  aggregate,  the  mass  of  a  unit  volume  of  bulk 
aggregate  material,  in  which  the  volume  includes  the  volume  of  the 
individual  particles  and  the  volume  of  the  voids  between  the  particles. 
Expressed in lb/ft3 [kg/m3]. 
3.2 unit weight, weight (mass) per unit volume.  
3.3  voids  in unit  volume  of  aggregate,  the  space between particles in an 
aggregate  mass  not  occupied  by  solid  mineral  matter.  Voids  within 
particles,  either  permeable  or  impermeable,  are  not  included  in  voids  as 
determined by this test method. 
 
4. Significance and Use 
4.1  This  test  method  is  often  used  to  determine  bulk  density  values  that 
are  necessary  for  use  for  many  methods  of  selecting  proportions  for 
concrete mixtures. 
4.2  The  bulk  density  also  may  be  used  for  determining  mass/volume 
relationships for conversions in purchase agreements. 
4.3  A  procedure  is  included  for  computing  the  percentage  of  voids 
between the aggregate particles based on the bulk density determined by 
this test method. 
 
5. Apparatus 
5.1 Balance 
5.2  Tamping  Rod—A  round,  straight  steel  rod,  5⁄8  in.  [16  mm]  in 
diameter and approximately 24 in. [600 mm] in length. 
5.3  Measure—A  cylindrical  metal  measure,  preferably  provided  with 
handles.

 

It shall be watertight, with the top and bottom true and even, and 

sufficiently rigid to retain its form under rough usage. The measure shall 
have a height approximately equal to the diameter, but in no case shall the 
height  be  less  than  80  %  nor  more  than  150  %  of  the  diameter  The  top 
rim  shall  be  smooth  and  plane  within  0.01  in.  [0.25  mm]  and  shall  be 


background image

35

 

 

parallel to the bottom within 0.5. The interior wall of the measure shall be 
a smooth and continuous surface. 
5.4 Shovel or Scoop—A shovel or scoop of convenient size for filling the 
measure with aggregate. 
5.5 Calibration Equipment—A piece of plate glass, at least 1⁄4 in. [6 mm] 
thick and at least 1 in. [25 mm] larger than the diameter of the measure to 
be calibrated.  

 

6. Sampling 
6.1  Obtain  the  sample  in  accordance  with  Practice  D  75,  and  reduce  to 
test sample size in accordance with Practice C 702. 
 
7. Test Sample 
7.1  The  size  of  the  sample  shall  be  approximately  125  to  200  %  of  the 
quantity required to fill the measure, and shall be handled in a manner to 
avoid segregation. Dry the aggregate sample to essentially constant mass, 
preferably in an oven at 
230 ± 9°F [110  ±  

6 °C]. 

 
8. Calibration of Measure 
8.1  Fill  the  measure  with  water  at  room  temperature  and  cover  with  a 
piece  of  plate  glass  in  such  a  way  as  to  eliminate  bubbles  and  excess 
water. 
8.2 Determine the mass of the water in the measure using the balance . 
8.3 Calculate the volume,  V, of the measure by dividing  the mass of the 
water required to fill the measure by its density. 
 
9. Selection of Procedure 
9.1The  shoveling  procedure  for  loose  bulk  density  shall  be  used. 
Otherwise, the compact bulk density shall be determined by the rodding 
procedure for aggregates having a nominal maximum size of 1.5 in. [37.5 
mm] or less, or by the jigging procedure for aggregates having a nominal 
maximum  size  greater  than  1.5  in.  [37.5  mm]  and  not  exceeding  5  in. 
[125 mm]. 
 
10. Rodding Procedure 
10.1 Fill the measure one-third full and level the surface with the fingers. 
Rod  the  layer  of  aggregate  with  25  strokes.

 

Fill  the  measure  two-thirds 

full  and  again  level  and  rod  as  above.  Finally,  fill  the  measure  to 
overflowing and rod again in the 
manner previously mentioned. Level the surface of the aggregate with the 
fingers or a straightedge. 


background image

36

 

 

10.2 In rodding the first layer, do not allow the rod to strike the bottom of 
the measure. In rodding the second and third layers, use vigorous effort, 
but  not  more  force  than  to  cause  the  tamping  rod  to  penetrate  to  the 
previous layer of aggregate. 
10.3 Determine the mass of the measure plus its contents, and the mass of 
the measure alone, and record the values to the nearest 0.1 lb [0.05 kg]. 
 
11. Shoveling Procedure 
11.1  Fill  the  measure  to  overflowing  by  means  of  a  shovel  or  scoop, 
discharging  the  aggregate  from  a  height  not  to  exceed  2  in.  [50  mm] 
above the top of the measure. Exercise care to prevent, so far as possible, 
segregation of the particle sizes of which the sample is composed. Level 
the surface of the aggregate with the fingers or a straightedge . 
11.2 Determine the mass of the measure plus its contents, and the mass of 
the measure alone, and record the values to the nearest 0.1 lb [0.05 kg]. 
 
12. Calculation 
12.1 Bulk Density—Calculate the bulk density for the rodding, jigging, or 
shoveling procedure as follows: 
M =(G – T)/V                                                        (1) 
where: 
= bulk density of the aggregate, lb/ft

3

 [kg/m

3

], 

=mass of the aggregate plus the measure, lb [kg], 
= mass of the measure, lb [kg], 
= volume of the measure, ft

3

 [m

3

], and 

 
12.1.1 The bulk density determined by this test method is for aggregate in 
an  oven-dry  condition.  If  the  bulk  density  in  terms  of  saturated-surface-
dry  (SSD)  condition  is  desired,  use  the  exact  procedure  in  this  test 
method, and then calculate the 
SSD bulk density using the following formula: 
Mssd=M[1 +A/100]                                               (2) 
where: 
MSSD  =  bulk  density  in  SSD  condition,  lb/ft

3

  [kg/m

3

],  and  A  =  % 

absorption,  determined  in  accordance  with  Test  Method  C  127  or  Test 
Method C 128. 
 
12.2 Void Content—Calculate the void content in the aggregate using the 
bulk  density  determined  by  either  the  rodding,  jigging,  or  shoveling 
procedure, as follows: 
Voids = 100[(W)M]/(W)     (3) 
where: 
= bulk density of the aggregate, lb/ft

3

 [ kg/m

3

], 


background image

37

 

 

S  =  bulk  specific  gravity  (dry  basis)  as  determined  in  accordance  with 
Test Method C 127 or Test Method C 128,  
W= density of water =1000 kg/m

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

38

 

 

Standard  Test  Method  for  Sieve  Analysis  of  Fine  and  Coarse 
Aggregates C 136 
 
1. Scope 
1.1  This  test  method  covers  the  determination  of  the  particle  size 
distribution of fine and coarse aggregates by sieving. 

2. Summary of Test Method 
2.1  A  sample  of  dry  aggregate  of  known  mass  is  separated  through  a 
series  of  sieves  of  progressively  smaller  openings  for  determination  of 
particle size distribution. 

3. Significance and Use 
3.1  This  test  method  is  used  primarily  to  determine  the  grading  of 
materials  proposed  for  use  as  aggregates.  The  results  are  used  to 
determine  commitment  of  the  particle  size  distribution  with  applicable 
specification  requirements  and  to  provide  necessary  data  for  developing 
relationships concerning porosity and packing. 

3.2  Accurate  determination  of  material  finer  than  the  75-μm  (No.  200) 
sieve cannot be achieved by use of this method alone. Test Method C 117 
for  material  finer  than  75-μm  sieve  by  washing  should  be  taken  in 
account. 

4. Apparatus 
4.1  Balances—Balances  or  scales  used  in  testing  fine  and  coarse 
aggregate shall have readability and accuracy as follows: 

4.1.1 For fine aggregate, readable to 0.1 g and accurate to 0.1 g. 

4.1.2  For  coarse  aggregate,  or  mixtures  of  fine  and  coarse  aggregate, 
readable and accurate to 0.5 g . 

4.2 Sieves—The sieve cloth shall be mounted on frames constructed in a 
manner that will prevent loss of material during sieving. 

4.3  Mechanical  Sieve  Shaker—A  mechanical  sieving  device,  if  used, 
shall create motion of the sieves to cause the particles to bounce, tumble, 
or  otherwise  turn  so  as  to  present  different  orientations  to  the  sieving 
surface. 

4.4 Oven—An oven of appropriate size capable of maintaining a uniform 
temperature of 110 ± 5°C (230± 9°F). 

 

 


background image

39

 

 

5. Sampling 
5.1 Sample the aggregate in accordance with Practice C 702. 

5.2  Fine  Aggregate—The  size  of  the  test  sample,  after  drying,  shall  be 
300 g minimum. 

5.3  Coarse  Aggregate—The  size  of  the  test  sample  of  coarse  aggregate 
shall conform with the following: 

 

5.4 Coarse and Fine Aggregate Mixtures—The size of the test sample of 
coarse  and  fine  aggregate  mixtures  shall  be  the  same  as  for  coarse 
aggregate in 5.3. 
 
6. Procedure 
6.1 Dry the sample to constant mass at a temperature of 110 ± 5°C (230 ± 
9°F). 
6.2 Select sieves with suitable openings present the information required 
by  the  specifications  covering  the  material  to  be  tested.  Use  additional 
sieves  as  desired  or  necessary  to  provide  other  information,  such  as 
fineness modulus, or to regulate the amount of material on a sieve. Nest 
the sieves in order of decreasing size of opening from top to bottom and 
place  the  sample  on  the  top  sieve.  Agitate  the  sieves  by  hand  or  by 
mechanical  sieve  shaker  for  a  sufficient  period,  established  by  trial  or 
checked by measurement on the actual test sample. 

6.3  Determine  the  mass  of  each  size  increment  on  a  scale  by  using 
balance. The total mass of the material after sieving should check closely 
with  original  mass of  sample placed  on the  sieves. If the  amounts differ 
by  more  than  0.3  %,  based  on  the  original  dry  sample  mass,  the  results 
should not be used for acceptance purposes. 
 


background image

41

 

 

7. Calculation 
7.1 Calculate percentages passing, total percentages retained. If the same 
test  sample  was  first  tested  by  Test  Method  C  117,  include  the  mass  of 
material  finer  than  the  75-μm  (No.  200)  size  by  washing  in  the  sieve 
analysis calculation; and use the total dry sample mass prior to washing in 
Test Method C 117 as the basis for calculating all the percentages. 
 
7.2  Calculate  the  fineness  modulus,  when  required,  by  adding  the  total 
percentages  of  material  in  the  sample  that  is  coarser  than  each  of  the 
following sieves (cumulative percentages retained), and dividing the sum 
by 100: 150-μm (No. 100), 300-μm (No. 50), 600-μm (No. 30), 1.18-mm 
(No. 16), 2.36-mm (No. 8), 4.75-mm (No. 4), 9.5-mm (3⁄8-in.), 19.0-mm 
(3⁄4-in.), 37.5-mm (11⁄2-in.), and larger, increasing in the ratio of 2 to 1. 
 

According to ASTM C33 

The Percentage passing for sand % 

Percentage 
passing % 

Sieve 
B.S mm 

Sieve  size 
ASTM 

100 

9.5,10 

3/8 

95-100 

4.75 

No.4 

80-100 

2.36 

No.8 

50-85 

1.18 

No. 16 

25-60 

0.6 

No.30 

5-30 

0.3 

No.50 

0-10 

0.15 

No.100 

pan 

 

 

The Percentage passing for gravel % 

Percentage 
passing % 

Sieve 
mm B.S 

Sieve  size 
ASTM 

100 

37.5 

1 1/2 

90-100 

25 

40-85 

19 

3/4 

10-40 

12.5 

1/2 

0-15 

9.5 

No.16 

0-5 

4.75 

No.4 

 
 
 
 
 
 


background image

41

 

 

Standard Test  Method for Slump of  Hydraulic-Cement  Concrete /C 
143 

1. Significance and Use 

1.1 This test method covers determination of slump of hydraulic-cement 
concrete, both in the laboratory and in the field. 
1.2 This test method is not considered applicable to nonplastic and non-
cohesive concrete. 
1.3  This  test  method  is  considered  applicable  to  plastic  concrete  having 
coarse aggregate up to 1 1/2 in. [37.5 mm] in size. 

2. Summary of Test Method 
A sample of freshly mixed concrete is placed and compacted by rodding 
in  a  mold  shaped  as  the  frustum  of  a  cone.  The  mold  is  raised,  and  the 
concrete  allowed  to  subside.  The  vertical  distance  between  the  original 
and displaced position of the center of the top surface of the concrete is 
measured and reported as the slump of the concrete. 

3. Apparatus 
3.1  Mold—The  test  specimen  shall  be  formed  in  a  mold  made  of  metal 
not  readily  attacked  by  the  cement  paste.  The  metal  shall  not  be  thinner 
than  0.060  in.  [1.5  mm].    The  mold  shall  be  in  the  form  of  the  lateral 
surface of the frustum of a cone with the base 8 in. [200 mm] in diameter, 
the top 4 in. [100 mm] in diameter, and the height 12 in. [300 mm]. The 
base  and  the  top  shall  be  open  and  parallel  to  each  other  as  shown  in 
Fig.1.  The  interior  of  the  mold  shall  be  relatively  smooth  and  free  from 
deformation or adhered mortar.  
3.2 Compacting rod. 
3.3 Nonabsorbent base plate. 
3.4 Tape measure. 
3.5 Scoop. 
 
 
 

 

 

 

 

Fig. 1 Mold for Slump Test 

 


background image

42

 

 

4. Procedure 

4.1  Dampen  the  mold  and  place  it  on  a  flat,  moist, nonabsorbent  (rigid) 
surface.

 

From  the  sample  of  concrete  immediately  fill  the  mold  in  three 

layers, each approximately one third the volume of the mold. 

4.2  Rod  each  layer  with  25  strokes  of  the  tamping  rod.  Uniformly 
distribute the strokes over the cross section of each layer. For the bottom 
layer  this  will  necessary  inclining  the  rod  slightly,  and  then  progressing 
with vertical strokes spirally toward the center. Rod the second layer and 
the top layer each throughout its depth,

 

so that the strokes just penetrate 

into the underlying layer. 

4.3 In filling and rodding the top layer, heap the concrete above the mold 
before rodding is started. If the rodding operation results in subsidence of 
the  concrete  below  the  top  edge  of  the  mold,  add  additional  concrete  to 
keep an excess ofconcrete above the top of the mold at all times. After the 
top layer has been rodded, strike off the surface of the concrete by rolling 
motion of the tamping rod. 

4.4

 

Remove  the  mold  immediately  from  the  concrete  by  raising  it 

carefully in a vertical direction. Raise the mold a distance of 12 in. [300 
mm] in 5 ± 2 s by a steady upward lift with no lateral or torsional motion. 
Complete the test from the start of the filling through removal of the mold 
without interruption and complete it within an elapsed time of 2.5 min. 

4.5 Immediately measure the slump by determining the vertical difference 
between the top of the mold and the displaced original center of  the top 
surface of the specimen. 

 
 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Huda Abed
المشاهدات: لقد قام عضوان و 133 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل