سیمان ها مواد چسبنده ای هستند که قابلیت چسباندن ذرات به یکدیگر و به وجود آوردن جسم یک پارچه از ذرات متشکله را دارند.
سیمان پرتلند آهکی PKZ
آهک:
ماده اصلی آهک، اکسید کلسیم است که یک ترکیب قلیایی قوی است و می تواند با کلیه اسیدها ترکیب می شود. آهک در صنایع مختل کاربرد خاصی دارد. بیشترین تولید آهک زنده تبدیل به هیدراته می شود و به صورت جام یا مایع با استفاده از عکس العمل های مربوطه در صنعت استفاده می شود.
سیمان:
سیمان ها مواد چسبنده ای هستند که قابلیت چسباندن ذرات به یکدیگر و به وجود آوردن جسم یک پارچه از ذرات متشکله را دارند.
سیمان پرتلند آهکی:
سیمان های مخلوط از یک سنگ معدن مناسب و کلینکر سیمان پرتلند معمولی و آسیاب نمودن آن ها با نسبت های معین در آسیاب سیمان حاصل می شوند. سیمان پرتلند سنگ آهک که معادل آلمانی Portland Kalkstein Zement و معادل انگلیسی آن Portland Limestone Cement است، سیمان های مخلوط می باشد. این سیمان از افزودن سنگ آهک به کلینکر سیمان پرتلند حاصل می شود و در سال ۱۹۷۹ پس از سال ها تحقیق و بررسی روی نمونه های بیشمار آزمایشگاهی و آزمون های صنعتی در فرانسه پا به عرصه تولید نهاد.
دیگر کشورهای اروپایی از جمله آلمان، مبادرت به تولید آن نمودند. در ایران برای اولین بار در سال ۱۳۷۵ شرکت سیمان آبیک مبادرت به تولید این نوع سیمان کرد. سیمان پرتلند آهکی ماده چسبنده هیدرولیکی از خانواده سیمان پرتلند است که از آسیاب نمودن مخلوط 6 الی 20 درصد سنگ آهک ویژه همراه با درصد مناسبی سنگ گچ (سولفات کلسیم متبلور) و حداقل 80 درصد کلینکر سیمان پرتلند تولید می شود.
سیمان آهکی از نظر خواص ( گیرش ، مقاومت و ...) مشابه سیمان پرتلند معمولی است. این نوع سیمان در تهیه ملات و بتن و در کلیه موارد مانند سیمان پرتلند نوع 1 کاربرد دارد. به جهت انسداد مجاری مویینه و حفره ها و قضای خالی در ژل این نوع سیمان نفوذپذیری بتن کاهش یافته و در نتیجه دوام بتن سخت شده حاوی این نوع سیمان در برابر یخ زدن و آب شدن، املاح یخ زا و عوامل شیمیایی بیشتر می شود. حرارت هیدراتاسیون کمتر این نوع سیمان نسبت به سیمان پرتلند تیپ 1، بتن ریزی با این نو سیمان در هوای سرد نیاز به دقت بیشتری دارد.
حفظ آب این نوع سیمان نسبت به سیمان پرتلند معمولی بیشتر است. همچنین کارایی و قابلیت پمپ شدن بتن ساخته شده با آن نیز ارتقا می یاید . این سیمان بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره ۴۲۲۰و استاندارد اروپا EN-1971-1 تولید می شود و دارای درصد مناسبی از سنگ آهک ویژه به همراه سنگ گچ و حداقل ۸۰ درصد کلینکر سیمان پرتلند میباشد.
ویژگی :
·قیمت ارزان تر نسبت به سیمان معمولی
·کاهش نسبت آب به سیمان
·قابلیت پمپ نمودن مطلوب تر بتن تازه
·کاهش شوره زدن در بتن ویژگی های سیمان پرتلند آهکی:
·کارپذیری بهتر، روانی و قابلیت پمپاژ بیشتر
·آب انداختن کمتر و کاهش جداشدگی مواد جامد از آب
·دوام و پایداری بیشتر در برابر چرخه های پیوسته يخ زدن / آب شدن
·نفوذپذیری کمتر
·نگهداری عناصر متشکله موجود در بتن
·تقاضای آب کمتر
·کاهش شوره زدن روی بتن
·چسبندگی بهتر میان بتن و میلگرد
·نگهداری و حفظ آب بیشتر در خمیر سیمان (دارایجنبه حیاتی برای بتن به خصوص در مناطق گرمسیر)
·گرمای هیدراتاسیون کمتر (که می تواند در بتن ریزی های حجیم از انبساط و نهایتا ترک جلوگیری کند)
·مقاومت بهتر در مقابل عوامل شیمیایی به خصوص سولفات ها در آب دریا به دلیل نفوذ پذیری کمتر
·هزینه پایین تر به یک تن سنگ آهک از استخراج تا خردایش نسبت به کلینکر
·انرژی مصرفی مورد نیاز کمتر در آسیاب کردن سنگ آهک نسبت به کلینکر در آسیاب سیمان
کاربرد :
سیمان پرتلند آهکی را می توان در تمامی موارد بجای انواع سیمان پرتلند معمولی استفاده کرد. همچنین نفوذپذیری بتن کاهش یافته و در نتیجه دوام بتن سخت شده حاوی این تیپ سیمان در برابر یخ زدن و آب شدن املاح یخ زا و عوامل شیمیایی بهبود می یابد.
عدم کاربرد :
بتن ریزی با این نوع سیمان در هوای سرد نیاز به دقت بیشتری دارد.
سیمان پرتلند ضد آب:
این نوع سیمان را از توام آسیاب نمودن سیمان پرتلند با 0.1 تا 0.4 درصد اسید اولئیک تولید می کنند. می توان از اسید استئاریک یا پنتاکلروفنل استفاده کرد. اسید اولئیک با عناصر قلیایی موجود در سیمان واکنش نشان داده و اولئات کلیسم و سدیم تشکیل می دهد که کف می کند و حباب هوا ایجاد می کند. در مواردی که حباب هوا نیاز مطلوب نباشد لازم است در جریان آسیاب نمودن یک عامل خنثی کننده هوا، مانند فسفات تری ان بوتیل نیز افزود.
خصوصیت دفع آب در اثر تشکیل یک قشر نازک اسید چرب (دافع آب 9) دور ذرات ایجاد می شود به این ترتیب سیمان خاصیت ضد آب پیدا می کند و وقتی در آب ریخته می شود به جای آینکه در ان حل شود روی آن باقی می ماند.در حین مخلوط نمودن بتن این قشر شکسته می شود و هیدراتاسیون معمولی سیمان رخ می دهد ولی مقاومت اولیه آن نسبتا کم است.
مزاياي بتن ساخته شده از سيمان پرتلند آهكي:
بهبود خواص رئولوژيكي خمير سيمان، كاهش تخلخل بتن در سنين اوليه، افزايش مقاومت اوليه بتن، كاهش نفوذ پذيري بتن در برابر يون هاي كلر، كاهش حساسيت بتن در برابر شرايط عمل آوري، كاهش مقاومت 28 روزه سيمان به ميزان كم، كاهش پديده آب انداختن بتن، كاهش ميزان چروكيدگي بتن.
انواع سیمان پرتلند در استاندارد ایران به پیروی از استاندارد ASTM عبارتند از:
سیمان پرتلند معمولی یا سیمان تیپ 1:
برای مصارف عمومی که ویژگی خاصی از بتن خواسته نشده است، مصرف می شود. از این نوع سیمان در ساختن پیاده روها، روسازی جاده ها، پل های بتن مسلح، راه آهن، مخازن، لوله های آب و ملات برای بنایی استفاده می شود.
از این سیمان در مواردی که نیاز به خواص ویژه دیگر سیمان ها علی الخصوص در محیط های خورنده حاوی یون های مهاجم بتن استفاده نشود اخیرا سیمان پرتلند معمولی در سه کلاس 325-1 ،425-1 و 525 -1 تولید و عرضه می شود. برای کلاس های با مقاومت بالا (435-1 و 525 -1) وجود دارد. سیمان پرتلند معمولی در کارهای معمولی و عمومی بتنی ساده وبتن آرمهکه مکان حمله سولفات ها وجود ندارد مصرف می شود.
سیمان اصلاح شده یا سیمان تیپ 2:
از سیمان اصلاح شده در مواردی کهحرارت هیدراتاسیون متوسط و مقاومت در برابر حمله سولفات های در حد متوسط لازم باشد و از سیمان معمولی مقاوم تر است به کار می رود. به دلیل محدودیت فاز آلومینات و کمتر بودن فاز C3S در این سیمان که سبب ایجاد خواص ویژه مزبور میشود، مقاومت فشاری اولیه و نهایی آن کمتر از سیمان تیپ 1 سیا سیمان پرتلند معمولی است.
سیمان تیپ 2 یا سیمان اصلاح شده معمولا کندتر از سیمان تیپ 1 میگیرد و درگیرش حرارت کمتری تولید میکند. از این سیمان میتوان در ساختمان های حجیم استفاده نمود تا هنگام گرفتن بتن حرارت کمتری ایجاد شود وحجم بتنریزی محدود نشود. این سیمان در محیط های آب و خاک که غلظت یون سولفات در حد متوسط است و برای بتن ریزی در هوای نسبتاً گرم که خطر افزایش دمای بتن معمولی به بیش از 32 درجه سانتی گراد و بتن حجیم به بیش از 15 درجه سانتی گراد وجود دارد، به کار میرود.
برای استفاده در محیط های حاوی یون کلر و سولفات به طور همزمان و در محیط های حاوی غلظت زیاد سولفات و همچنین برای بتن ریزی در هوای سرد این نوع سیمان توصیه نمی شود. گرمازدایی این نوع سیمان هنگام آبگیری کمتر از سیمان معمولیست، در بتن ریزی های حجیم وبتن ریزیدر هوای گرم نیز به مصرف می رسد.
سیمان خیلی زود گیر یا سیمان تیپ 3:
سیمان تیپ 3 که به سیمان خیلی زودگیر معروف است، این نوع سیمان تقریبا اجزاء اولیه تیپ 1 را دارد، با این تفاوت که به شدت ریزتر آسیاب شده و به همین جهت گیرش سریع تری دارد. سیمان نوع 3 در مدت کوتاهی یعنی معمولا در عرض 1 هفته یا کمتر مقاومت زیادی به دست می آورد و مقاومت 7 روزه آن حدود مقاومت 28 روزه سیمان نوع 1 میباشد.
این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع 1 در هنگام گیرش حرارت بیشتری تولید می کند. از این سیمان وقتی استفاده می کنند که بخواهند زودتر از معمول قالب را برداشته و بتن را مورد استفاده و بارگذاری قرار دهند. در محیط های سرد نیز میتوان از این سیمان استفاده کرد تا مدت زمان لازم برای محافظت بتن ریخته شده کوتاهتر شود. اگرچه با به کار بردن مخلوط پر سیمان تر با سیمان نوع 1 هم می توان بتنی تهیه کرد که در مدت کوتاه مقاومت بیشتری کسب کند، ولی سیمان نوع 3 همین کار را به نحو بهتر و با صرفه تر انجام میدهد.
سیمان نوع 3 را سیمان زودگیر هم میگویند در هوای سرد (حدود 4 درجه سانتی گراد)، در دمای زیر صفر درجه سانتی گراد کاربرد این سیمان به تنهایی کفایت نمی کند و لذا در یخبندان علاوه بر مصرف این سیمان مسائل دیگری نیز باید رعایت شود (مثلاً مصرفضد یخ بتن)؛ سیمان تیپ 3 در ساعات اولیه مصرف، حرارت قابل توجهی آزاد میکند و باعث گرم شدن بتن می شود. این نوع سیمان را در مواقعی که بارگذاری باید مدتی کوتاه بعد از بتن ریزی صورت گیرد یا بخواهند قالب ها را زودتر بردارند یا به هنگام بتن ریزی در هوای سرد به مصرف می رسانند.
سیمان کم حرارت یا سیمان تیپ 4:
سیمان تیپ 4 کندگیر بوده و در هنگام بتن ریزی حرارت کمتری تولید میکند. مقدار C3S و C3A موجود در این نوع سیمان در مقایسه با C انواع دیگر سیمان، کمتر بوده و در مقابلC2Sزیادتری دارد. مورد استفاده این نوع سیمان جایی است که شدت و مقدار حرارت تولید شده اهمیت دارد. بتنی که با این سیمان ساخته می شود، رشد مقاومت آهسته تری دارد؛ یعنی دیرتر می گیرد.
کاربرد اصلی این نوع سیمان در ساختمان های حجیم بتنی است. در ساختمان های حجیم چون سدهای وزنی بتنی به علت حجم زیاد بتن، افزایش درجه حرارت ناشی از گیرش بتن می تواند بسیار خطرناک باشد. برای پایین نگه داشتن درجه حرارت سیمان، سیمان نوع 4 که به آن سیمان دیرگیر نیز می گویند استفاده می شود. این نوع سیمان در هوای گرم و دمای بالای 40 الی 50 درجه سانتیگراد برای تسهیل مراقبت از بتن به کار میرود.
مصرف این نوع سیمان در هوای گرم باعث جلوگیری از اتصال سرد میشود؛ چرا که در بتن ریزی دیوارها (دیوار مخزن آب و یا استخر) که طول دیوار زیاد است، چون بتن ریزی لایه لایه انجام می گیرد، ممکن است فاصله زمانی حدود نیم ساعت یا بیشتر طول بکشد تا لایه بتن جدید روی بتن قبلی ریخته شود. بدین ترتیب در هنگام ریختن بتن لایه جدید، بتن لایه قبلی سفت شده و اتصال خوبی بین دو لایه برقرار نمیشود. این اتصال ضعیف بین لایه های بتن قدیم و جدید را اتصال سرد می گویند که ضعف بتن ریزی به شمار می رود.
به خصوص اگر سازه آبی باشد این اتصال نقطه ضعفی برای نشت آب خواهد بود. مصرف سیمان تیپ چهار در چنین مواردی باعث میشود که فرصت کافی برای بتن ریزی فراهم باشد و لایه های قبلی هنوز وارد واکنش نشده باشند تا بتوانند با لایه های جدید اتصال مناسبی را برقرار کنند. در بتن ریزی های حجیم به منظور کاهش تنش های حرارتی میتوان از این سیمان استفاده کرد.
بتن حجیم بتنی را گویند که طول و عرض و ارتفاع آن زیاد باشد؛ مانند بتن ریزی سدها و یا پایه های پل. از اشکالات بتن ریزی حجیم، ایجاد تنش های حرارتی است بدین صورت که به دلیل حجیم بودن بتن، تبادل حرارتی عمق بتن با محیط بیرونی، کندتر صورت میگیرد. بنابراین هنگامی کهبتن سفتشد، هنوز دمای قسمتهای مرکزی آن با محیط اطراف، یکنواخت نشده است.
از این لحظه به بعد تغییر دمای بتن در راستای تبادل حرارتی با محیط خارج، همراه با ایجاد تنشهای حرارتی خواهد بود. استفاده از سیمان تیپ 4 سبب می شود که اولا دمای قسمتهای میانی بتن حجیم کمتر از بتن مشابه ساخته شده با سیمان تیپ 1 باشد (چون سیمان تیپ 4 هم کم حرارت تر است و هم دمای خود را در طول زمان بیشتری آزاد میکند) و ثانیاً فرآیند سفت شدن بتن طولانی تر بوده و در این مدت قسمت اعظمی از تبادل حرارتی با محیط اطراف صورت می پذیرد.
البته اگر خطر کاهش دمای بتن به کمتر از 5 درجه سانتیگراد وجود دارد، بهتر است از سیمان نوع 4 برای بتن ریزی استفاده نشود.
سیمان ضد سولفات یا سیمان تیپ 5:
این سیمان برای مصرف در بتن ها و در بخش هایی از ساختمان که شدیدا در معرض حمله سولفاتها قرار دارد، مناسب است و به همین جهت به سیمان ضد سولفات شهرت دارد. این نوع سیمان وقتی به کار میرود که بتن در تماس شدید با سولفات قرار داشته باشد. از این سیمان اساساً وقتی استفاده می شود که خاک یا آب زیرزمینی که در تماس با ساختمان بتنیقرار دارد، مقدار زیادی املاح سولفات داشته باشد. طبق آیین نامه بتن ایران (آبا) کلیه سازه های بتنی قرار گرفته در محیط های آب و خاک سولفاتی شدید بایستی از سیمان نوع 5 استفاده شود.
البته اگر در محیط یون کلر همراه یون سولفات باشد، کاربرد این سیمان باید با احتیاط و با آزمایش های لازم صورت گیرد سیمان نوع 5 دیرتر از سیمان معمولی میگیرد و حد مقاومت 3 ،7 و 28 روزه برای این سیمان کمتر از سایر سیمان های پرتلند است و لذا برای سازه هایی که نیاز به مقاومت های زیادتر یامقاوم سازی سازه های بتنیباشد، دارای محدودیت کاربرد است.
سیمان پوزولانی:
جنس پوزولان سیلیکات و تقریبا شبیه سیمان است، منتهی واکنش سیمان را ندارد. در سیمان پوزولانی حداکثر 15 درصد سیمان (نوع 1 ،2 و5) را تشکیل میدهد. این نوع سیمان برای مصارف عمومی در ساخت ملات یا بتن به کار میرود و با نشانه (پ.پ) عرضه میگردد. این سیمان علاوه بر دارا بودن مشخصات کاربردی کلینکر سیمان های مورد استفاده، متناسب با نوع و ویژگی پوزولان مورد استفاده، خواص ویژه ای نیز دارا میباشد.
پایین بودن حرارت هیدراسیون اولیه و نهایی، کاهش نفوذپذیری بتن و ایجاد دوام قابل توجه در محیط های حاوی املاح خورنده، جذب قلیایی های سیمان و قابلیت حفظ خواص بتن تازه در زمان طولانی تر، از جمله خواصی است که زمینه های کاربرد گسترده در مناطق گرمسیری و بتن ریزی حجیم، استفاده از سنگدانه های نامرغوب واکنش زا با قلیایی ها، استفاده در محیطهای حاوی یون های سولفات و کلر، قابلیت حمل تا فاصله بیشتر و در مجموع دوام و پایداری بیشتر را سبب می شود. در سیمان پوزولانی ویژه ماده پوزولانی بین 15 تا 40 درصد وزنی سیمان مزبور را تشکیل می دهد.
×