سیمان پرتلند

معرفی سیمان و سیمان پرتلند و انواع آنها

سیمان Cement:

مواد خام مورد مصرف برای ساخت سیمان و سیمان پرتلند عبارت است از: آهک،سلیس، آلومینا و اکسید آهنکه بیشترین ماده تشکیل دهنده آن آهک و سلیس است.

سیمان پرتلند مصنوعی:

روش تهیه سیمان به این صورت است که ابتدا مواد خام آنرا از قبیل سنگ آهک و خاک رس، آسیاب نموده و بعد آن ها را به نسبت وزنی 3 به 1 تا 4 به 1 کاملا مخلوط میکنند و در مرحله بعد، در کوره بزرگ دوار، در دمای حدود 1300 تا 1400 درجه سانتی گراد حرارت میدهند. د راین دما، بخشی از آنها ذوب شده و سبب به وجود آمدن دانه های فندقی به نام کلینگر میشود. کلینگر را سرد کرده و حدود 1 تا 2 درصد به آن سنگ گچ اضافهو سپس آنرا آسیاب میکنند تا به صورت پودر نرمی دراید. محصول حاصله سیمان پرتلند نام دارد.

سیمان

سیمان

ترکیبات سیمان:

آهک زنده یا اکسید کلسیم (CaO)

مهمترین و اصلی ترین مواد استفاده شده در ساخت سیمان است. اکسید کلسیم از پختن سنگ آهک یا کربنات کلسیم (CaCO3) در گرمای 1000 درجه سانتی گراد به دست می‏آید.

در دمای بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد، اکسید کلسیم با اکسیدهای سیلیسیم، آلومینیوم و آهن ترکیب میپگردد و اکسید های مرکب تشکیل میشوند.

سیلیس 2(SiO)

وقتی سیلیس حرارت داده شود در ساختمان کریستالی آن تغییرات ایجاد میشود. در حرارت بالای 1200 درجه سانتی گراد سلیس با آهک ترکیب می گردد و دو کلسیم سیلیکات و سه کلسیم سیلیکات تشکیل می شود. میزان سلیس مورد نیاز بین 17 و 26 درصد وزن سیمان است.

آلومینا (Al2C3)

همان اکسید آلومینیوم خالص است. خالص ترین خاک رس، کائولیت (H2O2 و SiO22 و Al2C3 ) است که در آن آلومینا حدود 40 درصد وزن مولکولی را دارد. در سیمان پزی دارای اثر گدازآور است.این ماده در داخل کوره دوار با آهک ترکیب شده و تشکیل سه کلسیم آلومینات میدهد. این اکسید در داخل سیمان موجب میگردد که سیمان زودگیرتر شود و در موقع ترکیب سیمان با آب حرارت بیشتری به وجود آید. ملات سیمانی که اکسید سه کلسیم آلومینات نداشته باشد در برابر آب دریا و آب های سولفات دار مقاوم است.

اکسید آهن (Fe2O3)

در سیمان پزی نقش گداز آور است و کاهش درجه آب شدن مواد خام داخل کوره سیمان پزی را در پی دارد.

اکسید آهن زیاد، سیمان را کندگیر و رنگ سیمان را تیره میکند. برای تهیه سیمان سفید از این اکسید استفاده نمیشود. ساخت سیمان سفید مشکلاتی را به وجود آورده و هزینه تولید افزایش می یابد.

انواع سیمان پرتلند (Portland cement) :

سیمان پرتلند نوع یک (I) ( سیمان معمولی)

این نوع سیمان به عنوان ارزانترین و متداول ترین نوع سیمان محسوب می شود و از مرغوبیت بالایی برخوردار است و امروزه در مقیاس وسیعی در جهان استفاده میشود. برای تهیه نمودن سیمان پرتلند معمولی باید ابتدا سنگ آهک و خاک رس را تا دمای حدود 1300 درجه سانتی گراد حرارت داد تا کلینگر  clinker بدست آید.

کلینکر دارای مقدار زیادی سیلیکات کلسیم است.

سپس برای تنظیم گیرش سریع سیمان، به آن مقداری گچ اضافه میکنند. بطور کلی می توان گفت این نوع سیمان در همه موارد به غیر از مواردی که خواص ویژه ای در بتن مانند مقاومت در برابر تهاجم سولفات ها ، حرارت زایی کم مقاومت زودرس، مقاومت زودرس و … مورد نظر باشد استفاده میشود.

در نقشه های اجرایی چنانچه نوع سیمان مشخص نباشد از سیمان نوع یک استفاده میکنند.

برای کارهای معمولی و عمومی مانند اجرای اسکلت های بتن آرمه ، پل ها، قطعات پیش ساخته بتن آرمه جدول خیابانت ها ملاتها و پی ساختمان هایی که در معرض حمله سولفات ها نمیباشند، از این نوع سیمان استفاده میشود.

سیمان پرتلند نوع دو II (سیمان با حرارت متوسط یا سیمان پرتلند اصلاح شونده)

این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع یک در برابر زمین های سولفاته و خاک های شوره مقاومت بیشتری داشته. در هنگام خودگیری و فعل و انفعالات شیمیایی نسبت به سیمان پرتلند نوع یک حرارت هیدراسیون کمتری تولید میکند.

در سازه های مجاور آب های زیرزمینی که غلظت سولفات بیشتری نسب به سیمان پرتلند نوع یک حرارت هیدراسیون کمتری تولید میکند.

در سازه های مجاور آبهای زیرزمینی که غلظت سولفات بیشتری نسبت به آب های معمولی دارند ولی درجه غلظتشان خیلی شدید نیست، از سیمان پرتلند نوع دو میتوان استفاده نمود.

در مناطقی که خطر حمله سولفات ها و کلراید ها به صورت همزمان مطرح باشد، مانند سواحل جنوبی ایران، باید از سیمان نوع دو استفاده نمود.

گرمازایی این نوع سیمان در موقع آبگیری نسبت به سیمان نوع یک کمتر است از این رو در بتن ریزی هالی حجیم (جسیم) و بتن ریزی در هوای گرم نیز بکار میرود.

سیمان پرتلند نوع سه III (سیمان با مقاومت اولیه زیاد یا سیمان زود سخت شونده)

از لحاظ شیمیایی مانند سیمان پرتلند معمولی است. ریز بودن آن موجب کسب مقاومت سریع در اوایل سن بتن میشود. بتنی که با این نوع سیمان ساخته میشود، سرعت سفت و سخت شدن آن شبیه سیمان پرتلند معمولی است. اما پس از سفت شدن اولیه، سرعت کسب مقاومت بتن بیشتر میشود.

این نوع سیمان در محل هایی مورد استفاده قرار میگیرد که قالب ها باید حتی الامکان زود باز شوند و یا سازه باید سریعا مورد بهره برداری قرار گیرد.

این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع یک حرارت بیشتری تولید میکند، از این نظر استفاده از آن در هوای سرد توصیه میشود. زمان گیرش این نوع سیمان و سیمان پرتلند معمولی تقریبا با هم برابر است.

سیمان پرتلند نوع چهار IV (سیمان کم حرارت)

روند کسب مقاومت این نوع سیمان به آهستگی صورت میگیرد. این سیمان نسبت به سیمان پرتلند معمولی مقدار حرارت کمتری تولید میکند. به این دلیل برای بتن ریزی حجیم مانند سدهای وزنی و جایی که کم شدن حرارت بتن، امر یحیاتی است، مصرف میشود.

سیمان پرتلند نوع پنج V (سیمان ضد سولفات)

موقعی که مقاومت در اثر شدید سولفات ها مورد نظر باشد، از این نوع سیمان استفاده میشود. معمولا این نوع سیمان نسبت به دیگر سیمان های پرتلند تیره تر است.

چنانچه برای ساختن بتن از این نوع سیمان استفاده شود، در هر متر مکعب بتن باید حداقل 280 کیلوگرم سیمان مصرف شود و حداکثر نسبت آب به سیمان باید برابر 55% باشد. این سیمان نسبت به سیمان معمولی دیرتر میگیرد.

کارخانه های داخل کشورمان، سیمان های پرتلند نوع 1 و 2 و 5 را تولید میکنند. انواع دیگر سیمان بر اساس سفارش تهیه میشوند. در استاندارد آمریکایی ASTM انواع IA و IIA و IIIA نیز وجود دارد که به ترتیب همانند سیمان های پرتلند نوع 1 و 21 و3 هستند، تنها تفاوت آنها این است که در تولید آنها از مواد افزودنی حباب ساز نیز استفاده شده است. سیمان های یاد شده تا بحال در کشورمان، استاندارد و تولید نشده اند.

سیمان های سفید و رنگی

ترکیب شیمیایی سیمان سفید شبیه سیمان پرتلند معمولی است تنها تفاوت آن، این است که در انتخاب مواد اولیه، از ورود مواد رنگی مانند اکسید های آهن و منیزیم و … به فرآیند ساخت جلوگیری میکنند.

نکات تکمیلی

برای تهیه نمودن سیمان سفید از خاک چینی و سنگ آهک خالص استفاده میشود و برای رویه های بتنی سفید به کار برده میشود. به دلیل اینکه مواد خام مصرفی و فرآیند تولید آن، نسبتا گران است، لذا این نوع سیمان نسبت به سیمان پرتلند معمولی گرانتر است و در اکثر موارد برای سطوح نمایان بتنی و اندود های سیمانی مصرف میشود.

اکسید های آهن و منگنز باعت به وجود آمدن رنگ تیره و خاکستری در سیمان های پرتلند میشود به همین دلیل برای تولید سیمان سفید، باید از خاک رسی استفاده نمود که حداکثر مقدار سولفات آهن و منیزیوم آن برابر 0.8 درصد است.

با سیمان پرتلند معمولی فقط میتوان سیمان های رنگی قرمز، قهوه ای و سیاه را تهیه نمود. در اغلب موارد از سیمان های سفید و رنگی برای کارهای تزیینی استفاده میشود. رنگ سیمان باید در برابر عوامل جوی و نور پایدار باشد.

برای تهیه نمودن سیمان رنگی باید به سیمان سفید، رنگدانه اضافه نمود.میزان رنگ حدود 5 تا 10 درصد وزنی سیمان است.

برای رنگدانه های قرمز، زرد، قهوه ای و سیاه از اکسید آهن، برای رنگدانه های سیاه و قهوه ای از اکسید منگنز، برای رنگ سبز از اکسید کرم، برای رنگ آبی از اکسید کبالت، برای رنگ سرمه ای از اولترامارین، برای رنگ سیاه از دوده، برای رنگ قهوه ای از کهربای خام و سوخته، برای رنگ زرد از گل اخراو برای رنگ سفید و سفید تر کردن رنگ سیمان از اکسید تیتانیوم استفاده میشود.

منبع: پیرامونی بر مشخصات فنی و عمومی کارهای ساختمانی

( نشریه 55)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

20 + پانزده =