سیمان پرتلند چیست و انواع سیمان کدامند؟

سیمان پرتلند چیست و انواع سیمان کدامند؟

سیمان پرتلند چیست و انواع سیمان کدامند؟ – بـا توجه به واکنش های سخت شوندگی، سیـمان به دو نـوع هیدرولیک و غیر هیدرولیک تقسیم بندی می‌شود. همانطوری که مشخص اسـت سیـمان های هیدرولیک در اثر واکنش بـا آب (هیدراتاسیون) سخت می‌شوند. اسـتفاده از سیـمان به عنوان ماده چسبـاننده سابقه چند هزار ساله دارد. ترکیب اصلی سیـمان آهک، خاک رس و گچ اسـت. طرح سیـمان به این شکل، اولین بـار توسط ژوزف اسپین معمار بریتانیایی مطرح شده اسـت. اسپین در سال ۱۸۲۴ طرح اولیه خود را اصلاح نموده و محصول خاک رس و آهک هیدرولیک را تحت عنوان سیـمان پرتلند ثبت کرد. به علت تشابه رنگ سیـمان سخت شده بـا رنگ سنگ های آهکی جزیره پرتلند در انگلستان، نام پرتلند برای آن انتخاب شده اسـت.

portland-cement-سیـمان پرتلند

سیـمان پرتلند نـوع ۱

این نـوع سیـمان که سیـمان پرتلند معمولی نیز گفته می‌شود، براي مصارف عمومی که ویژگی خاصی برای بتن در نظر گرفته نشده اسـت، اسـتفاده می‌شود. از این نـوع سیـمان در ساختن پیاده روها، روسازي جادهها، پلهاي بتن مسلح، راه‌آهن، مخازن، لوله‌هاي آب و ملات براي بنایی اسـتفاده می‌شود. به طور کلی بهتر اسـت از این سیـمان در مواردي که به خواص ویژه دیگر سیـمان‌ها نیازی نیست اسـتفاده شود. این نـوع سیـمان در سه رده مقاومتی ۳۲۵-۱، ۴۲۵-۱ و ۵۲۵ -۱ تولید می‌شود. رده‌های بـا مقاومت بـالا (۴۳۵-۱) و (۵۲۵-۱) گرمای هیداراتاسیون بیشتری دارند. مصرف این رده از سیـمان ها در مناطق گرمسیر و در بتن‌ریزي های حجیم، بـاید بـا احتیاط انجام شود.

سیـمان پرتلند نـوع ۲

این نـوع سیـمان از نظر حرارت هیدراتاسیون و مقاومت در برابر حمله سولفاتهاي در حد متوسط قرار دارد. مقاومت فشاري (اولیه و نهایی) سیـمان نـوع ۲ کمتر از سیـمان نـوع ۱ اسـت. سیـمان تیپ ۲ معمولاً کندتر از سیـمان تیپ ۱ سخت می‌شود. این سیـمان در زمان گیرش حرارت کمتري تولید می‌کند.

از این سیـمان می‌توان در بتن‌ریزي های حجیم اسـتفاده نمود تا هنگام گرفتن بتن حرارت کمتري ایجاد شود و حجم بتن‌ریزي محدود نشود. این سیـمان در محیط‌هاي آبی و خاكی که غلظت یون سولفات در حد متوسط اسـت و براي بتن‌ریزي در هواي نسبتاً گرم، نیز اسـتفاده می‌شود. مصرف این سیـمان براي محیط‌هاي حاوي یون کلر و سولفات به طور همزمان و در محیط‌هاي حاوي غلظت زیاد سولفات توصیه نمی‌شود. به علت سرعت پایین هیدراتاسیون این سیـمان برای بتن‌ریزي در هواي سردنبـاید اسـتفاده شود.

سیـمان پرتلند نـوع ۳

این سیـمان تقریبـا اجزاء اولیه سیـمان نـوع ۱ را دارد، بـا این تفاوت که بسیار ریزتر آسیاب شده و به همین جهت گیرش سریعتري دارد. سیـمان نـوع ۳ در مدت کوتاهی یعنی معمولاً در عرض ۱ هفته یا کمتر مقاومت زیادي به دست می‌آورد و مقاومت ۷ روزه آن در حدود مقاومت ۲۸ روزه سیـمان نـوع ۱ اسـت. این نـوع سیـمان نسبت به سیـمان نـوع ۱ در هنگام گیرش حرارت بیشتري تولید می‌کند. زمانی که قالب برداری و بـارگذاري زود تر از موعد نیاز بـاشد این سیـمان اسـتفاده گسترده‌ای دارد. در شرایط آب و هوایی سرد نیز برای کاهش مدت زمان عمل آوری می‌توان از این سیـمان اسـتفاده کرد.

برای بدست آوردن بتنی بـا مقاومت بـالا به جای اسـتفاده از سیـمان نـوع ۱ بـا عیار بـالا اسـتفاده از سیـمان نـوع ۳ بـا عیار متوسط و اسـتاندارد راهکار مناسب و بـا صرفه تری اسـت. اصلی ترین نکته در مورد سیـمان نـوع ۳ سرعت واکنش هیداراتاسیون در بتن تولید شده از آن اسـت. این سرعت بـالا در نهایت منجر به گیرش سریعتر و افزایش دمای بتن در ساعات اولیه می‌شود. سیـمان نـوع ۳ زودگیر و دارای دمای اولیه بـالایی اسـت و از این رو برای بتن ریزی در هوای سرد مناسبتر اسـت. بـاید توجه داشت که در هواي سرد (حدود ۴ درجه سانتیگراد) و در دماي زیر صفر درجه سانتیگراد، اسـتفاده از این سیـمان به تنهایی کافی نیست. در یخبندان علاوه بر مصرف این سیـمان اسـتفاده از ضدیخ نیز ضروری به نظر می‌رسد.

سیـمان پرتلند نـوع ۴

سیـمان نـوع ۴ کندگیر بوده و به هنگام بتن ریزی حرارت کمتري تولید می‌کند. در جایی اسـت که شدت و مقدار حرارت تولید شده اهمیت دارد، این نـوع سیـمان اسـتفاده فراوانی دارد. رشد مقاومت بتنی که بـا این سیـمان ساخته می‌شود، آهسته تر اسـت. کاربرد اصلی این نـوع سیـمان در ساخت بتن های حجیم اسـت. در ساختمان‌هاي حجیم بتنی، مانند سدهاي بتنی، به علت حجم زیاد بتن، افزایش درجه حرارت ناشی از گیرش بتن می‌تواند بسیار خطرناك بـاشد. براي پایین نگه داشتن درجه حرارت واکنش، سیـمان نـوع ۴ اسـتفاده می‌شود. این نـوع سیـمان، براي تسهیل در مراقبت از بتن تازه، در هواي گرم و دماي بـالاي ۴۰ درجه سانتیگراد، به صورت گسترده‌ای مصرف می‌شود.

در برخی از سازه‌ها مانند دیوارها برای کاهش فشار وارده بر قالب قبل از گیرش بتن، بتن ریزی بـا سرعت کمتر و به صورت لایه لایه انجام می‌شود. برای جلوگیری از ایجاد اتصال سرد در این قبیل بتن ریزی ها، اسـتفاده از خاصیت دیرگیر بودن سیـمان نـوع ۴ فرصت کافی براي اجرای عملیات را فراهم می‌کند.

در بتن‌ریزي‌هاي حجیم برای کاهش تنش‌هاي حرارتی می‌توان از این سیـمان اسـتفاده کرد. از اشکالات بتن‌ریزی‌های حجیم از قبیل سدها و یا پایه هاي پل، این اسـت که تبـادل حرارتی عمق بتن بـا محیط بیرونی، کندتر صورت می‌گیرد. بنابراین هنگامی که بتن سفت شد، هنوز دماي قسمتهاي مرکزي آن بـا محیط اطراف، یکنواخت نشده اسـت. اسـتفاده از سیـمان نـوع ۴ سبب می‌شود که اولاً دماي قسمتهاي میانی بتن حجیم کمتر از بتن مشابه ساخته شده بـا سیـمان نـوع ۱ بـاشد و ثانیاً فرآیند سفت شدن بتن طولانی تر بوده و در این مدت قسمت اعظمی از تبـادل حرارتی بـا محیط اطراف صورت می پذیرد. اگر خطر کاهش دماي بتن به کمتر از ۵ درجه سانتیگراد وجود دارد، بهتر اسـت از سیـمان نـوع ۴ اسـتفاده نشود.

سیـمان پرتلند نـوع ۵

این سیـمان براي مصرف در بتن‌هایی که در معرض حمله سولفاتها قرار دارد، مناسب اسـت و به همین جهت به آن سیـمان ضدسولفات نیز گفته می‌شود. اگر آب زیرزمینی یا خاكی که در تماس بـا ساختمان بتنی قرار دارد، مقدار زیادي املاح سولفات داشته بـاشد، از این سیـمان اسـتفاده می‌شود. طبق آیین‌نامه بتن ایران (آبـا) برای کلیه سازه‌هاي بتنی که در محیط‌هاي آب و خاك سولفاتی شدید قرار گرفته‌اند، بـاید از سیـمان نـوع ۵ اسـتفاده شود. اگر در محیطی یون کلر همراه یون سولفات بـاشد، کاربرد این سیـمان بـاید بـا احتیاط و بـا آزمایش‌هاي لازم صورت گیرد. سیـمان نـوع ۵ دیرتر از سیـمان معمولی می‌گیرد و حد مقاومت ۷،۳ و ۲۸ روزه براي این سیـمان کمتر از سایر سیـمان‌هاي پرتلند اسـت، از اینرو براي سازه‌هایی که در آنها نیاز به مقاومت‌هاي بـالاتری بـاشد، محدودیت اسـتفاده دارد.

سیـمان پرتلند پوزولانی

پوزولان از جنس سیلیکات و تقریبـا شبیه سیـمان اسـت. در سیـمان پوزولانی حداکثر ۱۵ درصد سیـمان را ماده پوزولانی تشکیل می‌دهد. این نـوع سیـمان براي مصارف عمومی در ساخت ملات یا بتن به کار می‌رود. سیـمان پورتلند پوزولانی، متناسب بـا نـوع و ویژگی پوزولان مورد اسـتفاده، خواص ویژه‌اي دارد.

پایین بودن حرارت هیدراسیون، کاهش نفوذپذیري بتن و ایجاد دوام قابل توجه در محیط‌هاي حاوي املاح خورنده، از جمله خواصی اسـت که سبب کاربرد گسترده این نـوع سیـمان شده اسـت. در مناطق گرمسیري و بتن‌ریزي های حجیم، در محیط‌هاي حاوي یون‌هاي سولفات و کلر، از سیـمان پوزولانی اسـتفاده فراوانی می‌شود. در سیـمان پوزولانی ویژه، ماده پوزولانی تا ۴۰ درصد وزن سیـمان مزبور را نیز تشکیل می‌دهد. زمانی که سنگدانه‌هاي بتن نامرغوب بوده و بـا قلیایی‌ها واکنش انجام می‌دهند، اسـتفاده از این سیـمان توصیه می‌شود.

مزایا و ویژگی‌هاي سیـمان پرتلند پوزولانی

حرارت هیدراسیون سیـمان پرتلند پوزولانی کمتر از سیـمان معمولی بوده و در بتن‌ریزي‌هاي حجیم و هواي گرم از افزایش دماي بتن تازه و بروز ترك‌هاي حرارتی جلوگیري می‌کند.
پدیده آب انداختگیِ بتن حاوي پوزولان، کمتر از بتن معمولی بوده و از بروز ترك‌هاي سطحی و عمقی جلوگیري می‌کند.
سیـمان پرتلند پوزولانی مصرف عمومی داشته و مشابه سیـمان معمولی در ساخت ملات یا بتن به کار می‌رود.
واکنش پوزولانی منجر به کاهش آهک آزاد داخل بتن شده که ضمن کاهش خلل و خرج، از نفوذپذیري این بتن کاسـته و از بروز شوره، سفیدك بتن و کربناته شدن آن جلوگیري می‌کند. این کاهش نفوذپذیري موجب دوام بتن در برابر املاح و مواد خورنده بتن و آرماتور می‌شود.
این سیـمان به دلیل داشتن سهم کمتري از کلینکر نسبت به سیـمان پرتلند مشابه، داراي سخت شوندگی و گیرش اولیه طولانی تري اسـت و لذا بهتر اسـت برداشتن قالب یا بـارگذاري این نـوع بتن‌ها بـا گذشت زمان بیشتري صورت گیرد.
به علت جذب آب و کاهش روانی و افت اسلامپ، مناسب اسـت از به کارگیري آب بیشتر براي روانی بتن اجتناب گردد و از مواد روانساز بهره گیري شود.

نمونه‌برداري از سیـمان پرتلند

سنجش کیفیت سیـمان از مواردی اسـت که بـاید به صورت مستمر انجام شود. بـا توجه به نحوه عرضه و انبـار کردن سیـمان، نمونه برداری ها بـاید طبق اصول اسـتاندارد صورت پذیرد. مقدار و نحوه نمونه برداری از سیـمان در موقعیت های مختلف به شرح زیر اسـت.

نمونه‌برداري ازمحل تسمه نقاله یا لوله انتقال سیـمان به سیلو:
از هر ۴۰ تن سیـمان (یا بخشی از آن) که به وسیله نقاله یا لوله در حال انتقال به سیلو اسـت، مقدار ۵ کیلوگرم نمونه‌ برداشت می‌شود. این نمونه را می‌توان به صورت پیوسته یا ناپیوسته برداشت کرد.

نمونه‌برداري از محل تخلیه سیـمان از سیلو:
در این نمونه‌برداري، از جریان سیـمان در لوله تخلیه و به فاصله‌هاي زمانی معین به ازاي هر یکصد تن سیـمان داخل سیلو، مقدار ۵ کیلوگرم سیـمان به عنوان نمونه برداشت می‌شود.

نمونه‌برداري از انبـار سیـمان فله:
در این نمونه‌برداري، چنانچه عمق انبـاشته سیـمان موجود در انبـار از ۲ متر کمتر بـاشد، نمونه را می‌توان بـا ابزار ویژه نمونه‌برداري تهیه کرد.

نمونه‌برداري از انبـارکیسه‌هاي سیـمان:
در این نمونه‌برداري، به ازاي هر ۵ تن یا بخشی از آن، یک کیسه سیـمان انتخاب می‌شود و مقدار لازم براي نمونه، توسط ابزار ویژه نمونه‌برداري تهیه می‌شود.

نمونه‌برداري از محموله کامیون و سایر موارد:
در این مورد نمونه‌ از سه نقطه مختلف محموله برداشت می‌شود و چنانچه در چندین کامیون بـاشد، به شرط آنکه محموله ها از سیلوي مشخص و در یک روز بـارگیري شده بـاشند، نمونه‌هاي برداشت شده از کامیون‌ها را می‌توان مخلوط نمود.

هر یک نمونه تهیه شده به یکی از روش‌هاي بـالا، بـاید به سه بخش تقسیم شود. یک بخش براي آزمون و بررسی به آزمایشگاه موسسه اسـتاندارد و یک بخش به آزمایشگاه کارخانه تحویل شود. بخش سوم نیز به عنوان نمونه شاهد در بسته بندي محکم و مقاوم نسبت به رطوبت، لاك و مهر شده و در یک مکان مورد اعتماد نگهداري شود. بسته بندي سیـمان پرتلند بـاید در کیسه هاي مناسب، مقاوم و قابل انعطاف بـارگیري شود. به طوریکه رطوبت و مواد خارجی به داخل آن نفوذ نکند و به هنگام حمل و نقل پاره نشود.

بسته بندی و نشانه گذاری سیـمان پرتلند

در صورت اسـتفاده از کیسه هاي کاغذي بـاید مشخصات پاکتها مطابق بـا اسـتاندارد ملی ایران به شماره ۴۵۴۳ بـاشد. نشانه‌گذاري روي هر کیسه محتوي سیـمان پرتلند بـاید موارد مندرج زیر به وضوح و بـا رنگ سیاه نوشته شده بـاشند. نشانه «پ-۱» براي سیـمان پرتلند نـوع یک بـاید بـا خط درشت و بـالاي محل نشانه‌گذاري روي هر کیسه نوشته شود. ضمناً مقاومت سیـمان نیز مثلا (۱-۳۲۵)،(۱-۴۲۵)،(۱-۵۲۵)، قید شود.

نشانه «پ-۲ » براي سیـمان پرتلند نـوع دو، نشانه «پ-۳» براي سیـمان پرتلند نـوع سه، نشانه «پ-۴» براي سیـمان پرتلند نـوع چهارم و نشانه «پ-۵» براي سیـمان پرتلند نـوع پنج بـاید بـا خط درشت و بـالاي محل نشانه‌گذاري روي هر کیسه نوشته شود.

جمله «سیـمان پرتلند» بـا ذکر نـوع آن، نام کارخانه سازنده و نشان بـازرگانی آن، وزن خالص سیـمان پرتلند داخل کیسه به کیلوگرم، تاریخ تولید سیـمان پرتلند بـاید روي هر کیسه بطور واضح نوشته شود.

در مواردي که سیـمان به صورت فله تحویل می‌شود، بـاید اطلاعات فوق به اضافه تاریخ تحویل، شماره سفارش و همچنین مشخصات دریافت کننده کالا در بـارنامه منعکس شود و همراه محموله ارسال گردد.

شرایط پذیرش کیفیت سیـمان پرتلند

چنانچه ویژگی‌هاي نمونه‌هاي آزمون شده هر محموله سیـمان بـا هر یک از ضوابط این اسـتاندارد مطابقت نداشته بـاشد آن محموله مردود اسـت. چنانچه هر محموله سیـمان پرتلند قبل از حمل به صورت فله بیش از شش ماه در سیلوي کارخانه مانده بـاشد و یا پس از انجام آزمونها به صورت بسته‌بندي (کیسه) بیش از سه ماه در اختیار فروشنده مانده بـاشد، بـاید قبل از مصرف، دوبـاره مورد آزمون و انطبـاق بـا اسـتاندارد قرار گیرد.

وزن اسمی هر کیسه سیـمان پرتلند ۵۰ کیلوکرم اسـت. چنانچه وزن هر کیسه کمتر از ۴۹ کیلوگرم بـاشد، می‌تواند از سوي خریدار پذیرفته نشود و چنانچه وزن میانگین هر کیسه از ۵۰ کیسه که به طور تصادفی از یک محموله انتخاب و توزین می‌شود، کمتر از ۵۰ کیلوگرم بـاشد، کل محموله مردود و غیرقابل پذیرش اسـت.

انبـار نمودن سیـمان پرتلند

نگهداري سیـمان پرتلند در کیسه و یا به صورت فله در سیلو، بـاید مطابق بـا اسـتاندارد ملی شماره ۲۷۶۱ ایران بـاشد. به طوریکه تشخیص محموله‌ها از یکدیگر، بـازرسی و نمونه‌برداري از هر یک به آسانی امکان پذیر بـاشد. محل نگهداري سیـمان بـاید کاملاً خشک بـاشد و رطوبت به داخل آن نفوذ ننماید.

تاییدیه کیفیت سیـمان پرتلند

بنا به درخواسـت خریدار، چنانچه در قرارداد خرید سیـمان پرتلند نیز قید گردیده شده بـاشد، فروشنده بـاید تاییدیه‌اي مبنی بر مطابقت کامل هر محموله بـا ویژگی‌هاي این اسـتاندارد همراه بـا یک برگ از نتایج آزمون‌هاي فیزیکی و شیمیایی هنگام تحویل به خریدار ارائه نماید.