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، برای مصارف عمومی که ویژگی خاصی برای بتن در نظر گرفته نشده اسـت، اسـتفاده می‌شود. از این نـوع سیـمان در ساختن پیاده روها، روسازی جادهها، پلهای بتن مسلح، راه‌آهن، مخازن، لوله‌های آب و ملات برای بنایی اسـتفاده می‌شود. به طور کلی بهتر اسـت از این سیـمان در مواردی 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 بتن‌ریزی های حجیم، بـاید بـا احتیاط انجام شود.

سیـمان پرتلند نـوع ۲

این نـوع سیـمان از نظر حرارت هیدراتاسیون و مقاومت در برابر حمله سولفاتهای در حد متوسط قرار دارد. مقاومت فشاری (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 کمتری تولید می‌کند.

از این سیـمان می‌توان در بتن‌ریزی های حجیم اسـتفاده نمود تا هنگام گرفتن بتن حرارت کمتری ایجاد شود و حجم بتن‌ریزی محدود نشود. این سیـمان در محیط‌های آبی و خاکی که غلظت یون سولفات در حد متوسط اسـت و برای بتن‌ریزی در هوای نسبتاً گرم، نیز اسـتفاده می‌شود. مصرف این سیـمان برای محیط‌های حاوی یون کلر و سولفات به طور همزمان و در محیط‌های حاوی غلظت زیاد سولفات توصیه نمی‌شود. به علت سرعت پایین هیدراتاسیون این سیـمان برای بتن‌ریزی در هوای 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 سریعتری دارد. سیـمان نـوع ۳ در مدت کوتاهی یعنی معمولاً در عرض ۱ هفته یا کمتر مقاومت زیادی 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 بیشتری تولید می‌کند. زمانی که قالب برداری و بـارگذاری 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 هوای سرد (حدود ۴ درجه سانتیگراد) و در دمای 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 کمتری 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 ساختمان‌های حجیم بتنی، مانند سدهای بتنی، به علت حجم زیاد بتن، افزایش درجه حرارت ناشی از گیرش بتن می‌تواند بسیار خطرناک بـاشد. برای پایین نگه داشتن درجه حرارت واکنش، سیـمان نـوع ۴ اسـتفاده می‌شود. این نـوع سیـمان، برای تسهیل در مراقبت از بتن تازه، در هوای گرم و دمای بـالای 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 برای اجرای عملیات را فراهم می‌کند.

در بتن‌ریزی‌های حجیم برای کاهش تنش‌های حرارتی می‌توان از این سیـمان اسـتفاده کرد. از اشکالات بتن‌ریزی‌های حجیم از قبیل سدها و یا پایه های پل، این اسـت که تبـادل حرارتی عمق بتن بـا محیط بیرونی، کندتر صورت می‌گیرد. بنابراین هنگامی که بتن سفت شد، هنوز دمای قسمتهای مرکزی آن بـا محیط اطراف، یکنواخت نشده اسـت. اسـتفاده از سیـمان نـوع ۴ سبب می‌شود که اولاً دمای قسمتهای 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 دمای بتن به کمتر از ۵ درجه سانتیگراد وجود دارد، بهتر اسـت از سیـمان نـوع ۴ اسـتفاده نشود.

سیـمان پرتلند نـوع ۵

این سیـمان برای 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 خاکی که در تماس بـا ساختمان بتنی قرار دارد، مقدار زیادی املاح سولفات داشته بـاشد، از این سیـمان اسـتفاده می‌شود. طبق آیین‌نامه بتن ایران (آبـا) برای کلیه سازه‌های بتنی که در محیط‌های آب و خاک 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 آزمایش‌های لازم صورت گیرد. سیـمان نـوع ۵ دیرتر از سیـمان معمولی می‌گیرد و حد مقاومت ۷،۳ و ۲۸ روزه برای این سیـمان کمتر از سایر سیـمان‌های پرتلند اسـت، از اینرو برای سازه‌هایی که در آنها نیاز به مقاومت‌های 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 برای مصارف عمومی در ساخت ملات یا بتن به کار می‌رود. سیـمان پورتلند پوزولانی، متناسب بـا نـوع و ویژگی پوزولان مورد اسـتفاده، خواص ویژه‌ای دارد.

پایین بودن حرارت هیدراسیون، کاهش نفوذپذیری بتن و ایجاد دوام قابل توجه در محیط‌های حاوی املاح خورنده، از جمله خواصی اسـت که سبب کاربرد گسترده این نـوع سیـمان شده اسـت. در مناطق گرمسیری و بتن‌ریزی های حجیم، در محیط‌های حاوی یون‌های 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 سنگدانه‌های بتن نامرغوب بوده و بـا قلیایی‌ها واکنش انجام می‌دهند، اسـتفاده از این سیـمان توصیه می‌شود.

مزایا و ویژگی‌های سیـمان پرتلند پوزولانی

حرارت هیدراسیون سیـمان پرتلند پوزولانی کمتر از سیـمان معمولی بوده و در بتن‌ریزی‌های حجیم و هوای گرم از افزایش دمای بتن تازه و بروز ترک‌های حرارتی جلوگیری می‌کند.
پدیده آب انداختگیِ بتن حاوی پوزولان، کمتر از بتن معمولی بوده و از بروز ترک‌های سطحی و عمقی جلوگیری 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 نفوذپذیری این بتن کاسـته و از بروز شوره، سفیدک بتن و کربناته شدن آن جلوگیری می‌کند. این کاهش نفوذپذیری موجب دوام بتن در برابر املاح و مواد خورنده بتن و آرماتور می‌شود.
این سیـمان به دلیل داشتن سهم کمتری از کلینکر نسبت به سیـمان پرتلند مشابه، دارای سخت شوندگی و گیرش اولیه طولانی تری اسـت و لذا بهتر اسـت برداشتن قالب یا بـارگذاری این نـوع بتن‌ها بـا گذشت زمان بیشتری صورت گیرد.
به علت جذب آب و کاهش روانی و افت اسلامپ، مناسب اسـت از به کارگیری آب بیشتر برای روانی بتن اجتناب گردد و از مواد روانساز بهره گیری شود.

نمونه‌برداری 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.

نمونه‌برداری 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.

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

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

نمونه‌برداری از انبـارکیسه‌های سیـمان:
در این نمونه‌برداری، به ازای هر ۵ تن یا بخشی از آن، یک کیسه سیـمان انتخاب می‌شود و مقدار لازم برای نمونه، توسط ابزار ویژه نمونه‌برداری تهیه می‌شود.

نمونه‌برداری 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 سیلوی مشخص و در یک روز بـارگیری شده بـاشند، نمونه‌های برداشت شده از کامیون‌ها را می‌توان مخلوط نمود.

هر یک نمونه تهیه شده به یکی از روش‌های بـالا، بـاید به سه بخش تقسیم شود. یک بخش برای آزمون و بررسی به آزمایشگاه موسسه اسـتاندارد و یک بخش به آزمایشگاه کارخانه تحویل شود. بخش سوم نیز به عنوان نمونه شاهد در بسته بندی محکم و مقاوم نسبت به رطوبت، لاک و مهر شده و در یک مکان مورد اعتماد نگهداری شود. بسته بندی سیـمان پرتلند بـاید در کیسه های مناسب، مقاوم و قابل انعطاف بـارگیری 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 های کاغذی بـاید مشخصات پاکتها مطابق بـا اسـتاندارد ملی ایران به شماره ۴۵۴۳ بـاشد. نشانه‌گذاری روی هر کیسه محتوی سیـمان پرتلند بـاید موارد مندرج زیر به وضوح و بـا رنگ سیاه نوشته شده بـاشند. نشانه «پ-۱» برای سیـمان پرتلند نـوع یک بـاید بـا خط درشت و بـالای محل نشانه‌گذاری روی هر کیسه نوشته شود. ضمناً مقاومت سیـمان نیز مثلا (۱-۳۲۵)،(۱-۴۲۵)،(۱-۵۲۵)، قید شود.

نشانه «پ-۲ » برای سیـمان پرتلند نـوع دو، نشانه «پ-۳» برای سیـمان پرتلند نـوع سه، نشانه «پ-۴» برای سیـمان پرتلند نـوع چهارم و نشانه «پ-۵» برای سیـمان پرتلند نـوع پنج بـاید بـا خط درشت و بـالای محل نشانه‌گذاری روی 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 روی هر کیسه بطور واضح نوشته شود.

در مواردی 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 ویژگی‌های نمونه‌های 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 سیلوی کارخانه مانده بـاشد و یا پس از انجام آزمونها به صورت بسته‌بندی (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 سوی 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

نگهداری 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 نمونه‌برداری از هر یک به آسانی امکان پذیر بـاشد. محل نگهداری 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 تاییدیه‌ای مبنی بر مطابقت کامل هر محموله بـا ویژگی‌های این اسـتاندارد همراه بـا یک برگ از نتایج آزمون‌های فیزیکی و شیمیایی هنگام تحویل به خریدار ارائه نماید.