سیمان چیست؟
سیمان ( Cement) در صنعت ساختمان به مادهای خاکستریرنگ گفته میشود که در مجاورت رطوبت خاصیت چسبندگی در آن ایجاد میشود. مهمترین جزء بتن سیمان است به دلیل آنکه در ترکیب آب و سیمان مادهای خمیری شکل به نام خمیر سیمان (Cement paste) ایجاد میشود. که سبب چسبندگی و ایجاد محیطی یکپارچه بین سنگدانهها میگردد. بهطورکلی به دو دسته طبیعی و غیرطبیعی تقسیم میشوند.
اجزای تشکیلدهنده سیمان کدام است؟
در بسیار از منابع از سیمانهای طبیعی با عنوان مواد شبه سیمانی و پوز ولانی یاد میشود البته سیمان پوز ولانی در اصل میتواند طبیعی یا غیرطبیعی باشد. ولی در بعضی منابع فارسی نوع پوز ولانی در دستهبندی طبیعی بیانشده است. علاوه بر این دستهبندی میتوان آن ها را به دودسته هیدرولیکی و غیر هیدرولیکی نیز تقسیمبندی کرد. نوع هیدرولیکی به سیمانی گفته میشود که نهتنها براثر واکنش با آب سخت میشود، بلکه محصولی مقاوم در برابر آب نیز تولید میکند. و نوع غیر هیدرولیکی به سیمانی که محصول تولیدشده از آن در مقابل آب پایایی و دوام ندارد گفته میشود.
مطابق استاندارد ASTM C150 سیمان پرت لند به سیمانی هیدرولیکی است که حاصل پودر کردن کلینکر (Clinker)، که اساساً حاوی سیلیکاتهای کلسیم هیدرولیکی است و معمولاً دارای یک یا چند شکل از سولفات کلسیم است که باهم آسیاب شده و محصولی به اسم سیمان میدهد. این تعریف با تعریف استاندارد ملی ایران هم مطابقت دارد. در تعریف فوق از لغت کلینکر استفاده شد که به کلوخههای تشکیلشده از ترکیب مواد پایه سیمان در حرارت بالا تشکیل میشود. وزن مخصوص پرت لند بهطور متوسط 3100 کیلوگرم بر مترمکعب است.
انواع سیمان پرت لند:
- تیپ یک I یا معمولی
- تیپ دو II یا اصلاحشده
- تیپ سه III یا زود گیر یا سیمان زود سخت شونده
- تیپ چهار IV یا دیر گیر یا با حرارت زایی کم
- تیپ پنج V یا ضد سولفات یا مقاوم در برابر سولفات
- پوز ولانی
انواع سیمان پرت لند استاندارد شامل پنج تیپ است که با اعداد یونانی نوشته میشود.
تیپ یک I یا معمولی:
این نوع برای مصرف عمومی در کارهای ساختمانی استفاده میشود.
تیپ دو II یا اصلاحشده:
این نوع در مواردی مصرف میگردد که احتمال میرود در محیط مقدار کمی سولفات وجود دارد. مانند مواردی که سازههای که در مجاورت آب زیرزمینی قرار دارند. چراکه بهطورمعمول غلظت سولفات در آب زیرزمینی بیشتر از آب معمولی است ولی بهطور غیرعادی این غلظت زیاد نیست.
در سیمان تیپ دو به نسبت سیمان تیپ یک دما با سرعت و میزان کمتری در بتن ایجاد میشود، به همین دلیل در بتنریزیهای حجیم استفاده از سیمان نوع دو معقولتر به نظر میآید چراکه مطابق مقررات ملی ساختمان دمای بتن تازه در بتنریزی معمولی و حجیم به ترتیب نباید از 32 و 15 درجه بیشتر باشد.
تیپ سه III یا زود گیر (زود سخت شونده) :
سیمانی با مقاومت زودرس است و ازآنجاکه درزمانی کوتاه، در حدود سه روز یا کمتر، میتواند مقاومتی بیشتر از مقاومت هفتروزه سیمان نوع یک را کسب کند، زود سخت شونده نامیده میشوند. از این نوع زمانی استفاده میشود که قالبها باید تا حد امکان زود بازشوند یا سازه باید بهسرعت مورد بهرهبرداری قرار گیرد. این نوع نیز در سازههای ویژه مانند سیلوها، که با کمک قالبهای لغزان اجرا میشوند نیز قابلاستفاده است.
در بسیاری از منابع آمده است که این سیمان به دلیل آنکه بیشتر از انواع دیگر آسیاب شده و بهنوعی ریز تر است خواص مربوطه را دارد. اما این تنها دلیل این موضوع نیست. در ساختار شیمیایی این سیمان تفاوتهای نسبتاً جزئی با سایر آن ها وجود دارد. مصرف آن در شرایطی که هوا سرد است به خاطر اینکه دوره عملآوری بتن را کاهش داده، بتن زودتر سخت میشود و دمای زیادی تولید میکند مناسب است. ولی از این نوع در بتنهای حجیم نمیتوان استفاده کرد چون دمای بتن حجیم تازه تا دمای 15 درجه مجاز است.
تیپ چهار IV یا دیر گیر (با حرارت زایی کم) :
این سیمان حرارت زایی بسیار کمی دارد و در شرایطی استفاده میشود که دمای بتن تولیدشده نیاز به کنترل دارد. روند کسب مقاومت زمانی که از تیپ IV استفاده میشود کند تر از سایر سیمانهاست. از آن در بتنهای حجیم مانند سدسازی استفاده میشود که در آن اختلاف دمای داخل بتن و محیط بتن نباید زیاد باشد چراکه موجب ترک عمیق در بتن میشود.
تیپ پنج V یا سیمان ضد سولفات یا مقاوم در برابر سولفات:
این سیمان در مقابل سولفات بسیار مقاوم است البته این نکته بسیار حائز اهمیت است. که در اجرای سازههای بتنی علاوه بر استفاده از سیمان تیپ V اجرای مناسب بتن هم مهم است یعنی باید بتن متراکم، نسبت آب به سیمان کم و عملآوری مناسب داشته باشد. استفاده از سیمان تیپ V در مناطقی مانند خلیجفارس و دریای عمان به دلیل آنکه همزمان سازه در معرض حمله همزمان یونهای سولفات و کلراید است مجاز نیست و بهتر است از سیمان تیپ II استفاده شود.
پوز ولانی (طبیعی یا غیرطبیعی):
پوز ول آنها عبارتاند از مواد سیلیسی یا سیلیسی و آلومینی که بهتنهایی دارای خاصیت چسبانندگی کم است. اما بهصورت ذرات ریز در دمای متعارف و در مجاورت با رطوبت، با هیدروکسید کلسیم واکنش میدهند و ترکیباتی را تولید میکنند که ساختار آنها تا حدودی مشابه ترکیباتی است که براثر هیدراسیون نوع پرت لند تولید میشود.
پوز ول آنها به دودسته طبیعی یا غیرطبیعی و مصنوعی تقسیم میشوند.
کاربرد سیمان در بتن
سیمان در بتن کاربرد دارد و وظیفه آن صرفاً چسباندن دانهها به یکدیگر است و بهخودیخود تأثیری در مقاومت و باربری ندارد .ازاینرو بتن خوب بتنی است که وقتی نمونهای از آن شکسته شود، دانههای سنگی آن از وسط شکسته شده و سیمانها پاره نشود.
سیمانها دارای ریشه آهکی میباشند . بهعبارتدیگر ماده اولیه و مواد تشکیلدهنده آنها آهک و ماده اولیه اصلی تولید آن سنگآهک است. بر این اساس سیمان ترکیبی است از اکسید کلسیم (آهک) با سایر اکسیدها نظیر اکسید آلومینیوم، اکسید سیلیسیم، اکسید آهن، اکسید منیزیم و اکسیدهای قلیایی که میل ترکیب با آب داشته است. و در مجاورت هوا و در زیرآب بهمرور سخت میگردد و دارای مقاومت میشود.
با توجه به مشخصه فوق میتواند دارای ترکیبات متفاوتی باشد و اصولاً جزو ملات های آبی محسوب میگردد. ملات های آبی از دوران گذشته شناختهشده بودند. ازجمله این ملات ها آهک است که مصریها و یونانیها با مخلوط کردن آن با خاکستر آتشفشانی، خاک آجر و آب بهنوعی آهک آبی دست مییافتند که خاصیت سخت شدن و فشار پذیری داشت. با به کار بردن این ساروج رومیها توانستهاند ساختمانهای عظیمی بسازند که هنوز بقایای آنها پس از گذشت چند هزار سال پابرجا و قابلمشاهده باشد. بسته بندی آن معمولاً در پاکت های 50 کیلوگرمی به فروش میرسد، هرچند مصرفکنندگان بزرگ تجاری مانند کارخانههای ساخت بتن و کارخانههای قطعات بتنی پیشساخته فله استفاده میکنند. و حمل آن توسط تانکرهای خاصی صورت میگیرد.
انواع سیمان
۱۲ نوع از سیمانهای رایج و پرکاربرد عبارتاند از:
- زود سخت شونده
- تندگیر
- با تولید حرارت کم
- با مقاومت سولفاتی بالا
- تشکیلشده از سرباره کوره
- با آلومینی بالا
- سفید
- رنگی
- پوز ولانی
- هوا زا
- منبسط شونده
- هیدرو گرافیک
واکنش تدریجی بیشتر پوز ول آنها با هیدروکسید کلسیم و مواد قلیایی حاصل از هیدراسیون سیمان، موجب ایجاد ژل بیشتر و مسدود شدن فضاهای خالی و درنتیجه کاهش نفوذپذیری بتن و افزایش مقاومت و دوام آن میشود.کسب مقاومت بتنهای حاوی افزودنیهای معدنی شامل پوز ول آنهای طبیعی، پوز ول آنهای مصنوعی و روبارهها به دلیل سرعت آهسته و فعالیت تدریجی آنها موجب کاهش سرعت هیدراسیون و گیرش و سخت شدن بتن میشود. درنتیجه به نسبت بتن معمولی نیازمند زمان عملآوری بیشتر است. بنا به دلایل فوق عموماً قالب مورداستفاده در این بتنها دیرتر باز میشوند.
دلیل استفاده از نوع پوز ول
استفاده از پوز ول آنها موجب کاهش مصرف سیمان میشود که این امر به کاهش هزینهها منجر میگردد.مواد پوز ولانی برای بتنریزیهای حجیم مانند پیهای با ارتفاع زیاد، سدسازی، ساخت پایه پل و…. استفاده کرد چراکه دمای هیدراسیون آنها بسیار کمتر از بتن ساختهشده با سیمان معمولی است.از نمونههای پوز ولان طبیعی میتوان به خاکستر آتشفشآنها، خاکستر پوسته برنج، کف سنگها اشاره کرد. از نمونه پوز ول آنهای غیرطبیعی میتوان به دوده سیلیس(میکرو سیلیس)، خاکستر بادی، روباره یا سرباره کوره آهنگدازی، متاکائولن و رس های تکلیس شده اشاره کرد.
حرف آخر
در این مقاله در مورد سیمان و اجزای تشکیلدهنده آن و سپس از کاربرد و انواع تیپ سیمان صحبت شده است.شما اگر قصد خرید و یا توزیع آن را دارید میتوانید به اپلیکشن تموک مراجعه نمایند.