ما در بهساز سیویل این مقاله قصد داریم انواع سیمان‌های پرتلند استاندارد و همچنین موارد مصرف و ویژگی های هرکدام را برای شما مهندسین عزیز شرح دهیم.
آشنایی با انواع سیمان پرتلند استاندارد
سرفصل های این مقاله:
- مقدمه
- سیمان نوع ۱: سیمان معمولی
- سیمان نوع ۲: سیمان اصلاح شده
- سیمان نوع ۳: سیمان زودگیر
- سیمان نوع ۴: سیمان کم حرارت
- سیمان نوع ۵: سیمان مقاوم در مقابل سولفات
- جمع بندی
به طورکلی به ماده‌ی چسباننده‌ی دانه‌های سنگی در بتن، سیمان گفته می شود. سیمان حدود ۷ تا ۱۵ درصد از حجم بتن را تشکیل می دهد. وظیفه اصلی سیمان عملاً چسباندن دانه‌های بتن به یکدیگر است. به تنهایی تاثیر قابل توجهی در مقاومت و باربری بتن ندارد.
انواع سیمان‌های پرتلند و کاربرد آن:
سیمان ها انواع مختلفی مثل انواع سیمان‌های پرتلند استاندارد، سیمان سفید و سیمان های رنگی، سیمان پرتلند سرباره ای و … دارند. که مقصود این مقاله آشنایی با انواع سیمان‌های پرتلند استاندارد به جهت کاربرد زیاد آن ها می باشد.
انواع سیمان‌های پرتلند به صورت استاندارد در پنج نوع ۱، ۲، ۳، ۴ و۵ تولید می شود. هر کدام از انواع سیمان استاندارد با تغییر میزان مواد خام اولیه و تغییر در مقدار ترکیبات اصلی سیمان ساخته می شود. در ادامه به بررسی خصوصیات و موارد کاربرد مصرف آن ها پرداخته می شود.
2.سیمان نوع ۱: سیمان معمولیمتداول ترین نوع سیمان است و در شرایط معمولی مصرف می شود. یعنی در جایی که در مجاورت با یون سولفات و کلرید(مثلا کنار دریا) مشکلی وجود نداشته باشد. شرایط ویژه ای از نظر سرعت گیرش و میزان حرارت در ضمن گیرش مورد نظر نباشد.
استاندارد ایران انواع مختلف سیمان تیپ ۱ را در سه نوع ۳۲۵-۱، ۴۲۵-۱ و ۵۲۵-۱ تقسیم بندی می کند. در هر مورد اعداد سمت راست، حداقل مقاومت فشاری ۲۸ روزهی ملات استاندارد ساخته شده با سیمان، برحسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع است. به عنوان مثال حداقل مقاومت فشاری ۲۸ روزه ملات ساخته شده با سیمان ۴۲۵-۱ برابر ۴۲/۵ مگاپاسکال خواهد بود.
نکته سیمان تیپ ۱:
در حال حاضر سیمان های تیپ ۱ اکثر کارخانه های کشور از نوع ۴۲۵-۱ می باشد.
3.سیمان نوع ۲: سیمان اصلاح شدهاین سیمان از نظر خصوصیات اصلاح شده است، بدین معنی که تا حدی کندگیر و کم حرارت بوده و تا اندازه ای در مقابل حملات سولفات ها مقاوم است. و برای استفاده در بتنی که در دریا یا ساحل مورد استفاده قرار می گیرد، مناسب است.
عکس ۱: نمونه بتن ریزی در مجاورت آب دریا با سیمان تیپ۲
4.سیمان نوع ۳: سیمان زودگیراین سیمان در مقایسه با انواع دیگر سیمان ریزدانه تر آسیاب شده و به همین جهت سرعت واکنش آن با آب بیشتر است. همچنین متناسب با زودگیر بودن یک سیمان پر حرارت بوده و در مقایسه با انواع دیگر سیمان پرتلند، بیشترین حرارت هیدراسیون را آزاد می کند. کاربرد سیمان نوع ۳ در بتن ریزی حجیم و در مقاطع ضخیم به دلیل افزایش حرارت در عمق مقطع و ایجاد تنش های حرارتی صحیح نمی باشد.
تعریف: جذب آب توسط دانه های ریز سیمان و انجام واکنش شیمیایی بین مولکول های اجزای اصلی سیمان و آب، هیدراسیون سیمان و یا آب گیری سیمان نامیده می شود.
موارد مصرف سیمان تیپ ۳:
الف) در هوای سرد:
مصرف سیمان تیپ ۳ در هوای سرد به دو دلیل مناسب است. اول آن که ای سیمان در ساعات اولیه مصرف، حرارت قابل توجهی آزاد کرده و باعث گرم شدن بتن می شود. دوم آن که سیمان زودگیر، غالب واکنش هیدراسیون را در روزهای اول عمر بتن انجام داده و بنا براین طول دوره مراقبت را کم کرده و هزینه مراقبت در هوای سرد را کاهش می دهد.
عکس ۲: نمونه بتن ریزی در هوای سرد با سیمان تیپ ۳
ب) در ترمیم و تعمیر بتن:
مصرف این سیمان در تعمیرات بتن بسیار مناسب است. زیرا این امکان را فراهم می کند که قسمت ترمیم شده سریعا به مقاومت مورد نظر رسیده و مورد بهره برداری قرارگیرد. ضمن آن که نگرانی و هزینه های مراقبت از بتن ترمیم شده را کاهش می دهد.
عکس ۳: ترمیم بتن با سیمان تیپ ۳
ج) جهت بازکردن سریع قالب:
در مواردی که محدودیت امکانات قالب وجود داشته باشد. استفاده از سیمان نوع ۳ به جهت کسب مقاومت سریعتر، امکان بازکردن زودتر قالب و استفاده مجدد آن را فراهم می کند.
5.سیمان نوع ۴: سیمان کم حرارتسیمان تیپ ۴ یک سیمان کندگیربوده و در هنگام گیرش حرارت کمی تولید می کند. و همچنین مقاومت خوبی از خود در مجاورت سولفات نشان می دهد.
موارد مصرف سیمان تیپ ۴:
الف) در هوای گرم:
در هوای گرم به خصوص در دمای بالای ۴۰ درجه سانتی گراد، دمای بالای محیط باعث تبخیر شدید آب بتن و کمبود آب در طول دوره ی هیدراسیون خواهد شد. ضمن آن که حرارت هیدراسیون سیمان به طور قابل توجه در روزهای اول عمر بتن این مسئله را شدت می بخشد. استفاده از سیمان نوع ۴ در این شرایط از دو جهت مناسب است. نخست آن که این سیمان ذاتا کم حرارت بوده و از طرفی به دلیل دیرگیربودن، حرارت هیدراسیون خود را در زمان طولانی تری آزاد می کند. بنابراین از شدت تبخیر و کمبود آب هیدراسیون می کاهد. ضمن آن که استفاده از این سیمان، مراقبت مرطوب از بتن و تامین آب لازم در سطوح بتنی را آسان تر می کند.
عکس ۴: نمونه بتن ریزی در هوای گرم با سیمان تیپ ۴
ب) جلوگیری از اتصال سرد:
اتصال سرد در حقیقت عدم پیوستگی کامل بین دو قسمت بتن است که به صورت جداگانه و در دو زمان متفاوت ریخته شده است. اگرچه اتصال سرد از نظر سازه ای ضعف عمده ای محسوب نمی شود، ولی در سازه های آبی محل مناسبی برای وقوع ترک و نشت آب به شمار می آید ضمن آن که ترک محتمل در محل اتصال سرد، موقعیت مناسبی برای نفوذ انواع یون به داخل بتن و خرابی های بعدی خواهد بود.
مصرف سیمان تیپ ۴ در چنین مواردی به دلیل سرعت کمتر گیرش، باعث می شود که فرصت بیشتری برای بتن ریزی لایه های جدید وجود داشته باشد. به طوری که قبل از آن که لایه های قبلی وارد واکنش شود. بتن جدید روی آن قرار گرفته و پیوند مناسبی را با آن برقرار نماید.
ج) بتن ریزی حجیم:
به منظور کاهش تنش های حرارتی در بتن ریزی های حجیم، استفاده از این سیمان بسیار مناسب است. بدین صورت که به دلیل حجیم بودن بتن، تبادل حرارتی عمق بتن با محیط بیرونی، کند تر صورت گرفته و بنابراین هنگامی که بتن سفت و سخت شده، هنوز دمای قسمت های مرکزی آن با محیط اطراف، یکنواخت نشده است و ممکن است اختلاف دمای عمق بتن با سطح بیرونی آن به بیش از ۵۰ درجه سانتی گراد برسد، پس استفاده از سیمان تیپ ۴ به دلیل کم حرارت بودن آن سبب می شود که اختلاف دمای قسمت های میانی بتن حجیم، کمتر از بتن مشابه ساخته شده با سیمان تیپ ۱ باشد، ضمن آن که فرایند سخت شدن بتن طولانی تر شده و در همین مدت نیز قسمتی از تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف صورت خواهد گرفت.
نکته: برای کاهش تنش حرارتی در بتن حجیم، گزینه های بعدی استفاده از سایر سیمان های کم حرارت نظیر سیمان نوع ۵ و یا ۲ می باشد.
عکس ۵: بتن ریزی حجیم با سیمان تیپ ۴
6.سیمان نوع ۵: سیمان مقاوم در مقابل سولفاتسیمان نوع ۵، سیمانی مقاوم در برابر حمله سولفات ها می باشد و در محیط هایی که یون سولفات وجود دارد استفاده از این سیمان مناسب است.
نکته بسیار مهم:
سیمان نوع ۵ برای مقاومت در مقابل نفوذ یون کلرید مناسب نیست. به همین دلیل اگر نفوذ هر دو یون سولفات و کلرید در بتن محتمل باشد(نظیر سازه های بتنی دریایی و ساحلی نظیر سازه های بتنی نزدیک خلیج فارس) باید به جای سیمان نوع ۵، از سیمان نوع ۲ استفاده شود.
7.جمع بندیانتخاب نوع سیمان برای استفاده در بتن و ملات، براساس شرایط آب و هوایی و محیطی، بسیار مهم بوده و انتخاب نادرست تیپ سیمان پرتلند استاندارد باعث ایجاد چالش های متفاوت و صرف هزینه های اضافی خواهد شد.
منبع:
کتاب تکنولوژی و طرح اختلاط بتن (دکتر داود مستوفی نژاد)
