سیمان

سیمان

تاریخچه

تا قبل از قرن نوزدهم محصولات مختلفی برای ساخت ملات آبی به کارر برده می شد . سال هاست که ایرانیان ساروج را به عنوان ملات آبی مصرف میکنند. اجزای آن به صورت مخلوط ، ترکیبات مورد نظر را به وجود می آورد. مردم روم قدیم از اختلاط یک نوع خاکستر و یا گرد و غبار آتش فشانهای نزدیک پوتزولی با آهک شکفته ، ماده ای شبیه سیمان امروزی به دست می آوردند که در برابر آب و هوا مقاوم بود . همین عمل را یونانیان با خاک سانترین و در شمال اروپا با تراس و آهک شکفته انجام می دادند.

در سال 1824 م . ژوزف اسپین طرح اصلاحی خود را برای آهک آبی تحت عنوان سیمان پرتلند به ثبت رساند . این نام به علت تشابه مواد اولیه به سنگهای ناحیه پرتلند در انگلستان انتخاب شده است.

امروزه سییمان پرتلند یکی از اصلی ترین مصالح چسبنده است که در حجم تولید و میزان مصرف همتایی ندارد . در ساختمانهای مدرن ، سیمان پرتلند به عنون مصالح پایه به مصرف میرسد و از آن به طور گسترده ای در صنعت پیش ساخته استفاده میشود.

ساختار شیمیایی سیمان پرتلند

سیمان پرتلند یکی از مصالح چسبندۀ آبی ( هیدرولیک ) است که در آب و هوا سخت میشود . این سیمان محصول آسیاب کردن مخلوطی از آهک و رس اسست که بر اثر حرارت به خوبی پخته شده اند. وجود رس نشان دهندۀ وفور سیلیکات کلسیم در کلینکر است که مخلوطی از مواد اولیه است که حرارت دیده و گاخته شده اند و به صورت گلوله هایی به قطر 10 تا 40 میلیمتر در امده است . کیفیت کلینکر بیان کننده مشخصات سیمان است که مقاومت های به دست آمده ، دوام و تحمل شرایط مختلف ، از آن جمله اند.

برای کنترل زمان خودگیری سیمان در هنگام آسیاب کردن کلینکر آن را با 1.5 تا 3.5 درصد وزنی گچ مخلوط مینمایند . بر حسب نیاز ممکن است سیمان پرتلند به همراه خود تا 15 % وزنی فزودنی های لازم را داشته باشد . کیفیت کلینر به خصوصیات شیمیایی و معدنی مواد اولیه و ترکیب آنها بستگی دارد . کلینکر سیمان پرتلند به وسیلۀ مخلوطی از سنگآهک و خاک رس تهیه میشود . سنگ آهک بیشتر از دو اکسید ( CO2+ CaO ) تشکیل شده است . در حالیکه خاک رس متشکل از انواع مواد معدنی میباشد که سه اکسید ( Fe2O3 ، Al2O3 ، SiO2 ) اساس آنها را تشکیل میدهد . اکسید باقیمانده Fe2O3 ، Al2O3 ، SiO2 ، CaO کلینکر را تشکیل میدهند .

به غیر از اکسید های زنجیره ای بالا ، کلیمکر سیمان پرتلند اکسیدهای دیگری نیز مانند اکسید منیزیم و اکسیدهای قلیایی به همراه دارد که حضور آنها کیفیت سیمان را به شدت کاهش میدهد . اکسید منیزیم که در حرارت 1500 درجه سانتی گراد زنده میشود و در مجاورت با آب به آرامی متبلور میگردد ، موجب بروز ترک در بتن یا ملات میشود . بنابراین مقدار آن نباید از 5 % وزنی در سیمان تجاوز نماید . وجود بیش از 1 % اکسیدهای قلیایی ، نقصان کیفی در سیمان به دست آمده ایجاد میکند .

اکسیدهای یاد شده به صورت آزاد در کلینکر وجود ندارند ، ولی به صورت ترکیب در روند گداختن مواد اولیه به اشکال مختلف ظهور میکنند . و آهنا را به صورت مختصر C3A4 ، C2S ، C3S ، C4AF نیز نمایش میدهند.

Alit 3CaO ، SiO2 سه کلسیم سیلیکات

Belit 2CaO ، SiO2 دو کلسیم سیلیکات

3CaO ، Al2O3 سه کلسیم سیلیکات

4CaO ، Fe2O3 ، Al2O3 سه کلسیم سیلیکات

مواد اولیه به دقت آزمایش و اندازه گیری میشود به طوری که پس از C 1500 حرارت در کوره CaO آزاد در کلینکر باقی نمی ماند زیرا پس از تماس با آب مانند Mgo منبسط گردیده و موجب بروز ترک در محصول میشود.

سیمان پرتلند با توجه به تنوع موادد اولیه و همچنین روشهای تولید مختلف از دیدگاه های مختلف شیمیایی و کانی شناسی خصوصیات مختلفی را به دست می آورد.

تولید سیمان پرتلند

مواد خام برای تولید سیمان پرتلند باید 75 % - 78 % کربنات کلسیم و 25 % - 22 % مواد رسی داشته باشد .

خاکی که دارای ویژگی یادشده باشد به ندرت در طبیعت یافت میشود . بنابراین سیمان پرتلند معمولا از مخلوط سنگ آهک و خاک رسکه به کمک میزان معینی مواد افزودنی که اکسید هاای مورد نظر را تأمین میکند ، تهیه میشود.

روند تولید سیمان پرتلند مراحل زیر را طی میکند : تهیه مواد اولیه و تکمیل کمبود ها ، گداختن مخلوط ، آسیاب نمودن کلینکر به دست آمده به همراه مواد افزودنی مورد نیاز .

دو راه کار اصلی برای تولید سیمان پرتلند وجود دارد . روش تر و روش خشک ، که از لحاظ چگونگی اختلاط مواد اولیه متفاوتند . در روش تر مواد اولیه به کمک آب مخلوط میشوند و مواد اولیه که به صورت خمیر در آمده اند پخته میشوند . در روش خشک مصالح به صورت خشک مخلوط و گداخته میشوند . در حال حاضر تولید سیمان پرتلند به روش تر به علت کیفیت بالای محصول ترجیح داده میشود.

مواد اولیه پس از جدا شدن در معدن به کارخانه حمل و سپس آسیاب میگردد . خاک رس در حوضچه های لجن به کمک آب خرد میشود . سپس خمیر به دست آمده در آسیاب های مخصوص با آهک خرد شده مخلوط و یک دست میشود . در انتها مخلوط خامه ای شکل به سیلوهای مخصوص هدایت میشود و در اینجا پس از آزمایش ، کمبود مشخص و به مخلوط اضافه میگردد.

از این خمیر برای تغذیۀ کورۀ دوّار خوابیده که از ورق فولادی تشکیل و با آجر نسوز آستر شده است ، استفاده میکنند . این کوره ها از 150 تا 230 متر طول و از 4 تا 7 متر قطر و حدود 4 درجه شیب دارند . خمیر از انتهای فوقانی به داخل کوره تزریق و از انتهای دیگر شعلۀ آتش گرمی 1500 درجۀ سانتی گراد را فراهم می آورد.

دانه های کلینکر داغ که متخلخل و میل ترکیبی زیادی با آب دارند به طرف قسمت خنک کننده حرکت می کنند و در آنجا به کمکجریان هوا سرد میشوند ، به صورتی که در زمان تخلیه حدود صد درجۀ سانتیگراد حرارت دارد . کلینکر به طرف سیلو حرکت میکند و یا در صورت اطمینان از عدم وجود اکسیدهای کلسیم و منیزیم مستقیما به قسمت آسیاب منتقل میشود.

در آسیاب کلینکر با نسبت متناسب گرد گچ مخلوط و آسیاب میشود و سیمان به دست مده از سیلوها به سمت بخش بسته بندی هدایت میگردد. سیمان معمولا در کیسه های 50 کیلویی که دارای حجم تقریبی 30 دسی متر مکعب است ، بسته بندی میشود . برای کارهای یزرگ ساختمانی چون پل ها و سدهای بتنی ، سیمان را میتوان به صورت فلّه با کامیون های دارای مخزن مخصوص حمل کرد و در سیلوهای سیمان انبار نمود.

خودگیری و سخت شدن مخلوط های سیمانی

زمانی که سیمان با آب مخلوط شود ، وتکنش شیمیایی آغاز میشود . بر روی سطح هر دانۀ سمان ، لعابی که از هیدراته شدن حاصل میشود پدید می آید ، که بر اثر اتصال این هیدرات ها به یکدیگر تمام دانه ها به هم ارتباط می یابند . بر اثر این ارتباط ، بتن سفت و سخت میگردد و در نهایت مقاومت حاصل میشود . خودگیری مخلوط سیمانی و بتن را میتوان بر اساس کاهش کارآیی آن تشخیص داد که معمولا در حدود سه ساعت پس از جا دادن و متراکم کردن بتن انجام میشود و به نسبت های اختلاط و شرایط هوا بستگی دارد . یک یا دو ساعت بعد از تولید و به کارگیری مخلوط سیمانی گیرش انجام و سیمان سخت میشود . باید در نظر داشت که در این مرحله ، مخلوط سیمانی مقاومت بسیار کمی دارد و به آسانی آسیب پذیر است . واکنش های شیمیایی ادامه یافته و بتن سخت تر و مقاوم تر میشود . بیشتر واکنش ها و همچنین کسب مقاومت ، در ماه اول اول عمر بتن به عنوان یک مخلوط سیمانی صورت میپذیرد ، ولی تا سال های زیادی به کندی ادامه میابد.

این واکنش های شیمیایی (( هیدراتاسیون )) نامیده میشود که با تولید حرارت همراه است . مقاومت بتن در هوای سرد به کندی و در هوای گرم با سرعت بیشتری صورت میگیرد ، در نتیجه این خودگرمایی در هوای سرد مفید واقع میشود.

از مخلوط نمودن سیمان پرتلند و آب ، خمیر چسبناک سیمانی حاصل میشود که به مرور غلظت یافته و شکل سنگ به خود میگیرد . این مصالح چسبنده در سه مرحلۀ تحلیل و هیدراتاسیون ، شکل گیری مواد کللوئیدی و تبلور سخت میشود.

وقتی سیمان با اب مخلوط میشود ، جریان پچیدۀ فیزیکی شیمیایی آغاز میشود . ابتدا اکسیدهای موجود در سطح دانه سیمان شروع به حل شدن میکنند تا آنکه محلول اشباع گردد . سپس ذرّات ریز کللوئیدی هیدراتی به کمک آب و دانه سیمان شکل میگیرند . در همین زمان خودگیری اولیه آغاز میشود و سپس اجزای کللوئیدی که اخیراً شکل گرفته اند با تشکل بلوری بزرگتر میشوند ؛ این روند با سخت شدن و کسب استحکام بیشتر همراه میشود . سرعت هیدراته شدن مواد موجود در کلینکر معیار سخت شدن آنهاست هر چه سرعت این عمل بیشتر باشد عمل سخت شدن سریع تر صورت میپذیرد.

توده های کللوئیدی هیدرات ها حاصل از عمل هیدراته شدن کلینکر در خصوصیات چسبندگی و پلاستیسته خمیر سیمان موثر هستند.

ابتدا خمیر سیمان اصطکاک بین دانه بندی را کاهش میدهد و باعث بی ثباتی و سهولت حرکت در بتن میشود . در صورتی که حالت چسبندگی آن مانع از جدا شدن دانه بندی بتن در حین انتقال و ریختن میشود . هر چند برای مدت کوتاهی خمیر به صورت پلاستیک و چسبنده باقی میماند . انبوهی محصولات هیدراته شده موجب یک پارچگی آنها میگردد و از آن پس خمیر حالت پلاستیکی و سهولت حرکت خود از دسن میدهد . استحکام خمیر سیمان در این مرحله همان خودگیری اولیه است.

تحکیم بیشتر خمیر سیمان موجب تشکیل کریستال ها شده و باعث استحکام مخلوط سیمانی و سخت شدن آن میگردد .

عوامل موثر در خودگیری سیمان

• ترکیبات شیمیایی : تغییر میزان مواد تشکیل دهندۀ سیمان موجب دگرگونی در سرعت خودگیری آن میگردد.
• مقدار پخت : سیمان نپخته تاب ملاتش کم است ، همچنین سیمانی که بیش از حد حرارت دیده باشد کندتر هیدراته میشود.
• حرارت محیط : افزایش حرارت محیط سبب خودگیری سریع سیمان میشود . مخلوط های سیمانی نباید در مدت خودگیری در حرارت کمتر از 2 درجه سانتیگراد قرار گیرند . مگر اینکه پیشگیری های مربوط انجام شده باشد . حتی در این درجه حرارت نیز مقاومت مخلوط سیمانی پایین تر از زمانی است که حرارت معتدل میباشد . در اینگونه موارد میتوان از ن دسته از سیمان ها که از خود حرارت بیشتری نشان میدهند استفاده کرد و سعی در حفظ این حرارت کرد . باید دانست استفاده از مخلوط های سیمانی در حجم های بزرگ سبب بروز حرارت زیادی خواهد شد که زیان آور است . در اینگونه موارد از سیمان هایی که حرارت کمتری در هنگام خودگیری از خود پس میدهند ، استفاده میشود.
• مدت انبار : هر چه بین زمان استفاده از سیمان و زمان پختن آن طولانی تر شود ، خودگیری آن نیز کندتر است.
• آب : آب همراه با املاحی چون گچ ، خودگیری سیمان را کند میکند . به همین ترتیب مواد شیمیایی موجود در آب هر یک به نحوی در مشخصات محصول سیمانی موثرند. برای تهیه محصولات سیمانی باید از آب آشامیدنی بی بو و طعم و رنگ و همچنین به مقدار مناسب بهره برد.

عوامل موثر در سخت شدن و استحکام سیمان

گرفتن و سخت شدن محصولات سیمانی براثر تشکیل و توسعه بلورهای حاصل از مواد کللوئیدی است و عوامل موثر بر این فرآیند عبارتند از :

• مقدار آب : آبی که برای ساختن محصولات سیمانی مصرف میشود به سه بخش تقسیم میگردد.

• آب به میزان 25 درصد وزن سیمان با آن ترکیب میگردد.
• آب به میزان 15 درصد وزن سیمان به شکل لعاب در ملات میماند.
• باقی آن در فضای بین ذرّات باقی می ماند و به مرور زمان تبخیر میشود .
• آب و هوای به جا مانده در محصولات سیمانی آن را پوک و از تاب آن می کاهد . از این رو نباید در ساختن مات آب اضافی مصرف کرد . اما حفظ محصول سیمانی در محیط مرطوب ضروری است . مقدار آب همراه با آن به عوامل مختلفی چون گرمای هوا ، شکل دانه های پر کننده و زمان مصرف بستگی دارد.

• مقدار سیمان : تغییرات مقدار سیمان باعث تغییراتی در مقاومت فشاری آن میگردد.
• زمان : هرچه محصول سیمانی بیشتر در محل محفوظی باقی بماند مقاومت آن بیشتر خواهد شد . بتن حاصل از سیمان پرتلند معمولی در شرایط متعارف پس از 3 روز 30 درصد و پس از 28 روز 86 درصد مقاومت نهایی را پیدا میکند .
• ترکیب شیمیایی : هرچه مقدار ترکیبات مواد اولیه سیمان دقیق تر باشد مقاومت بیشتری حاصل خواهد شد . در این مورد ترکیبات گوگردی ، قلیایی و اکسید منیزیم تاثیر تخریبی در مقاومت محصول سیمانی دارند .
• شرایط محیطی : هر چه میزان حرارت و فشار در هنگام سخت شدن بتن بیشتر باشد مقاومت ان بیشتر خواهد شد اما افزایش بیش از حد فشار باعث سقوط مقاومت بتن خواهد شد . برای جلوگیری از این مسئله ترکیبات خاصی به آن می افزایند . افزایش حرارت باعث تبخیر آب در بتن و پوک شدن آن میشود. برای مقابله با این مسئله آن را مرطوب نگه داری میکنند.
• وزن مخصوص : هر چه هوای مخلوط سیمان بیشتر خارج شود و وزن مخصوص بیشتری داشته باشد مقاومت بالاتری به دست خواهد آمد.

میزان اختلاط

مخلوط های سیمانی را به نسبت های حجمی تهیه می نمایند . گرچه اعمال نسبتهای وزنی از دقت بیشتری برخوردار است . به طور مثال ملات ماسه ، سیمان 1:6 مخلوطی است شامل یک قسمت سیمان و 6 قسمت ماسه شسته به همراه آب و یا بتن 1:2:3 شامل یک حجم سیمان ، 2 حجم ماسه و 3 حجم شن است . کیفیت دانه های سنگس در کیفیت بتن تاثیر عمده ای را به جای میگذارد . باید دانست که تراکم سیمان در تمام نقاط بتن یکسان نیست و این مساله باعث میشود در نقاطی از آن تراکم سیمان افزایش یابد .

مقدار اب با میزان رطوبت محیط ، رطوبت دانه های سنگی و شکل آنها ، حرارت هوا ، نوع سیمان و مکان مصرف و نوع مصرف متناسب است.

انواع سیمان

سیمان پرتلند معمولی نوع (1)

این نوع سیمان بیشترین کاربرد را دارد و برای ساخت بتن جهت ساختمانها و جاده ها و کلیه کارهایی که نیاز به خواص ویژه ای نیست مصرف می گردد . کسب مقاومت این سیمان برای تمام کارهایی بتنی به اندازه کافی سریع است .

ملات ها و بتن ها که با سیمان پرتلند معمولی ساخته میشوند در هنگام تهاجم اسیدها و سولفات ها صدمه میبینند . سولفات ها ممکن است در خاک ها و آجرهای رسی و ابهای زیر زمینی و آب دریا وجود داشته باشد . اسیدها ممکن است در خاکها و آبهای زیر زمینی که نتیجه تجزیه ی فضولات صنعتی یا مواد آلی در خاک هستند مشاهده شوند در چنین مواقعی باید از انوع دیگر سیمانها استفاده نمود تا از خرابی بتن ناشی از وجود عناصر فوق جلوگیری شود .

سیمان پرتلند ممتاز ( نوع 2 )

این نوع سیمان همانند سیمان چرتلند معمولی است با این تفاوت که مواد اولیه آن را با دقت بیشتری تهیه و تولید و بیشتر آسیاب می کنند . اینگونه سیمان ها خیلی سریع خود را میگرند و به سرعت هم سخت میشوند و مقاومت افزون تری در برابر هجوم سولفات ها از خود نشان میدهند.

سیمان پرتلند زودگیر ( نوع 3 )

از لحاظ شیمیایی این نوع سیمان مشابه سیمان پرتلند معمولی است ؛ ریز بودن ذرات آن ، باعث کسب سریع مقاومت در اوایل عمر بتن میشود . واژه زودگیر نباید با خودگیری سریع اشتباه گردد. در بتنی که با سیمان پرتلند زودگیر ساخته میشود خودگیری اولیه مشابه سیمان پرتلند معمولی است ، ولی پس از خودگیری اولیه ، سرعت کسب مقاومت بتن بیشتر میشود . این سرعت کسب مقاومت بتن بیشتر میشود . این سرعت کسب مقاومت ، باعث میگردد که قالب برداری در زمان کوتاه تری انجام پذیرد . به همین دلیل این نوع سیمان بیشتر در کارخانه های قطعات پیش ساخته یا زمانی که در کارگاه ، کار باید با سرعت انجام پذیرد ، مصرف میگردد.

به دلیل آنکه این نوع سیمان نسبت به سیمان پرتلند معمولی تولید حرارت بیشتری میکند مصرف آن در هوای سرد توصیه میشود و اثر منفی دمای پایین در بتن را خنثی میکند . روش انبار کردن و مصرف سیمان زودگیر مشابه سیمان چرتلند معمولی است.

سیمان پرتلند کم حرارت ( نوع 4 )

روند کسب مقاومت ان نوع سیمان به آهستگی صورت میگرد و همان طور که از نام آن مشخص است ، مقدار حرارت تولید شده توسط آن نسبت به سیمان پرتلند معمولی کمتر است . به این دلیل مصرف آن برای بتن ریزی های با حجم زیاد مانند سدها یعنی در جایی که کم شدن حرارت بتن امری حیاتی است ، الزامی میشود.

سیمان پرتلند ضد سولفات ( نوع 5 )

هر چند روش تولید این نوع سیمان مانند پرتلند معمولی است ، اصلاح مواد اولیه و کاهش آلومینات کلسیم باعث میگردد تا از لحاظ ترکیب های شیمیایی کمی با یکدیگر تفاوت پیدا کنند . به نحوی که مقاومت بهتری در مقابل تهاجم شیمیایی ناشی از سولفات ها در شرایط مرطوب در پس آب های صنعتی ، آجرهای رسی و همچنین شرایط قلیایی از خود نشان دهد .

معمولا رنگ این نوع سیمان نسبت انواع دیگر ، کمی تیره تر است . به طور کلی سیمان ضد سولفات برای بتن هایی که در معرض سولفات قرار دارند ، مانند آب دریا ، خاک یا آب زیرزمینی دارای سولفات ، مصرف میشود . دوام بتن و و مقاومت آن در مقابل تهاجم عوامل شیمیایی بیشتر به نحوۀ تهیه و نفوذناپذیری و تراکم مناسب آن بستگی دارد . نفوذپذیری بتن کم عیار بیشتر از بتن پرمایه است و چنانچه از سیمان پرتلند ضد سولفات استفاده شود ، مقدار آن نباید کمتر از 280 کیلوگرم در متر مکعب بتن باشد ( برای بتن با حداکثر اندازه سنگ دانه 20 میلی متر ) و نسبت آب به سیمان نباید بیش از 55 % در نظر گرفته شود . گاهی لازم است که مقدار سیمان مصرفی بیش از مقدار فوق باشد ، بدون آنکه نسبت آب به سیمان تغییر کند ، این افزایش مقدار سیمان به علت بیشتر شدن مقاومت محصول انجام میپذیرد.

مقاومت سیمان ضد سولفات مانند سیمان پرتلند معمولی است گرچه کمی کندتر به سختی نهایی میرسد . همچنین این نوع سیمان مقداری کمتر از سیمان پرتلند معمولی حرارت تولید میکند ، که برای بتن ریزی حجیم و مقاطع ضخیم به علت تولید حرارت کمتر ، مصرف این نوع سیمان مناسب است .

از مصرف کلرور کلسیم یا مواد مضافی که دارای کلرور کلسیم هستند همراه با این نوع سیمان ، باید این نوع سیمان ، باید اجتناب گردد ، زیرا مقاومت سیمان در مقابل سولفات ها کاهش میابد.

سیمان پرتلند روباره آهن گدازی ( سرباره )

این نوع سیمان از آسیاب شدن مخلوطی از کلینکر سیمان پرتلند معمولی و روباره کورۀ آهن گدازی ساخته میشود.

این نوع سیمان برای کلیۀ مواردی که سیمان پرتلند معمولی استفاده میشود ، قابل مصرف است ، اما کسب مقاومت اولیه آن کندتر صورت میگیرد ، به خصوص اگر هوا سرد باشد ، بنابراین در مواقعی که قالب برداری در زمان کوتاه تری انجام میپذیرد ، ممکن است مصرف این نوع سیمان مناسب نباشد . سیمان پرتلند سرباره یک سیمان کم حرارت است و مانند سیمان پرتلند ضدسولفات برای کاهش حرارت در قطعات ضخیم به عنوان یک مزّیت ، میتوان آن را مصرف نمود . مقاومت سیمان روباره ای در مقابل تهاجم مواد شیمیایی به خصوص در آب دریا ، بیشتر از مقاومت سیمان پرتلند معمولی است.

سیمان پرتلند سفید

سیمان پرتلند سفید از مواد خاصی ساخته میشود که دارای آهن و منگنز بسیار کمی است .

مصرف این نوع سیمان محدود به جایی است که نیاز به نما با با رنگ سفید یا روشن باشد ، و معمولا همراه با سنگ دانه های مخصوصی استفاده میگردد . از آنجا که قیمت سیمان پرتلند سفید حدود دو برابر سیمان پرتلند معمولی است ، بنابراین در تمام مراحل کار ، انتقال ، مخلوط کردن ، باید رعایت احتیاط به عمل آید تا از آلودگی جلوگیری شود و تمام وسایل نیز باید تمیز باشند.

خواص گیرش و کسب مقاومت این نوع سیمان مشابه سیمان پرتلند معمولی است و جدا از لزوم دقت بیشتر ، فرقی از لحاظ روش انبار کردن و مصرف با سیمان پرتلند معمولی ندارد .

عمل آوردن ملات با سیمان سفید نیاز به دقت کافی دارد ، زیرا به راحتی در اوایل کار کثیف میشود و تقریبا تمیز کردن آن غیر ممکن است . استفاده از زورقه های پلاستیک برای عمل آوردن آن و دوری از گرد و غبار ، روش مناسبی برای نگهداری ملات در اوایل کار است.

سیمان پرتلند بنایی

سیمان بنایی نوعی سیمان برای ساخت ملات و اجرای کارهای بنایی و نازک کاری است و از این سیمان نباید برای ساخت بتن استفاده کرد.

این نوع سیمان از سیمان پرتلند معمولی و مقداری پودر سنگ بسیار ریز و پر کننده و مواد حباب ساز ، ساخته میشود و بدون آنکه نیاز به آهک باشد میتوان از آن ملاتی با کارایی مناسب ساخت.

سیمان پرتلند ضد رطوبت

این نوع سیمان مشابه سیمان پرتلند معمولی است که مقداری ماده مضاف دافع آب به آن افزوده شده است . خواص سیمان پرتلند ضد رطوبت مشابه خواص سیمان پرتلند معمولی است و به همان صورت مصرف میشود .

مقاومت در مقابل نفوذ رطوبت به بتن با کنترل مناسب مخلوط و تراکم مطلوب حاصل میگردد . مزایای عمدۀ این نوع سیمان موقعی است که در پشت لایۀ نازک کاری استفاده گردد تا عمل مکش آب کنترل و کاهش یابد و لایۀ نازک کاری آب خود را پس ندهد.

سیمان پرتلند ضد آب

این نوع سیمان مشابه سیمان سیمان پرتلند معمولی است که در هنگام تولید بر روی آن فرآیند به خصوصی انجام میپذیرد تا یک روکش ضد آب بر روی ذرّات سیمان به وجود آید که در موقع انبار کردن از جذب رطوبت جلوگیری نماید.

استفاده از سیمان پرتلند ضد آب محدود به مواقعی است که شرایط انبار کردن نامطلوب بوده یا زمان انبار کردن بیش از سه ماه قبل از مصرف باشد .

در هنگام اختلاط ، روکش ضد آب از بین میرود و سیمان با آب به طور معمول واکنش نشان میدهد . چنانچه از این نوع سیمان استفاده شود ، باید زمان اختلاط را حداقل برای یک دقیقه بیش از حد معمول افزایش داد .

توصیه میشود که از مخلوط کن دست استفاده نشود.

سیمان با آلومین بالا

سیمان با آلومین بالا، سیمان پرتلند محسوب نمیشود . این نوع سیمان از پخت مخلوط سنگ آهک و بوکیست ( سنگ معدن آلومینیم ) در کوره به دست می آید .

روند خودگیری بتن ساخته شده از سیمان با آلومین بالا مشابه سیمان پرتلند معمولی است ولی وقتی روند سخت شدن آغاز شود ، کسب مقاومت آن بسیار سریع است و این مقاومت ظرف 24 ساعت به بیش از Kg/Cm2 550 میرسد.

در مقابل تهاجم عوامل شیمیایی مانند سولفات ها و اسیدهای رقیق ، سیمان با آلومین بالا مقاومت بیشتری نسبت به سیمان پرتلند معمولی از خود نشان میدهد . اگر این سیمان پرتلند آلوده شود ، گیرش آن ناگهانی خواهد بود ، بنابراین تمام وسایل از قبیل مخلوط کن ، چرخ دستی و ... باید از وجود سیمان پرتلند تمیز گردد.

سیمان با آلومین بالا باید جدا از سیمان های دیگر انبار شود و هیچ نوع ماده اضافی با آن مخلوط نگردد.

سیمان پوزولانی

سیمان پوزولانی که مخلوطی از دوده نرم یا پودر سرباره کوره آهن گدازی و سیمان پرتلند معمولی است . این دوده نسبت به آهک آزادی که در هنگام هیدراتاسیون سیمان پرتلند آزاد میشود عکس العمل نشان میدهد.

سیمان پوزولانی از نوع سیمان های کم حرارت است ، همچنین خودگیری اولیه آن کندتر از سیمان پرتلند معمولی انجام میشود و سخت شدن نهایی آن تا 12 ماه طول میکشد . این فراورده مقاومت خوبی در برابر آب دریا و سولفات ها دارد.

خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مخلوط های سیمانی

تمام سیمان ها وقتی با آب مخلوط میشوند به یک مصالح سخت تبدیل میگردند و همگی در تماس با آب سخت تر میشوند . اختلاف کلی آنها در زمان خودگیری ، میزان استقامت ، مقاومت در برابر فعل و انفعالات شیمیایی و رنگ میباشد.

تمام سیمان ها به هنگام خودگیری و سخت شدن انقباض پیدا میکنند . این انقباض در روزهای اولیه پس از هر بار مرطوب نمودن بتن کاهش میابد و پس از خشک شدن دوباره منقبض میشود.

همانطور که میدانیم سیمان به تنهایی کاربرد ندارد و اغلب با پر کننده های مختلف مصرف میشود . این پر کننده ها میزان انقباض سیمان را کاهش میدهند و با افزایش میزان آنها ارزش مکانیکی مصالح حاصل سقوط میکند.

سیمان گردی است به وزن مخصوص 1/3 تن در متر مکعب و وزن ملاتی آن 2/2 تن در متر مکعب میباشد.

سیمان پرتلند معمولی به رنگ خاکستری تیره – سبز می باشد که این رنگ از تاثیر اکسید منیزیم ( MgO ) همراه آن است.

در بتن معمولی ، اندودها و ملات ها و مقدار انقباض ، به نوع و میزان سیمان و مقدار آب سنگدانۀ مصرفی بستگی دارد . هرچه سرعت سخت شدن سیمان کاهش یابد ، این هم کشیدگی نیز کم می گردد. در ضمن علاوه بر انقباض ابتدایی ، تغییر حجم ناشی از تغییرات دما و رطوبت نیز در محصولات سیمانی مشاهده میشود که چاره ناپذیر و قابل گذشت است . متوسط میزان هم کشیدگی محصولات سیمان یک میلیمتر به ازای یک متر میباشد.

محصولا سیمانی در برابر فشار مقاومند ولی در برابر نیروهای کششی توان ناچیزی از خود نشان میدهند.

ظاهر اندود سیمانی خاکستری کم رنگ است و از نظر رنگ و همنشینی با سایر مصالح بایستی دقت ویژه و فراوان به کاربرد.

سیمان خود در برابر آتش مقاوم است . محصولات آن نیز در برابر آتش مقاومت خوبی از خود نشان میدهند . باید توجه کرد که مقاومت سیمان به تنهایی مهم نیست بلکه محاسبۀ مقاومت مخلوط سیمان دار اهمیت دارد . با در دست داشتن اطلاعت کافی نسبت به سیمان و سایر مواد متشکلۀ مخلوط مزبور ، میتوانیم محصولات مرغوب و مناسبی فراهم آوریم . مقاومت محصولات سیمانی متاث از مواد متشکله و نسبت آب در مخلوط و آب و هوای محیط و مهارت استادکاران این حرفه میباشد.

خصوصیات شیمیایی مخلوط های سیمانی

همتانطور که میدانیم آب های سولفات دار و آب دریا بر سیمان پرتلند تاثیر میگذارند . بعضی مواد دیگر نیز مانند شکر یا نمک به مخلوط سیمانی لطمه وارد میکند.

برای مقابله با این مساله علاوه بر دقت در تولید و ریختن و نگهداری آن و تولید بتن متراکم و غیر قابل نفوذ ، از سیمان های خاصی که در مقابل اثرات خارجی پایدارند ، استفاده میکنند.

مخلوطهای سیمانی رقیق تا اندازه ای بر روی سرب ، روی و آلومینیم و شیشه اثر میگذارند ولی در مقابل آهن آلات و مس از خود عکس العمل نشان نمیدهند . نقاشی با رنگ روغنی نیز بر روی محصولات سیمانی خشک شده عملی است.

معمولا استفاده از آهک در ساخت مخلوط های سیمنی به صورت ملات برای تاخیر در زمان خودگیری و صرفه اقتصادی در کارهای بنایی انجام میشود.

در هنگام کار با مخلوط های سیمانی ابزار بنایی نباید به مواد خارجی آغشته باشند . وجود مواد ارگانیک ، خاک و گل در زمان خودگیری و چسبندگی و کیفیت آن موثر است.

انبار و نگهداری

سیمان باید به صورت خشک نگهداری شود ، هوای مرطوب مانند رطوبت مستقیم برای سیمان زیان آور است . حداکثر زمان انبار کردن سیمان به مکان انبار و شرایط هوا بستگی دارد . چنانچه سیمان در ظروف غیرقابل نفوذ هوا جای داده شود میتوان تا مدت نامحدودی آن را نگاهداری نمود . اگر سیمان در سیلو به صورت فلّه و در شرایط مناسب نگهداری شود تا حدود سه ماه قابل مصرف خواهد بود . به هر حال ، سیمانی که در کیسه های معمولی کاغذی سه لا تحت شرایط مطلوب نگاهداری شود ، مقاومتش را پس از 4 تا 6 هفته در حدود 20 درصد از دست میدهد.

چنانچه سیمان با کیسه تحویل شود ، قبل از انبار کردن باید بازرسی شود . کیسه های پاره و رطوبت گرفته قابل قبولی نیستند . سیمان باید به طور مرتب مورد بازدید قرار گیرد تا دچار هوازدگی نشده باشد. کلوخه شدن سیمان نشانگر هوازدگی آن است.

هوای مرطوب و طول مدت نگهداری ، علت گیرش و کلوخه شدن سیمان های پاکتی است . به عنوان راهنمایی کلی ، چنانچه کلوخه های سیمانی در بین انگشتان به آسانی خرد نشوند ، مصرف آن سیمان برای بتن سازه توصیه نمیشود . به طور کلی ، اگر سیمان هواخرده قابل مصرف تشخیص داده شود ، به علت کاهش مقاومت ، مقدار آن در مخلوط بتن باید بر حسب نتیجۀ آزمایش بین 10 تا 20 درصد افزایش یابد.

• انبار کردن زیر سقف : در جایی که کیسه های سیمان مورد استفاده قرار میگیرند ، آنها را باید زیر سقف قرار داد. در چنین مواقعی باید اطمینان حاصل کنید که محل سایه بان به دور از نفوذ آب و کف آن کاملا خشک باشد . چنانچه کف سایه بان خشک نیست ، یک کف دیگر از آجر یا تخته چوبی احداث میشود تا کیسه های سیمان با زمین مرطوب تماس پیدا نکنند . کیسه های سیمان باید دور از دیوار چیده شوند و تعداد ردیف ها بر روی یکدیگر نباید لبیش از 1.5 مت ( 9 کیسه ) ارتفاع داشته باشد.

کیسه های سیمان باید نزدیک به یکدیگر چیده شوند تا جریان هوا ، رطوبت کمتری به آنها برساند . در صورت امکان ، روی کیسه های سیمان را با ورقه های پلاستیک می پوشانند . در انبار باید کاملا بسته باشد . همیشه از ردیف کیسه هایی استفاده شود که زمان بیشتری در انبار بوده است.

• انبار کردن در فضای باز : در مواردی که حجم کار کم است و سایه بان در دسترس نباشد میتوان کیسه های سیمان را در فضای باز انبار نمود . باید یک کف خشک به کمک آجر یا تخته چوبی به ضخامت 10 سانتی متر بر روی سطح زمین ساخته و کیسه های سیمان را بر روی آن قرار داد.

کیسه های سیمان باید با برزنت یا پلاستیک پوشانیده شوند. باید مطمئن شوید که پوشش پاره نباشد و لبه های آن کاملا روی هم قرار گرفته باشد تا آب باران به داخل نفوذ نکند . پوشش نهایی باید به صورت چادر آویزان گردد تا باران مستقیما دفع شود بدون آنکه سیمان خیس گردد.

روی ورقه های پلاستیک و لبه های پایین آن ، وزنه هایی قرار دهید ، تا وزش باد قادر به بلند کردن ورقه های پلاستیک نباشد.

• انبار کردن سیمان فلّه : از آنجا که سیلوهای سیار قابل دسترس هستند ، استفاده از سیمان فله ای به دلایل زیر بهتر از سیمان کیسه ای است :
• - ارزان تر است.
• - جهت انتقال سیمان ، به نیروی انسانی همانند سیمان کیسه ای نیاز نیست.
• - ضایعات به علت پارگی کیسه وجود ندارد.
• - در طول زمان انبار کردن ، امکان خرابی سیمان وجود ندارد ، چون سیلوها در برابر هوا عایق هستند.
• - سیمان ها به ترتیب ورود به کارگاه مصرف میشوند.
• - سیلوها تضمین می کنند که سیمان مصرفی دارای همان مشخصاتی است که تحویل گرفته شده است .
• - دستگاه بتن ساز با حداکثر ظرفیت قابل بهره برداری است.

سیلوها باید مانع نفوذ آب باشند و میعان داخل سیلو را به حداقل برسانند . سیمانی که بیش از 6 ماه در سیلو مانده باشد یک لایه نازک سخت به ضخامت 50 میلی متر در بالای سطح آن به وجود می آید و باید دقت نمود تا از این لایه برای ساخت بتن استفاده نشود.

منبع : کتاب مصالح ساختمانی