معرفی سیمان:

سیمان ( Cement) در صنعت ساختمان به ماده ای خاکستری رنگ گفته می‌شود که در مجاورت رطوبت خاصیت چسبندگی در آن ایجاد می‌شود.

مهم ترین جزء بتن سیمان است به دلیل آنکه در ترکیب آب و سیمان ماده ای خمیری شکل به نام خمیر سیمان (Cement paste) ایجاد می‌شود

که سبب چسبندگی و ایجاد محیطی یکپارچه بین سنگدانه‌ها می‌گردد.

سیمان به طور کلی به دو دسته سیمان‌های طبیعی و غیرطبیعی تقسیم می‌شوند.

در بسیار از منابع از سیمان‌های طبیعی با عنوان مواد شبه سیمانی و پوزولانی یاد می‌شود

البته سیمان پوزولانی در اصل می‌تواند طبیعی یا غیرطبیعی باشد ولی در بعضی منابع فارسی سیمان پوزولانی در دسته بندی سیمان طبیعی بیان شده است.

علاوه بر این دسته بندی می‌توان سیمان‌ها را به دو دسته هیدرولیکی و غیرهیدرولیکی نیز تقسیم بندی کرد.

سیمان‌ هیدرولیکی به سیمانی گفته می‌شود که نه تنها بر اثر واکنش با آب سخت می‌شود،

بلکه محصولی مقاوم در برابر آب نیز تولید می کند و سیمان‌ غیر هیدرولیکی به سیمانی که محصول تولید شده از آن در مقابل آب پایایی و دوام ندارد گفته می‌شود.

مطابق استاندارد ASTM C150 سیمان پرتلند به سیمانی هیدرولیکی است که حاصل پودر کردن کلینکر (Clinker)،

که اساسا حاوی سیلیکات‌های کلسیم هیدرولیکی است و معمولا دارای یک یا چند شکل از سولفات کلسیم است

که با هم 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 تشکیل شده از ترکیب مواد پایه سیمان در حرارت بالا تشکیل می‌شود.

وزن مخصوص سیمان پرتلند به طور متوسط 3100 کیلوگرم بر مترمکعب است.

 ساخت و ساز

زمان چندان طولانی از دورانی نگذشته که ساخت خانه با طرح‌های ابتدایی و مصالح طبیعی مثل چوب و آجر و حتی خشت خام انجام می‌شد.

خانه‌هایی که گرچه دلچسب و زیبا بودند، اما مقاومت چندانی در برابر حوادث طبیعی از خود نشان نمی‌دادند.

دیوارهای خانه‌های خشت و گلی، در برابر باران‌های سیل‌آسا دوام نمی‌آورد. باد، طوفان و دیگر حوادث

طبیعی خیلی زود سقف منازلی را که با حصیر و الیاف پوشیده شده بود، از جا می‌کند! پس از آنها هم برای مدتی آجر

و بلوک در ساخت بناها به‌کار گرفته شد اما در آن دوران هنوز خبر چندانی از تیپ‌بندی مصالح و درجات علمی برای آنها نبود.

با تولید مصالح ساختمانی مدرن، شیوه ساخت و ساز تغییر کلی کرد و به شکل امروزی درآمد.

استفاده از انواع تیپ سیمان در بناها و اتصال بخش‌های مختلف بنا که با مصالح گوناگون ساخته می‌شد

با این نوع مصالح، بر دوام و یکپارچگی بناها افزود. تا امروزه که بناهای مرتفع و برج‌های سر به فلک کشیده،

توسط مهندسین سازه و با اتکا به خواص علمی انواع سیمان ساخته و در مقابل سخت‌ترین زلزله‌ها و شدیدترین حوادث طبیعی دوام می‌آورند.

نقش سیمان در بتن چیست؟

سیمان، سنگدانه درشت و سنگدانه ریز از مصالح مورد استفاده در بتن می باشند.

سیمان به عنوان ماده چسبنده و اتصال دهنده در بتن مورد استفاده قرار می گیرد.

چسباننده های از قبیل گچ، سیمان، قیر و …در مصالح ساختمانی انواع مختلفی دارند که برخی از این چسباننده های ساختمان،

چسباننده های آبی (هیدرولیک) هستند و برخی دیگر در دسته چسباننده های هوایی قرار می گیرند.

تفاوت چسباننده های آبی با چسباننده های هوایی در این است که دسته اول با آب ترکیب می شوند

و دوغاب آنها در آب و در هوا سفت و سخت می شود و می توانند در داخل آب پایداری خود را حفظ کنند.

سیمان جزو چسباننده های آبی است که در ترکیب با آب سفت می شود و در داخل آب پایدار باقی می ماند،

در حالی که گچ هم مانند سیمان نقش چسبانندگی دارد و در ترکیب با آب و هوا سفت می شود اما به علت ناپایداری در داخل آب، جزو چسباننده های هوایی محسوب می شود.

سیمان می تواند به عنوان ماده چسبنده در بتن مصرف شود که در طی واکنش با آب خاصیت چسبندگی از خود نشان می دهد و منجر به ایجاد چسبندگی بین سنگدانه های بتن می گردد.

مواد تشکیل دهنده سیمان چیست

سیمان از ترکیبات ثابت مشخصی تشکیل می شود که تغییر درصد آنها منجر به تغییر ویژگی های سیمان می شود.

مواد تشکیل دهنده انواع مختلف سیمان ها آهک ، سیلیس ، آلومین و اکسید آهن هستند.

در تمام انواع مختلف سیمان این مواد به نسبت های مختلف وجود دارد.

یک مهندس باید با نقش های هر یک از این مواد و واکنش های آنها با سایر مواد اولیه سیمان و تاثیر آنها

در شرایط مختلف محیطی آشنا باشد تا بتواند نوع سیمان مناسب برای موقعیت های مختلف را به درستی تشخیص دهد.

در کارخانه های سیمان با تغییر ترکیب سهم هر یک از این مواد اولیه می توان سیمان هایی با ویژگی های مختلف

از قبیل: سیمان زودگیر، سیمان کم حرارت، سیمان دیرگیر، سیمان ضد سولفات، سیمان پر مقاومت و … تولید کرد.

انواع سیمان ها چیست و هر کدام در چه کاری مورد استفاده قرار می گیرند؟

همانطور که گفتیم سیمان ها با توجه به درصد اختلاط مواد اولیه خود ویژگی های متفاوتی خواهند داشت.

بر اساس این ویژگی ها و کاربردی که سیمان دارد می توان دسته بندی زیر را در نظر گرفت.

16 نوع متفاوت از سیمان ها:

1. سیمان پرتلند معمولی (Ordinary Portland Cement)
2. سیمان زود مقاوم (Rapid hardening cement)
3. سیمان با مقاومت بسیار بالا (Ultra-rapid hardening cement)
4. سیمان با حرارت زایی کم (Low heat cement)
5. سیمان زود گیر (Quick setting cement)
6. سیمان با آلومینای بالا (High alumina cement)
7. سیمان با سرباره کوره آهن (Blast furnace slag cement)
8. سیمان پوزولانی (Pozzolana cement)
9. سیمان سفید (White cement)
10. سیمان هیدروفوبیک (آب گریز) (Hydrophobic cement)
11. سیمان ضد سولفات (Sulfate Resistant cement)
12. سیمان قلیایی کم (Low alkali cement)
13. سیمان ضد آب (Water proof cement)
14. سیمان با حباب زا (Air entraining cement)
15. سیمان منبسط شونده (Expansive cement)
16. سیمان رنگی (Colored cement)

انواع سیمان پرتلند بر مبنای استاندارد ایران

در استاندارد ایران ـ که بر مبنای استاندارد ASTM تدوین شده ـ سیمان پرتلند به پنج تیپ (نوع) تقسیم می‌شود که عبارتند از :
تیپ 1ـ سیمان پرتلند معمولی
تیپ 2ـ سیمان پرتلند اصلاح شده .
تیپ3ـ سیمان پرتلند زود سخت شونده .
تیپ 4ـ سیمان پرتلند با حرارت کم .
تیپ 5ـ سیمان پرتلند ضد سولفات .
تجهیزات لازم برای تولید هر پنج نوع سیمان فوق و خط تولید آنها مشابه است و عمده اختلاف در مقدار مواد اولیه و درجه حرارت کوره می‌باشد.

سیمان پرتلند تیپ 1

همانطور که از نام سیمان پیداست، به طور معمول در کارها از این نوع سیمان استفاده می‌شود؛

مگر اینکه ویژگی خاصی مدنظر قرار گیرد. در استاندارد ایران سیمان تیپ 1 به سه دسته تقسیم می‌شود

که عبارتند از : 325-1 ، 425-1، 525-1. این تقسیم بندی بر مبنای مقاومت 28 روزه نمونه‌های سیمانی است:

 سیمان پرتلند تیپ 2

با اصطلاحاتی که در خط تولید این نوع سیمان صورت پذیرفته ، درصد C3A در آن به حداکثر 8% محدود شده است.

این امر با کاستن از میزان خاک رس در مواد اولیه امکانپذیر است. چرا که C3A حاوی اکسید آلومینیوم ( Al2O3) است

که این اکسید در خاک رس وجود دارد. لذا جهت کاهش باید از میزان خاک رس کاست.

کم شدن C3A باعث کاهش حرارت هیدراتاسیون و همچنین مقاوم شدن سیمان (و بتن) در برابر حمله سولفاتهاست .

زیرا همانطور که در بخش 2ـ5 گفتیم، C3A در مجاورت آب با سولفاتها ترکیب شده ، ماده‌ای به نام اترنژیت به وجود می‌آورد

که در اثر جذب آب متورم می‌شود و ایجاد ترک می‌کند (به این پدیده حمله سولفاتها گویند).

سیمان پرتلند تیپ 3

زمان گیرش این نوع سیمان، مشابه سیمان پرتلند معمولی است. اما مقاومت اولیه آن به سرعت زیاد می‌شود؛

به گونه‌ای که در سه روز ، به مقاومت هفت روزه تیپ 1 می‌رسد. یادآوری می‌‌کنیم که سیمان زود سخت شونده با سیمان زودگیر تفاوت دارد.

مفهوم زودگیر یعنی زمان گیرش سریع که با مفهوم کسب مقاومت سریع متفاوت است.

در این نوع سیمان، کسب مقاومت سریع با آزاد شدن گرمای هیدراتاسیون زیادی همراه است و لذا نباید از این نوع سیمان در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد.

زیرا بتن در اثر گرمای زیاد هیدراتاسیون منبسط می‌شود و در همان حال گیرش حاصل می‌کند.

اما پس از سرد شدن، پدیده انقباض بتن را تحت کشش قرار می‌دهد و باعث ایجاد ترکهایی در آن می‌شود. برای دستیابی به این نوع سیمان در مرحله تولید عمدتاً دو کار انجام می‌شود:

 میزان C3S در سیمان را افزایش می‌دهند. همانطور که در بخش 2ـ5 متذکر شدیم، C3S وظیفه تامین مقاومت اولیه را بر عهده دارد.

در آسیاب نهایی آن را نرمتر از سیمان پرتلند معمولی می‌کنند (حدود3200cm2/gr).

در صورت عدم دسترسی به این نوع سیمان می‌توان از سیمان پرتلند معمولی 525-1 بهره جست.

امروزه مواد دیگری نیز به سیمان اضافه می‌کنند و سیمانهای خیلی زود سخت شونده و سوپر سخت شونده بدست می‌آورند.

در مصرف این نوع سیمانها باید دقت داشت که دقیقاً مطابق روش ارائه شده در راهنمای آن عمل شود.

سیمان پرتلند تیپ 4

در این نوع سیمان از طریق کم کردن میزان C3A C3S ،حرارت هیدراتاسیون را تا حد زیادی کاسته‌اند

و از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده می‌کنند. البته میزان تولید این نوع سیمان در دنیا کم است و سعی می‌شود از سیمانهای جایگزین (همچون تیپ 5) استفاده شود.

در اینجا مناسب است بگوییم جهت کاستن حرارت هیدراتاسیون در بتن ریزی روشهای دیگری نیز وجود دارد که عبارتند از :

پیش سردکن: در این روش بجای آب از پودر یخ استفاده می‌شود . همچنین سعی بر آنست که سنگدانه‌ها حتی المقدور خنک باشند. بدین جهت شن و ماسه را از درون تونلهای خنک کننده عبور می‌دهند. به

موازات آنها از میزان مصرف سیمان در بتن نیز تا حد امکان می‌کاهند. پس سردکن : در این روش ، لوله‌های مسی یا گلوانیزه مناسبی را در لابلای محدوده بتن ریزی قرار می‌دهند و هنگام بتن ریزی و در طول

زمان عمل‌آوری، از میان آنها آب یا هوای سرد عبور می‌دهند. این لوله‌ها در بتن مدفون شده ، در آن باقی می‌ماند.

سیمان پرتلند تیپ 5

در این نوع سیمان ـ که با هدف استفاده در جاهایی که در معرض حملات سولفاتی است ساخته می‌شود ـ

درصد C3A به حداکثر 5% محدود شده است. از آنجا که حرارت هیدارتاسیون این نوع سیمان بسیار کمتر

از حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی است، می‌توان از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد.

تذکر این نکته ضروری است که سرعت کسب مقاومت این نوع سیمان کمتر از تیپ 1 است؛ به طوری که در 28 روز،

حدود 91% مقاومت 28 روزه سیمان تیپ 1 را بدست می‌آورد. لذا در برخی آیین‌نامه‌ها

مقاومت 42 روزه این نوع سیمان به جای مقاومت 28 روزه آن لحاظ می‌شود.

تا مدتها پس از بکارگیری سیمان پرتلند معمولی در بتن، در برخی مناطق بتن کم کم سفید شده ، پودر می‌شد و می‌ریخت.

این معنا توسط یک مهندس سوئدی به نام شلتون کشف شد.

شلتون نشان داد در مناطقی که مواد سولفاتی وجود دارد، سولفاتها پس از نفوذ به درون بتن با C3A ترکیب شده ،

ماده‌ای به نام اترنژیت یا اترینگات به وجود می‌آورند .

این ماده جدید در اثر جذب آب متورم و باعث ایجاد ترک در بتن می‌شود که به این روند، حملات سولفاتها گویند.

برمبنای این کشف، کاهش میزان C3A در سیمان و تولید سیمانهایی چون سیمان پرتلند تیپ 5 به عنوان راه حل مقابله با حملات سولفاتها ارائه شد.

در روند حملات سولفاتها، نکته مهم آنست که تخریب بتن در اثر پدیده شیمیایی ترکیب سولفات C3A نیست؛ بلکه به علت پدیده فیزیکی انبساط اترنژیت در اثر جذب آب است!

بعدها مشخص شد که سولفاتها علاوه بر ترکیب با C3A ، به Ca(OH)2 نیز حمله کرده، در ترکیب با آن تولید سنگ گچ می‌کنند

که این محصول هم در مجاورت آب و با جذب رطوبت، منبسط می‌شود و در بتن ایجاد ترک می‌کند.

از طرفی دیده می‌شد که استفاده از سیمان ضد سولفات(تیپ 5) در مناطقی نظیر حاشیه خلیج فارس ـ که مواد سولفاتی به وفور وجود دارد 

بر خلاف انتظار جوابگو نبوده، بتن تخریب می‌شود که نمونه این پدیده درتیرهای برق مشهود بود.

با بررسیهای دقیقتر مشخص شد این تخریب در اثر حمله کلریدهاست نه سولفاتها؛ بدین شرح که با کاهش میزان ،

در کنار افزایش مقاومت در برابر سولفاتها، نفوذپذیری نیز زیاد می‌شود و کلریدها راحت‌تر به داخل بتن راه می‌یابند.

کلریدها به میلگرد حمله می‌کنند و در آنها خوردگی به وجود می‌آورند که در نهایت منجر به تخریب بتن می‌شود

و از آنجا که در مناطق حاشیه خلیج فارس کلریدها نیز به میزان زیاد در محیط وجود دارند، این مشکل ظهور می‌کرد.

جهت رفع این معضل، پیشنهاد شد در این مناطق از سیمانهایی استفاده شود که درصد C3A در آنها از 8% کمتر باشد؛

ولی کمتر از 5% نشود. که هم در برابر سولفاتها مقاومت کند و هم قابلیت نفوذ زیادی نداشته باشد

. به طور کلی چنین نیست که هر جا مساله وجود سولفاتها در محیط مطرح باشد، از سیمان تیپ 5 استفاده شود .

نوع سیمان مناسب در ارتباط با مقدار سولفات محیط مطابق جدول 2ـ1 می‌باشد. همچنین در مقابله با حملات سولفاتها ،

علاوه بر انتخاب سیمان مناسب، باید به نکات دیگری نیز توجه داشت که در پدیده بسیار موثرند:

سولفاتها تنها در حالت محلول قادر به حمله به بتن هستند. لذا یکی از راه‌های مقابله با حملات سولفاتها دور نگاهداشتن بتن از رطوبت است.

نمونه این عملیات قلوه چینی پیرامون پی ساختمانها جهت جلوگیری از نفوذ آب به پی است. همچنین در ساخت بتن نباید از آب دارای سولفاتها استفاده کرد.

 تر و خشک شدن متناوب ، حملات سولفاتها را تشدید می‌کند. این پدیده به ویژه در سازه‌های بتنی کنار دریا که تحت تاثیر جذر و مد هستند مشاهده می‌شود.

از آنجا که هر چه میزان آب به سیمان (W/C) در بتن بیشتر باشد، نفوذپذیری و پیرو آن حملات سولفاتها و کلریدها بیشتر است،

حتی‌المقدور باید مقدار آب را تا حد امکان کاست و به جای آن از مواد روان کننده استفاده کرد.

بتن در معرض دو گانه حمله است

داخلی .
 خارجی.

در حمله داخلی، مواد مخرب با مواد اولیه وارد بتن می‌شوند و گریزی از حضور آنان نیست.

مثلاً سولفات از طریق سنگ گچ موجود وارد بتن می‌شود. ممکن است آب مصرفی خود دارای مواد واکنش‌زا باشد و … .

تنها راه مقابله با این حملات، دقت در انتخاب مواد اولیه و خشک نگه داشتن بتن حاصله است. اینگونه حملات طی سالیان طولانی

و آهسته آهسته ظاهر می‌شوند. در حمله خارجی، مواد مخرب از خارج به درون بتن نفوذ کرده، آن را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

مانند حمله کلریدها در خلیج فارس. این گونه حملات طی مدت زمان بسیار کوتاه تری (بین 6 ماه تا یک سال) ظهور می‌کنند و راه‌های مقابله با آن قبلاً شرح داده شد.

 سیمانهای پرتلند پزولانی

یکی از مهمترین خواص این سیمانها مقاومتشان در برابر حمله سولفاتها می‌باشد.

پودر سیمان پرتلند در مجاورت آب ، ژل سیمان را به وجود می‌آورد.

ماده‌ای است که در ژل سیمان یافت می‌شود و معایبی را به همراه دارد:

 آب هنگام خروج از لوله‌های مویین بتن، مقداری 2(Ca(OH را در خود حل و به خارج منتقل می‌کند.

در مجاورت هوا با CO2 ترکیب می‌شود و CaCo2+H2O را به وجود می‌آورد که پس از تبخیر آب آن به صورت سفیدکهایی بر سطح بتن ظاهر می‌شود.

جای 2(Ca(OH هایی که به صورت فوق از بتن خارج می‌شوند، خالی می‌ماند که این خود، عاملی در جهت افزایش نفوذپذیری بتن است.

 2(Ca(OH بستر مناسبی برای حمله سولفاتها به وجودمی‌آورد. زیرا سولفاتها به 2(Ca(OH حمله کرده، گچ به وجود می‌آورند .

این گچ در اثر جذب رطوبت متورم می‌شود و همان مساله حمله سولفاتها به وقوع می‌پیوندد. پزولانها با 2(Ca(OH موجود در سیمان ترکیب می‌شوند

و سیلیکات کلسیم به وجود می‌آورند که ماده‌ای است با خاصیت چسبندگی .

در حقیقت پزولانها یک ماده مضر در سیمان را به ماده‌ای مفید تبدیل می‌کنند.

تا مدتها گمان بر آن بود که مقابله با حمله سولفاتها فقط از طریق کاستن میزان C3A و استفاده از سیمان تیپ 5 میسر است.

اما امروزه می‌دانند که میزان زیاد 2(Ca(OH نیز بستر مناسبی جهت حمله سولفاتها فراهم می‌کند و راه مقابله با آن استفاده از سیمان پرتلند پزولانی است.

بر مبنای همین اصل ، همانگونه که در جدول 2ـ1 نیز مشاهده کردید، اگر درصد سولفات محیط بیش از 2% باشد،

در کنار استفاده از سیمان تیپ 5 باید از مواد پزولانی استفاده کرد. سیمانهای پزولانی بر اساس میزان پزولان موجود در آنها به صورت ًسیمان پزولانی X%ًبیان می‌شوند.

 مواد پزولانی به دو گونه در طبیعت یافت می‌شوند:

پزولانهای طبیعی ، شامل خاکسترهای آتشفشانی است که از دهانه کوه‌های آتشفشان خارج می‌شود و در اطراف این کوه‌ها به صورت پوکه جمع می‌شود.

شاید قدیمیترین خاکستر آتشفشانی که در صنعت سیمان به کار گرفته شد، خاکسترهای موجود در دهکده پزولان در دامنه کوه آتشفشان وزوو در ایتالیا باشد  و نام پزولان نیز از همین جا کسب شده است .

استاندارد شماره 3433 ایران خواص پزولانهای طبیعی را به دقت بیان کرده است که در هر مورد، پزولان مورد نظر باید تجزیه و با استاندارد تطبیق داده شود.

از مهمترین مشکلات پزولانهای طبیعی . غیر یکنواختی آنهاست که در تولید سیمان یکنواخت ایجاد مشکل می‌کند.

امروزه پزولانهای طبیعیکاربرد چندانی ندارند. پزولانهای مصنوعی گونه دیگری از پزولانها هستند که برخلاف پزولانهای طبیعی، کاربردهای متعددی دارند.

خاکستر بادی از سوختن ذغال سنگ در کوره‌های نیروگاه برق ـ که از این ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می‌کنندـ بدست می‌آید. این ماده بر خلاف دوده سیلیسی که در دو کارخانه ًازناً در نزدیکی خرم آباد و ًسمنانً تهیه می‌شود، در ایران تولید نمی‌شود. جهت تهیه دوده سیلیسی ، با استفاده از برق فشار قوی، جرقه‌ای الکتریکی در انباشته‌ای از ذغال سنگ سیلیس به وجود می‌آورند. دوده‌ای که بدین طریق بدست می‌آید، همان دوده سیلیسی است. ذرات دوده سیلیسی 100 تا 200 بار کوچکتر از ذرات سیمان است و به دلیل همین نرمی زیاد هنگام استفاده از آنها یا باید میزان آب مصرفی را افزود یا از مواد روان کننده استفاده کرد.

 

 سیمان پرتلند سرباره‌ای

به موادی که در بالای کوره بلند ذوب آهن جمع می‌شوند و به عنوان ضایعات صنعت فولاد شناخته شده‌اند، سرباره گویند.

سرباره اگر به آهستگی سرد شود، حالت بلوری پیدا می‌کند که مصرف چندانی ندارد.

اما اگر آن را به سرعت سرد کنیم، به صورت آمورف یا شیشه‌ای در می‌آیند که پس از پودر شدن، در صنعت سیمان کاربرد دارند.

بدین منظور از جت آب سرد استفاده می‌شود. هنگام آسیاب کردن سرباره باید دقت داشت از آنجا که سختی سرباره بیش از سیمان است ،

باید هر یک جداگانه آسیاب و در نهایت مخلوط شوند. در صورتیکه سیمان و سرباره با هم مخلوط شوند، بنا به دلایل فوق، ذرات سیمان نرمتر از سرباره‌ها خواهد شد.

در ترکیب شیمیایی سرباره ها، سیلیکاتها، آلومینوسیلیکاتها و کلسیم وجود دارد که مقدار آنها در سرباره کوره‌های مختلف،

متفاوت و به جنس مواد اولیه مصرفی کوره وابسته است. در ایران استاندارد شماره 3517 مشخصات سیمان های پرتلند سرباره‌ای ـ که شباهت به سیمانهای پرتلند پزولانی داردـ را بیان می‌کند. .

سیمان پرتلند بنایی

یکی از مصارف سیمان، تهیه ملات و استفاده از آن در آجرکاری است.

چنین ملاتی به علت عدم وجود آب کافی برای هیدراتاسیون سیمان، چسبندگی و مقاومت مناسبی ندارد.

خشن نبوده، راحت پخش شود.

ترک خوردگی در آن تا حد امکان کم باشد.

ملاتی که از سیمان عادی تهیه می‌شود، خصوصیات فوق را ندارد.

اولاً در برابر آجر آب خود را از دست می‌دهد. یعنی آجر آب آن را می‌کشد.

 متخصصان را به فکر تولید سیمانی با خواص مطلوب جهت کار بنایی واداشت. که نتیجه آن تولید سیمان پرتلند بنایی بود.

در تولید این سیمان مقداری سنگ‌ آهکی را همراه سیمان آسیاب می‌کنند .

با وجودیکه مقاومت این سیمان از سیمان پرتلند معمولی کمتر است (در حدود 200kg2/cm)، اما برای هدف منظور بسیار مناسب است.

لازم به ذکر است افت مقاومت سیمان به ازای افزودن تا 50% آهک ، در حدود 5% است.

معمولاً جهت متمایز کردن سیمان پرتلند بنایی با سیمان پرتلند عادی.

 سیمان پرتلند آهکی

روش تولید این سیمان مشابه سیمان پرتلند بنایی است با این تفاوت که در تولید سیمان پرتلند بنایی از همان پودر سنگ آهک که از مواد اولیه کارخانه است استفاده می‌شود

در حالیکه در تولید سیمان پرتلند آهکی از پودر آهک ویژه که دارای خواص معین در استانداردهای مربوط است استفاده می‌شود.

خواص این سیمان مشابه سیمان پرتلند معمولی است .

علت عمده تولید این نوع سیمان، مساله اقتصادی است.

 سیمان پرتلند سفید

رنگ سیاه سیمان ناشی از ترکیبات آهن و منگنز موجود درآنست.

همچنین در آسیاب سیمان به جای استفاده از گلوله‌های فلزی ـ که در اثر سایش مقداری آهن وارد سیمان می‌کنند ـ از گلوله‌های سرامیکی استفاده شود.

از طرفی ترکیبات آهن در سیمان نقش کاتالیزور را داشته، از افزایش دمای پخت جلوگیری می‌کنند.

در صورت حذف این ترکیبات، دمای پخت تا حدود 1800 درجه بالا می‌رود که غیر اقتصادی است.

با وجودیکه سیمان سفید فقط به دلیل مشخصه رنگ سفیدش (در نماسازی و اندود کاری) استفاده می‌شود، از لحاظ جنس باید کلیه خصوصیات سیمان پرتلند معمولی را دارا باشد.

جهت تعیین میزان سفیدی این سیمان ، قرصی از آن را تهیه می‌کنند و در کنار قرص منیزیم زیر میکرسکوپ قرار می‌دهند.

به هر قرص نوری یکسان می‌تابانند و میزان انعکاس از هر یک را محاسبه می‌کنند.

با توجه به آنکه مبنای سنجش سفیدی سیمان، میزان بازتاب نور از سطح قرص منیزیم است، درجه سفیدی عبارتست

از نسبت بازتاب نور توسط قرص سیمان سفید به بازتاب نور توسط قرص منیزیم. حداقل لازم برای این نسبت 80% در نظر گرفته شده است.

 

سیمان پرتلند رنگی

برای نماسازی باید از سیمان پرتلند رنگی استفاده کرد. بدین منظور، هنگام آسیاب نهایی سیمان ، کلینکر را با حداکثر 10% مواد رنگی آسیاب می‌کنند

تا سیمان رنگ مورد نظر را پیدا کند.

در صورتیکه بخواهند سیمان با رنگهای تیره تولید شود، از کلینکر سیمان پرتلند معمولی

و در صورت لزوم به دستیابی به رنگهای روشن ، ازکلینکر سیمان پرتلند سفید استفاده می‌کنند.

ویژگی ها و کاربرد انواع سیمان

سیمان پوزولانی

در این نوع سیمان، کلینکر و مواد پوزولانی مانند خاکستر آتش فشانی و خاکستر بادی در یک نسبت مشخص با سیمان پرتلند ترکیب می شوند.

مواد پوزولانی هیچگونه ویژگی سیمانی را به تنهایی ندارند، اما هنگامی که با سیمان پرتلند ترکیب می شوند

با اجزای سیمان واکنش داده و ترکیباتی با خواص سیمان را به وجود می آورند.

سیمان پوزولانی دارای خواص مشابهی با سیمان عادی است اما ویژگی های دیگری نیز در این نوع سیمان مشاهده می شود.

تولید حرارت پایین.

مقاومت بیشتر در برابر سولفات ها و خوردگی در برابر آب دریا.

این ویژگی ها باعث می شود تا از این نوع سیمان کاربرد بیشتری در نواحی نزدیک ساحل و خاک های سولفاتی پیدا کند.

همچنین برای فاضلاب شهری و ساخت و ساز زیر سطح دریا استفاده از سیمان پوزولانی کاربرد دارد.

سیمان رنگی

در این نوع سیمان، رنگ و سیمان پرلند معمولی در نسبت های مشخص با یکدیگر ترکیب می شوند.

رنگ به کار رفته در این سیمان به صورت پودری و ریزدانه است.

اغلب از نسبت وزنی کمتر از ۱۰ درصد رنگ در ساخت این نوع سیمان استفاده می شود.

اکسید کروم برای رنگ سبز

کبالت برای رنگ آبی

آهن اکسید برای سایه رنگ های قرمز، قهوه ای و زرد.

منگنز دی اکسید برای ایجاد رنگ مشکی و قهوه ای تیره.

از این نوع سیمان برای پوشش کف و اهداف تزئینی در ساختمان سازی استفاده می شود.

سیمان سفید

سیمان سفید را نوعی سیمان پرتلند ویژه که پس از استفاده به رنگ شیری یا برفی ظاهر می شود، تعریف کرده اند.

سیمان سفید از آهک خالص (گچ) و رس ساخته شده است که کاملا خالی از اکسید آهن و هر رنگدانه دیگری

مانند منگنز و کروم است. مقاومت و زمان گیرش سیمان سفید همانند سیمان پرتلند معمولی است.

از سیمان سفید برای ساخت موانع بزرگراه ها و برای اهداف تزئینی استفاده می شود، همچنین به طور گسترده ای

برای ساخت سنگ های ریخته گری جذاب مورد استفاده قرار می گیرند.

این نوع سیمان نسبتا از سیمان عادی گران تر بوده بنابراین در موارد خاص به کار گرفته می شود.

سیمان هیدروفوبیز

در این نوع سیمانی نوعی افزودنی به کار رفته  که باعث کاهش وابستگی ذرات سیمان به آب می شود.

این نوع سیمان در شرایط خاص سرما و یخ زدگی به کار می رود.

سیمان ضد سولفات

این نوع سیمان با افزودن مقادیر بیشتری از سولفات کلسیم و سرباره کوره ای در سیمان پرتلند تولید شده و برای پروژه هایی

با بتن ریزی حجیم خصوصا محیط های غنی از سولفات و دریایی کاربرد دارد علاوه بر این، نسبت به سایر انواع سیمان مقرون به صرفه تر است.

 سیمان قلیایی کم

در ساخت این نوع سیمان که از سیمان پرتلند ساخته شده است با کنترل بسیار دقیق بر ترکیب مواد خام، مواد قلیایی در کمترین حد خود نگه داشته شده است.

از این سیمان در موقعیت هایی که سنگدانه ها مشکوک به سیلیکا واکنش پذیر هستند، استفاده می گردد.

 سیمان ضد آب

سیمان ضد آب از ترکیب مواد ضد آب مانند کلسیم و آلومینیوم با سیمان عادی طی فرآیند تولید سیمان، به دست می آید.

از این نوع سیمان در سازه هایی مانند سد و مخازن آب استفاده می شود.

سیمان حباب زا

این نوع سیمان با اضافه کردن بعضی عوامل مخرب هوا مانند چسب ها، رزین ها، سولفات ها و غیره، در مرحله سنگ زنی کلینکر تولید می شود.

این نوع سیمان برای بهبود کارایی بتن با نسبت آب به سیمان کمتری استفاده می شود و همچنین باعث مقاومت در برابر یخ زدگی بتن می گردد.

سیمان منبسط شونده

در این نوع سیمان همزمان با گذشت زمان به آهستگی انبساط رخ داده و پس از گیرش نیز انقباض رخ نمی دهد.

از این سیمان در ملات گروت و در زیر صفحه ستون و همچنین در کانال های بتنی پیش تنیده استفاده می گردد.

سیمان زود مقاوم

سیمان زود مقاوم با اصلاح نسبت های ترکیبی مواد خام تولید می شود. این سیمان طی ۲۴-۷۲ ساعت به مقاومت نهایی خود می رسد.

به طور نسبی سیمان زود مقاوم حاوی مقدار بیشتری تری کلسیم سیلیکات است.

این ترکیب با اضافه کردن مقدار بیشتری سنگ آهک در مواد خام سیمان نسبت به سیمان عادی به دست می آید.

سیمان زود مقاوم دارای دانه بندی ریز تری نسبت به سیمان عادی است. (نفوذ پذیری هوا ۳۲۵۰ سانتی متر مربع بر گرم)

از این نوع سیمان در پروژه های خاص که نیاز به گیرش سریع بتن است استفاده می شود.

لازم به ذکر است زمان گیرش این نوع سیمان با سیمان پرتلند عادی تفاوتی ندارد بلکه زمان هیدراتاسیون کاهش یافته است.

سیمان با مقاومت بسیار بالا

در کشور های توسعه یافته، سیمان با مقاومت بسیار بالا طی جداسازی ریز ترین ذرات (بیش از ۷۰۰ متر مربع بر کیلوگرم)

از مراحل ابتدایی ساخت سیمان زود مقاوم تولید می شود.

 سیمان با حرارت پایین 

در این نوع سیمان هنگام بتن ریزی و سخت شدگی بتن (هیدراتاسیون) مقدار حرارت کمی تولید می شود.

از این سیمان در پروژه های بزرگ مانند سد سازی استفاده می شود.

نسبت دی کلسیم سیلیکات یا (C_۲S) تقریبا دو برابر سیمان عادی می باشد.

نسبت تترا آلومینو فریت کلسیم (C_۴AlFe) یک تا یک و نیم برابر افزایش یافته است.

نسبت تری کلسیم سیلیکات  (C_۳S) و تری کلسیم آلومینات (C_۳Al) ، پنجاه درصد کاهش یافته است.

این تغییر به این علت است که مواد ذکر شده حرارت زیادی در هنگام هیدراتاسیون تولید می کنند.

 باقی مانده در تست الک نباید بیش از ۱۰ درصد باشد.

زمان گیرش اولیه نباید کمتر از ۶۰ دقیقه و زمان گیرش نهایی نباید کمتر از ده ساعت باشد.

مقاومت فشاری نباید کمتر از مقادیر زیر باشد.

۷۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع در سه روز

۱۱۵ کیلوگرم بر سانتی متر مربع در هفت روز

۲۶۵ کیلوگرم بر سانتی متر مربع در بیست و هشت روز

از این سیمان در پروژه های عظیم همانند سد سازی استفاده می شود. چنانچه در این پروژه ها از سیمان پرتلند عادی استفاده شود،

به علت حرارت بالا هنگام گیرش و هیدراتاسیون ترک هایی در سطح بتن توسعه می یابد.

یک سد با ترک هایی در سطح آن، عملا قابلیت استفاده نخواهد داشت. با استفاده از سیمان کم حرارت می توان از ایجاد این نوع ترک ها جلوگیری کرد.

سیمان با گیرش سریع

این نوع سیمان با سیمان زود مقاوم تفاوت های عمده ای دارد.

خصوصیت سیمان با گیرش سریع این است که این نوع سیمان در زمانی کمتر از ۳۰ دقیقه همانند یک توده سنگی سفت می شود.

مقدار ذرات دیر گیر کننده مانند ژیپس کاهش یافته است.

ترکیبات غنی آلومینا کاهش یافته است.

کلینکر اساس و پایه این نوع سیمان است.

سیمان با گیرش سریع در پروژه های بسیار خاص مانند پایه پل ها و سایر سازه هایی که بر روی آب ساخته می شوند، به کار می رود.

سیمان با میزان آلومینا بالا

این نوع سیمان دارای ۴۰ درصد آلومینا بیشتر نسبت به سیمان عادی است. سیمان با آلومینا بالا، با آهکی کردن یک مخلوط مناسب از آهک و بوکسیت به دست می آید.

هیچ نوع خاک دیگر حتی ژیپس در کلینکر این سیمان هنگام خرد کردن و آسیاب اضافه نمی شود.

این نوع سیمان در برابر خوردگی و اسید و نمک آب دریا مقاوم است.

نسبت آلومینا به آهک در این نوع سیمان بین ۰.۸۵ تا ۱.۳ است.

مقاومت فشاری در ۲۴ ساعت اول ۴۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع است. این مقاومت پس از ۷۲ ساعت به ۵۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع می رسد.

این نوع سیمان در زمان گیرش حرارت زیادی تولید کرده و برای سازه های بزرگ مانند سد ها مناسب نیست.

این نوع سیمان با آهک به طور سریعی واکنش نشان داده و نباید در تماس با آهک قرار گیرد.

متاسفانه این نوع سیمان هزینه بالایی داشته و در مواردی که به مقاومت در برابر خوردگی نیاز است، استفاده می شود.

سیمان با خاکستر سرباره ی کوره آهن

این نوع سیمان، اصلاح شده سیمان پرتلند عادی با ۲۵-۶۵ درصد (وزنی) خاکستر سربار کوره است

که با ترکیب کلینکر و مقادیر ویژه ای از سربار کوره به دست می آید. درصد کمی ژیپس نیز برای کنترل زمان گیرش اضافه می شود.

خاکستر سرباره ی نوعی ضایعات است که از کوره آهن به دست می آید.

باعث کارایی، انسجام و شکل پذیری بهتر می گردد. این ویژگی به علت وزن مخصوص کمتر و سطح مخصوص بیشتر ذزات سیمان توجیه می شود.

مقاومت بهتر در برابر سولفات های فلزات قلیایی، آلومنیا و آهن.

کاهش حرارت تولید شده در هنگام هیدراتاسیون.

استفاده این نوع سیمان نسبت به سیمان عادی اقتصادی است.

از این نوع سیمان در سازه های دریایی مانند اسکله ها، بنادر استفاده می شود.

همچنین در ساخت و ساز جاده های با خاک باتلاقی و قلیایی به کار می رود.