انواع سیمان و کاربرد آن ها در ساخت و ساز

انواع سیمان و کاربرد آن ها در ساخت و ساز

در نوشته گذشته با مشخصات سنگدانه ها در بتن آشنا شدیم در این پست به معرفی انواع سیمان و کاربرد آن ها در ساخت و ساز می پردازیم.

در برخی منابع تا ۱۵ نوع سیمان را معرفی کرده اند که در این نوشته با انواع سیمان آشنا خواهیم شد.

۱) سیمان زود مقاوم – انواع سیمان

تعریف:

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.

مشخصات:

دو مشخصه اصلی سیمان های زود مقاوم به صورت زیر است.

1. 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.
2. سیمان زود مقاوم دارای دانه بندی ریز تری نسبت به سیمان عادی است. (نفوذ پذیری هوا ۳۲۵۰ سانتی متر مربع بر گرم)

مشخصات بالا باعث می شود تا عمل هیدراتاسیون کامل به شکل سریع تری انجام شده و در نتیجه بتن زودتر به مقاومت خود می رسد.

کاربرد ها:

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.

۲) سیمان با مقاومت بسیار بالا – انواع سیمان

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.

این مرحله به وسیله ای دستگاه هایی خاص به نام cyclone air elutriator انجام می گردد.

۳) سیمان با حرارت پایین – انواع سیمان

تعریف:

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.

مشخصات:

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.

مهم ترین ویژگی کیفی سیمان با حرارت پایین به صورت زیر خلاصه می شود.

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

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

مقاومت: مقاومت فشاری نباید کمتر از مقادیر زیر باشد.

الف) ۷۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع در سه روز

ب) ۱۱۵ کیلوگرم بر سانتی متر مربع در هفت روز

ج) ۲۶۵ کیلوگرم بر سانتی متر مربع در بیست و هشت روز

کاربرد ها:

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.

۴) سیمان با گیرش سریع – انواع سیمان

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. این مشخصه با کنترل های زیر در مراحل ساخت به دست می آید.

1. مقدار ذرات دیر گیر کننده مانند ژیپس کاهش یافته است.
2. ترکیبات غنی آلومینا کاهش یافته است.
3. 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.

۵) سیمان با میزان آلومینا بالا – انواع سیمان

تعریف:

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.

مشخصات:

مشخصات اصلی سیمان با میزان آلومینا بالا به صورت زیر خلاصه می شود.

1. این نوع سیمان در برابر خوردگی و اسید و نمک آب دریا مقاوم است.
2. نسبت آلومینا به آهک در این نوع سیمان بین ۰.۸۵ تا ۱.۳ است.
3. 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.
4. این نوع سیمان در زمان گیرش حرارت زیادی تولید کرده و برای سازه های بزرگ مانند سد ها مناسب نیست.
5. این نوع سیمان با آهک به طور سریعی واکنش نشان داده و نباید در تماس با آهک قرار گیرد.

کاربرد ها:

متاسفانه این نوع سیمان هزینه بالایی داشته و در مواردی که به مقاومت در برابر خوردگی نیاز است، استفاده می شود. پیشنهاد می گردد در پروژه هایی که نزدیک ساحل است از این نوع سیمان استفاده شود.

۶) سیمان با خاکستر سرباره ی کوره آهن – انواع سیمان

تعریف:

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.

مشخصات:

استفاده از سیمان سرباره ای نتایج زیر را شامل می گردد.

1. 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.
2. مقاومت بهتر در برابر سولفات های فلزات قلیایی، آلومنیا و آهن.
3. کاهش حرارت تولید شده در هنگام هیدراتاسیون.
4. استفاده این نوع سیمان نسبت به سیمان عادی اقتصادی است.

کاربرد ها:

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.

۷) 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.

1. تولید حرارت پایین.
2. 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.

۸) 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.

1. اکسید کروم برای رنگ سبز
2. کبالت برای رنگ آبی
3. آهن اکسید برای سایه رنگ های قرمز، قهوه ای و زرد.
4. 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.

۹) 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.

۱۰) 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.

۱۱) 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.

۱۲) 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.

۱۳) 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.

۱۴) 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.

۱۵) 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.

ترجمه شده از سایت civilseek توسط تیم تولید محتوا شرکت توسعه پایدار سلمان