انواع سیمان پرتلند

انواع سیمان پرتلند

انواع گوناگون سیمان ها تولید می شود ، تا شرایط فیزیکی و شیمیایی معینی را که برای هدف های خاص لازم است برآورد نماید.انواع سیمان پرتلند در استاندارد ایران به پیروی از استاندارد آمریکا به 5 دسته تقسیم شده است.

سیمان پرتلند نوع 1

مصارف عمومی دارد و برای هر کاری که مستلزم ویژگی های خاص نباشد به خصوص برای مناطق معتدل و خشک مناسب است.

به طور کلی این سیمان در تمام مواردی که بتن در خطر مجاورت با سولفات ها نباشد و یا حرارت ناشی از هیدراتاسیون سیمان باعث افزایش نامطلوب درجه حرارت بتن نشود مورد استفاده قرار می گیرد. به این دلیل این نوع سیمان پرمصرف ترین نوع سیمان در ایران و دنیا می باشد.

این نوع سیمان در ساختمان های معمولی و اسکلت بتن آرمه، قطعات پیش ساخته و بتنی مانند جدول خیابان ها، بلوک های سیمانی ، کف سازی ها ، دیوار سازی ، راه سازی ، کانال های آب ، مخازن آب ، تراورس های راه آهن ، پل های بتنی و پی ساختمان هایی که امکان حمله سولفات ها وجود ندارد مورد استفاده قرار می گیرد.

در نقشه های اجرایی چنانچه نوع سیمان مشخص نشده باشد و یا زمانی که ویژگی خاصی از سیمان مشخص نشده باشد از سیمان پرتلند نوع 1 استفاده می شود. به طور کلی این سیمان در همه موارد به جز موارد خاصی مانند حمله سولفات ها ، حرارت زایی کم یا زیاد ، مقاومت زودرس و … مورد استفاده قرار می گیرد.

سیمان پرتلند نوع 2

سیمان نوع 2 یا سیمان پرتلند اصلاح شده در مواردی مصرف می گردد که اقدام حیاطی برای جلوگیری از گزند سولفات ها لازم باشد همچنین هنگامی که مسئله پایایی بتن در مقابل سولفات ها و حفاظت میلگردها و آرماتور در مقابل حمله نمک های کلر به طور همزمان مطرح باشد استفاده می گردد.

این نوع سیمان در برابر خاک های سولفاته و خاک های شور نسبت به سیمان نوع 1 مقاومت بیشتری دارد و در هنگام هیدراتاسیون حرارت زایی کمتری دارد. این مطلب یکی دیگر از مزایای این نوع سیمان می باشد که به وسیله آن می توان از افزایش دمای بتن در هنگام بتن ریزی به خصوص در هوای گرم و بتن ریزی های نسبتا حجیم جلوگیری نمود ، بنابراین می توان نتیجه گرفت که سیمان پرتلند نوع 2 نسبت به سیمان پرتلند نوع 1 کندگیرتر است. برای ساخت سیمان پرتلند نوع 2 مقدار C3S و C3A را کم نموده و درصد C2S را افزایش می دهند.

در آبا و استاندارد ملی ایران مقدار C3A برای سیمان پرتلند نوع 2 را به 8 درصد محدود نموده و همچنین مجموع C3A+C3S باید حداکثر از 58 درصد بیشتر نشود.

در مناطقی که حمله خطر حمله سولفات ها و کلرید ها به صورت هم زمان وجود دارد مانند سواحل جنوبی ایران باید از سیمان پرتلند نوع 2 استفاده نمود. در سازه هایی که به آب های زیر زمینی در تماس هستند باید از سیمان نوع 2 استفاده کرد. حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند نوع 2 حدود 80 الی 85 درصد سیمان پرتلند نوع 1 است.

سیمان پرتلند نوع 3

سیمان پرتلند نوع 3 یا سیمان پرتلند زود سخت شونده سیمانی با مقاومت زودرس است و معمولا در مواردی به کار می رود که قالب ها باید زودتر از موعد باز شود. این نوع سیمان در مدت کوتاهی مقاومت زیادی کسب می کند، مقاومت سه روزه این نوع سیمان برایر مقاومت 7 روزه سیمان پرتلند نوع 1 است در نتیجه در روزهای اول حرارت بالایی تولید می کند. این خاصیت به سبب درصد بالای C3S و ریزی بسیار بالای دانه های این نوع سیمان است. به دلیل تولید حرارت زیاد این سیمان در هنگام هیدراتاسیون از این سیمان در بتن ریزی در هوای سرد می توان استفاده کرد. همچنین به دلیل تولید حرارت زیاد از این نوع سیمان نباید در بتن ریزی های حجیم استفاده نمود.

همانگونه که بیان شد سیمان پرتلند زود سخت شونده مقاومت آن سریع تر افزایش می یابد و صحیح تر است که نام این سیمان به سیمان با مقاومت اولیه زیاد تغییر یابد و باید توجه داشت که روند زود سخت شدن و کسب مقاومت نباید با روند گیرش اشتباه شود در حقیقت سیمان های معمولی و کندگیر و زودگیر دارای زمان گیرش اولیه مشابهی هستند. این زمان در استاندارد ملی ایران شماره 389 برابر 45 دقیقه عنوان شده است.

حرارت هیدراتاسیون سیمان نوع 3، 150 درصد سیمان پرتلند نوع 1 است.

سیمان پرتلند نوع 4

سیمان پرتلند نوع 4 یا سیمان کندگیر یا سیمان با حرارت زایی کم است و در جایی که آهنگ حرارت تولید شده باید حداقل باشند مورد استفاده قرار می گیرد. حرارت تولید شده این نوع سیمان حتی نسبت به سیمان نوع 2 هم کمتر است و در نتیجه نسبت به تمام سیمان های پرتلند کندگیر تر است. مقدار C3A و C3S آن کتر از سیمان های پرتلند نوع 1 و 2 و 3 بوده ولی بیشتر از سیمان نوع 5 می باشد و مقدار C2S آن بیشترین مقدار در تمامی سیمان های پرتلند می باشد. گرچه آهنگ افزایش مقاومت این سیمان نسبت به سیمان نوع 1 کند تر است لیکن مقاومت نهایی آن با مقاومت نهایی سیمان نوع 1 برابر است از این نوع سیمان برای بتن ریزی در هوای گرم و بتن ریزی های حجمی مانند سدهای بتنی و برای جلوگیری از اتصال سرد استفاده می شود.

در مواردی که بتن ریزی به صورت لایه لایه انجام می گردد و فاصله زمانی بین ریختن لایه ها بیشتر از نیم ساعت طول بکشد باعث می گردد که لایه قبلی سفت شده و در نتیجه اتصال بین دو لایه به خوبی صورت نگیرد. در این اتصال ضعیف میان لایه های بتن جدید و قدیم را اتصال سرد می گویند.

حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند نوع 4 حدود 60 تا 40 درصد سیمان پرتلند نوع 1 است.

سیمان پرتلند نوع 5

سیمان پرتلند نوع 5 یا سیمان پرتلند ضد سولفاتیک سیمان مقاوم در برابر سولفات ها است و در بتنی که مورد حمله شدید سولفات ها قرار می گیرند به کار می رود. اگر سولفات های قابل حل در آب (تهاجم سولفات منیزیم در مقایسه با دیگر سولفات ها شدت بیشتری دارد زیرا قابلیت حلالیت بیشتری با آب دارد) در مجاور بتن قرار گیرند و به داخل آن نفوذ کنند در اثر واکنش با سیمان منبسط شده و سبب ایجاد ترک در بتن می گردد ، تاثیر سولفات ها در اثر خشک و تر شدن بتن تشدید می گردد. در این نوع سیمان تا حد امکان مقدار مقدار C3S و C3A کم میگردد و از C2S بیشتری استفاده می گردد.

استاندارد BS حداکثر مقدار C3A در سیمان پرتلند نوع 5 را به 3.5 درصد محدود نموده است.

آیین نامه ASTM C 150-94 حداکثر مقدار C3A در سیمان پرتلند نوع 5 را بخ 5 درصد محدود کرده است.

در استاندارد ملی ایران شماره 389 مثدار C3A در سیمان نوع 5 به 5 درصد محدود شده است همچنین اعلام نموده که مجموع C4AF+2C3A برای سیمان های پرتلند نوع 5 نباید از 25 درصد تجاوز کند.

روند افزایش مقاومت سیمان نوع 5 کمتر از سیمان نوع 1 می باشد به طوری که مقاومت 42 روزه سیمان پرتلند نوع 5 برابر مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند نوع 1 می باشد. حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند نوع 5 حدود 60 الی 75 درصد سیمان پرتلند نوع 1 است.

آهنگ کسب مقاومت این نوع سیمان آرامتر و کندتر از سیمان پرتلند نوع 1 است و در نتیجه گرما زایی کمتری نیز دارد.

مصرف این نوع سیمان در محیط هایی که علاوه بر سولفات ها به املاح کلر نیز آلوده باشند از لحاظ حفظ میلگردها نامناسب است. بنابراین در سواحل جنوبی کشور که سازه های بتن آرمه مورد حمله همزمان سولفات ها و کلرید ها می باشند نباید از سیمان نوع 5 استفاده کرد. (به جهت حفاظت از آرماتورها) و باید در این محیط ها از سیمان پرتلند نوع 2 استفاده کرد

باید توجه داشت برای مقابله با حمله سولفات ها فقط استفاده از سیمان ضد سولفات کافی نیست و پیش بینی های دیگری مانند استفاده استفاده از بتن با کیفیت عالی و تراکم کافی و با نسبت آب به سیمان کم ضروری است. در این گونه موارد استفاده از افزودنی های کاهنده آب ، افزودنی های حباب ساز و مواد پوزولانی ، مواد شبه سیمانی و سیمان های آمیخته نیز بسیار موثر می باشد.

منبع : تکنولوژی بتن و آزمایشگاه همراه با طرح اختلاط نوشته مهندس فرهاد مصباح ایراندوست