سیمان و انواع ان
در دنیای صنعت هر ماده ای که به جسم دیگر بچسبد ودر نتیجه باعث چسبیدن دو جسم به یکدیگر بشود سیمان می گویند . در ایران معمولاٌ سیمان به ماده ای گفته می شود که فقط در صنعت ساختمان سازی مصرف داشته و با آن بتن و یا ملات می سازند و باعث چسبیدن آجر و یا سنگدان ها به یکدیگر می گردد .
سیمان :
سیمان یا سمنت از لغت سمنتوم رومی گرفته شده و اگر به طور کلی سیمان را ماده ای چسبنده تعریف کنیم که می تواند آجرها و یا سنگ ها را به هم چسباند باید قدمت آنرا به حدود 50 سال قبل از میلاد مسیح ( ع ) برسانیم که در گنبد پانتئون واقع در رم ( ایتالیا ) برای چسباندن آجرها از ملاتی استفاده شده است که بسیار نزدیک به آهک پخته شده می باشد و می توانیم بگوئیم که مراحل اولیه سیمان فعلی است .
سیمان در ایران
اولین کارخانه سیمان در ایران در سال 1312 در صفائیه نزدیک شهر ری تاسیس گردید تولید این کارخانه در ابتدا روزانه 100 تن بود .(سالیانه در حدود000/30 تن ) و اکنون در سراسر ایران دهها کارخانه بزرگ و کوچک سیمان پزی تاسیس گردیده که تولید سالیانه آنها بالغ بر 25 میلیون تن در سال می باشد .
انواع سیمان
انواع سیمان های تولید شده در جهان بسیار متنوع است ولی بهعلت آنکه بیش از 90% سیمان مصرفی برای بتن در تمام دنیا مخصوصاٌ ایران پرتلند می باشد لذا ذیلاً انواع آنها را به طور مختصر شرح می دهیم :
سیمان پرتلند تیپ 1
این سیمان پرمصرف ترین سیمان در دنیا و ایران می باشد . اغلب بتن ریزی های معمولی را با این سیمان میتوان انجام داد . به همین دلیل سیمان تیپ 1 بیشترین تولیدات کارخانجات سیمان جهان را به خود اختصاص داده است . این نوع سیمان در مناطقی که دارای آب و هوای معتدل و خشک می باشد می تواند مورد مصرف قرار گیرد و از آن برای ساختن پل ها – ستونها – دال ها – تیرهای اصلی و فرعی مورد استفاده واقع شود . سیمان تیپ 1 در مناطقی که دارای آب و هوای ساحلی ومرطوب می باشد و در نتیجه امکان حمله سولفاتها به سازه وجود داشته باشد نباید مورد مصرف قرار گیرد .
سیمان پرتلند تیپ 2
این نوع سیمان مانند سیمان پرتلند تیپ 1 است ولی حمله اندک سولفاتها را می تواند حمل کند .مصرف آن در محلهایی که دارای حمله سولفاتهای شدید هستند تجویز نمی شود . مصرف آنها برای کانالهای فاضلاب در مناطق خشک و یا رطوبت کم اشکالی ندارد . به عبارت دیگر میتوان گفت که این سیمان تقریباٌ سیمان ضد سولفات است .ولی برای حمله شدید سولفاتها باید از سیمان نوع 5 استفاده گردد .
در مناطق ساحلی گرم و مرطوب جنوبی ایران که علاوه بر حمله سولفاتها توجه به یون کلر موجود در آب دریا که مستقیماٌ روی فولاد موجود در بتن تاثیر منفی دارد وموجب خوردگی آن می شود به مراتب اهمیت بیشتری داشته لذا توصیه می شود که کاربرد سیمان تیپ 2 در این مناطق آزمایش شود .
سیمان تیپ 3
این نوع سیمان بسیار زودگیر بوده و در ساعات اولیه بتن ریزی مقاومت آن به سرعت بالا میرود بگونه ای که مقاومت یک روزه بتن ساخته شده با این سیمان به حدود kg/cm2 125 رسیده و در نهایت مقاومت فشاری 7 روزه آن مساوی مقاومت فشاری 28 روزه سیمان نوع یک است .به علت زودگیر بودن گرمای هیدراسیون این سیمان بالا بوده لذا مصرف آن در مناطق گرمسیر و بتن ریزهای انبوه ( سد سازیها و … ) توصیه نمی گردد .از این سیمان در کارگاه هایی که زمان قالب برداری در آنها دارای اهمیت می باشد بیشتر استفاده میگردد.برای مثال در سری سازی ها و یا در کارگاه هایی که از قالب لغزنده استفاه میشود .مصرف این نوع سیمان سرعت کار را به میازن قابل ملاحظه ای افزایش می دهد .
نوعی سیمان خیلی زود سخت شونده وجود دارد که بر حسب سفارش ساخته می شود که در زمانی کمتر از 20 دقیقه سخت می شود این سیمان علاوه بر زودگیر بودن انبساطی نیز می باشد و در موقع سخت شدن ازدیاد حجم پیدا می کند .مصرف این نوع سیمان بیشتر برای تعمیر قطعات بتنی است .
این سیمان قبل از مصرف نباید به هیچ وجه با هوا تماس داشته باشد زیرا در اثر تماس با هوا و جذب رطوبت آن به زودی فاسد می شود .
سیمان تیپ 4
این سیمان دیر گیر بوده و گرمای هیدارسیون آن بسیار پایین می باشد به همین دلیل در بتن ریزیهای انبوه مانند سد سازی و غیره از این نوع سیمان استفاده می شود . در بتن ریزی های حجیم حرارت ایجاد شده در عمق بتن در زمان سخت شدن آن مجال پیدا نمی کند که با محیط تبادل پیدا کرده و به خارج راه پیدا کند لذا پس از سخت شدن بتن عمق آن هنوز گرم بوده و این گرما موجب تنش های ناخواسته و محاسبه نشده در آن ایجاد خواهد نمود . با استفاده از سیمان تیپ 4 بعلت دیر گیر بودن آن قبل از سخت شدن بتن حرارت های ایجاد شده در عمض با توجه به آنکه مقدار آن بسیار کم است فرصت خارج شدن و تبادل با هوای محیط پیدا می کند . همچنین در بتن ریزی هائی که با ارتفاع زیاد انجام می شود مانند پایه پل های ناچاراٌ بتن باید در لایه های 40 تا 50 سانتیمتر ریخته شود و بتن ریزی هر لایه با لایه بعد ممکن است 25 تا 30 دقیقه فاصله زمانی داشته باشد استفاده از این نوع سیمان موجب می گردد تا بین بتن جدید و قدیم یک درز سرد ایجاد نشود یعنی قبل از اینکه لایه قدیم سخت شود بتن جدید با آن درگیر می شود این موضوع در بتن جدید و قدیم یک درز سرد ایجاد نشود یعنی قبل از اینکه لایه قدیم سخت شود بتن جدید با آن درگیر می شود این موضوع در بتن ریزی منابع آب نیز دارای اهمیت بوده و باعث می شود در زسرد بوجود نیامده و آب بندی سازه حفظ شود.
مصرف این نوع سیمان در مناطق گرمسیر توصیه می شود .
این سیمان دارای مقاومت اولیه پایین می باشد و آهنگ سخت شدن آن از انواع دیگر سیمانها کندتر است ولی مقاومت 28 روزه آن تقریباٌ مساوی سایر انواع سیمانها می باشد و مقاومت دراز مدت آن کاملاص مساوی سایر سیمانها است .
سیمان تیپ 5
این سیمان ضد سولفات بوده و در مقابل نمکهای موجود در آب مانند سولفات سدیم – سولفات منیزیم و سولفات کلسیم مقاومت خوبی از خود نشان می دهد . که مهمترین نمکهای مضر برای قطعات بیتنی و فولاد موجود در آن هستند . مصرف این نوع سیمان در مناطقی که خورندگی در اثر آبهای نمک دار و یا از طریق هوا در آنها زیاد است توصیه می شود .
قبل از بتن ریزی در مناطق که مشکوک به سولفات بودن محیط هستیم باید نمکهای موجود در آب همچنین در خاک مجاور قطعه بتنی با دقت اندازه گیری شود اگر میزان سولفات موجود در آب بیشتر از 400 میلی گرم در لیتر و همچنین سولفاتهای موجود در یک کیلوگرم خاک که با بتن در تماس است بیش از 300 میلی گرم باشد باید حتماٌ علاوه بر احتیاط های سولفاتهای مجاور بتن خیلی زیاد باشند تنها استفاده از این نوع سیمان کافی نبوده و باید تدابیر دیگری از قبیل قیر گونی کردن سطح بتن و یا استفاده از قالب آجری برای جلوگیری از تماس مستقیم محیط با بتن استفاده از قالب آجری برای جلوگیری از تماس مستقیم خاک محیط با بتن استفاده کرد .
توجه : در مجاورت محیط حاوی کلر مثلاٌ در مجاورت آب درذیا که هم حاوی سولفات و هم کلرور ( یون کلر ) است استفاده از سیمان پرتلند نوع 5 حفاظت کمتری را برای میلگرد آرماتور ایجاد می کند و لذا در چنین مواردی باید از مصرف سیمان نوع 5 خود داری شود .
سیمان هوا زا
یکی از نقاط ضعف بتن عدم امکان استفاده آن در هوای صفر درجه و زیر صفرمی باشد زیرا آب موجود در بتن قبل از آنکه سیمان سخت شود یخ زده و فعل و انفعالات شیمیایی آن برای سخت شدن متوقف میگردد و پس از ذوب شدن یخ وحضور آب در محیط ، قطعه بتنی نمی تواند مانند سابق فعل و انفعالات شیمیایی خود را از سر بگیرد . تقریباٌ در اواخر دهه سوم قرن بیستم دانشمندانی که روی بتن تحقیق می کردند متوجه شدند که اگر مقداری مواد هوازا مانند رزین های مصنوعی یا طبیغی و همچنین روغن های نباتی به بتن اضافه شود و اینمواد در بتن تولید دانه های ریز به قطر 3/0 میلیمتر مینماید و در نتیجه عملکرد بتن به گونه ای خواهد بود که بتن ریخته شده با این مواد به نسبت قابل ملاحظه ای در مقابل یخبندان اولیه و همچنین یخبندان و ذوب شدن سالیانه قطعه مقاومتر می باشند اگر از این نوع بتن در راه سازی بجای آسفالت قیری مورد مصرف قرار گیرد . دارای مقاومت شیمیایی در مقابل نمکها نیز هست .
سیمان سفید
بعد از سیمانهای پرتلند معمولی سیمان سفید پرمصرف ترین سیمان مورد استفاده در صنعت می باشد از این سیمان برای ساختن آجرهای سیمانی که در ایران به نام موزائیک معروف است و همچنین در نما سازی و دکوراسیونهای داخلی استفاده می شود .
بدلیل اینکه سوخت مصرفی در تهیه سیمان سفید نباید دوده تولید نماید لذا برای تهیه سیمان سفید باید از سولفات های گازی و یا اگر ممکن باشد از حرارت الکترییکی استفاده شود به همین دلیل هزینه تمام شده سیمان سفید از سیمان معمولی بیشتر است .
مقاومت های سیمان سفید مانند سیمان معمولی نیست و از آن نمی توان برای قطعات بار بر استفاده نمود .
سیمانهای رنگی
برای ساختن سیمان های رنگی از سیمان سفیدو مواد افزودنی دیگر استفاده می شود برای مثال برای سیمان با رنگ سیز از سنگهای کرم دار ، و سیمان زرد از سنگهای آهن ، سیمان آبی از سنگهای کبالت دار و برای سیمان قرمز از اکسید های آهن 3 ظرفیتی Fe2 O3 استفاده می شود .
چنانچه برای تهیه سیمان های رنگی از مواد شیمیایی استفاده می شود باید توجه نمود که این مواد نسبت به سیمان بی اثر بوده و در فعل و انفعالات شیمیایی سیمان تاثیر نداشته باشند .
سیمان پوزولانی
پوزولان ها مواد سیلیسیو سا سیلیسی آلومینیومی هستند که بدلیل اینکه این سنگ برای اولین بار در ناحیه پوزولی ( ایتالیا) کشف شد به این اسم معروف است. سمانهای پوزولانی از مخلوطکردن کلینکرسیمان پرتلند و پوزولان بدست می آید ( 15 تا 40 درصد پوزولان و 85 تا 60 درصد کلینکر) مقاومت اولیه این سیمان بسیار کم ولی در مدت تقریباٌ مساوی سیمان پرتلند معمولی است این سیمان به نسبت به سیمان پرتلند معمولی در مقابل عوامل شیمیایی دارای مقاومت بیشتری بوده و گرمای هیدراسیون آن کمتر است و در برابر حمله سولفات ها مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد .
سیمان روباره ( سرباره ای ) :
این سیمان از مخلوط کردن 65 تا 25 درصد کلینکر سیمان پرتلند و 35 تا 75 درصد روباره کوره ای ذوب آهن بدست می آید . این سیمان از سیمان پرتلند ارزانتر تمام می شود ولی مقاومت 28 روزه آن تقریباٌ مساوی سیمان پرتلند معمولی است . مصرف این سیمان بعلت ارزانی و حرارت هیدراسیون کم در بتن ریزی های حجیم مناسب است .
این سیمان به اثر سولفاتها و سایر عوامل خورنده بسیار مقاوم است و در مجاورت محیط های حاوی یون کلر مفاظت خوبی برای میلگرد های آرماتور تامین می نماید .
سیمان آلومینا ( سیمان برقی )
این سیمان در مقابل عوامل شیمیایی بسیار مقاومتر از کلیه سیمانهای پرتلند است به همین علت در ساختن پایه های پل و اسکله های بنادر از آن استفاده می گردد . این سیمان بسیار زودگیر است و مقاومت یک روزه آن معادل مقاومت 10 روزه سیمانمعمولی است این سیمان به هوای مرطوب وگرم ( بیش از 35 درجه سانتیگراد ) حساس بوده و در مناطق استوائی کاربرد ندارد .
سیمان انبساطی
این نوع سیمان ضمن مجاورت با آب و حین سخت شدن انبساط حجمی پیدا می گند . از این نوع سیمان بیشتر برای درز بندی و تعمیر قطعات بتنی مخصوصاٌ پایه پلها استفاده می شود .