سیمان پرتلند نوع ۱ ( P.C – type I ) :
سیمان پرتلند معمولی در مواردی به کار می رود که هیچ گونه خواص ویژه مانند سایر انواع سیمان مورد نظر نیست.
سیمان پرتلند نوع ۲ ( P.C – type II ) :
برای استفاده عمومی و نیز استفاده ویژه در مواردی که گرمای هیدراتاسیون متوسط مورد نظر است.
سیمان پرتلند نوع ۳ ( P.C – type III ) :
برای استفاده در مواقعی که مقاومت های بالا در کوتاه مدت مورد نظر است.
سیمان پرتلند نوع ۵ ( P.C – type V ) :
در مواقعی که مقاومت زیاد در مقابل سولفات ها مورد نظر باشد استفاده می شود.
سیمان سفید ( White Cement ) :
برای استفاده در سطح ساختمان ها و مواقعی که استفاده از سیمان های بدون رنگ با مقاومت های بالا مورد نیاز باشد. از این سیمان در تولید انواع سیمان های رنگی استفاده می شود.
سیمان سرباره ای ضد سولفات :
در مواقعی که مقاومت متوسط در مقابل سولفات ها و یا حرارت هیدراتا سیون متوسط مورد نظر است، استفاده می گردد.
سیمان پرتلند، پوزولانی ( P.P.Cement ) :
در ساختمان های بتنی معمولی و بیشتر در مواردی که مقاومت متوسط در مقابل سولفات ها و حرارت هیدراتاسیون متوسط مورد نظر باشد استفاده می شود.
سیمان پرتلند، آهکی ( P.K.Z.Cement ) :
این نوع سیمان در تهیه ملات و بتن در کلیه مواردی که سیمان پرتلند نوع ۱ به کار می رود قابل استفاده است. دوام بتن را در برابر یخ زدن، آب شدن و املاح یخ زا و عوامل شیمیایی بهبود می دهد.
سیمان بنائی ( Masonry Cement ) :
برای استفاده در مواقعی که ملات بنائی با مقاومت های کمتر از سیمان پرتلند نوع ۱ مورد نیاز است.
سیمان نسوز ۴۵۰ ( Rf Cement 450 ) :
حاوی بیش از ۴۰% Al2O3 با اتصال هیدروکسیلی و فازهای کلسیم آلومینات، برای مصرف به عنوان ماده نسوز در صنایع حرارتی استفاده می شود.
سیمان نسوز ۵۰۰ ( Rf Cement 500 ) :
حاوی بیش از ۷۰% Al2O3 با اتصال هیدروکسیلی و فازهای CA2,CA برای مصرف به عنوان ماده نسوز با درصد خلوص بالا در صنایع حرارتی و آتمسفرهای CO.H2 به کار می رود.
سیمان نسوز ۵۵۰ ( Rf Cement 550 ) :
این سیمان ها برای درزگیری چاه های نفت به کار می روند. عمده این نوع سیمان ها دیرگیر بوده و در برابر دماها و فشارهای بالا مقاوم می باشند. این سیمان ممکن است در حفره چاه های آب و فاضلاب نیز به مصرف برسد.
سیلیکات ها یعنی C 2 S و C 3 S ترکیبات اصلی و مهم سیمان می باشند و در حقیقت مقاومت سیمان هیدراته شده به آنها بستگی دارد. اکسیدهای تشکیل دهنده این سیلیکات ها تاثیرات مهمی روی شکل اتمی و کریستالی و خواص هیدرولیکی انها دارند. در حقیقت حضور C 3 A در سیمان سودمند نیست. این ترکیب نقشی در مقاومت سیمان، به جز کمی در سن اولیه آن، نداشته و بعد از سخت شدن سیمان در صورت حمله سولفاتی با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم (اترینگایت) سبب خرابی بتن می گردد.
ولی C 3 A در فرایند تولید در ترکیب اکسیدکلسیم با اکسیدسیلیسیم سهولت ایجاد کرده و سودمند است. C 4 AF که به میزان کمی به وجود می آید در مقابل سه ترکیب دیگر نقش عمده ای در خواص سیمان ندارد. به هرحال این ترکیب با سنگ گج سیمان، سولفوفریت کلسیم تشکیل می دهد که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات ها را تسریع می کند.
روشهاى مختلفى براى تولید سیمان وجود دارد. اصولا چهار روش براى تولید سیمان وجود دارد :
۱- روش تر
۲- روش نیمه تر
۳- روش نیمه خشک
۴- روش خشک
در روش تر و نیمه تر خاک رس مصرفى در دستگاه دوغاب ساز ( Wash mill ) ، تبدیل به دوغاب مى گردد. سپس دوغاب خاک رس به همراه سنگ آهک در آسیاب مواد خام مخلوط و نرم گشته و تبدیل به دوغاب با غلظت بیشترى مى شود. پس از تنظیمات لازم توسط آزمایشگاه، بعنوان خوراک کوره مورد مصرف قرار مى گیرد. در روش نیمه تر، مواد خروجى از آسیاب مواد به صورت دوغاب است و قبل از ورود به کوره بوسیله فیلتر پرس آب آن گرفته مى شود و بصورت کیک یا آماج ( حبه ) به کوره تغذیه مى گردد.
در روش نیمه خشک مواد اولیه بصورت خشک با یکدیگر مخلوط گشته و به آسیاب مواد خام تغذیه مى گردند. مواد خروجى از آسیاب مواد به صورت پودر است. قبل از تغذیه این پودر به کوره مقدارى آب روى آن پاشیده مى شود و آن را به صورت آماج یا حبه در آورده و به کوره تغذیه مى نمایند. در روش خشک مواد اولیه خشک وارد آسیاب مى شود. پودر خروجى از آسیاب مواد، پس از تنظیم، به عنوان خوراک کوره مصرف مى گردد. روش هاى مختلفى براى تولید سیمان هاى مختلف وجود دارد که عمدتا بستگى به تکنولوژى مورد استفاده و جنس سیمان دارد، تکنولوژى مورد استفاده براى تولید سیمان به مرور دستخوش تحول و پیشرفت بوده است. هم اکنون صنعت سیمان با برخوردارى از آخرین تکنیک هاى اعجاب انگیز، با استفاده از روش خشک و به کمک سیستم هاى اتوماتیک، شاهد پیشرفت هاى شگرف در طول تاریخ ۱۶۰ ساله تولید صنعتى خود مى باشد. روش تولید برخى سیمان ها نظیر سیمان آلومینایى کاملا متفاوت با روش تولید سیمان پرتلند مى با شد
شامل اکسید پتاسیم و اکسید سدیم می باشد که با پاره ای از مواد سنگی در بتن ترکیب شده و سبب خرابی بتن و تغییر در میزان افزایش مقاومت آن می شوند. در نتیجه مقدار کم این ترکیبات نیز بایستی کنترل و به آن اهمیت داده شود.
این ترکیب حداکثر به میزان ۳ درصد وزنی در سیمان پرتلند استفاده میشود، این ماده با تتراکلسیم آلومینوفریت ترکیب شده و مقدار کمی سولفوفریت کلسیم ایجاد می کند که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات ها را تسریع می کند. ضمنا تماس این سولفات با ترکیب تری آلومینات کلسیم موجب ایجاد سولفو آلومینات کلسیم (اترینگایت) می شود که موجب افزایش حجم ملات می گردد. این افزایش حجم در هنگامی که ملات در حالت خمیری است بی ضرر است، اما در صورتی که پس از گیرش ملات ایجاد شود باعث ایجاد سلسله ترک های متوالی و تخریب بتن می گردد. در نتیجه میزان سنگ گچی که به سیمان اضافه می شود بسیار مهم بوده و بستگی به میزان تری آلومینات کلسیم و قلیایی های سیمان دارد. بالا رفتن ریزی سیمان باعث افزایش میزان سنگ گچ مورد نیاز می شود و افزایش سنگ گچ بنوبه خود سبب انبساط بیش از حد و خرابی سیمان سخت شده می گردد. میزان بهینه سنگ گچ بر اساس حرارت ایجاد شده از فعل و انفعالات سیمان تعیین می شود، و پیشرفت مناسب فعل و انفعالات ما را مطمئن می سازد که وقتی همه سنگ گچ ترکیب می شود مقدار کمی تری آلومینات کلسیم باقی می ماند. آزمایش مشخصی جهت نشان دادن عدم سلامت سیمان به علت وجود سولفات کلسیم اضافی وجود ندارد ولی مقدار آن با روش تجزیه شیمیایی به آسانی قابل محاسبه است. استاندارد BS12 مقدار مناسب سنگ گچ را به صورت میزان SO 3 موجود توصیه می کند.
انواع افزودنی های شیمیایی که به سه گروه اصلی زیر تقسیم می شوند:
۱ – تندگیر کننده ها که ترکیباتی هستند مانند: کلرور کلسیم، کربنات سدیم، کلرور آلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورور سدیم، آلومینات سدیم و نمک های آهن می باشند.
۲ – کندگیر کننده ها: نظیر مشتقات هیدروکربنی نمک های محلول روی، شکر و براتهای محلول
۳ – تقلیل دهندگان آب: نظیر اسید هیدروکسی کربوکسیلیک و اسید لیگنوسولفونیک
سیمان پرتلند خورنده است. تماس آن با چشم، پوست و دستگاه تنفسی باعث ایجاد ناراحتی میشود. در مورد چشم این امر ممکن است موجب سوزش شیمیایی و حتی در موارد شدیدتر منجر به کوری شود. تماس مکرر و دراز مدت آن با پوست موجب آماس میشود
این سیمان به رنگ سفید، خاکستری تولید می شود. این نوع سیمان، انتقال مویینه آب را تحت فشار ناچیز یا بدون فشار، کاهش می دهد ولی جلوی انتقال بخار آب را نمی گیرد.
سیمان با گیرش تنظیم شده به گونه ای کنترل و ساخته می شود که می تواند بتنی با زمان های گیرش از چند دقیقه تا یک ساعت تولید کند.
این سیمان ها بیشتر جنبه تزئینی و آرایشی دارند و در نماسازی سیمانی و تولید بتن نمادار به مصرف می رسند.
مخلوطی است از حداقل ۵ و حداکثر ۱۵ درصد پوزولان طبیعی و دست کم ۸۵ درصد کلینکر یا سیمان پرتلند با نرمی مشخص که در مجاورت آب به صورت جسم چسبنده‌ای در کارهای ساختمانی مصرف میگردد. این سیمان با نماد “ پ پ “ نشان داده می شود … افزایش روز افزون جمعیت و نیاز به فضاهای مسکونی، اداری، ورزشی، آموزشی و… امری عادی واجتناب ناپذیر میباشد . در این راستا ساخت و سازها ، عملیات ساختمانی که به صورت ساخت اولیه، مرمت، بازسازی موقت، بازسازی کامل بناها انجام میگیرد نیازمند علم و دانش فنی ، مصالح استاندارد، اکیپ اجرائی ماهر و تخصص، آگاهی و شناخت بروز افراد شاغل در بخش ساختمان است.
با توجه به اینکه بتن، مصالح مناسبی برای امر ساخت و ساز بوده و اهمیت بسیار بالایی دارد . شرایط تولید ، مواد اولیه ، مواد ثانویه و مواد مضاف بتن و مهمتر از همه سیمان و جایگزین های مناسب برای آن در تولید بتن بایستی مورد مطالعه کاملاً علمی، فنی و مهندسی قرار گیرد، تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزایش مقاومت آن پیشرفت هایی حاصل شود، هم از نظر اقتصادی در هزینه ها صرفه جویی گردد یکی از بهترین راهکارهای موجود ، یافتن جایگزینهای مناسب برای سیمان مصرفی در بتن است و در این زمینه استفاده از منابع و مصالح طبیعی با حفظ محیط زیست و منابع ارزشمند کشور ایده بسیار کارآمد و پرثمری میباشد . چنانچه تولید سیمان با شرایط فوق گامی در جهت پیشرفت جامعه بحساب می اید ، استفاده و بکارگیری آگاهانه و بجا از آن توسط مهندسین و افراد شاغل در بخش ساخت و ساز کشور نتایج مطلوب تری بدست می آورد .
سیمان پرتلند پوزولانی معمولی , مخلوطی است از حداقل ۵ و حداکثر ۱۵ درصد پوزولان طبیعی و دست کم ۸۵ درصد کلینکر یا سیمان پرتلند با نرمی مشخص که در مجاورت آب به صورت جسم چسبنده‌ای در کارهای ساختمانی مصرف میگردد . این سیمان با نماد “ پ پ “ نشان داده میشود.
. پوزولان یک ماده طبیعی یا مصنوعی حاوی سیلیس فعال یا سیلیس آلومیناتی است که به تنهایی ارزش چسبندگی ندارد ، ولی بصورت پودر شده و درحضوررطوبت و در دمای معمولی با هیدراکسید کلسیم واکنش شیمیائی حاصل کرده و ترکیباتی را که خواص چسبندگی دارد ، بوجود می آورد . ماده پوزولانی بایستی بصورت آسیاب شده باشد تا درحضور آب با آهک ، سیلیکاتهای کلسیم پایدار با خواص چسبندگی ایجاد کند. مواد پوزولانی از خاکستر آتشفشانی غیربلورین- پوزلانی اصلی – پودرسنگ ، سنگهای رسی و چرتهای اوپالینی ، خاک دیاتومه ای کلسینه شده ، خاک رس پخته شده ، خاکستر بادی ودوده سیلیسی و غیره بدست می آید. جهت ارزیابی درجه فعالیت واکنش زائی مواد پورولانی با سیمان ، آئین نامه ASTM.C- 618-78 سنجش ضریب فعالیت پوزولانی را توصیه می نماید که این ضریب از تعیین مقاومت مخلوطها با جایگزین نمودن مقدار معینی از سیمان با مواد پوزولانی بدست می اید.
روند توسعه مقاومت سیمان پرتلند پوزولانی به درجه فعال بودن پوزولان و نسبت سیمان پرتلند در مخلوط بستگی دارد . در سیمان پرتلند پوزولانی هیدراسیون بکندی انجام و حرارت هیدراسیون کمتر دارد و برای بتن های حجیم مناسب است . مقاومت اولیه بتن حاوی سیمانی که بخشی از آن با مواد پوزولانی جاگزین شده باشد ، کمتر از مقاومت مربوطه بتن حاوی سیمان خالص است و نیاز به یک عمل آوری و مراقبت نسبتا” طولانی دارد ولی مقاومت نهائی آن تقربیا” با مقاومت سیمان پرتلند خالص یکسان وبلکه قدری بیشتر است
آئین نامه ASTM . C595-79 سیمان پرتلند پوزولانی را بعنوان نوع IP برای کاربردهای عمومی ساختمانهای بتنی و نوع P را برای مصرف در مواردیکه مقاومت اولیه زیاد مواد نیاز نباشد مانند پایه های پل ، سدها ، و شالوده های تکی توصیف نموده است .
چگالی سیمان پرتلند عموما” حدود ۱۵/۳ است و چگالی سیمانهای پرتلند پوزولانی حدود ۹/۲ میباشد . چگالی سیمان ، که با روش ASTM . C188 تعیین میشود ، نشانگر کیفیت سیمان نیست و عمدتا” در محاسبات مربوط به تعیین نسبت اجزای مخلوط بتن بکارمی ایند. سیمان پرتلند پوزولانی معمولی در حال حاضر با کیفیتی مطلوب و خواص مناسب با مشخصات برتر از شاخص های مطرح در استاندارد ملی ایران به شماره ۳۴۳۲ به صورت انبوه در کارخانجات سیمان کشورتولید می گردد . این نوع سیمان حاوی حداکثر ۱۵% پوزولان طبیعی بوده و از خواص ویژه و کاربردی متنوعی برخوردار می باشد . از خواص ویژه آن به موارد ذیل اشاره می شود.
دوام و پایایی بتن ساخته شده با سیمان پوزولانی در برابر محیط های خورنده و آبهای شور نسبت به سیمان های معمولی میزان حرارت هیدراتاسیون این نوع سیمان نسبت به سیمانهای معمولی پایین تر بوده و در بتن ریزیهای نسبتاً حجیم کاربرد دارند. در طی زمان وجود پوزولان باعث جذب Ca(OH)2 آزاد شده از فازهای سیمان شده و از افزایش پوکی و تخلخل تدریجی بتن می کاهد. در مواقعی که شن و ماسه مصرفی استعداد واکنش خطرناک قلیایی ـ سیلیکاتی را داشته باشند تاحد زیادی از تشکیل این واکنش خطرناک بین سنگدانه و قلیایی های سیمان جلوگیری می کند.
این نوع سیمان ها ضد سولفات اصلاح شده می باشند. بتن این نوع سیمان ها آب بیشتر در خود نگهداشته و آب انداختگی کمتری از خود نشان می دهند. مصرف این سیمان در هوای گرم و مرطوب، مطلوب می باشد. به خاطر ویژگی حرارت هیدراتاسیون پایین و ماهیت پوزولان این نوع سیمان دیرگیر بوده و می باید مدت بیشتری بعد از بتن ریزی نگهداری شود تا نتیجه ایده آل حاصل گردد .
در بتن ریزی در شرایط آب و هوای سرد به خاطر ویژگی حرارت هیدراتاسیون کمتر ، باید بتن تازه در برابر یخ زدن محافظت شود تا نتیجه ایده آل حاصل گردد و قالب برداری دیرتر انجام گیرد .
در مواقعی که برای ساخت قطعات پیش ساخته مانند موزائیک و بلوک استفاده می شود بایستی به علت دیرگیر بودن این سیمان مدت نگهداری آن طولانی تر باشد . در عملیات بتن ریزی در دمای کمتر از شش درجه سانتیگراد بایستی از مواد افزودنی مناسب استفاده شود .
سیمان پرتلند پوزولانی ویژه طبق استاندارد ملی ایران به شماره ۳۴۳۲ دارای ۱۵ تا ۴۰ درصد مواد پوزولانی می باشد . کاربرد این مقدار پوزولان خواص بسیار مطلوبی به این سیمان می دهد که کاربردهای ویژه ای را برای آن ایجاد می نماید . این سیمان با نماد “ پ پ و “ نشان داده میشود این سیمان دارای کاربرد گسترده به سبب خواص برتر ذیل می باشد :
۱ – دوام و پایداری بتن حاصل در محیط هایی با خورندگی زیاد حاوی غلظت بالای کلر و سولفات بسیار مطلوب می باشد .
۲ – به سبب حرارت هیدراتاسیون اولیه کم دارای کاربرد گسترده ای در بتن ریزیهای حجیم می باشد .
۳ – Ca(OH)2 سبب جذب نسبتاً کامل حاصل ازهیدراتاسیون وحذف نسبتاً کامل تخلخل بتن میگردد .
۴ – قابلیت مصرف بسیار گسترده در مواردی دارد که شن و ماسه مستعد ایجاد واکنش سیلیکاتی ـ قلیائی دارند و انجام این واکنشها را به شدت محدود می کند .
۵ – این نوع سیمان ها قابلیت مصرف بالائی در محیط های بسیار گرم و مرطوب دارند و نیاز به خنک سازی و کاهش درجه حرارت بتن و صرف هزینه زیاد در این مورد برای بتنهای ساخته شده از این سیمانها وجود ندارد .
۶ – با توجه به ماهیت پوزولان و حرارت هیدراتاسیون کم در مورد کاربرد این سیمانها در هوای سرد و مصارف معمولی باید زمان بیشتری را برای نگهداری بتن صرف نمود .
برای تعیین پوزولان موجود در سیمان پوزولانی نخست باید مقدار CaO در نمونه مورد نظر تعیین شود و سپس با استفاده از فرمول زیر میزان پوزولان موجود در نمونه محاسبه گردد .
در این معادله فرض بر آن است که مقدار CaO کلینکر سیمان پرتلند مورد مصرف در تولید سیمان پوزولانی ۶۵ درصد میباشد و نمونه افت حرارتی نداشته باشد . در معادله بالا : درصد پوزولان در سیمان
این نوع سیمان شامل چندین گروه بوده و به گونه‌ای طراحی شده که شرایط دما و فشار بالای ایجاد شده در تزریق چاه نفت را جواب گو باشد. این سیمان دوغاب با لزجت کم و گیرش کند ایجاد می‌کند که به منظور سهولت فشار پمپاژ در چاه های عمیق تا حد ممکن روان باقی بماند. مقدار کمی C3A دارد. درشت دانه است و نمی‌تواند شامل مواد کمکی برای آسیاب کردن باشد.
این نوع سیمانها برای جلوگیری از انقباض بتن و به حداقل رساندن ترک خوردگی استفاده میشود. مقاومت آنها در مقابل سولفات‌ها کم است و فقط براساس سفارش تولید میگردد.
این نوع سیمان به جای سلیکات‌های کلسیم دارای آلومینات‌های کلسیم است. مقاومت اولیه زیادی دارد (۲۴ ساعته) و دارای خواص نسوز است. اگر بتن ساخته شده با این نوع سیمان در طول ۲۴ ساعت پس از مخلوط کردن و ریختن سرد.
سیمان پلاستیک از آسیاب کردن یک عامل روان کننده معدنی با کلینکر سیمان پرتلند که با مشخصات نوع II,I استاندارد ASTM مطابقت داشته باشد، حاصل میگردد. آیین نامه UBC استفاده از عوامل روان کننده را حداکثر تا ۱۲ درصد کل حجم مجاز می‌داند. سیمان پلاستیک الزامات مذکور در C150 ASTM به جز باقی مانده غیر محلول، حباب هوا و مواد افزودنی بعدی برای کلسینه سازی به علاوه مقررات خاص UBC را برآورده می‌سازد.
سیمان پُرتلند و اندود گچ و سیمان به کار می‌رود و به دلیل مقدار زیاد هوای ایجاد شده برای بتن توصیه نمی‌گردد. از این نوع سیمان برای ساخت بتن هایی که احتمال نشست های غیر متقارن در آن ها می رود هم می توان استفاده کرد.
این نوع سیمان با مشخصات سیمان پرتلند نوع III,I مطابقت دارد. با این تفاوت که با انتخاب مواد اولیه مناسب، از ورود مواد رنگی نظیر اکسیدهای آهن و منیزیم و غیره به فرآیند ساخت جلوگیری میشود. برای ساختن سیمان های رنگی، مواد رنگی معدنی بی اثر شیمیایی را به سیمان می افزایند. با سیمان پرتلند نیز می‌توان سیمان های رنگی قرمز، قهوه‌ای و سیاه ساخت. سیمان های سفید و رنگی بیشتر برای کارهای تزئینی مصرف می‌شوند رنگ سیمان باید در برابر عوامل جوی و نور پایدار باشد. مواد رنگی متداول عبارتند از:
۱ – اکسید آهن برای رنگ های قرمز، زرد، قهوه‌ای و سیاه.
۲ – اکسید منگنز برای رنگهای سیاه و قهوه‌ای.
۳ – اکسید و هیدروکسید کروم برای رنگ سبز و آبی.
۴ – کبالت برای رنگ آبی.
۵ – اولترامارین برای رنگ سرمه‌ای.
۶ – دوده برای رنگ سیاه.
۸ – کهربای خام و سوخته برای رنگ قهوه‌ای.
۹ – گل اخرا برای رنگ زرد.
میزان رنگ حدود (۵%) تا (۱۰%) وزنی سیمان است.
سیمان بنایی سیمانی است که در بیشتر کشورهای صنعتی جهان به منظور مصرف در ملات ها و کارهای بنایی ساخته میشود. اکثر کارخانه‌ها فرمول خاص خود را برای ساختن این سیمان رعایت کرده و آن را مخفی نگه می‌دارند و منتشر نمی‌کنند. این سیمان در سه نوع M,S,N تولید میشود که نوع M بیشترین مقاومت را برای ملات‌های بنایی ایجاد می‌کند. این سیمان معمولاً از مخلوط کردن حدود (۵۰%) کلینکر سیمان پرتلند و حدود (۴۵%) گرد سنگ آهک مرغوب و قدری سنگ گچ و برخی مواد افزودنی با مقاومت کمتر از سیمان پرتلند ولی دارای خواص مطلوب جهت کارهای بنایی ساخته میشود. بعضی سیمان های بنایی، آمیخته‌ای از سیمان پرتلند و آهک مرده و مواد افزودنی هستند.
