سیمان پرتلند چیست؟

سیمان پرتلند چیست؟
7575 1394/09/05

سیمان پرتلند چیست؟

سیمان پرتلند عمدتاً شامل ترکیبات سیلیکات کلسیم و آلومین کلسیم می باشد. میزان سیلیکات های کلسیم همواره بین 55% تا 85% می باشد. همچنین مقدار آلومینات تری کلسیم بین 7 تا 12% و هیدروکسید آهن نیز بین 6 تا 10% می باشد. سیمان از سوزاندن مخلوط گچ و رس در یک کوره گردان تحت درجه حرارت بالا ساخته می شود. کلینکر به عنوان ماده اصلی بوده و سنگ گچ به منظور کنترل گوگرد (به صورت  بیان می شود) که حدود آن که طبق آیین نامه  BS 12برابر با 5/3 %  می باشد، اضافه می گردد. در هنگام بررسی امکان حمله سولفات به بتن یا ملات، سیمان پرتلندی که حاوی سولفات است، از درجه اهمیت بالایی برخوردار می باشد که این موضوع بحث ما در فصل سوم است. اطلاعات بیشتر پیرامون واکنش میان سولفات بازهای مختلف (کلسیم، منیزیم و آمونیوم) در ادامه مطالب این فصل آمده است.

سیمان پرتلند چیست؟

هیدراسون سیمان (افزودن آب)، منجر به واکنش شیمیایی پیچیده ای میگردد که با انبساط حرارتی توام است.  استانداردهای اصلاح شده بریتانیا برای سیمانهای پرتلند که ممکن است برای تعمیرات بکار روند به شرح زیر می باشد:

  • سیمان پرتلند- کلاس 42.5؛ بر اساس BS 12:1991 (CEM 1)
  • سیمان پرتلند- کلاس 52.5؛ بر اساس BS 12:1991
  • سیمان پرتلند- کلاس 42.5 R؛ بر اساس BS 12:1991
  • سیمان پرتلند مقاوم در برابر سولفات- کلاس 42.5؛ بر اساس BS 4027:1991
  • سیمان بنایی: BS 5224:1995-ENV 413-1

حرف R دلالت بر مقاومت اولیه بالا دارد.

نسخه های اصلاحی عمدتاً مرتبط با روشهای آزمایش و اصطلاحات خاصی بوده و هدفشان نیز تطابق با استاندارد اروپایی سیمان (ENV 197-1) می باشد. تغییرات جزئی در ترکیب نیز معرفی می گردد.

اگر سیمان معادل با پرتلند معمولی نیاز باشد، آنگاه سیمان پرتلند کلاس 42.5 بر اساس BS12:1991 در دستور کار قرار می گیرد.

اگر سیمان پرتلند با سخت کنندگی سریع نیاز باشد، در آن صورت از سیمان پرتلند کلاس 52.5 بر اساس BS12:1991 یا سیمان پرتلند کلاس 42.5 R بر اساس BS12:1991 توصیه می گردد.

سیمان های فوق تقریباً مختص کارهای تعمیر می باشند. در سال 1990 و 1991، نسخه اصلاحی کاملی از BS 5328:1991 در مورد بتن در قالب چهار بخش منتشر شد.

سیمان های مخلوط شده شامل ترکیبات سیمان پرتلند و خاکستر  نرم (pfa)؛ سیمان پرتلند و روباره
آهن گدازی دانه شده خاکی (ggbs) برای اهداف خاصی در بتن مورد استفاده قرار می گیرند. اما من کاربرد آنها را در ملات و بتن های کارهای تعمیراتی معمول نیاورده ام. مشخصات اصلی سیمان پرتلند به شرح زیر است:

1. پودر بسیار ریز، با اندازه ذرات 1 تا 50 میکرون.

2. خمیر (سیمان و آب) با مواد قلیاییت  بالا، با pH حدود 5/13. این خاصیت قلیایی بالا به واکنش سنگدانه های قلیایی مربوط می باشد. تقابل بین مواد قلیایی در سیمان و انواع سنگدانه های سیلیکاتی در بخش های 2-5 این فصل و بخش 3-5-13 فصل بعدی بحث می شود.

3. زمان گیرش (اولیه و نهایی) بین 45 دقیقه تا 10 ساعت متغیر است.

4. هم گیرش و هم سخت شدن (نرخ رسیدن به مقاومت مورد نظر) تحت تاثیر دما می باشد. افزایش دما واکنش شیمیایی بین سیمان و آب اختلاط را تسریع می کند.

5. سیمان پرتلند مقاومت فشاری نسبتاً بالایی را در بتن و ملات ایجاد می کند. مقاومت کششی تنها حدود 10 % مقاومت فشاری می باشد.

6. ترکیباتی که عمل سیمانته نمودن خمیر سیمان را انجام می دهند، عمدتاً سیلیکاتهای کلسیم (C2S و C3S) می باشند.

7. فراورده های هیدراته سیمان در صورتی که سایر موارد یکسان باشند، مقاومت بتن یا ملات را تعیین می کند. فراورده هیدراته شدن، ترکیبات شیمیایی بسیار پیچیده ای هستند که عمده ترکیبات آنها را ژل سیلیکات کلسیم، هیدروکسید کلسیم (حدود 20 %) و هیدرات آلومین
تری کلسیم تشکیل می دهد. هیدروکسید کلسیم ( ) از هیدرولیز سیلیکاتهای کلسیم آزاد می شود. فراورده های هیدراته مختلف، با سرعت های متفاوتی هیدراته می شوند، اما در تمامی آنها هیدراته شدن در ابتدا سریع و در ادامه به آهستگی پیش می رود.

سیمان پرتلند چیست؟

8. دو عامل اصلی که بر سرعت مقاوم شدن تاثیر می گذارند، عبارتند از ترکیب شیمیایی و ریزی دانه ها. در سیمان های مدرن، افزایش مقاومت پس از 28 روز ابتدایی احتمالا خیلی کم بوده و عموماً نادیده گرفته می شود.

9. میزان آب اختلاط (معمولاً به صورت نسبت آب به سیمان بیان می شود) عامل اساسی در تعیین مقاومت، نفوذپذیری و میزان جذب بتن یا ملات می باشد. برای رسیدن به مقاومت و دوام بیشتر، w/c نمی بایست از 50/0 تجاوز نماید و برای اهداف خاص بین 40/0 تا 45/0 در نظر گرفته می شود. نسبت آزاد w/c به این معناست که سنگدانه ها اشباع اما سطح خشک می باشد.