مواد تشکیل دهنده بتن

مواد تشکیل دهنده بتن
3007 1395/05/08

مصالح و اجزاء بتن

 انواع مصالح و مواد تشکیل دهنده بتن

  مقدمه :

 بتن مجموعه اي از ذرات و دانه هاي پراكنده است كه توسط چسب بصورت يكپارجه و سنگ گونه در مي آيد . ذرات و دانه هائي كه استخوان بندي و اسكلت بتن را تشكيل مي دهند Aggregate نام دارد كه در فارسي بدان سنگدانه يا مصالح سنگي مي گويند . سنگدانه ها مي توانند داراي جنس هاي مختلف و حتي غير از سنگ باشند . چسب بتن نيز مي تواند بصورتهاي مختلف باشد . خمير سيمان پرتلند يا خمير سيمانهاي غير پرتلند ، چسب هاي گچي ، آهكي ، قيري ،گوگردی و پليمري از جمله آنها است . در اين نوشتار عمدتا" به اجزاء بتن هائي كه حاوي چسب سيماني پرتلند و برخي سيمانهاي غير پرتلند و همچنين سنگدانه هاي معمولي طبيعي معدني پرداخته مي شود .

اين بتن ها داراي اجزاء زير مي باشند :

·        سيمان پرتلند يا غير پرتلند

·        آب

·        سنگدانه

·        افزودني

·        الياف

همچنين در بتن هاي مسلح معمولا" از ميلگردهاي فولادي استفاده مي شود كه بدان خواهيم پرداخت .

2-   سيمان :

 امروزه توليد و مصرف سيمانهاي پرتلند ، آميخته و سيمانهاي خاص را شاهد هستيم . آشنائي با توليد و مصرف سيمانهاي مختلف از جمله نيازهاي مبرم مهندسين عمران ميباشد .

در كشور ما بجز سيمانهاي چاه نفت كه از سيمان هاي خاص مي باشد و در دو كارخانه توليد مي گردد بايد گفت سيمان خاصي تحت نام سيمان پرتلند آهكي PKZ   در ايران توليد شده و قابل توليد است كه شباهت آن با سيمانهاي آميخته بيشتر از ساير سيمانهاست . هم چنين سيمان بنائي نيز در ايران توليد شده است .

 

 

2-1- سيمانهاي ايران :

 

در كشور ما پنج نوع سيمان پرتلند خاكستري و هم چنين يك نوع سيمان پرتلند سفيد توليد مي گردد . در برخي كشورها به تبع ايالات متحده سيمانهاي پرتلند داراي 5 نوع هستند در حاليكه در كشورهاي ديگر به تبع اروپا سيمانها با نام خاص و مقاومت ملات 28 روزه شناخته مي شوند . هم چنين سيمانهاي پرتلند پوزولاني ( معمولي و ويژه ) و پرتلند روباره اي در ايران توليد ميشود .

سيمانهاي پرتلند توليد ايران عمدتا" از نوع 1 و 2 و 5 مي باشند .

در كشور ما تا پايان سال 79 ، تعداد 35 كارخانه توليد سيمان فعاليت داشته اند كه جمعا" قريب به 24 ميليون تن كلينكر و در حدود 25 ميليون تن سيمان سفيد و خاكستري توليد نموده اند . ايران مقام چهاردهم را در بين كشورهاي توليد كننده سيمان در سال 2000 ميلادي با توليد 21 ميليون تن بهمراه فرانسه داشته است . توليد ساليانه جهاني سيمان در اين سال 1655 ميليون تن بوده است كه سهم چين بيش از 560 ميليون تن مي باشد .

از نظر صادرات ايران با 5 / 2 ميليون تن از 115 ميليون تن تجارت جهاني سيمان مقام سيزدهم را دارا بوده است در حاليكه اندونزي با 15 ميليون تن مقام اول و عربستان با 3 ميليون تن مقام دوازدهم را دارا مي باشد . لازم به ذكر است اندونزي با توليد متجاوز از 20 ميليون تن مقام شانزدهم را در بين توليدكنندگان دارا بوده است .

10 كارخانه سيمان در كشور مراحل راه اندازي  و يا ساخت را مي گذراند كه 9 كارخانه سيمان خاكستري توليد خواهند نمود كه ظرفيت روزانه را 16700 تن و ظرفيت ساليانه را درحدود 5 ميليون تن افزايش داده و به مرز 34 ميليون تن خواهند رسانيد و اميد ميرود توليد كارخانجات سيمان در پايان سال 82 به حدود 30 ميليون تن بالغ گردد . بهر حال صنعت سيمان يكي از بهترين صنايع كشور در طول سالهاي گذشته بوده است و راندمان (بازده ) توليد كارخانجات مختلف بطور متوسط بيش از 85 درصد مي باشد در حاليــــــكه برخي كارخانجات بازده بيش از صد در صد را دارا مي باشند !

سيمانهاي توليدي كارخانجات مختلف ايران بهمراه ظرفيت اسمي ساليانه آنها و نوع سيمانهاي توليدي در جدول شماره 2 ـ 1 ـ ملاحظه ميگردد .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 2-1- آمار کارخانجات سيمان ، ظرفيت ساليانه و نوع سيمان توليدی در پايان سال 79

 

 

 

 

رديف

نام كارخانه

ظرفيت اسمي سالانه

نوع سيمانهاي توليدي

1

آبيك

000/340/2

1،2 ، پ ، آ

2

اروميه

600/717

1 ، پ

3

اصفهان

840/035/1

1 ،  5 ، پ

4

بهبهان

000/858

5

5

تهران

000/148/2

2 ،  5 ،  پ ،  ن

6

تهران(واحد هفتم )

000/624

پ

7

درود

880/244/1

1 ،  5 ، ن

8

خزر

000/624

1

9

سپاهان

200/059/2

1 ،  ر

10

شمال

400/686

2 ،  پ

11

شمال (سفيد)

232/89

س

12

شرق( مشهد )

060/542/1

2 ،  5 ، پ

13

صوفيان ( تبريز)

120/485/1

1 ،  2  ، 5 ، پ

14

غرب (كرمانشاه )

000/624

2

15

فارس

000/819

1 ،  پ ،  ب

16

كرمان

160/148/1

2 ،  5 ،  پ

17

لوشان

920/205

1

18

آباده

600/171

1

19

اردبيل

600/717

1

20

استهبان

600/327

2

21

اكباتان

600/171

1

22

ايلام

000/624

1

23

خاش

000/624

1 ،  2 ، پ

24

خوزستان

000/936

2 ،  5

25

شاهرود

600/717

2 ،  5

26

قائن

400/686

2 ،  5 ،  پ

27

نكا

000/624

2

28

كردستان (بيجار)

600/717

1 ،  3

29

ساوه ( سفيد)

800/163

س

30

نيريز (سفيد )

800/163

س

31

هرمزگان (خمير)

000/872/1

2

32

هگمتان

600/717

2

                 ادامه جدول 2 – 1

33

كارون

000/936

2

34

عسگر آباد (سفيد)

600/171

س

35

بجنورد

000/624

1

36

يزد( بوهروك )

000/080/1

 

 

37

داراب

000/900

 

 

38

اصفهان (  بنويد     )

000/150

سفيد

39

فارس نو

000/600

 

 

40

كرمان

000/210

 

 

41

كهكيلويه

000/210

 

 

42

لار فارس

000/210

 

 

43

قشم

000/210

 

 

44

بوشهر

000/900

 

 

45

نصير شهركرد

000/540

 

 

 

 

آ= پرتلند آهكي PKZ

ب = سيمان بنائي

پ = پرتلند پوزولاني

ن = سيمان چاه نفت

ر = سيمان پرتلند روباره اي

س = سفيد

رديف 36 تا 45 در حال ساخت و راه اندازي و يا بهره برداري آزمايشي هستند .

 

2- 2 – توليد سيمان پرتلند :

2 – 2 – 1 تاريخچه :

در روزگار باستان در كشور ما آهك هوائي و آهك آبي پخته مي شد . بويژه پخت آهك هاي آبي بسيار شبيه به پخت سيمانهاي پرتلند امروزي است . يونانيان و رومي ها نيز سنگ اهك را تكليس نموده و بعدها آموختند تا با آن ملات بسازند و سپس از خاكستر  آتشفشاني و پودر نرم آجر و سفال در اين ملات هاي آهكي استفاده كردند ،  و خواص ملات آهك آبي را بدست آوردند . در ايران از آهك آبي براي ساخت ملات ساروج استفاده مي شد و هم چنين با افزودن خاكستر چوب و پودر آجر و سفال به ملات آهك هوائي آن را بعنوان ساروج بكار مي بردند كه مي توانست در محيط مرطوب و آبدار نيز سخت شود. گفته مي شود John Smeaton  در سال 1756 براي باز سازي برج چراغ دريايي در جنوب انگلستان به خواص آهك آبي ( مخلوط تكليس شده سنگ آهك و خاك رس ) پي برده است كه بنظر عجيب ميرسد در حاليكه در دوران قبل از اسلام در بنادر جنوبي ايران آهك آبي پخته و ملاتهاي  آن بشدت مصرف مي شد و شهرت جهاني نيز داشته است .

پس از ساخت برخي انواع سيمانهاي آبي ( هيدروليكي ) كه شبيه آهك آبي بودند در سال 1824 ، بنائي در ليدز خاك رس و سنگ آهك پودر شده را تكليس نمود و پخت ، سپس كلينكر آن را آسياب و با آب مخلوط كرد و جسم چسبنده اي بدست آورد كه رنگ آن شبيه صخره هاي منطقه پرتلند در Dorset  انگلستان بود و لذا بدان نام چسب ( سيمان ) پرتلند اطلاق شد كه تقريبا" شبيه  به سيمانهاي پرتلند امروزي بود . اما در سال 1845 ، Jonhson از پخت مخلوط رس و سنگ آهك در دماي بالاتر كلينكر مرغوب تري بدست آورد . بعدا" به كلينكر سنگ گچ اضافه و اسياب شد و سيمانهاي پرتلندي ساخته شد كه شبيه به سيمانهاي امروزي است كه ملات آن آبي مي باشد و به هوا براي گرفتن و سخت شدن احتياج ندارد . امروزه ممكن است مواد ديگري نيز به مواد اوليه ( خاك رس و سنگ آهك ) مانند بوكسيت ، سيليس و سنگ آهن براي تنظيم تركيبات مواد اوليه  و توليد سيمان مورد نظر  اضافه  شود.

 

2-2-2- مراحل توليد سيمان پرتلند :

مراحل توليد سيمان پرتلند در روش توليد خشك و تر و نيمه خشك متفاوت است . با توجه به كاربرد روش خشك در اغلب كارخانجات كشور ما و ساير كشورهاي جهان صرفا" مراحل روش توليد خشك به اختصار از نظر مي گذرد .

-         برداشت خاك رس مناسب و سنگ آهك از معدن

-         خرد كردن سنگ آهك و ذرات درشت خاك

-         اختلاط خرده هاي سنگ آهك و خاك با نسبت مورد نظر  

-         انبار نمودن مخلوط سنگ آهك و خاك در انبارهاي مخصوص

-         برداشت مخلوط مواد اوليه و خشك كردن مواد اوليه

-         آسياب نمودن و همگن نمودن پودر مواد اوليه و تنظيم مواد آن

-    داغ كردن و يا پيش گرم كردن پودر مواد در پيش گرم كن تا 0C 800  يا تكليس مواد اوليه در پيش  کلسيته کن ( تا 0C1000 )

-         پخت مواد اوليه تكليس شده در دماي 1400 تا 0C 1500عمدتا" در كوره هاي دوار افقي و تشكيل كلينكر ( گلوله هاي 3 تا 25 ميلي متر )

-         سرد كردن كلينكــــر در اســــرع وقت و كاهش دمــــا تا حد كمتر از  0C 300 توسط خنك كن هاي مختلف

-         انبار كردن كلينكر براي آسياب كردن

-         آسياب كلينكر بهمراه كلوخه هاي سنگ گچ

-         انبار كردن سيمان حاصله و خنك كردن آن تا دماي محيط

-         بسته بندي ( در صورت لزوم ) و بار گيري

 

در تمام مراحل فوق كنترل و نظارت بر كيفيت مواد اوليه ، كلينكر ، سنگ گچ و سيمان توليدی نهائي انجام مي گيرد و اين كنترل توام با انجام آزمايشهاي مختلف شيميائي و فيزيكي مي باشد .

 

2-3- انواع سيمان پرتلند :

طبق استاندارد شماره 389 ايران ، 5 نوع سيمان پرتلند خاكستري تعريف شده است .

نوع1 – سيمان پرتلند معمولي براي مصرف در اكثر قطعات غير حجيم و در محيط هاي فاقد سولفات يا داراي سولفات اندك در مواردي كه شرايط خاصي براي مصرف سيمان تعيين نشده است.

نوع 2- سيمان پرتلند اصلاح شده براي مصرف در قطعات حجيم و هواي گرم و محيط هاي داراي سولفات متوسط و محيط هاي كلريد دار

نوع3 – سيمان پرتلند با مقاومت اوليه زياد ( زود گير يا زود سخت شونده ) براي مصرف در قطعات پيش ساخته يا پيش تنيده غير حجيم كه مقاومت اوليه زيادي مورد انتظار است . هم چنين مصرف در بتن ريزي هواي سرد بدليل سرعت هيدراسيون بالا

نوع4 – سيمان پرتلند كم حرارت ( دير گير ) براي مصرف در قطعات حجيم و هواي خيلي گرم بويژه مواردي كه انتظار مقاومت اوليه زيادي نداريم ( بعلت سرعت هيدراسيون خيلي كم )

نوع 5  - سيمان پرتلند ضد سولفات براي مصرف در جائي كه سولفات به تنهائي مزاحمت ايجاد مي كند . هم چنين براي قطعات نيمه حجيم يا حجيم و هواي گرم بواسطه سرعت هيدراسيون کم . مصرف اين سيمان در بتن مسلح در مناطق داراي آبهاي شور توصيه نمي شود .

هم چنين سيمان پرتلند سفيد براي استفاده در بتن ريزي هاي مختلف سازه اي ، بتن هاي نما ، ملاتهاي سيمانكاري نما ، بند كشي و دوغاب ريزي هاي سنگ كاشي و سراميك و كاشي و موزائيك و توليد سيمان يا ملاتهاي رنگي بکار می رود . اين نوع سيمان شباهت زيادي به سيمانهاي نوع 1و 2 دارد و از نظر مقاومتي و دوام نقص خاصي ندارد و حتـــي براي مناطق گرم و مرطوب از سيمان نوع 1 بهتر است .  در جدول 2-4 ويژگيهای استاندارد اين نوع سيمان ديده ميشود .

در جدول 2-2- ويژگيهاي شيميايي و فيزيكي مكانيكي سيمانهاي پرتلند خاكستري طبق 389ISIRI ملاحظه ميگردد . ويژگيهای شيميائی و فيزيکی سيمان پرتلند بر اساس ASTMC 150 در جدول 2-3 آمده است .

در أئين نامه و استاندارد اروپائی ENV197-1 سيمانهاي پرتلند بصورت نوع I با 95 تا 100 درصد كلينكر سيمان است كه مقاومت و خاصيت أن بصورت توصيفي بيان كننده نوع آنست . در استانداردهاي اروپائي و انگليس سيمان مشابه به سيمان پرتلند نوع 2 ديده نمي شود .

 

2- 4-  انواع سيمانهاي آميخته Blended Cement  :

     در تقسيم بندي هاي ASTM انواعي از سيمانهاي آميخته تعريف شده است كه با تقسيم بندي و تعاريف استاندارد و ايران تفاوت دارد . در ASTM تعاريف زير وجود دارد .

-         سيمان پرتلند پوزولاني IP با پوزولان بين 15 تا 40 درصد وزن سيمان

-         سيمان پرتلند اصلاح شده با پوزولان I(PM ) با پوزولان بين 0 تا 15 درصد وزن سيمان

-         سيمان پوزولاني P  با پوزولان بيش از 40 درصد وزن سيمان ( بهمراه أهك و سيمان پرتلند و سنگ گچ )

-         سيمان پرتلند روباره اي IS با روباره اي بين 25 تا 70 درصد وزن سيمان

-         سيمان پرتلند اصلاح شده با روباره I(SM) با روباره 25- 0 درصد وزن سيمان

-         سيمان روباره اي S با روباره بيشتر از 70 درصد وزن سيمان ( بهمراه أهك ، سيمان پرتلند و سنگ گچ )

مشخصات استاندارد اين نوع سيمانها را در جدول 2 –5  مشاهده مي نمائيد .

در استاندارد اروپائي ENV 197-1 سيمانهاي پرتلند روباره اي با انواع II /A و II /B  مشخص ميشود . در نوع A ، سرباره بين 6 تا 20 درصد و در نوع B ، بين 21 تا 35 درصد مي باشد .

در اين استاندارد سيمانهاي سرباره اي با انواع III /A و III  /B و III /C  مشخص ميگردد و ميزان سرباره به ترتيب بين 65 – 36 ، 80 – 66 و 95 – 81 درصد تعيين شده است .

سيمانهاي پرتلند پوزولاني حاوي پوزولان يا خاكستر بادي به دودسته     II / A و II / B با پوزولان 6 تا 20 درصد و 21 تا 35 درصد تفكيك شده در حاليكه سيمانهاي پوزولاني به دو دسته IV / A و IV / B برحسب ميزان پوزولان تقسيم شده اند . هــــــــم چنين سيمان پرتلند دوده سيليسي و سيمان پرتلند آميخته حاوي انواع پوزولانها تعريف و برحسب مواد پوزولاني تفكيك شده اند .

در استاندارد انگليس نيز تقسيم بنديهائي نزديك به استاندارد اروپائي وجود دارد .

در استاندارد ايران فعلا" سيمانهاي پرتلند پوزولاني ( پ پ ) با 5 تا 15 درصد پوزولان و سيمان پرتلند پوزولاني ويژه با 15 تا 40 درصد پوزولان و هم چنين دو نوع سيمان پرتلند روباره اي و سيمان روباره ای  تعريف شده است كه مشخصات استاندارد آنها در جدول 2 –6 آمده است .

سيمانهاي آميخته عمدتا" كند گيرتر و داراي آهنگ گرمازائي كمتر و مقاومت اوليه كمتري از سيمان پرتلند نوع 1 مي باشد ( بجز سيمانهاي آميخته داراي دوده سيليسي ) . آب بندي خوب ، دوام بهتر در برابر سولفاتها ، خوردگي كمتر ميلگردها ، مقاومت نهائي و دوام بهتر دارند و ممكن است اثرات سوء ناشي از واكنش قلياييها با سنگدانه هاي واكنش زا را كاهش دهند .

اين سيمانها براي كارهاي بنائي نيز از سيمان هاي پرتلند بمراتب بهتر مي باشند . جمع شدگي برخي از آنها ممكن است از سيمانهاي پرتلند بيشتر باشد . هر چند براي كار در بتن ريزي هواي گرم مناسب اند اما در هواي سرد مطلوبيت ندارند و لي بتن عمل آمده آنها ممكن است از بتن حاوي سيمان پرتلند در برابر يخ بندان  و آبشدگي مكرر با دوام تر باشد .

بهر حال بايد دانست طبق استاندارد ايران ، سيمان پرتلند پوزولاني (5 تا 15 درصد پوزولان ) چندان تفاوتي با سيمان نوع 1 و 2 ندارد و به سيمان نوع 2 شباهت قابل توجهي دارد . بسياري از موارد كه در كتب و مقالات مختلف در مورد سيمان پرتلند پوزولاني منعكس شده است با خواص سيمان پرتلند پوزولاني ويژه طبق استاندارد ايران نزديكي دارد .

 

2-6-         ساير سيمانها : در كشورهاي مختلف سيمانهاي زير نيز ساخت مي شود .

-    سيمان حبابزا : داراي مواد حبابزا مي باشد بويژه در ايالات متحده سيمان IIIA, IIA , IA  و آميخته حبابزا توليد مي شود  . اين سيمان باعث بالا رفتن دوام و نفوذ ناپذيري ميشود ولي اندكي كاهش مقاومت را همراه دارد .

-         سيمان با مقاومت اوليه خيلي زياد : داراي ريزي زياد ، سنگ گچ  بيشتر و C3S زياد و          C2S كم براي قطعات پيش تنيده و پيش ساخته يا جائي كه مقاومت اوليه زياد براي بهره برداري سريع لازم باشد   .

-     سيمان سوپر سولفات : از اختلاط روباره كوره ذوب آهن با 10 تا 15  درصد سولفات كلسيم بصورت ايندريت و تا حد 5 درصد كلينكر سيمان پرتلند با نرمي بيشتر از سيمانهاي معمولي براي مناطق پر سولفات (كمتر از 1 درصد ) و محلهائي با PH تا 5 / 3 و سيماني كم حرارت است .

-    سيمان پرتلند آهكي  : PKZاز اختلاط كلينكر با سنگهاي آهكي نرم تا 35 درصد  و آسياب آنها بهمراه سنگ گچ توليد مي شود . در آلمان توليد ميگردد و خواص مثبتی بويژه براي كارهاي بنائي دارد و در بتن ريزي نيز شبيه سيمانهاي آميخته عمل مي كند هر چند پوزولان فعال ندارد . احتمالا" در آينده سيمانهای پرتلند بهمراه پرکننده هائی اين چنين کاربرد بيشتری پيدا می کند . اين سيمان در آبيک توليد شده است . در جدول 2-6 ويزگيهای استاندارد آن ديده ميشود .

-    سيمان پرآلومين ( آلومينی يا برقی ): از پخت سنگ بوکسيت و آهک در کوره الکتريکی و آسياب محصول آن حاصل ميشود . دوام شديد در مقابل سولفاتها و آسيب پذيری در برابر کلريدها نامناسب برای بتن مسلح بويژه در مناطق خورنده ، آهنگ گرمازائی شديد و مقاومت اوليه زياد ، مقاوم در برابر گرما و معروف به سيمان نسوز يا فوندو که در اطراف اصفهان توليد ميشود ( کارخانه های مواد نسوز ) .

-    سيمان بهداشتی يا ضد باکتری و قارچ و جلبک : از اختلاط سيمان با موادضد باکتری و قارچ و  جلبک توليد ميشود  .  برای سردخانه ها ، حمام ها ، سونا ، استخرها بويژه  آب گرم ، انبار مواد اوليه و نهائی داروئی وغذائی ، مرغداريها و گاوداريها و غيره کاربرد دارد .

-    سيمان دافع آب : از آسياب توام کلينکر و مواد چرب گونه اولئاتی  يا استئاراتی   برای جلوگيری از فساد سريع سيمان در محيط مرطوب  يا خيس توليد می شود ، بهمراه بوی نا ، روانی بيشتر در موقع خشکی  است .

-    سيمان انبساطی : برای توليد انبساط در هنگام گيرش در کارهای تعميراتی و يا تزريق دوغاب و ملات در زير صفحه کف  ستون  يا کاشتن ميلگرد و غيره نياز به سيمان انبساطی وجود دارد که در ابتدای کار انبساط خود را آشکار می کند .

-    سيمان چاه نفت : برای پرکردن حد فاصل جداره چاه نفت و لوله های کار گذاری شده و جلوگيری از نفوذ آب وپس از تزريق خاک رس حاوی افزودنی ، دوغاب سيمان چاه نفت بکار ميرود . طبق استاندارد API يازده نوع سيمان چاه نفت از A تا J وجود دارد که يک نوع آن شبيه پرتلند معمولی ، 7 نوع آن سيمان ضد سولفات با درجات مختلف و يک نوع ديگر دارای گيرش اوليه خيلی زياد است که برای اعماق مختلف و فشار و درجه حرارتهای متفاوت کاربرد دارد از 41 کارخانه توليد کننده 19 کارخانه در امريکا و 2 کارخانه ( درود و تهران ) در ايران هستند .

-    سيمان طبيعی : در واقع نو عی آهک آبی است که از پخت سنگ آهک  محتوی خاک رس بدست می آيد و در حد فاصل سيمان پرتلند و آهک آبی قرار دارد و در برخی موارد به سيمان رومی مشهور بوده است و کمتر توليد ميشود .

-    سيمان بنائی : برای کارهای بنائی از بکار گيری سيمان پرتلند ، موادپوزولانی ،  موادپر کننده و آهک شکفته ، پودر سنگ يا تالک و حتی کمی خاک رس بنتونيتی حاصل ميگردد و از مقاومت کمتر ، چسپندگی بيشتر ، خميری بودن ، نفوذ ناپذيری و دوام خوب برای کارهای بنائی برخوردار است . ارزان بوده و زمان گيرش طولانی تر و قابليت نگهداری آب بيشتر را دارا است و نياز به زنجاب کردن آجر را مرتفع می سازد . در ايران در کارخانه فارس توليد شده است و برای شناسائی و ايجاد چسبندگی در آن از گل اخرا ( خاک سرخ ) استفاده شده است که سيمان قرمز رنگ حاصل ميگردد تا در کار بتنی مصرف نشود . در جدول 2-5 ويژگيهای استاندارد اين سيمان آمده ست .

-    سيمان غير انقباضی : در کارهائی که نياز به کاهش يا حذف جمع شدگی می باشد از سيمان غير انقباضی استفاده می گردد که از آلومينات بيشتر برخوردار می باشد .

 

 

2-7-        آينده توليد سيمان در جهان :

 

 از آنجا که برای توليد کلينکر سيمان پرتلند لازمست سنگ آهک تکليس گردد و برای توليد يک تن کلينکر سيمان به بيش از 2 /1 تن سنگ آهک نياز می باشد بيش از 500  کيلو CO2 توليد می شود . هر 4/ 22 ليتر CO2در شرايط متعارف 44 گرم وزن دارد، لذا حدود 255 متر مکعب گاز گلخانه ای CO2به فضا فرستاده می شود و آلودگی زيادی را در محيط زيست بوجود می آورد . بنابرايــــن صنعت سيمان جزو صنايع آلوده کننده محسوب می شود و هيچ اقدامی را نمی توان در تکنولوژی توليد سيمان برای رفع اين عيب نمود ، مگر اينکه درصد جايگزينی مواد پوزولانی و پرکننده را در سيمان توليدی بالا برد ، تا ميزان  کلينکر مورد نياز برای توليد معينی از سيمان کاهش يابد. بنابراين آينده توليد سيمان در جهان به سيمانهای آميخته تعلق دارد . ما نيز در ايران بايد سريعا" در اين راستا حرکت کنيم و لذا بايد به مصرف سيمان های آميخته بيش از پيش توجه نمائيم و مشکل کاهش مقاومت های اوليه را با افزايش سن مقاومت مشخصه يا کاهش نسبت آب به سيمان و بهبود کيفی توليد بتن و عمل آوری جبران نمائيم به نحوی که موجب افزايش مصرف سيمان نيز نشود . هم چنين بايد از اتلاف سيمان پرتلند بدليل انبار کردن نامطلوب و غلط و مصرف نابجا بويژه در کارهای بنائی شديدا" پرهيز نمائيم و بجای تاکيد بر توليد بيشتر ، مصرف صحيح تر را شعار خود قرار دهيم .

 

2-8-        ويژگی های سيمانها :

ويژگی سيمانها را می توان به دو بخش ويژگيهای کنترلی و ويژگيهای غير کنترلی تقسيم نمود .

ويژگيهای کنترلی عبارتند از ويژگيهای شيميايی شامل ميزان SiO2  و Al2O3 و Fe2O3 و CaO و MgO و SO3  و Na2O و K2O  و افت ناشی از سرخ شدن و باقيمانده نامحلول در اسيد کلريدريک غليظ ، هم چنين ميزان C3S ، C2S ، C3A ، C4AF از اين دسته ويژگی ها هستند . ويژگيهای فيزيکی مکانيکی نيز شامل درصد هوای ملات ، ريزی (نرمی ) با الک و با دستگاه نفوذ هوا ( بلين ) ، زمان گيرش اوليه و نهائی خمير سيمان ، ميزان انبساط خمير سيمان ، مقاومت فشاری ملات ماسه سيمان وگاه مقاومت خمشی و گرمای هيدراسيون می باشد . در سيمانهای آميخته گاه حداکثر نسبت آب به سيمان لازم ، جمع شدگی و انبساط ملات در حالت عادی و در برابر سولفاتها و انقباض در اتوکلاو ملاک کنترل می باشد .

ويژگيهای غيرکنترلی نيز دو دسته شيميايی و فيزيکی مکانيکی دارند در اغلب استانداردها ميزان CaO آزاد از جمله اين ويژگيهاست . در مورد ويژگيهای غير کنترلی فيزيکی مکانيکی بايد از چگالی توده ای سيمان ، آب لازم برای تهيه خمير نرمال نام برد که کاربردهائی در طرح اختلاط و يا ساخت بتــــن و ساخت خمير سيمان برای آزمايش های مختلف دارد و ميتواند بيانگر برخی کيفيت ها در سيمان باشد . در استانداردها ويژگيهای کنترلی و مقادير حداقل يا حداکثر آن ذکر شده است که ملاک کنترل کيفيت و استاندارد بودن سيمان مورد نظر می باشد .

 

2-9-        معرفی عوامل موثر بر ويژگيهای سيمان پرتلند :

عوامل موثر بر ويژگيها و خواص سيمان ، ميزان ترکيبات اصلی (C3S ، C2S ، C3A ، C4AF ) ، ميزان نوع اکسيدهای فرعی ( مانند MgO  ، Na2O ، K2O ، P2O5 ، اکسيد منگنز ، اکسيد مس ، اکسيد کرم ، اکسيد گوگرد و اکسيد تيتانيم و .  . . ) ، ريزی يا نرمی سيمان ( سطح ويژه ) و ميزان مواد شيشه ای غير بلوری يا بی شکل می باشد . هم چنين ميزان سنگ گچ در کيفيت سيمان های پرتلند نقش دارد که در زير به اختصار به اين خواص می پردازيم .

 

2-9-1- اثر ترکيبات اصلی برخواص سيمان :

C2S و C3S که ترکيبات سيليکاتی سيمان هستند 70 تا 80 درصد وزن سيمـــــان را تشکيل می دهندو هر چه دمای پخت و ميزان آهک بيشتر باشد C2S ها به C3S تبديل می شوند . با سرد کردن سريع کلينکر از برگشت C3S به C2S و آزاد شدن اهک جلوگيری می کنيم.

C4AF و C3A ترکيبات آلوميناتی سيمان هستند که بين 10 تا 25 درصد وزن سيمان پرتلند را تشکيل می دهد. در کوره توليد سيمان ابتدا  C4 AF تشکيل و مازاد آلومين صرف توليد C3A می گردد (در صورت کفايت آهک )

با تنظيم مواد اوليه سيمان و نسبت خاک مصرفی به سنگ آهک و کنترل دمای پخت ميتوان ميزان ترکيبات اصلی را کنترل نمود. درصد برخی از ترکيبات اصلی در برخی استانداردها بعنوان ويژگي کنترلی ذکر شده است. حتی در صورت عدم وجود چنين محدوديتی، بهرحال درصد ترکيبات اصلی عامل مهمی در تغيير کيفيت سيمان می باشد.

با هيدراسيون C2Sو C3S چسباننده های قويتر و با دوام تری در مقايسه با محصولات هيدراسيون C3AوC4AF بوجود می آيد.

از هيدراسيون C2Sو C3S احتمالا" يک هيدرات سيليکاتی و مقداری آهک شکفته حاصل ميشود که آهک توليدی C3S  بمراتب بيشتر از C2S است. C2 S  به کندی با آب ترکيب می شود و در روزهای اول پيشرفت هيدراسيون اندک است .  در روز اول کمتر از 5 درصد و پس از 7روز   10درصد و پس از 28روز در حدود 20درصد و پس از 6 ماه بيش از 50 درصد می شود. ميزان پيشرفت هيدراسيون C3S  در روز اول حدود 40درصد، پس از 7روز 50درصد و پس از 28روز بيش از 70درصد می باشد.

اگر سنگ گچ در سيمان نباشد پيشرفت هيدراسيون يک روزه C3A و C4AF به ترتيب کمتر از 80 و 90 درصد و پس از 28روز بيش از 90 و95 درصد است و پس از 6 ماه به بيش از 95 و 99درصد می رسد. وجود سنگ گچ پيشرفت هيدراسيون يک روزه اين ترکيبات اصلی را کمی به تاخير می اندازد.

 بهرحال بايد گفت نقش C3A و C4AF در کسب مقاومت های 1تا 3روزه زياد است هم چنين نقش  C3Sدرکسب مقاومت 1 تا 28روزه قابل توجه می باشد درحاليکه نقش C2S در کسب مقاومت های بيش از 28روزه چشمگير است.

در زمان گيرش سيمانها عمدتا" C3S و سپس C3A وC4AF نقش ايفاء مــی کنند و نبايد نقش ريزی و ميزان سنگ گچ و اکسيدهای فرعی را فراموش کرد.

هر واکنش شيميائی ممکنست گرماگير و گرمازا باشد.هيدراسيون سيمان( ترکيبات اصلی) نيز مشمول اين قاعده است. از ترکيب هر گرم C2S وC3S با آب مقدار60 و 120 کالری گرما ايجاد می شود. C3A وC4AF به ترتيب 210 و 100 کالری بر گرم گرما توليد می نمايند. با توجه به درصد ترکيبات اصلی و ميزان گرمازائی ميتوان گرمازائی 1 گرم سيمان را پس از هيدراسيون کامل محاسبه نمود که برای سيمانهای پرتلند بيش از 80 تا 130 کالری می باشد. توجه به روند        آزاد شدن گرما  برای دست اندرکاران ( آهنگ گرمازائی ) مهم تر از مقدار گرمازائی نهائی است و اين امر به آهنگ هيدراسيون ترکيبات  اصلی و سيمان بستگی دارد . وجود C2S بيشتر ، آهنگ گرمازائی را کندتر و وجود C3A و C3S بالاترآهنگ گرمازائی را سريعتر می نمايد . در اين رابطه از نقش ريزی و ميزان سنگ گچ و وجود برخی از اکسيدهای فرعی نبايد غفلت نمود .

در مواردی که ساخت بتن حجيم در دستورکار قرار دارد بايد ازسيمانهائی استفاده کرد که C2S بيشتری دارند ( مانند نوع 2 و 4 و5 ) سيمان نوع 4 کمترين گرمازائی و آهنگ گرمازائی را دارد.

هيدرات آلومنياتی C3A و C4AF در مجاورت سولفاتها و در محيط آبدار يک محصول ضعيف   وانبساطی  بوجود می آورد و موجب انبساط ، ترک خوردگی و خرابی بتن می گردد . بويژه کاهش C3A در سيمانها ميتواند دوام در برابر حمله سولفاتها را افزايش دهد . اگر يون کلر زيادی در محيط باشد کاهش C3A نمی تواند چندان موثر باشد و استفاده از سيمانهائی مانند نوع 2 با C3A متوسط مفيد تر است و بايد از مصرف سيمان نوع 5 پرهيز کرد .

وجود C4AF بيشتر چگالی ذرات سيمان را بالاتر می برد .

 

2-9-2- اثر اکسيدهای فرعی بر خواص سيمان :

تعداد اکسيـــد های فرعی سيمانها بسيار زياد است در اينجا به اثر برخی از آنها بر خواص سيمان می پردازيم .

 Mgo و CaO آزاد معمولا" موجــب انبساط خمير سيمان ميشوند زيرا در ترکيب با آب شکفته می گردند . با کنترل مقدار آنها و کنترل انبساط خميرسيمان با روشهای گوناگون ، کيفيت سيمان از نظر سلامت (انبساط ) تضمين ميشود .  اين اکسيدها بويژه CaO در گرمازائی و سرعت گرمــــازائی نقش دارند . يک گرم CaO پس از شکفته شدن نزديک به 300 کالری گرما توليد می کند اما خوشبختانه مقدار MgO و CaO در سيمان آنقدر کم است که تاثير چندانی بر ميزان گرمازائی و آهنگ آن ندارد .

Na2O و K2O را قليائيهای سيمان می نامند . وجود آنها علاوه بر زود گيری خمير سيمان ميتواند بربرخی سنگدانه های سيليسی آبدار مانند سنگ چخماق يا برخی سنگ های کربناتی يا دو لوميتی اثر گذاشته با آنها ترکيب شده و محصولی ضعيف و انبساطی را در محل تماس سنگدانه و خمير سيمان بوجود آورد که موجب انبساط و ترک خوردگی بتن گردد .

برخی اکسيدهای فرعی کند گير کننده هستند و برخی عامل رنگ زائی می باشند . برخی بردوام و مقاومت دراز مدت اثر منفی دارند و بهر حال نقش آنها در توليد و مصرف سيمان قابل اعتناست. برای برخی از اکسيدهای فرعی محدوديت هائی برای سيمانهای مختلف تعيين شده است .

 

2-9-3- اثر ريزی يا نرمی  سيمان بر خواص آن :

هر جسم با ريزتر شدن  ، سطح  ويژه بيشتری پيدا می کند و آهنگ حل شدن يا ترکيب شدن آن بيشتر و سريعتر می شود . سيمان نيز از اين قاعده مستثنی نيست . کنترل ريزی در قديم عمدتا" با الک و امروزه با کنترل سطح ويژه به کمک دستگاههای نفوذ هوا مانند Blaine  صورت می گيرد . حداقل ريزی در استانداردهای مربوطه مشخص شده است . ريزی بيشتر ميتواند خواص سيمان را تغيير دهد ،  خميرنرمال به آب بيشتری احتياج خواهد داشت ،زمان گيرش کوتاهترشده ، نياز به مصرف سنگ گچ بيشتر، مقاومت اوليه بيشتر و مقاومت نهائی دراز مدت کمتر ميشود . آهنگ هيدراسيون سريعتر ميشود و به تبع آن آهنگ گرمازائی نيز بيشتر ميگردد ، در حاليکه در مقدار گرمازائی بی تاثير است . جمع شدگی خمير سيمان و بتن مربوطه بيشتر و استعداد ترک خوردگی زيادتری حاصل ميگردد . با ريزتر شدن سيمان فساد آن سريعتر خواهد شد . آب انداختن بتن کمتر شـده و واکنش بين قليائيها وسنگدانه های واکنش زا بيشتر ميشود .

 

 

 

2-9-4- اثر مواد شيشه ای بر خواص سيمان :

خواص اجسام گاه با تغيير شکل و آرايش اتمها و ملکولها تغيير می يابد . بلوری بودن (کريستال بودن ) و غير بلوری بودن (شيشه ای يا مذاب يا بی شکل بودن ) تفاوتهائی را از نظر خواص شيميائی و حتی فيزيکی مکانيکی به دنبال دارد .

وقتی کلينکر تشکيل ميشود که مقداری از مواد بصورت نيمه مذاب در می آيد و ذرات اطراف را بهم می چسباند لذا بخشی از سيمان بصورت غير بلوری در می آيد . آب بر اين مواد اثر نمی کند و هيدراسيون انجام نمی شود . بنابراين نقش چسباننده ايفاء نخواهد نمود . با افزايش اين مواد شيشه ای ارزش چسبانندگی و مقاومت خمير سيمان کاهش می يابد . اما وجود اين مواد برای اطمينان از پخت و تشکيل کلينکر و حبس برخی مواد مزاحم و گداز آور در لابلای مواد شيشه ای ضروری بنظر ميرسد . معمولا" 2 تا 10 درصد از کلينکر را مواد شيشه ای تشکيل می دهند . با افزايش اين مواد عمل آسياب کردن کلينکر نيز مشکل تر می گردد .

 

2-9-5- اثر ميزان سنگ گچ بر خواص سيمان :

اگر به کلينکر سنگ گچ اضافه نکنيم ، پودر حاصله در آب سريعا" دچار گيرش می شود و پس از 5 تا 10 دقيقه سفت می شود (مانند ملات گچ زنده ساختمانی ) . برای کنترل زمان گيرش و ايجاد مهلت برای کار کردن با ملات و بتن مقداری سنگ گچ به کلينکر اضافه می گردد . علاوه بر اين خاصيت ، سنگ گچ مقاومت های اوليه را کمتر نموده اما آهنگ افزايش مقاومت به خوبی حفظ ميشود در حاليکه در صورت عدم بکار گيری سنگ گچ ، مقاومت اوليه زيادی خواهيم داشت و پس از آن رشد مقاومتی چشمگيری ملاحظه نمی شود . دوام و نفوذ ناپذيری خمير سيمان فاقد سنگ گچ ،کم خواهد بود . وجود سنگ گچ  هيدراسيون تر کيبات اصلی آلوميناتی را به تاخير انداخته و ساختار اسکلتی خمير سيمان را هيدراتهای سيليکاتی تشکيل می دهند و پس از چند ساعت هيدراسيون مواد آلومينياتی بصورتی تقريبا" عادی ادامه می يابد .

با افزايش مواد آلوميناتی و ريزی سيمان ، مجبور خواهيم بود تا درصد سنگ گچ  را بالا بريم . برای ميزان سنگ گچ (SO3 ) محدوديت هائی در انواع سيمانها در استانداردهای مربوطه وجود دارد لذا امکان تجاوز از اين حد را نداريم . افزايش غير مجاز سنگ گچ دردراز مدت دوام خمير سيمان سخت شده را کم می کند زيرا يک ماده سولفاتی است و در محيط مرطوب می تواند مشکل زا باشد .

معمولا" زمان گيرش خمير سيمان را با تغيير درصد سنگ گچ تنظيم نموده و به مقدار دلخواه نزديک می کنند .

 

 

2-10- انبارکردن و فساد سيمان :

2-10-1 – کليات :

سيمان در هر محيطی رطوبت هوا را جذب نموده و هيدراته می شود . هم چنين با CO2 هوا ترکيب گشته و کربناته می گردد . در هر صورت نوعی فساد بر سيمان عارض می شود . حتی در محيطهای کاملا" خشک و بدون CO2 نيز با توجه به وجود اب در سنگ گچ ممکن است به تدريج هيدراته  شود مگر اينکه در کارخانه بجای  سنگ گچ از ايندريت گچ استفاده گردد .

سرعت فساد سيمان تابع جنس سيمان (ترکيبات اصلی ) ، ريزی سيمان ، شرايط محيطی (رطوبت و گرما ) و ميزان تماس با عوامل فساد زا  می باشد .  

کلوخه شدن سيمـــان به دنبال به هم چسبيدن ذرات هيدراته شده حاصل می گردد . بــاز کردن کلوخه ها هر چند عمل مطلوبی است اما مشکل هيدراته شدن و فساد را از بين نمی برد بلکه گرد سيمان را بصورت پراکنده در بتن يا ملات خواهيم داشت و کيفيت بتن وملات مطلوبتر خواهد بود. بهر حال کلوخه شدن زنگ خطری برای فساد بيش از حد سيمان است بويژه اگر کلوخه ها براحتی در اثر غلتاندن کيسه ها يا با دست باز نشود . حتی در انبار کردن مطلوب نيز سيمان کيفيت خود را از دست ميدهد و مجبوريم برای جبران کاهش کيفيت ، مقدار سيمان را در بتن افزايش دهيم . سالانه در کشور ما بخش زيادی از توليد سيمان مستقيم يا غير مستقيم هدر ميرود .

کنترل کيفيت سيمان مانده در انبار يا سيلو با آزمايشهای افت سرخ شدن ، زمان گيرش و مقاومت ملات ماسه سيمان استاندارد انجام می گيرد . بهتر است از سيمانهای مشکوک در بتن ريزی استفاده نکنيم و آنرا در کارهای بنائی بکار بريم . بهتر است سيمان پاکتی را بيش از دو ماه و سيمان فله را در سيــــلوی فلزی بيش از 4 ماه در مناطق تقريبا"  خشک و معتــــدل انبار ننماييم . مسلما" اين زمان در انبار های عادی کمتر خواهد بود.  بجز در مورد ساخت بتن حجيم ، استفاده از سيمانهای تازه مطلوب است . بايد توجه داشت سيمان تازه به معنی گرم يا داغ بودن سيمان  نيست و مصرف سيمانهای گرم يا داغ حتی در هوای سرد نيز توصيه نمی گردد .

مدت مناسب  برای  انبار کردن سيمان به ارتفاع سيمان انبار شده و شرايط محيطی ، نوع و جنس سيمان بستگی دارد . گرما و رطوبت بيشتر ، سيمان زودگير و ريزتر و ارتفاع بيشتر سيمان ، مدت مناسب انبار کردن آن را کاهش می دهد .

 

2-10-2- انبار کردن سيمان پاکتی :

در انبار کردن سيمان پاکتی بايد به نکات زير د ررابطه با محل انبار و نوع انبار نمودن نوجه کرد. ضمنا" در هنگام انبار کردن بايد توجه داشت پاکت ها سالم و بدون پارگی باشند .

-         کف انباربايد بين 80 تا 120 سانت از سطح زمين بالاتر باشد . ( براي جلوگيري از ورود آب ، نشت آب برف انبار شده  در پشت ديوارها و سهولت تخليه از تريلي و . . . )

-         سقف و ديوار ها بايد حتي الامكان آب بندي و نم بندي باشد .

-         انبار داراي  درب و پنجره در حداقل ممكن باشد .

-         كف انبار با بلوكاژ يا عايق مناسبي نم بندي شود .

-         ارتفاع انبار در حدود 40 /2- 2/2 متر باشد ( ارتفاع كمتر يا بيشتر مناسب نيست )

-         پاكت سيمانها روي يك سكوي چوبي 10 سانتي متري قرار گيرد و مستقيما" روي زمين كف انبار نباشد حتي اگر كف انبار بتني يا موزائيكي باشد .

-         پاكت ها به ديوار نچسبد و بين آنها 10 تا 20 سانتي متر فاصله گذاشته شود .

-         در هر رديف سيمان ( بسته به اينكه از يك يا دو طرف دسترسي به پاكت ها داشته باشيم ) 3 يا 6 پاكت (بصورت عرضي  ) به عرض 20 /1 يا 40 / 2 متر قراردهيم ( اگر پاكت ها طولي گذاشته شود 2 يا 4 پاكت خواهيم داشت )

-         بهتر است سيمانها طوري چيده شود كه قفل و بست شود ( عرض پاكت سيمان 40 و طول آن 60 سانتي متر در حالت عادي است ) تا پاكت هاي رويهم چيده شده واژگون نشود .

-         بين هر مجموعه رديف ها مسيري براي تردد به عرض 60 تا 80 سانتي متر گذاشته شود .

-         با علامت گذاري هر مجموعه سيمان ، سعي شود سيمانهاي قديمي تر زودتر مصرف شود .

-         انواع مختلف سيمان جداگانه انبار شود .

-         اگر محيط مرطوب است بين پاكت ها فاصله نگذاريم و بهم چسبانيده شود . در مناطق خشك فاصله گذاري مشكلي را بوجود نمي آورد .

-         ارتفاع پاكت هاي رويهم چيده شده و تعداد آن عملا" تابع شرايط محيطي ، نوع انبار ، نوع سيمان و مدت انبار كردن سيمان باشد . در استانداردهاي مختلف اين تعداد پاكت ها بين 4 تا 14 پاكت داده شده است . در استاندارد ايران 8 تا 10 پاكت و د رآئين نامه بتن ايران براي مناطق خشك حداكثر 12 پاكت با ارتفاع مجاز 80 /1 متر ذكر شده است . ضخامت هر پاكت سيمان بسته به تازگي و فشرده شدن بين 10 تا 15 سانتي متر است .

 

2-10-3- انبار كردن سيمان فله :

سيمان فله را صرفا" بايد در سيلوهاي فلزي استاندارد انبار نمود و لازمست از انباركردن سيمان فله در انبارهائي كه با مصالح بنائي ساخته مي شود خودداري نمود . سالانه مقدار قابل توجهي از سيمــــان ها در اثر انبار نمودن در محلهـــاي نامناسب بصورت كاملا" فاسد و كلوخه شده در بخش هاي مختلف و دور از دسترس انبار دور ريخته ميشود در حاليكه بدليل از دست رفتن كيفيت سيمان در اينگونه انبارها ، مجبوريم عيار سيمان را بيش از حد قيد شده در طرح اختلاط بکار ببريم كه نوعي اتلاف سيمان را شاهد هستيم و بيش از 15 درصد توليد كشور است .

در سيلوهاي  فلزي سيمان معمولا" توجه به نكات زير مفيد خواهد بود .

-         سيلوي سيمان داراي هواكش كلاهك دار (در بالاي سيلوي ) باشد تا هوا در هنگام تخليه سيمان خارج شود و تخليه سيمان براحتي صورت گيرد .

-         سيلو بهتر است استوانه اي باشد . قطر استوانه معمولا" مضربي از 9 /1 متر مي باشد . طول ورق فولادي 6 متر و بنابراين محيط سيلو مضربي از 6 متر است .

-         قيف انتهاي سيلو بصورت مخروط ناقص بوده و شيب آن معمولا" 50 تا 60 درجه مي باشد .

-         انتهاي قيف بايد بين 35 /1 تا 50 / 1 متر از زمين فاصله داشته باشد و قطر آن در حدود 20 سانتي متر است .

-         ارتفاع كل سيلو بايد به 15 متر محدود شود تا با وسايل موجود بتوان آنرا پر نمود و فشار وارد بر سيمانها زياد نگردد .

-         سيلوها بايد داراي نردبان فلزي باشد تا بتوان ضمن كنترل هواكش (كلاهك ) ، ارتفاع سيمان را در سيلو كنترل نمود .

-         وزن مخصوص توده اي سيمان فله در سيلوها بين 25 /1 تا 4 /1 تن بر متر مكعب است و در محاسبه حجم سيمان و يا وزن آن مي توان ازاين ارقام استفاده نمود .

-         ضخامت ورق فولادي از پائين به بالا 5 ، 4 و 3 ميلي متر توصيه ميشود .

-         توصيه ميشود از آشكار كننده سطح سيمان در سيلو در پائين و بالا استفاده گردد .

-         لوله براي هوادهي و تلاطم سيمان در پائين براي جلوگيري از كلوخه شدن زود هنگام لازم است.

-         لوله تخليه سيمان معمولا" در حدود 75 ميلي متر است و تا نزديكي سطح زمين ( حدود 50 سانتي متري ) پايين مي آيد .

 

2-10-4- پيامدهاي مصرف سيمان كهنه و فاسد :

علاوه بر مصرف زياد سيمان كهنه براي دستيابي به كيفيت مورد نظر در بتن ، بايد در نظر داشت سيمان مانده و فاسد پيامدهائي را در بتن بدنبال خواهد داشت . چسبندگي اوليه كم ، جداشدگي بيشتر بتن و كم عيار بنظر رسيدن ، نياز به آب كمتر ، اسلامپ بيشتر و ريزشی بودن   ، افزايش  زمان گيرش اوليه و نهائي بتن و ملات ، كاهش شديد مقاومت هاي سنين اوليه تا 28 روز و بالا رفتن مقاومت به نحو چشمگيري تا حدود 1 سال يا بيشتر به نحوي كه ممكن است مقاومت يكساله به بيش از دو برابر مقاومت 28 روزه برسد ، كاهش آهنگ گرمازائي و كمتر شدن افزايش دما در مغز بتن حجيم ، كاهش مقدار گرمازائي سيمان در اثر هيدراته و كربناته شدن قبلي ذرات سيمان از جمله اين پيامدهاست .

كلوخه بودن سيمان ميتواند كيفيت مقاومتي و دوام بتن را بشدت پايين آورد ، ضمن اينكه ساير خسارات ناشي از فساد بقوت خود باقي خواهد بود .

جدول 2 – 2 -  ويژگيهاي الزامي سيمان پرتلند ـ شيميائي و فيزيكي طبق استاندارد 389 ايران

 

ويـــــژگي

325-1

425-1

525-1

2

3

4

5

حداقل سطح ويژه بابلين

2800

2800

2800

2800

2800

2800

2800

حداكثر انبساط اتوكلاو %

8/0

8/0

8/0

8/0

8/0

8/0

8/0

حداقل زمان گيرش اوليه  ويكات (دقيقه)

45

45

45

45

45

45

45

حداكثر زمان گيرش نهايي (ساعت)

6

6

6

6

6

6

6

حداقل تاب فشاري 1 روزه   

ــــ

ــــ

ــــ

ـــ

125

ـــ

ـــ

حداقل تاب فشاري 2 روزه

ــــ

100

200

ـــ

ــــ

ـــ

ـــ

حداقل تاب فشاري 3روزه

120

ــــ

ــــ

100

240

ـــ

85

حداقل تاب فشاري 7 روزه

200

ــــ

ــــ

175

ــــ

70

150

حداقل تاب فشاري 28 روزه

325

425

525

315

ــــ

180

270

حداكثر تاب فشاري 28 روزه

525

625

ــــ

ـــ

ــــ

ـــ

ـــ

حداكثر گرماي هيدراتاسيون 7روزه

ــــ

ــــ

ــــ

70

ــــ

60

ـــ

حداكثر گرماي هيدراتاسيون 28روزه

ــــ

ـــــ

ــــ

ــــ

ــــ

70

ـــ

حداكثر انبساط سولفاتي 14روزه %

ــــ

ــــ

ــــ

ــــ

ــــ

ـــ

04/0

حداقل  %

ـــــ

0/20

ــــ

ـــ

ـــ

حداكثر  %

ـــــ

00/6

ــــ

ـــ

ـــ

حداكثر  %

ـــــ

00/6

ـــ

5/6

ـــ

حداكثر  %

5

5

5

5

5

حداكثر  %      

00/3

00/3

5/3

30/2

3/2

حداكثر  %      

50/3

ــــ

5/4

ـــ

ـــ

حداكثر افت سرخ شدن %

00/3

00/3

00/3

50/2

00/3

حداكثر باقيمانده نامحلول %

75/0

75/0

75/0

75/0

75/0

حداكثر  %

ــــ

ــــ

ـــ

00/35

ـــ

حداكثر  %

ــــ

ـــ

ـــ

00/40

ـــ

حداكثر  %

ــــ

00/8

00 / 15

00/7

00/5

حداكثر  %

ــــ

ــــ

ــــ

ـــ

25

 

جدول 2-  3- الف ويژگيهاي الزامي سيمان پرتلند شيميايي و فيزيكي طبق استاندارد ASTMC150

 

ويـــــژگي

حداكثر هواي ملات %

12

12

12

12

12

حداكثر ريزي (بلين)

2800

2800

ــــ

2800

2800

حداكثر انبساط اتوكلاو %

8/0

8/0

8/0

8 /0

8/0

حداقل تاب فشاري 1 روزه

ـــ

ـــ

4/12

ـــــ

ــــ

حداقل تاب فشاري 3 روزه

4/12

3/10

1/24

ــــ

3/8

حداقل تاب فشاري 7 روزه

3/19

2/17

ــــ

9/6

2/15

حداقل تاب فشاري 28 روزه

ـــ

ـــ

ــــ

2/17

7/20

حداقل زمان گيرش اوليه ويكات (دقيقه)

45

45

45

45

45

حداكثر زمان گيرش نهائي (دقيقه )

375

375

375

375

375

حداقل  %

ــــ

0/20

ــــ

ــــ

ــــ

حداكثر  %

ــــ

0/6

ــــ

ــــ

ــــ

حداكثر  %

ــــ

0/6

ــــ

50/6

ــــ

حداكثر  %

0/6

0/6

0/6

0/6

0/6

حداكثر  %     

0/3

0/3

5/3

3/2

3/2

حداكثر  %      

5/3

ـــ

5/4

ــــ

ــــ

حداكثر افت سرخ شدن %

0/3

0/3

0/3

5/2

0/3

حداكثر باقيمانده نامحلول %

75/0

75/0

75/0

75/0

75/0

حداكثر  %

ــــ

ــــ

ــــ

35

ـــــ

حداكثر  %

ــــ

ــــ

ــــ

40

ــــ

حداكثر  %

ــــ

8

15

7

5

حداكثر  %

ـــــ

ــــ

ــــ

ـــــ

25

 

 

 

جدول 2-3- ب ويژگيهاي اختياري سيمان پرتلند ـ شيميايي و فيزيكي طبق ASTMC150

 

ويــــــژگی

حداقل گيرش كاذب %

50

50

50

50

50

حداكثر گرماي هيدراتاسيون 7 روزه

ـــــ

70

ــــ

60

ـــــ

حداكثر گرماي هيدراتاسيون 28 روزه

ـــــ

ـــــ

ـــــ

70

ـــــ

حداقل تاب فشاري 28 روزه

6/27

6 / 27

ــــــ

ــــ

ـــــ

حداكثر انبساط سولفاتي 14 روزه %

ـــــ

ـــــ

ـــــ

ــــ

04/0

حداكثر  %

ــــــ

ــــــ

5 يا 8

ــــ

ــــ

حداكثر  %

ــــــ

58

ـــــ

ــــ

ــــ

حداكثر   %

6/0

6/0

6/0

6/0

6/0

 

                        

                                                                                               

                                                                                            

                                                                                                                   

 

 

 

 

 

جدول 2-4- ويژگيهاي استاندارد سيمان پرتلند سفيد طبق 2931 ISIRI

 

 

ويـــــــــژگي

سيمان پرتلند سفيد

حداقل درجه سفيدي %

75

حداقل سطح ويژه با بلين   

3000

حداكثر انبساط اتوكلاو   %

8/0

حداقل زمان گيرش ابتدائي با ويكات    (دقيقه)

45

حداكثر زمان گيرش نهائي       ( ساعت )

8

حداقل تاب فشاري 3 روزه

110

حداقل تاب فشاري 7 روزه

175

حداقل تاب فشاري 28 روزه

315

حداقل مقاومت خمشي 3 روزه

20

حداقل مقاومت خمشي7 روزه

30

حداقل مقاومت خمشي 28 روزه

60

حداكثر  %

5

حداكثر  %     

3

حداكثر  %   

5/3

حداكثر افت سرخ شدن  %

0/3

حداكثر باقيمانده نامحلول %

75/0

 

 

 

جدول 2-5 – الف ويژگيهاي فيزيكي سيمان آميخته طبقASTM C 595

 

ويژگی فيزيکی

I(SM) , IS

I(PM) ,IP

IS(MS)

IP(MS)

S

سرباره ای

P

پوزولانی

حداقل ريزی با الک 45 ميکرون وبلين

ــــ

ــــ

ــــ

ــــ

حداکثر انبساط اتوکلاوی %

5/0

5/0

5/0

5/0

حداکثر انقباض اتوکلاوی %

2/0

2/0

2/0

2/0

حداقل زمان گيرش ويکات (قيقه )

45

45

45

45

حداکثر زمان گيرش ( ساعت )

7

7

7

7

حداکثر هوای ملات %

12

12

12

12

حداقل تاب فشاری 3 روزه

4/12

3/10

 

 

حداقل تاب فشاری 7روزه

3/19

2/17

1/4

3/10

حداقل تاب فشاری 28 روزه

1/24

1/24

3/10

7/20

حداكثر گرماي هيدراتاسيون 7 روزه 

70

70

ــــ

60

حداكثر گرماي هيدراتاسيون 28روزه 

80

80

ــــ

70

حداکثر درصد آب لازم نسبت به سيمان %

ــــ

ـــــ

ــــ

64

حداکثر جمع شدگی خشک شدن %

ــــ

ـــــ

ــــ

15/0

حداکثر انبساط ملات 14 روزه %

02/0

02/0

02/0

02/0

حداکثر انبساط ملات 56 روزه %

06/0

06/0

06/0

06/0

حداکثر انبساط 180 روزه سولفات %

ـــــ

1/0

ــــ

ــــ

 

 

*   در صورت برقراری اين شرط حداقل مقاومت ها در 80 /0 ضرب ميشود .

 

 

 

جدول 2-5- ب ويژگيهای شيميائی سيمان آميخته طبق    ASTM C595

 

ويژگی شيميائی

I(SM)

IS

S

I(PM) , P

IP

حداكثر  %

 

 

0/5

حداکثر   %

0/3

0/4

0/4

حداکثر  %

0/2

0/2

ــــــ

حداکثر باقيمانده نامحلول %

0/1

0/1

ــــــ

حداکثر افت سرخ شدن %

0/3

0/4

0/5

حداکثر قليائی محلول در آب %

ـــــ

03/0

ـــــ

جدول 2-6- ويژگيهای اجباری سيمانهای آميخته و خاص طبق استاندارد ايران

 

 

پرتلند پوزولانی

(پ پ )

ISIRI 3432

پرتلند پوزولانی ويژه

( پ پ و )

ISIRI 3432

پرتلند سرباره ای

( پ س )

ISIRI 3517

پرتلند سرباره ای

ضد سولفات

ISIRI 3517

سرباره ای

( س )

ISIRI 3517

پرتلندآهکی

(پ آ )

ISIRI 4220

بنائی

( ب )

ISIRI 3516

حداقل نرمی  بابلين   

3000

3200

2800

2800

2800

3800

4000

3500

حداکثر انبساط اتوکلاوی %

8/0

8/0

5/0

5/0

5/0

8/0

0/1

حداکثر انقباض اتوکلاوی %

2/0

2/0

2/0

2/0

2/0

ــــ

ـــ

حداقل زمان گيرش اوليه ويکات (دقيقه )

60

60

45

45

45

60

90

حداکثر زمان گيرش نهائی

 ( ساعت )

7

7

7

7

7

8

20

حداقل تاب فشاري 3 روزه

100

ــــ

120

100

ــــ

120

ــــ

حداقل تاب فشاري 7 روزه

175

150

200

180

100

200

150

حداقل تاب فشاري 28 روزه

300

275

320

300

220

330

230

حداکثر باقيمانده روی الک 90 ميکرون %

ـــ

ــــ

ــــ

ــــ

ــــ

ــــ

15

حداقل قابليت نگهداری آب %

ـــ

ــــ

ــــ

ــــ

ــــ

ــــ

70

حداكثر  %

0/6

0/6

ــــ

ــــ

ــــ

0/5

ـــ

حداکثر   %

0/4

0/4

0/3

0/3

0/4

5/3

0/3

حداکثر افت سرخ شدن %

0/5

0/5

0/3

0/3

0/4

0/12

ــــ

حداکثر يون کلريد %

1/0

1/0

 

 

 

 

ــــ

حداکثر  %

ــــ

ــــ

0/2

0/2

0/2

 

ــــ

حداکثر باقيمانده نامحلول %

ــــ

ــــ

0/1

0/1

0/1

5/1

ــــ

حداکثر قليائی های محلول در آب %

ــــ

ــــ

ــــ

ــــ

03/0

 

ــــ

 

+  سيمان پرتلند سرباره ای حداکثر 25 درصد سرباره دارد در حاليکه سيمان پرتلند سرباره ای ضد سولفات دارای 25 تا 70 درصد سرباره  است.  سيمان سرباره ای بيش از 70 درصد سرباره دارد و دارای آهک  هيدراته و سيمان  پرتلند می باشد .

* سيمان پرتلند آهکی دارای 6 تا 20 درصد سنگ آهک ويژه می باشد .

 

** مقدار 3800 برای سيمان پرتلند آهکی است که 10 تا 15 % سنگ آهک دارد در حاليکه عدد 4000 برای سيمانهائی با 15 تا 20 درصد سنگ آهک کاربرد دارد .

 

++ سيمان بنائی طبق استاندارد ايران از اختلاط سيمان پرتلند ، پودر سنگ آهک طبيعی ، پوزولانهای طبيعی و مصنوعی و يا سرباره بدست می آيد و بايد حداکثر 10 درصد گل اخرا ( پودر هماتيت ) در آن برای ايجاد رنگ قرمز بکار رود .