سیمان پرتلند و انواع آن + نکات حمل و نگهداری

به جرئت می‌توان گفت که سیمان یکی از پرکاربردترین مصالح در صنعت عمران است. در این مقاله به انواع سیمان هیدرولیکی به خصوص سیمان پرتلند و انواع آن می‌پردازیم. همچنین در این مقاله به صورت کامل و دقیق به سوال سیمان پرتلند چیست پاسخ می‌دهیم. 

همچنین موارد مختلفی مانند ترکیبات، انواع، کاربرد سیمان پرتلند و نحوه حمل و نگهداری سیمان را به طور کامل همراه با فیلم شرح خواهیم داد. پس این مقاله جامع و کامل از آکادمی عمران را از دست ندهید!

فیلم بررسی سیمان پرتلند

پیشنهاد می‌کنیم با مشاهده فیلم زیر، این مقاله را با دید بهتری بخوانید.

سیمان چیست

پیش از پرداختن به سیمان پرتلند و کاربردشان ابتدا باید بدانیم که سیمان به چه ماده‌ای گفته می‌شود و روند تولید آن چگونه است.

به زبان ساده،سیمان به هر ماده‌ای که خواص چسبندگی و انسجام داشته باشد و بتواند دانه‌های جدا را بهم متصل و جسمی یکپارچه ایجاد کند، گفته می‌شود.

به طور کلی انواع سیمان‌ها شامل موارد زیر است:

سیمان غیرهیدرولیکی (غیر آبی)

موادی مانند پلاستر پاریس، H₂O ، CaSO₄ ½ و آهک آب دیده، Ca(OH)₂ جزء پرمصرف‌ترین و ارزان‌ترین انواع سیمان‌های غیر هیدرولیکی هستند که با آب به خوبی واکنش نمی‌دهند.

کربنات‌ها و سولفات‌های موجود در سیمان‌های غیر هیدرولیکی به آرامی در آب حل می‌شوند. پس موارد استفاده از این سیمان‌ها محدود است.

سیمان هیدرولیکی (آبی)

سیمان‌هایی که جهت ساخت بتن استفاده می‌شوند، عمدتاً دارای خواص گیرش و سخت شدن در زیر آب هستند.

این ویژگی‌ها در اثر واکنش شیمیایی آن‌ها با آب است و اکثرشان از سیلیکات‌های فعال کلسیم یا آلومینات‌های کلسیم هستند.

پس از هیدراته شدن (ترکیب شدن با آب)، موادی ایجاد می‌کنند که در آب غیر قابل حل است. به همین علت این سیمان‌ها را سیمان هیدرولیکی می‌نامند.

انواع سیمان هیدرولیکی کدام است؟

سیمان پرتلند که موضوع اصلی این مقاله است.

سیمان آمیخته

سیمان سفید

سیمان پرتلند رنگی

سیمان‌های استاندارد ملی

برای درک بهتر تفاوت سیمان هیدرولیکی و غیرهیدرولیکی فیلم زیر را مشاهده کنید.

1) سیمان‌ پرتلند

همان طور که در قسمت سیمان چیست توضیح دادیم، سیمان هیدرولیکی هنگام ترکیب با آب حرارت ایجاد کرده و ماده‌ای بسیار سخت تولید می‌کند که قابلیت حل شدن بسیار کمی دارد. اما دقیقا سیمان پرتلند چیست و چه ترکیباتی دارد ؟

سیمان پرتلند از دو ماده خام که یکی از نظر کلسیم و دیگری از نظر سیلیسی غنی است، ساخته می‌شود.

به طور معمول این دو ماده موارد زیر هستند:

گچ یا آهک

خاک رس یا سنگ رست

رنگ سیمان پرتلند به رنگ خاکستری است که به دلیل وجود ترکیبات آهن است.

پس جهت ساخت سیمان پرتلند سفید باید از موادی استفاده شود که آهن نداشته باشد.

انواع سیمان پرتلند و کاربرد آن‌ها

برای پاسخ کامل‌تر به سوال سیمان پرتلند چیست به بررسی کاربرد انواع آن می‌پردازیم. همچنین در مقاله انواع سیمان در یک جدول تمام انواع سیمان را همراه با کاربردشان آورده‌ایم. 

بر اساس مشخصات ASTM C150 به طور کلی 5 نوع سیمان پرتلند وجود دارد که در ادامه به طور کامل توضیح داده‌ایم:

سیمان پرتلند تیپ 1 یا سیمان پرتلند معمولی

شاید برای شما هم سوال ” سیمان پرتلند معمولی چیست ” پیش آمده باشد، پس این بخش را با دقت بخوانید!

کاربرد سیمان پرتلند تیپ یک یا سیمان پرتلند معمولی برای استفاده عمومی و مناسب تمامی کارهایی است که ویژگی‌های سایر انواع نیاز نیست.

این نوع سیمان‌ها هنگامی مورد استفاده قرار می‌گیرد که آن یا بتن در شرایط محیطی خاصی همانند حمله سولفات‌های خاک، آب یا ازیاد دما در اثر حرارت آزاد شده توسط هیدراسیون نباشد.

سیمانهای پرتلند نوع یک I (سیمانهای پرتلند معمولی) که با نماد « پ_1» نشان داده می شوند. این نوع سیمان بر اساس مشخصات مکانیکی ملات استاندارد به سه نوع تقسیم تقسیم می شود.

• «1-325» که حداقل مقاومت ملات استاندارد 28 روزه 325 کیلوگرم بر سانتی متر مربع (32.5 مگاپاسکال) است.
• «1-425» که حداقل مقاومت ملات استاندارد 28 روزه 425 کیلوگرم بر سانتی متر مربع (42.5 مگاپاسکال) است.
• «1-525» که حداقل مقاومت ملات استاندارد 28 روزه 525 کیلوگرم بر سانتی متر مربع (52.5 مگاپاسکال) است.

 

کابرد سیمان پرتلند تیپ 1

پس می‌توان گفت که کاربرد سیمان پرتلند تیپ 1 در موارد زیر است:

اسکلت بتن آرمه

برای آشنایی بیشتر با بتن آرمه یا بتن مسلح مقاله ” بتن مسلح “ را از دست ندهید!

پل‌ها

قطعات پیش ساخته بتن مسلح

جدول خیابان‌ها

ملات‌ها

اندودها

مخازن و منابع

لوله‌های آب

سازه‌های بنایی

سیمان پرتلند تیپ 2

یکی دیگر از انواع سیمان های پرتلند ، سیمان تیپ 2 است.

حرارت ایجاد شده در اثر هیدراته شدن این سیمان‌ها متوسط و مقدار مقاومت آن نسبت به سولفات‌ها نیز متوسط است.

یکی از اساسی‌ترین کاربردهای این سیمان‌ها در سازه‌های نزدیک آب‌های زیرزمینی است که میزان غلظت سولفات در آن‌ها بالاتر از آب‌های معمولی است. (اما به طور غیرمعمول شدید نیست.)

سیمان تیپ دو به طور معمول گرمای کمتری را با سرعت کمتری نسبت به تیپ 1 آزاد می‌کند.

کاربرد سیمان های پرتلند تیپ 2 در سازه‌های تقریباً حجیم همانند پایه پل‌های بزرگ، دیوارهای حائل سنگین است.

برای آشنایی با دیوار حائل و تمام نکات آن به مقاله ” دیوار حائل “ مراجعه کنید.

استفاده از این سیمان‌ها سبب جلوگیری از افزایش دما شده که این امر در بتن ریزی در هوای گرم بسیار مهم است.

به طور کلی انواع سیمان‌های لازم برای بتن در معرض حمله سولفات‌ها طبق جدول زیر است:

اگر با استفاده از تلفن همراه این مقاله را می‌خوانید، جهت مشاهده جدول گوشی خود را بچرخانید.

سیمان پرتلند تیپ 3 یا سیمان پرتلند زودگیر

در ادامه سیمان پرتلند و انواع آن به سیمان تیپ 3 می‌رسیم که از نظر ترکیبات شیمیایی کمی شبیه سیمان‌های پرتلند معمولی است.

ولی دانه‌های آن به حالت نرم‌تری آسیاب شده‌اند که این امر سبب کم شدن زمان گرفتن سیمان‌ها نشده و بتن‌هایی که با این نوع تهیه می‌شوند، از نظر زمان سفت شدن و توانایی کار کردن شبیه بتن‌هایی هستند که از سیمان پرتلند معمولی ساخته شده است.

اما نرمی دانه‌ها سبب می‌شود که سرعت هیدراته شدن آن در سنین کم افزایش یابد و این کار سبب بیشتر شدن سرعت افزایش مقاومت و سختی اولیه (نسبت به سیمان معمولی) می‌شود.

مقاومت یک روزه این سیمان‌ها تقریباً برابر با مقاومت 7 روزه سیمان تیپ یک و مقاومت 7 روزه آن معادل مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند تیپ 1 است.

این خاصیت زمانی که بتن باید در سنین کم دارای مقاومت زیادی باشد، بسیار مهم و پرکاربرد است.

برای مثال زمانی که برای استفاده مجدد از قالب لازم باشد که آن را در کمترین زمان ممکن باز کنید، زیاد بودن سرعت آزاد شدن حرارت در این سیمان‌ها مفید است.

یکی دیگر از موارد کاربرد این سیمان‌ها به هنگام بتن ریزی در هوای سرد است.

برای آشنایی با تمام نکات بتن ریزی در هوای سرد به مقاله ” بتن ریزی در هوای سرد “ سر بزنید!

سیمان پرتلند تیپ 4 یا سیمان پرتلند دیرگیر

یکی دیگر از انواع سیمان‌های پرتلند، سیمان تیپ 4 است که با سرعت کمتری نسبت به سیمان‌های معمولی هیدراته شده داشته و در نتیجه با سرعت کمتری حرارت ایجاد می‌کند.

بر اساس مشخصات استاندارد، حرارت مجاز آزاد شده در این نوع سیمان پرتلند پس از 28 روز تقریباً برابر حرارت آزاد شده در سیمان پرتلند معمولی پس از یک هفته است.

این نوع سیمان‌ها به طور کلی در ساختمان‌های حجیم استفاده می‌شود.

همچنین یکی دیگر از موارد کاربرد آن، در جایی است که مقدار حرارت آزاد شده مربوط به سیمان پرتلند معمولی در سنین کم امکان دارد که سبب ایجاد تنش‌های حرارتی نامناسب در بتن نابالغ شود.

سیمان پرتلند تیپ 5 یا سیمان پرتلند ضد سولفات

در ادامه پاسخ به سوال ” سیمان پرتلند چند نوع است ” به نوع پنجم آن می‌رسیم که به سیمان پرتلند ضد سولفات نیز معروف است.

سیمان پرتلند تیپ 5 از نظر مواد و روش تولید تقریبا همانند سیمان‌های پرتلند معمولی است. روش تولید سبب می‌شود که از نظر ترکیب‌های شیمیایی اندکی با هم تفاوت داشته باشند.

این تفاوت سبب مقاومت بهتر سیمان پرتلند تیپ 5 در برابر تهاجم سولفات‌ها می‌شود. در هر صورت، این نوع سیمان‌ها همانند سیمان پرتلند معمولی نمی‌توانند در برابر تهاجم اسیدها مقاومت از خود نشان دهد.

معمولاً رنگ سیمان پرتلند تیپ 5 نسبت به سایرین اندکی تیره است.

به طور کلی سیمان‌های ضد سولفات برای بتن‌هایی که در معرض سولفات هستند (مانند آب دریا، خاک یا آب‌های زیر زمینی دارای سولفات) استفاده می‌شوند.

همان طور که گفتیم پس یکی از موارد مورد استفاده این سیمان‌ها در بتن ریزی زیر آب است، برای آشنایی با تمامی نکات و روش‌های این نوع بتن ریزی مقاله ” بتن ریزی زیر آب “ را از دست ندهید!

دوام و مقاومت این بتن در برابر تهاجم عوامل شیمیایی وابسته به انسجام، نفوذناپذیری و تراکم مناسب آن است.

نفوذپذیری بتن کم عیار بیشتر از بتن پرمایه است و اگر از سیمان پرتلند ضد سولفات استفاده شود، مقدار آن نباید از 280 کیلوگرم بر متر مکعب کمتر باشد. برای بتن با حداکثر اندازه سنگدانه 20 میلی‌متر و نسبت آب به سیمان نیز نباید از 0.55 بیشتر در نظر گرفته شود.

برخی اوقات نیاز است که میزان سیمان‌ مصرفی بیشتر از مقدار گفته شده باشد، بدون آن که نسبت آب به سیمان تغییر کند.

این افزایش مقدار سیمان‌ها به دلیل افزایش میزان کارایی و تراکم بتن انجام می‌شود.

جهت دانستن تمامی نکات مهم تراکم بتن و آشنایی با انواع ویبراتور به مقاله ” ویبراتور بتن “ مراجعه کنید.

خواص مقاومت سیمان‌ ضدسولفات همانند سیمان پرتلند معمولی بوده و باید به همان صورت استفاده و انبار شود.

در هر حال این نوع سیمان نسبت به سیمان پرتلند معمولی حرارت کمتری تولید می‌کند، هرچند برای بتن ریزی حجیم و مقاطع ضخیم به دلیل تولید حرارت کمتر استفاده از این بتن مناسب است.

سیمان ضد سولفات کمی از سیمان پرتلند معمولی گران‌تر است.

تولید سیمان پرتلند

مواد تشکیل دهنده

اصلی‌ترین مواد خامی که در تولید بتن استفاده می‌شوند، شامل موارد زیر است:

 

مواد رسی

سیلیکات‌های آلومینوم که به شکل خاک رس و سنگ‌های رسی هستند.

 

مواد آهکی

کربنات کلسیم به شکل سنگ آهک، سنگ آهک سست فسیلی و مارن که مخلوط از رس و کلسیم کربنات است.

روش تولید

1) اجزاء تشکیل دهنده سیمان پرتلند تقریباً به نسبت دو قسمت مواد آهکی و یک قسمت مواد رسی با هم مخلوط می‌شوند.

2) فرآیند ساخت سیمان‌ها اساساً شامل آسیاب کردن مواد اولیه، مخلوط کردن کامل آن‌ها به نسبت‌های معین و حرارت دادن مخلوط در کوره بزرگ تا حرارت 1400 تا 1600 درجه سانتی‌گراد است.

یعنی تا زمانی که مواد بدون ذوب شدن به یکدیگر بچسبند و بخشی از مواد گلوله یا به اصلاح کلینکر شود.

3) کلینکر سرد شده پس از افزوده شدن مقداری سنگ گچ به صورت پودر نرمی آسیاب می‌شود و در نتیجه آن سیمان پرتلندی است که به میزان وسیع در تمام دنیا استفاده می‌شود.

4) مخلوط و آسیاب کردن مواد اولیه می‌تواند در آب یا به صورت خشک انجام شود و اصطلاح روندهای تر یا خشک هم از اینجا به دست آمده است.

 

در ضمن سیمان‌ها در هنگام آب دیدن متورم نمی‌شود. در مقایسه روش خشک و روش تر جهت تولید سیمان‌ها باید بدانیم که در روش خشک و نیمه خشک میزان حرارت کمتری مورد نیاز است تا رطوبت مواد گرفته شود.

بنابراین از نظر مصرف سوخت استفاده از این روش اقتصادی است. اما مشکلات ناشی از کنترل مخلوط کردن خشک، مانع استفاده گسترده از روند تولید خشک شده است.

در صورتی که در روش تر مصرف سوخت افزایش یافته ولی در عوض کیفیت سیمان‌ها بالا می‌رود.

ترکیبات سیمان پرتلند چیست ؟

به طور معمول در ترکیبات شیمیایی سیمان‌های پرتلند، 4 ماده را به عنوان اجزاء اصلی آن در نظر میگیرند:

این ترکیبات گفته شده در جدول بالا از ترکیب موارد زیر به دست آمده‌اند:

اکسید کلسیم (CaO) یا آهک زنده

اکسید سیلسیم یا سیلیس (SiO₂)

اکسید آلومینیوم یا آلومین (Al₂o₃)

اکسید فریت (Fe₂O₃)

حال ببینیم، اصلی‌ترین مواد در ترکیبات سیمان پرتلند (موارد جدول) چه خواصی دارند؟

 

تری کلسیم سیلیکات، C₃S

این ماده سریعاً سخت شده، گیرش اولیه و مقاومت اولیه بیشتر به این ترکیب مربوط است.

به طور معمول مقاومت اولیه بتن ساخته شده با سیمان‌های پرتلند، با افزایش درصد C₃S بیشتر می‌شود.

 

دی کلسیم سیلیکات، C₂S

این ماده به آرامی سخت شده و بیشتر جهت افزایش مقاومت در سنین بعد از هفت روز مؤثر است.

 

تری کلسیم آلومینات، C₃A

مقدار گرمای زیادی در چند روز اول سخت شدن آزاد می‌کند. همچنین این ترکیب بر فرآیند کسب مقاومت اولیه کمی مشارکت دارد.

 

تترا کلسیم آلومینو فریت، C₄AF

این ترکیب سبب کاهش دمای کلینکر شده و در نتیجه در تولید سیمان، به عنوان روان‌ساز در پخت کلینکر نقش دارد.

محاسبه ترکیب شیمایی سیمان‌ها به طور معمول بر اساس کار بوگ انجام می‌شود.

معادلات بوگ برای درصد ترکیبات اصلی سیمان‌ها در ادامه آمده است. درصد وزنی اکسید موجود نسبت به وزن کل سیمان‌ها با علائم داخل پرانتزها نشان داده شده است:

C₃S = 4.07(CaO) – 7.60(SiO₂) – 6.72(Al₂O₃) – 1.43(Fe₂O₃) – 2.85(SO₃)

C₂S = 2.87(SiO₂) – 0.754(3CaO.SiO₂)

C₃A = 2.65(Al₂O₃) – 1.69(Fe₂O₃)

C₄AF = 3.04(Fe₂O₃)

خواص سیمان پرتلند

خصوصیات سیمان پرتلند جزء موارد مهمی هستند که در صورت آگاهی، تفسیر نتایج آزمایش‌های سیمان‌ها بسیار آسان‌تر خواهد بود.

حال ببینیم خواص سیمان پرتلند چه مواردی است؟

 

ریزی

ریزی سیمان‌ها بر روی هیدراسیون مؤثر است. هرچقدر دانه‌های آن ریزتر باشد، میزان هیدراسیون افزایش می‌یابد.

پس فرآیند کسب مقاومت سریع‌تر می‌شود. اثرات ریزتر بودن بر روی مقاومت در خلال هفت روز اول معلوم می‌شود.

 

  سلامت

منظور از سلامت، ثبات حجم خمیر سیمانی سخت شده پس از گیرش است.

عدم سلامت یا انبساط مخرب معوق، به دلیل مقدار بیش از اندازه آهک آزاد خوب پخته نشده یا منیزی است.

اکثر خصوصیات سیمان‌های پرتلند، مقدار منیزی و انبساط در دستگاه اتوکلاو را محدود می‌سازند.

از زمان پذیرش آزمایش اتوکلاو توسط ASTM در سال 1943، موارد بسیار کمی از انبساط غیرعادی بر اثر سیمان ناسالم وجود دارد.

روانی

روانی به حرکت نسبی مخلوط تازه بتن گفته می‌شود که به عبارتی قابلیت جریان آن است. برای اطلاعات بیشتر در مورد روانی یا کارایی به مقاله ” کارایی بتن “ مراجعه کنید.

آزمایش کارایی بتن را اسلامپ گویند که در تعیین میزان روانی بتن بسیار مهم است.

 

زمان گیرش

آزمایش‌های زمان گیرش با استفاده از دستگاه ویکات یا سوزن گیلمور جهت تعیین میزان گرفتن و سخت شدن خمیر سیمانی در طی چند ساعت اول انجام می‌شود.

گیرش اولیه خمیر سیمانی نباید خیلی زود و گیرش نهایی آن خیلی دیر انجام شود. زمان‌های گیرش، بیانگر واکنش هیدراسیون آن به صورت عادی یا غیر عادی است.

زمان‌های گیرش بتن، به دلیل تغییرات دما و کاهش آب بتن در اثر تبخیر یا نفوذ به لایه‌های زیرین، با زمان‌های گیرش خمیر سیمانی رابطه مستقیمی ندارد.

گیرش کاذب

در مدت زمان کوتاهی پس از اختلاط بتن، گیرش کاذب همراه با افت قابل توجه حالت خمیری مخلوط (بدون اینکه حرارت زیادی آزاد شود) مشاهده می‌شود.

از نقطه نظر ریختن و انتقال بتن، اگر بتن برای مدتی بیشتر از معمول مخلوط شود، یا اگر بدون افزودن آب پیش از حمل یا ریختن، دوباره مخلوط شود، تمایل به گیرش کاذب در سیمان پرتلند مشکلی را به وجود نمی‌آورد.

راه‌حل دیگر، استفاده از مواد افزودنی شیمیایی به جهت تأخیر انداختن وقوع گیرش کاذب پس از زمان ریختن است.

افزودنی‌های بتن یکی از موارد مهمی هستند که باید از آن‌ها آگاهی داشته باشید، پس پیشنهاد می‌کنم مقاله ” مواد افزودنی بتن “ را حتماً مطالعه کنید!

 

مقاومت فشاری

مقاومت سیمان‌های پرتلند با آزمایش‌های روی مکعب‌های ملات 50 میلی‌متری به دست می‌آید و این مکعب‌ها با روش مشخص و استفاده از ماسه استاندارد، ساخته و عمل آوری می‌شوند.

همان طور که در جدول زیر نشان داده شده است، نوع سیمان (ترکیبات شیمیایی و ریزی دانه‌های سیمان) روی مقاومت فشاری اثری بالا دارد.

نباید تصور کرد که دو نوع سیمان پرتلند که دارای مقررات حداقل مشابهی باشند، بدون اصلاح نسبت‌های اختلاط، ملات یا بتن با مقاومت یکسانی را تولید کنند.

زمانی که مقاومت‌های اولیه با سیمان‌های مخلوط شده مهم است، مخلوط‌های بتن باید برای سنین اولیه متناسب شوند، نه برای مقاومت‌های 28 روزه.

به طور معمول مقاومت‌های سیمان (بر اساس آزمایش‌های مکعب ملات) نمی‌تواند برای پیش بینی مقاومت‌های بتن با دقت زیاد مورد استفاده قرار گیرد. چرا که متغیرهای زیادی در مخلوط‌های بتنی و روش‌های اجرایی وجود دارند.

حرارت هیدراسیون

ابتدا باید بدانیم که حرارت هیدراسیون به چه معنا است؟ حرارت هیدراسیون گرمایی است که در زمان واکنش سیمان و آب تولید می‌شود.

میزان گرمای تولید شده به طور کلی وابسته به ترکیبات شیمیایی سیمان است. میزان تولید گرما تحت تأثیر ترکیبات شیمیایی و ریزی آن و همچنین دمای عمل آوری بتن قرار دارد.

در برخی از سازه‌ها، همانند سازه‌های بسیار حجیم مقدار و شدت گرمای تولیدی مهم است. اگر این گرما به سرعت از بین نرود، دمای بتن بسیار افزایش خواهد یافت که ممکن است زیان آور باشد. (چون با انبساط حرارتی همراه است.)

خنک کردن غیر یکنواخت بتن تا رسیدن به دمای محیط پس از سخت شدن، ممکن است تنش‌های نامطلوبی را ایجاد کند.

از سوی دیگر، افزایش دمای بتن که در اثر حرارت هیدراسیون ایجاد می‌شود، اغلب در هوای سرد سودمند است، چون به حفظ دمای عمل آوری مطلوب بتن کمک می‌کند.

پیشنهاد می‌کنم برای آشنایی با عمل آوری بتن مقاله ” عمل آوری بتن “ را مطالعه کنید تا تمامی نکات را بدانید.

مقادیر تقریبی گرمای تولید شده در خلال هفت روز اول، بر مبنای 100 درصد برای سیمان پرتلند معمولی (تیپ 1) طبق زیر است:

نوع 2، متوسط، 80 تا 85 درصد

نوع 3، با مقاومت زودرس، تا 150 درصد

نوع 4، کم حرارت، 40 تا 60 درصد

نوع 5، ضد سولفات، 60 تا 75 درصد

 

افت ناشی از حرارت دادن

افت حرارتی سیمان پرتلند با حرارت دادن جرم معینی از یک نمونه سیمانی در دمای 900 الی 1000 درجه سلسیوس تا رسیدن به جرم ثابت به دست می‌آید.

سپس افت جرم نمونه تعیین می‌شود، معمولاً افت حرارتی زیاد نشانگر پیش هیدراسیون و کربناسیون است که ممکن است توسط انبار کردن غلط و طولانی یا هنگام حمل و نقل اتفاق افتاده باشد.

چگالی سیمان پرتلند

عموماً چگالی سیمان پرتلند حدود 3.15 تن بر مترمکعب است. سیمان‌های روباره آهنگذاری و سیمان‌های پرتلند پوزولانی ممکن است چگالی در حدود 2.9 تن بر مترمکعب داشته باشند.

چگالی سیمان نشان دهنده کیفیت آن نبوده و بلکه تنها در محاسبات طرح اختلاط کاربرد دارد.

جهت آگاهی از تمامی نکات طرح اختلاط می‌توانید به مقاله ” طرح اختلاط بتن “ مراجعه کنید.

 

وزن سیمان

اکثر سیمان‌های پرتلند به صورت فله توسط راه آهن، کامیون یا کشتی باری حمل می‌شوند و توسط وسیله نقلیه به صورت بادی (پمپ باد) بارگیری و تخلیه می‌شوند.

سیمان‌ فله، تنی اندازه‌گیری می‌شود. مقادیر کمتر سیمان، اغلب در کیسه ریخته می‌شود.

در ایران کیسه‌ سیمان‌ها 50 کیلویی هستند.

در ایالات متحده، یک کیسه سیمان پرتلند 42.6 کیلوگرم وزن دارد و حجم آن زمانی که تازه بسته بندی شده 0.028 متر مکعب است.

چون کیسه‌های سیمان‌های بنائی یکنواخت نیستند، وزن آن‌ها روی کیسه نوشته می‌شود.

وزن مخصوص واقعی سیمان‌ها به صورت فله، برحسب اینکه چگونه حمل و انبار می‌شود، می‌تواند متغیر باشد.

سیمان پرتلند که به آرامی در جعبه‌ای ریخته می‌شود، ممکن است 830 کیلوگرم بر متر مکعب وزن داشته باشد.

در حالی که اگر با ارتعاش متراکم شود، همان حجم سیمان ممکن است تا 1650 کیلوگرم بر متر مکعب وزن داشته باشد.

به همین علت، اجرای خوب حکم می‌کند که سیمان‌های فله برای هر بار بتن سازی توزین شود.

2) سیمان های آمیخته

جزء اصلی سیمانهای آمیخته، کلینکر سیمانهای پرتلند هستند و دارای مقادیری از مواد مناسب، مانند پوزولان های طبیعی، مصنوعی یا مواد افزودنی ویژه جایگزین سیمانهای پرتلنـد هستند که از انواع سیمان‌ های هیدرولیکی محسوب می شود.

انواع سیمان های هیدرولیکی آمیخته معمول در ایران 

پوزولانی

سیمان پرتلند پوزولانی چسباننده هیدرولیکی است که از تشکیل مخلوط کامل و یکنواخت سیمانهای پرتلند و پوزولان بدست می آید.

روش تشکیل سیمان‌ پرتلند پوزولانی سه نوع هست:

نوع اول: پودر کردن همزمان کلینکر سیمانهای پرتلند، پوزولان و سنگ گچ در آسیاب

نوع دوم: سایش جداگانه پوزولان و آمیختن آن با سیمانهای پرتلند، 

نوع سوم: ترکیبی از هر دو روش

پوزولان ها مـواد سیلیسی یا سیلیسی – آلومینی هستند که به خودی خود خواص سیمانی نداشته یا خواص سیمانی اندکی دارند، لـیکن در حضور رطوبت با هیدروکسید کلسیم واکنش داده و تولید ترکیباتی هم چون سیلیکات کلسـیم آبدار می نمایند، لذا می توانند خواص چسبانندگی نشان دهند.

سیمانهای پرتلند پوزولانی مطابق استاندارد شماره 3432 ملی ایران بر دو گروه اند:

پرتلند پوزولانی (پ.پ) با میزان پوزولان حداقل 5 و حداکثر 15 درصد وزنی سیمانها

پرتلند پوزولانی ویژه (پ.پ.و) با میزان پوزولان بیش از 15 تا 40 درصد وزنی سیمانها

سیمان پوزولانی ویژه معمولاً در مواردی که بتن تحت تهاجم شیمیایی قرار می گیرد و نیز برای ساخت بـتن‌هـای حجیم به کار می رود.

این سیمان، حرارت هیدراسیون کمـی دارد، در برابـر امـلاح شـیمیایی مقـاوم می باشد و مقاومت فشاری آن در روزهای اولیه (تا سه روز) کم است.

 

سیمان پرتلند سرباره ای

سیمان پرتلند سرباره ای سیمانی است که از آسیاب مخلوط کلینکر سیمانهای پرتلند، سرباره دانه شده فعال، آمورف و سنگ گچ و یا از مخلوط سیمانهای پرتلند و پودر سرباره، به نسبت های معین به دست می آید.

این نوع سیمانهای سرباره ای مطابق استاندارد شماره 3517 ملی ایران بر سه گروه اند:

سیمان پرتلند سرباره‌ای (پ – س) با میزان سرباره حداکثر 25 درصد وزنی سیمان.

سیمان پرتلند سرباره‌ای ضد سولفات (پ – س – 5) با میزان سرباره 25 تا 70 درصد وزنی سیمان.

سیمان سرباره‌ای (س) با میزان سرباره بیش از 70 درصد وزنی سیمان.

 

سیمان‌های پرتلند آهکی

ماده چسباننده هیدرولیکی، از خانواده سیمان پرتلنـد، کـه از آسیاب کردن مخلوط 6 الی 20 درصد سنگ آهک ویژه همراه با درصد مناسبی سـنگ گـچ و حـداقل 80 درصد کلینکر سیمان‌های پرتلند، تولید میگردد.

در تولید سیمانهای پرتلند آهکی میزان مواد افزودنی حداکثر یک درصد است.

مواد افزودنی نباید به میزانی باشد که خوردگی میلگرد را افزایش دهد، یا باعث افت کیفیت سیمانها یا ملات و بتن ساخته شده از آن باشد.

ویژگی‌های این نوع سیمانهای آهکی باید مطابق استاندارد شماره 4220 ملی ایران باشد.

سیمان‌ بنایی

سیمانهای بنایی از آسیاب کردن مخلوط کلینکر سیمانهای پرتلند و سنگ آهک طبیعی، یا مخلوط کردن سیمانهای پرتلند و پودر نرم شده سنگ آهک یا پـوزولان های طبیعی و مصنوعی و یا سرباره کوره آهن گدازی، به نسبت های معین به دست می‌آیند.

استفاده از سیمانهای بنایی در بتن و بتن آرمه مجاز نیست و آن را فقط باید در ملات آجرکاری و مانند آن به کار برد. برای شناسایی سیمانهای بنایی و پرهیز از مصرف آن در ساخت بتن، این نوع سیمانها را رنگی تولید می کنند.

مطابق استاندارد شماره 1-3516 ملی ایران سیمان بنایی بر چهار گروه

سیمانهای بنایی نوع (س- ب – ح – 5) با حداقل 25 درصد وزنی کلینکر. در این نوع سـیمان‌ها از ماده حباب زا استفاده می شود.

سیمانهای بنایی نوع (س- ب – ح – 12.5) با حداقل 40 درصد وزنی کلینکر. در این نوع سـیمان‌ها از ماده حباب زا استفاده می شود.

سیمانهای بنایی نوع (س – ب – 12.5) با حداقل 40 درصد وزنی کلینکر.

سیمانهای بنایی نوع (س – ب – 12.5) با حداقل 40 درصد وزنی کلینکر.

 

سیمان‌های پرتلند مرکب الف – 32.5

از آسیاب و مخلوط کردن کلینکر سیمان پرتلند با حداقل 2 نوع از انواع مواد افزودنـی معدنی (سنگ آهک ویژه، پوزولان طبیعی مرغوب، سرباره کوره آهن گـدازی، خاکسـتر بـادی، پـوزولان کلسینه شده، رس یا شیل پخته شده، دوده سیلیسی) همراه با درصد مناسـبی از سـنگ گـچ حاصـل می شود.

سیمانهای پرتلند مرکب الف – 32.5 در تهیه ملات و بتن استفاده می می شوند و در اکثر مواردی که سیمانهای پرتلند نوع یک (325-1 ) به کار می روند، قابلیت کاربرد دارند.

 

3) سیمان سفید 

سیمانهای سفید یکی دیگر از انواع سیمان هیدرولیکی است که از آسیاب کردن کلینکر سیمان سفید با مقدار مناسبی سنگ گچ به دست می آید و در تولید آن از مواد اولیه ای که ترکیبات رنگزای آن (عمدتا آهن و منگنز) در حد مجاز باشد، استفاده می شود.

طبق استاندارد شماره 2931 ملی ایران سیمان سفید در دو گروه سیمان پرتلند سفید و سیمان بنایی سفید قـرار مـی گیـرد.

ایـن نـوع سـیمان عمدتاً در نماسازی، بندکشی، اجزاء بنایی و کارهای تزئینی کاربرد دارد.

سیمان پرتلند سفید براساس رده مقاومتی به سه نوع  ،CEM W_32.5، CEM W_42.5 و CEM W_52.5 است.

سیمان پرتلند سفید بر اساس درجه سفیدی در دو رده 86 (معمولی) و 92 (ویژه) تعیین می گردد.

استفاده از سیمانهای سفید در تولید اجزا باربر و اهداف سازه ای مجاز نیست.

4) سیمان پرتلند رنگی

یکیدیگر از سیمان‌های پرتلند، سیمان پرتلند رنگی است. این نوع سیمانها یکی از انواع سیمان‌های هیدرولیکی است که از افزودن رنگدانه‌های معدنی (بدون داشتن واکنش شیمیایی) به سیمان‌های پرتلند معمولی یا سـفید بـه دسـت مـی‌آیـد.

با سیمان‌های پرتلند معمولی نیز می‌توان فقط سیمان‌های رنگی قرمز، قهوه‌ای و سیاه تولید کرد.

رنگ سیمان‌ها باید در برابر عوامل جوی و نور پایدار باشند. مواد رنگی متداول جهت رنگ‌دهی به آن عبارتند از:

اکسید آهن برای رنگ‌های قرمز، زرد، قهوه‌ای و سیاه

اکسید منگنز برای رنگ‌های سیاه و قهوه‌ای

اکسید و هیدروکسید کرم برای رنگ سبز

آبی کبالت برای رنگ‌های آبی

اولترا مارین برای رنگ سرمه‌ای

دوده برای رنگ سیاه

کهربای خام و سوخته برای رنگ قهوه‌ای

گل افرا برای رنگ زرد

کاربرد

در ساخت سیمان‌های رنگی باید از رنگدانه‌هایی استفاده شود کـه در برابـر عوامل جوی و تابش نور پایدار باشند، همچنین نباید رنگ‌ها در کارگاه‌های تولید بتن به بتن افزوده شود.

از این نوع سیمان‌ها بیشتر در نماسـازی، کـفسـازی، بندکشـی و کارهـای تزیینـی اسـتفاده می‌شود.

از سـیمان‌های پرتلنـد معمـولی بـرای سـاخت سیمان‌های پرتلند رنگی قرمز، قهوه‌ای و سیاه و از سیمان سفید در تولید سیمان‌هایی با رنـگ‌هـای روشن استفاده می‌شود.

5) سیمان‌های استاندارد ملی

سیمان هایی که طبق استاندارد شماره 1-17518 ملی ایران تولید می‌شوند در 5 گروه زیر قرار می‌گیرند:

گروه 1 شامل سـیمان هـای پرتلنـد معمـولی، ضد سولفات فرا‌ویژه، ضدسولفات ویژه، ضد سولفات و ضد سولفات متوسط.

گروه 2 شامل سیمان‌های پرتلند سرباره‌ای، دوده سلیسی،پـوزولانی، خاکستر بادی، شیل پخته و آهکی.

گروه 3 شامل سیمانهای سرباره ای

گروه 4 شامل سیمانهای پوزولانی

گروه 5 شامل سیمانهای مرکب

بسته بندی، حمل و نگهداری سیمان

ابتدا با مشاهده فیلم زیر با نکات حرفه‌ای و کاربردی حمل سیمان آشنا شوید.

گفتیم سیمان از اجزای اصلی طرح اختلاط بتن محسوب می‌شود.

بسته بندی، حمل و نگهداری سیمان ها به دو صورت انجام می شود:

سیمان‌های کیسه ای

سیمان‌های فله ای

 

بسته بندی، حمل و نگهداری سیمان های کیسه‌ای

• کیسه‌های سیمان

سیمان پرتلند باید در کیسه‌های مناسب، مقاوم و قابـل انعطـاف بسـته بنـدی شـود، به گونه ای که رطوبت و مواد خارجی نتوانند به داخل آن نفوذ کنند و کیسه سیمان در هنگام حمـل و نقل پاره نشود. همچنین بر روی کیسه‌های‌ سیمان باید نوع سیمان و تاریخ تولید سیمان درج شود و اگر سیمان از نوع یک پرتلند باشد باید میزان مقاومت سیمان نیز قید گردد.

وزن اسمی هر کیسه سیمان پرتلند 50 کیلوگرم می باشد.

به خاطر داشته باشید برای هر محموله وارد شده به کارگاه، مشخصات کارخانه و نوع سیمان و تاریخ تولید باید در برگ تحویل ثبت شده باشد.

• شرایط نگهداری کیسه‌ها

سیمان‌های ‌باید بر اساس نوع، به طور جداگانه در انبار نگهداری شوند، به گونه‌ای که امکان اشتباه آن‌ها با هم وجود نداشته باشد.

سیمان‌های کیسه‌ای باید بر روی کف خشک، که دست کم به انـدازه 100 میلی متر از سطح اطراف خود بالاتر باشد، قرار گیرند.

شرایط انبار و ترتیب قرار دادن کیسه‌های سیمان در انبار باید به گونه‌ای باشد که کیسه‌ها، به ترتیب ورود به انبار مصرف شوند یعنی اول سیمان‌های قدیمی تر مورد استفاده قرار بگیرند بعد سیمان‌های جدید استفاده شوند.

کیسه‌های سیمان، در همه مناطق، باید حـداقل 300 میلی متر از دیوارها و 600 میلی متر از سقف فاصله داشته باشند.

 

• شرایط نگهداری سیمان در مناطق مرطوب

در مناطق شرجی و با رطوبت نسبی بیش از 90 درصد، تا 8 پاکت بر روی هم به گونه‌ای که ارتفاع آن‌ها از 1.2 متر بیشتر نشود نگهداری می‌شوند. دقت کنید که کیسه‌ها باید به یکدیگر چسبانده شود و هیچ فاصله‌ای نداشه باشند.

در مناطق سردسیر و در فصل‌هایی که احتمال بارندگی وجود داشته باشد، کیسه‌های‌ سیمان باید در انبارهای سر پوشیده نگه داری شوند یا اینکه روی آن‌ها با ورقه‌های پلاستیکی پوشانده شده و این ورقه‌ها به نحو کاملاً مطمئنی از اطراف پایدار و محکم شوند.

در ایـن منـاطق و در این فصل‌ها، درها، پنجره‌ها و سیستم‌های تهویه باید بسته نگهداشته شـوند تـا از جریـان یافتن هـوای مرطوب در انبار جلوگیری شود.

• شرایط نگهداری سیمان در مناطق خشک

در مناطق خشک، حداکثر تعداد کیسه‌های‌ سیمان که می توان بر روی هم انبار کرد 12 پاکت است، مشروط بر اینکه ارتفاع کل آن‌ها از 1.8 متر تجاوز نکند.

در مناطق خشک، کیسه‌های سیمان باید نزدیک به یکدیگر، با فاصله 50 تا 80 میلی متر از یکدیگر قرار داده شوند تا عبور جریان هوا از بین کیسه‌ها موجب خشک‌شدن‌سیمان شود.

نکات تکمیلی حمل و نگهداری سیمان کیسه ای

سیمان‌های کیسه‌ای باید در مناطق با رطوبت نسبی بیش از 90 درصد، تا حداکثر 45 روز پس از تولید، و در سایر مناطق تا حداکثر 90 روز پس از تولید مصرف شوند و اگر بنا به دلایل غیرقابل اجتناب این امر میسر نشد، این سیمان‌ها باید قبـل از مصـرف مـورد آزمـایش قـرار گیرند.

البته سیمان‌هایی که در انبار قرار دارند بعد از مدتی به صورت کلوخه‌ای در می‌آیند. برای اینکه متوجه شویم قابل مصرف هستند یا نه، باید آن‌ها را بغلتانیم.

اگر بعد از غلتاندن به صورت پودری در بیاید می‌توان از سیمان استفاده کرد اما اگر آن همچنان به صورت کلوخه‌ای بماند باید آن را مورد آزمایش قرار داد.

انواع سیمان‌های سفید باید در پاکت‌های به رنگ سفید بسته بندی شوند.

ویژگی‌های کیسه‌های پلی پروپلینی روکش‌دار سیمان در استاندارد ملی ایران شماره 10740 ارائه شده است.

 

بسته بندی سیمان های فله ای و حمل و نگهداری

• استانداردهای ملی ایران

سیمان‌های فله، باید در سیلوهای استاندارد مطابق استاندارد ملی ایران شماره 2761 نگهداری شوند که طبق این استاندارد کلوخه‌های‌ سیمان باید در زیر فشار انگشتان پودر شود و اگر این اتفاق نیوفتد اجازه استفاده از این سیمان‌ها در سازه‌ها را نداریم و باید از این سیمان‌ها برای مصرف غیر سازه‌ای استفاده کنیم.

سیمان فله نگه داری شده در سیلو، باید حداکثر 90 روز پس از تولید مصرف شود و اگر بنا به دلایل غیر قابل اجتناب این امر امکان پذیر نشد، باید قبل از مصرف تحت آزمایش‌های استاندارد سیمان قرار گیرد و نتایج به دست آمده با ویژگی‌های استاندارد شماره 389 ایران مطابقت داشته باشد.

• نگهداری و انتقال

برای هر محموله وارد شده به کارگاه، مشخصات کارخانه و نوع سیمان و تاریخ تولید سیمان باید در برگ تحویل ثبت شده باشد.

از آنجا که انتقال سیمان از مخزن کامیون به داخل سیلو بـه کمـک هـوای فشـرده صورت می گیرد و در نتیجه سیمان به تدریج متورم می شود، نباید بیش از 80 درصد ظرفیت اسمی سیلوها را پر کرد.

سیمان‌های فله را باید بر اساس نوع آن‌ها به طور جداگانه نگهداری کرد، به گونه‌ای که امکان اشتباه آن‌ها با هم وجود نداشته باشد. نوع سیمان‌های موجود در هر سیلو باید به نحو مناسبی مشخص شوند.

نکات تکمیلی در مورد حمل و نگهداری سیمان فله ای

سیلوهای‌ سیمانی و شالوده‌های آن ها باید از دیدگاه سازه ای محاسبه و طراحی شده باشند.

سیلوهای سیمان باید مجهز به ترازنما، برای تعیین موقعیت تراز سـیمان در داخـل سیلو و نیز دریچه‌ای در پایین برای میل زدن، در صورت طاق زدن سیمان باشند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع وسایل حمل بتن، پیشنهاد می‌کنیم به مقاله ” ماشین حمل بتن “ سر بزنید.

همچنین برای اینکه با تمام ریزه کاری‌های اجرای ساختمان آشنا شوید به آمورش اجرای ساختمان مراجعه کنید.