مشخصات و ويژگي هاي انواع سيمان
Download
Report
Transcript مشخصات و ويژگي هاي انواع سيمان
اکسيدهاي اصلي تشکيل دهندة سيمانهاي پرتلند
(نماد در علم سيمان و بتن)
CaO : C
(نماد در علم سيمان و بتن)
SiO2 : S
(نماد در علم سيمان و بتن)
Al2O3 : A
(نماد در علم سيمان و بتن)
Fe2O3 : F
ً
ر
ر
اين اکسيدها عموما نه به صو ت آزاد ،بلکه به صو ت ترکيبهاي ويژه اي از آنها
وجود دارند .اين ترکيبات عبارتند از:
3CaO.1SiO2 C3 S
2CaO.1SiO2 C2 S
3CaO.1Al2O3 C3 A
4CaO.1Al2O3 .1Fe2O3 C4 AF
اين چهار تا ،ترکيبات اصلي سيمان پرتلند هستند.
نماد ديگر در علم سيمان و بتن( :نماد)H :
H 2O
هيدراتاسيون يا آبگيري سيمان
هيدراتاسيون=ترکيب شيميايي سيمان با آب
2C3 S 6H 2O C3 S2 H 3 3Ca(OH ) 2
2C2 S 4H 2O C3 S2 H 3 Ca(OH ) 2
C S Hژل سيليکاتي=ژل توبر موريت
3 2 3
C3 A 6H 2O C3 AH6
C3 AH6
ژل آلوميناتي
C3 A Ca(OH ) 2 18H 2O C4 AH19
C3 A Ca(OH ) 2 12H 2O C3 . A.Ca(OH ) 2 .H12
مصرف آهک و توليد ترکيبي مقاومتر:مزيت واکنشهاي اخير
C4 AF 2Ca(OH )2 10H 2O C6 AFH12
هيدروگارنت C6 AFH12
برخي از مفاهيم پايه اي سيمان
(1نرمي )(fineness
ميزان ريزي دانه هاي سيمان را نشان مي دهد. از طريق آزمايش بلين ) (Blainبه دست مي آيد. برحسب سطح مخصوص بيان مي شود. حداقل نرمي سيمانهاي پرتلند پنج گانه (به جز سيمان نوع )3برابر با )280m2/kg( 2800cm2/grاست .اين عدد براي
سيمان نوع 3برابر با )320( 3200است.
)2سالمت يا ثبات حجمي )(soundness
عدم سالمت يا عدم ثبات حجمي و افزايش حجم نامناسب ومضر در سيمان و در نتيجه در بتن سخت شده را گويند.
ً
عدم سالمت سيمان اساسا ناش ي از مقادير بيش از حد مجاز MgOو ( CaOآهک آزاد خوب پخته نشده) متبلور در سيمان و
واکنش هيدراتاسيون اين ترکيبات است که موجب افزايش حجم
زياد مي شود.
-از آزمايش انبساط در اتوکالو به دست مي آيد.
=CSH )3سيليکات کلسيم هيدراته= ژل توبرمورايتي
مي آيد.
ديدC2
همان ژل سيليکاتي است که از هيدراته شدن و C3 Sپ S
)4آليت )(alite
سه کلسيم سيليکات ، C3Sدر کلينکر سيمان پرتلند به صورت همراه با
ناخالص ي وجود دارد.
شکل ناخالص C3Sرا آليت مي نامند.
)5بليت )(belite
دو کلسيم سيليکات C2 Sبه صورتهاي بلورين با شکلهاي مختلف در کلينکر
سيمان وجود دارد که آنها را با C2 S ، C2 Sو ...نشان مي دهند.
شکل ناخالص بتا دوکلسيم سيليکات ( C2 Sيعني همراه با ناخالص ي ها) را
بليت مي نامند.
سيمانهاي مصرفي در صنعت ساختمان
(1سيمانهاي پرتلند پنج گانه
(2سيمانهاي ويژه
سيمانهاي پرتلند
(1هيدروليکي اند.
(2از آسياب کردن کلينکر ) (Clinkerبه همراه حدود 1تا 3
درصد سنگ گچ به دست مي آيند.
نمونه اي از حدود مقادير متوسط ترکيبات مهم
سيمانهاي پرتلند (برحسب درصد)
C2 S
C3 A
C4 AF
CaO
آزاد
CaSO4
نوع I
59
15
12
8
0.8
2.9
2.4
نوع II
46
29
6
)(max8
12
0.6
2.9
2.0
نوع III
60
12
C3 S
MgO
12
)(max15
8
1.3
3.9
2.6
نوع IV
20
)(max25
46
)(min40
5
)(max7
12
0.3
2.9
2.7
نوع V
43
36
4
12
0.4
2.7
1.6
استانداردهاي ملي ايران براي سيمان
(2931 ،394 ،393 ،392 ،390 ،389 ،1695 ،1692سيمان سفيد)،
(2516سيمان بنايي)
نکات مهمي از سيمانها
سه تا از ويژگيها و تبعات مهم سيمان:
(1
(2
(3
جمع شدگي
حرارت هيدراتاسيون
واکنش C3 Aبا يونهاي سولفات و کلرايد
اترينگايت (بد) (SO4 ) يون سولفات C3 A +
نمک فريدل ( خوب) (Cl )
يون کلرايدC3 A +
مقايسة سرعت کسب مقاومت ترکيبات سيمان (از
زياد به کم)
C3 S )1
C2 S )2
C3 A )3
C4 AF )4
مقايسة حرارت هيدراتاسيون ترکيبات سيمان
ترکيب
C3 S
C2 S
C3 A
C4 AF
حرارت هيدراتاسيون
)(cal/gr
120
62
207
100
انواع سيمانهاي پرتلند پنج گانه
نوع )Iسيمان پرتلند معمولي يا ”پ“1-
در سه نوع ”“1-525” ،“1-425” ،“1-325 براي مصارف معمولينوع )IIسيمان پرتلند اصالح شده يا ”پ“2-
حرارت هيدراتاسيون بين نوع Iو IV پايايي در برابر سولفات بين نوع Iو IVنوع )IIIسيمان زود سخت شونده يا ”پ“3-
مقاومت اولية زيادً
-معموال زودگير نيز هست.
نوع )IVسيمان با حرارت هيدراتاسيون کم يا ”پ“4-
ً
معموال در بتن هاي حجيم )(mass concreteً
معموال کندگير نيز هست.نوع )Vسيمان مقاوم در برابر سولفات يا ”پ“5-
پايايي زياد در برابر سولفات -در شرايط تهاجم توأم سولفات و کلرايد مصرف نشود.
عناوين انواع مشخصات شيميايي الزامي سيمانها
(1محدودة مقادير C4 AF, C3 A, C2 S , C3S
(2مقدارSO3
(3مقدارNa2O 0.658K2O
عناوين انواع مشخصات فيزيکي الزامي سيمانها
)1سطح مخصوص ،انبساط ،زمانهاي گيرش اوليه و نهايي ،حرارت
هيدراتاسيون
عناوين انواع مشخصات مکانيکي الزامي سيمانها
مقاومتهاي فشاري نمونه هاي يک ،دو ،سه ،هفت ،و بيست و هشتروزه.
تواتر نمونه برداري از سيمانهاي پرتلند
-
به يکي از روشهاي زير صورت مي گيرد:
(1
(2
(3
(4
(5
از هر محمولة وارد به کارگاه 5 ،کيلوگرم نمونه.
از محل تسمه نقاله يا لولة انتقال سيمان به سيلو ،از هر 40تن
سيمان در حال انتقال ،يا کمتر5 ،کيلوگرم نمونه ،به صورت پيوسته يا
ناپيوسته
از محل تخلية سيمان از سيلو ،به ازاي هر يکصد تن 5 ،کيلوگرم نمونه
از انبار کيسه هاي سيمان ،به ازاي هر پنج تن سيمان کيسه اي ،يا
کمتر ،يک کيسه سيمان به عنوان نمونه.
حداقل ماهي يک بار آزمايشهاي فوق مي بايد انجام شود.
ضوابط الزامي بسته بندي ،حمل و نقل ،انبار کردن ،و
مصرف سيمانهاي کيسه اي
(1سيمان پرتلند بايد در کيسه هاي مناسب ،مقاوم و قابل انعطاف بسته
بندي شود ،به گونه اي که رطوبت و مواد خارجي نتوانند به داخل آن نفوذ
کنند و در هنگام حمل و نقل پاره نشود
(2مشخصات پاکت کاغذي سيمانهاي کيسه اي بايد مطابق با استاندارد ملي
ايران به شمارة 4543باشد.
(3بر روي کيسه هاي سيمان بايد نوع سيمان پرتلند (يک تا پنج) قيد شود .در
سيمانهاي نوع يک ،بايد مقاومت سيمان ( )1-525 ،1-425 ،1-325نيز قيد
شود .منظور از مقاومتهاي مزبور ،حداقل مقاومت نمونة مکعبي مالت
سيمان به ُبعد 50ميليمتر بر حسب kg/cm2مي باشد.
)4وزن اسمي هر کيسه سيمان پرتلند 50کيلوگرم مي باشد.
)5براي هر محمولة واردشده به کارگاه ،مشخصات کارخانه و نوع
سيمان مي بايد در برگ تحويل ثبت شده باشد.
)6سيمانهاي کيسه اي بايد براساس نوع به طور جداگانه نگهداري
شوند ،به گونه اي که امکان اشتباه آنها با هم وجود نداشته باشد.
)7سيمانهاي کيسه اي بايد بر روي کف خشک ،که دست کم به
اندازة 10سانتيمتر از سطح اطراف خود باالتر باشد ،قرار گيرند.
)8ترتيب قرار دادن کيسه هاي سيمان در انبار بايد به گونه اي باشد
که کيسه ها ،به ترتيب ورود به انبار مصرف شوند.
)9در مناطق خشک ،حداکثر تعداد کيسة سيمان که مي توان بر روي
هم انبار کرد 12پاکت است ،مشروط بر اينکه ارتفاع کل آنها از 8/1
متر تجاوز نکند .اعداد فوق در مناطق شرجي و با رطوبت نسبي بيش
از 90درصد ،به ترتيب 8پاکت و 2/1متر
مي باشد.
)10در مناطق خشک ،کيسه هاي سيمان بايد نزديک به يکديگر ،با
فاصلة 50تا 80ميليمتر از يکديگر قرار داده شوند تا جريان هوا از
بين کيسه ها موجب خشک شدن سيمان بشود .در مناطق شرجي و
با رطوبت نسبي بيش از 90درصد ،کيسه هاي سيمان بايد به
يکديگر چسبانيده شود.
)11کيسه هاي سيمان ،در همة مناطق ،بايد حداقل 300ميليمتر از ديوارها ،و
600ميليمتر از سقف ،فاصله داشته باشند.
)12در مناطق و در فصلهايي که احتمال بارندگي وجود داشته باشد ،کيسه هاي
سيمان يا بايد در انبارهاي سرپوشيده نگهداري شود و يا اينکه روي آنها با
ً
ورقه هاي پالستيکي پوشانيده شده و اين ورقه ها به نحو کامال مطمئني در
اطراف ،پايدار و محکم شود .در اين مناطق و در اين فصلها ،درها ،پنجره ها،
و سيستم هاي تهويه بايد بسته نگهداشته شوند تا از جريان هواي مرطوب در
انبار جلوگيري شود.
)13سيمانهاي کيسه اي بايد در مناطق با رطوبت نسبي بيش از 45 ،%90روز
پس از توليد ،و در ساير مناطق90 ،روز پس از توليد مصرف شوند ،و اگر بنا
ً
به داليل غير قابل اجتناب اين امر ميسر نشد ،حتما بايد قبل از مصرف مورد
آزمايش قرار گيرند.
)14سيماني که به مدت زياد انبار شود ممکن است به صورت کلوخه
هاي فشرده درآيد .اينگونه سيمانها را مي بايد با غلتاندن پاکتها بر
روي کف اصالح کرد تا سيمانها به صورت پودر درآيند .در صورتي
که با يک بار غلتاندن ،کلوخه به پودر تبديل شود آن را مي توان
ً
مصرف کرد وگرنه قبل از مصرف مي بايد مجددا تحت آزمايشهاي
ً
الزامي سيمان قرار گيرد و ضوابط آنها مجددا کنترل شود.
)15ساير ضوابط نگهداري و مصرف سيمان ،مطابق با استاندارد ملي
ايران به شمارة 2761مي باشد.
ضوابط الزامي انبار کردن و مصرف سيمانهاي فله
(1
(2
(3
(4
سيمانهاي فله ،بايد در سيلوهاي استاندارد نگهداري شوند.
سيلوهاي سيمان و شالوده هاي آنها بايد از نظر سازه اي محاسبه
و طراحي شده باشند.
سيلوهاي سيمان مي بايد مجهز به ترازنما ،براي تعيين موقعيت
تراز سيمان در داخل سيلو ،و نيز دريچه اي در پايين براي ميل
زدن ،در صورت طاق زدن سيمان ) (archingباشند.
براي هر محمولة وارد شده به کارگاه ،مشخصات کارخانه و نوع
سيمان مي بايد در برگ تحويل ثبت شده باشد.
)5از آنجا که انتقال سيمان از مخزن کاميون به داخل سيلو ،به کمک
هواي فشرده صورت مي گيرد و لذا سيمان به تدريج متورم مي
شود ،لذا نبايد بيش از 80درصد ظرفيت اسمي سيلوها را پر کرد.
)6سيمانهاي فله اي را بايد بر اساس نوع آنها به طور جداگانه نگهداري
کرد ،به گونه اي که امکان اشتباه آنها با هم وجود نداشته باشد.
)7سيمان نگهداري شده در سيلو ،بايد حداکثر 90روز پس از توليد،
شود و اگر بنا به داليل غير قابل اجتناب اين امر امکان پذير
مصرف
ً
نشد ،حتما بايد قبل از مصرف تحت آزمايش قرار گيرد.
)8ساير مشخصات سيلوها و ضوابط نگهداري سيمان در آنها ،مطابق
با استاندارد ملي ايران ،به شمارة 2761مي باشد.
انواع سيمانهاي ويژه
(1سيمان پرتلند سفيد
ً
Fe
O
است.
کلينکر آن اساسا فاقد 2 3 زمان گيرش نهايي آن بيشتر از ِآن سيمان معمولي است (حداکثرمجاز=8ساعت).
سطح مخصوص آن بيشتر از ِآن سيمان معمولي است (حداقلمجاز )3000 cm2/gr
)2سيمان پرتلند رنگي
از افزودن مواد رنگي معدني بي اثر شيميايي به سيمان پرتلندمعمولي يا سفيد به دست مي آيد.
سيمان پرتلند معمولي براي رنگهاي قرمز ،قهوه اي ،و سياه -سيمان پرتلند سفيد براي سيمانهاي به رنگهاي ديگر
سيمان پرتلند آميخته
)(blended portland cement
مهمترين اين سيمانها عبارتند از:
(1
(2
(3
(4
سيمان پرتلند پوزوالني
سيمان پرتلند روباره اي
سيمان بنايي
سيمان مخصوص چاه نفت
سيمان پرتلند پوزوالني
ً
سيمان پرتلند آميخته با پوزوالنهاي عمدتا طبيعي
بر دو نوع:
(1
(2
-
سيمان پرتلند پوزوالني معمولي (پ.پ)
سيمان پرتلند پوزوالني ويژه (پ.پ.و)
استانداردهاي ملي ايران 3432 :و 3433
سيمان پرتلند پوزوالني معمولي
-
ميزان پوزوالن :بين 5تا 15درصد وزني سيمان
براي مصارف عمومي ساخت مالت و بتن به کار مي رود.
از انواع سيمان پرتلند پوزوالني معمولي:
-
سيمان نوع ) =I(PMسيمان پرتلند پوزوالني اصالح شده ،که براي
کارهاي معمولي به کار مي رود.
سيمان پرتلند پوزوالني ويژه
ميزان پوزوالن 15 :تا 40درصد وزني سيمان براي ساخت بتن هاي حجيم براي ساخت بتن هاي تحت تهاجم هاي شيميايي مقاومت اوليه (تا سه روز) آن کم است.انواع سيمان پرتلند پوزوالني ويژه:
سيمان نوع = IPبراي مصارف عادي -سيمان نوع =Pبراي زماني که به مقاومت اولية زياد نياز نداريم.
سيمان پرتلند روباره اي
-
کلينکر سيمان پرتلند 15 +تا 95درصد سربارة کورة آهنگدازي+
مقدار مناسبي سنگ گچ
پايداري زياد در برابر سولفاتها
نفوذپذيري بتن ساخته شده با آن کم و دوام آن زياد است.
ديرگيرتر از سيمان پرتلند معمولي
حرارت هيدراتاسيون کمتر در مقايسه با سيمان پرتلند معمولي
=ISسيمان پرتلند معمولي +سربارة کورة آهنگدازي
سيمان بنايي
ً
معموال ترکيبي از سيمان پرتلند معمولي و آهک ،و گاهي رنگدانه مصرف آن فقط در مالت مجاز است. -شمارة استاندارد ملي ايران2516 :
سيمان مخصوص چاه نفت
براي درزگيري چاههاي نفت به کار مي رود. ويژگي عمده :کندگير بودن ،پايايي در دما و فشار زياد در 9نوع ( Aتا ،Hو )Jوجود دارد .هر يک از اين انواع برايمحدودة خاص ي از عمق چاه ،دما ،فشار ،و محيطهاي سولفاتي به
کار مي رود.
مشخصات آن مي بايد با ضوابط API-101مطابقت داشتهباشد.
ساير انواع سيمانهاي پرتلند
(1سيمان هيدروفوب (با اسيدهاي چرب)
(2سيمان مقاوم در برابر باکتري
(3سيمان پرتلند با مادة هوازا (در انواع )IIIA ،IIA ،IA
ساير انواع سيمانها (غيرپرتلند)
(1پرسولفات
(2پرآلومين (برقي)
(3منبسط شونده
(4سيمان پرآهن )(HIC) (High Iron Cement
(5سيمان با مقاومت اولية خيلي زياد )(VHE
)(Very High Early Strength Cement
سيمان پرسولفات
از سربارة کورة آهنگدازي ساخته مي شود. جزء سيمانهاي پرتلند نيست.شامل:
ِ
(1
(2
(3
(4
80-85درصد سرباره
10-15درصد سولفات کلسيم
حدود 5درصد سيمان پرتلند معمولي
سطح مخصوص 4000-5000 cm2/gr
ويژگيها:
(1
(2
(3
مقاومت زياد در برابر آب دريا
مقاومت زياد در برابر حملة سولفاتها
مقاومت زياد در برابر اسيدها و روغنها
سيمان پرآلومين (برقي)يا آلوميناتي
) (HACيا )(CAC
-
نام آن در فرانسه :سيمان فوندو
نام آن در آملان :سيمان تا ِن ِردش ِملتس
شامل سنگ آهک (يا گچ) +بوکسيت
بوکسيت= اکسيد آلومينيم هيدراته
حداقل مقدار اکسيد آلومينيم= 32درصد
نسبت اکسيد آلومينيم به آهک= 85/0تا 3/1
ً
در ذوب مي شود ،لذا عموما با انرژي برق توليد مي شود.
آهک آزاد ندارد ،لذا خطر ناسالمتي ندارد.
ويژگيها
(1
(2
(3
(4
(5
(6
(7
(8
مقاومت بسيار زياد در برابر سولفاتها
بسيار زود سخت شونده (کسب 80درصد مقاومت طي 24ساعت و حتي
گاهي 6تا 8ساعت)
حرارت هيدراتاسيون سريع
ً
گيرش اولية آرام و گيرش نهايي نسبتا سريعتر از سيمان پرتلند معمولي
مصرف عمده :در کارهاي تعميراتي ،و در کارهاي موقتي و اضطراري
بسيار گران توليد مي شود.
ً
مقاومت شيميايي نسبتا خوب بتن ساخته شده با آن
ً
مقاومت حرارتي زياد و نسبتا نسوز بودن بتن ساخته شده با آن
سيمان منبسط شونده
-
تمامي انواع آنها توليد اترينگايت مي کنند.
-
در سه نوع Kو Mو S
دو نوع بتن با آن ساخته مي شود:
(1
(2
بتني که جمع شدگي آن با انبساط جبران مي شود.
بتن خود تنيده (داراي تنشهاي فشاري قبل از بارگذاري)
سيمان منبسط شوندة نوع K
-
مواد اصلي :سنگ گچ +بوکسيت +گچ
-
مقاومت کمي در برابر سولفاتها دارد.
سيمان منبسط شوندة نوعM
-
-
مواد اصلي :کلينکر سيمان پرتلند +کلينکر سيمان پرآلومين +سنگ
گچ
نام ديگر :سيمان منبسط شوندة پرانرژي
بسيار مقاوم در برابر سولفاتها است.
زودگير و زود سخت شونده است (کسب مقاومت بتن 7MPa
طي مدت 6ساعت و 50MPaطي مدت 28روز)
سيمان منبسط شوندة نوع S
-
داراي مقادير بيشتري C3 Aو سولفات کلسيم (در مقايسه با
سيمان پرتلند معمولي است).
از انواع سيمانهاي پرتلند است.
-
مقاومت کمي در برابر سولفاتها دارد.
-
سيمان پرآهن )(HIC
(1از سيمانهاي با مقاومت اولية زياد است.
(2ترکيبات C4 S Aو درAFآنC4يونهاي آلومينات ايجاد
مي کنند.
(3براي محصوالت بتني پيش ساخته و پيش تنيده مناسب است.
سيمان با مقاومت اولية زياد )(VHE
(1از سيمانهاي با مقاومت اولية زياد است.
(2ترکيب C4 A3 Sدر آن يونهاي آلومينات ايجاد مي کند.
(3براي محصوالت بتني پيش ساخته و پيش تنيده مناسب است.