خانواده سیمان را بهتر بشناسیم

سیمان نوع ۱

به گزارش می متالز، این نوع سیمان که سیمان پرتلند معمولی نیز گفته می‌شود، برای مصارف عمومی که ویژگی خاصی از بتن خواسته نشده است، مصرف می‌شود. از این نوع سیمان در ساختن پیاده‌روها، روسازی جاده‌ها، پل‌های بتن مسلح، راه‌آهن، مخازن، لوله‌های آب و ملات برای بنایی استفاده می‌شود.
به طور کلی بهتر است از این سیمان در مواردی که نیاز به خواص دیگر سیمان‌ها به‌ویژه در محیط‌های خورنده حاوی یون‌های مهاجم بتن استفاده نشود.
 به تازگی این نوع سیمان در ۳ کلاس ۳۲۵-۱، ۴۲۵-۱ و ۵۲۵ -۱ تولید و عرضه می‌شود. برای کلاس‌های با مقاومت بالا (۴۳۵-۱ و ۵۲۵-۱)و در مناطق گرمسیر که خطر افزایش دمای بتن به ۳۲ درجه سانتیگراد و در بتن‌ریزی حجیم به بیش از ۱۵ درجه سانتیگراد وجود دارد، مصرف این کلاس از سیمان‌ها باید با احتیاط انجام شود.

سیمان نوع ۲ 

از این نوع سیمان در مواردی که حرارت هیدراتاسیون متوسط و مقاومت در برابر حمله سولفات‌های در حد متوسط لازم باشد، به کار می‌رود. به دلیل محدودیت فاز آلومینات و کمتر بودن فاز C۳S در این سیمان که سبب ایجاد خواص ویژه یادشده می‌شود، مقاومت فشاری اولیه و نهایی آن کمتر از سیمان نوع ۱ است. سیمان تیپ ۲ کندتر از سیمان تیپ ۱ می‌گیرد و در گیرش حرارت کمتری تولید می‌کند. از این سیمان می‌توان در ساختمان‌های حجیم استفاده کرد تا هنگام گرفتن بتن حرارت کمتری ایجاد شود و حجم بتن‌ریزی محدود نشود.
این سیمان در محیط‌های آب و خاک که غلظت یون سولفات در حد متوسط است و برای بتن‌ریزی در هوای گرم که خطر افزایش دمای بتن معمولی به بیش از ۳۲درجه سانتیگراد و بتن حجیم به بیش از ۱۵ درجه سانتیگراد وجود دارد، به کار می‌رود. برای استفاده در محیط‌های حاوی یون کلر و سولفات به طور همزمان و در محیط‌های حاوی غلظت زیاد سولفات و همچنین برای بتن‌ریزی در هوای سرد این نوع سیمان توصیه نمی‌شود.

سیمان نوع ۳

این سیمان اجزای اولیه تیپ ۱ را دارد، با این تفاوت که به شدت ریزتر آسیاب شده و به همین دلیل گیرش سریع‌تری دارد.
سیمان نوع ۳ در مدت کوتاهی یعنی در مدت ۱ هفته یا کمتر مقاومت زیادی به‌دست می‌آورد و مقاومت ۷ روزه آن حدود مقاومت ۲۸ روزه سیمان نوع ۱ است. این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع ۱ هنگام گیرش حرارت بیشتری تولید می‌کند. مطابق با آیین‌نامه بتن ایران (آبا) غلظت یون سولفات در محیط آبی کمتر از ۱۲۰۰پی‌پی‌ام و در محیط خاکی کمتر از ۰.۵ درصد است.
 از این سیمان وقتی استفاده می‌کنند که بخواهند زودتر از معمول قالب را برداشته و بتن را مورداستفاده و بارگذاری قرار دهند. در محیط‌های سرد نیز می‌توان از این سیمان استفاده کرد تا مدت زمان لازم برای محافظت بتن ریخته شده کوتاه‌تر شود. اگرچه با به کاربردن مخلوط پرسیمان‌تر با سیمان نوع ۱ هم می‌توان بتنی تهیه کرد که در مدت کوتاه مقاومت بیشتری کسب کند ولی سیمان نوع ۳ همین کار را بهتر و باصرفه‌تر انجام می‌دهد. سیمان نوع ۳ را سیمان زودگیر هم می‌گویند.
در هوای سرد (حدود ۴ درجه سانتیگراد)، در دمای زیر صفردرجه سانتیگراد کاربرد این سیمان به تنهایی کفایت نمی‌کند ازاین رو در یخبندان علاوه بر مصرف این سیمان کاربرد مواد دیگری نیز باید رعایت شود (برای نمونه مصرف ضدیخ)؛ سیمان تیپ ۳ در ساعات اولیه مصرف، حرارت قابل‌توجهی آزاد می‌کند و باعث گرم شدن بتن می‌شود.

سیمان نوع ۴

سیمان تیپ ۴ کندگیر بوده و هنگام حرارت کمتری تولید می‌کند. مقدار C۳S و C۳A موجود در این نوع سیمان در مقایسه با انواع دیگر سیمان، کمتر بوده و در مقابل C۲S زیادتری دارد. مورداستفاده این نوع سیمان جایی است که شدت و مقدار حرارت تولید شده اهمیت دارد. بتنی که با این سیمان ساخته می‌شود، رشد مقاومت آهسته‌تری دارد؛ یعنی دیرتر می‌گیرد.
 کاربرد اصلی این نوع سیمان در ساختمان‌های حجیم بتنی است. در ساختمان‌های حجیم همچون سدهای وزنی بتنی به علت حجم زیاد بتن، افزایش درجه حرارت ناشی از گیرش بتن می‌تواند بسیار خطرناک باشد. برای پایین نگه داشتن درجه حرارت سیمان، سیمان نوع ۴ که به آن سیمان دیرگیر نیز می‌گویند استفاده می‌شود.
این نوع سیمان در هوای گرم و دمای بالای ۴۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد برای تسهیل مراقبت از بتن به کار می‌رود. مصرف این نوع سیمان در هوای گرم باعث جلوگیری از اتصال سرد می‌شود چراکه در بتن‌ریزی دیوارها (دیوار مخزن آب و یا استخر) که طول دیوار زیاد است، چون بتن‌ریزی لایه لایه انجام می‌شود، ممکن است فاصله زمانی حدود نیم‌ساعت یا بیشتر طول بکشد تا لایه بتن جدید روی بتن قبلی ریخته شود.
 بدین ترتیب هنگام ریختن بتن لایه جدید، بتن لایه قبلی سفت شده و اتصال خوبی بین دو لایه برقرار نمی‌شود. این اتصال ضعیف بین لایه‌های بتن قدیم و جدید را اتصال سرد می‌گویند که ضعف بتن‌ریزی به‌شمار می‌رود. به‌ویژه اگر سازه آبی باشد این اتصال ضعفی برای نشت آب خواهد بود.
مصرف سیمان تیپ ۴ در چنین مواردی باعث می‌شود که فرصت کافی برای بتن‌ریزی فراهم باشد و لایه‌های قبلی هنوز وارد واکنش نشده باشند تا بتوانند با لایه‌های جدید اتصال مناسبی برقرار کنند. در بتن‌ریزی‌های حجیم به منظور کاهش تنش‌های حرارتی می‌توان از این سیمان استفاده کرد.
 بتن حجیم بتنی را گویند که طول و عرض و ارتفاع آن زیاد باشد؛ مانند بتن‌ریزی سدها یا پایه‌های پل. از اشکالات بتن‌ریزی حجیم، ایجاد تنش‌های حرارتی است. بدین صورت که به دلیل حجیم بودن بتن، تبادل حرارتی عمق بتن با محیط بیرونی، کندتر انجام می‌شود.
 بنابراین هنگامی که بتن سفت شد، هنوز دمای قسمت‌های مرکزی آن با محیط اطراف یکنواخت نشده است. از این لحظه به بعد تغییر دمای بتن در زمینه تبادل حرارتی با محیط خارج، همراه با ایجاد تنش‌های حرارتی خواهد بود. استفاده از سیمان تیپ ۴ سبب می‌شود که ابتدا دمای قسمت‌های میانی بتن حجیم کمتر از بتن مشابه ساخته شده با سیمان تیپ ۱ باشد (چون سیمان تیپ ۴ هم کم‌حرارت‌تر است و هم دمای خود را در طول زمان بیشتری آزاد می‌کند) و فرآیند سفت شدن بتن طولانی‌تر است.
بخش زیادی از تبادل حرارتی با محیط اطراف انجام می‌شود. البته اگر خطر کاهش دمای بتن به کمتر از ۵ درجه سانتیگراد وجود دارد، بهتر است از سیمان نوع ۴ برای بتن‌ریزی استفاده نشود.

سیمان نوع ۵

این سیمان برای مصرف در بتن‌هایی که در معرض حمله سولفات‌ها قرار دارد، مناسب است و به همین دلیل به سیمان ضدسولفات شهرت دارد. این نوع سیمان وقتی به کار می‌رود که بتن در تماس شدید با سولفات قرار داشته باشد. از این سیمان وقتی استفاده می‌شود که خاک یا آب زیرزمینی که در تماس با ساختمان بتنی قرار دارد، مقدار زیادی املاح سولفات داشته باشد.
براساس آیین‌نامه بتن ایران (آبا) تمامی سازه‌های بتنی قرار گرفته در محیط‌های آب و خاک سولفاتی شدید باید از سیمان نوع ۵ استفاده شود. البته اگر در محیط، یون کلر همراه یون سولفات باشد، کاربرد این سیمان باید با احتیاط و با آزمایش‌های لازم باشد. سیمان نوع ۵ دیرتر از سیمان معمولی می‌گیرد و حد مقاومت ۳، ۷ و ۲۸ روزه برای این سیمان کمتر از سایر سیمان‌های پرتلند است، ازاین‌رو برای سازه‌هایی که نیاز مقاومت‌های بیشتر باشد، دارای محدودیت کاربرد است.

سیمان پوزولانی

جنس پوزولان، سیلیکات و شبیه سیمان است اما واکنش سیمان را ندارد. سیمان پوزولانی حداکثر ۱۵ درصد سیمان (نوع ۱، ۲ و ۵) را تشکیل می‌دهد. این نوع سیمان برای مصارف عمومی در ساخت ملات یا بتن به کار می‌رود.
 این سیمان علاوه بر دارا بودن مشخصات کاربردی کلینکر سیمان‌های مورد استفاده، متناسب با نوع و ویژگی پوزولان مورد استفاده، خواص ویژه‌ای نیز دارا است؛ پایین بودن حرارت هیدراسیون اولیه و نهایی، کاهش نفوذپذیری بتن و ایجاد دوام قابل‌توجه در محیط‌های حاوی املاح خورنده، جذب قلیایی‌های سیمان و قابلیت حفظ خواص بتن تازه در زمان طولانی‌تر، ازجمله خواصی است که زمینه‌های کاربرد گسترده در مناطق گرمسیری و بتن‌ریزی حجیم، استفاده از سنگدانه‌های نامرغوب واکنش‌زا با قلیایی‌ها، استفاده در محیط‌های حاوی یون‌های سولفات و کلر، قابلیت حمل تا فاصله بیشتر و در مجموع دوام و پایداری بیشتر را سبب می‌شود.
در سیمان پوزولانی ویژه ماده پوزولانی بین ۱۵ تا ۴۰ درصد وزنی سیمان یادشده را تشکیل می‌دهد. مزایا و ویژگی‌های سیمان پرتلند پوزولانی به این شرح است: حرارت هیدراسیون سیمان پرتلند پوزولانی کمتر از سیمان معمولی بوده و در بتن‌ریزی‌های حجیم و هوای گرم از افزایش دمای بتن تازه و بروز ترک‌های حرارتی جلوگیری می‌کند. پدیده آب‌انداختگی بتن حاوی پوزولان، کمتر از بتن معمولی بوده و از بروز ترک‌های سطحی و عمقی جلوگیری می‌کند.
سیمان پرتلند پوزولانی مصرف عمومی داشته و مشابه سیمان معمولی در ساخت ملات یا بتن به کار می‌رود. مطابق با آیین‌نامه بتن ایران (آبا) غلظت یون سولفات در محیط آبی بیشتر از ۲۵۰۰پی‌پی‌ام و در محیط خاکی بیش از ۱ درصد است. واکنش پوزولانی منجر به کاهش آهک آزاد داخل بتن شده که ضمن کاهش خلل و خرج، از نفوذپذیری این بتن کاسته و از بروز شوره زدن، سفیدک بتن و کربناته شدن آن جلوگیری می‌کند.
 این کاهش نفوذپذیری موجب دوام بتن در برابر املاح و مواد خورنده بتن و آرماتور می‌شود.
این سیمان به دلیل داشتن سهم کمتری از کلینکر نسبت به سیمان پرتلند مشابه، دارای سخت‌شوندگی و گیرش اولیه طولانی‌تری است و بهتر است برداشتن قالب یا بارگذاری این نوع بتن‌ها با گذشت زمان بیشتری انجام شود همچنین به علت جذب آب و کاهش روانی و افت اسلامپ، مناسب است از به‌کارگیری آب بیشتر برای روانی بتن اجتناب شده و از مواد روان‌ساز بهره‌گیری شود.