اکسيدهاي اصلي تشکيل دهندة سيمانهاي پرتلند

1. اکسيدهاي اصلي تشکيل دهندة سيمانهاي پرتلند (نماد در علم سيمان و بتن) (نماد در علم سيمان و بتن) (نماد در علم سيمان و بتن) (نماد در علم سيمان و بتن)

2. اين اکسيدها عموماً نه به صورت آزاد، بلکه به صورت ترکيبهاي ويژه اي از آنها وجود دارند. اين ترکيبات عبارتند از: اين چهار تا، ترکيبات اصلي سيمان پرتلند هستند. نماد ديگر در علم سيمان و بتن: (نماد: H)

3. هيدراتاسيون يا آبگيري سيمان هيدراتاسيون=ترکيب شيميايي سيمان با آب ژل سيليکاتي=ژل توبر موريت ژل آلوميناتي

4. مزيت واکنشهاي اخير: مصرف آهک و توليد ترکيبي مقاومتر هيدروگارنت

5. برخي از مفاهيم پايه اي سيمان • نرمي (fineness)- ميزان ريزي دانه هاي سيمان را نشان مي دهد.- از طريق آزمايش بلين (Blain) به دست مي آيد.- برحسب سطح مخصوص بيان مي شود.- حداقل نرمي سيمانهاي پرتلند پنج گانه (به جز سيمان نوع 3) برابر با cm2/gr2800 (m2/kg280) است. اين عدد براي سيمان نوع 3 برابر با 3200 (320) است.

6. 2) سلامت يا ثبات حجمي (soundness) - عدم سلامت يا عدم ثبات حجمي و افزايش حجم نامناسب و مضر در سيمان و در نتيجه در بتن سخت شده را گويند.- عدم سلامت سيمان اساساً ناشي از مقادير بيش از حد مجاز MgO و CaO (آهک آزاد خوب پخته نشده) متبلور در سيمان و واکنش هيدراتاسيون اين ترکيبات است که موجب افزايش حجم زياد مي شود. - از آزمايش انبساط در اتوکلاو به دست مي آيد.

7. 3) CSH= سيليکات کلسيم هيدراته= ژل توبرمورايتي همان ژل سيليکاتي است که از هيدراته شدن وپديد مي آيد. 4) آليت (alite) سه کلسيم سيليکات ، در کلينکر سيمان پرتلند به صورت همراه با ناخالصي وجود دارد. شکل ناخالص را آليت مي نامند.

8. 5) بليت (belite) دو کلسيم سيليکات به صورتهاي بلورين با شکلهاي مختلف در کلينکر سيمان وجود دارد که آنها را با ،و ... نشان مي دهند. شکل ناخالص بتا دوکلسيم سيليکات (يعني همراه با ناخالصي ها) را بليت مي نامند.

9. سيمانهاي مصرفي در صنعت ساختمان • سيمانهاي پرتلند پنج گانه • سيمانهاي ويژه

10. سيمانهاي پرتلند • هيدروليکي اند. • از آسياب کردن کلينکر (Clinker) به همراه حدود 1 تا 3 درصد سنگ گچ به دست مي آيند.

11. MgO CaO آزاد 2.4 2.9 0.8 8 12 15 59 نوع I 2.0 2.9 0.6 12 6 (max8) 29 46 نوع II 2.6 3.9 1.3 8 12 (max15) 12 60 نوع III 2.7 2.9 0.3 12 5 (max7) 46 (min40) 20 (max25) نوع IV 1.6 2.7 0.4 12 4 36 43 نوع V نمونه اي از حدود مقادير متوسط ترکيبات مهم سيمانهاي پرتلند (برحسب درصد)

12. استانداردهاي ملي ايران براي سيمان 1692، 1695، 389، 390، 392، 393، 394، 2931(سيمان سفيد)، 2516(سيمان بنايي)

13. نکات مهمي از سيمانها سه تا از ويژگيها و تبعات مهم سيمان: • جمع شدگي • حرارت هيدراتاسيون • واکنش با يونهاي سولفات و کلرايد اترينگايت (بد) يون سولفات + نمک فريدل ( خوب) يون کلرايد+

14. مقايسة سرعت کسب مقاومت ترکيبات سيمان (از زياد به کم) 1) 2) 3) 4)

15. مقايسة حرارت هيدراتاسيون ترکيبات سيمان

16. انواع سيمانهاي پرتلند پنج گانه نوع I) سيمان پرتلند معمولي يا”پ-1“ - در سه نوع”325-1“،”425-1“،”525-1“ - براي مصارف معمولي نوع II) سيمان پرتلند اصلاح شده يا”پ-2“ - حرارت هيدراتاسيون بين نوع I و IV - پايايي در برابر سولفات بين نوع I و IV نوع III) سيمان زود سخت شونده يا”پ-3“ - مقاومت اولية زياد - معمولاً زودگير نيز هست.

17. نوع IV) سيمان با حرارت هيدراتاسيون کم يا”پ-4“ - معمولاً در بتن هاي حجيم (mass concrete) - معمولاً کندگير نيز هست. نوع V) سيمان مقاوم در برابر سولفات يا”پ-5“ - پايايي زياد در برابر سولفات - در شرايط تهاجم توأم سولفات و کلرايد مصرف نشود.

18. عناوين انواع مشخصات شيميايي الزامي سيمانها • محدودة مقادير • مقدار • مقدار

19. عناوين انواع مشخصات فيزيکي الزامي سيمانها 1) سطح مخصوص، انبساط، زمانهاي گيرش اوليه و نهايي، حرارت هيدراتاسيون

20. عناوين انواع مشخصات مکانيکي الزامي سيمانها - مقاومتهاي فشاري نمونه هاي يک، دو، سه، هفت، و بيست و هشت روزه.

21. تواتر نمونه برداري از سيمانهاي پرتلند • به يکي از روشهاي زير صورت مي گيرد: • 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 کمتر، 5کيلوگرم 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.

22. ضوابط الزامي بسته بندي، حمل و نقل، انبار کردن، و مصرف سيمانهاي کيسه اي • سيمان 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 • مشخصات پاکت کاغذي سيمانهاي کيسه اي بايد مطابق با استاندارد ملي ايران به شمارة 4543 باشد. • بر روي کيسه هاي سيمان بايد نوع سيمان پرتلند (يک تا پنج) قيد شود. در سيمانهاي نوع يک، بايد مقاومت سيمان (325-1، 425-1، 525-1) نيز قيد شود. منظور از مقاومتهاي مزبور، حداقل مقاومت نمونة مکعبي ملات سيمان به بُعد 50 ميليمتر بر حسب kg/cm2 مي باشد.

23. 4) وزن اسمي هر کيسه سيمان پرتلند 50کيلوگرم مي باشد. 5) براي هر محمولة واردشده به کارگاه، مشخصات کارخانه و نوع سيمان مي بايد در برگ تحويل ثبت شده باشد. 6) سيمانهاي کيسه اي بايد براساس نوع به طور جداگانه نگهداري شوند، به گونه اي که امکان اشتباه آنها با هم وجود نداشته باشد. 7) سيمانهاي کيسه اي بايد بر روي کف خشک، که دست کم به اندازة 10سانتيمتر از سطح اطراف خود بالاتر باشد، قرار گيرند. 8) ترتيب قرار دادن کيسه هاي سيمان در انبار بايد به گونه اي باشد که کيسه ها، به ترتيب ورود به انبار مصرف شوند.

24. 9) در 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. 10) در مناطق خشک، کيسه هاي سيمان بايد نزديک به يکديگر، با فاصلة 50 تا 80 ميليمتر 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.

25. 11) کيسه هاي سيمان، در همة مناطق، بايد حداقل 300 ميليمتر از ديوارها، و 600ميليمتر از سقف، فاصله داشته باشند. 12) در 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 پلاستيکي پوشانيده شده و اين ورقه ها به نحو کاملاً 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. 13) سيمانهاي کيسه اي بايد در مناطق با رطوبت نسبي بيش از 90%، 45 روز پس از توليد، و در ساير مناطق، 90روز پس از توليد مصرف شوند، و اگر بنا به دلايل غير قابل اجتناب اين امر ميسر نشد، حتماً بايد قبل از مصرف مورد آزمايش قرار گيرند.

26. 14) سيماني 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 اصلاح 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 مجدداً تحت آزمايشهاي الزامي سيمان قرار گيرد و ضوابط آنها مجدداً کنترل شود. 15) ساير ضوابط نگهداري و مصرف سيمان، مطابق با استاندارد ملي ايران به شمارة 2761 مي باشد.

27. ضوابط الزامي انبار کردن و مصرف سيمانهاي فله • 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 (arching) باشند. • براي هر محمولة وارد شده به کارگاه، مشخصات کارخانه و نوع سيمان مي بايد در برگ تحويل ثبت شده باشد.

28. 5) از 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. 6) سيمانهاي 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. 7) سيمان نگهداري شده در سيلو، بايد حداکثر 90روز پس از توليد، مصرف شود و اگر بنا به دلايل غير قابل اجتناب اين امر امکان پذير نشد، حتماً بايد قبل از مصرف تحت آزمايش قرار گيرد. 8) ساير مشخصات سيلوها و ضوابط نگهداري سيمان در آنها، مطابق با استاندارد ملي ايران، به شمارة 2761 مي باشد.

29. انواع سيمانهاي ويژه • سيمان پرتلند سفيد- کلينکر آن اساساً فاقد است.- زمان گيرش نهايي آن بيشتر از آنِ سيمان معمولي است (حداکثر مجاز=8ساعت).- سطح مخصوص آن بيشتر از آنِ سيمان معمولي است (حداقل مجاز cm2/gr 3000)

30. 2) سيمان پرتلند رنگي - از افزودن مواد رنگي معدني بي اثر شيميايي به سيمان پرتلند معمولي يا سفيد به دست مي آيد.- سيمان پرتلند معمولي براي رنگهاي قرمز، قهوه اي، و سياه - سيمان پرتلند سفيد براي سيمانهاي به رنگهاي ديگر

31. سيمان پرتلند آميخته(blended portland cement) مهمترين اين سيمانها عبارتند از: • سيمان پرتلند پوزولاني • سيمان پرتلند روباره اي • سيمان بنايي • سيمان مخصوص چاه نفت

32. سيمان پرتلند پوزولاني • سيمان پرتلند آميخته با پوزولانهاي عمدتاً طبيعي • بر دو نوع: • سيمان پرتلند پوزولاني معمولي (پ.پ) • سيمان پرتلند پوزولاني ويژه (پ.پ.و) • استانداردهاي ملي ايران: 3432 و 3433

33. سيمان پرتلند پوزولاني معمولي • ميزان پوزولان: بين 5 تا 15 درصد وزني سيمان • براي مصارف عمومي ساخت ملات و بتن به کار مي رود. از انواع سيمان پرتلند پوزولاني معمولي: • سيمان نوع I(PM)= سيمان پرتلند پوزولاني اصلاح شده، که براي کارهاي معمولي به کار مي رود.

34. سيمان پرتلند پوزولاني ويژه • ميزان پوزولان: 15 تا 40 درصد 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 پوزولاني ويژه: • سيمان نوع IP = براي مصارف عادي • سيمان نوع P= براي زماني که به مقاومت اولية زياد نياز نداريم.

35. 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 • IS= سيمان پرتلند معمولي+ سربارة کورة آهنگدازي

36. سيمان بنايي • معمولاً ترکيبي از سيمان پرتلند معمولي و آهک، و گاهي رنگدانه • مصرف آن فقط در ملات مجاز است. • شمارة استاندارد ملي ايران: 2516

37. سيمان مخصوص چاه نفت • براي درزگيري چاههاي نفت به کار مي رود. • ويژگي عمده: کندگير بودن، پايايي در دما و فشار زياد • در 9 نوع (A تا H، و J) وجود دارد. هر يک از اين انواع براي محدودة خاصي از عمق چاه، دما، فشار، و محيطهاي سولفاتي به کار مي رود. • مشخصات آن مي بايد با ضوابط API-101 مطابقت داشته باشد.

38. ساير انواع سيمانهاي پرتلند • سيمان هيدروفوب (با اسيدهاي چرب) • سيمان مقاوم در برابر باکتري • سيمان پرتلند با مادة هوازا (در انواع IA، IIA، IIIA)

39. ساير انواع سيمانها (غيرپرتلند) • پرسولفات • پرآلومين (برقي) • منبسط شونده • سيمان پرآهن (High Iron Cement)(HIC) • سيمان با مقاومت اولية خيلي زياد (VHE) (Very High Early Strength Cement)

40. سيمان پرسولفات • از سربارة کورة آهنگدازي ساخته مي شود. • جزء سيمانهاي پرتلند نيست. شاملِ: • 85-80 درصد سرباره • 15-10 درصد سولفات کلسيم • حدود 5درصد سيمان پرتلند معمولي • سطح مخصوص cm2/gr 5000-4000

41. ويژگيها: • مقاومت زياد در برابر آب دريا • مقاومت زياد در برابر حملة سولفاتها • مقاومت زياد در برابر اسيدها و روغنها

42. سيمان پرآلومين (برقي)يا آلوميناتي(HAC) يا (CAC) • نام آن در فرانسه: سيمان فوندو • نام آن در آلمان: سيمان تانِردِش مِلتس • شامل سنگ آهک (يا گچ) + بوکسيت • بوکسيت= اکسيد آلومينيم هيدراته • حداقل مقدار اکسيد آلومينيم= 32درصد • نسبت اکسيد آلومينيم به آهک= 85/0 تا 3/1 • در ذوب مي شود، لذا عموماً با انرژي برق توليد مي شود. • آهک آزاد ندارد، لذا خطر ناسلامتي ندارد.

43. ويژگيها • مقاومت بسيار زياد در برابر سولفاتها • بسيار زود سخت شونده (کسب 80درصد مقاومت طي 24 ساعت و حتي گاهي 6 تا 8 ساعت) • حرارت هيدراتاسيون سريع • گيرش اولية آرام و گيرش نهايي نسبتاً سريعتر از سيمان پرتلند معمولي • مصرف عمده: در کارهاي تعميراتي، و در کارهاي موقتي و اضطراري • بسيار گران توليد مي شود. • مقاومت شيميايي نسبتاً خوب بتن ساخته شده با آن • مقاومت حرارتي زياد و نسبتاً نسوز بودن بتن ساخته شده با آن

44. سيمان منبسط شونده • تمامي انواع آنها توليد اترينگايت مي کنند. • در سه نوع K و M و S • دو نوع بتن با آن ساخته مي شود: • بتني که جمع شدگي آن با انبساط جبران مي شود. • بتن خود تنيده (داراي تنشهاي فشاري قبل از بارگذاري)

45. سيمان منبسط شوندة نوع K • مواد اصلي: سنگ گچ + بوکسيت + گچ • مقاومت کمي در برابر سولفاتها دارد.

46. 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 MPa7 طي مدت 6 ساعت و MPa50 طي مدت 28روز)

47. سيمان منبسط شوندة نوع S • داراي مقادير بيشتري و سولفات کلسيم (در مقايسه با سيمان پرتلند معمولي است). • از انواع سيمانهاي پرتلند است. • مقاومت کمي در برابر سولفاتها دارد.

48. سيمان پرآهن (HIC) • از سيمانهاي با مقاومت اولية زياد است. • ترکيبات و در آن يونهاي آلومينات ايجاد مي کنند. • براي محصولات بتني پيش ساخته و پيش تنيده مناسب است.

49. سيمان با مقاومت اولية زياد (VHE) • از سيمانهاي با مقاومت اولية زياد است. • ترکيب در آن يونهاي آلومينات ايجاد مي کند. • براي محصولات بتني پيش ساخته و پيش تنيده مناسب است.