انواع سیمان و موارد کاربرد آنها
سیمان تیپ 1
این نوع سیمان که سیمان پرتلند معمولی نیز نامیده میشود، برای مصارف عمومی که ویژگی خاصی از بتن خواسته نشده است، مصرف میشود. از این نوع سیمان در ساختن پیاده روها، روسازی جاده ها، پلهای بتن مسلح، راه آهن، مخازن، لوله های آب و ملات برای بنایی استفاده میشود. به طور کلی بهتر است از این سیمان در مواردی که نیاز به خواص ویژه دیگر سیمانها علی الخصوص در محیطهای خورنده حاوی یونهای مهاجم بتن استفاده نشود اخیراً این نوع سیمان در سه کلاس 325-1 ،425-1 و 525 -1 تولید و عرضه میشود. برای کلاسهای با مقاومت بالا (435-1 و 525 -1) وجود دارد، مصرف این کلاس ازسیمانها بایستی با احتیاط صورت گیرد.
سیمان تیپ2
از این نوع سیمان در مواردیکه 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 C3S در این سیمان که سبب ایجاد خواص ویژه مزبور میشود، مقاومت فشاری اولیه و نهایی آن کمتر از سیمان نوع 1 است. سیمان تیپ 2 معمولاً کندتر از سیمان تیپ 1 میگیرد و در گیرش حرارت کمتری تولید میکند. از این سیمان میتوان در ساختمانهای حجیم استفاده نمود تا هنگام گرفتن بتن حرارت کمتری ایجاد شود و حجم بتن ریزی محدود نشود. این سیمان در محیطهای آب و خاك که غلظت یون سولفات در حد متوسط است و برای بتن ریزی در هوای نسبتاً گرم که خطر افزایش دمای بتن معمولی به بیش از 32 درجه سانتیگراد و بتن حجیم به بیش از 15 درجه سانتیگراد وجود دارد، به کار میرود. برای استفاده در محیط های حاوی یون کلر و سولفات به طور همزمان و در محیطهای حاوی غلظت زیاد سولفات و همچنین برای بتن ریزی در هوای سرد این نوع سیمان توصیه نمیشود.
سیمان تیپ 3
این نوع سیمان تقریباً اجزاء اولیه تیپ 1 را دارد، با این تفاوت که به شدت ریزتر آسیاب شده و به همین جهت گیرش سریعتری دارد. سیمان نوع 3 در مدت کوتاهی یعنی معمولاً در عرض 1 هفته یا کمتر مقاومت زیادی به دست میآورد و مقاومت 7 روزة آن حدود مقاومت 28 روزة سیمان نوع 1 میباشد. این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع 1 در هنگام گیرش حرارت بیشتری تولید میکند. از این سیمان وقتی استفاده میکنند که بخواهند زودتر از معمول قالب را برداشته و بتن را مورد استفاده 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 کار بردن مخلوط پرسیمان تر با سیمان نوع 1 هم میتوان بتنی تهیه کرد که در مدت کوتاه مقاومت بیشتری کسب کند، ولی سیمان نوع 3 همین کار را به نحو بهتر و باصرفهتر انجام میدهد. سیمان نوع 3 را سیمان زودگیر هم میگویند در هوای سرد (حدود 4 درجه سانتیگراد)، در دمای زیر صفر درجه سانتیگراد کاربرد این سیمان به تنهایی کفایت نمیکند و لذا در یخبندان علاوه بر مصرف این سیمان مسائل دیگری نیز باید رعایت شود (مثلاً مصرف ضد یخ)؛ سیمان تیپ 3 در ساعات اولیه مصرف، حرارت قابل توجهی آزاد میکند و باعث گرم شدن بتن میشود.
سیمان تیپ 4
سیمان تیپ 4 کندگیر بوده و در هنگام بتن ریزی حرارت کمتری تولید میکند. مقدار C3A و C3S موجود در این نوع سیمان در مقایسه با C انواع دیگر سیمان، کمتر بوده و در مقابل C2S زیادتری دارد. مورد استفاده این نوع سیمان جایی است که شدت و مقدار حرارت تولید شده اهمیت دارد. بتنی که با این سیمان ساخته میشود، رشد مقاومت آهسته تری دارد؛ یعنی دیرتر میگیرد. کاربرد اصلی این نوع سیمان در ساختمانهای حجیم بتنی است. در ساختمانهای حجیم چون سدهای وزنی بتنی به علت حجم زیاد بتن، افزایش درجه حرارت ناشی از گیرش بتن میتواند بسیارخطرناك باشد. برای پایین نگه داشتن درجه حرارت سیمان، سیمان نوع 4 که به آن سیمان دیرگیر نیز میگویند استفاده میشود. این نوع سیمان در هوای گرم و دمای بالای 40 الی 50 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 بتن ریزی دیوارها (دیوار مخزن آب و یا استخر) که طول دیوار زیاد است، چون بتن ریزی لایه لایه انجام میگیرد، ممکن است فاصله زمانی حدود نیم ساعت یا بیشتر طول بکشد تا لایه بتن جدید روی بتن قبلی ریخته شود. بدین ترتیب در هنگام ریختن بتن لایه جدید، بتن لایه قبلی سفت شده و اتصال خوبی بین دو لایه برقرار نمیشود. این اتصال ضعیف بین لایه های بتن قدیم و جدید را اتصال سرد میگویند که ضعف بتن ریزی به شمار میرود. به خصوص اگر سازه آبی باشد این اتصال نتطه ضعفی برای نشت آب خواهد بود. مصرف سیمان تیپ چهار در چنین مواردی باعث میشود که فرصت کافی برای بتن ریزی فراهم باشد و لایه های قبلی هنوز وارد واکنش نشده باشند تا بتوانند با لایه های جدید اتصال مناسبی را برقرار نمایند. در بتن ریزیهای 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 بتن ریزی سدها و یا پایه های پل. از اشکالات بتن ریزی حجیم، ایجاد تنشهای حرارتی است بدین صورت که به دلیل حجیم بودن بتن، تبادل حرارتی عمق بتن با محیط بیرونی، کندتر صورت میگیرد. 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 راستای تبادل حرارتی با محیط خارج، همراه با ا��جاد تنشهای حرارتی خواهد بود. استفاده از سیمان تیپ 4 سبب میشود که اولاً دمای قسمتهای میانی بتن حجیم کمتر از بتن مشابه ساخته شده با سیمان تیپ 1 باشد (چون سیمان تیپ 4 هم کم حرارت تر است و هم دمای خود را در طول زمان بیشتری آزاد میکند) و ثانیاً فرآیند سفت شدن بتن طولانی تر بوده و در این مدت قسمت اعظمی از تبادل حرارتی با محیط اطراف صورت میپذیرد. البته اگر خطر کاهش دمای بتن به کمتر از 5 درجه سانتیگراد وجود دارد، بهتر است از سیمان نوع 4 برای بتن ریزی استفاده نشود
سیمان تیپ 5
این سیمان برای مصرف در بتن هایی که در معرض حمله سولفاتها قرار دارد، مناسب است و به همین جهت 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 اساساً وقتی استفاده میشود که خاك یا آب زیرزمینی که در تماس با ساختمان بتنی قرار دارد، مقدار زیادی املاح سولفات داشته باشد. طبق آییننامه بتن ایران (آبا) کلیه سازه های بتنی قرار گرفته در محیطهای آب و خاك سولفاتی شدید بایستی از سیمان نوع 5 استفاده شود. البته اگر در محیط یون کلر همراه یون سولفات باشد، کاربرد این سیمان باید با احتیاط و با آزمایشهای لازم صورت گیرد سیمان نوع 5 دیرتر از سیمان معمولی میگیرد و حد مقاومت 3 ،7 و 28 روزه برای این سیمان کمتر از سایر سیمانهای پرتلند است و لذا برای سازههایی که نیاز به مقاومتهای زیادتر باشد، دارای محدودیت کاربرد است
سیمان پوزولانی
جنس پوزولان سیلیکات و تقریباً شبیه سیمان است، منتهی واکنش سیمان را ندارد. در سیمان پوزولانی حداکثر 15 درصد سیمان (نوع 1 ،2 و 5 )را تشکیل میدهد. این نوع سیمان برای مصارف عمومی در ساخت ملات یا بتن به کار میرود و با نشانه (پ.پ) عرضه میگردد. این سیمان علاوه بر دارا بودن مشخصات کاربردی کلینکر سیمانهای مورد استفاده، متناسب با نوع و ویژگی پوزولان مورد استفاده، خواص ویژه ای نیز دارا میباشد. پایین بودن حرارت هیدراسیون اولیه و نهایی، کاهش نفوذپذیری بتن و ایجاد دوام قابل توجه در محیط های حاوی املاح خورنده، جذب قلیایی های سیمان و قابلیت حفظ خواص بتن تازه در زمان طولانیتر، از جمله خواصی است که زمینه های کاربرد گسترده در مناطق گرمسیری و بتن ریزی حجیم، استفاده از سنگدانه های نامرغوب واکنش زا 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 15 تا 40 درصد وزنی سیمان مزبور را تشکیل میدهد. مزایا و ویژگیهای سیمان پرتلند پوزولانی به شرح زیر است:
-حرارت هیدراسیون سیمان پرتلند پوزولانی کمتر از سیمان معمولی بوده و در بتن ریزیهای حجیم وهوای گرم از افزایش دمای بتن تازه و بروز تركهای حرارتی جلوگیری میکند.
-پدیده آب انداختگی بتن حاوی پوزولان، کمتر از بتن معمولی بوده و از بروز تركهای سطحی و عمقی جلوگیری میکند.
-سیمان پرتلند پوزولانی مصرف عمومی داشته و مشابه سیمان معمولی در ساخت ملات یا بتن به کار میرود.
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، سفیدك بتن و کربناته شدن آن جلوگیری مینماید. 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 طولانی تری است و لذا بهتر است برداشتن قالب یا بارگذاری این نوع بتنها با گذشت زمان بیشتری صورت گیرد. همچنین به علت جذب آب و کاهش روانی و افت اسلامپ، مناسب است از به کارگیری آب بیشتر برای روانی بتن اجتناب گردد و از مواد روانساز بهره گیری شود.