انواع سیمان و موارد کاربرد آنها

1 - سیمان نوع 1

این نوع سیمان که سیمان پرتلند معمولی نیز گفته میشود، براي مصارف عمومی که ویژگی خاصی از بتن خواسته نشده است، مصرف میشود. از این نوع سیمان در ساختن پیاده روها، روسازي جاده ها، پل هاي بتن مسلح، راه آهن، مخازن، لوله هاي آب و ملات براي بنایی استفاده میشود. به طور کلی بهتر است از این سیمان در مواردي که نیاز به خواص ویژه دیگر سیمان ها علی الخصوص در محیطهاي خورنده حاوي یونهاي مهاجم بتن استفاده نشود.

اخیراً این نوع سیمان در سه کلاس 325-1 ،425-1 و 525 -1 تولید و عرضه میشود. براي کلاسهاي با مقاومت بالا (435-1 و525 -1 ) و در مناطق گرمسیر که خطر افزایش دماي بتن به 32 درجه سانتیگراد و در بتنریزي حجیم به بیش از 15 درجه سانتیگراد وجود دارد، مصرف این کلاس ازسیمانها بایستی با احتیاط صورت گیرد.

2 - سیمان نوع2

از این نوع سیمان در مواردیکه حرارت هیدراتاسیون متوسط و مقاومت در برابر حمله سولفاتهاي 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 فشاري اولیه و نهایی آن کمتر از سیمان نوع 1 است. سیمان تیپ 2 معمولاً کندتر از سیمان تیپ 1 میگیرد و در گیرش حرارت کمتري تولید میکند. از این سیمان میتوان در ساختمانهاي حجیم استفاده نمود تا هنگام گرفتن بتن حرارت کمتري ایجاد شود و حجم بتنریزي محدود نشود. این سیمان در محیطهاي آب و خاك که غلظت یون سولفات در حد متوسط است و براي بتن ریزي در هواي نسبتاً گرم که خطر افزایش دماي بتن معمولی به بیش از 32 درجه سانتیگراد و بتن حجیم به بیش از 15 درجه سانتیگراد وجود دارد، بهکار میرود. براي استفاده در محیطهاي حاوي یون کلر و سولفات بهطور همزمان و در محیطهاي حاوي غلظت زیاد سولفات و همچنین براي بتنریزي در هواي سرد این نوع سیمان توصیه نمیشود.

3 - سیمان نوع 3 این نوع سیمان

این سیمان تقریباً اجزاء اولیه تیپ 1 را دارد، با این تفاوت که به شدت ریزتر آسیاب شده و به همین جهت گیرش سریعتري دارد. سیمان نوع 3 در مدت کوتاهی یعنی معمولاً در عرض 1 هفته یا کمتر مقاومت زیادي به دست می آورد و مقاومت 7 روزه آن حدود مقاومت 28 روزه سیمان نوع 1 میباشد. این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع 1 در هنگام گیرش حرارت بیشتري تولید میکند. ازاین سیمان وقتی استفاده میکنند که بخواهند زودتر از معمول قالب را برداشته و بتن را مورد استفاده و بارگذاري قرار دهند. درمحیطهاي سرد نیز میتوان از این سیمان استفاده کرد تا مدت زمان لازم براي محافظت بتن ریخته شده کوتاه تر شود. اگرچه با به کار بردن مخلوط پرسیمان تر با سیمان نوع 1 هم میتوان بتنی تهیه کرد که در مدت کوتاه مقاومت بیشتري 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 هواي سرد (حدود 4 درجه سانتیگراد)، در دماي زیر صفر درجه سانتیگراد کاربرد این سیمان به تنهایی کفایت نمیکند و لذا در یخبندان علاوه بر مصرف این سیمان مسائل دیگري 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.

4 -سیمان نوع 4

سیمان تیپ 4 کندگیر بوده و در هنگام حرارت کمتري تولید میکند. مقدار C3S و C3A موجود در این نوع سیمان در مقایسه با انواع دیگر سیمان، کمتر بوده و در مقابل C2S زیادتري 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 تري دارد؛ یعنی دیرتر میگیرد. کاربرد اصلی این نوع سیمان در ساختمانهاي حجیم بتنی است. در ساختمانهاي حجیم چون سدهاي وزنی بتنی به علت حجم زیاد بتن، افزایش درجه حرارت ناشی از گیرش بتن میتواند بسیار خطرناك باشد. براي پایین نگه داشتن درجه حرارت سیمان، سیمان نوع 4 که به آن سیمان دیرگیر نیز میگویند استفاده میشود. این نوع سیمان در هواي گرم و دماي بالاي 40 الی 50 درجه سانتیگراد براي تسهیل مراقبت از بتن به کار میرود. مصرف این نوع سیمان در هواي گرم باعث جلوگیري از اتصال سرد میشود؛ چراکه در بتن ریزي دیوارها (دیوار مخزن آب و یا استخر) که طول دیوار زیاد است، چون بتن ریزي لایه لایه انجام میگیرد، ممکن است فاصله زمانی حدود نیم ساعت یا بیشتر طول بکشد تا لایه بتن جدید روي 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 هاي بتن قدیم و جدید را اتصال سرد میگویند که ضعف بتن ریزي به شمار میرود. به خصوص اگر سازه آبی باشد این اتصال نقطه ضعفی براي نشت آب خواهد بود. مصرف سیمان تیپ چهار در چنین مواردي باعث میشود که فرصت کافی براي بتن ریزي فراهم باشد و لایه هاي قبلی هنوز وارد واکنش نشده باشند تا بتوانند با لایه هاي جدید اتصال مناسبی را برقرار نمایند.

در بتن ریزيهاي حجیم به منظور کاهش تنش هاي حرارتی میتوان از این سیمان استفاده کرد. بتن حجیم بتنی را گویند که طول و عرض و ارتفاع آن زیاد باشد؛ مانند بتنریزي سدها و یا پایه هاي پل. از اشکالات بتن ریزی حجیم، ایجاد تنشهاي 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 دماي قسمتهاي مرکزي آن با محیط اطراف، یکنواخت نشده است. از این لحظه به بعد تغییر دماي بتن در راستاي تبادل حرارتی با محیط خارج، همراه با ایجاد تنشهاي حرارتی خواهد بود. استفاده از سیمان تیپ 4 سبب میشود که اولاً دماي قسمتهاي میانی بتن حجیم کمتر از بتن مشابه ساخته شده با سیمان تیپ 1 باشد (چون سیمان تیپ 4 هم کم حرارت تراست و هم دماي خود را در طول زمان بیشتري آزاد میکند) و ثانیاً فرآیند سفت شدن بتن طولانی تر بوده و در این مدت قسمت عظمی از تبادل حرارتی با محیط اطراف صورت میپذیرد. البته اگر خطر کاهش دماي بتن به کمتر از 5 درجه سانتیگراد وجود دارد، بهتر است از سیمان نوع 4 براي بتن ریزي استفاده نشود.

5 -سیمان نوع 5

این سیمان براي مصرف در بتنهایی که در معرض حمله سولفاتها قرار دارد، مناسب است و به همین جهت به سیمان ضدسولفات شهرت دارد. این نوع سیمان وقتی بهکار 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 زیادي املاح سولفات داشته باشد. طبق 3 آییننامه بتن ایران (آبا) کلیه سازههاي بتنی قرار گرفته در محیطهاي 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 آزمایشهاي لازم صورت گیرد.

سیمان نوع 5 دیرتر از سیمان معمولی میگیرد و حد مقاومت 3 ،7 و 28 روزه براي این سیمان کمتر از سایر سیمانهاي پرتلند است و لذا براي سازههایی که نیاز به مقاومتهاي زیادتر باشد، داراي محدودیت کاربرد است.

6 - 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 براي مصارف عمومی در ساخت ملات یا بتن بهکار میرود و با نشانه «پ.پ» عرضه میگردد. این سیمان علاوه بر دارا بودن مشخصات کاربردي کلینکر سیمان هاي مورد استفاده، متناسب با نوع و ویژگی پوزولان مورد استفاده، خواص ویژهاي نیز دارا میباشد. پایین بودن حرارت هیدراسیون اولیه و نهایی، کاهش نفوذپذیري بتن و ایجاد دوام قابل توجه در محیط هاي حاوي املاح خورنده، جذب قلیاییهاي سیمان و قابلین حفظ خواص بتن تازه در زمان طولانیتر، از جمله خواصی است که زمینههاي کاربرد گسترده در مناطق گرمسیري و بتنریزي حجیم، استفاده از سنگدانه هاي نامرغوب واکنش زا با قلیایی ها، استفاده در محیطهاي حاوي یونهاي سولفات و کلر، قابلیت حمل تا فاصله بیشتر و در مجموع دوام و پایداري بیشتر را سبب میشود. در سیمان پوزولانی ویژه ماده پوزولانی بین 15 تا 40 درصد وزنی سیمان مزبور را تشکیل میدهد.

مزایا و ویژگیهاي سیمان پرتلند پوزولانی به شرح زیر است:

- حرارت هیدراسیون سیمان پرتلند پوزولانی کمتر از سیمان معمولی بوده و در بتنریزيهاي حجیم و هواي گرم از افزایش دماي بتن تازه و بروز تركهاي حرارتی جلوگیري میکند.

- پدیده آبانداختگی بتن حاوي پوزولان، کمتر از بتن معمولی بوده و از بروز تركهاي سطحی و عمقی جلوگیري 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 نفوذپذیري این بتن کاسته و از بروز شوره زدن، سفیدك بتن و کربناته شدن آن جلوگیري مینماید. این کاهش نفوذپذیري موجب دوام بتن در برابر املاح و مواد خورنده بتن و آرماتور میشود.

این سیمان بهدلیل داشتن سهم کمتري از کلینکر نسبت به سیمان پرتلند مشابه، داراي سختشوندگی و گیرش اولیه طولانی تري است و لذا بهتر است برداشتن قالب یا بارگذاري این نوع بتنها با گذشت زمان بیشتري صورت گیرد. همچنین به علت جذب آب و کاهش روانی و افت اسلامپ، مناسب است از بهکارگیري آب بیشتر براي روانی بتن اجتناب گردد و از مواد روانساز بهرهگیري شود.