سیمان

 

سیمان ها دارای ریشه آهکی می باشند . به عبارت دیگر ماده اصلی تشکیل دهنده آنها آهک و ماده اولیه اصلی آنها سنگ آهک است . بر این اساس سیمان ترکیبی است از اکسید کلسیم (آهک) با سایر اکسید ها نظیر اکسید آلومنیوم ، اکسید سیلیسیم ، اکسید آهن ، اکسید منیزیم و اکسید های قلیایی که میل ترکیب با آب داشته و در مجاورت هوا و در زیر آب به مرور سخت می گردد و دارای مقاومت می شود .

با توجه به مشخصه فوق سیمان می تواند دارای ترکیبات متفاوتی باشد و اصولا جزو ملات های آبی محسوب می گردد . ملات های آبی از دوران گذشته شناخته شده بودند . از جمله این ملات ها آهک است که مصری ها و یونانی ها با مخلوط کردن آن با خاکستر آتشفشانی ، خاک آجر و آب به نوعی آهک آبی دست می یافتند که خاصیت سخت شدن و فشار پذیری  داشت . با به کار بردن این ساروج رومی ها توانسته اند ساختمان های عظیمی بسازند که هنوز بقایای آن ها پس از گذشت چند هزار سال پا بر جا و قابل مشاهده باشد .

تاریخچه کشف سیمان

اولین اقدام بشر که در زمینه تهیه مخلوط مصنوعی از سنگ آهک و خاک رس برای تهیه  سیمان (آهک آبی) صورت گرفت ، در فرانسه و توسط ویکات () در ابتدای قرن نوزدهم بود . ویکات ، سنگ آهک و خاک رس را با هم مخلوط کرد و سپس به همراه آب این مخلوط را آسیاب نمود و دوغاب حاصله را پخت. گرچه نتیجه حاصله موفقیت آمیز بود ،ولی عملا در فرانسه این روش ادامه داده نشده تا اینکه در انگلستان یک بنای آجرچین به نام () موفق شد از پختن مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس (به نسبت متفاوت و بصورت دوغاب) در درجه حرارت بالا به نوعی آهک آبی فوق العاده جالب دست یابد . وی نام این محصول بدست آمده را سیمان پرتلند () گذاشت و در 21 اکتبر 1824 سیمان اختراعی خود را به ثبت رسانید .        

علت این نامگذاری این بود که بتن (سنگ مصنوعی) حاصل از این آهک آبی و خرده سنگ شباهت های زیادی (خصوصا از نظر رنگ) با نوعی سنگ آهک داشت که در جنوب انگلستان و در جزیره پرتلند یافت می شد . البته این سیمان با آنچه هم اکنون به نام سیمان پرتلند معروف است تفاوت دارد و کاملا مشابه نیست .

کار اسپیدین توسط پسرش ویلیام () پیگیری شد و وی توانست در سال 1843 با دست یابی به تکنیک استفاده از درجات حرارت بالاتر و ایجاد حالت عرق کردن در حین پخت به محصولی دست یابد که درصد قابل توجهی از مواد مورد استفاده به صورت گداخته شده () و مابقی بصورت پخته شده درآید. منظور از گداخته شدن () همان پختن در درجات حرارت بالاست ، بطوریکه بخشی از مواد در حال پخت بصورت گداخته (مذاب) درآیند . سیمان ساخته شده توسط ویلیام اسپیدین واقعا بهتر و عالی تر از سیمان های قبلی بوده و دارای مقاومت بیشتری بود . از این سیمان در ساختمان جدید پارلمان انگلستان (1840_1852) استفاده گردید .

روش های پخت سیمان  

 روشهای مختلفی برای تولید سیمان وجود دارد . اصولا چهار روش برای تولید سیمان وجود دارد :   

   روش تر       روش نیمه تر       روش نیمه خشک     روش خشک

روش تر ونیمه تر : دراین روش خاک رس مصرفی دردستگاه دوغاب ساز() ، تبدیل به دوغاب می گردد . سپس دوغاب خاک رس به همراه سنگ آهک درآسیاب مواد خام مخلوط و نرم گشته و تبدیل به دوغاب با غلظت بیشتری می شود . پس از تنظیمات لازم توسط آزمایشگاه ، به عنوان خوراک کوره موردمصرف قرارمی گیرد . درروش نیمه تر ، مواد خروجی از آسیاب مواد به صورت دوغاب است و قبل از ورود به کوره بوسیله فیلتر پرس ، آب آن گرفته می شود و به صورت کیک یا آماج (حبه) به کوره وارد می گردد .

 روش نیمه خشک : در روش نیمه خشک مواد اولیه به صورت خشک با یکدیگر مخلوط گشته و به آسیاب مواد خام تغذیه می گردند . مواد خروجی از آسیاب به صورت پودر است . قبل از تغذیه این پودر به کوره ، مقداری آب روی آن پاشیده می شود و آنرا به صورت آماج یا حبه درآورده و به کوره تغذیه می نمایند روش خشک : در این روش مواد اولیه خشک وارد آسیاب می شوند . پودر خروجی از آسیاب مواد ، پس از تنظیم ، به عنوان خوراک کوره مصرف می گردد.

روش های مختلفی برای تولید سیمان های مختلف وجود دارد که عمدتا بستگی به تکنولوژی مورد استفاده و جنس سیمان دارد . تکنولوژی مورد استفاده برای تولید سیمان به مرور دستخوش تحول و پیشرفت بوده است . هم اکنون صنعت سیمان با برخورداری از آخرین تکنیک های اعجاب انگیز ، با استفاده از روش خشک و به کمک سیستم های اتوماتیک ،شاهد پیشرفت های شگرف در طول تاریخ 160 ساله تولید صنعتی خود می باشد . روش های تولید برخی سیمان ها نظیر سیمان آلومینایی کاملا متفاوت با روش تولید سیمان پرتلند می باشد .

 تفاوت های روش خشک و تر :

 در روش تر به علت آنکه نسبت به روش خشک گرد و خاک کم تری تولید می نماید برای حفظ جان کارگران مناسب تراست ، سیمان حاصل از روش تر به علت آنکه بهتر مخلوط شده است ، مرغوب تر می باشد . هزینه سوخت سیمان پزی در روش تر بیشتر است و در نتیجه سیمان گران تر تمام می شود . نگهداری مصالح در سیلوهای ذخیره به روش تر مشکل تر می باشد ، زیرا دانه های موجود در لجن آسانتر رسوب می نمایند و در نتیجه یکنواختی دانه ها با سهولت بیش تری نسبت به روش خشک به هم می خورد . بدین لحاظ سیلوهای نگهداری مصالح به روش تر باید مجهز به مخلوط کن باشند که ممکن است این مخلوط کردن به دمیدن هوا از پایین در سیلو انجام می شود که این روش و دمیدن در نگهداری مواد به روش خشک هم به کار می رود .

  کوره های سیمان پزی :

الف_ کوره سیمان پزی ایستاده :

این کوره استوانه ای است . فولادی به قطر حدود 3 متر و به ارتفاع 15 متر مواد خام به صورت پودر از بالا وارد کوره شده و به آهستگی به داخل کوره می لغزد و می پزد و به شکل کلینگر بیرون می ریزد .

ظرفیت تولید سیمان این کوره کم است و روزانه به حدود 150 تن می رسد . در حال حاضر در ایران از این کوره ها استفاده نمی شود .

ب_ کوره سیمان پزی گردنده :

روش پخت سیمان در کوره های گردنده متفاوت است . در این کوره ها سیمان بصورت تر و نیمه تر پخته میشود . انتخاب روش واقعی تولید سیمان معمولا متناسب با انتخاب نوع مواد اولیه موجود و در دسترس و شرایط عملی است . روش پخت سیمان در کوره های دوار به مرور پیشرفت های زیادی کرده که از جمله آن ها کوره گردنده با پیش گرمکن است . مواد خام بصورت گندله و یا لجن از بالا وارد کوره شده و از سوی دیگر (پایین کوره) شعله می دهند . مواد خام به آهستگی از دهانه به انتهای کوره سر می خورند و به تدریج که دما افزایش می یابد ، مواد می پزند و در گرم ترین قسمت کوره دهانه های مواد در حرارت نزدیک به نقطه ذوب عرق کرده و به هم می چسبند و به صورت کلینکر در می آیند . در انتهای کوره و با کمک دستگاه خنک کننده (به وسیله عبور هوای سرد و یا جریان آب) کلینکر سرد می شود .

در کوره گردنده با پیش گرمکن قبل از ورود مواد اولیه به کوره دوار ، تنور های پیش گرمکن قرار دارند . مواد خام قبل از ورود به کوره دوار ابتدا از داخل این تنور ها عبور داده می شوند . از پایین تنوره گازهای داغ برخاسته از کوره گردنده به داخل تنوره ها وارد می شود . مواد خام در حرکت به سمت انتهای تنوره تا 800 درجه سانتیگراد گرم شده و قسمت زیادی از سنگ آهک آن پخته و مواد بصورت نیم پخت وارد کوره گردنده می شوند . در نتیجه این عمل بازده کوره افزایش یافته و آهک بیشتری با سیلیس ترکیب می شود . بعلاوه آهک آزاد کمتری در سیمان تولیدی نیز باقی می ماند . بازدهی کوره های گردنده سیمان پذی با پیش گرمکن به حدود 3500 تا 4000 تن در شبانه روز می رسد .                                          

ترکیبات شیمیایی سیمان

مواد خام مورد مصرف در تولید سیمان در هنگام پخت با هم واکنش نشان داده و ترکیبات دیگری را بوجود می آورند . معمولا چهار ترکیب عمده به عنوان عوامل اصلی تشکیل دهنده سیمان در نظر گرفته می شوند که عبارتند از :

1- تری کلسیم سیلیکات(3CaO , SiO2) با علامت اختصاری(C3S) 

2- دی کلسیم سیلیکات(2CaO , SiO2) با علامت اختصاری(C2S)  

3- تری کلسیم آلومینات (3CaO , Al2O3)با علامت اختصاری  (C3­A)

4- تترا کلسیم آلومینو فریت (4CaO , Al2O3 , Fe2O3)با علامت اختصاری(C4AF)

سیلیکات های C3S و C2S مهمترین ترکیبات سیمان در ایجاد مقاومت خمیر سیمان هیدراته می باشند . در واقع سیلیکات ها در سیمان ، ترکیبات کاملا خالصی نیستند ، بلکه دارای اکسید های جزیی به صورت محلول جامد نیز می باشند . این اکسید ها اثرات قابل ملاحظه ای در نحوه قرار گرفتن اتمها، فرم بلوری و خواص هیدرولیکی سیلیکات ها دارند .                   1) تری کلسیم سیلیکات:

این ماده سریعاً وارد واکنش های شیمیایی شده و بتن را سفت می کند. C3S در هنگام ترکیب با آب گرمای زیادی ایجاد می کند . (120 کالری بر گرم)

این ماده نقشی در مقاومت سیمان ندارد و در برابر حمله ی سولفات ها که منجر به سولفو آلومینات کلسیم می شود نیز مشکلاتی به بار می آورد، اما وجود آن در مراحل تولید، ترکیب آهک و سیلیس را تسهیل می کند.

2) دی کلسیم سیلیکات:

خصوصیات C2S برخلاف C3S می باشد بدین معنی که گیرش اولیه دی کلسیم سیلیکات کم است و بعد از 2 تا 7 روز و حتی تا یک ماه به تدریج وارد عملیات شیمیایی می شود (به عبارت دیگر دیرگیر است). این ماده در هنگام گرفتن گرمای کمی تولید می کند. (حدود 62 کالری بر گرم)

3) تری کلسیم آلومینات:

این ماده همان خواص (C3S) را دارد بدین معنی که در گیرش اولیه سیمان دخالت می کند و از طرفی مقاومت بتن را در مقابل حمله ی سولفات ها می کاهد. در هنگام گیرش گرمای بیشتری نسبت به سایر اجزا سیمان تولید می کند (210 کالری بر گرم)

4) تترا کلسیم آلومینوفریت:

از نظر گیرش حد متوسط را دارد و حدود 100 کالری بر گرم گرما آزاد می کند.

میزان C4AF در سیمان در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است و تاثیر زیادی در رفتار سیمان ندارد ولی در واکنش با گچ، سولفوفریت کلسیم را می سازد و وجود آن به هیدراسیون سیلیکات ها شتاب می بخشد.

 

ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند که از نظر وزن قابل ملاحظه نیستند ولی تاثیرات قابل ملاحظه ای در خواص سیمان دارند که عمدتا عبارتند از :  MgO، TiO2، Mn2O3، K2O، NaO2 که اکسیدهای سدیم و پتاسیم به نام اکسیدهای قلیایی شناخته شده اند. آزمایش ها نشان داده است که این قلیایی ها با بعضی سنگ دانه ها واکنش داده اند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیایی ها در مقاومت بتن نیز اثر دارند .   ساختار ملکولی سیمان

بیش از 2 هزار سال است که بشر با اشکال گوناگونی از سیمان آشنا شده و در این مدت طیف گسترده‌ای از سازه‌های سیمانی و بتونی را نیز با استفاده از این ماده ارزشمند ارائه کرده است، اما همواره ساختار مولکولی این ماده و چرایی استحکام خیره‌کننده آن در ترکیب با آب برای دانشمندان معمایی بزرگ بوده است. اکنون این معما حل شده است. دانشمندانی در دانشگاه MIT با انجام مطالعاتی گسترده در این خصوص متوجه حقایق تازه‌ای درباره ساختار کریستالی این ماده شده‌اند که در ابعاد اتمی و در ترکیب با ساختار مولکولی آب ، ترکیب مستحکمی را خلق می‌کند . در حقیقت استحکام سیمان در ترکیب با آب برای دانشمندان همواره عجیب و بحث برانگیز بوده است.

البته در گذشته تلاش‌هایی درخصوص رمزگشایی از این معما صورت گرفته و مشخص شده بود که در سطوح اتمی، هیدرات‌های سیمان در برگیرنده مولکول‌های سیلیکایی است که در استحکام بالای این ماده در ترکیب با آب نقش قابل توجهی را ایفا می‌کند، اما اکنون تیمی از دانشمندان دانشگاه MIT دریافته‌اند مولکول‌های سیلیکای مورد نظر به شکل کریستال نیستند و این در حالی است که تاکنون این‌گونه تصور می‌شده است . بررسی‌های دقیق این دانشمندان نشان می‌دهد این ترکیب در حقیقت هیبریدی است که برخی از ویژگی‌های ساختار کریستالی و همچنین برخی مشخصه‌های ساختار بی‌شکل موادی نظیر شیشه یا یخ را در خود دارد. به نظر می‌رسد اکنون و با تکیه بر یافته‌هایی از این دست، راهکارهای تازه‌ای برای استفاده گسترده‌تر از این ماده در صنایع ساختمان‌سازی سراسر جهان ارائه شود و در عین حال از نقش آن در افزایش آلاینده‌های زیست‌محیطی از جمله دی‌اکسیدکربن کاسته شود. در حال حاضر صنایع سیمان‌سازی جهان سهم 5 درصدی در تولید آلاینده‌ای همچون دی‌اکسیدکربن اتمسفر زمین دارد .

 

روند تهیه سیمان

شرح کامل مراحل ساخت سیمان نیاز به حوصله و زمان زیادی دارد برای همین منظور تنها به نام بردن آن ها و شرح مختصری از آن ها اکتفا می کنیم.

1) استخراج مواد اولیه : معادل اولیه سیمان، خصوصاً سنگ آهک، خاک رس، مارل، سنگ گچ و امثال آن به صورت معدن روباز می باشد. در استخراج موادی نظیر سنگ آهک، سنگ آهن و سنگ گچ نیز نیاز به چال زنی و انجام انفجار به وسیله ی دینامیت است. معمولاً کارخانجات سیمان در نقاطی احداث می شود که به معادن سنگ آهک و خاک رس نزدیک باشد.

2) خرد کردن مواد اولیه : مواد اولیه پس از ورود به کارخانه مستقیماً به محل آسیاب ها برده شده و به وسیله ی سنگ شکن ها خرد می شود تا درشتی آنها به حداکثر حدود 10 سانتی متر برسد.

اگر فاصله ی معدن تا کارخانه زیاد باشد از سنگ شکن های ثابت استفاده می شود ولی اگر سنگ شکن ها در محل معدن مستقر باشند باید از سنگ شکن های متحرک استفاده کرد زیرا با بهره برداری مصالح، معدن به تدریج عقب نشینی می کند که در این صورت باید سنگ شکن ها هر روز سکوی خود را تغییر دهند.

3) مخلوط کردن اولیه و ذخیره سازی :

قبل از اینکه مواد خرد شده در سنگ شکن، راهی آسیاب مواد جهت پودر شدن شوند، به داخل سالنی ریخته می شوند تا بدینوسیله مقدمتاً با یکدیگر مخلوط شوند. این سالن نقش انبار و ذخیره سازی را نیز ایفا می کنند.

4) خشک کردن مواد اولیه : در برخی کارخانجات سیمان، به دلیل موقعیت خاص جغرافیایی و باران خیز بودن منطقه، برخی از مواد اولیه (خصوصاً خاک رس)، دارای رطوبتی هستند که استفاده ی مستقیم از آنها امکان پذیر نمی باشد. این رطوبت در آسیاب مرحله ی دوم ایجاد مزاحمت می کند به همین جهت این مواد را به وسیله ی هوای گرمی که در قسمت های مختلف کوره ی اصلی تولید می شود، خشک می کنند.

5) پودر کردن مخلوط مواد خام : در روش خشک تولید سیمان، ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره به صورت پودر در آیند.

6) تنظیم مواد خام : در این مرحله نمونه ها به آزمایشگاه برده می شود و اگر این نمونه با توجه به نوع سیمانی که باید تهیه شود، دارای کلیه مواد مورد نیاز با درصد لازم بوده و پراکندگی مواد در آن مطلوب باشد، آماده ی وارد شدن به کوره می باشد.

7) کوره های پیش گرم کن : مواد موجود در سیلوها چه به صورت لجن و چه به صورت پودر دارای حرارت محیط می باشد و اغلب دارای آب فیزیکی هستند که اگر به همین صورت وارد کوره شوند اولاً مصرف سوخت را بالا می برند و ثانیاً در کار پخت سیمان اخلال ایجاد می کنند به همین جهت مواد داخل سیلو قبل از ورود به کوره ی اصلی وارد کوره ی پیش گرم کن می شوند.

8) کوره ی سیمان پزی : قسمت اصلی عمل پختن در کوره صورت می گیرد. کوره سیمان یک استوانه فلزی است که طول و قطر آن متناسب با ظرفیت کارخانه می باشد.

9) خنک کن (کولر) : کلینکر خروجی از کوره دارای درجه حرارتی حدود 1000 تا 1200 درجه می باشند. بازیابی این مقدار حرارت و همچنین مشکل بودن جابجا کردن کلینکر داغ، ضرورت سرد کردن آن را مشخص می کند. خاصیت اساسی دیگر سرد کردن کلینکر، تکمیل و تشکیل کریستال های کلینگر و بالا رفتن کیفیت آن می باشد.

10) سیلو (انبار) کلینکر: کلینکر خروجی از خنک کن قبل از ورود به آسیاب سیمان در انبار ذخیره می گردد.

11) آسیاب سیمان : کلینکر را به آسیاب برده و 2 درصد سنگ گچ به آن می افزایند و سپس آن را پودر می کنند.

12) آزمایشگاه : سیمان پودر شده به طور مرتب آزمایش می شود تا خواص فیزیکی و شیمیایی آن کنترل شود و در صورت کمبود  یا نقص کارهای لازم بر روی آن اعمال شود.

13) بارگیر خانه : کلینکر را پس از آسیاب به قسمت بارگیری برده و به وسیله ی پاکت های 50 کیلویی و یا به صورت فله ای به بازار عرضه می شود.

انبار کردن سیمان : در موقع انبار کردن سیمان باید دقت شود که رطوبت هوا و زمین باعث فاسد شدن سیمان نشود؛ بدین لحاظ باید آن را روی قطعات تخته که با زمین در حدود 10 سانتیمتر فاصله دارد قرار داد و تعداد کیسه هایی که روی هم قرار می گیرند نباید از 10 الی 12 کیسه بیشتر باشد زیرا در غیر این صورت سیمان های زیرین در اثر فشار سخت شده و غیرقابل مصرف می گردد. چنانچه این قطعات سخت شده به راحتی با دست به صورت پودر درآید قابل مصرف در قطعات بتنی می باشد در غیر این صورت سیمان فاسد شده و بتن ساخته شده با این نوع سیمان باربر نبود و نمی توان از آن در قطعات اصلی ساختمان مانند تیرها و ستون ها و سقف ها استفاده کرد. چنانچه این سیمان کاملا فاسد نشده باشد میتوان از آن به عنوان ملات برای فرش موزاییک و غیره استفاده کرد.

اگر بخواهیم سیمان را برای مدتی طولانی انبار کنیم، باید حتی المقدور با دیوارهای خارجی انبار فاصله داشته باشد و روی آن با ورقه های پلاستیکی پوشانیده شود تا حتی المقدور از نفوذ رطوبت به آن جلوگیری شود. اگر سیمان به طور صحیح انبار شود حتی تا یکسال بعد نیز قابل استفاده می باشد فقط ممکن است زمان گیرش آن به تاخیر بیفتد ولی اثری در مقاومت 28 روزه آن نخواهد داشت.

انواع سیمان

الف_ انواع سیمان پرتلند :

1) سیمان پرتلند تیپ یک (I) (سیمان معمولی) :

این سیمان رایج ترین و پرمصرف ترین سیمان به شمار می رود و اغلب کارخانه های دنیا در شرایط عادی این سیمان را تولید می کنند. این سیمان در شرایط آب و هوای عادی مصرف می شود و استفاده از آن در اغلب کارهای ساختمانی مانند پل، تونل، ساختمانهای بتنی و غیره مجاز می باشد. این سیمان در برابر سولفات ها مقاومت چندانی ندارد بنابراین در ساختن اسکله ها و پایه ی پل ها که با آب دریا و یا آب های سولفاته در تماس می باشند استفاده از آن غیر مجاز است.

2) سیمان پرتلند تیپ دو (II) (سیمان متوسط یا پرتلند اصلاح شده) :

این سیمان تا حدی کندگیر بوده و تا حدی در مقابل حمله ی سولفات ها مقاوم است . در نتیجه برای ساختن کانالهای فاضلاب و غیره مناسب است. درجه حرارت تولید شده ی این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع یک کمتر است در نتیجه برای بتن ریزی در هوای گرم مناسب است. مصرف این نوع سیمان برای سازه هایی که مورد حمله شدید سولفات ها هستند مجاز نیست. (سیمان مصرفی در بدنه اصلی برج میلاد از نوع II است به اضافه ی مواد افزودنی شامل روان کننده، دیرگیرکننده و مواد هوازا) برای ساخت این نوع سیمان سعی می شود تا حد ممکن از مقدار C3S و C3A کاسته و بر مقدار C2S بیفزاید.

3) سیمان پرتلند تیپ سه (III) (سیمان زودگیر) :

این سیمان به شدت ریزتر آسیاب می شود و به همین جهت گیرش سریعتری دارد.

مواد مصرف :

الف) در هوای سرد کاربرد این سیمان به تنهایی کفایت نمی کند و لذا در یخبندان علاوه بر مصرف این سیمان مسائل دیگری نیز باید رعایت شود، مثلاً مصرف ضدیخ. سیمان تیپ (III) در ساعات اولیه مصرف حرارتی قابل توجهی آزاد می کند و باعث گرم شدن بتن می شود.

ب) مراقبت از بتن در هوای سرد بسیار سخت است و هزینه ی مراقبت در هوای سرد بالاست. سیمان زودگیر طول دوره ی مراقبت را کم کرده و موجب می شود بتن زودتر به مقاومت مورد نظر برسد.

ج) در تعمیرات فوری، مثلاً تعمیر قسمتی از سازه هایی که باید سریعاً مورد بهره برداری قرار گیرند، این سیمان کاربرد زیادی دارد و موجب می شود بتن سریعاً به مقاومت مورد نظر رسیده و ظرف مدت کوتاهی مورد بهره برداری قرار گیرد.

4) سیمان پرتلند تیپ چهار (IV) (سیمان دیرگیر یا پرتلند کم حرارت) :

سیمان نوع چهار در هنگام گیرش حرارت کمی تولید می کند. مقدار C3A و C3S موجود در این سیمان در مقایسه با انواع دیگر سیمان کمتر بوده و در مقابل C2S زیادتری به کار برده شده است.

موارد مصرف سیمان تیپ چهار :

الف)  مصرف این سیمان در هوای گرم باعث می شود که لااقل دمای تولید شده توسط بتن در عملیات گیرش کمتر شود، زیرا گرمای حاصل از هیدراسیون در طول مدت زمان بیشتری آزاد می شود.

ب) مصرف این نوع سیمان در هوای گرم باعث جلوگیری از اتصال سرد می شود.

در بتن ریزی دیوارها که طول دیوار زیاد است (دیوار مخزن آب و یا استخر) چون بتن ریزی لایه لایه انجام می گیرد، ممکن است فاصله ی زمانی حدود نیم ساعت یا بیشتر طول بکشد تا لایه بتن جدید روی بتن قبلی ریخته شود، بدین ترتیب در هنگام ریختن بتن لایه ی جدید، بتن لایه ی قبلی سفت شده و اتصال خوبی بین دو لایه برقرار نمی شود. این اتصال ضعیف بین لایه های قدیم و جدید را اتصال سرد می گویند که ضعف بتن ریزی به شمار می رود. به خصوص اگر سازه یک سازه ی آبی باشد، این اتصال نقطه ی ضعفی برای نشت آب خواهد بود. مصرف سیمان نوع چهار در چنین مواردی باعث می شود که فرصت کافی برای بتن ریزی باشد و لایه های قبلی هنوز وارد واکنش نشده باشند تا بتوانند با لایه های جدید اتصال مناسبی برقرار کنند.

ج) در بتن ریزی های حجیم به منظور کاهش تنش های حرارتی می توان از این سیمان استفاده کرد. بتن حجیم، بتنی را می 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 تنش های حرارتی است بدین صورت که به دلیل حجیم بودن بتن تبادل حرارتی عمیق بتن با محیط بیرونی، کندتر صورت می گیرد و بنابراین هنگامی که بتن سفت شده هنوز دمای قسمت های مرکزی آن با محیط یکنواخت نشده است. از این لحظه به بعد تغییر دمای بتن در راستای تبادل حرارتی با محیط خارج همراه با تنش های حرارتی خواهد بود.

استفاده از سیمان تیپ (IV)  سبب می شود که اولاً دمای قسمت های میانی بتن حجیم کمتر از بتن ساخته شده با سیمان تیپ (I) باشد (چون سیمان تیپ 4 هم کم حرارت تر است و هم دمای خود را در طول زمان بیشتری آزاد می کند) و ثانیاً فرآیند سفت شدن بتن طولانی تر بوده و در این مدت قسمت اعظم از تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف صورت می پذیرد. قابل ذکر است که برای جبران تنش حرارتی در بتن، گاهی آرماتورهایی مرسوم به آرماتورهای حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند.

5) سیمان پرتلند تیپ  5(V)  (سیمان ضد سولفات) :

در ساخت این سیمان سعی می شود حتی الامکان C3A و C3S را به حداقل برساند و در مقابل C2S بیشتری مصرف نمایند. این سیمان ضد سولفات بوده و در مقابل حمله ی شدید سولفات ها به خوبی مقاومت می کند بنابراین در ساختن اسکله ها و بنادر کاربرد دارد.

ب_  انواع سیمانهای مورد استفاده در چاههای حفاری :

در مدتی که حفر چاههای عمیق ادامه داشته است چندین نوع سیمان مخصوص برای سیمانه کردن لوله های محافظ چاه نیز مورد استفاده قرار گرفته اند ؛ در ذیل به تعدادی از این نوع سیمانها اشاره می شود.

1) سیمانهای بنتونایتی   BENTONITIC CEMENTS

سیمانهای دوغابی معمولا مورد استفاده در چاههای حفاری که وزن مخصوص آنها بین 14 تا 16 پوند در گالن متغییر می باشد .پتانسیل هرز رفتگی آب دارند در وضعیتی که به هدر رفتن آب سیمان واقع می شود مقاومت اولیه سیمان خیلی سریه و زیادتر از حد انتظاربه وجود می آید .چنین سیمانی اگر در پشت لوله های محافظ قرار گیرد موجب شکستگی (BREAK DOWN ) طبقات بالاخص طبقات ضعیف بویژه در مواردی که مقدار سیمان مصرفی زیاد باشد می شوند.

خاصیت هرز رفتگی (FILTRATION RATE ) آب سیمان در طبقاتی با خاصیت نفوذ پذیری موجب به جا گذاشتن لایه ای از سیمان ضخیم بر روی طبقات می شود. هرز رفتگی زیاد آب به داخل طبقات موجب وارد شدن آب به طبقات دارای پتانسیل سیال می شود و این امر احتمال فعل و انفعال رس موجود در طبقات در مجاورت آب را در بر دارد که در اثر تورم و انبساط باعث مسدود شدن بعضی از منافذ و کاهش نفوذ پذیری طبقات خواهد شد . در چنین وضعیتی به ترکیب سیمان دوغابی قدریبنتونایت اضافه می شود تا قوام سیمان دوغابی را افزایش دهد. مقدار بنتونایت پیشنهادی در ترکیب سیمان تا 25 درصد وزنی آن است که به چنین سیمانی سیمان بنتونایتی می گویند. طبق تعریف API هرز رفتگی آب سیمان وقتی اتفاق می افتد  که میزان به هدر رفتن آب به 1000 سانتی متر مکعب در دقیقه برسد . در حالی که تجربه عملی ثابت کرده است که در صورت اضافه کردن بنتونایت 25 درصد هرزرفتگی آب به 100 سانتی متر مکعب در دقیقه کاهش می یابد .

2) سیمانهای پرلیتی PER LITECEMENTS    

  در این نوع سیمان همان طور که از اسمش پیداست پرلیت اضافه می شودپرلیت ساختمان سلولی و وزن مخصوص کم دارد (حدود 13 پوند به ازای هر فوت مکعب ) و از حرارت دادن یک نوع موادولکانیکی تا نقطه ذوب آن به دست می آید سیمانهای پرلیتی وزن مخصوص کمتری داشته و تقریبا خاصیت سیمانهای بنتونایتی دارند منتهی هزینه تهیه سیمانهای پرلیتی به مراتب گرانتر از سیمانهای بنتونایتی و معمولی است . ضمنا سیمانهای پرلیتی بالاخص در آنهایی که پرلیت به تنهایی به سیال اضافه می شود یک  عیب بزرگ دارند در این نوع سیمان پرلیت کشش دارد که از سیمان جدا و در قسمت فوقانی آن تجمع کند . برای رفع این مشکل مقداری بنتونایت به سیمان دوغابی پرلیتی افزوده می شود چون بنتونایت ، پرلیت را به طور یکنواخت داخل دوغاب پخش می کند.

 3)سیمانهای دیا تومه ای DIATOMACEOUS CEMENTS  

به دلیل آنکه سیمانهای دوغابی با جرم مخصوص کم اولویت دارند بدین منظور سعی می شود تا به ترکیب سیال معمولی مواد با جرم مخصوص کم اضافه شود تا موجب کاهش جرم مخصوص آن شودبدین منظور خاکهای دیاتومه دار به سیمان اضافه می شود . خاکهای دیاتومه دار ضمن آنکه باعث کاهش جرم مخصوص سیمان می شوند خاصیتی ایجاب می کنند که می توان حجم زیادی از آب را در ترکیب سیمان به کار برد بدون آنکه قسمت جامد سیمان جدا شود از معایب این نوع سیمان کاهش مقاومت

/ 0 نظر / 5 بازدید