سیمان - تعاريف گروه سیمان | Definitions of Cement

سیمان

سیمان گردی است که معمولاً با اضافه کردن آب به صورت خمیر درآمده، و وقتی که در قالب ریخته شود، خود را گرفته و به صورت جسم جامدی درمی‌آید و عنصر یا عامل چسباننده یا پیوند دهنده است.

یکی از سیمان‌های ساختمانی که دارای بیشترین کاربرد می‌باشد (سیمان پرتلند) است. ماده خام اصلی مخلوط از سنگ آهک با کلسیم زیاد، معروف به سنگ سیمان، و خاک رس با پلمه سنگ (شیست) است که از حرارت دادن زیاد مخلوط کلینکر بدست آمده و با نرم سائیدن کلینکر و مقداری سنگ گچ، گرد خاکستری مایل به آبی که سیمان پرتلند است حاصل می‌شود.

سرباره کوره‌بلند نیز در بعضی از سیمان‌ها به‌کار برده می‌شود.

ترکیبات اصلی سیمان پرتلند عبارتند از:

- سه کلسیم سیلیکات ( 3CaO.SiO2) C₃S ))

- دو کلسیم سیلیکات ( 2CaO.SiO₂) C₂S ))

- سه کلسیم آلومینات ( 3CaO.AL₂O₃) C₃A))

- چهار کلسیم آلومینات فریت (C₄ AF (4CaO.Al₂O₃.Fe₂O₃

سیلیکات‌های C₃S و C₂S در طی هیدراتاسیون سیمان نقش ایجاد مقاومت را دارند، لیکنC₃S  با سرعت بیشتری با آب ترکیب می‌شود و مقاومت اولیه سیمان را ایجاد می‌کند.

C3A با آب گیرش بسیار سریع دارد که با افزودن گچ کنترل می‌شود. این ترکیب در مقاومت سیمان نقش چندانی ندارد و در معرض حمله سولفات‌ها با تشکیل سولفوآلومینات سبب خرابی و فساد سیمان می‌شود.

C4AF به میزان کم بوجود می‌آید که در مقابل سه ترکیب دیگر نقش چندانی ندارد. سیلیکات‌های کلسیم هیدراته شده ( C-S-H ) نیز نامیده می‌شود.

مشخصات فنی سیمان

1- نرمی (Fineness)

نرمی پارامتر مشخص کننده اندازه دانه‌های سیمان است و آن را توسط سطح مخصوص سیمان که عبارت از مجموع سطوح ذرات موجود در واحد جرم سیمان می‌سنجند که واحد آن معمولاً Cm2/gr است.

اندازه‌گیری سطح مخصوص با روش نفوذپذیری صورت می‌گیرد به این صورت که از یک لایه سیمان با تخلخل معین هوا عبور می‌دهند و زمان عبور هوا را اندازه‌گیری می‌کنند هر چه زمان بیشتر باشد سطح مخصوص بیشتر و دانه‌ها ریزترند.

هر چه نرمی سیمان بیشتر باشد توسعه مقاومت سیمان تسریع می‌شود. اثرات بیشتر بودن نرمی سیمان بر روی مقاومت آن اکثراً در ظرف 7 روز اول پس از اختلاط سیمان با آب ظاهر می‌شود.

2- سلامت (Soundness)

سلامت سیمان عبارت است از قدرت ثابت نگه‌داشتن حجم خمیر سخت شده خود پس از گیرش. انبساطهای عقب‌افتاده در سیمان مخرب است. عامل به وجودآورنده آن مقادیر زیاد آهک سوخته شده آزاد و یا اکسید منیزیم است. برای کنترل سلامت سیمان آیین‌نامه (ASTM) آزمایش انبساط نمونه منشوری ساخته شده از سیمان خالص را در دستگاه اتوکلاو توصیه کرده است.

3- گیرش (Setting)

گیرش پدیده‌ای است که طی آن تغییر حالت از حالت خمیری به جامد صورت می‌گیرد. زمان گیرش به درجه حرارت و رطوبت محیط و مقدار آب مخلوط بستگی دارد.

آزمایش زمان گیرش سیمان با مقدار روانی مشخص که اصطلاحاً به آن آب متعارف یا روانی متعارف می‌گویند صورت می‌گیرد.

درصد متعارف آب، درصد آبی است که با روش ویکات، سوزنی به قطر 10 میلیمتر در مدت 20 ثانیه 10 میلیمتر به داخل خمیر سیمان نفوذ کند. عموماً درصد آب متعارف حدود 26 الی 33 درصد وزن سیمان خشک است.

زمان گیرش اولیه زمانی است که سوزن دستگاه ویکات به قطر 1 میلیمتر به فاصله 5 میلیمتری از کف قالب مخصوص پر از ملات می‌رسد.

استاندارد( BS) برای سیمان‌های پرتلند معمولی و زود سخت‌شونده حداقل زمان 45 دقیقه را پیشنهاد می‌کند.

زمان گیرش نهایی زمانی است که سوزن دستگاه ویکات به قطر یک میلیمتر فقط 0/5 میلیمتر در خمیر سیمان نفوذ کند.

به منظور مشخص کردن این مقدار نفوذ از سوزن مخصوصی که به سوزن گیرش نهایی شهرت دارد و در 0/5 میلیمتری نوک آن یک کلاهک مخصوص قرار دارد استفاده می‌کنند.

استانداردهای آمریکا و انگلستان زمان گیرش نهایی را حداکثر 10 ساعت برای سیمان‌های پرتلند توصیه می‌کنند.

گیرش کاذب

گیرش کاذب اصطلاحی است که به سفت شدن غیرمعمولی و زودرس سیمان ظرف چند دقیقه پس از مخلوط شدن با آب اطلاق می‌گردد. تفاوت این پدیده با گیرش آنی، آن است که در گیرش کاذب مقدار قابل توجهی حرارت ایجاد نمی‌گردد.

مخلوط کردن دوباره سیمان بدون افزودن آب، موجب می‌گردد که خاصیت خمیری سیمان باز گردد و به صورت متعارف بدون افت در مقاومت، گیرش ادامه یابد.

4- مقاومت فشاری

به علت مشکلاتی که در ساخت خمیر سیمان خالص وجود دارد، آزمایش مقاومت مستقیماً روی خمیر انجام نمی‌شود. عموماً برای ساخت نمونه‌های مناسب، ملات ماسه‌سیمان و یا بتن با نسبت‌های معین مواد در شرایط استاندارد تهیه شده و مقاومت آن‌ها تعیین می‌شود.

استاندارد ( 80 - ASTM C109 ) مخلوط ماسه‌سیمان با نسبت 2/75  به 1 و یا نسبت آب به سیمان 0/485 را به کار می‌برد. ماسه از نوع اتاوا بوده و نمونه‌های 51 میلیمتری از ملات ساخته می‌شود.

استاندارد (4550 BS ) نیز استفاده از ملات ماسه و سیمان با نسبت 3 به 1 با آب به میزان 10% مصالح خشک و همین‌طور آزمایش مقاومت بتن را توصیه می‌کند.

نگهداری سیمان

برای نگهداری سیمان موارد زیر باید رعایت شود:

1-   کیسه‌های سیمان روی پایه قرار گرفته و از زمین فاصله داشته باشند.

2-   بیش از 10 کیسه سیمان بر روی یکدیگر قرار نگیرند.

3-   مابین کیسه‌های سیمان فاصله باشد. (در مناطق گرمسیر)

4-   محل انبار سیمان سرپوشیده باشد.

5-   محموله‌های مختلف سیمان به طور جدا از هم انبار و نگهداری شوند ( این مورد باید در رابطه با سیلوی سیمان‌های فله‌ای نیز رعایت شود.)