سیمان پرتلند | معرفی ۵ نوع اصلی

سیمان پرتلند نوعی سیمان هیدرولیکی است و یکی از رایج ترین انواع سیمان مورد استفاده در صنعت ساخت و ساز می باشد. سیمان های هیدرولیکی انواعی از سیمان هستند که برای رسیدن به مقاومت مناسب نیاز است که با آب مخلوط شوند. در نقطه مقابل سیمان های غیر هیدرولیکی تنها در مجاورت هوا سخت شده و در تماس با آب حل می شود. انواع سیمان پرتلند از ترکیب و آسیاب چند ماده معدنی ساخته می شوند که پس از حرارت دادن در دمای بالای ۱۴۰۰ درجه سانتی گراد به کلینکر تبدیل می شود.

سیمان پرتلند چیست

سیمان پرتلند از مواد مختلفی تشکیل شده است که درصد و میزان استفاده از هر یک از آنها می تواند باعث ایجاد خواص متفاوتی در سیمان شود. مواد اصلی تشکیل دهنده سیمان پرتلند عبارتند از:

سنگ آهک: حدود ۸۰ درصد مواد خام سیمان پرتلند را سنگ آهک تشکیل می دهد و نقش آن تامین کلسیم برای تشکیل کلینکر است.

خاک رس: نقش خاک رس تامین سیلیس، آلومینا و اکسید آهن است که برای تشکیل فازهای سیلیکاتی و آلومیناتی ضروری هستند.

افزودنی ها و موارد معدنی: سیمان پرتلند انواع گوناگونی دارد که هرکدام با توجه به ویژگی های خاص خود حاوی مواد معدنی و افزودنی های گوناگونی هستند.

تفاوت سیمان معمولی با سیمان پرتلند چیست

سیمان پرتلند و سیمان معمولی در ترکیب مواد اولیه، نحوه تولید و حتی میزان مقاومت نهایی متفاوت می باشند. سیمان پرتلند نسبت به سیمان معمولی گیرش سریع تری دارد و دوام آن بالاتر است. از سیمان معمولی معمولا برای ملات کاری و کار های سبک استفاده می شود.

انواع سیمان پرتلند

سیمان پرتلند دارای انواع مختلفی است که هر یک برای شرایط آب و هوایی خاص و سازه های متفاوت طراحی شده اند. با توجه به این موضوع قیمت سیمان بسته به نوع و مواد تشکیل دهنده متفاوت می باشد. علاوه بر آب و هوای منطقه حجم پروژه تعیین کننده تیپ سیمان مورد استفاده است. انواع تیپ سیمان پرتلند براساس نیازهای ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد. انتخاب مناسب سیمان در بین انواع سیمان پرتلند نیازمند آشنایی کامل با ویژگی های هر یک از آنها است.

سیمان پرتلند تیپ ۱ یا سیمان معمولی

این نوع سیمان بیشترین استفاده را در صنعت دارد. سیمان پرتلند تیپ ۱ که از ترکیب سنگ آهک، خاک رس، سیلیس و آهک به دست می آید، برای شرایط عادی و ساختمان هایی با حجم بتن ریزی محدود مناسب است. این نوع سیمان به سه کلاس مختلف دسته بندی می شود.

سیمان پرتلند تیپ ۲ یا سیمان اصلاح شده

سیمان پرتلند تیپ ۲ نسبت به سیمان پرتلند معمولی مقاومت بالاتری در برابر حملات سولفات ها دارد. برخی از مناطق در خاک و آب خود مقدار سولفات بالایی دارند در این شرایط استفاده از سیمان معمولی باعث خوردگی و از بین رفتن بتن می شود. در این نوع سیمان فاز آلومینات نسبت به سیمان معمولی محدودتر است. مقاومت فشاری اولیه و نهایی آن کمتر از سیمان پرتلند تیپ ۱ معمولی است. حرارت تولید شده توسط این نوع سیمان در لحظه گیرش کمتر از سیمان نوع ۱ است و همین موضوع باعث می شود در بتن ریزی های نسبتا حجیم گزینه مناسبی باشد. برای استفاده در محیط های حاوی یون کلر و سولفات به طور همزمان و در محیط های حاوی غلظت زیاد سولفات و همچنین برای بتن ریزی در هوای سرد این نوع سیمان توصیه نمی شود.

سیمان تیپ ۳ یا سیمان زودگیر

این نوع سیمان برای پروژه هایی که نیاز است در زمان کوتاه تری ساخته شوند مورد استفاده قرار می گیرد. سیمان تیپ ۳ به طور معمول در ساختمان هایی که نیاز به سرعت ساخت و ساز دارند مانند بیمارستان ها، هتل ها و ساختمان های بلند مورد استفاده قرار می گیرد.  این نوع سیمان تقریبا اجزای اولیه تیپ ۱ را دارد، با این تفاوت که به شدت ریزتر آسیاب شده و به همین جهت گیرش سریع تری دارد.

سیمان نوع ۳ در مدت کوتاهی یعنی معمولا در عرض ۱ هفته یا کمتر مقاومت زیادی به دست می آورد و مقاومت ۷ روزه آن حدود مقاومت ۲۸ روزه سیمان نوع ۱ می باشد. این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع ۱ در هنگام گیرش حرارت بیشتری تولید می کند. این حرارت تولید شده در بتن ریزی های حجیم می تواند دردسر ساز شود و ترک های حرارتی زیادی را در بتن ایجاد کند. گرمای تولید شده این امکان را می دهد تا از این نوع سیمان بتوان در محیط های سرد استفاده کرد. در مواردی خاص ممکن است دما به زیر صفر درجه برسد در این موارد دیگر استفاده از این نوع سیمان کافی نیست و باید از افزودنی های مخصوص استفاده کرد.

سیمان تیپ ۴ یا سیمان کم حرارت

یکی دیگر از انواع سیمان، سیمان پرتلند تیپ ۴ است که سرعت گیرش آن نسبت به سایر انواع سیمان کندتر است. حرارت آزاد شده طی ۲۸ روز در این نوع سیمان به اندازه حرارت آزاد شده در ۷ روز سیمان معمولی می باشد. این موضوع نشان می دهد مقاومت این نوع سیمان در روز های ابتدایی مقدار کمتری نسبت به سایر انواع سیمان پرتلند است. مقدار حرارت تولید شده کم در این سیمان باعث می شود در بتن ریزی های حجیم و در آب و هوای گرم بتوان با اطمینان از آن استفاده کرد و نگران ایجاد ترک در بتن نبود. از این نوع سیمان معمولا در ساخت سد، ساختمان های صنعتی و تاسیسات هسته ای استفاده می شود.

سیمان پرتلند تیپ ۵ یا سیمان ضد سولفات

در سیمان پرتلند تیپ ۵ میزان C3A و C3S به حداقل می رسد و در مقابل ازC2S  بیشتری استفاده شود این تغییر باعث افزایش مقاومت سیمان در برابر حمله سولفات ها می شود. در محیط هایی که خطر احتمال حمله سولفات افزایش پیدا می کند دیگر نمی توان از سیمان اصلاح شده استفاده کرد. طبق آیین نامه بتن ایران کلیه سازه های بتنی قرار گرفته در محیط های سولفاتی شدید بایستی از سیمان نوع ۵ استفاده کنند. پرتلند تیپ ۵ به صورت گسترده ای در ساخت تونل، زیرزمین، لوله های فاضلاب و سازه های بندری استفاده می شود. قیمت سیمان تیپ ۵ به کارخانه تولیدکننده، میزان عرضه، نوع بسته بندی و هزینه حمل بستگی دارد.

سیمان پرتلند پوزولانی

سیمان پوزولانی نوعی سیمان آمیخته است که در آن حداکثر ۱۵ درصد از سیمان های تیپ ۱ تا ۳ و ۵ استفاده می شود. در این نوع سیمان نفوذپذیری به شدت کاهش پیدا می کند و همین امر باعث دوام بالاتر بتن می شود. این نوع سیمان متناسب با نوع و ویژگی پوزولان مورد استفاده می تواند ویژگی های گوناگونی داشته باشد اما معمولا این نوع سیمان حرارت هیدراتاسیون کمتری نسبت به سیمان معمولی دارد.

در بتن های تولید شده توسط سیمان پوزولانی به ندرت پدیده آب انداختگی مشاهده می شود که این امر از بروز ترک های سطحی و عمقی جلوگیری می کند. واکنش پوزولانی منجر به کاهش آهک آزاد داخل بتن شده که ضمن کاهش خلل و فرج، از نفوذپذیری این بتن کاسته و از بروز شوره زدن، سفیدک بتن و کربناته شدن آن جلوگیری می نماید. این کاهش نفوذپذیری موجب دوام بتن در برابر املاح و مواد خورنده بتن و آرماتور می شود. این سیمان به دلیل داشتن سهم کمتری از کلینکر نسبت به سیمان پرتلند مشابه، دارای  سخت شوندگی و گیرش اولیه طولانی تری است و لذا بهتر است برداشتن قالب یا بارگذاری این نوع بتن ها با گذشت زمان بیشتری صورت گیرد.

انتخاب بهترین انواع سیمان پرتلند

در انتخاب بهترین سیمان موارد بسیاری تاثیرگذار هستند مانند:

• میزان سولفات موجود در آب و خاک که در صورت محدود بودن سولفات و مواد خورنده الزامی به استفاده از سیمان تیپ ۲ و ۵ نیست.
• شرایط محیطی مانند میزان بارش، حداقل و حداکثر دمای محیط. در صورتی که دمای محیط نامتعارف باشد نیاز است به حرارت تولید شده در واکنش هیدراتاسیون بتن توجه شود.
• سرعت کسب مقاومت و دوام مورد نیاز برای سازه هایی مانند بیمارستان که نیاز است هرچه زودتر به بهره برداری برسد. در این حالت با بررسی شرایط محیطی می توان از سیمان تیپ ۳ استفاده نمود.

با آگاهی از موارد مطرح شده و دانستن ویژگی های هر یک از انواع سیمان پرتلند می توان بهترین انتخاب را انجام داد.

موارد کاربرد انواع سیمان پرتلند

سیمان تیپ ۱: برای سازه های معمولی و محیط های کم خطر

تیپ ۲: برای محیط های با سولفات متوسط و زمانی که نیاز به کنترل حرارت هیدراتاسیون است.

سیمان تیپ ۳: مواردی که سازه باید زودتر از زمان معمول به بهره برداری برسد و نیاز به گیرش سریع بتن باشد.

تیپ ۴: مناسب برای پروژه های بزرگ و بتن ریزی های حجیم

سیمان تیپ ۵: برای محیط های خورنده

برای مطالعه بیشتر: