2-5 سیمان هیدرولیکی
1-2-5 تعریف
سیمان هیدرولیکی ماده چسبانندهای است که در هوا و مجاورت آب و جایی که هوا نیست، گیرش حاصل میکند و سخت میشود. این ماده را در ساختن بتن و ملاتهای سیمانی به کار میبرند. سیمان در واکنش با آب سخت میشود و جسمی یکپارچه تشکیل میدهد.
2-2-5 دستهبندی
سیمانهای هیدرولیکی به شرح زیر دستهبندی میشود:
1-2-2-5 سیمانهای پرتلند: که از آسیاب کردن کلینکر و سنگ گچ یا سولفات کلسیم متبلور خام در کارخانههای سیمان مطابق با خصوصیات مندرج در استاندارد ملی ایران شماره 389 تولید میشوند و در پنج نوع 1 تا 5 طبقهبندی میگردد.
1-1-2-2-5 سیمان پرتلند نوع یک (I)، یا سیمان پرتلند معمولی، که با نماد «پ-1» نشان داده میشود. سیمان پرتلند نوع یک، خود بر اساس مشخصات مکانیکی ملات استاندارد به سه نوع «325-1»، «425-1» و «525-1» تقسیم میشود که به ترتیب حداقل مقاومت ملات استاندارد 28 روزه این سه نوع سیمان برابر 325، 425 و 525 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع (32.5، 42.5 و 52.5 مگاپاسکال) میباشند.
2-1-2-2-5 سیمان پرتلند نوع دو (II)، یا سیمان پرتلند اصلاح شده، که با نماد «پ-2» نشان داده میشود.
3-1-2-2-5 سیمان پرتلند نوع سه (III)، یا سیمان زود سخت شونده، که با نماد «پ-3» نشان داده میشود.
4-1-2-2-5 سیمان پرتلند نوع چهار (IV)، یا سیمان با حرارتزایی کم، که با نماد «پ-4» نشان داده میشود.
5-1-2-2-5 سیمان پرتلند نوع پنج (V)، یا سیمان مقاوم در برابر سولفات، که با نماد «پ-5» نشان داده میشود.
2-2-2-5 سیمانهای آمیخته: که جزء اصلی آنها کلینکر سیمان پرتلند است و دارای مقادیری از مواد مناسب، مانند پوزولانهای طبیعی، مصنوعی، یا مواد افزودنی ویژه جایگزین سیمان پرتلند است. انواع سیمانهای پرتلند آمیخته معمول در ایران عبارت است از: پوزولانی، سربارهای، بنایی و آهکی (PKZ)، سیمان پرتلند مرکب الف – 32.5.
1-2-2-2-5 سیمان پرتلند پوزولانی: چسباننده هیدرولیکی است، متشکل از مخلوط کامل و یکنواخت سیمان پرتلند و پوزولان، که یا به روش پودر کردن همزمان کلینکر سیمان پرتلند، پوزولان و سنگ گچ در آسیاب، و یا با سایش جداگانه پوزولان و آمیختن آن با سیمان پرتلند و یا ترکیبی از دو روش به دست میآید. شایان ذکر است که پوزولانها مواد سیلیسی یا سیلیسی – آلومینی هستند که به خودی خود خواص سیمانی نداشته یا خواص سیمانی اندک دارند، لیکن در حضور رطوبت با هیدروکسید کلسیم واکنش داده و تولید ترکیباتی همچون سیلیکات کلسیم آبدار مینماید، لذا میتوانند خواص چسبانندگی نشان دهند. مطابق استاندارد ملی ایران شماره 3432 سیمان پرتلند پوزولانی بر دو گروه است:
الف- پرتلند پوزولانی (پ.پ) با میزان پوزولان حداقل 5 و حداکثر 15 درصد وزنی سیمان
ب- پرتلند پوزولانی ویژه (پ.پ.و) با میزان پوزولان بیش از 15 تا 40 درصد وزنی سیمان. این نوع سیمان معمولاً در مواردی که بتن تحت تهاجم شیمیایی قرار میگیرد و نیز برای ساخت بتنهای حجیم به کار میرود. این سیمان حرارت هیدراسیون کمی دارد، در برابر املاح شیمیایی مقاوم میباشد و مقاومت فشاری آن در روزهای اولیه (تا سه روز) کم است.
2-2-2-2-5 سیمان پرتلند سربارهای: سیماتی است که از آسیاب کردن مخلوط کلینکر سیمان پرتلند، سرباره دانه شده فعال و آمورف و سنگ گچ و یا از مخلوط سیمان پرتلند و پودر سرباره، به نسبتهای معین به دست میآید. مطابق استاندارد ملی ایران شماره 3517 سیمان سربارهای بر سه گروه است:
الف- سیمان پرتلند سربارهای (پ- س) با میزان سرباره حداکثر 25 درصد وزنی سیمان
ب- سیمان پرتلند سربارهای ضدسولفات (پ- س – 5) با میزان سرباره 25 تا 70 درصد وزنی سیمان
پ- سیمان سربارهای (س) با میزان سرباره بیش از 70 درصد وزنی سیمان.
3-2-2-2-5 سیمان پرتلند آهکی: ماده چسباننده هیدرولیکی، از خانواده سیمان پرتلند، که از آسیاب کردن مخلوط 6 الی 20 درصد سنگ آهک ویژه همراه با درصد مناسبی سنگ گچ و حداقل 80 درصد کلینکر سیمان پرتلند تولید میگردد. در تولید این نوع سیمان میزان مواد افزودنی حداکثر یک درصد است. مواد افزودنی نباید شدت خوردگی میلگرد را افزایش دهد و یا باعث افت کیفیت سیمان یا ملات و بتن ساخته شده از آن شود. ویژگیهای سیمان پرتلند آهکی باید مطابق استاندارد ملی ایران شماره 4220 باشد.
4-2-2-2-5 سیمان بنایی: چسبانندهای هیدرولیکی است که در تهیه ملاتهای مختلف مورد استفاده در بنایی به کار برده میشود. این سیمان از آسیاب کردن مخلوط کلینکر سیمان پرتلند و سنگ آهک طبیعی، یا مخلوط کردن سیمان پرتلند و پودر نرم شده سنگ آهک، یا پوزولانهای طبیعی و مصنوعی، و یا سرباره کوره آهن گدازی، به نسبتهای معین به دست میآید. استفاده از سیمانهای بنایی در بتن و بتنآرمه مجاز نیست و آن را فقط باید در ملات آجرکاری و مانند آن به کار برد. برای شناسایی سیمان بنایی و پرهیز از مصرف آن در ساخت بتن، این نوع سیمانها را رنگی تولید میکنند.
مطابق استاندارد ملی ایران شماره 1-3516، سیمان بنایی بر چهار گروه است:
الف- سیمان بنایی نوع (س- ب – ح – 5) با حداقل 25 درصد وزنی کلینکر. در این سیمان از ماده حبابزا استفاده میشود.
ب- سیمان بنایی نوع (س- ب – ح – 12.5) با حداقل 40 درصد وزنی کلینکر. در این سیمان از ماده حبابزا استفاده میشود.
پ- سیمان بنایی نوع (س – ب – 12.5 ) با حداقل 40 درصد وزنی کلینکر.
ت- سیمان بنایی نوع (س -ب- 22.5 ) با حداقل 40 درصد وزنی کلینکر.
5-2-2-2-5 سیمان پرتلند مرکب الف – 32.5: ماده چسباننده هیدرولیکی از خانواده سیمان پرتلند است که از آسیاب و مخلوط کردن کلینکر سیمان پرتلند با حداقل 2 نوع از انواع مواد افزودنی معدنی (سنگ آهک ویژه، پوزولان طبیعی مرغوب، سرباره کوره آهنگدازی، خاکستر بادی، پوزولان کلسینه شده، رس یا شیل پخته شده، دوده سیلیسی) همراه با درصد مناسبی از سنگ گچ حاصل میشود. سیمان پرتلند مرکب الف – 32.5 در تهیه ملات و بتن استفاده میشود و در اکثر مواردی که سیمان پرتلند نوع یک (325-1) به کار میرود، قابلیت کاربرد دارد.
3-2-2-5 سیمان سفید: سیمان پرتلند سفید، سیماتی است که در تولید آن از مواد اولیهای که ترکیبات رنگزای آن (عمدتاً آهن و منگنز) در حد مجاز باشد، استفاده میشود. این نوع سیمان عمدتاً در نماسازی، بندکشی، اجزاء بنایی و کارهای تزئینی کاربرد دارد. طبق استاندارد ملی ایران شماره 2931 سیمان سفید در دو گروه سیمان پرتلند سفید و سیمان بنایی سفید قرار میگیرد. سیمان پرتلند سفید بر اساس رده مقاومتی به سه نوع CEM W-42.5، CEM W-32.5 و CEM W-52.5 و بر اساس درجه سفیدی در دو رده 86 (معمولی) و 92 (ویژه) قرار میگیرد. درجه سفیدی در این سیمان بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 18334 تعیین میگردد. استفاده از سیمان بنایی سفید در تولید اجزاء باربر و اهداف سازهای مجاز نیست.
4-2-2-5 سیمان پرتلند رنگی: از افزودن رنگدانههای معدنی (بدون داشتن واکنش شیمیایی) به سیمان پرتلند معمولی یا سفید به دست میآید. از سیمان پرتلند معمولی برای ساخت سیمانهای پرتلند رنگی قرمز، قهوهای و سیاه و از سیمان سفید در تولید سیمانهایی با رنگهای روشن استفاده میشود. در ساخت سیمانهای رنگی باید از رنگدانههایی استفاده شود که در برابر عوامل جوی و تابش نور پایدار باشند، همچنین نباید رنگها در کارگاههای تولید بتن به بتن افزوده شود. از این نوع سیمانها بیشتر در نماسازی، کفسازی، بندکشی و کارهای تزیینی استفاده میشود.
5-2-2-5 سیمانهایی که طبق استاندارد ملی ایران شماره 1-17518 تولید میشوند در 5 گروه زیر قرار میگیرند:
1-5-2-2-5 گروه 1 شامل سیمانهای پرتلند معمولی، پرتلند ضدسولفات فراویژه، پرتلند ضدسولفات ویژه، پرتلند ضدسولفات و پرتلند ضدسولفات متوسط.
2-5-2-2-5 گروه 2 شامل سیمانهای پرتلند سربارهای، پرتلند دوده سیلیسی، پرتلند پوزولانی، پرتلند خاکستربادی، پرتلند شیل پخته و پرتلند آهکی.
3-5-2-2-5 گروه 3 شامل سیمانهای سربارهای.
4-5-2-2-5 گروه 4 شامل سیمانهای پوزولانی.
5-5-2-2-5 گروه 5 شامل سیمانهای مرکب.
3-2-5 استانداردها
1-3-2-5 ویژگیها
1-1-3-2-5 ویژگیهای انواع سیمان پرتلند باید با استاندارد ملی ایران شماره 289 مطابقت کند. ویژگیهای سیمان پرتلند پوزولانی باید مطابق استاندارد ملی ایران شماره 3432، سیمان سربارهای مطابق استاندارد ملی ایران شماره 3517، سیمان بنایی مطابق استاندارد ملی ایران شماره 13516، سیمان پرتلند آهکی مطابق استاندارد ملی ایران شماره 4220، سیمان پرتلند سفید مطابق استاندارد ملی ایران شماره 2931 و سیمان پرتلند مرکب الف 32.5 مطابق استاندارد ملی ایران شماره 1- 11571 باشد. مشخصات سیمان پرتلند زئولیتی در استاندارد ملی ایران شماره 16481 ارائه شده است. بر اساس استانداردهای مذکور لازم است مواردی همچون الزامات ترکیب شیمیایی، حداقل سطح ویژه بلین، حداکثر انبساط اتوکلاو، حداقل مقاومتهای فشاری ملات استاندارد و محدودیتهای زمان گیرش اولیه و نهایی برای انواع سیمان کنترل شود. همچنین برای سیمان سربارهای باید علاوه بر موارد گفته شده، حداکثر حرارت هیدراسیون سیمان بررسی شود. ویژگی رنگدانههای مورد مصرف در سیمان بنایی و سیمانهای رنگی مطابق استاندارد ملی ایران شماره 12149 باشد. همچنین میتوان انواع متنوعی از سیمانها را تحت استاندارد ملی ایران شماره 1-17518 در صنعت ساختمان مصرف نمود.
2-1-3-2-5 مشخصات پوزولانهای طبیعی شامل ترکیب شیمیایی، افت وزن در اثر سرخ شدن، درصد باقیمانده روی الک 45 میکرون، حداکثر انبساط اتوکلاو، الزامات یکنواختی و شاخص فعالیت پوزولانی در استاندارد ملی ایران شماره 3433 و ویژگیهای دوده سیلیسی شامل ترکیب شیمیایی، مقدار رطوبت، افت وزن در اثر سرخ شدن، درصد باقیمانده روی الک 45 میکرون، حداقل سطح ویژه، واکنشپذیری با قلیاییهای سیمان، کنترل انبساط در محیط سولفات و شاخص واکنش پوزولانی در استاندارد ملی ایران شماره 13278 ارائه شده است.
2-3-2-5 آزمایشهای استاندارد
1-2-3-2-5 سیمانهایی که مطابق استاندارد ملی ایران شماره 1-17518 تولید میشوند لازم است الزامات ذکر شده در این استاندارد را برآورده سازند.
2-2-3-2-5 روشهای آزمایش شیمیایی سیمان براساس استاندارد ملی ایران شمارههای 1692، 1695 و با روشهای معرفی شده در استاندارد ملی ایران شماره 1-17518میباشد. این آزمونها عبارتاند از: اندازهگیری اکسیدهای سیلیسیم، آلومینیم، آهن، کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، تری اکسید گوگرد، افت سرخ شدن در 1000 درجه سلسیوس، باقی مانده نامحلول، آهک آزاد.
3-2-3-2-5 آزمایش شیمیایی سیمان، برای اندازهگیری عناصر فرعی، آهک آزاد، گوگرد به صورت سولفید و کلرید، مواد آلی قابل حل در کلروفرم، کربن دی اکسید، باید براساس استاندارد ملی ایران شمارههای 1-1693، 2-1693، 1694 و 6443 انجام گیرد.
4-2-3-2-5 روشهای آزمایش فیزیکی سیمان باید براساس استاندارد ملی ایران شمارههای 390،391،392،393 394 و 7148 باشد. این آزمایشها عبارتاند از: اندازهگیری زمان گیرش اولیه و نهایی، تعیین غلظت نرمال، تعیین سلامت، اندازهگیری مقاومت فشاری 3، 7 و 28 روز، اندازهگیری مقاومت خمشی 3، 7 و 28 روز، تعیین نرمی، چگالی و حرارت هیدراسیون
3-3-2-5 استانداردهای مرجع این فصل در پیوست 2 ارائه شدهاند.
4-2-5 ایمنی، بهداشت و ملاحظات زیست محیطی
1-4-2-5 از آنجا که سیمانهای هیدرولیکی حاوی مقادیر نسبتاً کمی از آهک زنده (CaO) و اکسیدهای قلیایی دیگر مانند Na2O و K2O و حتی MgO میباشند، در اثر برخورد به پوست با چشم میتواند آسیبرسان باشد. همچنین تنفس گرد و غبار این سیمانها میتواند مشکلزا شود. بنابراین لازم است از پراکنده شدن سیمان در هوا با تدابیر مختلف جلوگیری نمود و شیوه عملیات بارگیری، تخلیه و بهکارگیری سیمان به نحو مقتضی اصلاح گردد.
2-4-2-5 لازم است کارگران و افرادی که با سیمان سروکار دارند از دستکش، ماسک و عینک مناسب استفاده کنند و با پوشیدن لباس مناسب با آستین بلند، امکان تماس سیمان با پوست سایر قسمتهای دست، بدن و صورت را کاهش دهند.
3-4-2-5 در صورت تماس سیمان با پوست خیس و عرقدار یا چشم، در کوتاهترین زمان ممکن محل تماس با آب تمیز و زیاد شسته شود. چنانچه گرد سیمان مدتی با پوست مرطوب در تماس بوده است، توصیه میشود پس از شستشوی با آب، از محلول رقیق سرکه برای شستن پوست نیز استفاده گردد.
4-4-2-5 در صورت شستشوی چشم با آب زیاد و تمیز پس از تماس با گرد سیمان، چنانچه مدت تماس طولانی بوده و احساس ناراحتی برطرف نشده باشد، در کوتاهترین زمان ممکن به چشم پزشک مراجعه گردد.
5-2-5 سازگاری
1-5-2-5 سیمان با بسیاری از مواد همچون گچ سازگاری ندارد و اختلاط با آنها سبب اثراتی همچون تغییر زمانهای گیرش، کاهش خواص مکانیکی و یا افت شدید مشخصات به لحاظ مسائل دوام میشود، لذا لازم است از اختلاط سیمان با چنین موادی خودداری گردد با تمهیدات لازم اندیشیده شود.
2-5-2-5 استفاده همزمان از افزودنیهای شیمیایی در مصالح پایه سیمانی میتواند اثرات متفاوتی را نسبت به استفاده مجزای این مواد ایجاد کند، بنابراین، لازم است آزمایشهای لازم قبل از تولید و مصرف انجام گیرد.
6-2-5 بستهبندی، حمل و نگهداری
1-6-2-5 بستهبندی، حمل و نگهداری سیمانهای کیسهای
1-1-6-2-5 سیمان پرتلند باید در کیسههای مناسب، مقاوم و قابل انعطاف بستهبندی شود، به گونهای که رطوبت و مواد خارجی نتوانند به داخل آن نفوذ کنند و کیسه سیمان در هنگام حمل و نقل پاره نشود.
2-1-6-2-5 مشخصات پاکت کاغذی سیمانهای کیسهای مطابق با استاندارد ملی ایران به شماره 4543 میباشد. استفاده از پاکتها یا کیسههای نفوذپذیر در برابر رطوبت مجاز نیست.
3-1-6-2-5 بر روی کیسههای سیمان باید نوع سیمان و تاریخ تولید سیمان درج شود. در سیمانهای پرتلند نوع یک، باید مقاومت سیمان نیز قید گردد.
4-1-6-2-5 وزن اسمی هر کیسه سیمان پرتلند 50 کیلوگرم میباشد.
5-1-6-2-5 برای هر محموله وارد شده به کارگاه، مشخصات کارخانه و نوع سیمان و تاریخ تولید باید در برگ تحویل ثبت شده باشد.
6-1-6-2-5 سیمانهای کیسهای باید بر اساس نوع به طور جداگانه در انبار نگهداری شوند، به گونهای که امکان اشتباه آنها با هم وجود نداشته باشد.
7-1-6-2-5 سیمانهای کیسهای باید بر روی کف خشک، که دست کم به اندازه 100 میلیمتر از سطح اطراف خود بالاتر باشد، قرار گیرند.
8-1-6-2-5 شرایط انبار و ترتیب قرار دادن کیسههای سیمان در انبار باید به گونهای باشد که کیسهها، به ترتیب ورود به انبار مصرف شوند.
9-1-6-2-5 در مناطق خشک، حداکثر تعداد کیسه سیمان که میتوان بر روی هم انبار کرد 12 پاکت است، مشروط بر این که ارتفاع کل آنها از 1.8 متر تجاوز نکند. اعداد فوق در مناطق شرجی و با رطوبت نسبی بیش از 90 درصد، به ترتیب 8 پاکت و 1.2 متر میباشد.
10-1-6-2-5 در مناطق خشک، کیسههای سیمان باید نزدیک به یکدیگر، با فاصله 50 تا 80 میلیمتر از یکدیگر قرار داده شوند تا عبور جریان هوا از بین کیسهها موجب خشک شدن سیمان شود. در مناطق شرجی و با رطوبت نسبی بیش از 90 درصد، کیسههای سیمان باید به یکدیگر چسبانده شوند.
11-1-6-2-5 کیسههای سیمان، در همه مناطق، باید حداقل 300 میلیمتر از دیوارها و 600 میلیمتر از سقف فاصله داشته باشند.
12-1-6-2-5 در مناطق و در فصلهایی که احتمال بارندگی وجود داشته باشد، کیسههای سیمان یا باید در انبارهای سرپوشیده نگهداری شود و یا این که روی آنها با ورقههای پلاستیکی پوشانده شده و این ورقهها به نحو کاملاً مطمئنی در اطراف پایدار و محکم شوند. در این مناطق و در این فصلها، درها، پنجرهها و سیستمهای تهویه باید بسته نگهداشته شوند تا از جریان هوای مرطوب در انبار جلوگیری شود.
13-1-6-2-5 سیمانهای کیسهای باید در مناطق با رطوبت نسبی بیش از 90 درصد، تا حداکثر 45 روز پس از تولید، و در سایر مناطق تا حداکثر 90 روز پس از تولید مصرف شوند و اگر بنا به دلایل غیرقابل اجتناب این امر میسر نشد، این سیمانها باید قبل از مصرف مورد آزمایش قرار گیرند.
14-1-6-2-5 سیمانی که به مدت زیاد انبار شود ممکن است به صورت کلوخههای فشرده در آید. این گونه سیمانها را باید با غلتانیدن پاکتها بر روی کف اصلاح کرد تا به صورت پودر درآیند. در صورتی که با یک بار غلتانیدن، کلوخه به پودر تبدیل شود آن را میتوان مصرف کرد در غیراینصورت قبل از مصرف باید تحت آزمایشهای استاندارد مربوط قرار گیرد و الزامات مرتبط کنترل شود.
15-1-6-2-5 سایر ضوابط نگهداری و مصرف سیمان، مطابق با استاندارد ملی ایران، به شماره 2761 میباشد.
16-1-6-2-5 انواع سیمانهای سفید باید در پاکتهای به رنگ سفید بستهبندی شوند.
17-1-6-2-5 ویژگیهای کیسههای پلی پروپلینی روکشدار سیمان در استاندارد ملی ایران شماره 10740 ارائه شده است.
2-6-2-5 بستهبندی، حمل و نگهداری سیمانهای فلهای
1-2-6-2-5 سیمانهای فله، باید در سیلوهای استاندارد مطابق استاندارد ملی ایران شماره 2761 نگهداری شوند.
2-2-6-2-5 سیلوهای سیمان و شالودههای آنها باید از دیدگاه سازهای محاسبه و طراحی شده باشند.
3-2-6-2-5 سیلوهای سیمان باید مجهز به ترازنما، برای تعیین موقعیت تراز سیمان در داخل سیلو و نیز دریچهای در پایین برای میل زدن، در صورت طاق زدن سیمان باشند.
4-2-6-2-5 برای هر محموله وارد شده به کارگاه، مشخصات کارخانه و نوع سیمان و تاریخ تولید سیمان باید در برگ تحویل ثبت شده باشد.
5-2-6-2-5 از آنجا که انتقال سیمان از مخزن کامیون به داخل سیلو به کمک هوای فشرده صورت میگیرد و در نتیجه سیمان به تدریج متورم میشود، نباید بیش از 80 درصد ظرفیت اسمی سیلوها را پر کرد.
6-2-6-2-5 سیمانهای فله را باید براساس نوع آنها به طور جداگانه نگهداری کرد، به گونهای که امکان اشتباه آنها با هم وجود نداشته باشد. نوع سیمان موجود در هر سیلو باید به نحو مناسبی مشخص شود.
7-2-6-2-5 سیمان نگهداری شده در سیلو، باید حداکثر 90 روز پس از تولید مصرف شود و اگر بنا به دلایل غیرقابل اجتناب این امر امکانپذیر نشد، باید قبل از مصرف تحت آزمایشهای استاندارد سیمان قرار گیرد و نتایج به دست آمده با ویژگیهای استاندارد شماره 389 ایران مطابقت داشته باشد.
8-2-6-2-5 سایر مشخصات سیلوها و ضوابط نگهداری سیمان در آنها، مطابق با استاندارد ملی ایران، به شماره 2761 میباشد.