مقالات

سیمان پرتلند پوزولانی
 
مقدمه

افزایش روز افزون جمعیت و نیاز به فضاهای مسکونی، اداری، ورزشی، آموزشی و... امری عادی واجتناب ناپذیر  میباشد.   در این راستا ساخت و سازها، عملیات ساختمانی که به صورت ساخت اولیه، مرمت، بازسازی موقت، بازسازی کامل بناها انجام میگیرد نیازمند علم و دانش فنی، مصالح استاندارد، اکیپ اجرائی ماهر و تخصص، آگاهی و شناخت بروز افراد شاغل در بخش ساختمان است
 
با توجه به اینکه بتن، مصالح مناسبی برای امر ساخت و ساز بوده و اهمیت بسیار بالایی دارد. شرایط تولید، مواد اولیه، مواد ثانویه و مواد مضاف بتن و مهمتر از همه سیمان و جایگزین های مناسب برای آن در تولید بتن بایستی مورد مطالعه کاملاً علمی، فنی و مهندسی قرار گیرد، تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزایش مقاومت آن پیشرفت هایی حاصل شود، هم از نظر اقتصادی در هزینه ها صرفه جویی گردد    یکی از بهترین راهکارهای موجود، یافتن جایگزینهای مناسب برای سیمان مصرفی در بتن است و در این زمینه استفاده از منابع و مصالح طبیعی با حفظ محیط زیست و منابع ارزشمند کشور ایده بسیار کارآمد و پرثمری میباشد

چنانچه تولید سیمان با شرایط فوق گامی در جهت پیشرفت جامعه بحساب می آید، استفاده و بکارگیری آگاهانه و بجا از آن  توسط مهندسین و افراد شاغل در بخش ساخت و ساز کشور نتایج مطلوب تری بدست می آورد

سیمان پرتلند - مواد پوزولانی - بتن - مقاومت و دوام
سیمان پرتلند پوزولانی و ارزیابی واکنش زائی
سیمان پرتلند پوزولانی معمولی، مخلوطی است از حداقل 5 و حداكثر 15 درصد پوزولان طبیعی و دست كم 85 درصد كلینكر یا سیمان پرتلند با نرمی مشخص كه در مجاورت آب به صورت جسم چسبنده‏ای در كارهای ساختمانی مصرف می‏گردد. این سیمان با نماد " پ پ " نشان داده میشود

پوزولان یک ماده طبیعی یا مصنوعی حاوی سیلیس فعال یا سیلیس آلومیناتی است که به تنهایی ارزش چسبندگی ندارد، ولی بصورت پودر شده و درحضوررطوبت و در دمای معمولی با هیدراکسید کلسیم واکنش شیمیائی حاصل  کرده و ترکیباتی را که خواص چسبندگی دارد، بوجود می آورد. ماده پوزولانی بایستی بصورت آسیاب شده باشد تا درحضور آب با آهک، سیلیکاتهای کلسیم پایدار با خواص چسبندگی ایجاد کند

مواد پوزولانی از خاکستر آتشفشانی غیربلورین- پوزلانی اصلی - پودرسنگ، سنگهای رسی و چرتهای اوپالینی، خاک دیاتومه ای کلسینه شده، خاک رس پخته شده، خاکستر بادی و دوده سیلیسی و غیره  بدست می آید

جهت ارزیابی درجه فعالیت واکنش زائی مواد پورولانی با سیمان، آئین نامه  ASTM.C- 618-78 سنجش ضریب فعالیت پوزولانی را توصیه می نماید که این  ضریب از تعیین مقاومت مخلوطها با جایگزین نمودن مقدار معینی از سیمان با مواد پوزولانی بدست می آید

مقایسه مقاومت

روند توسعه مقاومت سیمان پرتلند پوزولانی به درجه فعال بودن پوزولان و نسبت سیمان پرتلند در مخلوط بستگی دارد. در سیمان پرتلند پوزولانی   هیدراسیون بکندی انجام  و حرارت هیدراسیون  کمتر دارد  و برای بتن های حجیم مناسب است.  مقاومت اولیه بتن حاوی سیمانی که بخشی از آن با مواد پوزولانی جاگزین شده  باشد، کمتر از مقاومت مربوطه بتن حاوی سیمان خالص است  و نیاز به یک عمل آوری و مراقبت  نسبتا" طولانی دارد ولی مقاومت نهائی آن تقربیا" با مقاومت سیمان پرتلند خالص یکسان و بلکه قدری بیشتر است

مشخصات و خواص سیمان پرتلند پوزولانی

آئین نامه ASTM. C595-79  سیمان پرتلند پوزولانی را بعنوان نوع IP برای کاربردهای عمومی ساختمانهای بتنی و نوع P را برای مصرف در مواردیکه مقاومت اولیه زیاد مواد نیاز نباشد مانند پایه های پل، سد ها، و شالوده های تکی توصیف نموده است

چگالی سیمان پرتلند عموما" حدود 15/3 است و چگالی سیمانهای پرتلند پوزولانی حدود 9/2 میباشد. چگالی سیمان، که با روش ASTM. C188 تعیین میشود، نشانگر کیفیت سیمان نیست و عمدتا" در محاسبات مربوط به تعیین نسبت اجزای مخلوط بتن بکارمی آیند.
سیمان پرتلند پوزولانی معمولی در حال حاضر با كیفیتی مطلوب و خواص مناسب با مشخصات برتر از شاخص های مطرح در استاندارد ملی ایران به شماره 3432 به صورت انبوه در کارخانجات سیمان کشورتولید می گردد. این نوع سیمان حاوی  حداکثر 15% پوزولان طبیعی بوده و از خواص ویژه و كاربردی متنوعی برخوردار می باشد


از خواص ویژه آن به موارد ذیل اشاره می شود

 
- در طی زمان وجود پوزولان باعث جذبCa(OH)2 آزاد شده از فازهای سیمان شده و از افزایش پوكی و تخلخل تدریجی بتن می كاهد

این نوع سیمان ها ضد سولفات اصلاح شده می باشند

بتن این نوع سیمانها آب بیشتر در خود نگهداشته و آب انداختگی كمتری از خود نشان می دهند

مصرف این سیمان در هوای گرم و مرطوب، مطلوب می باشد

- در بتن ریزی در شرایط آب و هوای سرد به خاطر ویژگی حرارت هیدراتاسیون كمتر، باید بتن تازه در برابر یخ زدن محافظت شود تا نتیجه ایده آل حاصل گردد و قالب برداری دیرتر انجام گیرد

- دوام و پایایی بتن ساخته شده با سیمان پوزولانی در برابر محیط های خورنده و آبهای شور نسبت به سیمان های معمولی بیشتر است

  میزان حرارت هیدراتاسیون این نوع سیمان نسبت به سیمانهای معمولی پایین تر بوده و در بتن ریزیهای نسبتاً حجیم كاربرد دارند
  در مواقعی كه شن و ماسه مصرفی استعداد واكنش خطرناك قلیایی ـ سیلیكاتی را داشته باشند تاحد زیادی از تشكیل این واكنش خطرناك بین سنگدانه و قلیایی های سیمان جلوگیری می كند

  به خاطر ویژگی حرارت هیدراتاسیون پایین و ماهیت پوزولان این نوع سیمان دیرگیر بوده و می باید مدت بیشتری بعد از بتن ریزی نگهداری شود تا نتیجه ایده آل حاصل گردد

- در مواقعی كه برای ساخت قطعات پیش ساخته مانند موزائیك و بلوك استفاده می شود بایستی به علت دیرگیر بودن این سیمان مدت نگهداری آن طولانی تر باشد

  در عملیات بتن ریزی در دمای کمتر از شش درجه سانتیگراد بایستی از مواد افزودنی مناسب استفاده شود
سیمان پرتلند

مقایسه مشخصات شیمیایی سیمان پرتلند پوزولانی استاندارد های ملی ایران و
 ASTM

پارامتر

مقدار در استاندارد ملی ایران
3432(درصد)

مقدار در استاندارد آمریكا
ASTM
C595-79 (درصد)

Mgo

حداكثر 5

حداكثر 5

SO3

حداكثر 4

حداكثر 4

افت حرارتی

حداكثر 5

حداكثر 5

یون كلر

حداكثر 1/0

ــــ


مقایسه مشخصات فیزیكی سیمان پرتلند پوزولانی استاندارد های ملی ایران و
 ASTM

پارامتر

مقدار در استاندارد ملی ایران 3432

مقدار در استاندارد آمریكا ASTM C595-79

سطح مخصوص

3000

ــــ

انبساط اتوكلاو (%)

حداكثر 5/0

حداكثر 8/0

زمان گیرش اولیه
(دقیقه)

حداقل 60

حداقل 45

زمان گیرش نهایی
(دقیقه)

حداكثر 420

حداكثر 420

مقاومت فشاری 3روزه

حداقل 100

حداقل 125

مقاومت فشاری 7روزه

حداقل 175

حداقل 193

مقاومت فشاری 28روزه

حداقل 300

حداقل 241

حرارت هیدراتاسیون در سن 7 روزه

حرارت هیدراتاسیون در سن 28روزه

حداكثر 70

حداكثر 80

حداكثر 70

حداكثر 80

مقدار پوزولان
(درصد)

15-5

 
 

سیمان پرتلند پوزولانی ویژه


سیمان پرتلند پوزولانی ویژه طبق استاندارد ملی ایران به شماره 3432  دارای 15 تا 40 درصد مواد پوزولانی می باشد. كاربرد این مقدار پوزولان خواص بسیار مطلوبی به این سیمان می دهد كه كاربردهای ویژه ای را برای آن ایجاد می نماید. این سیمان با نماد " پ پ و " نشان داده میشود  این سیمان دارای كاربرد گسترده به سبب خواص برتر ذیل می باشد:

دوام و پایداری بتن حاصل در محیط هایی با خورندگی زیاد حاوی غلظت بالای كلر و سولفات بسیار مطلوب می باشد

   به سبب حرارت هیدراتاسیون اولیه كم دارای كاربرد گسترده ای در بتن ریزیهای حجیم می باشد

  سبب جذب نسبتاً كامل حاصل ازهیدراتاسیون وحذف نسبتاً كامل تخلخل بتن میگردد Ca(OH)2

  قابلیت مصرف بسیار گسترده در مواردی دارد كه شن و ماسه مستعد ایجاد واكنش سیلیكاتی ـ قلیائی دارند و انجام این واكنشها را به شدت محدود می كند

این نوع سیمان ها قابلیت مصرف بالائی در محیط های بسیار گرم و مرطوب دارند و نیاز به خنك سازی و كاهش درجه حرارت بتن و صرف هزینه زیاد در این مورد برای بتنهای ساخته شده از این سیمانها وجود ندارد
  با توجه به ماهیت پوزولان و حرارت هیدراتاسیون كم در مورد كاربرد این سیمانها در هوای سرد و مصارف معمولی باید زمان بیشتری را برای نگهداری بتن صرف نمود

مشخصات شیمیایی سیمان پرتلند پوزولانی ویژه

مشخصه شیمیایی الزامی

معیار استاندارملی به شماره 3432 برای سیمان پوزولانی ویژه
(درصد)

Mgo

SO3

افت حرارتی

یون كلر

حداكثر 6

حداكثر 4

حداكثر 5

حداكثر 1/0

مشخصه فیزیكی الزامی

معیار استاندارملی به شماره 3432 برای سیمان پوزولانی ویژه

 

سطح مخصوص

3200

 

انبساط اتوكلاو
(%)

حداكثر 5/0

 

زمان گیرش اولیه
(دقیقه)

حداقل 45

 

زمان گیرش نهایی
(دقیقه)

حداكثر 420

 

مقاومت فشاری 3روزه

ـــــ

 

مقاومت فشاری 7روزه

حداقل 150

 

مقاومت فشاری 28روزه

حداقل 275

 

مقدار پوزولان (%)

40-16

 

حرارت هیدراتاسیون در سن 3 روزه

_

 

حرارت هیدراتاسیون در سن 7 روزه

60

 

حرارت هیدراتاسیون در سن 28 روزه

70

 

       

تعیین میزان پوزولان در سیمان پوزولانی

برای تعیین پوزولان موجود در سیمان پوزولانی نخست باید مقدار CAO در نمونه مورد نظر تعیین شود و سپس با استفاده از فرمول زیر میزان پوزولان موجود در نمونه محاسبه گردد.


در این معادله فرض بر آن است كه مقدار CAO كلینكر سیمان پرتلند مورد مصرف در تولید سیمان پوزولانی 65 درصد می‏باشد و نمونه افت حرارتی نداشته باشد.  در معادله بالا :

 P: درصد پوزولان در سیمان پوزولانی

CPZ: درصد  CAO در سیمان پوزولانی (پس از کسر مقدار CAO موجود در سولفات کلسیم)

S : 7/1 برابر میزان سولفات كلسیم در سیمان

Cp : مقدار درصد CaO در پوزولان ( با فرض 5 درصد )

یادآوری - تعیین میزان پوزولان در سیمان پوزولانی اختیاری بوده و بنا به درخواست مصرف كننده باید توسط تولیدكننده انجام پذیرفته و گزارش شود.

منبع: همکلاسی - hamkelasy.com