تحقیق اجرای اسکلت بندی

انواع سیمان پرتلند

موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، سیمان پرتلندره به 5 نوع زیرتقسیم بندی نموده است:

1- سیمان نوع یك (I) (سیمان پرتلند معمولی)

سیمان معمولی بوده و بیشترین كاربرد را دارد. در ساخت بتن ساختمان ها، جاده ها و كلیه كارهایی كه به خواص خاصی نیاز ندارند مورد استفاده قرار می‎گیرد. تقریبا 90 درصد كل سیمان مصرفی در جهان از سیمان پرتلند نوع یك است.

2- سیمان نوع دو (II) (سیمان اصلاح شده)

این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع یك مرغوب تر است. برای مواردی كه خطر حمله سولفات ها ضعیف باشد مصرف می گردد. این سیمان نسبت به  تیپ یك، كندگیرتر است و در موقع گیرش، حرارت كمتری تولید می‎كند. از این نظر برای بتن ریزی در هوای گرم مناسب بوده و درسازه هایی كه بایستی حرارت زایی سیمان كم باشد مانند پایه پل های بزرگ، لوله ها و دیوارهای حایل بزرگ استفاده می‎شود.

استفاده نمودن از این سیمان موجب می‎شود كه ازبالا رفتن دما جلوگیری نموده كه این مورد خصوصا در هوای گرم از اهمیت خاصی برخوردار است.

در محل هایی كه خطر حمله سولفات ها و كلرایدها به صورت همزمان مطرح باشد، (مانند سواحل جنوبی ایران) از این نوع سیمان استفاده می‎شود.

3- سیمان نوع سه (III) (سیمان با مقاومت اولیه زیاد یا سیمان زودسخت شونده)

از لحاظ شیمیایی مانند سیمان پرتلند معمولی است. ریز بودن آن موجب كسب مقاومت سریع در اوایل سن بتن می‎شود. بتنی كه از این نوع سیمان ساخته می شود، سرعت سفت و سخت شدن اولیه آن شبیه سیمان پرتلند معمولی است. اما پس از سفت شدن اولیه ، سرعت كسب مقاومت بتن بیشتر می‎شود.

این نوع سیمان در محل هایی مورد استفاده قرار می‎گیرد كه قالب ها باید حتی الامكان زود باز شوند و یا سازه باید سریعا مورد بهره برداری قرار گیرد.

این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع یك، حرارت بیشتری تولید  می كند، ازاین نظر استفاده از آن در هوای سرد توصیه می‎شود. زمان گیرش این نوع سیمان و سیمان پرتلند معمولاً تقریبا با هم برابر است.

4- سیمان پرتلند نوع چهار (IV) (سیمان كم حرارت)

روند كسب مقاومت این نوع سیمان به آهستگی صورت می‎گیرد. این سیمان نسبت به  سیمان پرتلند معمولی مقدار حرارت كمتری تولید می‎كند. به این دلیل برای بتن ریزی حجیم مانند سدهای وزنی و جایی كه كم شدن حرارت بتن، امری حیاتی است، مصرف می‎شود.

5- سیمان پرتلند نوع پنج (V) (سیمان ضد سولفات)

موقعی كه مقاومت در مقابل اثر شدید سولفات ها مورد نظر باشد، از این نوع سیمان استفاده میشود. معمولاً این سیمان نسبت به دیگر سیمان های پرتلند تیره تر است.

چنانچه برای ساختن بتن ازاین نوع سمیان استفاده شود، درهر مترمكعب بتن باید حداقل 280 كیلوگرم سیمان مصرف شود و حداكثر نسبت آب به سیمان باید برابر 55% باشد. این سیمان نسبت به سیمان معمولی دیرتر میگیرد.

سیمان رنگی

مقدار رنگ مصرفی درسیمان های رنگی حدود 5 تا 10 درصد وزن سیمان است. برای رنگ های قرمز، زرد، قهوه ای و سیاه ازاكسید اهن، برای رنگ های سیاه  وقهوه ای از اكسید منگنز، برای رنگ سبز از اكسید كرم، برای رنگ آبی از كبالت، برای رنگ سرمه ای از اولترامارین، برای رنگ سیاه از دوده، برای رنگ قهوه ای كهربای خام، باری رنگ زرد از گل اخراو برای سفید از اكسید تیتانیوم استفاده می‎شود.

خواص سیمان پرتلند

اغلب مشخصات فنی مربوط به سیمان پرتلند، برای تركیبات شیمیایی و خواص فیزیكی سیمان، یكسری محدودیت هایی را در نظر میگیرند. آزمایش های خواص فیزیكی سیمان ها باید صرفا برای ارزیابی خواص سیمان استفاده شوند و برای پی بردن بر خواص فیزیكی بتن، كاربرد آنچنانی را دارا نمی باشند.

ریزی (نرمی)

میزان آب گیری و گرمای آزاد شده تحت تاثیر ریزی سیمان می‎باشد. هر چه سیمان ریزتر باشد، میزان آب گیری (هیدراسیون) افزایش می یابد، بنابراین برروند رشد مقاومت سرعت می بخشد. هر چه سیمان ریزتر باشد آثار آن برمقاومت اساسا در خلال هفته اول  بروز می‎كند. با استفاده از آزمون نفوذ هوای بلین می‎توان ریزی سیمان را مشخص كرد.

اثرات ریزدانه تر بودن روی مقاومت اساسا در خلال هفت روز اول بروز می‎كند. حدود 85 تا 95 درصد ذرات سیمان از 45 میكرون كوچك تر می باشند.

سلامت

به ثبات حجم خمیر سیمان سخت شده پس ازگیرش، سلامت می گویند. عدم سلامت یا انبساط مخرب تاخیری، به دلیل وجود مقادیر پیش از اندازه آهك آزاد خوب پخته نشده یا منیزیم می‎باشد. اكثر مشخصات سمیان پرتلند، مقدار منیزیم و انبساط در دستگاه اتوكلاو را محدود می كند.

روانی                   

به تحرك نسبی مخلوط تازه ساخته شده یا قابلیت جریان یافته آن، روانی می گویند. روانی بتن را با آزمایش اسلامپ اندازه گیری می كنند.

زمان گیرش

برای تعیین زمان گیرش زمان ازدستگاه ویكات یا سوزن گیلمور استفاده می‎شود. گیرش اولیه خمیر سیمان نباید خیلی زود و گیرش نهایی آن نباید خیلی دیر رخ دهد. زمان گیرش سیمان توسط گچ موجود در آن تنظیم می‎شود. از جمله عواملی كه بر زمان گیرش سیمان تاثیر گذار می‎باشد می‎توان به ریزی سیمان، نسبت آب به سیمان و مواد افزودنی اشاره نمود.

زمان های گیرش بتن، به دلیل تغییرات دما و كاهش اب بتن در اثرتبخیر یا نفوذ به لایه های زیرین، با زمان های گیرش خمیر سیمان دارای رابطه مستقیم نمی باشد.

گیرش كاذب

كاهش چشمگیر حالت خمیری مخلوط به مدت كوتاه پس از اختلاط بدون آزاد شدن مقدار گرمای زیاد را گیرش كاذب می گویند. چنانچه بتن در مدت زمان بیشتر از زمان متعارف مخلوط گردد و یا اگر بدون اضافه نمودن اب، قبل از انتقال و تخلیه، دوباره مخلوط گردد، تمایل به گیرش كاذب در سیمان پرتلند از لحاظ تخلیه و منتقل نمودن آن مشكلی به وجود نمی آورد.

مقاومت فشاری

مقاومت فشاری سیمان با آزمون مكعب های استاندارد 50 میلی متری ملات سیمان، بر طبق 109  ASTM C به دست می‎آید. تركیبات شیمیایی سیمان و ریزی آن، مقاومت فشاری آن را تحت تاثیر قرار می‎دهد.

گرمای آب گیری (هیدراسیون)

به گرمای تولید شده در موقع واكنش سیمان و آب، گرمای آب گیری می گویند. مقدار گرمای تولید شه تركیبات شیمیایی سیمان بستگی دارد. از جمله عواملی كه بر مقدار گرمای تولید شده تاثیر پذیر می‎باشد می‎توان به نسبت آب به سیمان، ریزی و دمای عمل آوری افزایش یابد، گرمای آب گیری نیز افزایش می یابد.

مقادیر تقریبی گرمای تولید شده در خلال هفت روز اول، بر مبنای 100 درصد برای سیمان پرتلند تیپ یك به  صورت زیر می‎باشد:

تیپ 2        متوسط            80 تا 85 درصد

تیپ 3        با مقاومت اولیه بالا       تا 15 درصد

تیپ 4        كم حرارت         40 تا 60 درصئد

تیپ 5        ضد سولفات             60 تا 75 درصد

افت ناشی از حرارت دادن

افت حرارتی سیمان پرتلند ازحرارت دادن جرم مشخصی از یك نمونه سیمان در دمای 900 تا 1000 درجه سانتیگراد تا رسیدن به جرم ثابت به دست می‎آید. سپس كاهش جرم نمونه را مشخص می كنند. معمولاً افت حرارتی زیاد، نشان دهنده پیش آب گیری و كربناسیون می‎باشد كه ممكن است به دلیل انبار نمودن غلط و طویل مدت یا نامناسب در موقع حمل و نقل ایجاد شود.

چگالی

چگالی سیمان پرتلند حدود  15/3 می‎باشد. امكان دارد كه چگالی سیمان های سرباره آهن گذاری و سیمان های پرتلند پوزولانی در حدود  9/2 باشد. چگالی سیمان كه با روش ASTMC188 به دست می‎آید، نشانگر كیفیت سیمان نمی باشد. در اغلب موارد در محاسبات طرح مخلوط بتن مورد استفاده قرار میگیرد. سیمان فله به صورت تنی اندازه گیری می‎شود. در ایران پاكت های سیمان 50 كیلوگرم وزن و 33% مترمكعب حجم دارند.

مصالح سنگی

حدود 60 تا 75 درصد حجم بتن را تشكیل می دهند. مصالح سنگی باید از ذراتی با مقاومت كافی و با توانایی مناسب در برابر شرایط محیطی تشكیل شوند. مصالح سنگی بتن به دو دسته ریزدانه و درشت دانه تقسیم بندی می‎شوند. مصالح سنگی را كه روی الك نمره 4 باقی می ماند، مصالح درشت دانه و مصالح سنگی را كه از الك نمره 4 عبور می كنند، مصالح ریزدانه می گویند.

مصالح سنگی تاثیر به سزایی در هزینه و كیفیت بتن دارند، بنابراین كیفیت و سلامت آن ها دارای اهمیت ویژه ای می‎باشد. مصالح سنگی علاوه بر این كه درمقاومت بتن بسایر موثرند، در دوام و پایداری آن نیز تا حد زیادی موثرند.

مطابق آئین نامه، حداكثر اندازه اسمی سنگ دانه ها به مقادیر زیر محدود می‎شود:

 كوچك ترین بعد اعضا ،  ضخامت دال و  كوچك ترین فاصله آزاد بین آرماوترهای تقویت كننده یا غلاف ها.

چنانچه دربتن از دانه های سنگی یك اندازه استفاده شود به سیمان بیشتری نیاز است.

دانه های سنگی تیزگوشه نسبت به دانه های سنگی گرد گوشه، چسبندگی بهتری با ملات سیمان ایجاد می كنند و دارای مقاومت بیشتری می باشند. لازم به ذكر است كه دانه های سنگی تیزگوشه نسبت به دانه های سنگی گرد گوشه كارایی كمتری دارند. به طور كلی شكل و بافت سطحی دانه ها، دو خاصیت عمده دانه های سنگی هستند كه در خواص بتن موثرند.

برای ساختن بتن پی و بتن های حجیم باید حداكثر اندازه دانه های سنگی برابر 63 میلی متر باشد. در تهیه بتن معمولی و ساخت قطعات بتن آرمه، طبق مقررات ملی ساختمانی ایران، حداكثر اندازه دانه های مصرفی باید برابر 22 میلی متر باشد. در تهیه یك بتن در شرایط ثابت، هر چه حداكثر اندازه مصالح سنگی بیشتر باشد میزان آب مورد نیاز بیشتر می‎شود.

مدول نرمی یا ضریب نرمی (F.M)