هنگام اجرای یک پروژه، همیشه اولویت با استفاده از بهترین مصالح است. به همین دلیل، باید خواص سیمانهای مورد استفاده را بررسی و کیفیت آن‌ها را کنترل کرد. در بخش قبلی، خواص فیزیکی و شیمیایی سیمان را به طور کامل مورد بررسی قرار دادیم. ویژگی یک سیمان خوب با توجه به نیازهای پروژه تغییر می‌کند. با این وجود، از خواص زیر می‌توان به عنوان ویژگی یک سیمان خوب نام برد:
- استحکام کافی برای بنایی
- سختی و سفت شدن سریع
- پلاستیسیته (روانی) مناسب
- کارایی آسان
- مقاومت خوب در برابر رطوبت
انواع سیمان کدام هستند؟
با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، کیفیت و انواع سیمانهای مورد استفاده در ساخت سازه‌ها نیز گسترش یافت. امروزه، سیمانهای متنوعی در سازه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع اصلی سیمان از نظر مکانیزم گیرش و سفت شدن به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:
- «سیمان هیدورلیکی» (Hydraulic Cement)
- «سیمان غیر هیدرولیکی» (Non-Hydraulic Cement)
بر اساس ترکیبات و خواص آن‌ها نیز می‌توان انواع سیمانهای پرکابرد در سازه‌ها را به موارد زیر تقسیم کرد:
- «سیمان پرتلند معمولی» (Ordinary Portland Cement) یا OPC
- «سیمان پرتلند پوزولانی» (Portland Pozzolana Cement) یا PPC
- «سیمان سخت شونده» (Rapid Hardening Cement)
- «سیمان زودگیر» (Quick Setting Cement)
- «سیمان کم حرارت» (Low Heat Cement)
- «سیمان ضد سولفات» (Sulphate Resisting Cement)
- «سیمان سرباره ای» (Blast Furnace Cement)
- «سیمان آلومینا» (High Alumina Cement)
- «سیمان رنگی» (Colored Cement)
- «سیمان هوادار» (Air Entraining Cement)
- «سیمان انبساطی» (Expansive Cement)
- «سیمان ضد آب» (Hydrophobic Cement)
سیمان هیدرولیکی چیست؟
سیمانهای هیدرولیکی طی واکنش شیمیایی «هیدراتاسیون» (Hydration) یا آبپوشی سفت می‌شوند. سنگ آهک، رس و سنگ گچ، مواد اصلی سیمانهای غیر هیدرولیکی را تشکیل می‌دهند. با اعمال حرارت بالا به ترکیب این مواد، سیمانهای هیدرولیکی به دست می‌آیند. با وجود تاثیر مستقیم آب در گیرش سیمانهای هیدرولیکی، این مواد در برابر آب مقاوم هستند.
سیمان غیر هیدرولیکی چیست؟
سیمانهای غیر هیدرولیکی برای سفت شدن به آب نیاز ندارند. گیرش این نوع از سیمان‌ها در شرایط خشک صورت می‌گیرد. سیمانهای غیر هیدرولیکی از موادی نظیر آهک، گچ و اکسید کلراید ساخته می‌شوند. آهک هیدراته (آهک مرده)، یکی از انواع سیمانهای غیر هیدرولیکی است.
تفاوت سیمان هیدرولیکی و سیمان غیر هیدرولیکی در چیست؟
همان طور که اشاره کردیم، سیمان بر اساس نحوه سفت شدن به دو نوع هیدرولیکی و غیر هیدرولیکی تقسیم می‌شود. سیمان هیدرولیکی، پس از اضافه کردن آب و طی واکنش شیمیایی هیدراتاسیون یا آبپوشی سفت می‌شود. در طرف مقابل، سفت شدن سیمان غیر هیدرولیکی طی واکنشی به نام «کربوناتسیون» (Carbonatation) یا کربناته شدن صورت می‌گیرد. برای درک بهتر تفاوت بین سیمان هیدرولیکی و سیمان غیرهیدرولیکی باید با ترکیب شیمیایی این دو آشنا شد.
مراحل شیمیایی سفت شدن سیمان غیر هیدرولیکی چه هستند؟
سیمان غیر هیدرولیکی طی مراحل زیر (چرخه آهک) سفت می‌شود:
- «کلسیناسیون» (Calcination) یا تکلیس: با اعمال حرارت بالای 825 درجه به سنگ آهک به مدت 10 ساعت، آهک زنده به دست می‌آید (CaCO3→CaO+CO2).
- «شکفتن» (Slaking): از ترکیب آب با اکسید کلسیم، آهک هیدراته تشکیل می‌شود (CaO+H2O→Ca(OH)2).
- «گیرش» (Setting): آب به طور کامل تبخیر می‌شود.
- سیمان در معرض هوای قرار می‌گیرد و پس از چندین واکنش شیمیایی زمانبر، سفت می‌شود (Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O).
سیمان هیدرولیکی از چه موادی تشکیل می‌شود؟
در طرف مقابل، سیمان هیدرولیکی از سیلیکات‌ها و اکسیدها تشکیل می‌شود. چهار جز اصلی تشکیل دهنده سیمانهای هیدورلیکی عبارت هستند از:
- «بلیت» (Belite) با ترکیب شیمیایی 2CaO.SiO2
- «آلیت» (Alite) با ترکیب شیمیایی 3CaO.SiO2
- «سلیت» (Celite) یا تری‌کلسیم آلومینات با ترکیب شیمیایی 3CaO.Al2O3
- «براون میلریت» (Brownmillerite) با ترکیب شیمیایی 4CaO.AlO3.Fe2O3
خواص مکانیکی سیمانهای هیدرولیکی توسط سیلیکات‌های آن (بلیت و آلیت) کنترل می‌شود. به علاوه، رفتار این نوع سیمان‌ها در فاز مایع (هنگام قرارگیری ترکیب در کوره) نیز به دو ماده دیگر (سلیت و براون میلریت) بستگی دارد. به منظور دستیابی به خواص ویژه‌ای نظیر زمان گیرش بسیار پایین، جلوگیری از جمع‌شدگی، قابلیت استفاده در زیر آب و غیره می‌توان از افزودنی‌های شیمیایی یا معدنی در ترکیب سیمان‌ها استفاده کرد.