عیار سیمان چیست
مقدار سیمان موجود در واحد حجم بتن یا ملات ، که ترجیحاً بر حسب وزن بیان می‌شود ، اما گاهی آن را برحسب کیسهٔ سیمان در هر یارد مکعب بتن نیز بیان می‌کنند. مثلاً می‌گویند مخلوط ۶ ، ۱/۲ کیسه.
واحد عیار سیمان
کیلو گرم در متر مکعب می باشد یعنی در هر متر مکعب بتن یا ملات چقدر سیمان وجود دارد.
نمونه ای از عیار سیمان
عیار بتن معمولا بین 300 الی 500 کیلو سیمان در یک متر مکعب بتن می باشد
عیار ملات سیمانی بین 150 الی 350 کیلو سیمان در یک متر مکعب ملات می باشد
عیار سیمان تیرچه بین 250 الی 400 کیلو سیمان در یک متر مکعب بتن می باشد
عیار ملات ماسه سیمان بین 150 الی 350 کیلو سیمان در یک متر مکعب ملات می باشد
عیار سیمان بلوک بین 100 الی 300 کیلو سیمان در یک متر مکعب ملات می باشد
نحوه محاسبه عیار سیمان :
ابتدا حجم کل ملات یا بتن را محاسبه نموده بعد مقدار مصرفی سیمان در این حجم را محاسبه کرده و با این مقدار عیار سیمان گفته می شود.
سیمان ماده‌ای چسبنده‌است که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یکپارچه از ذرات متشکله را دارا میباشد و از ترکیب مصالح آهکی، رس، سیلیس و اکسیدهای معدنی در دمای ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد ساخته می‌شود. به جسم حاصل، پس از حرارت دادن کلینکر گویند و از آسیاب کردن آن بهمراه مقدار مناسبی سنگ گچ سیمان تیپ های مختلف بدست می آید و همچنین اضافه نمودن پوزولان به کلینکر و گچ سیمان پوزولانی حاصل می شود . اندازه دانه های کلینکر۲۰-۵ میلی متر و رنگ آن سبز تیره میباشد.
اجزای تشکیل دهنده سیمان
مصالح آهکی (حدود ۶۰٪ الی ۶۷٪)
• رس (حدود ۳٪ الی ۷٪)
• سیلیس (۱۷٪ الی ۲۷٪)
• اکسیدهای معدنی
• اکسید آهن (۰/۵٪ الی ۶٪)Fe۲O۳
• اکسید سدیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)Na۲O
• اکسید منیزیم (۰/۱٪ الی ۴/۵٪)MnO
• اکسید پتاسیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)K۲O
• اکسید آلومینیوم (۳٪ الی ۸٪)Al۲O۳
انواع سیمان
سیمان پرتلند تیپ I
سیمان پرتلند تیپ II
سیمان پرتلند تیپ III
سیمان پرتلند تیپ IV
سیمان پرتلند تیپ V
سیمان پوزولان
سیمان آمیخته
سیمان برقی (پرآلومین)
سیمان رنگی
سیمان سفید
سیمان سرباره‌ای ضد سولفات
سیمان پرتلند آهکی
سیمان بنائی
سیمان نسوز
سیمان چاه نفت
سیمان پرتلند ضدآب
سیمان باگیرش تنظیم شده
روشهای ساخت سیمان
روش تر
روش نیمه تر
روش نیمه خشک
روش خشک
شیمی ترکیبات سیمان
مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساسا از اکسیدهای کلسیم و سیلیسیم و آهن تشکیل شده‌است. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و غیر از مقداری آهک آزاد باقی مانده، که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته‌است، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می‌شوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به صورت بلوری و بی شکل ظاهر می‌گردند. دانه‌های بی شکل که اکثرا شیشه‌ای هستند و دانه‌های بلوری شده، درحالی که یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی هستند. برای سیمان معمولی، درصد ترکیبات حاصل از فعل و انفعالات فوق با داشتن درصد اکسیدهای موجود در کلینکر و با فرض اینکه کریستاله شدن کامل انجام پذیرفته باشد قابل محاسبه‌است. چهارترکیب اصلی سیمان عبارتند از:تری کلسیم سیلیکات، دی کلسیم سیلیکات، تری کلسیم آلومینات، تترا کلسیم آلومینو فریت؛ که به ترتیب با علائم اختصاری به صورت: C۴AF C۳A C۲S C۳S نامیده می‌شوند.
معادلات بوگ
محاسبه مربوط به میزان ترکیبات سیمان حاصل از اکسیدهای اصلی تشکیل دهنده آن توسط بوگ انجام شده و به نام معادلات بوگ معروف میباشد. این معادلات درصد ترکیبات اصلی سیمان را نمایش می‌دهد.
C۳S = ۴٫۰۷۱۰(CaO)-۷٫۶۰۲۴(SiO۲)-۱٫۴۲۹۷(Fe۲O۳)-۶٫۷۱۸۷(Al۲O۳
C۲S = ۸٫۶۰۲۴(SiO۲)+۱٫۰۷۸۵(Fe۲O۳)+۵٫۰۶۸۳(Al۲O۳)-۳٫۰۷۱۰(CaO
C۳A = ۲٫۶۵۰۴(Al۲O۳)-۱٫۶۹۲۰(Fe۲O۳
C۴AF = ۳٫۰۴۳۲(Fe۲O۳
خواص ترکیبات اصلی سیمان
سیلیکات‌ها یعنی C۲S و C۳S ترکیبات اصلی و مهم سیمان می‌باشند و مقاومت سیمان هیدراته شده به آنها بستگی دارد. اکسیدهای تشکیل دهنده این سیلیکات‌ها تاثیرات مهمی روی شکل اتمی و کریستالی و خواص هیدرولیکی انها دارند. حضور C۳A در سیمان سودمند نیست. این ترکیب نقشی در مقاومت سیمان، به جز کمی در سن اولیه آن، نداشته و بعد از سخت شدن سیمان در صورت حمله سولفاتی با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم (اترینگایت) سبب خرابی بتن می‌گردد. ولی C۳A در فرایند تولید در ترکیب اکسیدکلسیم با اکسیدسیلیسیم سهولت ایجاد کرده و سودمند است. C۴AF که به میزان کمی به وجود می‌آید در مقابل سه ترکیب دیگر نقش عمده‌ای در خواص سیمان ندارد. به هرحال این ترکیب با سنگ گج سیمان، سولفوفریت کلسیم تشکیل می‌دهد که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات‌ها را تسریع می‌کند.
واحد عیار سیمان
کیلو گرم در متر مکعب می باشد یعنی در هر متر مکعب بتن یا ملات چقدر سیمان وجود دارد.
نمونه ای از عیار سیمان
عیار بتن معمولا بین 300 الی 500 کیلو سیمان در یک متر مکعب بتن می باشد
عیار ملات سیمانی بین 150 الی 350 کیلو سیمان در یک متر مکعب ملات می باشد
عیار سیمان تیرچه بین 250 الی 400 کیلو سیمان در یک متر مکعب بتن می باشد
عیار ملات ماسه سیمان بین 150 الی 350 کیلو سیمان در یک متر مکعب ملات می باشد
عیار سیمان بلوک بین 100 الی 300 کیلو سیمان در یک متر مکعب ملات می باشد
نحوه محاسبه عیار سیمان :
ابتدا حجم کل ملات یا بتن را محاسبه نموده بعد مقدار مصرفی سیمان در این حجم را محاسبه کرده و با این مقدار عیار سیمان گفته می شود.
سیمان
سیمان ماده‌ای چسبنده‌است که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یکپارچه از ذرات متشکله را دارا میباشد و از ترکیب مصالح آهکی، رس، سیلیس و اکسیدهای معدنی در دمای ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد ساخته می‌شود. به جسم حاصل، پس از حرارت دادن کلینکر گویند و از آسیاب کردن آن بهمراه مقدار مناسبی سنگ گچ سیمان تیپ های مختلف بدست می آید و همچنین اضافه نمودن پوزولان به کلینکر و گچ سیمان پوزولانی حاصل می شود . اندازه دانه های کلینکر۲۰-۵ میلی متر و رنگ آن سبز تیره میباشد.
اجزای تشکیل دهنده سیمان
مصالح آهکی (حدود ۶۰٪ الی ۶۷٪)
• رس (حدود ۳٪ الی ۷٪)
• سیلیس (۱۷٪ الی ۲۷٪)
• اکسیدهای معدنی
• اکسید آهن (۰/۵٪ الی ۶٪)Fe۲O۳
• اکسید سدیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)Na۲O
• اکسید منیزیم (۰/۱٪ الی ۴/۵٪)MnO
• اکسید پتاسیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)K۲O
• اکسید آلومینیوم (۳٪ الی ۸٪)Al۲O۳
انواع سیمان
سیمان پرتلند تیپ I
سیمان پرتلند تیپ II
سیمان پرتلند تیپ III
سیمان پرتلند تیپ IV
سیمان پرتلند تیپ V
سیمان پوزولان
سیمان آمیخته
سیمان برقی (پرآلومین)
سیمان رنگی
سیمان سفید
سیمان سرباره‌ای ضد سولفات
سیمان پرتلند آهکی
سیمان بنائی
سیمان نسوز
سیمان چاه نفت
سیمان پرتلند ضدآب
سیمان باگیرش تنظیم شده
روشهای ساخت سیمان
روش تر
روش نیمه تر
روش نیمه خشک
روش خشک
شیمی ترکیبات سیمان
مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساسا از اکسیدهای کلسیم و سیلیسیم و آهن تشکیل شده‌است. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و غیر از مقداری آهک آزاد باقی مانده، که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته‌است، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می‌شوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به صورت بلوری و بی شکل ظاهر می‌گردند. دانه‌های بی شکل که اکثرا شیشه‌ای هستند و دانه‌های بلوری شده، درحالی که یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی هستند. برای سیمان معمولی، درصد ترکیبات حاصل از فعل و انفعالات فوق با داشتن درصد اکسیدهای موجود در کلینکر و با فرض اینکه کریستاله شدن کامل انجام پذیرفته باشد قابل محاسبه‌است. چهارترکیب اصلی سیمان عبارتند از:تری کلسیم سیلیکات، دی کلسیم سیلیکات، تری کلسیم آلومینات، تترا کلسیم آلومینو فریت؛ که به ترتیب با علائم اختصاری به صورت: C۴AF C۳A C۲S C۳S نامیده می‌شوند.
معادلات بوگ
محاسبه مربوط به میزان ترکیبات سیمان حاصل از اکسیدهای اصلی تشکیل دهنده آن توسط بوگ انجام شده و به نام معادلات بوگ معروف میباشد. این معادلات درصد ترکیبات اصلی سیمان را نمایش می‌دهد.
C۳S = ۴٫۰۷۱۰(CaO)-۷٫۶۰۲۴(SiO۲)-۱٫۴۲۹۷(Fe۲O۳)-۶٫۷۱۸۷(Al۲O۳
C۲S = ۸٫۶۰۲۴(SiO۲)+۱٫۰۷۸۵(Fe۲O۳)+۵٫۰۶۸۳(Al۲O۳)-۳٫۰۷۱۰(CaO
C۳A = ۲٫۶۵۰۴(Al۲O۳)-۱٫۶۹۲۰(Fe۲O۳
C۴AF = ۳٫۰۴۳۲(Fe۲O۳
خواص ترکیبات اصلی سیمان
سیلیکات‌ها یعنی C۲S و C۳S ترکیبات اصلی و مهم سیمان می‌باشند و مقاومت سیمان هیدراته شده به آنها بستگی دارد. اکسیدهای تشکیل دهنده این سیلیکات‌ها تاثیرات مهمی روی شکل اتمی و کریستالی و خواص هیدرولیکی انها دارند. حضور C۳A در سیمان سودمند نیست. این ترکیب نقشی در مقاومت سیمان، به جز کمی در سن اولیه آن، نداشته و بعد از سخت شدن سیمان در صورت حمله سولفاتی با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم (اترینگایت) سبب خرابی بتن می‌گردد. ولی C۳A در فرایند تولید در ترکیب اکسیدکلسیم با اکسیدسیلیسیم سهولت ایجاد کرده و سودمند است. C۴AF که به میزان کمی به وجود می‌آید در مقابل سه ترکیب دیگر نقش عمده‌ای در خواص سیمان ندارد. به هرحال این ترکیب با سنگ گج سیمان، سولفوفریت کلسیم تشکیل می‌دهد که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات‌ها را تسریع می‌کند.
