بررسی خواص اصلی سازنده های سیمان

بررسی خواص اصلی سازنده های سیمان

خواص اصلی سازنده های سیمان

سیلیكات 3 كلسیم ـ سازنده و تركیب فعال سیمان پرتلند است كه در كلنكر به كل دانه هائی بنام آلبت Alite وجود دارد (C₃S ناخالصیهائی همراه دارد كه بحال معلق‌اند). خواص آلیت با C₃S خالص اندكی متفاوت است.

C₃S موجب زیاد شدن مقاومت سیمان می‌شود و حرارت آبگیری آن بالنسبه زیاد است.

در زیر میكروسكوپ دانه های آن به شكل چندضلعی است كه طول متوسط هر ضلع آن m 50 می‌باشد.

C₃S در درجه حرارت بالاتر از °1900 سانتیگراد تجزیه و تبدیل به C₃S و سیلیس می‌گردد.

همچنین در حین سرد كردن كلنكر هرگاه درجه حرارتی مدتی در حوالی °1100 بماند آلیت تجزیه شده و به C₂S و آهك تبدیل می‌گردد. آهك تولید شده در این عمل را آهك ثانوی می نامند (در مقابل آهكی كه از تجزیه كربنات كلسیم حاصل شده و به نام آهك اولی معروف است).

سیلیكات 2 كلسیم ـ تركیبی است كه موجب سخت شدن سیمان با مرور زمان می‌شود. این تركیب هم ناخالصیهائی همراه دارد كه خواص آن را اندكی متغیر می سازد و به نام Belite معروف است.

C₂S را حداقل به چهار شكل، در درجات مختلف حرارت تشخیص داده‌اند:

°2130ـ°1470 C₂S (a) °675 C₂S (b)

°1470ـ°675 C₂S (a) °820 C₂S (g)

وقتی كه شكل b به g تبدیل می‌شود حجم آن تا 10% زیاد و در نتیجه باعث خردشدن دانه ها و تشكیل گرد می‌گردد. این پدیده را پراكندگی و شگفتگی نامند كه مخصوصاً در كلنكرهائی كه C₂S (b) زیاد دارد مشاهده می‌شود.

C₂S (g) عملاً خاصیت هیدرولیك ندارد.

دانه های b كه تعداد آنها در كلنكر بیشتر است باشكال مختلف و اغلب كروی شكل است كه قطر متوسط آنها m 30 و سطح دانه های آن مخطط و یا صاف است (مخططها از تبدیل شكل a به b حاصل شده اند).

تبدیل شكل b به g را ممكن است با افزون Mn₂O₃ و B₂O₅ و As₂O₅ و P₂O₅ جلوگیری نمود. (زیرلا كه g خاصیت هیدرولیك ندارد).

درحین سرد شدن نیز هرگاه C₂S (b) بصورت دانه های درشت باشد در °500 به g تبدیل می شود، و حال انكه هرگاه دانه های آن ریز (به قطر كوچكتر از m5) باد تا درجه حرارت معمولی به شكل b باقی بماند. زیرا در اینحالت امكان تشكیل دانه اولیه g در محیطی كه دانه ها ریز است كمتر می‌شود.

آلومینات 3 كلسیم C₃A : تركیبی است كه موجب گیرش سریع سیمان می‌شود و حرارت آبگیری آن بیش از سایر سازنده های سیمان است. دانه ها آن متبلور و شكل آنها برحسب كیفیت دانه ها درشت و مستطیل است.

بطور كلی اگر سد كردن كلنكر سریع باشد، دانه ها ریز، و هرگاه سرد كردن آهسته باشد، دانه ها درشت و مستطیل است.

آلومنیوفریت 4 كلسیم C₄AF : این تركیب عملا در مقاومت سیمان مؤثر نیست و در مایع صاف كلنكر وجود دارد.

تبصره ـ مجموعه C₃A + C₄AF را اكثر بنام سیلت Celite می نامند.

همچنین مجموعه Al₂O₃+Fe₂O₃را اكثر بصورت R₂O₃ معرفی می‌كنند.

رل سازنده های مختلف: برای آن كه مقاومتهای سیمان زیاد باشد باید نسبت در آن افزایش یابد. و برعكس اگر بخواهیم كه حرارت متصاعد سیمان در موقع آب زدن كم باشد (در مرود استعمال مقادیر عظیم سیمان مثل سدسازی و پل‌سازی و غیره) باید مقدار C₂Sنسبت به C₃Sزیاد باشد.

برای این منظور لازم است ضریب سیلیسی سیمان را زیاد و ضریب هیدرولیك و آلومینوفریت آن را كم نمود.

هرگاه بخواهیم كه مقاومت سیمان را در مقابل آبهای سولفات دار زیاد نمائیم باید (در مورد سیمانهای دریائی) مقدار C₃A را در سیمان افزایش دهیم.

آزمایشهای سیمان

از آنجا كه كیفیت سیمان در تولید یك بتن خوب بسیار مؤثر می باشد، لازمست كه در ساخت سیمان كنترلهای دقیقی بعمل آید. در كارخانه‌های سیمان برای تولید سیمانی مطابق استانداردهای بین المللی آزمایشهای متعددی روی سیمان انجام می‌گیرد.

همچنین خریداران و آزمایشگاههای خصوصی علاقه دارند با انجام آزمایشهای لازم، سیمانی مناسب با كارهایا ختصاصی خود را انتخاب نمایند. آزمایشهای تعیین خواص شیمیائی تركیبات سیمان در این كتاب آورده نشده است. علاقمندان می توانند به استانداردهای ASTM و BS 4550 مراجعه كنند. در این‌جا آزمایشهای ریزی، زمان گیرش، سلامت و مقاومت سیمان براساس استانداردهای ASTM و BS توضیح داده می شوند.

ریزی سیمان

هیدراتاسیون سیمان از سطح دانه های آن آغاز می‌شود. كل سطح جانبی دانه ها، نماینده مواد تركیب شونده با آب می باشد، سرعت واكنش شیمیائی آب و سیمان، به ریزی سیمان مربوط بوده و لذا برای هیدراتاسیون سریع و افزایش مقاومت سریع، سیمانی با ریزی بالا مورد نیاز است. در مقابل باید هزینة آسیاب دانه ها تا ریزی بالا و اثراتی را كه سیمانهای ریز بر روی كارآیی بتن تازه، خواص دراز مدت و میزان گچ موردنیاز می گذارد، درنظر داشت.