سیمان‌های پرتلند، سیمان‌هایی هیدرولیکی‌اند که اساساً از فازهای (ترکیبات اصلی) سیلیکاتی و آلومیناتی تشکیل شده‌اند. واکنش شیمیایی سیمان‌های هیدرولیکی با آب باعث گیرش و سخت شدن آنها می‌گردد. در حین این واکنش، که آبگیری (هیدراسیون) نامیده می‌شود، سیمان با آب ترکیب می‌شود و توده‌ای سنگ‌مانند، تولید می‌کند. وقتی خمیر سیمان (ترکیب سیمان و آب) به سنگدانه‌ها (ماسه و شن، خرده‌سنگ یا سایر مصالح دانه‌ای) افزوده می‌شود، مانند چسب عمل می‌کند و سنگدانه‌ها را به یکدیگر می‌چسباند و بتن را پدید می‌آورد.
ترکیبات اصلی سیمان پرتلند عبارتند از: تری کلسیم سیلیکات (C3S) که معمولاً بیشترین بخش سیمان را تشكیل می‌دهد و مقاومت اولیه بتن به دلیل وجود این ترکیب می‌باشد و با زیاد شدن آن، مقاومت اولیه نیز افزایش می‌یابد. دی‌کلسیم سیلیکات (C2S) در افزایش مقاومت درازمدت بتن پس از یک ماه تأثیر بسزایی دارد. تری‌کلسیم آلومینات (C3A) در فرآیند تولید سیمان به عنوان گدازآور عمل می‌نماید، دمای پخت كلینكر را كاهش می‌دهد و در زمان گیرش اولیه، تأثیر بسیار زیادی خواهد داشت و تترا کلسیم فرو آلومینات (C4AF ) دمای پخت كلینكر را كاهش می‌دهد و به عنوان یك روان‌ساز در پخت كلینكر عمل می‌نماید.
استانداردC150 ASTM سیمان پرتلند را به هشت گروه تقسیم می‌کند که در جدول2-1 آمده است:
جدول2-1 انواع سیمان پرتلند
| نوع I
نوع IA نوع II نوع IIA نوع III نوع IIIA نوع IV نوع V |
معمولی
معمولی با مواد حباب‌ساز مقاومت متوسط در برابر سولفات (نوع I اصلاح شده) مقاومت متوسط در برابرسولفات و با مواد حباب‌ساز زود‌سخت‌شونده زود‌سخت‌شونده با مواد حباب‌ساز با گرمای کم هیدراسیون مقاوم در برابر سولفات |
خواص عمومی سیمان‌های پرتلند به شرح زیر است:
نوعI : برای مصارف عام و مناسب برای همه کارهایی است که خواص سایر انواع سیمان در آنجا مورد‌نیاز نیست.
نوع II: هرجا که لازم باشد در برابر حمله معتدل سولفات‌ها اقدامات احتیاطی بعمل آید، از این سیمان استفاده می‌شود. مصرف این نوع سیمان باعث کاهش سرعت افزایش دما می‌شود که بویژه در بتن‌ریزی در بتن حجیم دارای اهمیت است.
نوع III: این نوع سیمان، زود‌سخت‌شونده است و مقاومت آن در روزهای اولیه بتن‌ریزی به سرعت افزایش می‌یابد. مقاومت فشاری یك روزه ملات ساخته شده با این سیمان حداقل در حدود ١٢۵ كیلوگرم بر سانتی‌مترمربع و مقاومت ٣ روزه آن حداقل ٢۴٧ كیلوگرم بر سانتی‌مترمربع می‌باشد و در نهایت مقاومت فشاری ٧ روزه آن در حدود مقاومت فشاری ٢٨ روزه سیمان تیپ I خواهد بود. به علت زودسخت‌شوندگی، گرمای هیدراسیون این سیمان بسیار زیاد بوده و در ساعات اولیه مصرف، گرمای زیادی از آن آزاد می‌شود، به همین جهت مصرف آن در مناطق گرمسیر در بتن‌های درجا و یا در بتن‌ریزی‌های حجیم توصیه نمی‌گردد. بعلت زودسخت‌شوندگی این سیمان، زمان قالب‌برداری را به نسبت سیمان‌های معمولی حتی به نصف تقلیل می‌دهد. در بتن ریزی در هوای سرد، پیش‌ساختگی‌ها و یا در كارگاه‌هایی كه از قالب لغزنده در هوای سرد استفاده می‌شود، استفاده از این نوع سیمان، سرعت كار را به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد.
نوع IV: گرمای هیدراسیون این سیمان بسیار کم بوده و به همین دلیل در بتن‌ریزی‌های حجیم مانند سدسازی‌ها و غیره این نوع سیمان مصرف می‌شود. با استفاده از این نوع سیمان در مكان‌هایی كه در آن بتن‌ریزی‌هایی با ارتفاع لیفت زیاد انجام می‌شود، مانند پایه پل‌ها كه مجبوریم بتن را در لایه‌های۴٠ تا ۵٠ سانتی‌متری بریزیم، فرصت کافی برای ریختن بتن در لایه‌های مختلف بدون آنكه در آن درز سرد ایجاد شود، وجود دارد. مصرف این نوع سیمان در مناطق گرمسیر نیز پیشنهاد می‌شود. این سیمان دارای مقاومت اولیه كمی می‌باشد و آهنگ سخت شدن آن از انواع دیگر سیمان‌ها كندتر است، ولی مقاومت درازمدت آن تقریباً مساوی یا بیشتر از سایر سیمان‌ها است.
نوع V: فقط در بتن‌هایی که در معرض حمله شدید سولفات‌ها قرار دارند و اساساً در جاهایی که خاک‌ها یا آب‌های زیرزمینی دارای مقدار زیادی سولفات هستند، بکارمی‌رود. از این نوع سیمان در مناطقی كه بتن مسلح در معرض حمله كلریدها قرار دارد، استفاده نمی‌شود.
همچنین بر اساس استاندارد 389 ایران، سیمان پرتلند مشتمل بر پنج نوع به شرح زیر می‌باشد:
- سیمان پرتلند نوع یك با نشانه “پ– 1”: به عنوان سیمان پرتلند معمولی برای مصارف عمومی در ساخت ملات یا بتن بكارمی‌رود. سیمان پرتلند نوع یك به سه دسته مقاومتی 325-1، 425-1 و 525-1 تقسیم می‌شود که اعداد ذکر شده حداقل مقاومت فشاری ملات ماسه سیمان استاندارد آنرا طبق استاندارد ایران (برحسب كیلو گرم بر سانتی متر مربع) نشان می‌دهد.
- سیمان پرتلند نوع دو با نشانه “پ- 2”: به عنوان سیمان پرتلند اصلاح شده، مصرف ویژه آن در ساخت بتن‌هایی است كه گرمای هیدراسیون متوسط برای آنها ضرورت داشته و حمله سولفات‌ها در حد متوسط باشد. حداقل مقاومت فشاری3و7و 28 روزه ملات ماسه سیمان استاندارد آن به ترتیب 100 و 175 و 315 كیلو گرم بر سانتی متر مربع می‌باشد. در این سیمان مقدار C3A به 8 درصد محدود می‌شود و گرمای هیدراسیون 7 روزه آن به حداکثر 70 كالری بر گرم محدود می‌گردد.
- سیمان پرتلند نوع سه با نشانه “پ- 3”: به عنوان سیمان پرتلند با مقاومت اولیه زیاد، در شرایطی كه مقاومت اولیه زیاد موردنظر باشد، بكار می‌رود. این سیمان فعلاً در ایران تولید نمی‌شود اما امکان تولید آن وجود دارد. مقاومت 1 روزه و 3 روزه ملات ماسه سیمان استاندارد آن به ترتیب 125 و 240 كیلو گرم بر سانتی متر مربع می‌باشد.
- سیمان پرتلند نوع چهار با نشانه “پ- 4”: به عنوان سیمان پرتلند با حرارت كم در شرایطی كه گرمای هیدراسیون كم در بتن موردنظر باشد، بكار می‌رود.این سیمان براساس سفارش خریدار در ایران تولید می‌شود. مقاومت 7 و 28 روزه ملات ماسه سیمان استاندارد آن به ترتیب 70 و 180 كیلو گرم بر سانتی متر مربع می‌باشد و C3A آن به 7 درصد و گرمازایی 7 و 28 روزه آن به ترتیب به 60 و70 كالری بر گرم محدود می‌گردد.
- سیمان پرتلند نوع پنج با نشانه “پ- 5”: به عنوان سیمان پرتلند ضد سولفات در شرایطی كه مقاومت زیاد بتن در برابر سولفات‌ها موردنظر باشد، بكار می‌رود. مقدار C3A آن به 5 درصد و C4AF+2C3A آن به 25درصد محدود می‌گردد. مقاومت ملات ماسه سیمان استاندارد آن در سنین 3، 7 و 28 روزه به ترتیب حداقل 85، 150 و 270 كیلوگرم بر سانتی متر مربع می‌باشد.
سیمان پرتلند سفید نیز در ایران تولید می‌شود و می‌تواند در بتن نیز مصرف شود، هر چند در ایران عمدتاً در کارهای بنایی و تزئینی و ساخت موزاییک به کار می‌رود. حداقل مقاومت فشاری ملات ماسه سیمان استاندارد3، 7 و 28 روز آن به ترتیب 110، 175 و 315 كیلو گرم بر سانتی‌متر مربع می‌باشد. در پاره‌ای موارد، دوام بتن و ملات ساخته شده با این سیمان در محیط‌های گرم و مرطوب بهتر از سایر سیمان‌ها دیده شده است. استاندارد 2931 ایران به این سیمان‌ها می‌پردازد.
در ایران استاندارهای دیگری در زمینه سیمان پرتلند مرکب و سیمان پرتلند بنایی نیز تنظیم و منتشر شده است که تولید آن امکان پذیر می‌باشد.
منبع:کتاب راهکارهای کاهش مصرف سیمان:دکتر محسن تدین
