سیمان پرتلند چیست + فرق سیمان پرتلند با سیمان معمولی؟

سیمان پرتلند، رایج ترین نوع سیمان است که به عنوان یک ماده اولیه بتن، ملات، گچ کاری و … در سراسر جهان مورد استفاده عمومی قرار می گیرد. این محصول پرکاربرد از سنگ گچ به همراه مواد آهکی و خاک رس، در دمای حدودی هزار و چهار صدو پنجاه درجه سانتی گراد به دست می آید و در ۸ تیپ مختلف با کاربردهای متنوع در ساخت‌وساز دسته بندی می شود. فرق سیمان پرتلند با سیمان معمولی در میزان حرارت هیدراتاسیون می باشد که گرمای کم هیدراتاسیون سیمان پرتلند دلیل اصلی استفاده گسترده از این محصول است. حرارت هیدراسیون سیمان پرتلند پوزولانی از سیمان معمولی کمتر است و در بتن ریزی های حجیم و هوای گرم از افزایش دمای بتن تازه و بروز ترک های حرارتی جلوگیری می کند.

سیمان پرتلند چیست؟

این محصول اساسی ترین ماده تشکیل دهنده بتن و از مهمترین سیمان‌های هیدرولیک مصنوعی است که به عنوان ماده اولیه بتن، ملات، گچ و غیره استفاده می شود. درواقع سیمان پرتلند یکی از پرمصرف ترین سیمان های پرکربن است که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد زیرا دارای مقدار زیادی سیلیس است که 13 درصد وزن آن را تشکیل می دهد. گرمای کم هیدراتاسیون سیمان پرتلند دلیل اصلی استفاده گسترده از آن است. به طور کلی، سیمان پرتلند دارای حرارت هیدراتاسیون کمتر از 400 درجه فارنهایت است، اما برخی از انواع گرمای هیدراتاسیون کمتر از 225 درجه فارنهایت دارند. سیمان پرتلند توسط جوزف آسفدین در سال 1824 اختراع شد. این فرد با پختن مواد آهکی به همراه خاک رس در دمای بالا نمونه اولیه سیمان پرتلند را کشف و به نام خود ثبت کرد. ترکیب اصلی انواع سیمان پرتلند شامل آهک، خاک رس و گچ است، که همراه با آب به عنوان یکی از اصلی‌ترین مصالح ساختمانی استفاده می‌شود. قیمت پایین سیمان پرتلند و در دسترس بودن طبیعی مواد اولیه، آن را به یک محصول ساختمانی بسیار محبوب تبدیل کرده است.

مراحل ساخت سیمان پرتلند

سیمان پرتلند فقط از ترکیب گروهی از مواد ساخته نمی شود. این نیاز به فرآیندی دارد که شامل یک سری مراحل پیچیده است که در ادامه توضیح خواهیم داد.

1. آسیاب کردن: برای ساخت این محصول ابتدا مواد خام را که شامل ترکیبات مواد آهکی از قبیل سنگ آهک یا گچ، سیلیس و آلومینیوم حاصل از رس یا شیل را آسیاب کرده و آنها را به یک پودر بسیار ریز تبدیل می کنند.

2. مخلوط کردن: در این مرحله پودرها را  با نسبت های از پیش تعیین شده با یکدیگر مخلوط می کنند.

3. حرارت دیدن در کوره: سپس آنها را در یک کوره بزرگ در دمای حدود ۱۴۰۰ درجه سلسیوس می پزند. این مواد ذوب و با یکدیگر ترکیب شده و بخشی از آنها به کلینکر تبدیل می شود.

4. ترکیب با سنگ گچ: کلینکر را پس از سرد شدن با مقداری سنگ گچ به صورت پودری ریز آسیاب می کند.

محصول تولید شده، سیمان پرتلند تجاری نام دارد که در سراسر جهان از پرکاربرد ترین مصالح ساخت و ساز شناخته می شود.

انواع سیمان پرتلند و کاربرد آنها

سیمان های پرتلند از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی و با توجه به درجه هیدراتاسیون و توانایی مقاومت در برابر حمله سولفات ها به انواع زیر طبقه بندی می شوند.

1.سیمان پرتلند معمولی یا تیپ یک

این محصول به سیمان همه منظوره معروف است که از مخلوط کردن گچ با کلینکر به دست می آید. این نوع سیمان برای استفاده در ساخت و سازهای بتنی عمومی هر جا که در معرض سولفات های خاک یا آب های زیرزمینی نباشد مناسب است و در پیاده‌روسازی و روسازی جاده تا ملات بنایی، پل‌های بتن آرمه و مخزن‌سازی مورد استفاده قرار می گیرد.

2. سیمان پرتلند اصلاح شده یا تیپ دو

این محصول حدود 6% C3A و 46% C3S دارد و یک سیمان اصلاح شده است که در ساخت و سازهایی که به مقدار زیادی بتن نیاز دارند (مثلاً سد) یا نیاز به مقاومت در برابر حمله سولفات ها یا کلریدها ( پروژه هایی که در تماس با آب زیرزمینی هستند)، بسیار مفید است. ما همچنین می توانیم از این سیمان برای ساخت پل یا لوله های بتنی استفاده کنیم. از ویژگی های اصلی آن می توان به مقاومت آن در برابر تخریب و خوردگی اشاره کرد. این بدان معناست که برای افزایش عمر مفید ساخت و ساز، نیازی به نگرانی در مورد تعمیر و نگهداری مداوم و جامع ساخت و ساز نداریم. علاوه بر این چون گرمازایی این نوع سیمان هنگام آبگیری از سیمان معمولی کمتر است، در بتن‌ریزی‌های حجیم و بتن‌ ریزی در هوای گرم نیز کاربرد دارد.

3. سیمان پرتلند زودگیر یا تیپ سه

این نوع سیمان مقاومت اولیه بسیار بالایی دارد و با گذشت روزها افزایش می یابد. سرعت گیرش سیمان تیپ 3 بسیار بالا است و برای ساخت و سازهای اضطراری یا عناصر پیش ساخته استفاده می شود. از انجاکه این نوع سیمان در هنگام گیرش بتن حرارت بالایی تولید می کند، بنابراین از آن می توان برای بتن ریزی در مناطق سردسیر استفاده شود.

نکته: این محصول بسیار شبیه سیمان پرتلند نوع 1 است، با این تفاوت که ذرات آن بسیار ریزتر هستند.

4. سیمان با حرارت زایی کم یا تیپ 4

این نوع سیمان که به سیمان کندگیر نیز معروف است، گرمای هیدراتاسیون پایینی دارد، بنابراین در کارهایی که نیاز به مقاومت اولیه زیادی ندارند و همچنین در سازه های بتنی بزرگ مانند تونل ها یا سدها استفاده می شود. این نوع سیمان پس از 30 روز به مقاومت مطلوب خود می رسد. با این حال، روند تقویت به آرامی و بدون توقف ادامه می یابد. این نوع سیمان غالباً در بتن‌ریزی‌های حجیم به ویژه در فصول گرم به مصرف می‌رسد.

5. سیمان پرتلند تیپ پنج یا ضد سولفات

از این نوع سیمان برای مصرف در بخشهایی از ساختمان که نیاز به مقاومت قوی در برابر حمله قلیایی و سولفات دارند (لوله ها، دال ها، فاضلاب ها، زیرساخت های بندری و …) استفاده می شود. برای دستیابی به این امر، کاهش میزان آلومینات تری کلسیم از ترکیب آن به دلیل آسیب پذیری آن در برابر سولفات ها ضروری است. لازم به ذکر است مقاومت این سیمان در مقایسه با مقاومت سایر سیمان های پرتلند پایین تر می باشد.

نکته: اگرچه حرارت زایی سیمان تیپ 5، تفاوت چندانی با سیمان  تیپ 4 ندارد ولی هزینه تمام شده و قیمت سیمان ضد سولفات به دلیل مواد اولیه خاص از سیمان های با حرارت زایی کم، بیشتر است. بنابراین، از این سیمان تنها باید در موارد ضروری استفاده شود و برای مصارف معمولی کاربرد ندارد.

6. سیمان پوزولانی 

از اختلاط پوزولان با سیمان پرتلند، سیمان پوزولانی PPC ایجاد می شود. پوزولان یک خاکستر آتشفشانی است که حاوی مواد معدنی سیلیکون و آلومینیوم می باشد. در سیمان پوزولانی، ppc تا 15 درصد سیمان نوع 1، 2 و 5 را تشکیل می دهد. این نوع سیمان به دلیل مقاومت در برابر سولفات، آب و سایر حملات شیمیایی دوام بیشتری نسبت به سیمان معمولی دارد. دمای هیدراتاسیون سیمان پرتلند پوزولانی از سیمان معمولی کمتر است و از افزایش دمای بتن تازه و بروز ترک های حرارتی در هنگام بتن ریزی سنگین و هوای گرم جلوگیری می کند. سیمان پوزولانی پرتلند در ساخت ساختمان های نزدیک سواحل دریا، سدها، سازه های دریایی و سایر سازه ها در مکان های مرطوب استفاده می شود. استفاده از این سیمان مقرون به صرفه است و اکثر پیمانکاران و سازندگان به منظور کاهش هزینه های پروژه از آن استفاده می کنند. 

علاوه بر سیمان های تیپ یک تا پنج و پوزولانی، سیمان سرباره، سیمان پرتلند سفید و رنگی، سیمان گروت پرتلند، سیمان پرآلومی، سیمان منبسط شونده نیز از انواع این نوع سیمان محسوب می شود

مزایای سیمان پرتلند

• قیمت مناسب و مقرون به صرفه
• تنوع بالای بتن تولید شده از سیمان پرتلند
• مقاومت بالا در برابر ترک خوردگی
• واکنش کم با آب

معایب سیمان پرتلند

• سوز آور است و می تواند در صورت تماس با پوست باعث سوختگی چشم و بینی می شود.
• برای ریه نیز ضرر دارد و ممکن است باعث سرطان ریه شود.
• مصرف انرژی بسیار بالا
• ایجاد آلودگی محیط زیست

فرق سیمان پرتلند با سیمان معمولی چیه؟

سیمان معمولی که از پختن سنگ های طبیعی در طبیعت تولید می شود به سیمان پرتلند معمولی شبیه است و ترکیب شیمیایی نزدیک به آهک را دارد. درجه پخت و حرارت سیمان معمولی از سیمان پرتلند کمتر می باشد.