مقاله کامل در مورد سیمان پرتلند پوزولانی P.P.Cement

مقدمه :
افزایش روز افزون جمعیت و نیاز به فضاهای مسکونی، اداری، ورزشی، آموزشی و... امری عادی واجتناب ناپذیر میباشد . در این راستا ساخت و سازها ، عملیات ساختمانی که به صورت ساخت اولیه ، مرمت ، بازسازی موقت ، بازسازی کامل بناها انجام میگیرد نیازمند علم و دانش فنی ، مصالح استاندارد ، اکیپ اجرائی ماهر و تخصص ، آگاهی و شناخت بروز افراد شاغل در بخش ساختمان است .
با توجه به اینکه بتن ، مصالح مناسبی برای امر ساخت و ساز بوده و اهمیت بسیار بالایی دارد . شرایط تولید ، مواد اولیه ، مواد ثانویه و مواد مضاف بتن و مهمتر از همه سیمان و جایگزین های مناسب برای آن در تولید بتن بایستی مورد مطالعه کاملاً علمی، فنی و مهندسی قرار گیرد ، تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزایش مقاومت آن پیشرفت هایی حاصل شود ، هم از نظر اقتصادی در هزینه ها صرفه جویی گردد یکی از بهترین راهکارهای موجود ، یافتن جایگزینهای مناسب برای سیمان مصرفی در بتن است و در این زمینه استفاده از منابع و مصالح طبیعی با حفظ محیط زیست و منابع ارزشمند کشور ایده بسیار کارآمد و پرثمری میباشد .
چنانچه تولید سیمان با شرایط فوق گامی در جهت پیشرفت جامعه بحساب می آید ، استفاده و بکارگیری آگاهانه و بجا از آن توسط مهندسین و افراد شاغل در بخش ساخت و ساز کشور نتایج مطلوب تری بدست می آورد .
چکیده :
سیمان پرتلند - مواد پوزولانی - بتن - مقاومت و دوام
سیمان پرتلند پوزولانی و ارزیابی واکنش زائی
سیمان پرتلند پوزولانی معمولی , مخلوطی است از حداقل 5 و حداكثر 15 درصد پوزولان طبیعی و دست كم 85 درصد كلینكر یا سیمان پرتلند با نرمی مشخص كه در مجاورت آب به صورت جسم چسبنده‏ای در كارهای ساختمانی مصرف می‏گردد . این سیمان با نماد " پ پ " نشان داده میشود .
پوزولان یک ماده طبیعی یا مصنوعی حاوی سیلیس فعال یا سیلیس آلومیناتی است که به تنهایی ارزش چسبندگی ندارد ، ولی بصورت پودر شده و درحضوررطوبت و در دمای معمولی با هیدراکسید کلسیم واکنش شیمیائی حاصل کرده و ترکیباتی را که خواص چسبندگی دارد ، بوجود می آورد . ماده پوزولانی بایستی بصورت آسیاب شده باشد تا درحضور آب با آهک ، سیلیکاتهای کلسیم پایدار با خواص چسبندگی ایجاد کند .
مواد پوزولانی از خاکستر آتشفشانی غیربلورین- پوزلانی اصلی - پودرسنگ ، سنگهای رسی و چرتهای اوپالینی ، خاک دیاتومه ای کلسینه شده ، خاک رس پخته شده ، خاکستر بادی ودوده سیلیسی و غیره بدست می آید .
جهت ارزیابی درجه فعالیت واکنش زائی مواد پورولانی با سیمان ، آئین نامه ASTM.C- 618-78 سنجش ضریب فعالیت پوزولانی را توصیه می نماید که این ضریب از تعیین مقاومت مخلوطها با جایگزین نمودن مقدار معینی از سیمان با مواد پوزولانی بدست می آید .
مقایسه مقاومت
روند توسعه مقاومت سیمان پرتلند پوزولانی به درجه فعال بودن پوزولان و نسبت سیمان پرتلند در مخلوط بستگی دارد . در سیمان پرتلند پوزولانی هیدراسیون بکندی انجام و حرارت هیدراسیون کمتر دارد و برای بتن های حجیم مناسب است . مقاومت اولیه بتن حاوی سیمانی که بخشی از آن با مواد پوزولانی جاگزین شده باشد ، کمتر از مقاومت مربوطه بتن حاوی سیمان خالص است و نیاز به یک عمل آوری و مراقبت نسبتا" طولانی دارد ولی مقاومت نهائی آن تقربیا" با مقاومت سیمان پرتلند خالص یکسان وبلکه قدری بیشتر است .
مشخصات و خواص سیمان پرتلند پوزولانی
آئین نامه ASTM . C595-79 سیمان پرتلند پوزولانی را بعنوان نوع IP برای کاربردهای عمومی ساختمانهای بتنی و نوع P را برای مصرف در مواردیکه مقاومت اولیه زیاد مواد نیاز نباشد مانند پایه های پل ، سدها ، و شالوده های تکی توصیف نموده است .
چگالی سیمان پرتلند عموما" حدود 15/3 است و چگالی سیمانهای پرتلند پوزولانی حدود 9/2 میباشد . چگالی سیمان ، که با روش ASTM . C188 تعیین میشود ، نشانگر کیفیت سیمان نیست و عمدتا" در محاسبات مربوط به تعیین نسبت اجزای مخلوط بتن بکارمی آیند .
سیمان پرتلند پوزولانی معمولی در حال حاضر با كیفیتی مطلوب و خواص مناسب با مشخصات برتر از شاخص های مطرح در استاندارد ملی ایران به شماره 3432 به صورت انبوه در کارخانجات سیمان کشورتولید می گردد . این نوع سیمان حاوی حداکثر 15% پوزولان طبیعی بوده و از خواص ویژه و كاربردی متنوعی برخوردار می باشد .
از خواص ویژه آن به موارد ذیل اشاره می شود .


Ca(OH)2 آزاد شده از فازهای سیمان شده و از افزایش پوكی و تخلخل تدریجی بتن می كاهد .


3- در طی زمان وجود پوزولان باعث جذب 5- این نوع سیمان ها ضد سولفات اصلاح شده می باشند . 6- بتن این نوع سیمانها آب بیشتر در خود نگهداشته و آب انداختگی كمتری از خود نشان می دهند . 7- مصرف این سیمان در هوای گرم و مرطوب ، مطلوب می باشد . 9- در بتن ریزی در شرایط آب و هوای سرد به خاطر ویژگی حرارت هیدراتاسیون كمتر ، باید بتن تازه در برابر یخ زدن محافظت شود تا نتیجه ایده آل حاصل گردد و قالب برداری دیرتر انجام گیرد . 1- دوام و پایایی بتن ساخته شده با سیمان پوزولانی در برابر محیط های خورنده و آبهای شور نسبت به سیمان های معمولی 2- میزان حرارت هیدراتاسیون این نوع سیمان نسبت به سیمانهای معمولی پایین تر بوده و در بتن ریزیهای نسبتاً حجیم كاربرد دارند . 4- در مواقعی كه شن و ماسه مصرفی استعداد واكنش خطرناك قلیایی ـ سیلیكاتی را داشته باشند تاحد زیادی از تشكیل این واكنش خطرناك بین سنگدانه و قلیایی های سیمان جلوگیری می كند . 8- به خاطر ویژگی حرارت هیدراتاسیون پایین و ماهیت پوزولان این نوع سیمان دیرگیر بوده و می باید مدت بیشتری بعد از بتن ریزی نگهداری شود تا نتیجه ایده آل حاصل گردد . 10- در مواقعی كه برای ساخت قطعات پیش ساخته مانند موزائیك و بلوك استفاده می شود بایستی به علت دیرگیر بودن این سیمان مدت نگهداری آن طولانی تر باشد .
11- در عملیات بتن ریزی در دمای کمتر از شش درجه سانتیگراد بایستی از مواد افزودنی مناسب استفاده شود .
مقایسه مشخصات شیمیایی سیمان پرتلند پوزولانی استاندارد های ملی ایران و ASTM
پارامتر مقدار در استاندارد ملی ایران 3432 مقدار در استاندارد آمریكا ASTM C595-79
Mgo ( درصد ) حداكثر 5 حداكثر 5
SO3 ( درصد ) حداكثر 4 حداكثر 4
افت حرارتی ( درصد ) حداكثر 5 حداكثر 5
یون كلر ( درصد ) حداكثر 1/0 ــــ
مقایسه مشخصات فیزیكی سیمان پرتلند پوزولانی استاندارد های ملی ایران و ASTM
پارامتر مقدار در استاندارد ملی ایران 3432 مقدار در استاندارد آمریكا ASTM C595-79
سطح مخصوص ( ( 3000 ــــ
انبساط اتوكلاو ( % ) حداكثر 5/0 حداكثر 8/0
زمان گیرش اولیه ( دقیقه ) حداقل 60 حداقل 45
زمان گیرش نهایی ( دقیقه ) حداكثر 420 حداكثر 420
مقاومت فشاری 3روزه( ( حداقل 100 حداقل 125
مقاومت فشاری 7روزه( ( حداقل 175 حداقل 193
مقاومت فشاری 28روزه( ( حداقل 300 حداقل 241
حرارت هیدراتاسیون ( )
در سن 7 روزه
در سن 28روزه حداكثر 70
حداكثر 80 حداكثر 70
حداكثر 80
مقدار پوزولان( درصد) 15-5

سیمان پرتلند پوزولانی ویژه
سیمان پرتلند پوزولانی ویژه طبق استاندارد ملی ایران به شماره 3432 دارای 15 تا 40 درصد مواد پوزولانی می باشد . كاربرد این مقدار پوزولان خواص بسیار مطلوبی به این سیمان می دهد كه كاربردهای ویژه ای را برای آن ایجاد می نماید . این سیمان با نماد " پ پ و " نشان داده میشود این سیمان دارای كاربرد گسترده به سبب خواص برتر ذیل می باشد :
1- دوام و پایداری بتن حاصل در محیط هایی با خورندگی زیاد حاوی غلظت بالای كلر و سولفات بسیار مطلوب می باشد .
2- به سبب حرارت هیدراتاسیون اولیه كم دارای كاربرد گسترده ای در بتن ریزیهای حجیم می باشد .
3 ـ Ca(OH)2 سبب جذب نسبتاً كامل حاصل ازهیدراتاسیون وحذف نسبتاً كامل تخلخل بتن میگردد.
4 ـ قابلیت مصرف بسیار گسترده در مواردی دارد كه شن و ماسه مستعد ایجاد واكنش سیلیكاتی ـ قلیائی دارند و انجام این واكنشها را به شدت محدود می كند.
5 ـ این نوع سیمان ها قابلیت مصرف بالائی در محیط های بسیار گرم و مرطوب دارند و نیاز به خنك سازی و كاهش درجه حرارت بتن و صرف هزینه زیاد در این مورد برای بتنهای ساخته شده از این سیمانها وجود ندارد .
6 ـ با توجه به ماهیت پوزولان و حرارت هیدراتاسیون كم در مورد كاربرد این سیمانها در هوای سرد و مصارف معمولی باید زمان بیشتری را برای نگهداری بتن صرف نمود .
مشخصات شیمیایی سیمان پرتلند پوزولانی ویژه
مشخصه شیمیایی الزامی معیار استاندارملی به شماره 3432 برای سیمان پوزولانی ویژه
Mgo ( درصد )
SO3 ( درصد )
افت حرارتی ( درصد )
یون كلر ( درصد ) حداكثر 6
حداكثر 4
حداكثر 5
حداكثر 1/0
مشخصه فیزیكی الزامی معیار استاندارملی به شماره 3432 برای سیمان پوزولانی ویژه
سطح مخصوص ( ( 3200
انبساط اتوكلاو ( % ) حداكثر 5/0
زمان گیرش اولیه ( دقیقه ) حداقل 45
زمان گیرش نهایی ( دقیقه ) حداكثر 420
مقاومت فشاری 3روزه( ( ـــــ
مقاومت فشاری 7روزه( ( حداقل 150
مقاومت فشاری 28روزه( ( حداقل 275
مقدار پوزولان ( % ) 40-16
حرارت هیدراتاسیون ( )
در سن 3 روزه _
در سن 7 روزه 60
در سن 28 روزه 70

تعیین میزان پوزولان در سیمان پوزولانی
برای تعیین پوزولان موجود در سیمان پوزولانی نخست باید مقدار CaO در نمونه مورد نظر تعیین شود و سپس با استفاده از فرمول زیر میزان پوزولان موجود در نمونه محاسبه گردد .
در این معادله فرض بر آن است كه مقدار CaO كلینكر سیمان پرتلند مورد مصرف در تولید سیمان پوزولانی 65 درصد می‏باشد و نمونه افت حرارتی نداشته باشد . در معادله بالا :
P : درصد پوزولان در سیمان پوزولانی
Cpz : درصد CaO در سیمان پوزولانی ( پس از كسر مقدار CaO موجود در سولفات كلسیم )
S : 7/1 برابر میزان سولفات كلسیم در سیمان
Cp : مقدار درصد CaO در پوزولان ( با فرض 5 درصد )
یادآوری - تعیین میزان پوزولان در سیمان پوزولانی اختیاری بوده و بنا به درخواست مصرف كننده باید توسط تولیدكننده انجام پذیرفته و گزارش شود .