مقاله خواص اصلی سازنده های سیمان

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله خواص اصلی سازنده های سیمان دارای ۲۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله خواص اصلی سازنده های سیمان  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله خواص اصلی سازنده های سیمان،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله خواص اصلی سازنده های سیمان :

سیلیکات ۳ کلسیم ـ سازنده و ترکیب فعال سیمان پرتلند است که در کلنکر به کل دانه هائی بنام آلبت Alite وجود دارد (C3S ناخالصیهائی همراه دارد که بحال معلق‌اند). خواص آلیت با C3S خالص اندکی متفاوت است.
C3S موجب زیاد شدن مقاومت سیمان می‌شود و حرارت آبگیری آن بالنسبه زیاد است.
در زیر میکروسکوپ دانه های آن به شکل چندضلعی است که طول متوسط هر ضلع آن ۵۰ می‌باشد.
C3S در درجه حرارت بالاتر از ۱۹۰۰ سانتیگراد تجزیه و تبدیل به C3S و سیلیس می‌گردد.

همچنین در حین سرد کردن کلنکر هرگاه درجه حرارتی مدتی در حوالی ۱۱۰۰ بماند آلیت تجزیه شده و به C2S و آهک تبدیل می‌گردد. آهک تولید شده در این عمل را آهک ثانوی می نامند (در مقابل آهکی که از تجزیه کربنات کلسیم حاصل شده و به نام آهک اولی معروف است).
سیلیکات ۲ کلسیم ـ ترکیبی است که موجب سخت شدن سیمان با مرور زمان می‌شود. این ترکیب هم ناخالصیهائی همراه دارد که خواص آن را اندکی متغیر می سازد و به نام Belite معروف است.
C2S را حداقل به چهار شکل، در درجات مختلف حرارت تشخیص داده‌اند:
۲۱۳۰ـ۱۴۷۰ C2S () 675 C2S ()
۱۴۷۰ـ۶۷۵ C2S () 820 C2S ()
وقتی که شکل به تبدیل می‌شود حجم آن تا ۱۰% زیاد و در نتیجه باعث خردشدن دانه ها و تشکیل گرد می‌گردد. این پدیده را پراکندگی و شگفتگی نامند که مخصوصاً در کلنکرهائی که C2S () زیاد دارد مشاهده می‌شود.
C2S () عملاً خاصیت هیدرولیک ندارد.

دانه های که تعداد آنها در کلنکر بیشتر است باشکال مختلف و اغلب کروی شکل است که قطر متوسط آنها ۳۰ و سطح دانه های آن مخطط و یا صاف است (مخططها از تبدیل شکل به حاصل شده اند).
تبدیل شکل به را ممکن است با افزون Mn2O3 و B2O5 و As2O5 و P2O5 جلوگیری نمود. (زیرلا که خاصیت هیدرولیک ندارد).
درحین سرد شدن نیز هرگاه C2S () بصورت دانه های درشت باشد در ۵۰۰ به تبدیل می شود، و حال انکه هرگاه دانه های آن ریز (به قطر کوچکتر از ۵) باد تا درجه حرارت معمولی به شکل باقی بماند. زیرا در اینحالت امکان تشکیل دانه اولیه در محیطی که دانه ها ریز است کمتر می‌شود.
آلومینات ۳ کلسیم C3A : ترکیبی است که موجب گیرش سریع سیمان می‌شود و حرارت آبگیری آن بیش از سایر سازنده های سیمان است. دانه ها آن متبلور و شکل آنها برحسب کیفیت دانه ها درشت و مستطیل است.

بطور کلی اگر سد کردن کلنکر سریع باشد، دانه ها ریز، و هرگاه سرد کردن آهسته باشد، دانه ها درشت و مستطیل است.
آلومنیوفریت ۴ کلسیم C4AF : این ترکیب عملا در مقاومت سیمان مؤثر نیست و در مایع صاف کلنکر وجود دارد.
تبصره ـ مجموعه C3A + C4AF را اکثر بنام سیلت Celite می نامند.
همچنین مجموعه Al2O3+Fe2O3 را اکثر بصورت R2O3 معرفی می‌کنند.
رل سازنده های مختلف: برای آن که مقاومتهای سیمان زیاد باشد باید نسبت در آن افزایش یابد. و برعکس اگر بخواهیم که حرارت متصاعد سیمان در موقع آب زدن کم باشد (در مرود استعمال مقادیر عظیم سیمان مثل سدسازی و پل‌سازی و غیره) باید مقدار C2S نسبت به C3S زیاد باشد.
برای این منظور لازم است ضریب سیلیسی سیمان را زیاد و ضریب هیدرولیک و آلومینوفریت آن را کم نمود.
هرگاه بخواهیم که 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 که کیفیت سیمان در تولید یک بتن خوب بسیار مؤثر می باشد، لازمست که در ساخت سیمان کنترلهای دقیقی بعمل آید. در کارخانه‌های 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 کارهایا ختصاصی خود را انتخاب نمایند. آزمایشهای تعیین خواص شیمیائی ترکیبات سیمان در این کتاب آورده نشده است. علاقمندان می توانند به استانداردهای ASTM و BS 4550 مراجعه کنند. 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. کل سطح جانبی دانه ها، نماینده مواد ترکیب شونده با آب می باشد، سرعت واکنش 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 هزینه آسیاب دانه ها تا ریزی بالا و اثراتی را که سیمانهای ریز بر روی کارآیی بتن تازه، خواص دراز مدت و میزان گچ موردنیاز می گذارد، درنظر داشت.
ریزی سمان یکی از خواص مهم سیمان است و استانداردهای ASTM و BS برای مشخص کردن آن، سطح مخصوص دانه ها برحسب (m2/kg) را ملاک قرار می‌‌دهند. روش مستقیم تعیین منحنی توزیع اندازه ذرات، استفاده از قانون «استوک» و ته نشین شدن دانه ها در یک محلول، تحت اثر جرم آنها، می‌باشد. «واگنر» با استفاده از یک سلول فتوالکتریک درصد اشعه خارج شده از ذرات معلق سیمان در یک محلول نفت چراغ را اندازه گرفته و از روی آن قطر و درصد ذرات را تعیین نموده است.
جدول: دو مثال از اندازه گیری سطح مخصوص سیمان با روشهای مختلف
سیمان سطح مخصوص (m2/kg) اندازه گیری شده با:
روش واگنر روش لی ویزس روش جذب نیتروژن
A
B 180
۲۳۰ ۲۶۰
۴۱۵ ۷۹۰
۱۰۰۰

روش دیگر اندازه گیری سطح مخصوص سیمان استفاده از روش نفوذپذیری در مقابل جریان هواست (روش لی ویزس) که در آن افت فشار هنگامی که هوای خشک با سرعت ثابت از میان سیمانی با ضخامت و تخلخل معین عبور می کند، اندازه گیری می‌شود. (استاندارد BS 4550 بخش ۳). در این آزمایش نفوذپذیری با سطح مخصوص واحد جرم سیمان ارتباط داده می‌شود. این روش بعدها توسط «بلین» (ASTM C204-84) اصلاح شده است.

«بلین» با عبور حجم معینی از هوا در یک فشار متوسط، که در آن سرعت جریان هوا، به آرامی افت می کند، زمان لازم برای عبور این هوا را اندازه گیری کرده و برای دستگاه بخصوص و تخلخل استاندارد سیمان، سطح مخصوص سیمان را محاسبه می‌کند.
هر دو روش نفوذ هوا مقادیری مشابه برای سطح مخصوص ارائه می‌کند که این مقادیر از اعداد بدست آمده از روش «واگنر» بزرگتر می باشند (جدول ۲-۵) . این اختلاف به دلیل فرضیاتی است که «واگنر» ضمن دست پایین گرفتن دانه ها زیر
۷۵ میکرون بکار برده است. بهرحال در عمل همه این روشها بطور نسبی سطح مخصوص را مشخص می‌کند. در جدول مقادیر سطح مخصوص سیمان اندازه‌گیری شده با روش جذب نیتروژن نیز آورده شده است. مقادیر بالای سطح مخصوص در این روش بعلت تماس بیشتر مولکولهای نیترژون با سطح جانبی دانه‌های سیمان، توجیه می‌شود.

غلظت خمیر نرمال
برای تعیین زمان گیرش اولیه، گیرش نهایی و سلامت سیمان لازم است خمیر سیمان با غلظت معینی مطابق استاندارد تهیه شود. بنابراین برای هر نوع سیمان باید مقدرا آب لازم جهت ساختن خمیر نرمال یا استاندارد، معین شود.
غلظت خمیرنرمال با استفاده از روش «ویکات» که در آن عمق نفوذ سوزنی به قطر ۱۰ میلیمتر تحت وزن خود در خمیر اندازه گیری می شود، معین می‌گردد. هنگامی که سوزن تا عمق معینی در خمیر نفوذ می کند، مقدار آب خمیر که عموماً بین ۳۳-۲۶ درصد وزن سیمان خشک می باشد، تعیین می‌گردد.
زمان گیرش
زمان گیرش در حقیقت سرعت سخت شدن خمیر سیمان را نشان می‌دهد. این زمان تغییرات از حالت مایع به جامد خمیر را نشان می دهد. زمان گیرش اصولاً بعلت گیرش C3S و C3A پدید آمده و با افزایش درجه حرارت خمیر همراه است. اصولاً زمان گیرش اولیه به افزایش سریع درجه حرارت و گیرش نهایی به حداکثر درجه حرارت ارتباط دارد.

البته باید گیرش اولیه و گیرش نهایی سیمان را با گیرش کاذب آن که چند دقیقه پس از اختلاط آب و سیمان اتفاق می افتد، تفاوت گذاشت. در گیرش کاذب هیچگونه حرارتی تولید نمی‌شود و می‌توان بیتن را بدون افزایش آب مجدداً مخلوط نمود. گیرش بسیار سریع که قبلاً توضیح داده شد، با آزاد شدن حرارت مشخص می‌گردد.
برای اندازه گیری زمان گیرش اولیه، از دستگاه «ویکات» با سوزنی به وزن مشخص، ول به قطر یک میلیمتر جهت نفوذ در خمیر نرمال استفاده می‌شود. زمان گیرش اولیه در حقیقت زمانی است که سوزن فوق به فاصله ۵ میلیمتری از کف قالب مخصوص پر از ملات می‌رسد.

استاندارد BS 12 حداقل زمان ۴۵ دقیقه را برای سیمانهای پرتلند معمولی و سیمان پرتلند زودگر (نوع ۱و۳) پیشنهاد می‌کند. برای سیمان های آهنگدازی (تیپ IS) و سیمانهای با حرارت زایی پایین (کندگیر) این زمان به ۶۰ دقیقه افزایش می یابد.
استاندارد ASTM C 191-82 روشی مشابه برای زمان گیرش پیشنهاد می‌کند که تنها تفاوت آن عمق کمتر نفوذ برای سوزن می‌باشد. در این استاندارد حداقل زمان گیرش ۶۰ دقیقه برای سیمانهای پرتلند مشخص شده است.
زمان گیرش نهایی، توسط سوزنی که یک قسمت حلقه ای توخالی فلزی براثر گذاشتن در خمیر بدان متصل است، تعیین می‌گردد. این زمان در حقیقت مدتی است که پس از آن سوزن روی سطح خمیر اثر گذاشته، لیکن لبه اتصالی ثری روی سح خمیر نمی گذرد. استانداردهای انگلستان و آمریکا زمان گیرش نهایی حداکثر ۱۰ ساعت را برای سیمانهای پرتلند توصیه می‌کنند.

روش دیگری نیز توسط «گیلمور» در ASTM C266-81 توصیه شده است. ارتباط بین زمان گیرش اولیه و نهایی به صورت رابطه زیر بیان می گرد:
(گیری اولیه (دقیقه)) ۲/۱ + ۹۰ = گیری نهایی (دقیقه)
این فرمول برای سیمان پرآلومین (برقی) بکار نمی رود. ازآنجا که درجه حرارت در زمان گیرش تأثیر دارد، استاندارد BS 4550 درجه حرارت ۲+۲۰ و حداقل رطوبت نسبی ۶۵ درصد را پیشنهاد می‌کند. همچنین جهت انجام دقیق آزمایش، خمیر نرمال می بایستی در دمای ۱+۲۰ و ماکزیمم رطوبت نسبی ۹۰ درصد نگهداری شود.

سلامت سیمان
این نکته مهم است که خمیر سیمان بعد از گرفتن، تغییر حجم عمده ای پیدا نکند. علت این محدودیت خرابی و ترکی است که خمیر سیمان در صورت انبساط و در محلی که امکان این انبساط نیست، پیدا می‌کند.
چنین انبساطی غالباً ناشی از فعل و انفعالات آهک و منیزیم آزاد و سولفات کلسیم می‌باشد. سیمانی که خاصیت چنین انبساطی را دارد، سیمانی ناسالم است. آهک آزاد که در کلینکر موجود است به آرامی هیدراته شده و حجمی به مراتب بیشتر از حجم اولیه اکسیدکلسیم پیدا می‌کند. با روشهای تجزیه شیمیائی نمی توان مقدار آهک آزاد را تعیین نمود و این بدان علت است که بین CaO هیدراته نشده و Ca(OH)2 تولید شده از هیدراتاسیون سیلیکاتها، زمانی که رد مجاورت هواست، نمی‌توان تفاوتی قائل شد.