سیمان‌های پرتلند پوزولانی

پوزولان‌ها مواد سیلیسی یا سیلیس آلومیناتی هستند که خود قابلیت چسبندگی ندارند؛ اما به صورت پودر در کنار رطوبت با آهک ترکیب می‌شوند و ترکیبات سیلیکات کلسیم به وجود می‌آورند که خاصیت چسبندگی دارند. 

در تهیه سیمان‌های پرتلند پوزولانی، درصد مشخصی از مواد پوزولانی را به سیمان پرتلند می‌افزایند و با سیمان حاصل، خواص جدیدی را تامین می‌کنند. یکی از مهمترین خواص این سیمان‌ها مقاومت‌شان در برابر حمله سولفات‌ها می‌باشد.

پوزولان‌ها با 2(Ca(OH موجود در سیمان ترکیب می‌شوند و سیلیکات کلسیم به وجود می‌آورند که ماده‌ای است با خاصیت چسبندگی . در حقیقت پوزولان‌ها یک ماده مضر در سیمان را به ماده‌ای مفید تبدیل می‌کنند. 

تا مدت‌ها گمان بر آن بود که مقابله با حمله سولفات‌ها فقط از طریق کاستن میزان C3A و استفاده از سیمان تیپ 5 میسر است. اما امروزه می‌دانند که میزان زیاد 2(Ca(OH نیز بستر مناسبی جهت حمله سولفات‌ها فراهم می‌کند و راه مقابله با آن استفاده از سیمان پرتلند پوزولانی است. 

بر مبنای همین اصل اگر درصد سولفات محیط بیش از 2% باشد، در کنار استفاده از سیمان تیپ 5 باید از مواد پوزولانی استفاده کرد. آیین نامه حداکثر میزان مجاز پوزولان در سیمان پرتلند پزولانی را 15% می‌داند . البته در برخی سیمان‌ها میزان پوزولان تا مقادیری بسیار بیش از این هم می‌باشد؛ اما چنین سیمان‌هایی پرتلند محسوب نمی‌شوند.

 بلکه ًسیمانهای  پوزولانی با خواص مربوط به خود هستند. حرارت هیدراتاسیون پرتلند پوزولانی بسیار پایینتر از سیمان‌های پرتلند معمولی است و لذا در بتن ریزی‌های حجیم همچون سد سازی‌ها کاربرد دارند. 

اما در زمستان که خطر یخ زدگی وجود دارد نباید از آن‌ها استفاده کرد. همچنین مقاومت آن‌ها تا پیش از یک سال کمتر از مقاومت سیمان‌های عادی می‌باشد و لذا از سیمان‌های پرتلند پوزولانی در قسمت‌هایی که نیاز به کسب

 مقاومت سریع است نمی‌توان استفاده کرد. مواد پوزولانی به دو گونه در طبیعت یافت می‌شوند:

پوزولان‌های طبیعی ، شامل خاکسترهای آتشفشانی است که از دهانه کوه‌های آتشفشان خارج می‌شود و در اطراف این کوه‌ها به صورت پوکه جمع می‌شود. 

استاندارد شماره 3433 ایران خواص پزولان‌های طبیعی را به دقت بیان کرده است که در هر مورد، پوزولان مورد نظر باید تجزیه و با استاندارد تطبیق داده شود. از مهمترین مشکلات پزولان‌های طبیعی  غیر یکنواختی آنهاست که در تولید سیمان یکنواخت ایجاد مشکل می‌کند. 

امروزه پوزولان‌های طبیعی کاربرد چندانی ندارند. پوزولان‌های مصنوعی گونه دیگری از پزولان‌ها هستند که برخلاف پزولان‌های طبیعی، کاربردهای متعددی دارند. دو نوع عمده آنها عبارتنداز:

1ـ خاکستر بادی .
2ـ دوده سیلیسی .
خاکستر بادی از سوختن ذغال سنگ در کوره‌های نیروگاه برق  که از این ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می‌کنند بدست می‌آید. این ماده بر خلاف دوده سیلیسی در ایران تولید نمی‌شود. 

جهت تهیه دوده سیلیسی  با استفاده از برق فشار قوی جرقه‌ای الکتریکی در انباشته‌ای از ذغال سنگ سیلیس به وجود می‌آورند دوده‌ای که بدین طریق بدست می‌آید، همان دوده سیلیسی است. 

ذرات دوده سیلیسی 100 تا 200 بار کوچکتر از ذرات سیمان است و به دلیل همین نرمی زیاد هنگام استفاده از آنها یا باید میزان آب مصرفی را افزود یا از مواد روان کننده استفاده کرد.

سیمان پرتلند سرباره‌ای

به موادی که در بالای کوره بلند ذوب آهن جمع می‌شوند و به عنوان ضایعات صنعت فولاد شناخته شده‌اند، سرباره گویند. سرباره اگر به آهستگی سرد شود، حالت بلوری پیدا می‌کند که مصرف چندانی ندارد. 

اما اگر آن را به سرعت سرد کنیم، به صورت آمورف یا شیشه‌ای در می‌آیند که پس از پودر شدن، در صنعت سیمان کاربرد دارند. بدین منظور از جت آب سرد استفاده می‌شود. هنگام آسیاب کردن سرباره باید دقت داشت از آنجا که سختی سرباره بیش از سیمان است، باید هر یک جداگانه آسیاب و در نهایت مخلوط شوند. 

در صورتیکه سیمان و سرباره با هم مخلوط شوند، بنا به دلایل فوق، ذرات سیمان نرمتر از سرباره‌ها خواهد شد. در ترکیب شیمیایی سرباره ها، سیلیکات‌ها، آلومینوسیلیکات‌ها و کلسیم وجود دارد که مقدار آن‌ها در سرباره کوره‌های مختلف، متفاوت و به جنس مواد اولیه مصرفی کوره وابسته است. 

در ایران استاندارد شماره 3517 مشخصات سیمان های پرتلند سرباره‌ای  که شباهت به سیمان‌های پرتلند پوزولانی دارد را بیان می‌کند. در این استاندارد، سیمان‌های سرباره‌ای بر مبنای سرباره موجود در آنها به سه دسته تقسیم می‌شوند. 

با توجه به مواد اولیه در تولید سیمان پرتلند سرباره‌ای، معمولاً در نزدیکی کارخانه‌های ذوب آهن، یک کارخانه تولید سیمان نیز مشاهده می‌شود. مانند سیمان سپاهان در نزدیکی ذوب آهن اصفهان .

 سیمان پرتلند رنگی

گاهی لازم است به دلایل نماسازی یا متمایز کردن قسمتی از سازه، بخواهیم بتن رنگی داشته باشیم. در این‌صورت باید از سیمان پرتلند رنگی استفاده کرد. بدین منظور ، هنگام آسیاب نهایی سیمان ، کلینکر را با حداکثر 10% مواد رنگی آسیاب می‌کنند تا سیمان رنگ مورد نظر را پیدا کند. 

در صورتیکه بخواهند سیمان با رنگ‌های تیره تولید شود، از کلینکر سیمان پرتلند معمولی و در صورت لزوم به دستیابی به رنگ‌های روشن ، ازکلینکر سیمان پرتلند سفید استفاده می‌کنند.