خواص شیمیایی سیمان
تجزیه و تحلیل شیمیایی مواد خام سیمان یک دید کلی در مورد خواص شیمیایی سیمان فراهم می کند. مواد خام اولیه برای تولید سیمان سنگ آهک (کلسیم)، ماسه یا خاک رس (سیلیکون)، بوکسیت (آلومینیوم) و سنگ آهن است و ممکن است شامل گچ، مارن، شیل، خاک رس، سرباره کوره بلند باشد. در این مقاله مواد شیمیایی تشکیل دهنده سیمان را بررسی میکنیم.
تری کلسیم آلومینات (C3A)
مقادیر کم C3A سیمان را در برابر سولفات مقاوم می کند. گچ هیدراتاسیون C3A را کاهش می دهد که باعث می‌شود گرمای زیادی در مراحل اولیه هیدراتاسیون آزاد شود. C3A تاثیر چندانی در افزایش مقاومت سیمان ندارد.
تری کلسیم سیلیکات (C3S)
C3S باعث هیدراتاسیون سریع و همچنین سخت شدن می شود که عامل اصلی استحکام اولیه سیمان و به دست آوردن گیرش اولیه است.
دی کلسیم سیلیکات (C2S)
برخلاف تری کلسیم سیلیکات که به افزایش استحکام اولیه کمک می کند، دی کلسیم سیلیکات موجود در سیمان به افزایش استحکام بعد از یک هفته کمک می کند.
فریت (C4AF)
فریت باعث گداختن مواد در کوره می‌شود. دمای ذوب مواد خام در کوره را از 3000 درجه فارنهایت به 2600 درجه فارنهایت کاهش می دهد. اگرچه به سرعت هیدراته می شود، اما نقش چندانی در استحکام سیمان ندارد.
منیزیا (MgO)
در فرآیند تولید سیمان پرتلند از منیزیا به عنوان ماده خام در کارخانه های فرآیند خشک استفاده می شود. مقدار بیش از اندازه منیزیا ممکن است سیمان را نامناسب و در آن انبساط ایجاد کند اما مقدار کمی از آن می تواند به سیمان استحکام دهد. تولید سیمان بر پایه MgO نیز باعث انتشار کمتر CO2 می شود. در هر صورت وجود MgO در ترکیب سیمان‌ها به 6٪ محدود می شود.
| بیشتر بخوانید: | خواص فیزیکی سیمان |
تری اکسید گوگرد (S3O)
تری اکسید گوگرد باید باید در مقادیر کنترل شده در ترکیب سیمان استفاده شود. وجود مقادیر بیش از حد آن می تواند سیمان را نامناسب کند.
اکسید آهن
جدا از افزودن استحکام و سختی، اکسید آهن عمدتاً باعث رنگ سیمان است.
مواد قلیایی
مقدار اکسید پتاسیم (K2O) و اکسید سدیم (Na2O) محتوای قلیایی سیمان را تعیین می کند. سیمان حاوی مقادیر زیادی قلیایی می تواند در تنظیم زمان گیرش سیمان مشکل ایجاد کند. سیمان کم قلیایی، هنگامی که با کلرید کلسیم در بتن استفاده می شود، می تواند باعث تغییر رنگ شود. در سیمان سرباره آهکی، سرباره کوره‌بلند دانه بندی شده به خودی خود هیدرولیک نیست، بلکه با افزودن مواد قلیایی فعال می شود. یک حد پیشنهادی0.60٪ در محتوای قلیایی کل سیمان وجود دارد که با معادله Na2O + 0.658 K2O محاسبه می شود.
آهک آزاد
آهک آزاد (پخت نشده) که گاهی در سیمان وجود دارد ممکن است باعث انبساط شود.
دوده سیلیس
دوده سیلیس به منظور بهبود انواع خواص، به ویژه مقاومت فشاری، مقاومت در برابر سایش و استحکام چسبندگی به ترکیب بتن اضافه می شود. اگرچه زمان گیرش با افزودن دوده سیلیس طولانی تر می شود، اما می تواند استحکام فوق العاده بالایی را ایجاد کند. از این رو سیمان پرتلند حاوی 5 تا 20 درصد دوده سیلیس برای پروژه های سیمان‌بری که به استحکام بالایی نیاز دارند تولید می شود.
آلومینا
سیمان حاوی آلومینا بالا توانایی مقاومت در برابر دماهای سرد را دارد همچنین آلومینا در برابر مواد شیمیایی مقاوم است. آلومینا گیرش را تسریع اما سیمان را ضعیف می کند.
