خواص فیزیکی سیمان چیست ؟ چگونه یک سیمان مرغوب را تشخیص دهیم ؟ سیمان یکی از پر استفاده ترین و محبوب ترین مواد ساختاری استفاده شده در ساخت و ساز است. خواص فیزیکی سیمان با توجه به کیفیت سیمان، تاثیر قابل توجهی بر روی کیفیت سازه و کاربرد آن می گذارد.
تمامی ساختمان ها، آسمان خراش های بزرگ، پل ها ، تونل ها ،المان های شهری گرفته تا سازه های نسبتا مسکونی ، اداری تجاری و… همگی از سیمان استفاده می کنند. از این ماده به عنوان نگهدارنده در صنعت ساخت و ساز استفاده می شود.
سیمان استفاده های زیادی در صنعت ساخت و ساز دارد.
هنگامی که سیمان را با شن و آب برای ساختن یک خمیر نگهدارنده مخلوط می کنیم ،بهترین ملات برای اتصال اجر و سنگ و انجام کارهای پایانی مانند گچ کاری و نما کاری می شود.
زمانی که سیمان با ماسه‌ها (یا سنگ‌های خرد شده)، شن و آب مخلوط می شود تبدیل به محصول کامپوزیتی بتن می شود. بتن ساخته شده از سیمان مرغوب را می توان دومین ماده پر کاربرد بر روی این سیاره دانست. در ادامه این مقاله از بتن کاور به بررسی بیشتر خواص فیزیکی سیمان می پردازیم، همراه ما باشید.
دلیل اهمیت داشتن خواص فیزیکی سیمان
انواع مختلفی از سیمان تولید شده است که تنها اختلاف و تفاوت بین آن ها همین خواص فیزیکی شان است. همچنین با استفاده از این خواص می توانیم خواص سیمان های مختلف را با هم مقایسه کنیم.
خواص فیزیکی سیمان از اهمیت بالایی برخوردار است چون تاثیر شگفت انگیزی در دوام و استحکام یک سازه دارد و همچنین از مهم ترین و پر استفاده ترین مصالح ساختمانی به شمار می رود.
رابطه ی خواص فیزیکی سیمان و شناسایی یک سیمان مرغوب
ویژگی‌های مهندسی یک سیمان مرغوب در محل کار امکان‌پذیر نیست، اما در ازمایش‌های میدانی و با استفاده از تجربیات دیگران امکان بررسی ویژگی‌های سیمان وجود دارد. این آزمایش های میدانی به شرح زیر می باشند:
- تاریخ بسته‌بندی
- رنگ یکنواخت و خاکستری روشن سیمان
- ساییدن سیمان مابین انگشتان دست
- ازمون دستی ( اطمینان حاصل کردن از رخ ندادن واکنش شیمیایی)
- ازمون اعشاری(مقدار کمی سیمان را در سطل اب بریزید.باید غرق شود و روی سطح شناور نشود(
- تست بو( سیمان مرغوب نباید بوی خاک بدهد.)
- وجود توده( درون کیسه سیمان نباید هیچ گونه توده ای باشد)
- ازمون شکل
- ازمون قدرت (بلوک ساخته شده از سیمان نباید هیچ نشانه ای از شکست را داشته باشد)
خواص فیزیکی سیمان
خواص فیزیکی سیمان مرغوب بر این اساس است که ما به مهم ترین آن ها می پردازیم :
- ظرافت و نرمی سیمان
- سلامت سیمان
- یکنواختی یا روانی سیمان
- مقاومت و استحکام سیمان
- قدرت
- زمان ساخت سیمان
- هیدراسیون سیمان
- وزن مخصوص سیمان
خواص فیزیکی سیمان : بررسی نرمی و ظرافت سیمان
ظرافت و نرمی سیمان به اندازه ذرات سیمان در یک مقیاس خاصی از سیمان گفته می شود. اگر مقداری از سیمان را در دست بگیریم و با انگشتان لمس کنیم ، ذرات سیمان باید نه خیلی درشت باشند و نه خیلی ریز که زیر انگشتان دست زبری احساس شود. اگر دانه ها خیلی درشت باشند هنگام ترکیب با آب به دلیل کم بودن سطح مقطع ذرات آبگیری سیمان ودر نتیجه مقاوت سیمان کم می شود و برعکس سیمان بسیار ریز هم نا مرغوب است چون که ذرات گرمای زیادی تولید کنند و منجر به ترک در ملات یا بتن شود.
خواص فیزیکی سیمان : نحوه تشخیص سلامت سیمان مرغوب
وقتی صحبت از صحت و سلامت سیمان می کنیم منظور عدم تغییر حجم سیمان بعد از سخت شدن و حفظ حجم خود سیمان است. اگر تغییری در حجم سیمان ایجاد شود، ممکن است ترک ایجاد شود و سیمان را می توان به عنوان سیمان غیر سالم تشخیص داد.
سیمان نامرغوب می تواند بر دوام و عمر سازه تاثیر بگذارد.
به طور کلی سلامت سیمان را پایداری در حجم می گویند.
اگر سیمان تحت شرایط انبساط نامطلوب قرار بگیرد به آن سیمان نامرغوب گفته می شود و برعکس اگر سیمان تغییر حجم نامعقول و زیادی ندهد سیمان سالم گفته می شود.
سیمان نامرغوب بعد از آسیاب شدن هم حاوی مقداری آهک آزاد است وقتی خمیر سیمان آماده شد اهک ازاد در معرض رطوبت آب قرار می گیرد هیدراتاسیون شروع می شود آهک ته نشین شده حجم زیادی را اشغال می کند. در نتیجه انبساط رخ می دهد . بنابراین ملات و بتن ساخته شده از سیمان نامناسب ممکن است پس از مدتی دچار ترک شوند.
همچنین در سیمان ناسالم یا نامرغوب حرارت ناکافی باعث می شود آهک اضافی در سیمان باقی بماند.
اگر حتی کارخانه های تولید سیمان ازمایشلات کامل و با کیفیتی روی سیمان تولید شده برای بررسی دقیق مواد تشکیل دهنده انجام دهند باز هم سیمان باید قبل از استفاده سلامت آن بررسی شود.
خواص فیزیکی سیمان : بررسی یکنواختی در سیمان مرغوب
یکنواختی خمیر سیمان به جریان پذیری و روانی خمیر سیمان در شرایط دمایی عادی گفته می شود . برای جریان پذیری و یکنواختی در خمیر سیمان باید اختلاط ای دو نسبت آب به سیمان لحاظ شود. میزان درصد آب برای قوام طبیعی خمیر سیمان 26 تا 33 درصد است . برای بررسی این ازمایش از دستگاه ویکات استفاده می شود. هدف از انجام این آزمایش تخمین زدن مخلوط کردن آب و سیمان برای تشکیل خمیری یکنواخت با قوام مطلوب است.
خواص فیزیکی سیمان : مقاومت یا استحکام در سیمان
مسئول رساندن مقاومت و بالا بردن استحکام در ملات و بتن سیمان است . به همین دلیل داشتن سیمان مرغوب در ساخت و ساز خیلی مهم است. استحکام سیمان باید قبل از استفاده آزمایش و بررسی شود. در ساخت بتن و ملات هیدرات آب و سیمان است که مقاوکمت در بتن را بالا می برد .
مقاومت سیمان به عواملی چون نسبت ترکیب آب و سیمان ، شرایط عمل آوردن بتن، زمان و… بستگی دارد.
برای اطمینان حاصل کردن از مقاومت سیمان باید مقاومت فشاری، کششی و خمشی بررسی شود .
خواص فیزیکی سیمان : زمان لازم برای گیرش یا ساخت سیمان
زمان گیرش سیمان از زمانی شروع می شودکه آب با سیمان ترکیب می شود و تا زمانی که آب و سیمان مخلوط می شوند و خمیر سفت می شود. زمان تنظیم به عوامل زیادی مانند نرمی سیمان، نسبت ترکیب آب به سیمان، محتوای شیمیایی، و وجود ترکیبات شیمیایی و غیره بستگی دارد. خمیر سیمان مدتی پس از افزودن آب شکل پذیری خودش را از دست می دهد.
در زمان ترکیب آب و سیمان یک سری واکنش های شیمیایی رخ میدهد که به آن هیدراسیون سیمان میگویند . این واکنش گرمازاست یعنی در حین واکنش گرما تولید می شود.
زمان تنظیم باید مطابق با دستورالعمل و قوانین ساخت تنظیم شود .
زمان گیرش سیمان به دو مرحله تقسیم میشود:
زمان تنظیم اولیه و زمان تنظیم نهایی
- زمان گیرش اولیه به زمان سفت شدن مخلوط می گویند که 30 دقیقه زمان می برد.
- زمان تنظیم یا گیرش نهایی زمانی است که سیمان به نقطه ای سفت می شود که می تواند بارها را تحمل کند.
خواص فیزیکی سیمان : هیدراسیون سیمان
از مهم ترین خاصیت فیزیکی سیمان می توان به هیدراسیون اشاره کرد. همان طور که در بالا به آن اشاره کردیم به عمل ترکیب آب با سیمان هیدراسیون سیمان می گویند. برای اینکه سیمان قابلیت استفاده داشته باشد حتما باید با آب ترکیب شود و در حین ترکیب آب و سیمان واکنش شیمیایی اتفاق می افتد که باعث تولید شدن حرارت می شود. این حرارت در ابتدای کار کم و به مرور به ست نهایی کار که نزدیک می شویم زیاد میشود که به این حرارت ، حرارت هیدراسیون گفته می شود.
چگونه حرارت هیدراتاسیون سیمان را تعیین کنیم؟
این آزمایش در طول چند روز توسط روش های فلاسک خلا یا در یک دوره طولانی تر در یک فلاسک حرارت سنج انجام می شود.
خواص فیزیکی سیمان : وزن مخصوص سیمان
به طور کلی به نسبت جرم یه ماده را به جرم ماده مرجع وزن مخصوص می گویند و این برای سیمان هم صدق میکند . به عبارتی نسبت جرم سیمان به جرم سیمان مرجع را وزن مخصوص سیمان می گویند.
همه ی مواد موجو در محیط اطراف ما وزن مخصوص دارند. ما وزن مخصوص هر ماده را محاسبه می کنیم تا عکس العمل آن ماده را در آب بدانیم ، اینکه روی آب شناور میمانند یا در آب فرو می روند . پس نتیجه میگیریم اگر ما وزن مخصوص هر ماده را بدانیم میتوانیم درست تصمیم بگیریم که از آن ماده در مکان مناسب استفاده کنیم .
محدوده ی عددی چگالی یا وزن مخصوص بین 1 تا 100 است . یعنی اگر وزن مخصوص کمتر از 1 باشد روی آب شناور می ماند و اگر بیش تر از 1 باشد در آب فرو می رود.