عیار سیمان چیست؟
عیار سیمان اصطلاحی می باشد که معمولاً در ساخت بتن استفاده میشود.عیار سیمان، مقدار سیمان بر حسب کیلوگرم در متر مکعب مخلوط است. انواع بتن، ملات ها، دوغاب ها و … از جمله مخلوط هایی هستند که در آنها سیمان مصرف میشود.
در مراحل مختلف ساختمانی در هریک برآورد اولیه، سفارش خرید مصالح و انجام عملیات اجرایی، محاسبه مقادیر مورد نیاز مصالح، از مهمترین قسمت های عملیات محسوب خواهد شد. سیمان به عنوان یکی از اصلی ترین و بنیادی ترین مصالح ساختمانی، در هر بخش از ساختمان، برای مطابقت مشخصات فنی و اجرا نقش عمدهای دارد.
البته مصرف بیش از اندازه از آن موجب غیر اقتصادی بودن و مصرف کم آن باعث خارج شدن از مشخصات فنی خواهد شد.
سیمان دارای ترکیبات متفاوت بوده و به دلیل قابلیت ترکیب با آب یک ملات آبی به شمار می رود.
مواد اولیه در تولید سیمان
مواد اولیه درزمان تولید و در حین پخت با هم واکنش می دهند و ترکیبات جدیدی بوجود می آورند. 4 ترکیب اصلی سیمان عبارتند از:
- سه کلسیم سیلیکات
- دو کلسیم سیلیکات
- سه کلسیم آلومینات : سه کلسیم آلومینات ترکیب آهک با سیلیس را در مراحل اولیه تولید سیمان راحت تر کرده اما در مقاومت سیمان تاثیر گذار نیست .
- چهار کلسیم آلومینو فریت: چهار کلسیم آلومینو فریت به نسبت ترکیبات دیگر به میزان کمتر در سیمان وجود داشته و سرعت هیدراتاسیون سیلیکات ها را بالا خواهد برد اما در رفتار سیمان هیچ تاثیری ندارد.
سیلیکات ها نقش مهمی در افزایش مقاومت خمیر سیمان هیدراته دارند و جزء مهم ترین و جدایی ناپذیر ترکیبات در نظر گرفته می شوند.
این ترکیبات خالص نیستند و از اکسیدهای جزئی که تاثیر قابل توجهی در خواص هیدرولیکی و فرم دهی اتم ها دارند، ایجاد شده است.
ترکیباتی همانند اکسید پتاسیم و اکسید سدیم نیز در سیمان وجود دارد که به اکسیدهای قلیایی معروفند. این ترکیبات قلیایی به علت واکنش با سنگدانه ها منجر به تخریب بتن خواهند شد.
برای حفاظت از سازه های بتنی در برابر سولفات ها علاوه بر اهمیت نوع سیمان ، باید سولفاتی بودن خاک و آب های نزدیک به سازه نیز مورد توجه قرار گرفته شود.
سیمان های مختلف در ترکیب با آب به ماده ای سخت تبدیل خواهند شد که در برابر عوامل مختلف مقاومت بالایی دارند.
درصورت مشاهده اختلاف بین آنها به میزان مقاومت و زمان گیرش آنها بستگی دارد.
سیمان در هنگام سخت شدن منقبض می شود و به تنهایی از آن استفاده نمی شود و مواد پر کننده با آن ترکیب می شوند. پر کننده ها انقباض سیمان را کم کرده اما استفاده بیش از حد آنها خواص مکانیکی مصالح را نیز پایین خواهد آورد.
سیمان متریال بسیار مقاوم در برابر آتش می باشد و ترکیبات و محصولات آن نیز از این قابلیت برخوردارند. این محصولات مقاومت فشاری بالایی داشته و در برابر ضربه دچار آسیب نخواهند شد.
مقاومت و استحکام بسیار بالای سیمان آن را به یک مصالح ضروری و کاربردی در صنعت ساختمان تبدیل کرده که استفاده از آن عمر سازه را طولانی تر خواهد کرد.
مقدار سیمان در انواع ملات و سیمانکاری
استفاده از انواع ملات در کارهای ساختمانی کاربرد بسیاری دارد. به طور مثال، پلاستر و سیمانکاری ، نصب کاشی و سرامیک ، نصب سنگ و نما ، شیب بندی و … است. هر ملاتی دارای مشخصات و طرح اختلاط های متفاوتی خواهد بود.
آشنایی با ملات های ساختمانی
ملات ها از نظر کاربرد به دودسته زیر تقسیم می شوند:
- ملات های بنایی: آن دسته از ملات هایی هستند که پخش و انتقال نیرو را در ساختمان انجام برعهده دارند. متداول ترین انواع ملات های بنایی، ملات ماسه سیمان، ماسه آهک و باتارد است.
- ملات های اندود کاری: مسئله اصلی تحمل بار نیست.این ملات ها برای ایجاد سطوح صاف، شیب دار یا تزئینات ساختمان استفاده می شود. ملات ماسه سیمان، گچ، گچ و خاک، کاهگل، موزائیک، خاک سنگ و سیمان، پودر سنگ و سیمان، پودر سنگ-خاک سنگ و سیمان ازمتداول ترین انواع ملات های اندودکاری هستند.
روش تعیین میزان مصالح مصرفی در یک متر مکعب ملات
دانستن میزان مصالح مصرفی در هر واحد ،از اساسی ترین مراحل تهیه برآورد قیمت است.
بهترین روش برای دانستن، اندازه گیری مستقیم از کارهای در دست اجرا است. در مورد ملات ها روش اندازه گیری مستقیم این امکان را میدهد که مقادیر تهیه شده با شرایط واقعی کار مطابقت داشته باشد و برآورد هزینه کار با دقت مناسب به انجام برسد.
روش ساخت ملات ها
ملات ها را میتوان با مخلوط کنهای مکانیکی ویا با دست عمل آوری نمود. استفاده از مخلوط کنهای مکانیکی هنگامی اقتصادی است که یا حجم کار بسیار بالا و یا ملات ها پس از ساخته شدن بلافاصله مصرف شوند. اغلب ساخت ملات ها بیشتر به وسیله دست صورت انجام می شود و از این نظر برای برآورد قیمت هم ساخت ملات به وسیله دست ملاک است.
مکان تهیه ملات ها
ملات ها باتوجه به حجم کار و مشخصات ملات ازنظر سرعت گیرش به دوصورت پای کار و در خارج از ساختمان تهیه و آماده می کنند.
ملات گچ، گچ و خاک و دوغاب گچ را به علت سرعت زیاد در گیرش و چون دوغابهای ماسه سیمان، سیمان و خاک سنگ، دوغاب آهک و … در حجم های کم ساخته میشوند، در پای کار تهیه می کنند.
دوغاب آهک با شیره آهک متفاوت است. از شیره آهک برای تهیه ملات های باتارد و یا ماسه آهک و درحجم های زیاد و با مشخصات استاندارد شده تهیه و آماده می کنند. اما دوغاب آهک را برای اندودهای استثنایی و بطور خیلی محدود و در حجمهای بسیار کم تهیه و آماده می کنند.
افت مصالح
در متره مصالح مورد نیاز همواره باید مقادیری را برای افت و دور ریز مصالح در نظر گرفت. برای مصالح مختلف عوامل گوناگونی در افت آن ها دخیل می باشند.
عوامل دخیل در افت ماسه و سنگ موزائیک
- حمل و نقل
- مخلوط شدن با خاک در اثر تخلیه روی زمین خاکی
- نوسان حجم
- وزن به علت ناقص بودن وسایل اندازه گیری
عوامل دخیل در افت مواد چسبنده ملات مانند سیمان، گچ، خاک، خاک سنگ و پودر سنگ
- پاره شدن کیسه
- پراکنده شدن در اثر باد
- مخلوط شدن با خاک
عوامل دخیل در افت کشتن سنگ آهک و تهیه پودر آهک
- نوسان وزن سنگ آهک به علت ناقص بودن وسایل اندازه گیری
- نپختن کامل سنگ آهک در کوره
- ازبین رفتن آهک در اثر حل شدن مقداری از آن در آب
- باقی ماندن مقداری از سنگ آهک نشکفته بصورت دانه های ریز روی الک
نحوه محاسبه عیار سیمان مصرفی در بتن
مقاومت بتن بر حسب مگاپاسکال و برای نمونه استاندارد استوانهای می باشد.
مقدار سیمان بر حسب کیلوگرم در یک متر مکعب مخلوط، یا همان عیار سیمان می باشد.
fc=(w/10)-9
w=(fc+9)×۱۰
مثلاً برای بتنی با مقاومت ۲۵ مگاپاسکال، مقدار سیمان مورد نیاز w=(25+9)×۱۰=۳۴۰ کیلوگرم محاسبه می شود.
همچنین می توان بتن را با عیار سیمان مصرفی در آن خواند. این نامگذاری در مراجع رسمی،برای بتن با مقاومت کم و بتن مگر به کار گرفته می شود. پس نام بتن، نشان دهنده مقدار سیمان مصرفی در هر متر مکعب آن است.
مقدار مصالح مصرفی در ملات ها
در ملات هایی که از آهک استفاده می شود، آب مورد نیاز برای ساخت ملات و همچنین شکفتن آهک به صورت جداگانه ارزیابی می شود.
به طور مثال برای تهیه هر کیلوگرم آهک شکفته میزان ۱/۴۳ کیلوگرم سنگ آهک و ۱/۲لیتر آب مورد استفاده قرار می گیرد.
برای ملات ماسه سیمان ۱:۵
دو نوع ماسه استفاده می شود، زیرا برای برخی از کارها از قبیل فرش کف با موزائیک، تقسیم و انتقال نیروی زیادی مدنظر نبوده که میتوان از ماسه کفی (خاکدار) نیز جهت تهیه این ملات استفاده کرد.
بعضی از ملات ها نیز به تازگی از نظر فنی واقتصادی مناسب نبوده و اندازه گیری دقیق برای آن ها صورت نگرفته ومقدار مصالحی تعیین و ارائه نشده است.
در محاسبات فوق وزن مخصوص مواد به صورت متعارف(نه به صورت متراکم) در نظر گرفته شده است. برای مثال وزن مخصوص سیمان ۱۱۵۰ و وزن مخصوص آهک ۵۷۵ کیلوگرم در متر مکعب است.
عیار سیمان مصرفی درعملیات بنایی
آجرچینی، بلوک چینی، بنایی با سنگ و … از جمله کارهایی هستند که در اجرای آن، سیمان به مقدار زیاد استفاده میشود.
مهمترین نکته در محاسبه عیار سیمان مصرفی در این کارها، اطلاع از حجم ملات مصرفی در آنها می باشد. به طور کلی در عملیات بنایی به جزء بنایی با بلوک سفالی، ۳۰ درصد حجم کار را حجم ملات در نظر می گیرند.
برای ساخت هر متر مکعب بلوک سیمانی، ۱۷۵ کیلوگرم سیمان مورد نیاز است. سیمان مورد نیاز برای بنایی با بلوک های بتن سبک (گازی) بسیار کمتر از بلوک های سیمانی می باشد، و ۲۵ کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب بنایی با آن نیاز است.
در محاسبه سیمان برای ملات های بنایی، اطلاع از طرح اختلاط و نوع ملات در وهله دوم قرار دارد. ملات های بنایی به دو دسته ماسه سیمان و باتارد، تفکیک شده اند.
عیار سیمان در کف سازی، نماسازی، کاشیکاری و موزائیک
برای کف سازی از مخلوط پوکه چه به صورت معدنی و یا صنعتی و سیمان استفاده میشود. در هر متر مکعب از این آن، ۱۵۰ کیلوگرم سیمان به کار گرفته می شود. برای ساخت هر متر مکعب فوم بتن برای کف سازی نیز، میزان ۲۲۵ کیلوگرم سیمان استفاده خواهد شد.
نمای سنگی و کاشیکاری اندکی مشابه هم هستند و از دوغاب سیمان در اجرای آن بهره گرفته می شود. اگر پشت کار برجستگیها و فرو رفتگیهای نامتعارفی نداشته باشد، ۳ سانتیمتر ضخامت برای آن در نظر می گیرند.
در هر متر مکعب از این دوغاب ۴۳۰ کیلوگرم سیمان استفاده شده و برای سهولت در اجرا، از دوغاب با نسبت آب به سیمان بسیار زیاد استفاده می کنند، پس برای جذب آب اضافی و افزایش سرعت کار، علاوه بر سیمان مصرفی در دوغاب، پس از هر بار دوغاب ریزی مقداری سیمان نیز به پشت کار می ریزند. این کار میزان مصرف سیمان را بالا برده و به دلیل کاهش چسبندگی در پشت کار و سنگ یا کاشی غیر مجاز خواهد بود.
برای اجرای موزائیک از ملات موزائیک استفاده می کنند. این ملات در دو نوع ۱:۲ /۵:۲ /۵ و ۱:۲ /۵:۲ تهیه می شود. عیار سیمان در این دو نوع ملات موزائیک به ترتیب ۳۵۰ و ۴۵۰ خواهد بود.
عیار سیمان مصرفی در اندودها و بندکشی
انواع ندودهای سیمانی اجرایی
- آستر :ملات ماسه سیمان به عنوان اجرا گر عمل می کند و بسته به نوع ملات، برای محاسبه سیمان مصرفی در آن از فرمول های مختلف استفاده می کنند.
- رویه : ملات پودر سنگ-خاک سنگ و سیمان در اجرا ایفای نقش می کند که برای هر متر مکعب از این ملات ۳۰۰ کیلوگرم سیمان استفاده می کنند. سیمان مصرفی در این ملات سیمان سفید می باشد.
در بندکشی سنگ پلاک، کاشی و سرامیک از دوغاب سیمان سفید و پودر سنگ ۱:۴ استفاده می کنند. در هر مترمکعب از این دوغاب ۴۰۰ کیلوگرم سیمان به کار گرفته می شود.
در بندکشی موزائیک فرنگی از دوغاب سیمان سفید و خاک سنگ ۱:۶ استفاده می کنند که ۲۲۵ کیلوگرم سیمان با خود ترکیب کرده است.
بندکشی آجر نما با استفاده از ملات ماسه بادی و سیمان است که عیار سیمان مصرفی در دو نوع ۱:۳ و ۱:۴ از این ملات به ترتیب ۳۶۰ و ۲۸۵ کیلوگرم در هر متر مکعب ملات خواهد بود.
انواع تیپ سیمانها و محل های مورد استفاده
تقسیم بندی سیمان های ساختمانی به شرح زیر است:
- پرتلند: در قدیم ، قیر، گچ و آهک نقش سیمانهای غیر پرتلند را ایفا م کردند
- غیر پرتلند: امروزه انواع مواد پلیمری به عنوان سیمان های غیر پرتلند شناخته می شوند. مواد پلیمری دارای خواص بسیار گوناگون و مفیدی می باشند ولی مانند سایر مواد دارای نقاط ضعف مانند عدم مقاومت در برابر آتش ، تغییر خواص در دراز مدت واز همه مهمتر قیمت بسیار بالا را هم به دوش می کشند.
تیپ بندی سیمان پرتلند
سیمان پرتلند به پنج تیپ (نوع) تقسیم میشود:
- تیپ ۱ـ پرتلند معمولی
- تیپ ۲ـ پرتلند اصلاح شده
- تیپ۳ـ پرتلند زود سخت شونده
- تیپ ۴ـ پرتلند با حرارت کم
- تیپ ۵ـ پرتلند ضد سولفات
تجهیزات لازم و خط تولید آنها برای تولید هر پنج نوع سیمان مشابه است اما اختلاف در مقدار مواد اولیه و درجه حرارت کوره است.
پرتلند تیپ ۱
به طور معمول در عملیات هایی که از این نوع سیمان استفاده میشود برای ساختمان سازی در شرایط آب و هوایی عادی است.حداقل مقاومت ۲۸ روزه سیمان پرتلند معمولی ۳۲۵ـ۱، ۳۲۵ kg/cm3یا ,۳۲٫۵ Mpa در نظر گرفته شده است.
در ایران سیمان تیپ ۱ به سه دسته تقسیم میشود که مبنای مقاومت ۲۸ روزه نمونههای سیمانی است
- ۳۲۵-۱
- ۴۲۵-۱
- ۵۲۵-۱٫
پرتلند تیپ ۲
سیمان پرتلند تیپ ۲ در مقایسه با سیمان معمولی حرارت هیدراتاسیون پایین داشته و در مکان هایی که حمله سولفات ها به مقدار کم صورت می گیرد استفاده می شود.
با تغییراتی که در خط تولید این نوع سیمان انجام شده ، درصد C3A در آن به حداکثر ۸% پایین امده است. این فعالیت با کم کردن میزان خاک رس در مواد اولیه قابل اجراست. زیرا C3A حاوی اکسید آلومینیوم ( Al2O3) است که این اکسید در خاک رس موجود می باشد.
کم شدن C3A باعث کاهش حرارت هیدراتاسیون و همچنین مقاوم شدن سیمان و بتن در برابر حمله سولفاتها می باشد.
همچنین C3A در مجاورت آب با سولفاتها ترکیب و مادهای به نام اترنژیت ایجاد می شود که در اثر جذب آب متورم و ایجاد ترک میکند به این پدیده حمله سولفاتها گویند
پرتلند تیپ ۳
سیمان پرتلند تیپ ۳ را به عنوان یک سیمان زودگیر می شناسند که در بازه یک روز بتن با مقاومت بسیار بالا تولید می کند.
سیمان نوع ۳ در اصلاح سریع قسمت هایی از سازه که باید هرچه زودتر مورد استفاده قرار گیرند کاربرد دارد. از این سیمان به علت حرارت هیدراتاسیون بالا در آب و هوای سرد برای آزاد کردن گرمای بالا استفاده می کنند.
نباید از این نوع سیمان در بتن ریزیهای حجیم استفاده شود چون بتن در اثر گرمای زیاد هیدراتاسیون منبسط شده و در همان حال گیرش صورت می گیرد ولی پس از سرد شدن، پدیده انقباض بتن را تحت کشش قرار داده و ترکهایی در آن ایجاد می شود.
زمان گیرش این نوع سیمان، مانند سیمان پرتلند معمولی بوده اما مقاومت اولیه آن زیاد میشود؛ به طوری که در سه روز ، به مقاومت هفت روزه تیپ ۱ خواهد رسید.
سیمان زود سخت شونده با سیمان زودگیر متفاوت اند.زودگیر بودن یعنی زمان گیرش سریع که با مقاومت سریع متفاوت است.
برای دستیابی به سیمان زودگیر در مرحله تولید دو کار انجام شود:
- میزان C3S در سیمان را افزایش میدهندC3S وظیفه تامین مقاومت اولیه را بر عهده دارد.
- در آسیاب نهایی آن را نرم تر از سیمان پرتلند معمولی میکنند (حدود۳۲۰۰ cm2)
در صورت عدم دسترسی به این نوع سیمان از سیمان پرتلند معمولی ۵۲۵-۱ می توان بهره برد.
مواد دیگری نیز امروزه به سیمان اضافه می شود و سیمانهای خیلی زود سخت شونده و سوپر سخت شونده حاصل می شود. در مصرف این نوع سیمانها باید دقت لازم را درنظر گرفت که مطابق روش ارائه شده در راهنمای آن عمل شود.
پرتلند تیپ ۴
برخلاف سیمان نوع ۳، سیمان پرتلند نوع ۴ یک سیمان کندگیر با حرارت بسیار پایین می باشد.
این سیمان در مناطق گرم و برای تولید حرارت کمتر و راحتی در نگهداری بتن تولید و استفاده می شود.
استفاده از سیمان نوع ۴ تنش های حرارتی را در بتن ریزی های حجیم کم می کند. در بتن ریزی حجیم که مقدار بتن ریزی زیاد خواهد بود، تبادل حرارت مابین بتن و محیط سخت شده و در مدت زمان گیرش را طولانی تر می کند.پس هنگامی که سطح بتن محکم شده در قسمت های داخلی گرما وجود دارد و منجر به تنش حرارتی ایجاد می کند.
به جهت کم کردن حرارت هیدراتاسیون در بتن ریزی مدل های دیگری نیزی وجود دارد :
- پیش سردکن: بجای آب از پودر یخ استفاده می کنند که سعی می شود سنگدانهها حتی المقدور خنک بوده و شن و ماسه را از درون تونلهای خنک کننده عبور میدهند.
- پس سردکن : لولههای مسی یا گلوانیزه مناسبی را در بین محدوده بتن ریزی قرار داده و در طول زمان بتن ریزی و عملآوری، از میان آنها آب یا هوای سرد عبور خواهند داد. این لولهها در بتن باقی میماند.
پرتلند تیپ ۵
سیمان نوع ۵ سیمان بسیار مقاوم در برابر حمله سولفات هاست و در مقایسه با سیمان نوع ۱ به میزان کمتری حرارت تولید خواهد کرد.
این سیمان که در مکان هایی با خطر حملات سولفاتی است ورد استفاده قرار می گیرد
درصد C3A به حداکثر ۵% محدود شده و حرارت هیدارتاسیون را بسیار کمتر از حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی می کند.
از ای سیمان میتوان از آن در بتن ریزی های حجیم و پر اهمیت استفاده نمود.
سرعت کسب مقاومت این نوع سیمان کمتر از تیپ ۱ می باشد؛ بدین شکل که در ۲۸ روز، حدود ۹۱% مقاومت ۲۸ روزه سیمان تیپ ۱ را کسب می کند. در برخی آییننامهها مقاومت ۴۲ روزه این نوع سیمان به جای مقاومت ۲۸ روزه آن درنظر گرفته می شود.
بیشتر بدانیم:
- فرم ها و چک لیست های ضروری برای مهندسین ناظر، طراح و مجری
- محاسبات سرانگشتی ویژه مهندسین عمران
- مشاوره مهندس ناظر
- سیمان بنایی و ویژگی های آن
- محاسبه سریع انتخاب نوع فونداسیون و نکات طراحی فونداسیون
- آموزش محاسبه سریع تعداد میلگرد در فونداسیون 1399
- آب انداختن بتن و عوامل ایجاد و راه های جلوگیری از آن
- دستور كار عمليات بتن ريزي در هواي سرد مهندس ناظر
