بتن (اجزای تشکیل دهنده، ویژگی‌ها، طرح مخلوط، انواع، آزمایش‌ها)
بخش ۹: سیمان پرتلند (طبقه‌بندی سیمان در استانداردهای مختلف – قسمت چهارم)
استاندارد سیمان پرتلند در ایران
در حال حاضر دو استاندارد ملی ۳۸۹ و ۱-۱۷۵۱۸ در ایران به عنوان استانداردهای سیمان پرتلند وجود دارد.
استاندارد ۳۸۹ ایران
این استاندارد شباهت زیادی با استاندارد ASTM C150 دارد و البته دارای تفاوت‌های عمده‌ای نیز می‌باشد.
در تجدیدنظر چهارم استاندارد ۳۸۹ ایران، سیمان‌های پرتلند پنج‌گانه و سیمان با گرمازایی کنترل‌شده و سیمان ویژه کارهای دریایی، به همراه ۴ نوع سیمان حباب‌زا، در مجموع ۱۱ نوع سیمان معرفی شده است.
در این استاندارد، طبقه‌بندی سیمان‌ها از قرار زیر می‌باشد:
سیمان پرتلند نوع پ۱: سیمان پرتلند معمولی با کاربرد عمومی؛ شرط خاصی برای اکسیدهای اصلی و ترکیبات (فازها) اصلی سیمان وجود ندارد و صرفا برای اکسید منیزیم، مقدار سولفات، افت سرخ‌شدن و باقیمانده نامحلول محدودیت وجود دارد که شبیه آن برای انواع دیگر سیمان نیز وجود دارد.
سیمان پرتلند نوع پ۱هـ: سیمان پرتلند معمولی حباب‌زا با کاربرد عمومی؛ همان سیمان پرتلند نوع پ۱ است که ایجاد حباب می‌کند.
سیمان پرتلند نوع پ۲: سیمان پرتلند اصلاح‌شده با کاربرد عمومی و پایا در برابر سولفات متوسط؛ دارای محدودیت در حداکثر آلومین (Al۲O۳)، حداکثر اکسیدآهن (Fe۲O۳) و همچنین حداکثر مجاز ۸ درصد برای C۳A می‌باشد که این آخری برای ایجاد پایایی متوسط در برابر سولفات‌ها است.
سیمان پرتلند نوع پ۲هـ: سیمان پرتلند اصلاح‌شده حباب‌زا با کاربرد عمومی و پایا در برابر سولفات متوسط؛ همان سیمان پرتلند نوع پ۲ است که ایجاد حباب می‌کند.
سیمان پرتلند نوع پ۲گ: سیمان پرتلند اصلاح‌شده با کاربرد عمومی و پایا در برابر سولفات متوسط و با گرمازایی متوسط؛ دارای محدودیت‌های سیمان پرتلند نوع پ۲ به همراه حداکثر مجاز ۱۰۰ درصد برای C۳S+4.75C۳A که این آخری برای ایجاد گرمازایی متوسط است.
سیمان پرتلند نوع پ۲هـ‌گ: سیمان پرتلند اصلاح‌شده حباب‌زا با کاربرد عمومی و پایا در برابر سولفات متوسط و با گرمازایی متوسط؛ همان سیمان پرتلند نوع پ۲گ است که ایجاد حباب می‌کند.
سیمان پرتلند نوع پ۲د: سیمان پرتلند اصلاح‌شده با کاربرد عمومی و دریایی و پایا در برابر سولفات و کلرید همزمان؛ همان سیمان پرتلند نوع پ۱ است که محدودیت ویژه در C۳A (حداقل ۶ و حداکثر ۱۰ درصد) برای مقابله در برابر وجود همزمان یون کلرید و سولفات تعریف شده است.
سیمان پرتلند نوع پ۳: سیمان پرتلند با مقاومت اولیه زیاد؛ صرفا محدودیت حداکثر ۱۵ درصد برای C۳A (مازاد بر محدودیت‌های نوع پ۱) وجود دارد.
سیمان پرتلند نوع پ۳هـ: سیمان پرتلند حباب‌زا با با مقاومت اولیه زیاد؛ همان سیمان پرتلند نوع پ۳ است که ایجاد حباب می‌کند.
سیمان پرتلند نوع پ۴: سیمان پرتلند کم حرارت (دیرگیر)؛ محدودیت در اکسیدآهن و حداکثر مجاز برای C۲S و حداقل مجاز برای C۲S و حداکثر مجاز برای C۳A برای سیمان نوع ۴، علاوه بر محدودیت‌های نوع پ۱، دیده می‌شود. همه این محدودیت‌ها برای آن است که گرمازایی و آهنگ گرمازایی کمتر گردد و البته پایایی مناسب‌تری در برابر سولفات‌ها بوجود می‌آید.
سیمان پرتلند نوع پ۵: سیمان پرتلند ضد سولفات (مقاوم در برابر سولفات‌ها)؛ دارای دو محدودیت اضافی نسبت به نوع پ۱ می‌باشد. محدودیت در حداکثر C۳A و حداکثر مجاز C۳A+2C۴AF برای ایجاد پایایی خیلی خوب در برابر حمله سولفات‌ها برقرار شده است.
در دو تصویر زیر، ویژگی‌های شیمیایی الزامی و اختیاری مطابق ISIRI 389 مشاهده می‌گردد.
برای همه انواع سیمان پرتلند، معادل قلیایی در ویژگی‌های شیمیایی اجباری محدودیت ندارد و فقط باید گزارش شود.
همانطور که در جدول ویژگی‌های استاندارد شیمیایی الزامی دیده می‌شود، در برخی موارد می‌توان از برخی محدودیت‌ها صرف‌نظر نمود مشروط بر اینکه طبق ویژگی‌های فیزیکی گرمازایی یا مقاومت در برابر سولفات‌ها (که در ادامه آمده است) عمل گردد.
در مورد ویژگی‌های شیمیایی اختیاری برای سیمان پرتلند نوع پ۳ و پ۳هـ، محدودیت برای C۳A برای مقابله با حمله سولفات‌ها آمده است.
در ادامه ویژگی‌های فیزیکی الزامی و اختیاری بر اساس ISIRI 389 مشاهده می‌شود.
حداقل و حداکثر درصد هوای ملات برای سیمان‌های هوازا، حداقل و حداکثر نرمی سیمان با روش نفوذ هوای بلین، حداکثر انبساط در اتوکلاو، حداقل و حداکثر زمان گیرش اولیه با سوزن ویکا (تلفظ صحیح Vicat که به اشتباه ویکات خوانده می‌شود)، و حداکثر گرمای هیدراته شدن به روش گرماسنجی در سنین ۳ و ۷ به‌عنوان ویژگی الزامی فیزیکی در استاندارد ۳۸۹ ایران دیده می‌شود.
حداکثر مقادیر ریزی سیمان در صورتی‌که مقدار C۳S+4.75C۳A (ویژگی شیمیایی الزامی) حداکثر ۹۰ باشد، می‌تواند مدنظر قرار نگیرد. در سیمان نوع پ۵، اگر رده مقاومتی ۵/۴۲ و ۵/۵۲ باشد، حداکثر مقدار ریزی سیمان به ۴۰۰ محدود می‌شود.
حداقل درصد نفوذ نهایی برای زمان گیرش کاذب، حداکثر درصد هوای ملات برای انواع سیمان بدون حباب‌زا، حداکثر انبساط برای مقابله با سولفات‌ها و حداقل زمان گیرش اولیه و حداکثر زمان گیرش نهایی با سوزن گیلمور، برای برخی از انواع سیمان در جدول ویژگی‌های فیزیکی اختیاری دیده می‌شود.
یکی از بزرگترین تفاوت‌های استاندارد ۳۸۹ ایران با استاندارد ASTM C150 وجود ویژگی‌های مکانیکی الزامی و رده‌های مقاومتی برای انواع سیمان می‌باشد. جدول ویژگی‌های مکانیکی در ادامه مشاهده می‌شود.
رده‌های مقاومتی شامل چهار رده ۵/۲۲، ۵/۳۲، ۵/۴۲ و ۵/۵۲ مگاپاسکال می‌باشد. سیمان‌های پ۱ و پ۲ (و خانواده آنها) دارای سه رده ۵/۳۲، ۵/۴۲ و ۵/۵۲ مگاپاسکال است که در رده ۵/۳۲ دارای محدودیت در حداقل مقاومت ۷ و ۲۸ روز و حداکثر مقاومت ۲۸ روز می‌باشد. برای سایر رده‌های مقاومتی این سیمان‌ها و همچنین برای رده‌های مقاومتی سیمان پ۳ و پ۳هـ، محدودیت‌ها شامل حداقل مقاومت ۲ و ۲۸ روزه و حداکثر مقاومت ۲۸ روزه (بجر رده مقاومتی ۵/۵۲) می‌باشد. برای سیمان نوع پ۴ فقط رده مقاومتی ۵/۲۲ تعریف شده است که دارای محدودیت در حداقل مقاومت ۷ و ۲۸ روز و حداکثر مقاومت ۲۸ روز می‌باشد. برای سیمان نوع پ۵ نیز رده‌های مقاومتی ۵/۲۲، ۵/۳۲ و ۵/۴۲ تعریف شده است.