سیمان چیست؟ کاربردها و انواع آن

سیمان چیست؟

همانطور که پیشتر در مقالات تخصصی به تعریف بتن و اجزا تشکیل دهنده آن پرداختیم، بتن بعنوان یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی شناخته می شود و بعد از آب جزء پر مصرف ترین منابع کره زمین می باشد. سیمان پرتلند یک ماده اتصال دهنده می باشد که برای ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای محکم شدن، سخت شدن و چسبیدن سایر مواد به هم اضافه می‌شود.

سیمان به ندرت به تنهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد و عموماً برای اتصال شن و ماسه به یکدیگر استفاده می‌شود. سیمان پس از مخلوط شدن با سنگدانه ریز، ملات بنایی و یا مخلوط شدن با شن و ماسه، بتن تولید می‌کند.

این نوع از مصالح ساختمانی از طریق ترکیب شیمیایی کنترل شده از کلسیم، سیلیکون، آلومینیوم، آهن و سایر مواد تشکیل می‌شوند. مواد رایج مورد استفاده برای تولید سیمان شامل سنگ آهک و گچ یا مارن می باشد که با شیل، خاک رس، سنگ، سرباره کوره بلند، ماسه سیلیس و سنگ آهن ترکیب می‌شود.

تعیین مقدار سیمان، ماسه و سنگدانه برای مخلوط بتن به مقاومت مد نظر برای بتن بستگی دارد. بنابراین طرح اختلاط بتن فرآیندی است برای تعیین مصالح با کیفیت مناسب و نسبت مقدار آن‌ها برای تهیه بتن با خواص مورد نظر مانند کارایی، استحکام، زمان گیرش و دوام. طرح اختلاط بتن نسبت سیمان، ماسه و آب و شن را به ترتیب با توجه به حجم تعیین می کند.

بنابراین طرح اختلاط ۱:۲:۴ نشان دهنده (سنگدانه:ماسه:سیمان) می باشد. به طور معمول، یک مخلوط حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد سیمان، ۶۰ تا ۷۵ درصد سنگدانه و ۱۵ تا ۲۰ درصد آب است. هوای ورودی در بسیاری از مخلوط‌های بتن نیز ممکن است ۵ تا ۸ درصد دیگر را اشغال کند.

سیمان پرتلند چیست؟

این محصول هنگامی که برای اولین بار در اوایل قرن ۱۹ در انگلستان ساخته شد و مورد استفاده قرار گرفت، سیمان پرتلند نامیده شد. زیرا محصول هیدراتاسیون آن شبیه سنگ ساختمانی از جزیره پورتلند در سواحل بریتانیا بود. اولین اختراع برای این محصول در سال ۱۸۲۴ توسط جوزف آسپدین، ​​یک ماسون انگلیسی به دست آمد. وزن مخصوص ذرات آن حدود ۳.۱۵ است.

در سیمان پرتلند چهار فاز اصلی وجود دارد: سیلیکات تری کلسیم(C3A)، سیلیکات دی کلسیم (C2A)، آلومینات تری کلسیم (C3A) و آلومینوفریت تترا کلسیم (C4AF). استحکام و سایر خواص بتن عمدتآ از هیدراتاسیون سیلیکات‌های تری کلسیم و دی کلسیم ناشی می‌شود.

روش پخت سیمان

مراحل ساخت سیمان پرتلند به شرح زیر می باشد:

1. روش مخلوط کردن مواد اولیه

مواد اولیه اصلی مورد استفاده در تولید این نوع از مصالح عبارتند از کلسیم، سیلیکون، آهن و آلومینیوم. این مواد معدنی با توجه به در دسترس بودن به شکل های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

روش اختلاط  به ۲ روش انجام می‌شود:

• فرآیند خشک: مواد اولیه آهکی و آجری ابتدا در دستگاه‌های سنگ شکن چرخشی خرد می‌شوند تا قطعات ۲-۵ سانتیمتر جداگانه به دست آید. مواد خرد شده مجدداً آسیاب می‌شوند تا ذرات ریز به آسیاب لوله وارد شوند. هر ماده خرد شده پس از غربالگری در قیف ذخیره می‌شود. سپس این مواد معدنی پودر شده به نسبت مورد نیاز مخلوط می‌شوند تا مخلوط خام خشک به دست آید و سپس در سیلوها ذخیره شده و آماده ارسال به کوره دوار می‌شود. در حال حاضر مواد اولیه به نسبت‌های خاصی مخلوط می‌شوند تا ترکیب متوسط ​​محصول نهایی به درستی حفظ شود.
• فرآیند تر: مواد اولیه ابتدا خرد شده و به شکل پودر درآمده و در سیلوها ذخیره می‌شوند. سپس خاک رس شسته می‌شود تا مواد آلی چسبیده در خاک رس حذف شود. سنگ آهک پودر شده و خاک رس شسته شده برای جریان در کانال‌ها ارسال شده و به آسیاب‌ها منتقل می‌شود که در آن کاملاً مخلوط شده و خمیر تشکیل می‌شود، یعنی به عنوان دوغاب شناخته می‌شود.

جهت بررسی تفاوت های بازسازی نوسازی و بهسازی ویلا و انواع ساختمان و مشاهده پروژه های مرتبط با این حوزه کلیک کنید.

جدول مقایسه فرآیند خشک و فرآیند مرطوب تولید سیمان

روش تر	روش خشک	شاخص
هر نوع مواد اولیه	بسیار سخت	سختی مواد اولیه
زیاد	کم	مصرف سوخت
بیشتر	کمتر	زمان فرآیند
کیفیت برتر	کیفیت پایین	کیفیت
پایین	بالا	هزینه تولید
ارزان تر	هزینه بر	هزینه کلی
دوغاب(مایع)	مخلوط خام(جامد)	حالت فیزیکی

2. روش سوزاندن

فرآیند سوزاندن در کوره دوار انجام می‌شود در حالی که مواد اولیه در محور طولی آن در ۱ الی ۲ دور در دقیقه می‌چرخند. کوره دوار از لوله‌های فولادی با قطر ۲.۵ تا ۳ متر تشکیل شده است و طول آن بین ۹۰ تا ۱۲۰ متر متفاوت است. قسمت داخلی کوره با آجرهای نسوز روکش شده است. کوره بر روی ستون‌های بنایی یا بتنی تکیه داده شده و بر روی غلتک در موقعیت کمی متمایل در شیب ۱ در ۲۵ تا ۱ در ۳۰ قرار گرفته است.

مخلوط خام فرآیند خشک و یا دوغاب اصلاح شده مرطوب، از انتهای بالایی به کوره تزریق می‌شود. کوره با کمک ذغال سنگ یا روغن یا گازهای داغ از انتهای پایین کوره گرم می‌شود تا شعله تولید شود.

همانطور که موقعیت کوره متمایل است و به آرامی می‌چرخد، مواد شارژ شده از انتهای بالایی با سرعت ۱۵ متر در ساعت به سمت انتهای پایین حرکت می‌کند. در قسمت فوقانی، آب یا رطوبت مواد در دمای ۴۰۰ درجه سانتی گراد تبخیر می‌شود، بنابراین این فرایند به عنوان منطقه خشک شدن شناخته می‌شود، یعنی قسمت مرکزی.

پیشنهاد مقاله ؛ سیمان نسوز چیست و چه کاربردی دارد؟

تیپ های سیمان و مشخصات آن

تیپ های سیمان پرتلند

انواع مختلف از این نوع محصول برای برآوردن الزامات برای اهداف خاص تولید می‌شود. انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM) C150 هشت نوع سیمان پرتلند زیر را مشخص می‌کند.

سیمان تیپ 1

این یک سیمان کلی می باشد که در بتن برای ساخت روسازی، کف، ساختمان‌های بتنی مسلح، پل، مخازن، لوله ها و غیره استفاده می‌شود. از این نوع مصالح در بتن‌هایی استفاده می شود که در معرض تهاجم، مانند حمله سولفات از خاک و آب و یا افزایش درجه حرارت قرار نگرفته اند.

سیمان تیپ 2

در مواردی که احتیاط در برابر حمله متوسط ​​سولفات مهم می باشد، مانند ساختارهای زهکشی، که ممکن است تحت غلظت متوسط ​​سولفات آب‌های زیرزمینی قرار گیرند، استفاده می‌شود. معمولاً حرارت کمتری از هیدراتاسیون را با سرعت کمتری نسبت به نوع 1 ایجاد می کند، بنابراین می توان از آن در سازه‌های جرمی مانند پایه های بزرگ، تکیه گاه‌های سنگین و دیوارهای حائل استفاده کرد. به دلیل تولید گرمای کمتر می توان آن را در هوای گرم ترجیح داد.

سیمان تیپ 3

از نظر شیمیایی و فیزیکی شبیه به تیپ 1 می باشد، با این تفاوت که ذرات آن ریزتر شده اند. این سیمان مقاومت اولیه را در دوره اولیه، معمولاً یک هفته یا کمتر فراهم می‌کند. زمانی استفاده می‌شود که قالب‌ بندی بتن باید در اسرع وقت برداشته شود و یا زمانی که سازه باید به سرعت ساخته شود. سیمان تیپ 3 جهت استفاده در هوای سرد برای کاهش دوره عمل آوری بهتر می باشد.

سیمان تیپ 4

در مواردی استفاده می‌شود که میزان و مقدار حرارت تولید شده از هیدراتاسیون باید به حداقل برسد. نسبت به سایر انواع آن مقاومت بتن را با سرعت کمتری افزایش می‌دهد. برای استفاده در سازه‌های بتنی عظیم، مانند سدهای بزرگ، مناسب است که در آن افزایش دما ناشی از حرارت ایجاد شده در طول سخت شدن باید برای کنترل ترک خوردگی بتن به حداقل برسد.

سیمان تیپ 5

از این ماده فقط در بتن‌هایی که در معرض سولفات شدید هستند استفاده می‌شود. عمدتاً در جایی که خاک یا آب‌های زیرزمینی دارای مقدار زیادی سولفات هستند. مقاومت بالای سولفات آن به دلیل محتوای کم C3A آن که در حدود 4 است، می‌باشد. در برابر اسیدها و سایر مواد بسیار خورنده مقاوم نیست.

سیمان‌های پرتلند به همراه عامل حباب ساز (تیپ های I A ، II A ، III A)

این سیمان‌ها بتن با مقاومت بهتری در برابر یخ زدن و ذوب شدن و پوسته پوسته شدن ناشی از مواد شیمیایی برای حذف برف و یخ تولید می کنند.

این سیمان ها همان انواع ۱ ، ۲ و ۳ بوده که با اضافه کردن مواد مناسب، خاصیت حباب زایی نیز در آنها ایجاد شده است. بنابراین با مصرف هر کدام از این تیپ ها ضمن آنکه خاصیت مربوط به نوع سیمان حفظ می شود، حباب های میکروسکوپی و بسیار ریز هوا نیز در بتن ایجاد می گردد.

برخی خواص در حین اختلاط ایجاد میشوند.این خواص بوسیله مواد افزودنی بتن مثلا از روان کننده ها و فوق روان کننده ها برای افزایش اسلامپ استفاده می شود.

سیمان پرتلند سفید

این ترکیب مشابه نوع 1 یا 3 می باشد، با این تفاوت که به جای رنگ خاکستری دارای رنگ سفید است. این ماده از مواد اولیه حاوی مقادیر ناچیز آهن و اکسیدهای منیزیم ساخته شده است. سیمان پرتلند سفید در درجه اول برای اهداف معماری استفاده می شود.

سیمان هیدرولیک

این سیمان‌ها با ترکیب دقیق و یکنواخت سیمان پرتلند و مواد جانبی مانند سرباره، خاکستر بادی، بخار سیلیس و سایر پوزولان‌ها تولید می شوند.

ترکیبات شیمیایی در سیمان پرتلند

ترکیب  مواد اولیه منجر به واکنش بین اکسیدها شده و چهار ترکیب مرکب در محصول نهایی تشکیل می‌شود که به شرح زیر می باشد:

C3S = 3CaO.SiO2 (تری کلسیم سیلیکات)

C2S = 2CaO.SiO2 (دی کلسیم سیلیکات)

C_۳A = 3CaO.Al_۲O_۳ (تری کلسیم آلومینات)

C_۴AF = 4CaO. Al_۲O_۳.Fe_۲O_۳ (تترا کلسیم آلومینو فریت)

نقش ترکیبات

• C3S: به سرعت هیدراته و سفت می‌شود و تا حد زیادی مسئول تنظیم اولیه و استحکام اولیه می باشد. مقاومت اولیه با افزایش درصد C3S بیشتر است.
• C2S: هیدراته شدن و سفت شدن یه آرامی رخ می‌دهد. تا حد زیادی به افزایش مقاومت در سنین بالاتر از یک هفته کمک می‌کند.
• C3A: مقدار زیادی گرما را در چند روز اول هیدراتاسیون و سفت شدن آزاد می‌کند. همچنین کمی به افزایش مقاومت اولیه کمک می‌کند. گچ اضافه شده به سیمان سرعت هیدراتاسیون C3A را کند می‌کند. سیمان‌های با درصد پایین C3A به ویژه در برابر خاک‌ها و آب‌های حاوی سولفات مقاوم هستند.
• C4AF: هیچ نقش مهمی در هیدراتاسیون بازی نمی کند.

مقالات تخصصی در حوزه نظام مهندسی ساختمان را مطالعه نمایید.

انواع سیمان، ویژگی‌ها و کاربردها

انواع مختلف سیمان در ساختار بتن استفاده می‌شود. هر نوع از آن بر اساس مواد ترکیبی مورد استفاده در طول ساخت، خواص و مصارف و مزایای خود را دارد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت:

انواع سیمان و موارد مصرف آن‌ها

• سیمان پرتلند معمولی (OPC): سیمان معمولی پرتلند پرکاربردترین نوع سیمان می باشد، که برای همه ساختمان‌های بتنی معمولی مناسب است. این نوع سیمان با تولید جهانی حدود ۳.۸ میلیون متر مکعب در سال، رایج ترین نوع سیمان تولید شده و مورد استفاده در سراسر جهان می باشد.
• سیمان پرتلند پوزولانی (PPC): سیمان پرتلند پوزولانی با آسیاب کردن کلینکر پوزولانی با سیمان پرتلند تهیه می‌شود. همچنین با افزودن گچ یا سولفات کلسیم یا با ترکیب کامل و یکنواخت سیمان پرتلند و پوزولانای ریز تولید می‌شود. سیمان پرتلند پوزولانی در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی از مقاومت بالایی در برابر حملات شیمیایی مختلف به بتن برخوردار است. بنابراین به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سازه‌های دریایی، فاضلاب، بتن ریزی در زیر آب، مانند پل‌ها، اسکله‌ها، سدها و غیره استفاده می‌شود.
• سیمان سخت کننده سریع: سیمان سخت کننده سریع در روزهای اولیه از استحکام بالایی برخوردار است. در بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد که قالب‌ها در مراحل اولیه برداشته می‌شوند و شبیه به سیمان پرتلند معمولی (OPC) هستند. این نوع مقدار آهک را افزایش داده و دارای محتوای C3S بالاتر و آسیاب دقیق تر است، که باعث افزایش استحکام بیشتر از OPC در مراحل اولیه می‌شود. مقاومت سیمان سخت کننده سریع در سه روز مشابه مقاومت 7 روزه OPC با نسبت آب به سیمان یکسان است. بنابراین، مزیت این محصول این است که قالب را می‌توان زودتر از بین برد که باعث افزایش سرعت ساخت و کاهش هزینه ساخت با صرفه جویی در هزینه قالب می‌شود. سیمان سخت کننده سریع در ساخت بتن پیش ساخته، کارهای جاده ای و غیره استفاده می‌شود.
• سیمان زودگیر کننده: تفاوت بین سیمان زودگیر و سیمان سخت کننده سریع این است که سیمان زودگیر زودتر خودش را می‌گیرد. در عین حال، میزان افزایش مقاومت مشابه سیمان پرتلند معمولی می باشد، این در حالی است که سیمان سخت کننده سریع، به سرعت مقاومت می‌گیرد. قالب بندی‌ها در هر دو مورد را می‌توان زودتر حذف کرد. سیمان زودگیر در مواردی که کارها باید در مدت زمان بسیار کوتاهی به پایان برسند و یا برای بتن ریزی در آب‌های ساکن یا جاری استفاده می‌شود.
• سیمان کم حرارت: سیمان کم حرارت با حفظ درصد آلومینات تری کلسیم زیر 6 درصد با افزایش نسبت C2S تولید می‌شود. مقدار کمی آلومینات تری کلسیم باعث می‌شود که بتن حرارت کمی از هیدراتاسیون را تولید کند. سیمان کم حرارت مناسب برای ساختارهای بتنی بزرگ مانند سدها، با حرارت کم هیدراتاسیون، از ترک خوردگی بتن در اثر حرارت جلوگیری می‌کند. این سیمان مقاومت بیشتری در برابر سولفات‌ها دارد و کمتر واکنش پذیر است و زمان گیرش اولیه بیشتر از OPC است.
• سیمان مقاوم در برابر سولفات: سیمان مقاوم در برابر سولفات برای کاهش خطر حمله سولفات به بتن استفاده می‌شود. بنابراین در ساخت فونداسیون‌هایی که خاک دارای سولفات زیاد است استفاده می‌شود. این سیمان محتویات C3A و C4AF را کاهش داده است. سیمان مقاوم در برابر سولفات در ساختارهایی که در معرض سولفات شدید آب و خاک قرار دارند، در مکان‌هایی مانند روکش کانال‌ها ، آبگیرها، دیوارهای حائل، سیفون‌ها و غیره استفاده می‌شود.
• سیمان سرباره: سیمان سرباره با آسیاب کردن کلینکرها در حدود ۶۰ درصد سرباره به دست می‌آید و از نظر خواص به سیمان پرتلند کم و بیش شباهت دارد. می توان از آن برای آثاری که ملاحظات اقتصادی در آن‌ها غالب است استفاده کرد.
• سیمان با آلومینا بالا: سیمان آلومینای بالا با ذوب مخلوط بوکسیت و آهک و آسیاب کردن با کلینکر به دست می‌آید. این یک سیمان سخت کننده سریع با زمان گیرش اولیه و نهایی به ترتیب حدود ۳.۵ و ۵ ساعت است. مقاومت فشاری سیمان با آلومینا بالا بسیار زیاد و قابل استفاده تر از سیمان پرتلند معمولی است و در کارهایی که بتن در معرض دمای بالا، یخ زدگی و عمل اسیدی قرار می‌گیرد، استفاده می‌شود.
• سیمان سفید: از مواد اولیه عاری از اکسید آهن تهیه می‌شود و نوعی سیمان پرتلند معمولی است که سفید است. سیمان سفید گرانتر بوده و برای اهداف معماری مانند دیوارهای پرده ای و روکشی پیش ساخته، برای تزئینات داخلی و خارجی مانند: نمای خارجی ساختمان‌ها، کفپوش، محصولات بتنی زینتی، مسیرهای باغ و استخرهای شنا و غیره استفاده می‌شود.
• سیمان رنگی: با مخلوط کردن ۵ تا ۱۰ درصد رنگدانه‌های معدنی با سیمان معمولی تولید می‌شود. سیمان های رنگی به طور گسترده برای کارهای تزئینی روی کف استفاده می‌شوند.
• سیمان هوا زا: سیمان جذب کننده هوا با افزودن عوامل جذب کننده هوا مانند: رزین ها ، چسب‌ها، نمک‌های سدیم سولفات‌ها و غیره در حین ساییدن کلینکر تولید می‌شود. این نوع سیمان به ویژه برای بهبود کارایی با نسبت آب به سیمان کمتر و بهبود مقاومت در برابر سرما برای بتن مناسب است.
• سیمان انبساطی: سیمان انبساطی با گذشت زمان اندکی منبسط می شود و در طول و پس از زمان سخت شدن منقبض نمی شود. این سیمان عمدتا برای تزریق پیچ لنگر و مجاری بتنی پیش تنیده استفاده می‌شود.
• سیمان ضد آب: سیمان ضد آب با مخلوط کردن مواد شیمیایی دفع آب تهیه می‌شود و از قابلیت کارکرد و استحکام بالایی برخوردار است. خاصیت دفع آب را دارد و در زمان بارندگی‌های موسمی تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد. سیمان ضد آب عمدتا برای ساخت و سازه‌های آبی مانند: سدها، مخازن آب، سرریزها، ساز‌ه‌های نگهدارنده آب و غیره استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از نانوذرات در ملات سیمانی

سالانه حدود سه میلیارد تن سیمان در سراسر جهان تولید می شود، که اکثریت آن به دلیل افزایش روزافزون تقاضا در کشورهای در حال توسعه مصرف می‌شود که به اقتصاد نوظهور آن‌ها نسبت داده می‌شود. علاوه بر فعالیت‌های ساختمانی، بلایای طبیعی مانند زلزله و جنگ منجر به تخریب بسیاری از زیرساخت‌ها می‌شود و تقاضا برای سیمان و مصالح سیمانی مانند ملات و بتن را افزایش می‌دهد.

ملات، سیمانی است که با ماسه ریز، آب و آهک مخلوط شده است تا دوام محصول را افزایش دهد. به طور کلی به عنوان خمیری استفاده می‌شود که سایر مصالح معمول بنایی از جمله آجر، بلوک‌های بتنی و سنگ را در کنار هم نگه می‌دارد. اگرچه ملات مزایای زیادی دارد، اما در برابر زلزله مقاومت کمتر، شکننده و دارای مقاومت کششی کمی است. این اشکالات دانشمندان را بر آن داشت تا چندین راه حل جایگزین از جمله استفاده از نانوذرات را مورد بررسی قرار دهند.

نانوذرات برای افزایش خواص ملات سیمانی

نانوذرات با ویژگی‌های متمایز مساعد مساحت بزرگ، چگالی عملکردی بالا، اثر سطح فوق العاده و مقاومت زیاد در برابر کرنش، نقش حیاتی در کاربردهای مختلف ایفا کرده اند. تصور میشود که آن‌ها خواص مواد را افزایش داده و پدیده های منحصر به فرد را به کاربردهای بدیع تبدیل می کنند. افزودن نانوذرات اکسید فلز به سیمان، نفوذپذیری آن را به یون ها کاهش می‌دهد و استحکام و دوام آن را افزایش می‌دهد.

برخی از نانوذرات مورد بررسی عبارتند از SiO2 ، TiO2 ، Al2O3 ، Fe2O3، نانولوله کربنی، نانوالیاف کربنی، گرافن و اکسید گرافیت. با این حال، SiO2 به دلیل داشتن نانو اندازه و واکنش پوزولانی بیشترین استفاده از نانوذرات را دارد. نانوذرات با تحریک واکنش هیدراتاسیون و پر کردن ریز حفره ها در ساختار خمیر سیمان، استحکام و دوام بتن را بهبود می‌بخشد. این باعث کاهش تخلخل بتن می شود که باعث افزایش مقاومت و خواص مکانیکی ملات سیمان می‌شود.

استفاده از نانوذرات یک راه حل موثر برای کاهش تأثیرات زیست محیطی مرتبط با تولید بتن است. نتایج نشان داد که استفاده از ذرات نانوMT تا 1 درصد وزنی به عنوان درصد مطلوب، ساختار و خواص مکانیکی را افزایش می‌دهد و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می‌دهد.

ترکیبات سیمانی (درصد الیاف پلی پروپلین)

الیاف یک قطعه کوچک از مواد تقویت کننده است که دارای ویژگی‌های خاصی است. الیاف شامل الیاف فولادی، الیاف شیشه، الیاف مصنوعی و الیاف طبیعی است. الیاف پروپیلن، الیاف مصنوعی هستند و الیاف پلی پروپیلن با وزن مخصوص کم و هزینه کم شناخته می‌شوند. پلی پروپیلن یا پلی پروپن (PP)، یک پلیمر ترموپلاستیک می باشد که کاملاً مقاوم است. توزیع تصادفی الیاف پلی پروپیلن در مخلوط‌های بتنی باعث افزایش مقاومت در برابر سایش و یخ زدگی و کاهش گسترش حجم ایجاد شده در نتیجه حمله سولفات و واکنش سیلیس قلیایی می‌شود.

الیاف پروپیلن ماتریس سیمانی است که ابتدا در اثر حمله شیمیایی تهاجمی خراب می‌شود. از آنجا که افزودن الیاف پلی پروپیلن در نسبت‌های مناسب به مخلوط بتن باعث بهبود خواص دوام عناصر می‌شود، هزینه کل کاهش می‌یابد. با جذب الیاف پلی پروپیلن، ظرفیت جذب انرژی مخلوط های بتن افزایش می‌یابد و ترک‌های جمع شدگی پلاستیک آن‌ها به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

مقدار الیاف اضافه شده به مخلوط بتن به عنوان درصدی از حجم کل کامپوزیت (بتن و الیاف) درصد حجمی اندازه گیری می‌شود. الیاف پلی پروپیلن که آبگریز هستند را می‌توان به راحتی مخلوط کرد زیرا در حین اختلاط نیازی به تماس طولانی ندارند و فقط باید به طور مساوی در مخلوط پراکنده شوند.

الیاف کوتاه پلی پروپیلن در درصدهای حجم پایین بین 0.5 تا 15 دارای کاربردهای تجاری در بتن هستند. الیاف پلی پروپلین دارای ویژگی‌های عالی با وزن سبک و استحکام کششی بالا می باشد. هنگام افزودن الیاف PPF ها، بتن دارای تخلخل کمتر و مقاومت بیشتری در برابر ترک خوردگی نسبت به بتن بدون الیاف PP دارد. بنابراین، می تواند انتقال آب و مواد مضر در بتن را کاهش داد تا منجر به افزایش دوام شود.

بتن تقویت شده با الیاف پلی پروپیلن PP دارای جذب آب کمتر و نفوذ ناپذیری بهتر، مقاومت در برابر کلراید، مقاومت در برابر سولفات، مقاومت در برابر کربناسیون و مقاومت در برابر آتش است. انقباض خشک شدن را می‌توان با افزودن الیاف مسلح کننده کاهش داد زیرا الیاف PP تأثیر مثبتی بر جلوگیری از تغییر شکل دارد. با این حال، خزش بتن با استفاده از PPF به دلیل مدول الاستیک پایین الیاف پلی پروپیلن PP نسبت به بتن ساده کاهش نیافت.

دوام بتن مسلح با الیاف پلی پروپیلن را می‌توان با ترکیب با انواع دیگر الیاف، به ویژه الیاف فولادی، افزایش داد. با این حال، استفاده از الیاف پلی پروپیلن در بتن به دلیل پراکندگی الیاف در بتن و پیوند با سیمان محدود است. با اصلاح سطح الیاف با استفاده از پودر واکنشی مانند نانو SiO2 و نانو CaCO3 می‌توان بر این ایرادات غلبه کرد.

استفاده از مواد زاید کشاورزی در سیمان

پسماندهای کشاورزی می‌توانند بعنوان جایگزین پوزولان‌های سازگار با محیط زیست و پایدار برای بتن آینده عمل کنند. ضایعات نه تنها برای محیط زیست مفید است، بلکه عملکرد فوق العاده ای را نیز به همراه دارد. در حال حاضر خاکستر پوسته برنج به عنوان مناسب ترین جایگزین شناخته شده است. سیمان جزء اصلی بتن می باشد. مواد زائد کشاورزی به صورت ریز و درشت خرد می‌شوند و یا در خاکستر سوزانده می‌شوند و سپس با سیمان مخلوط می‌شوند که به سیمان کشاورزی معروف است.

اخیراً مطالعات زیادی برای استفاده از ضایعات کشاورزی مانند پوسته برنج، خاک اره، پوسته بادام زمینی، کاه برنج و پوسته نارگیل را به عنوان بخشی از جایگزینی شن و ماسه در تولید سیمان انجام شده است. آزمایشات برای تعیین ویژگی های فیزیکی، استحکام و دوام انجام شده است. نتایج آزمایش نشان می‌دهد که بلوک‌های سیمانی با زباله‌های کشاورزی مطابق استاندارد ASTM از استحکام لازم برخوردار بودند، اما دوام مسئله اصلی این بلوک‌ها می باشد. بلوک با پوسته نارگیل و پوسته بادام زمینی مقاومت و دوام مناسبی را نشان می‌دهد.

پیش تر در مقالات حوزه اجرائیات ساختمان به روش ها و مراحل مقاوم سازی ساختمان پرداخته ایم.

سیمان مصرفی در بتن بر اساس نشریه ۵۵

در نشریه ۵۵ آمده است که آهک، سیلیس، آلومین و اکسید آهن مواد اصلی تشکیل دهنده سیمان‌های آبی هستند.

• سیمان پرتلند: از ترکیب به نسبت وزنی حدود 3 به 1 تا 4 به 1 سنگ آهک و خاک رس بدست می‌آید. که انواع آن به پیروی از استاندارد آمریکایی ASTM می‌باشد. (نوع 1 یا پرتلند معمولی،  نوع 2 یا سیمان اصلاح شده در برابر حمله سولفات‌ها،  نوع 3 یا سیمان زودگیر، نوع 4 یا سیمان کم حرارت و  نوع 5 یا سیمان ضد سولفات)
• سیمان سفید و رنگی: که ترکیب شیمیایی سیمان سفید، پرتلند معمولی می‌باشد. اما از ورود مواد رنگی مانند اکسید آهن و منیزیم جلوگیری می‌شود اما برای ساخت سیمان رنگی مواد شیمیایی رنگی بی اثر حدود ۵ تا ۱۰ درصد وزنی سیمان می‌افزایند. مثلا برای رنگ سبز اکسید و هیدروکسید.
• سیمان‌های طبیعی: که به دو نوع سیمان اطلاق می‌شود. ۱) سیمانی که از پختن با درجه کمتر از سیمان‌های پرتلند به دست می‌آید. ۲) سیمان‌هایی که از ترکیب گردهای باقی مانده آتش فشانی یا رسوب‌های دیاتومه یا آب آهک به دست می‌آیند.
• سیمان‌های آمیخته:

سیمان پرتلند پوزولانی: از اختلاط گرد سیمان پرتلند و پوزولان طبیعی و سپس آسیاب کردن مخلوطی از این دو با سنگ گچ بدست می‌آید.

سیمان پرتلند روباره آهن گدازی: از آسیاب کردن کلینکر سیمان پرتلند به همرا سرباره کوره آهنگدازی که سریعآ سرد شده با کمی سنگ گچ بدست می‌آید.

هر دو نوع سیمان پرتلند پوزولانی و سیمان پرتلند روباره با توجه به مقدار مواد پوزولانی و روباره ای در برابر سولفات‌ها مقاوم هستند و بتن آن‌ها نفوذپذیری کمتری دارد و این دو نوع سیمان نسبت به سیمان پرتلند معمولی دیرگیر تر هستند.

سیمان بنایی: از مخلوط کردن کلینکر سیمان پرتلند و گرد سنگ آهک مرغوب و قدری سنگ گچ و برخی مواد افزودنی ساخته می‌شوند. برخی از نوع مصالح از مخلوط سیمان پرتلند و آهک مرده و مواد افزودنی ساخته می‌شوند.