71 / 100

آنچه باید در مورد سیمان پاکتی و فله دانست

در این مقاله ما با محصول سیمان که سیمان پاکتی و فله را شامل می شود  به طور کامل مرور میکینم.  

مواد و مصالح ساختمانی (سیمان پاکتی و فله)

سیمان پاکتی و فله ، به طور کلی، مواد چسبنده از همه نوع است، اما به معنای محدودتر، مواد اتصال دهنده مورد استفاده در ساختمان سازی و ساخت و سازهای مهندسی عمران است. این نوع سیمان ها پودرهای ریز آسیاب شده ای هستند که پس از مخلوط شدن با آب به صورت توده سفت در می آیند. گیرش و سخت شدن از هیدراتاسیون حاصل می شود که ترکیبی شیمیایی از ترکیبات سیمان با آب است که کریستال های زیر میکروسکوپی یا مواد ژل مانند با سطح بالایی تولید می کند. سیمان های ساختمانی که حتی در زیر آب نیز سفت و سخت می شوند، به دلیل خاصیت هیدراتاسیونی که دارند، اغلب نامیده می شوندسیمان های هیدرولیک مهمترین آنها این استسیمان پرتلند . این مقاله به بررسی توسعه تاریخی سیمان، ساخت آن از مواد خام، ترکیب و خواص آن، و آزمایش آن خواص می پردازد. تمرکز بر روی سیمان پرتلند است، اما توجه به انواع دیگر، مانند سیمان حاوی سرباره و سیمان با آلومینا بالا نیز معطوف است. سیمان های ساختمانی از ترکیبات شیمیایی و تکنیک های فرآوری خاصی با محصولات سرامیکی مانند آجر و کاشی ، ساینده ها و مواد نسوز مشترک هستند. برای توضیح دقیق یکی از کاربردهای اصلی سیمان به مقاله ساخت و ساز ساختمان مراجعه کنید .  

در مورد کاربردهای سیمان پاکتی و فله

سیمان پاکتی و فله ممکن است به تنهایی مورد استفاده قرار گیرد (به عنوان مواد تزریق)، اما استفاده معمولی وجود دارد ملات و بتنی که در آن سیمان با مواد خام که به عنوان مواد اولیه نامیده می شود مخلوط می شود , ملات سیمانی که با ماسه یا سنگ خرد شده مخلوط شده و اندازه آن باید کمتر از 5 میلی متر (0.2 اینچ) باشد. بتن مخلوطی از سیمان، ماسه یا سایر سنگدانه های ریز و سنگدانه درشتی است که برای بیشتر مصارف اندازه آن بین 19 تا 25 میلی متر (75/0 تا 1 اینچ) است، اما سنگدانه درشت ممکن است به اندازه 150 میلی متر نیز باشد. 6 اینچ) هنگامی که بتن در توده های بزرگ مانند سدها قرار می گیرد. ملات برای چسباندن آجر، بلوک و سنگ در دیوارها و یا به عنوان پوشش سطح استفاده می شود. بتن برای اهداف مختلف ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد. مخلوط خاک و سیمان پرتلند به عنوان پایه راه ها استفاده می شود. سیمان پرتلند همچنین در ساخت آجر، کاشی، زونا، لوله، تیرآهن استفاده می شود.، اتصالات راه آهن و محصولات مختلف اکسترود شده. محصولات در کارخانه ها پیش ساخته و آماده نصب عرضه می شوند.  

در مورد تاریخچه سیمان

پیدایش سیمان های هیدرولیک به یونان باستان روم برمی گردد,آهک و خاکستر آتشفشانی که در مجاورت آب به آرامی با آن واکنش داده و توده سختی را تشکیل می دهد. این ماده سیمانی ملات و بتن رومی بیش از 2000 سال پیش و کارهای ساختمانی بعدی در اروپای غربی را تشکیل داد. خاکستر آتشفشانی استخراج شده در نزدیکی شهر فعلی Pozzuoli ایتالیا ، به ویژه غنی از مواد معدنی آلومینوسیلیکات ضروری بود که باعث پیدایش کلاسیک شد.سیمان پوزولانایی دوران روم. تا به امروز اصطلاح پوزولانا یا پوزولان یا به خود سیمان یا هر آلومینوسیلیکات ریز تقسیم شده اطلاق می شود که با آهک در آب واکنش می دهد و سیمان تشکیل می دهد. (اصطلاح سیمان، در عین حال، از کلمه لاتین caementum گرفته شده است، که به معنای خرده سنگ هایی است که در ملات رومی استفاده می شود – نه خود ماده اتصال دهنده.) سیمان پرتلند جانشین آهک هیدرولیکی است که برای اولین بار توسط آن ساخته شدجان اسمیتون در سال 1756 هنگامی که از او برای برپایی این بنا فراخوانده شدفانوس دریایی Eddystone در سواحل پلیموث ، دوون، انگلستان. توسعه بعدی که در حدود سال 1800 در انگلستان و فرانسه اتفاق افتاد، ماده ای بود که از سوزاندن گره های سنگ آهک رسی به دست می آمد. اندکی پس از آن در ایالات متحده، ماده مشابهی با سوزاندن یک ماده طبیعی به نام “به دست آمد.سنگ سیمانی .» این مواد متعلق به کلاسی به نام سیمان طبیعی هستند که با سیمان پرتلند مرتبط هستند اما به آرامی می سوزند و ترکیب کنترل شده ای ندارند. اختراع سیمان پرتلند معمولاً به آن نسبت داده می شودجوزف آسپدین از لیدز ، یورکشایر ، انگلستان، که در سال 1824 حق ثبت اختراع ماده ای را که از مخلوط مصنوعی سنگ آهک و خاک رس تولید می شد، به ثبت رساند . او این محصول را “سیمان پرتلند” نامید زیرا شباهت خیالی این ماده در هنگام گیرش به سنگ پرتلند، سنگ آهکی که برای ساخت و ساز در انگلستان استفاده می شود، دارد. محصول آسپدین ممکن است خیلی کم سوخته باشد تا سیمان پرتلند واقعی باشد، و نمونه اولیه آن شاید تولید شده توسطآیزاک چارلز جانسون در جنوب شرقی انگلستان در حدود سال 1850. ساخت سیمان پرتلند به سرعت در سایر کشورهای اروپایی و آمریکای شمالی گسترش یافت . در طول قرن بیستم، تولید سیمان در سراسر جهان گسترش یافت. تا سال 2019، چین و هند به رهبران جهان در تولید سیمان تبدیل شدند و پس از آن ویتنام، ایالات متحده و مصر قرار گرفتند.  

مواد خام

ترکیب بندی

سیمان پرتلند اساساً از ترکیبات آهک (اکسید کلسیم ، CaO) مخلوط شده باسیلیس (سیلیس دی اکسید، SiO 2 ) وآلومینا (اکسید آلومینیوم، Al 2 O 3 ). آهک از مواد خام آهکی (شامل آهک) و سایر اکسیدها از مواد آرژیلوس (رسی) به دست می آید. مواد خام اضافی مانند ماسه سیلیس ، اکسید آهن (Fe 2 O 3 ) و بوکسیت – حاوی آلومینیوم هیدراته، Al(OH) 3 – ممکن است در مقادیر کمتر برای به دست آوردن ترکیب مورد نظر استفاده شوند. رایج ترین مواد خام آهکی، سنگ آهک و گچ است، اما از مواد دیگر مانند رسوبات مرجانی یا صدفی نیز استفاده می شود. خاک رس ، شیل ، تخته سنگ ، و گل مصب رود مواد خام معمولی آرژیلوس هستند.مارن یک رس آهکی فشرده وسنگ سیمانی دارای هر دو ترکیب آهکی و آرژیلیک به نسبت هایی است که گاهی اوقات به ترکیب سیمان تقریب می زند . یکی دیگر از مواد اولیه کوره بلند استسرباره که عمدتاً از آهک، سیلیس و آلومینا تشکیل شده و با مواد آهکی با محتوای آهک بالا مخلوط شده است.کائولن ، یک خاک رس سفید که حاوی اکسید آهن کمی است، به عنوان جزء آرژیلاس برای سیمان پرتلند سفید استفاده می شود. ضایعات صنعتی مانند خاکستر بادی و کربنات کلسیم از تولیدات شیمیایی، از دیگر مواد اولیه احتمالی هستند، اما استفاده از آنها در مقایسه با مواد طبیعی کم است. مقدار منیزیم (اکسید منیزیم، MgO) مواد خام باید کم باشد زیرا حد مجاز در سیمان پرتلند 4 تا 5 درصد است. سایر ناخالصی‌های موجود در مواد خام که باید به شدت محدود شوند، ترکیبات فلوئور، فسفات‌ها، اکسیدها و سولفیدهای فلزی و قلیایی‌های زیاد هستند. یکی دیگر از مواد اولیه ضروری استگچ که حدود 5 درصد آن در هنگام آسیاب به کلینکر سیمان سوخته اضافه می شود تا زمان گیرش سیمان کنترل شود. سیمان پرتلند همچنین می تواند در فرآیند ترکیبی با اسید سولفوریک با استفاده از سولفات کلسیم یا انیدریت به جای کربنات کلسیم ساخته شود. دی اکسید گوگرد تولید شده در گازهای دودکش در هنگام سوختن با فرآیندهای معمولی به اسید سولفوریک تبدیل می شود.

استخراج و فرآوری

مواد خام به کار رفته در ساخت سیمان در مورد سنگ‌های سخت مانند سنگ‌های آهک، تخته سنگ و برخی از شیل‌ها و در صورت لزوم با کمک انفجار استخراج می‌شوند. برخی از ذخایر با روش های زیرزمینی استخراج می شوند. سنگ های نرم تری مانند گچ و خاک رس را می توان مستقیماً توسط بیل مکانیکی حفر کرد. مواد حفاری شده توسط کامیون ها، واگن های باری راه آهن، تسمه نقاله یا طناب ها به کارخانه سنگ شکن منتقل می شوند. آنها همچنین می توانند در حالت مرطوب یا دوغاب توسط خط لوله حمل شوند. در مناطقی که سنگ‌های آهکی با محتوای آهک به اندازه کافی در دسترس نیستند، می‌توان از برخی فرآیندهای غنی‌سازی استفاده کرد. شناورسازی کف سیلیس یا آلومینا اضافی را حذف می‌کند و بنابراین سنگ آهک را ارتقا می‌دهد ، اما این فرآیند پرهزینه است و تنها زمانی استفاده می‌شود که اجتناب‌ناپذیر باشد.  

تولید سیمان (سیمان پاکتی و فله)

در ساخت سیمان پرتلند چهار مرحله وجود دارد: (1) خرد کردن و آسیاب کردن مواد خام، (2) مخلوط کردن مواد به نسبت صحیح، (3) سوزاندن مخلوط آماده شده در کوره ، و (4) آسیاب کردن مواد سوخته شده. محصول، معروف به “کلینکر ، همراه با حدود 5 درصد گچ (برای کنترل زمان گیرش سیمان). سه فرآیند تولید به نامخیس،خشک، وفرآيندهاي نيمه خشك و به اين ترتيب زماني ناميده مي شوند كه مواد خام خيس شده و به عنوان دوغاب به كوره داده مي شوند، خشك مي شوند و به صورت پودر خشك تغذيه مي شوند، يا خشك مي شوند و سپس مرطوب مي شوند تا گره هايي را تشكيل دهند كه به كوره تغذيه مي شوند. تخمین زده می شود که حدود 4 تا 8 درصد از دی اکسید کربن جهان (CO 2 )انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از تولید سیمان است که آن را به یکی از عوامل اصلی گرمایش جهانی تبدیل می کند. برخی از راه‌حل‌های انتشار گازهای گلخانه‌ای در بخش‌های دیگر مشترک هستند، مانند افزایش بهره‌وری انرژی کارخانه‌های سیمان، جایگزینی سوخت‌های فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر ، و جذب و ذخیره CO2 منتشر شده. علاوه بر این، با توجه به اینکه بخش قابل توجهی از انتشار بخش ذاتی تولید کلینکر است، سیمان‌های جدید و فرمول‌های جایگزین که نیاز به کلینکر را کاهش می‌دهند، حوزه مهمی هستند.

خرد کردن و آسیاب کردن

همه به جز مواد نرم ابتدا اغلب در دو مرحله خرد می شوند و سپس آسیاب می شوند، معمولاً در آسیاب های چرخان، استوانه ای یا لوله ای حاوی بار فولادی.توپ های آسیاب این آسیاب بسته به فرآیند مورد استفاده به صورت مرطوب یا خشک انجام می شود، اما برای آسیاب خشک ابتدا ممکن است نیاز باشد که مواد اولیه در خشک کن های استوانه ای و چرخشی خشک شوند. مواد نرم با هم زدن شدید با آب در آسیاب های شستشو شکسته می شوند و ریز به دست می آینددوغاب ، که برای از بین بردن ذرات بزرگ از صفحه نمایش عبور می کند.

مخلوط کردن

اولین تقریب از ترکیب شیمیایی مورد نیاز برای یک سیمان خاص با استخراج انتخابی و کنترل مواد خام تغذیه شده به کارخانه خرد کردن و آسیاب به دست می آید. کنترل دقیق تر با کشیدن مواد از دو یا چند دسته حاوی مخلوط های خام با ترکیب کمی متفاوت به دست می آید. در فرآیند خشک این مخلوط ها در سیلوها ذخیره می شوند. مخازن دوغاب در فرآیند مرطوب استفاده می شوند. اختلاط کامل مواد خشک در سیلوها با هم زدن و گردش شدید ناشی از هوای فشرده تضمین می شود.. در فرآیند مرطوب، مخازن دوغاب توسط وسایل مکانیکی یا هوای فشرده یا هر دو هم زده می شوند. دوغاب که حاوی 35 تا 45 درصد آب است، گاهی اوقات فیلتر می شود و محتوای آب را به 20 تا 30 درصد کاهش می دهد و سپس کیک صافی به کوره می رسد. این باعث کاهش مصرف سوخت برای سوختن می شود.

سوزش

اولین کوره هایی که در آنها سیمان به صورت دسته ای سوزانده می شد، کوره های بطری و به دنبال آن کوره های محفظه ای و سپس کوره های شفت پیوسته بودند. کوره شفت به شکل مدرن هنوز در برخی کشورها استفاده می شود، اما وسیله اصلی سوزاندن آن است.کوره دوار این کوره‌ها – تا 200 متر (660 فوت) طول و شش متر قطر در کارخانه‌های فرآیند مرطوب، اما کوتاه‌تر برای فرآیند خشک – از یک پوسته استوانه‌ای فولادی تشکیل شده‌اند که با مواد نسوز پوشانده شده‌اند. آنها به آرامی روی محوری می چرخند که چند درجه به سمت افقی متمایل است. خوراک مواد خام، وارد شده در انتهای بالایی، به آرامی به سمت پایین کوره به سمت پایین، یا پختن، حرکت می کند. سوخت برایشلیک ممکن است زغال سنگ، نفت یا گاز طبیعی پودر شده باشد که از طریق لوله تزریق می شود. دما در انتهای پخت بسته به مواد خام سوزانده شده از حدود 1350 تا 1550 درجه سانتیگراد (2460 تا 2820 درجه فارنهایت) متغیر است. نوعی مبدل حرارتی معمولاً در قسمت پشتی کوره تعبیه می‌شود تا انتقال حرارت به مواد خام ورودی را افزایش داده و در نتیجه حرارت از دست رفته در گازهای زائد را کاهش دهد. محصول سوخته به صورت گره های کوچک کلینکر از کوره خارج می شود. اینها به کولرها منتقل می شوند، جایی که گرما به هوای ورودی منتقل می شود و محصول خنک می شود. کلینکر ممکن است بلافاصله آسیاب شود تا سیمان شود یا برای استفاده بعدی در انبارها ذخیره شود. در فرآیند نیمه خشک، مواد خام به شکل گره هایی حاوی 10 تا 15 درصد آب، قبل از عبور به کوره دوار کوتاهتر، روی یک رنده زنجیره ای متحرک تغذیه می شوند. گازهای داغی که از کوره می آیند از طریق گره های خام روی رنده مکیده می شوند و گره ها را از قبل گرم می کنند. انتشار گرد و غبار از کوره های سیمان می تواند یک مزاحمت جدی باشد. در مناطق پرجمعیت معمولاً و اغلب اجباری است که سیکلون‌گیرها، سیستم‌های فیلتر کیسه‌ای، یا رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیک گرد و غبار را بین خروجی کوره و پشته دودکش قرار دهند. بیش از 50 درصد از انتشارات تولید سیمان به طور ذاتی با تولید کلینکر مرتبط است و محصول جانبی واکنش شیمیایی است که فرآیند فعلی را هدایت می کند. پتانسیل ترکیب کلینکر با مواد جایگزین برای کاهش نیاز به خود کلینکر و در نتیجه کمک به کاهش اثرات آب و هوایی فرآیند ساخت سیمان وجود دارد. کارخانه های سیمان مدرن مجهز به ابزار دقیق برای کنترل فرآیند سوزاندن هستند. مواد خام در برخی از گیاهان به طور خودکار نمونه برداری می شود و یک کامپیوتر ترکیب مخلوط خام را محاسبه و کنترل می کند. بزرگترین کوره های دوار خروجی بیش از 5000 تن در روز دارند.

سنگ زنی

کلینکر و مقدار لازم گچ را در آسیاب های افقی مشابه آسیاب های مورد استفاده برای آسیاب کردن مواد خام به صورت پودر ریز آسیاب می کنند. مواد ممکن است مستقیماً از آسیاب عبور کنند (سوز کردن مدار باز)، یا مواد درشت تر ممکن است از محصول آسیاب شده جدا شده و برای آسیاب بیشتر به آسیاب برگردانده شوند (سوز کردن مدار بسته). گاهی اوقات مقدار کمی از کمک آسیاب به مواد خوراک اضافه می شود. برای سیمان های حباب کننده هوا (که در قسمت زیر بحث شده است) یک عامل حباب کننده هوا نیز به همین ترتیب ساخته می شود.

سیمان های عمده: ترکیب و خواص

سیمان پورتلند (ترکیب شیمیایی) سیمان پرتلند از چهار ترکیب اصلی )شکیل شده است:سیلیکات تری کلسیم (3CaO · SiO 2 )،دی کلسیم سیلیکات (2CaO · SiO 2 )،تری کلسیم آلومینات (3CaO · Al 2 O 3 ) و aآلومینوفریت تترا کلسیم (4CaO · Al 2 O 3 Fe 2 O 3 ). در یک نماد اختصاری متفاوت از نمادهای اتمی معمولی، این ترکیبات به عنوان C 3 S، C 2 S، C 3 A، و C 4 AF تعیین می شوند که در آن C مخفف C است.اکسید کلسیم (آهک)، S برایسیلیس ، A برای آلومینا و F برای اکسید آهن. مقادیر کمی آهک و منیزیم غیرترکیب به همراه مواد قلیایی و مقادیر جزئی دیگر عناصر نیز وجود دارد.

هیدراتاسیون

مهمترین ترکیبات هیدرولیکی سیلیکات های کلسیم C 2 S و C 3 S هستند. پس از اختلاط باآب ، سیلیکات های کلسیم با مولکول های آب واکنش داده و تشکیل می شوندهیدرات سیلیکات کلسیم (3CaO · 2SiO 2 · 3H 2 O) وهیدروکسید کلسیم (Ca[OH] 2 ). به این ترکیبات علائم مختصر C-S-H (نمایش داده شده با فرمول متوسط C 3 S 2 H 3 ) و CH داده شده است، و واکنش هیدراتاسیون را می توان به طور خام با واکنش های زیر نشان داد: 2C 3S + 6H = C 3 S 2 H 3 + 3CH 2C 2 S + 4H = C 3 S 2 H 3 + CH در مرحله اولیه هیدراتاسیون، ترکیبات اصلی حل می شوند و انحلال پیوندهای شیمیایی آنها مقدار قابل توجهی گرما ایجاد می کند. سپس، به دلایلی که به طور کامل شناخته نشده است، هیدراتاسیون متوقف می شود. این دوره سکون یا غیرفعال در محل قرارگیری بتن بسیار مهم است. بدون یک دوره خواب، کامیون های سیمان وجود نخواهد داشت. ریختن باید بلافاصله پس از مخلوط کردن انجام شود. پس از دوره خواب (که می تواند چندین ساعت طول بکشد)، سیمان شروع به سخت شدن می کند، زیرا CH و C-S-H تولید می شود. این ماده سیمانی است که سیمان و بتن را به هم متصل می کند. با ادامه هیدراتاسیون، آب و سیمان به طور مداوم مصرف می شوند. خوشبختانه، محصولات C-S-H و CH تقریباً همان حجم سیمان و آب اصلی را اشغال می کنند. حجم تقریباً حفظ شده است و انقباض قابل کنترل است. اگرچه فرمول های بالا C-S-H را به عنوان یک استوکیومتری خاص در نظر می گیرند، با فرمول C 3 S 2 H 3 ، به هیچ وجه یک ساختار منظم از ترکیب یکنواخت را تشکیل نمی دهد . C-S-H در واقع یک ژل آمورف با استوکیومتری بسیار متغیر است. برای مثال، نسبت C به S بسته به طراحی مخلوط و شرایط پخت، می تواند از 1:1 تا 2:1 متغیر باشد.

خواص ساختاری در سیمان پاکتی و فله

استحکام ایجاد شده توسط سیمان پرتلند به ترکیب آن و ظرافتی که به آن آسیاب می شود بستگی دارد. C 3 S به طور عمده مسئول استحکام ایجاد شده در هفته اول سخت شدن و C 2 S برای افزایش بعدی در استحکام است. ترکیبات آلومینا و آهن که فقط در مقادیر کمتری وجود دارند، سهم مستقیم کمی در استحکام دارند. سیمان و بتن در اثر حمله برخی از عوامل شیمیایی طبیعی یا مصنوعی ممکن است دچار زوال شوند. ترکیب آلومینا در خاک های حاوی نمک سولفات یا در آب دریا آسیب پذیرترین ترکیب در برابر حمله شیمیایی است، در حالی که ترکیب آهن و دو سیلیکات کلسیم مقاومت بیشتری دارند. هیدروکسید کلسیم آزاد شده در طول هیدراتاسیون سیلیکات های کلسیم نیز در برابر حمله آسیب پذیر است. از آنجایی که سیمان هنگام هیدراته شدن، گرما را آزاد می کند، بتن قرار داده شده در توده های بزرگ، مانند سدها، می تواند باعث شود که دمای داخل جرم تا 40 درجه سانتیگراد (70 درجه فارنهایت) بالاتر از دمای بیرونی باشد. سرد شدن بعدی می تواند دلیل ترک خوردگی باشد. بالاترین گرمای هیدراتاسیون توسط C 3 A و به ترتیب نزولی توسط C 3 نشان داده می شودS، C 4 AF، و C 2 S.  

انواع سیمان پرتلند

پنج نوع سیمان پرتلند در ایالات متحده توسط انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) استاندارد شده است:معمولی (نوع I)اصلاح شده (نوع II)،با استحکام اولیه بالا (نوع III)،کم حرارت (نوع IV) ومقاوم در برابر سولفات (نوع V). در کشورهای دیگر، نوع II حذف شده است و نوع III سخت شدن سریع نامیده می شود. نوع V در برخی از کشورهای اروپایی به سیمان فراری معروف است. همچنین انواع مختلفی از سیمان پرتلند وجود دارد.سیمان های رنگی از آسیاب 5 تا 10 درصد رنگدانه های مناسب با سیمان پرتلند سفید یا خاکستری معمولی ساخته می شوند.سیمان های حباب کننده هوا با افزودن مقدار کمی، حدود 0.05 درصد، یک عامل آلی که باعث حباب های بسیار ریز هوا در بتن می شود، هنگام آسیاب کردن ایجاد می شود. این امر باعث افزایش مقاومت بتن در برابر آسیب یخ زدگی در آب و هوای سرد می شود. در هنگام ساخت بتن، عامل حباب کننده هوا می تواند به عنوان یک عنصر جداگانه به مخلوط اضافه شود. سیمان های کم قلیایی سیمان های پرتلند با محتوای کلی قلیایی که بالاتر از 0.6 درصد نیست. اینها در بتن ساخته شده با انواع خاصی از سنگدانه ها استفاده می شود که حاوی شکلی از سیلیس است که با مواد قلیایی واکنش می دهد و باعث ایجاد انبساط می شود که می تواند بتن را مختل کند. سیمان بنایی عمدتاً برای ملات استفاده می شود . آنها از مخلوطی از سیمان پرتلند و سنگ آهک آسیاب شده یا مواد پرکننده دیگر همراه با یک عامل هواگیر یا یک افزودنی دفع کننده آب تشکیل شده اند.سیمان ضد آب نامی است که به سیمان پرتلندی گفته می شود که ماده ضد آب به آن اضافه شده است.سیمان آبگریز از آسیاب کردن کلینکر سیمان پرتلند با یک ماده تشکیل دهنده فیلم مانند اسید اولئیک به منظور کاهش سرعت زوال زمانی که سیمان در شرایط نامساعد ذخیره می شود، به دست می آید. سیمان چاه نفت برای سیمان کاری در حفاری چاه های نفت که در معرض دما و فشار بالا هستند استفاده می شود. آنها معمولاً از سیمان پرتلند یا پوزولانی (نگاه کنید به زیر) با کندگیرهای آلی ویژه تشکیل شده اند تا از گیرش خیلی سریع سیمان جلوگیری کنند.

سیمان سرباره

سرباره دانه بندی شده حاصل از سرد شدن سریع سرباره های مذاب مناسب از کوره بلند، اساس گروه دیگری از سیمان های ساختمانی را تشکیل می دهد. مخلوطی از سیمان پرتلند و سرباره دانه‌بندی شده، حاوی حداکثر 65 درصد سرباره، در کشورهای انگلیسی زبان به عنوان سیمان کوره بلند پرتلند (سرباره) شناخته می‌شود. Eisenportlandzement و Hochofenzement آلمان به ترتیب تا 40 و 85 درصد سرباره دارند. مخلوط‌هایی با نسبت‌های دیگر در کشورهای فرانسوی‌زبان با نام‌هایی مانند ciment portland de fer، ciment métallurgique mixte، ciment de haut fourneau و ciment de liatier au clinker یافت می‌شوند.خواص این سیمان های سرباره به طور کلی شبیه سیمان پرتلند است، اما محتوای آهک کمتری دارند و سیلیس و آلومینا بیشتری دارند. آنهایی که محتوای سرباره بالاتری دارند مقاومت بیشتری در برابر حملات شیمیایی دارند. نوع دیگر سیمان حاوی سرباره، aسیمان سوپر سولفاته متشکل از سرباره دانه بندی شده مخلوط با 10 تا 15 درصد گچ سخت سوخته یا انیدریت (سولفات کلسیم بی آب طبیعی) و چند درصد سیمان پرتلند. خواص مقاومتی سیمان سوپر سولفاته مشابه سیمان پرتلند است، اما مقاومت آن در برابر بسیاری از انواع حملات شیمیایی افزایش می یابد.سیمان پوزولانی مخلوطی از سیمان پرتلند و یک ماده پوزولانی است که ممکن است طبیعی یا مصنوعی باشد. طبیعیپوزولاناها عمدتاً موادی با منشاء آتشفشانی هستند اما شامل برخی از خاک های دیاتومه می شوند. مواد مصنوعی شامل خاکستر بادی، خاک رس سوخته و شیل هستند. پوزولاناها موادی هستند که اگرچه به خودی خود سیمانی نیستند، اما حاوی سیلیس (و آلومینا) به شکل واکنشی هستند که می توانند در حضور آب با آهک ترکیب شوند و ترکیباتی با خواص سیمانی ایجاد کنند. مخلوط‌های آهک و پوزولانا هنوز هم کاربرد دارند، اما تا حد زیادی توسط سیمان پوزولانی مدرن جایگزین شده‌اند. هیدراته شدن بخش سیمان پرتلند، آهک مورد نیاز برای ترکیب با پوزولانا را آزاد می کند.

سیمان با آلومینا بالا

سیمان با آلومینا بالا سیمانی با سخت شدن سریع است که با ذوب در دمای 1500 تا 1600 درجه سانتیگراد (2730 تا 2910 درجه فارنهایت) مخلوطی ازبوکسیت وسنگ آهک در کوره طنین دار یا الکتریکی یا در کوره دوار . همچنین می توان آن را با پخت در حدود 1250 درجه سانتیگراد (2280 درجه فارنهایت) ساخت. بوکسیت های مناسب حاوی 50 تا 60 درصد آلومینا، تا 25 درصد اکسید آهن، حداکثر 5 درصد سیلیس و 10 تا 30 درصد آب هیدراته هستند. سنگ آهک باید فقط حاوی مقادیر کمی سیلیس و منیزیم باشد. سیمان حاوی 35 تا 40 درصد آهک، 40 تا 50 درصد آلومینا، تا 15 درصد اکسید آهن و ترجیحاً بیش از 6 درصد سیلیس نیست. ترکیب سیمانی اصلی آلومینات کلسیم (CaO · Al 2 O 3 ) است. سیمان با آلومینا بالا در عرض 24 ساعت نسبت بالایی از استحکام نهایی خود را به دست می آورد و در برابر حملات شیمیایی مقاومت بالایی دارد. همچنین می توان از آن در پوشش های نسوز کوره ها استفاده کرد. شکل سفید سیمان، حاوی حداقل نسبت اکسید آهن و سیلیس، دارای خواص نسوز برجسته است.

در حال گسترش و سیمان های بدون انقباض

سیمان های منبسط شده و غیر منقبض شونده در اثر هیدراتاسیون کمی منبسط می شوند، بنابراین انقباض کوچکی را که هنگام خشک شدن بتن تازه برای اولین بار رخ می دهد، جبران می کند. سیمان گسترش اولین بار در فرانسه حدود سال 1945 تولید شدنوع آمریکایی مخلوطی از سیمان پرتلند و عامل انبساطی است که از ترکیبی از گچ ، بوکسیت و گچ به دست می‌آید.  

آزمایش سیمان پاکتی و فله

مختلف آزمایشاتی که سیمان ها شامل سیمان پاکتی و فله باید با آن مطابقت داشته باشند در مشخصات سیمان ملی برای کنترل ظرافت، سلامت، زمان گیرش و مقاومت سیمان درج شده است. این آزمایشات به نوبه خود در زیر توضیح داده شده است.

ظرافت

ظرافت برای مدت طولانی توسط آزمایش های غربال کنترل می شد، اما روش های پیچیده تری در حال حاضر عمدتاً مورد استفاده قرار می گیرند. متداول ترین روشی که هم برای کنترل فرآیند آسیاب و هم برای آزمایش سیمان تمام شده استفاده می شود، سطح روی واحد وزن سیمان را با تعیین سرعت عبور هوا از بستر سیمان اندازه گیری می کند. روش‌های دیگر به اندازه‌گیری توزیع اندازه ذرات با سرعت ته‌نشینی سیمان در نفت سفید یا با شستشو (جداسازی) در جریان هوا بستگی دارد.

سلامتی

پس از گیرش، سیمان نباید دچار انبساط قابل توجهی شود که می تواند ملات یا بتن را مختل کند . این خاصیت سالم بودن با قرار دادن سیمان تنظیم شده در معرض جوش در آب یا بخار با فشار بالا آزمایش می شود. نامطلوب بودن می تواند از وجود منیزیم آزاد بیش از حد در سیمان یا آهک آزاد سخت سوخته ناشی شود.

زمان تنظیم

تنظیم وسخت شدن سیمان یک فرآیند پیوسته است، اما برای اهداف آزمایشی دو نقطه از هم متمایز می شود. زمان گیرش اولیه فاصله بین اختلاط سیمان با آب و زمانی است که مخلوط انعطاف پذیری خود را از دست داده و تا حدی سفت می شود. تقریباً پایان دوره ای را نشان می دهد که مخلوط مرطوب را می توان به شکل قالب درآورد. زمان گیرش نهایی نقطه ای است که در آن سیمان گیرش استحکام کافی برای مقاومت در برابر فشار مشخص شده را به دست آورده است. اکثر مشخصات به حداقل زمان گیرش اولیه در دمای معمولی حدود 45 دقیقه و زمان گیرش نهایی بیش از 10 تا 12 ساعت نیاز دارند. در مورد استحکام – قدرت سیمان آزمایش‌هایی که سرعت استحکام سیمان را اندازه‌گیری می‌کنند معمولاً روی a انجام می‌شوندملات معمولاً از یک قسمت سیمان تا سه قسمت ماسه ، بر حسب وزن، مخلوط با مقدار مشخصی آب تشکیل شده است. آزمایش‌های کششی بر روی بریکت‌ها، به شکل شکل هشت ضخیم‌شده در مرکز، قبلاً مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اما با آزمایش‌های فشاری روی نمونه‌های مکعبی یا آزمایش‌های عرضی روی منشورها جایگزین یا تکمیل شدند. درمشخصات انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) به آزمایش کشش روی ملات ماسه سیمان 1:3 و آزمایش فشار بر روی ملات 1:2.75 نیاز دارد. مؤسسه استاندارد بریتانیا (BSI) به عنوان جایگزین آزمایش فشاری بر روی ملات 1:3 یا بر روی یک نمونه بتنی ارائه می دهد. یک روش بین المللی صادر شده توسط سازمان بین المللی استاندارد (ISO) نیازمند آزمایش عرضی بر روی یک منشور ملات ماسه سیمانی 1:3 است و به دنبال آن آزمایش فشاری روی دو نیمه منشور که پس از شکسته شدن در خمش باقی می مانند. بسیاری از کشورهای اروپایی این روش را در پیش گرفته اند. در تمام این آزمایشات درجه بندی اندازه ماسه و معمولاً منبع آن مشخص می شود. در آزمایش اکثر سیمان ها حداقل مقاومت در 3 و 7 روز و گاهی 28 روز مشخص می شود، اما برای سیمان پرتلند سریع سخت شونده آزمایش در 1 روز نیز لازم است. برای سیمان با آلومینا بالا، آزمایشات در روزهای 1 و 3 مورد نیاز است. الزامات استحکامی که در کشورهای مختلف وضع شده است به دلیل تفاوت در روش‌های آزمایش ، مستقیماً قابل مقایسه نیستند. در ساخت و ساز واقعی، برای بررسی مقاومت بتن، آزمایش های فشاری بر روی استوانه ها یا مکعب های ساخته شده از بتن در حال قرارگیری انجام می شود.