بررسی سیمان پرتلند ضد سولفات ( تیپ v ) و عوامل تاثیرگذار بر آن

( Sulfate Resistance Portland Cement )

شلدن ( Sheldon ) اثر سولفات ها بر C3A را کشف کرد و فهمید تاثیر سولفات ها بر بتن یک مسئله فیزیکی است و از تغییر حجم اترنژیت یا اترینگایت (سولفو آلومینات کلسیم ) حاصل می شود که از ترکیب سولفات ها و C3A به وجود می آید .
برای ساخت سیمان ضد سولفات ( SRPC ) باید مقدار C3A را کاهش داد ( مقدار C3A در سیمان پرتلند تیپ پنج به کمتر از 5 درصد محدود می شود ) . برای این منظور خاک رس را در پروسه تولید سیمان کاهش داده و به جای آن از آهن و سیلیس استفاده می کنند که این امر موجب بالا رفتن هزینه تولید سیمان می شود . در مواقعی که درصد سولفات ها بین 0.2 تا 2 درصد است و خطر کنش کلریدها وجود ندارد ، می توان از این تیپ سیمان استفاده کرد . ولی در صورت وجود بیش از 2 درصد سولفات باید از روشهای دیگری مانند استفاده از سیمان ضد سولفات به همراه مواد پزولانی استفاده کرد .

در مورد کنش سولفات ها باید به نکات زیر توجه داشت :
1 ) سولفات ها تنها وقتی توانایی کنش در بتن را دارند که محلول در آب باشند . در نتیجه یک راه مقابله با سولفات ها کاهش مقدار آب محیط است . برای این منظور در اطراف فونداسیون ها قلوه سنگ می ریزند و اطراف ساختمان را شیب می دهند و با قیرگونی ایزوله می کنند تا آب به پی نفوذ نکند . سولفات ها در آزمایشگاه به دو صورت اندازه گیری می شوند :
الف _ کل سولفات های موجود .
ب _ سولفات های محلول در آب .
در مورد کنش سولفات ها در بتن ، سولفات های محلول در آب مدنظر است و در محدوده کاربرد انواع سیمانها با توجه به درصد سولفات های موجود که قبلا" گفته شد ، درصد سولفات محلول در آب موردنظر است .
2 ) خشک و تر شدن متناوب باعث تشدید کنش سولفات ها می شود . بطور مثال در کنار دریا بیشترین نقطه ای که آسیب می بیند ، بتن بین خطوط جذر و مد می باشد .

برای هیدراته کردن تمام سیمان های موجود در بتن ، نسبت آب به سیمان 0.2 تا 0.25 کافی است . از طرفی اگر بتن با این نسبت آب به سیمان ساخته شود کارایی کمی خواهد داشت و قابلیت انتقال ، پمپ و ویبره شدن ندارد . به این دلیل ناگزیریم نسبت آب به سیمان را به 0.45 تا 0.5 افزایش دهیم . حال اگر بتوان بمنظور کارا کردن بتن به جای استفاده از آب ، از مواد شیمیایی روان کننده ( Plasticizer ) یا فوق روان کننده ( Super Plasticizer) استفاده کرد ، می توان نسبت آب به سیمان را تا حد زیادی کاهش داد . بطور کلی کاهش مقدار آب ، تاثیرات مطلوبی بر خواص بتن دارد که می توان به افزایش مقاومت و کاهش نفوذپذیری اشاره کرد . با کاهش نفوذپذیری بتن ، نفوذ سولفات های محلول در آب و کلریدها کاهش می یاید . در نتیجه یکی از روشهای کاهش خطر کنش سولفات ها و کلریدها ، کاهش نسبت آب به سیمان می باشد .
پارامتر دیگری ( غیر از C3A ) که سولفات ها به آن کنش نشان می دهند ، Ca(OH)2 یا همان هیدروکسید کلسیم کریستالی است که از محصولات هیدراتسیون سیمان است . ( منظور از هیدراتسیون سیمان در اصل این است که سیلیکاتهای کلسیم ، به ویژه سه کلسیم سیلیکات ( C3S ) در سنین اولیه بتن ، حین فعل و انفعالات شیمیایی با آب تشکیل هیدروکسید کلسیم کریستالی Ca(OH)2 و همچنین هیدرات میکروکریستالی C3S2H3 می دهد . C2S هم محصولات مشابهی تولید می کند . امروزه به سیلیکاتهای کلسیم هیدراته شده C-S-H گفته می شود که قبلا" بنام ژل توبرموریتی بوده است ) .
معایب Ca(OH)2 عبارتند از :
1 ) آب باران به داخل بتن نفوذ می کند و ( هر چه بتن متراکم تر باشد ، میزان این نفوذ کمتر خواهد بود ) هنگام خروج از لوله های مویین ، Ca(OH)2 ایجاد شده در بتن را در داخل خود حل کرده و به بیرون از بتن می آورد . در مجاورت هوا Ca(OH)2 با دی اکسید کربن ترکیب می شود و CaCO3 تشکیل می شود :

Ca(OH)2 + CO2 " CaCO3 + H2O

پس از تبخیر H2O که همان آب است ، CaCO3 بصورت سفیدک در سطح بتن ظاهر می شود . همچنین با خارج شدن CaCO3 از بتن و خالی ماندن جای آن ، بتن آماده کنش سولفات ها و کلریدها می شود .
2 ) سولفات های محیط با CaCO3 واکنش داده ، سنگ گچ تولید می کنند و موجب افزایش حجم مواد جامد می گردند که نوع دیگری از کنش سولفات ها می باشد .

راه حل کاهش Ca(OH)2 استفاده از مواد پزولانی است . پزولان با Ca(OH)2 موجود در سیمان واکنش می دهد و سیلیکات کلسیم تولید می کند که خاصیت چسبندگی دارد .


برگرفته از :
تکنولوژی بتن ، تألیف پرفسور نویل ، ترجمه دکتر علی اکبر رمضانیان پور .
آزمایشهای بتن و تفسیر نتایج شیتهای آزمایشگاهی ، تألیف دکتر یوسف زندی .