استاندارد ويژگي سيمان پرتلند با نگرش هماهنگي با استاندارد اروپا و افزايش تنوع در سيمان‌ها در سال 1393 بازنگري گرديد. استاندارد قبلي ويژگي‌ها 389 بر اساس -94 ASTM C-150 درسال 1378 باا فزودن كلاس‌هاي مقاومتي به سيمان تيپ I برگرفته از اعداد استاندارد EN-197 مورد باز‌نگري قرار گرفت. دراين مختصر بيش از آن‌كه بخواهيم مزايا يا معايب اين تغيير را بررسي كنيم مي‌خواهيم ببينيم در واقع استانداردها چگونه و چه زماني مورد بازنگري قرار مي‌گيرند يك استاندارد بايد چه زماني و با چه اهدافي بازنگري گردد؟

- بايد نيازهاي حال و (آينده‌) مشتريان را نظر بگيرد صنايع سيمان بر(بتن سازها، موزاييك‌ساز .....)، مشتريان عادي

- بايد منافع جامعه را در نظر بگيرد (كاهشCO2 ، مصرف بهينه سرمايه‌ها و منابع ....)

- بايد منافع و توانايي‌هاي توليد‌‌كننده را در نظر بگيرد

 پاسخ به اين سئوالات و شرايط را مي‌توان با جواب ساده هنگامي كه سازمان استاندارد نياز به اين بازنگري را ضروري دانست داد تا بررسي همه جانبه سازوكارهاي مورد نياز براي تغيير يك استاندارد. اما در اين مطلب مي‌خواهيم با نگاه به روند تغييرات دو استاندارد مطرح دنيا ASTM وEN  به عنوان مثال در دهه اخير ببينيم. اين دو استاندارد چگونه به نيازهاي مشتريان، جامعه و توليد‌كنندگان پاسخ مي‌دهند.

استانداردASTM

- استاندارد ASTM داراي سه استاندارد اصلي ويژگي براي سيمان مي‌باشد.

- استاندارد ASTM C-150 اين استاندارد براي ويژگي‌هاي سيمان پرتلند داراي محدوديت تركيب شيميايي و محدوديت تركيبات مواد سازنده مي‌باشد.

- استاندارد ASTM C-595 براي ويژگي‌هاي سيمان هيدروليك آميخته داراي محدوديت شيميايي و تركيب مواد سازنده مي‌باشد.

- استانداردASTM C-1157  براي ويژگي سيمان هيدروليك آميخته فقط داراي محدوديت‌هاي كاربردي جهت استفاده سيمان مي‌باشد.

هرسه اين سه استاندارد شامل الزامات كاربردي مقاومت، گيرش و تست سلامت انبساط اتوكلاو مي‌باشند و استانداردASTM C-150  وASTM C-595 داراي الزامات شيميايي وكاربردي و الزامات تركيب و حدود مواد آميخته با كلينكر پرتلند نيز مي‌باشند كه اين دو استاندارد را استانداردهاي پرسپكتيوي (چشم‌انداز) مي‌نمايد.

استاندارد،ASTM C-1157 استاندارد براساس كاربرد مي‌باشد و محدوديت الزامات تركيب شيمياي و الزامات حدود مواد آميخته با كلينكر را ندارد و فقط شامل الزامات كاربردي مي‌باشد.

استاندارد ASTM C-1157 از سال1992  تدوين گرديد و جهت تهيه بتن الزامي نمي‌باشد.

جدول 1- خلاصه‌اي از مقايسه اين سه استاندارد با هم مي‌باشد

استاندارد ASTM C-150

در هر سه استاندارد  ASTMگروه‌بندي براساس پنج نوع نياز اصلي به خواص بتن مي‌باشد.

1- مقاومت متوسط در برابر سولفات

2- حرارت هيدراتاسيون متوسط

3- مقاومت بالا دربرابر سولفات

4- حرارت هيدراتاسيون كم

5- مقاومت اوليه بالا

و نيازهاي ديگر مانند سيمان با قليايي پايين كه اختياري است و سيمان هوازا كه در هرسه استاندارد ASTM C150 وASTM C-595  تبيين گرديده است.

جدول2- الزامات شيميايي ويرايش قديمي كه ما با آن آشنا‌تر هستيم را بيان مي‌كند

اين استاندارد جهت كنترل مقاومت در برابر سولفات با آناليز شيميايي و اندازه‌گيري اكسيد‌ها از طريق محاسبه فرمول‌هاي بوگ مقدار فازها را كنترل مي‌نمايد.

براي كنترل حرارت هيدراتاسيون از محاسبه فازها و به صورت اختياري از اندازه‌گيري حرارت هيدراتاسيون استفاده مي‌نمايد.

جدول 2

 

اين استاندارد اولين بار در سال 1948 تدوين گرديد.

اين استاندارد درسال‌هاي 2000,2004,2005,2007,2009,2011,2012,2015 بازنگري گرديده است.

آخرين ويرايش اين استاندارد شامل پنج تيپ و ده نوع سيمان مي‌باشد.

1- تيپ يك هنگامي كه نياز به هيچ كدام از شرايط تيپ‌هاي ديگر نباشد.

2- تيپ دو جهت استفاده عام با دوكلاس مقاومت متوسط در برابر سولفات و كلاس حرارت هيدراتاسيون متوسط و مقاومت متوسط در برابر سولفات

3- تيپ سه با مقاومت اوليه بالا

4- تيپ چهار باحرارت هيدراتاسيون كم

5- تيپ پنج با مقاومت بالا در برابر سولفات

هركدام از اين تيپ‌ها به جز تيپ چهار و پنج شامل نوع هوازا نيز مي‌گردد.

جدول 3- الزامات شيميايي و فيزيكي ويرايش جديد(2007) را بيان مي‌نمايد

جدول 4- الزامات شيميايي و فيزيكي ويرايش جديد(2007) را بيان مي‌نمايد

جدول 3

   

با توجه به ويرايش‌هاي موجود مشاهده مي‌كنيم كه اين استاندارد به صورت مداوم و با روشي آرام و يكنواخت درحال تغيير بوده است.

مهم‌ترين تغييرات استاندارد ASTM C-150 ازسال 2000تا 2007 چه بوده است.

1- مقاومت 28 روزه به غير از تيپ چهار و پنج براي تيپ‌هاي ديگر حذف گرديده است.

2- براي همه تيپ‌ها مقدار حداكثر هواي ملات در نظر گرفته شده و براي سيمان‌هاي هوازا مقدار حداقل در نظر گرفته شده است.

3- مقدار بلين حداكثر براي تيپ دو، سه و چهار درنظر گرفته شده است.

4- مقدار حداقليSio2  براي تيپ دو حذف و مقدار حداكثري براي مجموع فاز C3S+4.75C3A قرار داده شده است(اگر مقدار حرارت هيدراتاسيون تقاضا گردد مقدار حداقلي براي مقاومت 28 روز در نظر گرفته مي‌شود و اين مقدار حداكثري نياز نمي‌باشد).

4- مقدار سنگ آهك تا %5 را مي‌توان با رعايت ساير الزامات به سيمان پرتلند افزود.

اين تغييرات در جهت ايجاد چه اهدافي بوده است؟

الف- سيمان تيپ دو كه يك سيمان با مصرف عام است تفكيك گرديده است و توانايي داشتن انواع مقاومت متوسط در برابر سولفات و مقاومت متوسط و حرارت هيدراتاسيون متوسط را پيدا نموده و با افزودن كنترل فاز و مقدار اختياري حرارت هيدراتاسيون كاملا جهت نياز مشتريان جهت‌گيري گرديده است.

ب- حذف مقاومت 28روزه در تيپ يك و دو كاهش مقاومت سه روزه و هفت روزه درتيپ دو (حرارت هيدراتاسيون پايين) و كاهش مقاومت 28روزه تيپ 4و تيپ 5 همه در جهت توجه به نياز‌هاي متفاوت مصرف و در جهت افزايش دوام بتن(در سمينار اخير بتن مقاله آقاي دكتر شكرچي‌زاده اشاره به تحيقات اخير در اين زمينه گرديده است).

ج- افزودن الزامات سيمان هوازا  به طور دقيق با توجه به كاربري‌هاي اين نوع سيمان (رواني بتن،كاهش مقدار آب افزوده، افزايش پايداري در برابر يخ‌زدگي و..)

د- ايجاد مقدار حداكثري براي بلين تيپ دو و سه و چهار به منظور كنترل آب مصرفي در بتن

ه- افزودن مقدار سنگ آهك تا 5% به جهت كمك به توزيع دانه‌بندي و دوام نهايي بتن (اين تغيير و تغييرات اخير در هماهنگي با خواست انجمن سازندگان رويه‌هاي بتني بزرگراه‌ها انجام شده است).

 

استاندارد ASTM C-595

اين استاندارد مختص سيمان‌‌هاي آميخته‌اي است كه از سرباره يا پوزولان يا هر دو ،كه با سيمان پرتلند يا كلينكر سيمان پرتلند يا آهك و سرباره ساخته مي‌شوند.

به طور اختصار اين سيمان‌ها IP سيمان پرتلند پوزولاني وIS  سيمان پرتلند سرباره شناخته مي‌شوند، كه مي‌توانند شامل حرارت هيدراتاسيون متوسط (MH) مقاومت متوسط سولفات (MS) و مقاومت بالا در برابر سولفات (HS) و حرارت هيدراتاسيون پايين (LH) و سيمان‌هاي هوازا گردند.

 سيمان‌هاي پرتلند سرباره‌اي با درصد بالاي%70  كه فقط از سرباره و كلينكر يا سيمان پرتلند يا از آهك استفاده مي‌شود.

سيمان‌هاي پرتلند سرباره‌اي با درصد كمتر از  %70كه از سرباره و پوزولان و كلينكر يا سيمان پرتلند استفاده مي‌شود.

سيمان‌هاي پرتلند پوزولاني كه در آن‌ها از پوزولان و سرباره با درصد پوزولان كمتر از %40 و كلينكر پرتلند يا سيمان پرتلند استفاده مي‌شود.

جدول5- الزامات فيزيكي اين سيمان را بيان مي‌نمايد

اين استاندارد در سال1967 براي اولين بار تدوين و در دهه اخير تقريبا هر سال بازنگري شده است. اين استاندارد سيمان مخلوط را با مشخص نمودن مقدار افزودني و با دو نوع موجود IP, ISو با خصوصيات حرارت هيدراتاسيون پايين، مقاومت متوسط و مقاومت بالا در برابر سولفات مشخص مي‌نمايد.

به جهت مشخص نمودن اين ويژگي‌ها از تست‌هاي اندازه‌گيري كالريمتري، انبساط در سولفات استفاده مي‌نمايد.

جدول6- الزامات شيميايي، الزامات پوزولان و سرباره را بيان مي‌نمايد

جدول 7- الزامات شيميايي، الزامات پوزولان و سرباره را بيان مي‌نمايد

 

اين استاندارد سيمان‌هاي آميخته را با حدود مواد آميخته معرفي و با كاركرد آن‌ها مرتبط مي‌نمايد. براي پوزولان و سرباره مصرفي الزامات دقيق مطرح مي‌نمايد (علاوه بر انديس پوزولاني به واكنش قليايي سنگدانه توجه خاص شده و نرمي با باقي‌مانده روي الك 45 ميكرون كنترل گرديده است).

تست انبساط ملات براي همه گروه‌ها طراحي گرديده است (اين تست اختياري نيز به جهت كنترل واكنش قليايي سنگدانه مي‌باشد) حداكثر انقباض اتوكلاو الزام گرديده است.

بلين و باقي‌مانده روي الك 45 ميكرون الزامي نمي‌باشد ولي درصورت درخواست ذكر مي‌گردند. مقاومت‌هاي سه روزه (به جز دو گروه)، هفت روزه و بيست و هشت روزه براي همه گروه‌ها الزام گرديده است(در مقايسه با ASTM C-150 بالاتر نيز مي‌باشد).

 

تغييرات و تكميل اين استاندارد در جهت چه اهدافي بوده است؟

1-     با ايجاد آزمايش‌هاي كاربردي و الزامات پوزولان و سرباره به دوام سيمان آميخته توجه دقيق شده است و كاربرد آن‌ها تعريف گرديده است.

2-     با كنترل مقاومت‌ها به صورت سختگيرانه مقدار مواد آميخته كنترل گرديده است.

3-     الزامات مقدار حداكثر هواي محتوي براي همه گروه‌ها معرفي گرديده است (الزامات سيمان هوازا معرفي گرديده است).

4- در اين استاندارد اگر چه سعي شده كلاس‌هاي سيمان آميخته متنوع گردد و سيمان مركب سه تايي تعريف گردد اما ديگر مواد افزودني به اين استاندارد (ميكروسيليس، خاكستر بادي، شيل پخته ....) اضافه نشده و با استانداردهاي مجزا تعريف گرديده‌اند.

استاندارد ASTM C-1157

اين استاندارد با رويكرد آزمايش‌هاي كاربردي مانند اندازه‌گيري حرارت هيدراتاسيون، انبساط سولفات سيمان‌ها را معرفي مي‌نمايد. اين استاندارد اولين بار درسال 1992 معرفي گرديد. استاندارد ASTM  ، تفاوت اين استاندارد را باC-150  اين‌گونه معرفي مي‌نمايد كه استاندارد C-150براي ويژگي‌هاي سيمان پرتلند است و يك استاندارد پيش توصيف است و استاندارد C-595براي سيمان‌هاي آميخته است كه محصولات شامل محدوديت نسبت‌هاي مواد آميخته هستندو همين‌طور بايد الزامات پيش توصيف شيميايي و فيزيكي را رعايت نمايد.

جدول8- الزامات فيزيكي استاندارد ASTM C-1157 را بيان مي‌نمايد

در اين استاندارد سيمان‌ها در پنج نوع تعريف گرديده‌اند.  

- نوع GU جهت مصارف عام، جايي كه هيچ ويژگي مد‌نظر نباشد.

- نوع  HEداراي مقاومت اوليه بالا

- نوع  MSمقاومت متوسط در برابر سولفات

- نوع HS مقاومت بالا در برابر سولفات

- نوع  MHحرارت هيدراتاسيون متوسط

- نوع  LHحرارت هيدراتاسيون پايين

در اين استاندارد افزودني‌ها قابل استفاده در سيمان‌هاي آميخته قابل مصرف و بايد ويژگي آن نوع افزودني را داشته باشند.

 پيدايش، تغييرات و تكميل اين استاندارد درجهت چه اهدافي بوده است ؟

1-     اين استاندارد را بايد كاملا يك استاندارد پيشرو در نظر گرفت جايي كه انتظارات ما از سيمان فقط براساس كاركرد و كاربرد سيمان مي‌باشد.

2- اين استاندارد‌ به طور اساسي وابسته به آزمايش‌هاي اندازه‌گيري ويژگي‌هاي كاربردي مي‌باشند بنابراين كليد همه‌گير و فراگير شدن آن در افزايش دقت، سرعت حصول نتيجه، تنوع و پوشش اين تست‌هاي كاربردي مي‌باشد.

استاندارد EN-197-1

استاندارد EN اولين بار در سال 1992 تدوين گرديد قبل از آن كشورهاي اروپايي داراي استاندارد مشابه ASTM C-150 بوده و هركشور با توجه به پيشينه و شرايط آب‌وهوايي داراي تعداد زيادي استاندارد مختص خود بود.

اين استاندارد در سال 2000 ,2004,2011 مورد بازنگري قرارگرفته است. اين استاندارد هدف خود را بيان الزامات، تركيب و معيارهاي انطباق براي سيمان‌هاي معمول (نه خاص) بيان مي‌دارد.

اين استاندارد انتخاب سيمان جهت كاربرد‌هاي متنوع را بسته به الزامات بتن و شرايط محيطي (استانداردهاي كشورهاي مختلف) مي‌نمايد (تا زمان تدوين استانداردهاي كاربردي كه مورد پذيرش همگان باشد).

اين استاندارد اعلام مي‌دارد درصورتي‌كه الزامات ديگري جهت مصرف‌كننده مفيد باشد با توافق توليدكننده جهت سيمان براساس استانداردها و الزامات ملي قابل توافق مي‌باشد.

متن 1و2 بيان نكات بالا در استاندارد  ENمي‌باشد.

استاندارد 2000 EN-197-1

داراي پنج تيپ سيمان و 27نوع سيمان مي‌باشد.

CEM I سيمان پرتلند

CEM II سيمان پرتلند آميخته

CEM III سيمان سرباره

CEM IVسيمان پوزولاني

CEM V سيمان مركب

تركيبات اصلي اين سيمان،كلينكر، سرباره، مواد پوزولاني(طبيعي،كلسينه شده)، خاكستر بادي، شيل پخته، سنگ آهك و دوده سيليسي مي‌باشند.

متن 3 در توصيف جدابودن گچ از مجموع بيان شده در جدول 9 توصيف انوع اين استاندارد

 

اين استاندارد جهت مقاومت سه رده مقاومت 28روزه سه رده مقاومتي 325,425 و 525 و دو كلاس مقاومتي N,R تخصيص داده  شده است و جهت تست سلامت از انبساط لوشاتليه استفاده نموده است. الزاماتي جهت حرارت هيدراتاسيون و مقاومت در برابر سولفات وجود ندارد و الزامات شيميايي در حد حداقلي مي‌باشد.

ميزان نامحلول براي CEMI و CEM IIIكمتراز 5 در نظر گرفته شده است.

جدول10- در الزامات شيميايي و فيزيكي و مقاومت

جدول 11- در الزامات شيميايي و فيزيكي و مقاومت

استاندارد  2011 EN-197-1

در اين ويرايش پنج تيپ سيمان را با 27 نوع سيمان معمول همراه با 7 نوع سيمان مقاوم به سولفات 3نوع سيمان سرباره‌اي با مقاومت اوليه پايين و 2 نوع سيمان سرباره‌اي مقاوم به سولفات با مقاومت اوليه پايين معرفي گرديده‌اند. براي كلاس‌هاي مقاوم به سولفات مقدار C3A مشخص گرديده است (چون اندازه‌گيري C3A براي سيمان آميخته ممكن نيست با اغماض براي  CEM Iاز فرمول بوگ و براي ديگر سيمان‌هاي آميخته با اعلام آناليز كلينكر) براي سيمان با حرارت هيدراتاسيون پايين روش آزمون و اختصارLH  در نظر گرفته شده است.

جدول 12- الزامات سيمان مقاوم به سولفات را بيان مي‌نمايد

تغييرات استاندارد EN

اين استاندارد همانگونه كه در مقدمه ويرايش 2011 شرح داده است شرايط سيمان مقاوم به سولفات چون يك ويژگي اضافه است بنابراين بايد جزو الزامات استاندارد محصول باشد را به اين ويرايش اضافه نموده است (همچنين اجازه داده است بر طبق ضميمه ديگر سيمان‌هاي مقاوم به سولفات براساس استاندارد‌هاي ملي و اروپايي پذيرفته شوند). بدون مشخص نمودن تيپ سيمان‌هاي با حرارت هيدراتاسيون پايين را معرفي نموده است. كلاس سيمان‌هاي با مقاومت اوليه پايين را براي سيمان CEM III (سرباره‌اي) اجازه داده است.

مزاياي استانداردEN

1-     استاندارد EN تمامي سيمان هاي آميخته معمول را در يك استاندارد جمع نموده است.

2-     رويكرد استفاده از تمامي مواد قابل استفاده در توليد سيمان و كاهش مصرف انرژي و منابع را دارد.

3-     كلاس‌هاي مقاومتي را گسترده نموده است (بهينه سازي مصرف).

4-     روش‌هاي انطباق محصول رابا روش خودارزيابي ارتقا داده است

 

معايب استانداردEN

در ويرايش قديم شبيه يك استاندارد كاربردي و بدون الزامات تركيب شيميايي و بلين و نامحلول است (اما بدون الزامات كاربردي) در ويرايش جديد استانداردي با الزامات شيميايي مبهم مي‌باشد.

- به كاربرد سيمان‌ها و الزامات توليد آن‌ها بسيار كم پرداخته است

- براي دوام و پايداري بتن تمهيداتي را الزام نكرده است.

- اين استاندارد را بايد در نگرش كلي زير درك نمود:

الف- استانداردEN  همان‌گونه كه در متن خود متذكر شده در بقيه شرايط و الزامات با استاندارد ملي تكميل مي‌شود.

ب- اين استاندارد درحال تكميل روش‌هاي تست‌هاي كاربردي مورد پذيرش همه اعضا مي‌باشد.

ج- اين استاندارد هماهنگ‌كننده و تسهيل‌كننده توليدات متنوع سيمان كشورهاي مختلف اروپا به جهت تبادل فروش و عرضه مي‌باشد.

اكنون دوباره از خود سئوالات اوليه را مي‌پرسيم

آيا استاندارد به نيازهاي حال و (آينده) مشتريان و خواست آن‌ها توجه نموده است؟

آيا منافع جامعه در جهت توسعه و بهينه‌سازي مصرف منابع در آن ديده شده است (SUSTAINABLITY)؟

آيا توانايي و منافع توليدكننده درنظر گرفته شده است؟

براي تدوين استانداردها نياز به انجام مطالعات تحيققي و برگزاري كميته‌هاي تخصصي قبل از تدوين و برگزاري جلسات اصلي مي‌باشيم.

صنعت سيمان ايران جزو صنايع بزرگ ايران و جزو توليدكنندگان با كميت بالا در جهان مي‌باشد اگرچه به همت دست‌اندركاران اين صنعت از نظر كيفيت نيز در منطقه در سطح بالايي مي‌باشد ولي بايد بپذيريم كه توان بالقوه بسيار افزون‌تري در رشد كيفي و بهينه‌سازي و بومي‌سازي دارد كه  كمتر به آن توجه شده است. با اميد روزهاي بهتر و برتر براي اين صنعت و با يادي از تمامي بزرگان وپيشكسوتان اين صنعت جايشان سبز و راهشان مستدام.