سیمان چیست؟
سیمان یک چسب هیدرولیکی است (که در اثر آب سخت می شود)، در تهیه بتن استفاده می شود و امروزه بیشتر در ساخت سنگ فرش، بلوک های بتنی، پوشش ها و ملات ها استفاده می شود.
سیمان یک ماده چسبنده، پودری است که با آب یا با محلول نمکی خمیری همگن و پلاستیکی را تشکیل می‌دهد و می‌تواند مواد مختلفی به نام «سندانه» یا «گرانوله» را در عین سخت‌شدن، آگلومره کند.
CEM:
سیمان ها در حال حاضر تحت نام “CEM” طبقه بندی می شوند و به دنبال آن یک عدد رومی از I تا V و به دنبال آن یک حرف بزرگ با توجه به محتوای کلینکر و سایر اجزای آنها (آهک، دود سیلیس، پوزولان، کوره های بلند سرباره و غیره) طبقه بندی می شوند.
سیمان پرتلند:
اصطلاح “سیمان پرتلند” از اواخر دهه 1970 از بین رفت و با اصطلاحات “CPA” (سیمان پرتلند خالص) و “CPJ” (سیمان پرتلند مرکب) جایگزین شد که به نوبه خود در طول انتقال به استاندارد اروپایی کنار گذاشته شدند. ، اما هنوز در چندین کشور یافت می شود. ملات آهک از دوران باستان وجود داشته است اما سیمان و کاربردهای فراوان آن اختراع قرن نوزدهم است.
سیمان طبیعی و مصنوعی
سیمان طبیعی :
سیمان زمانی که از پخت ساده در دمای متوسط (500 تا 1200 درجه سانتیگراد) یک مارن یا سنگ آهک آرژیلیک (سیمان سریع، سیمان رومی و اولین سیمان های پرتلند سیمان طبیعی هستند) طبیعی است.
سیمان مصنوعی :
هنگامی که از پختن مخلوط آسیاب شده از سنگ آهک، مارن یا خاک رس در دمای بالاتر (1450 درجه سانتیگراد) حاصل می شود، مصنوعی گفته می شود. (ساخته شده به دست انسان) از سیلیس، آلومینا، کربنات آهک که آب روی آنها اثری ندارد یا قبل از تراشیدن بسیار کند عمل می کند و به صورت مکانیکی به پودر تبدیل می شود و در مدتی تحت تأثیر آب قرار می گیرد. که با توجه به نسبت آنها متفاوت است.
در سال 2008 بیش از دو میلیارد تن سیمان در جهان در سال تولید می شد که 80 درصد آن در کشورهای نوظهور تولید و مصرف می شد. از سال 1991 تا 20081 بیش از 5 درصد در سال رشد داشت.
در سال 2006، تنها برای اروپا، 267 میلیون تن یا 13 درصد از تولید جهانی بود. این تولید بسیار انرژی بر است و تولید کلینکر، ماده اصلی تشکیل دهنده آن، تقریباً 5 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای انسانی (GHG) را بر عهده دارد که به گرمایش جهانی کمک می کند.
مراحل تولید سیمان سفید :
- ۱- استخراج مواد اوليه از معدن
۲- خرد كردن اوليه و مخلوط نمودن كامل مواد خام اوليه
۳- آسياب و خرد كردن كامل مواد اوليه و انبارش مواد خام
۴- پخت مواد خام و توليد و انبارش كلينكر
۵- آسياب و خرد كردن كامل كلينكر و توليد و انبارش سيمان سفيد
۶- بسته‌بندي و بارگيري سيمان سفيد
۷- نمونه‌برداري از قسمت‌هاي مختلف خط توليد و محصول نهايي و كنترل كيفي سيمان سفيد
مواد معدنی تشکیل دهنده سیمان :
سنگ آهک:
کارخانه سیمان سازی اغلب در نزدیکی معادن سنگ آهک تاسیس می شوند. این معادن سنگ آهک خود از نظر کیفیت، ضخامت و ترکیبات شیمیایی متفاوت از یکدیگر هستند. این امر سبب تولید سیمان هایی با کیفیت های متفاوت می شود. منابع مورد استفاده برای بدست آوردن سنگ آهک می تواند سنگ آهک دوران کرتاسه (دوران دوم زمین شناسی) یا همان چالک باشد.
شیل:
سنگ شیل از ذرات ریز به اندازه ی کمتر از 1.275 میلی متر تشکیل شده که ترکیبی از سیلت، رس وکوارتز است. شیل یک نوع سنگ رسوبی خالص بشمار می آید.
سنگ گچ (ژیپس):
ژیپس از کلسیم کربنات آبدار بوجود آمده است و نوعی سولفات معدنی نرم می باشد.
سیمان سفید
سیمنت سفید برای انواع کارهای تزئینی یا سنگ تراشی هنری پیشنهاد می شود.
سفیدی این سیمان به رنگ شن و ماسه احترام می گذارد و در عین حال امکان به دست آوردن بتن یا ملات رنگی را با مخلوط رنگدانه ها فراهم می کند.
مجهز به کیسه ذخیره‌سازی طولانی است: مقاوم‌تر است و امکان افزایش ماندگاری را در شرایط نگهداری عادی فراهم می‌کند.
این سیمان سفید برای کاربردهای کنار دریا و استخر مناسب است.
سیمان سفید دارای رنگ سفید است. برای ساختن بتن ها و ملات های زیبایی، سفید یا رنگی استفاده می شود. بسیار خالص است که قیمت بالاتر آن را توضیح می دهد
ویژگی‌های سیمان سفید
سیمان های سفید دارای ترکیب شیمیایی بسیار نزدیک به سیمان های خاکستری هستند.
ویژگی اصلی آنها سفیدی آنهاست که از محتوای بسیار کم اکسیدهای فلزی (آهن، منگنز، کروم) ناشی می شود. در واقع وجود همین مواد معدنی است که رنگ آن را به سیمان خاکستری کلاسیک می دهد.
ترکیبات اصلی سیمان
ترکیب اصلی سیمان های فعلی مخلوطی از سیلیکات های کلسیم و آلومینات ها است که از ترکیب آهک (CaO) با سیلیس (SiO2)، آلومینا (Al2O3) و اکسید آهن (Fe2O3) به دست می آید. آهک مورد نیاز از سنگ های آهکی، آلومینا، سیلیس و اکسید آهن توسط رس ها تامین می شود. این مواد در طبیعت به صورت سنگ آهک، خاک رس یا مارن یافت می شوند و علاوه بر اکسیدهایی که قبلا ذکر شد، اکسیدهای دیگری نیز دارند.
روش های تولید سیمان
چهار روش برای تولید سیمان وجود دارد که عمدتاً به مواد بستگی دارد:
1- ساخت سیمان با فرآیند مرطوب (قدیمی ترین)، 2.5 درصد از تولید اروپا در سال 20082.
2-ساخت سیمان با فرآیند نیمه مرطوب (به دست آمده از فرآیند مرطوب)، 7.5 درصد از تولید اروپا در سال 2008 با فرآیند نیمه خشک.
3- ساخت سیمان به روش خشک (پرمصرف ترین)، 92 درصد از تولید اروپا در سال 2008.
4- ساخت سیمان به روش نیمه خشک (به دست آمده از فرآیند خشک).
سیمان پاکت یا CEMI
ترکیب بندی
سیمان پرتلند از آسیاب کلینکر و سولفات کلسیم (گچ یا انیدریت) برای تنظیم گیرش و احتمالاً ترکیبات ثانویه در مقادیر کم (کمتر از 5٪) حاصل می شود. محتوای کلینکر حداقل 95٪ است.
مقادیر حدی
علاوه بر مقادیر مشخصه کلاس های مقاومت، استاندارد مطابقت با مقادیر حد مقاومت فشاری قابل اعمال برای هر نتیجه آزمایش را فراهم می کند. این مقاومت ها بر اساس استاندارد NF EN 196-1 بر روی “ملات معمولی” اندازه گیری می شوند.
اصطلاح “سیمان پرتلند” از اواخر دهه 1970 از بین رفت و با اصطلاحات “CPA” (سیمان پرتلند خالص) و “CPJ” (سیمان پرتلند مرکب) جایگزین شد که به نوبه خود در طول انتقال به استاندارد اروپایی کنار گذاشته شدند. ، اما هنوز در چندین کشور یافت می شود. ملات آهک از دوران باستان وجود داشته است اما سیمان و کاربردهای فراوان آن اختراع قرن نوزدهم است.
سیمان پرتلند معمولی
این نوع سیمان برای مصارف عمومی و بدون نیاز به بتن تخصصی کاربرد دارد. این محصول از پیاده‌روسازی و روسازی جاده تا ملات بنایی، پل‌های بتن آرمه و مخزن‌سازی کاربرد دارد.
سیمان پرتلند کم‌حرارت
این نوع سیمان کندگیر بوده و با تولید حرارت کم و رشد مقاومت بتنی، عملکرد آن به کندی صورت می‌گیرد. برای کاهش تنش حرارتی، کاربرد این نوع بتن توصیه می‌شود.
سیمان پرتلند اصلاح شده
این نوع سیمان با مقاومت فشاری اولیه و نهایی کمتر و درجه متوسط هیدراتاسیون، در محیط‌های گرم یا حاوی مقادیر متوسط یون سولفات کاربردی است.
سیمان پرتلند بسیار زودگیر
این سیمان برای قالب‌گیری‌های پیش از موعد و استفاده در هوای سرد بسیار مناسب است، گرچه نیاز به استفاده از ضدیخ در کاربرد آن دیده می‌شود.
سیمان پرتلند ضد سولفات
این سیمان برای سازه‌های در معرض حمله سولفاتی کاربرد دارد. استفاده از آن برای زمین‌های واقع در آب‌های حاوی مقادیر بالای املاح سولفات طبق آیین نامه‌های نظام مهندسی و با انجام آزمایش‌های ضروری، الزامی است.