سیمان یک ماده اتصال دهنده است که سنگدانه ها و مواد تقویت کننده را به یکدیگر پیوند میدهد. میتوان گفت یک پودر چسبنده ریز است که مواد دیگر را در کنار هم نگه می دارد. انواع سیمان برای کارهای ساختمانی مختلف وجود دارد که با پیشرفت تکنولوژی، کیفیت و انواع سیمان توسعه یافته است. سیمان را می توانید هم در بتن و هم در ملات پیدا کنید. میتوان از آن برای ساختن بتن، ملات، کف کشی و رندر استفاده کرد. سیمان عموماً از سنگ آهک، خاک رس و ماسه ساخته می شود.
تاریخچه سیمان :
منشا سیمان های هیدرولیک به یونان و روم باستان باز می گردد. مصریان از ماده ای سیمان مانند (حاوی گچ) برای ساختن هرم بزرگ در 2600 سال قبل از میلاد استفاده کردند.
مواد مورد استفاده قدیمی‌ها آهک و خاکستر آتشفشانی بود که در مجاورت آب به آرامی واکنش و توده سختی را تشکیل می داد. خاکستر آتشفشانی استخراج شده در نزدیکی شهر کنونی Pozzuoli، ایتالیا، غنی از مواد معدنی آلومینوسیلیکات ضروری بود که باعث پیدایش سیمان پوزولانای کلاسیک دوران روم شد. تا به امروز اصطلاح پوزولانا یا پوزولان یا به خود سیمان یا هر آلومینوسیلیکات ریز تقسیم شده ای 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 شد - نه خود ماده اتصال دهنده.)
سیمان امروزی اولین بار توسط جوزف آسپدین، سنگ تراش متعهد بریتانیایی قرن نوزدهمی، ساخته شد که مخلوطی از سنگ آهک آسیاب شده و خاک رس را در اجاق گاز آشپزخانه خود گرم می کرد، سپس آن را به پودر تبدیل می کرد.
کاربرد سیمان :
سیمان مصارف و کاربرد مختلفی دارد مانند ساخت ملات سیمانی، بتن سیمانی که در ساخت انواع سازه های بنایی و سازه های بتنی کاربرد دارند. کاربردهای سیمان در کارهای ساختمانی به شرح زیر است:
-
به عنوان ماده دوغاب
-
برای تهیه بتن سیمانی
-
برای تهیه ملات سیمان
-
احداث جاده های بتنی سیمانی
-
برای ساخت اعضای پیش ساخته
-
برای ساخت سازه های ضد شیمیایی
-
ساخت سازه های هیدروگرافیک و مقاوم در برابر سرما
-
برای ساخت سازه های ضد حریق و مقاوم در برابر حرارت
به عنوان مثال از سیمان پوزولانای پرتلند در سازه های دریایی، فونداسیون ها، فاضلاب ها، فاضلاب ها و بتن ریزی در زیر آب مانند پل ها، اسکله ها، سدها و کارهای بتن انبوه و غیره استفاده می شود. از سیمان آبگریز در ساخت سدها، سرریزها، مخازن آب، سازه های نگهدارنده آب، سازه های زیر آب استفاده می شود.
انواع سیمان :
سیمان بسته به مکانیسم سخت شدن و گیرش عمدتاً به دو دسته سیمان هیدرولیک و سیمان غیر هیدرولیک طبقه بندی می شود. در کنار این انواع اصلی، بسته به ترکیب و خصوصیات، انواع مختلفی از سیمان وجود دارد. سایر انواع سیمان به شرح زیر است:
سیمان پرتلند معمولی (OPC)- سیمان پورتلند پوزولانا (PPC)- سیمان سخت شدن سریع - سیمان سریع گیر -سیمان کم حرارت - سیمان مقاوم در برابر سولفات - سیمان کوره بلند - سیمان با آلومینا بالا - سیمان سفید - سیمان رنگی - سیمان حباب هوا - سیمان گسترده - سیمان آبگریز
شرح مختصری از این انواع سیمان با کاربرد آنها در زیر آورده شده است.
سیمان هیدرولیک :
سیمان هیدرولیک سیمانی است که با هیدراتاسیون در مجاورت آب سخت می شود. سنگ آهک، خاک رس و گچ مواد اولیه اصلی برای تولید سیمان غیر هیدرولیک هستند. این ماده خام در دمای بسیار بالا برای تولید سیمان هیدرولیک سوزانده می شود.
سیمان هیدرولیک (سیمانی است که نه تنها در اثر واکنش با آب سخت می‌شود، بلکه محصولی مقاوم در برابر آب نیز تشکیل میدهد) که با پودر کردن کلینکرها که اساساً از سیلیکات‌های کلسیم هیدرولیک تشکیل شده‌اند، تولید می‌شود که معمولاً حاوی یک یا چند شکل از سولفات کلسیم به عنوان افزودنی بین زمینی است.
سیمان غیر هیدرولیک :
سیمان غیر هیدرولیک برای سخت شدن نیازی به آب ندارد. با کمک دی اکسید کربن (CO2) از هوا دریافت می شود. این نوع سیمان برای سخت شدن نیاز به شرایط خشک دارد. آهک، گچ گچ و اکسی کلرید مواد اولیه مورد نیاز برای تولید سیمان غیر هیدرولیک هستند. به عنوان مثال: آهک کدر شده یک سیمان غیر هیدرولیکی است.
سیمان پرتلند :
سیمان پرتلند نتیجه اولین سیمان هیدرولیک جهان بود: سیمانی که با اضافه کردن آب سخت می شود. آسپدین به دلیل شباهت آن به سنگی که در جزیره پورتلند، در سواحل بریتانیا استخراج می‌شود، لقب سیمان پرتلند را نامگذاری کرد. در سال 1824، این صنعتگر درخشان حق ثبت اختراعی را برای آنچه که در همه جا حاضرترین مصالح ساختمانی جهان است به دست آورد و پایه و اساس صنعت جهانی سیمان پرتلند امروزی را گذاشت.
سیمان پرتلند معمولی (OPC):
در کارهای ساختمانی معمولی، سیمان پرتلند معمولی به طور گسترده ای استفاده می شود.کلینکر سیمان پرتلند یک ماده هیدرولیکی است که باید از حداقل دو سوم جرم سیلیکات کلسیم (3 CaO·SiO2 و 2 CaO·SiO2) تشکیل شده باشد، مابقی شامل فازهای کلینکر حاوی آلومینیوم و آهن و سایر ترکیبات است. . نسبت CaO به SiO2 نباید کمتر از 2.0 باشد. محتوای اکسید منیزیم (MgO) نباید از 5.0٪ جرمی تجاوز کند.
سیمان پورتلند پوزولانا (PPC):
پوزولان ها مواد طبیعی یا مصنوعی هستند که حاوی سیلیس در اشکال واکنشی هستند. این ماده با هیدروکسید کلسیم تولید شده توسط هیدراته کردن سیمان واکنش می دهد و در صورت تقسیم ریز، مواد سیمانی اضافی را تشکیل می دهد. ترکیب سیمان پورتلند پوزولانا شامل کلینکر OPC، گچ، مواد پوزولانی (خاکستر بادی، خاکستر آتشفشانی، و خاک رس کلسینه شده یا دود سیلیس.)
معمولا موارد استفاده از سیمان پورتلند پوزولانا در سازه های هیدرولیک، سازه های دریایی، ساخت و ساز در نزدیکی ساحل دریا، ساخت سد و غیره استفاده می شود. همچنین در اعضای بتنی پیش تنیده و پس تنیده استفاده می شود. از آنجایی که سطح بهتری می دهد، در سازه های تزئینی و هنری استفاده می شود. در ساخت لوله های پیش ساخته فاضلاب استفاده می شود.
سیمان سخت شدن سریع :
هنگامی که سیلیکات تری کلسیم ریز شده (C3S) در OPC با محتوای بالاتر وجود داشته باشد، سریعتر از OPC استحکام پیدا می کند. به این نوع OPC سیمان سخت شونده سریع می گویند. زمان تنظیم اولیه 30 دقیقه و زمان تنظیم نهایی 600 دقیقه است.
موارد استفاده از سیمان سخت شونده سریع در جاهایی استفاده می شود که به ساخت سریع مانند ساخت روسازی نیاز است. همچنین استحکام بالایی می دهد.
سیمان سریع گیر یا زودگیر :
سیمان زودگیر سیمانی است که در زمان بسیار کوتاهی گیر می کند. زمان تنظیم اولیه 5 دقیقه و زمان تنظیم نهایی 30 دقیقه است. ترکیب سیمان سریع گیر شامل کلینکر، سولفات آلومینیوم (1% تا 3% وزن کلینکر)
موارد استفاده از سیمان سریع گیر در ساخت و سازهای زیر آب است؛ همچنین در شرایط آب و هوایی بارانی و سرد استفاده می شود. در دمای بالاتری که آب به راحتی تبخیر می شود کاربرد دارد و برای لنگر انداختن یا استخراج سنگ بولت و تونل سازی هم به کار می رود.
سیمان مقاوم در برابر سولفات :
سیمان مقاوم در برابر سولفات برای مقاومت در برابر حملات سولفات در بتن استفاده می شود. به دلیل درصد کمتر تری کلسیم آلومینات، تولید سولفو آلومینات کلسیم کاهش می یابد.
موارد استفاده از آن ساخت و ساز در تماس با خاک یا آب های زیرزمینی است که به ترتیب دارای بیش از 0.2٪ یا 0.3٪ نمک در لیتر نمک سولفات هستند. سطوح بتنی در معرض تر و خشک شدن متناوب مانند پایه های پل، سطح بتنی در منطقه جزر و مد، پیش بند، ساختمان نزدیک ساحل دریا است.
طرح های تصفیه پساب، دودکش، صنایع شیمیایی، ذخیره آب، مخازن، زهکشی ها، برج های خنک کننده، کارهای حفاظتی ساحلی مانند دیوارهای دریا، موج شکن ها، چهارپایان و غیره.
سیمان کوره بلند :
سیمان کوره بلند در برابر سولفات بسیار مقاوم است. اغلب در ساخت و ساز آب دریا استفاده می شود.
سیمان با آلومینا بالا :
سیمان با آلومینا بالا از مخلوط کردن بوکسیت (این یک سنگ معدنی آلومینیومی است) و آهک معمولی با کلینکر در طول ساخت OPC به دست می‌آید. که در آن مقدار کل آلومینا نباید کمتر از 32 درصد باشد و باید نسبت وزنی آلومینا به آهک را بین 85/0 تا 30/1 حفظ کند.
در مواردی که سازه های بتنی در معرض دماهای بالا قرار می گیرند مانند کارگاه ها، نسوزها، ریخته گری ها و غیره استفاده می شود. همچنین در جاهایی که بتن در معرض یخ زدگی و عمل اسیدی قرار می گیرد استفاده می شود.
سیمان سفید :
سیمان سفید به جز رنگ کاملاً شبیه سیمان پرتلند معمولی است. مقدار اکسید آهن و اکسید منگنز در سیمان سفید کم است. پس از OPC گران است بنابراین برای کارهای معمولی مقرون به صرفه نیست.
از سیمان سفید معمولا در کارهای تزئینی استفاده می شود. همچنین می تواند برای موانع ترافیکی، دوغاب کاشی، استخرهای شنا، مواد وصله کاشی سقف، و سطوح ترازو استفاده شود.
سیمان رنگی :
برای تهیه سیمان رنگی، 5 تا 10 درصد رنگدانه های مناسب با OPC آسیاب می شوند. انواع رنگدانه ها با توجه به رنگ مورد نظر انتخاب می شوند. از آن برای کارهای تزئینی مختلف استفاده می شود.
سیمان گسترده :
سیمان گسترده در فرآیند هیدراتاسیون، حجم خود را افزایش می دهد. می توان با استفاده از سیمان منبسط بر افت انقباض غلبه کرد.
سیمان آبگریز :
سیمان آبگریز برای مقاومت در برابر فرآیند هیدراتاسیون در مرحله حمل و نقل یا ذخیره سازی، کلینکرها را با مواد فیلم دافع آب مانند اسید اولئیک یا اسید استئاریک آسیاب می کند. این مواد شیمیایی یک لایه روی ذرات سیمان تشکیل می دهند و اجازه نمی دهند آب مخلوط شود و فرآیند هیدراتاسیون را شروع کند. هنگامی که سیمان و سنگدانه به طور کامل در مخلوط کن مخلوط می شوند، لایه های محافظ شکسته می شوند و هیدراتاسیون معمولی با مقداری حباب هوا آغاز می شود که کارایی را افزایش می دهد.
مقالات مرتبط: