سیمان را می توان در معنای کلی کلمه ماده ای که دارای خواص چسبندگی و چسبندگی می باشد و قادر است ذرات معدنی را به نحوی بهم بچسباند تا به صورت جسم یکپارچه و متراکم درآیند ، توصیف نمود . البته این تعریف انواع متعددی از مواد سیمانی را در بر می گیرد . در صنعت ساختمان معنی کلمه سیمان به ماده ایکه برای بهم چسباندن سنگ ها ، ماسه ، آجرها، بلوک های ساختمانی و غیره بکار می رود محدود می شود . اجزاء اصلی این نوع سیمان را ترکیبات آهکی تشکیل می دهند ولذا در مهندسی راه وساختمان سیمانهای آهکی مورد نظر می باشند . سیمان های مورد توجه در ساخت بتن دارای خاصیت گیرش و سخت شدن در زیر آب ( در اثر واکنش شیمیایی با آن ) بوده و لذا به اسم سیمان های هیدرولیکی معروفند .

سیمان های هیدرولیکی عمدتاً ازسیلیکاتها و آلومینات های آهک تشکیل شده اند و به صورت کلی می توان آنها را به گروه های سیمان های طبیعی ، سیمان های پرتلند و سیمان های برقی طبقه بندی نمود .

تاریخچه

استفاده ازمواد شیمیائی اززمان بسیار قدیم متداول بوده است . مصریان قدیم گچ تکلیس شده ناخالص رابکارمی بردند . یونانیان ورومیها سنگ آهک تکلیس شده را مصرف میکردند وبعداً آموختند که به مخلوط آهک وآب ، ماسه وسنگ خرد شده یا آجر وسفالهای شکسته نیز اضافه کنند . این اولین نوع بتن درتاریخ بود . ملات آهک درزیر آب سخت نمی شود و رومیها برای ساختمان زیر آب، سنگ آهک و خاکستر آتشنشانی یا پودر بسیار نرم سفالهای سوخته شده را تواماً آسیا می نمودند و بکار می بردند. سیلیس و آلومینای فعال موجود در خاکستر و سفال با آهک ترکیب شده و آنچه را که بعداً با سم سیمان پوزالانی شناخته شد تولید نمود. اسم سیمان پوزالانی را تا اموز برای توصیف سیمانهائی که بآسانی از آسیاب نمودن مواد طبیعی در درجه حرارت معمولی بدست میآیند بکار برده اند.

در قرون وسطی انحطاطی در کیفیت و کاربرد سیمان بوجود آمد و فقط در قرن هییجدهم بود که پیشرفتی در دانش مربوط به سیمانها حاصل شد. در سال 1756 که John Smeaton مامور بازسازی برج چراغ دریائی Eddystone در نزدیکی ساحل جنوب غربی انگلیس شده بود به این نتیجه رسید که بهترین ملات وقتی بدست می آید که مواد پوزالانی با سنگ آهک حاوی نسبت زیادی از مواد رسی مخلوط شود.

سیمانهای هیدرولیکی دیگر مانند «سیمان رومی» که James parker از کلسینه نمودن گلوله های سنگ آهک رسی آن را بدست آورد توسعه یافته و بالاخره در سال 1824، Joseph Aspdin که معماری در شهر Leeds بود سیمان پرتلند را به ثبت رساند. این سیمان را از حرارت دادن محلوطی از پودر نرم خاک رس و سنگ آهک سخت در یک کوره تا نقطه ای که CO2 آن بخارج رانده شود بدست آوردند، درجه حرارت کوره خیلی پائین تر از حد لازم برای تولید کلینگر بود نخستین نمونه از سیمانی که امروزه آن را باسم سیمان پرتلند می شناسیم در سال 1845 بوسیله Isaac Johnson با حرارت دادن مخلوط خاک رس و سنگ آهک سست تا حد کلینکر شدن و صورت پذیرفتن واکنشهای لازم برای تشکیل ترکیبات چسباننده پرقدرت تهیه گردید.

اسم سیمان پرتلند که در ابتدا بعلت تشابه رنگ و کیفیت سیمان گیرش حاصل کرده با سنگ پرتلند – سنگ آهکی که در Dorset استخراج می شود – به آن داده شد و تا امروز برای توصیف سیمانی که از کاملاً مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکی و رسی، و یا سایر مواد حاوی سیلیس – آلومینا و اکسید آهن، تا درجه حرارت کلینکر شدن و آسیا نمودن کلینکر ماصل شده، باقی مانده است. این تعریف فعلی آئین نامه بریتانیائی 1978 : 12 . BS برای رسیدن پرتلند می باشد که همچنین تصریح نموده است پس ا زپختن ماده دیگری بجز سنگ گچ و آب نباید به کلینکر افزوده شود.

تولید سیمان پرتلند

این سیمان اصولاً از مواد آهکی مانند سنگ آهک و یا سنگ آهک سست و آلومینا و سیلیسی که به صورت خاک رس و یا سنگ رسی وجود دارد ساخته می شود. سنگ آهک در بسیاری از مناطق جنوب غربی و قسمت وسط و شمال انگلستان و Wales یافت می شود و منابع رسی در سراسر این کشور وجود دارند.

اصولاً روش تولید سیمان تشکیل شده است از آسیاب نمودن مواد خام، مخلوط نمودن کامل آنها در نسبتهای معین و حرارت دادن در یک کوره بزرگ گردنده در درجه حرارت حدود 1300 تا c 1400 که در این زمان مواد به مرز ذوب شدن میرسند و بخشی از آنها ذوب میشوند و سبب ایجاد گلوله هائی بنام کلینکر میگردند. کلینکر را سرد نموده و قدری سنگ گچ بآن میافزایند و سپس آنرا بصورت پودر نرم آسیاب می کنند. محصول بدست آمده سیمان پرتلند تجارتی است که بمیزان بسیار وسیع در سراسر جهان مصرف میشود.

مخلوط نمودن و آسیاب نمودن مواد خام را میتوان یا در آب و یا در حالت خشک انجام داد و لذا اسامی روشهای تر و خشک بوجود آمده اند. روشهای واقعی تولید همچنین به ماهیت مواد خام مصرف شده بستگی خواهد داشت.

روش تر : وقتی که از سنگ آهک سست استفاده می گردد ابتدا آنرا خرد میکنند و سپس بوسیله آسیاب شوینده در آب پخش می شود . خاک رس نیز ابتدا خرد شده و معمولاً در یک آسیاب مشابه با آب مخلوط میگردد. سپس دو مخلوط بنحوی پمپ میشوند که در نسبتهای قبلاً تعیین شده با یکدیگر مخلوط گردند و از میان یک سری صفحه مشبک عبور نمایند. دوغاب سیمان حاصل داخل مخازنی ریخته می شود.

هیدراتاسیون سیمان و گرمای هیدراتاسیون

در هنگام ساخت بتن یا ملات، پس از اینکه به سیمان اضافه می گردد، فعل و انفعالات شیمیائی سیمان ماده چسبنده ای به نام ژل ایجاد میشود که بتدریج افزایش حجم حاصل نموده و سخت می شود به طوری که پس از چند ساعت مقاومت قابل ملاحظه ای ایجاد می شود و افزایش مقاومت با مرور زمان ادامه می یابد. از نظر شیمیائی برای هیدراتاسیون کامل سیمان مقدار معینی آب لازم می باشد. لیکن برای روان تر شدن بتن و افزایش کارآئی آن، مقدار بیشتری آب مورد استفاده قرار می گیرد. باید توجه داشت که آب مازاد بر نیاز هیدارتاسیون به صورت ترکیب نشده در بتن باقی می ماند که پس از سخت شدن آن بتدریج خارج شده و سبب ایجاد حفراتی می گردد که مقاومت بتن را کاهش می دهند. عمل هیدراتاسیون با تولید مقداری حرارت نیز همراه است که به آن حرارت هیدراتاسیون می گویند. این حرارت در بتن ریزی ها حجیم مثل کارهای سد سازی باعث افزایش درجه حرارت و در نتیجه افزایش حجم بتن می گردد و می تواند پس از سرد شدن بتن سبب ایجاد ترک در آن گردد. از سوی دیگر افزایش دمای بتن که در اثر حرارت هیدراتاسیون ایجاد می شود، معمولاً در هوای سرد سودمند است زیرا این گرما به حفظ دمای بتن کمک می کند و از یخ زدگی جلوگیری می نماید.

گیرش سیمان

گیرش واژه ایست که برای بیان سفت شدن خمیر سیمان به کار می رود. به عبارت دیگر به طور کلی به تغییر وضعیت خمیر سیمان از حالت خمیری به حالت جامد، گیرش گفته می شود. اگر چه به هنگام گیرش، خمیر سیمان کمی مقاومت نیز کسب می کند لیکن برای مقاصد عملی بهتر است که گیرش از سخت شدن که به معنی کسب مقاومت در خمیر سیمان گیرش یافته می باشد، باز شناخته شود. معمولاً زمان گیرش به دو مرحله گیرش اولیه و گیرش نهائی تقسیم می شود.

انواع سیمان پرتلند

سیمان هایی که با ترکیبات شیمیائی مختلف ساخته می شوند، دارای خواص متفاوتی خواهند بود. بنابراین با نحوه انتخاب مواد خام اولیه، نوع خاصی از سیمان با خواص ویژه تولید می شود. امروزه چندین نوع سیمان پرتلند برای کاربردهای خاص در جهان ساخته می شود. البته خواص فیزیکی و مکانیکی بتن سخت شده مثل مقاومت و نفوذپذیری، علاوه بر نوع سیمان و ترکیبات آن به عوامل دیگری مثل مقاومت و نفوذپذیری ، علاوه بر نوع سیمان و غیره نیز بستگی دارد. ولیکن سیمان نقش عمده ای را در ایجاد مقاومت ایفا می کند.

سیمان پرتلند و انواع آن

مقدمه

بخشی از تحقیق

انواع سیمان پرتلند

فهرست مطالب و منابع

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “سیمان پرتلند و انواع آن” لغو پاسخ