سیمان

سیمان ماده‌ای چسبنده‌است که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یک پارچه از ذرات متشکله را دارا میباشد و از ترکیب مصالح آهکی، رس، سیلیس و اکسیدهای معدنی در دمای ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد ساخته می‌شود. به جسم حاصل، پس از حرارت دادن کلینکر ‌گویند و از آسیاب کردن آن بهمراه مقدار مناسبی سنگ گچ سیمان تیپ های مختلف بدست میآیدو همچنین اضافه نمودن پوزولان به کلینکر و گچ سیمان پوزولانی حاصل می شود . اندازه دانه های کلینکر۲۰-۵ میلی متر و رنگ آن سبز تیره میباشد.

اجزای تشکیل دهنده سیمان

مصالح آهکی (حدود ۶۰٪ الی ۶۷٪)

رس (حدود ۳٪ الی ۷٪)

سیلیس (۱۷٪ الی ۲۷٪)

اکسیدهای معدنی

• • اکسید آهن (۰/۵٪ الی ۶٪)Fe۲O۳

    اکسید سدیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)Na۲O

    اکسید منیزیم (۰/۱٪ الی ۴/۵٪)MnO

    اکسید پتاسیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)K۲O

    اکسید آلومینیوم (۳٪ الی ۸٪)Al۲O۳

انواع سیمان

سیمان پرتلند تیپ I

سیمان پرتلند تیپ II

سیمان پرتلند تیپ III

سیمان پرتلند تیپ IV

سیمان پرتلند تیپ V

سیمان پوزولان

سیمان آمیخته

سیمان برقی (پرآلومین)

سیمان رنگی

سیمان سفید

سیمان سرباره‌ای ضد سولفات

سیمان پرتلند آهکی

سیمان بنائی

سیمان نسوز

سیمان چاه نفت

سیمان پرتلند ضدآب

سیمان باگیرش تنظیم شده

روشهای ساخت سیمان

روش تر

روش نیمه تر

روش نیمه خشک

روش خشک

شیمی ترکیبات سیمان

مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساسا از اکسیدهای کلسیم و سیلیسیم و آهن تشکیل شده‌است. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و غیر از مقداری آهک آزاد باقی مانده، که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته‌است، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می‌شوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به صورت بلوری و بی شکل ظاهر می‌گردند. دانه‌های بی شکل که اکثرا شیشه‌ای هستند و دانه‌های بلوری شده، درحالی که یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی هستند. برای سیمان معمولی، درصد ترکیبات حاصل از فعل و انفعالات فوق با داشتن درصد اکسیدهای موجود در کلینکر و با فرض اینکه کریستاله شدن کامل انجام پذیرفته باشد قابل محاسبه‌است. چهارترکیب اصلی سیمان عبارتند از:تری کلسیم سیلیکات، دی کلسیم سیلیکات، تری کلسیم آلومینات، تترا کلسیم آلومینو فریت؛ که به ترتیب با علائم اختصاری به صورت: C۴AF C۳A C۲S C۳S نامیده می‌شوند.

معادلات بوگ

محاسبه مربوط به میزان ترکیبات سیمان حاصل از اکسیدهای اصلی تشکیل دهنده آن توسط بوگ انجام شده و به نام معادلات بوگ معروف می‌باشد. این معادلات درصد ترکیبات اصلی سیمان را نمایش می‌دهد.

C۳S = ۴٫۰۷۱۰(CaO)-۷٫۶۰۲۴(SiO۲)-۱٫۴۲۹۷(Fe۲O۳)-۶٫۷۱۸۷(Al۲O۳

C۲S = ۸٫۶۰۲۴(SiO۲)+۱٫۰۷۸۵(Fe۲O۳)+۵٫۰۶۸۳(Al۲O۳)-۳٫۰۷۱۰(CaO

C۳A = ۲٫۶۵۰۴(Al۲O۳)-۱٫۶۹۲۰(Fe۲O۳

C۴AF = ۳٫۰۴۳۲(Fe۲O۳

خواص ترکیبات اصلی سیمان

سیلیکات‌ها یعنی C۲S و C۳S ترکیبات اصلی و مهم سیمان می‌باشند و مقاومت سیمان هیدراته شده به آنها بستگی دارد. اکسیدهای تشکیل دهنده این سیلیکات‌ها تاثیرات مهمی روی شکل اتمی و کریستالی و خواص هیدرولیکی انها دارند. حضور C۳A در سیمان سودمند نیست. این ترکیب نقشی در مقاومت سیمان، به جز کمی در سن اولیه آن، نداشته و بعد از سخت شدن سیمان در صورت حمله سولفاتی با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم (اترینگایت) سبب خرابی بتن می‌گردد. ولی C۳A در فرایند تولید در ترکیب اکسیدکلسیم با اکسیدسیلیسیم سهولت ایجاد کرده و سودمند است. C۴AF که به میزان کمی به وجود می‌آید در مقابل سه ترکیب دیگر نقش عمده‌ای در خواص سیمان ندارد. به هرحال این ترکیب با سنگ گج سیمان، سولفوفریت کلسیم تشکیل می‌دهد که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات‌ها را تسریع می‌کند.

جستارهای وابسته

• ملات خشک
• نمک بتن
• نمک فریدل
• کربوناتسیون
• سنگ آهک
• سنگ گچ

پیوند به بیرون

• «دانشنامه رشد/سیمان» ‎(فارسی)‎. 

• «انجمن صنفی کارفرمایان صنعت سیمان» ‎(فارسی)‎. 

منابع

• مهندس مرتضی اره پناهی. مکانیک خاک و تکنولوژی بتن. چاپ پنجم. تهران: انتشارات فرا آموژش، ۱۳۸۵. ۱۶۸. ISBN 964-9988-00-9. 

پانویس

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ سیمان موجود است.