051-36516100 info@payhanbeton.ir



درباره سیمان

ریشه لغوی

کلمه سیمان از یک لغت لاتین به نام سیمنت ( cement ) گرفته شده است و ماده ای است که دارای خاصیت چسبانندگی مواد به یکدیگر است و در حقیقت ، واسطه چسباندن است.

سیمان در صنایع ساختمانی

در صنایع ساختمانی ، سیمان به ماده ای گفته می‌شود که برای چسباندن مصالح مختلف به یکدیگر از قبیل سنگ و شن ، ماسه، آجر و غیره بکار می‌رود و ترکیبات اصلی این سیمان از مواد آهکی است. سیمانهای آهکی معمولا از ترکیبات سیلیکات و آلومینات های آهک تشکیل شده‌اند که هم به‌صورت طبیعی یافت می‌شوند و هم قابل تولید در کارخانجات سیمان‌سازی هستند.

تاریخچه                                             

اگرچه از زمانهای بسیار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوی با استفاده از سیمان در ساخت بنا سود می‌جستند، ولی اولین بار در سال 1824 ، سیمان پرتلند به نام "ژوزف آسپدین" که یک معمار انگلیسی بود، ثبت شد. به لحاظ شباهت ظاهری و کیفیت بتن‌های تولید شده از سیمانهای اولیه به سنگهای ناحیه پرتلند در دورست انگلیس ، سیمان به نام سیمان پرتلند معروف شد و تا به امروز برای سیمانهایی که از مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکی و رسی و مواد حاوی سیلیس ، آلومینا و اکسید آهن و تولید کلینکر و نهایتا آسیاب نمودن کلینکر بدست می‌آید، استفاده می‌شود.

سیمان - شرکت پایهان بتن                    

ساختار سیمان

اساسا سیمان با آسیاب نمودن مواد خام از قبیل سنگ و آهک و آلومینا و سیلیسی که به صورت خاک رس و یا سنگهای رسی وجود دارد و مخلوط نمودن آنها با نسبتهای معین و با حرارت دادن در کوره‌های دوار تا حدود 1400درجه سانتی‌گراد بدست می‌آید. در این مرحله ، مواد در کوره تبدیل به گلوله‌های تقریبا سیاه رنگی می‌شوند که کلینکر نامیده می‌شود.

کلینکر پس از سرد شدن ، با مقداری سنگ گچ به‌منظور تنظیم گیرش ، مخلوط و آسیاب شده و پودر خاکستری رنگی حاصل می‌شود که همان سیمان پرتلند است. با توجه به نوع و کیفیت مواد خام ، سیمان با دو روش عمده‌تر و خشک تولید می‌شود، ضمن اینکه روشهای دیگری نیز وجود دارد. البته امروزه عمومـا از روش خشک در تولید سیمان استفاده می‌شود، مگر در مواردی که مواد خام ، روش تر را ایجاب کند، زیرا در روش خشک ، انرژی کمتری برای تولید مورد نیاز است.

 مراحل تولید سیمان

شرح کامل مراحل ساخت سيمان نياز به حوصله و زمان زيادى دارد، براى همين منظور تنها به نام بردن آنها اکتفا مى کنيم.

1- مواد اوليه سيمان پرتلند

مواد اوليه سيمان پرتلند اساسا شامل مواد آهکى و رسى مى باشند. بدين معنى که در تهيه سيمان پرتلند از مواد خامى استفاده مى شود که حاوى کربنات کلسيم و ترکيبات آلومينيوسيليکات ها باشند.

2- استخراج مواد اوليه

معادن مواد اوليه سيمان، خصوصا سنگ آهک، خاک رس، مارل، سنگ گچ و امثال آنها به صورت معدن رو باز مى باشد. در استخراج موادى نظير سنگ آهک، سنگ آهن و سنگ گچ نيز به چال زنى و انجام انفجار بوسيله ديناميت مى باشد.

3- خرد کردن مود اوليه

الف) سنگ شکن هاى متحرک

 ب) سنگ شکن هاى ثابت

4-  مخلوط کردن اوليه و ذخيره سازى

قبل از اينکه مواد خرد شده در سنگ شکن، راهى آسياب مواد جهت پودر شدن شوند، بداخل سالنى ريخته مى شوند تا بدينوسيله هم مقدمتا با يکديگر مخلوط شوند و هم اينکه، اين سالن نقش انبار و ذخيره سازى را دارا است.

5- خشک کردن مواد اوليه

در برخى کارخانجات سيمان، بدليل موقعيت خاص جغرافيايى و باران خيز بودن منطقه برخى از مواد اوليه ( خصوصا خاک رس ) ، داراى رطوبتى هستند که استفاده مستقيم از آنها امکان پذير نمى باشد.

6- پودر کردن مخلوط مواد خام

در روش خشک توليد سيمان، ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره به صورت پودر در آيند.

الف) آسياب مواد خام گلوله اى

ب) آسيابهاى غلطکى

7- تنظيم مواد خام

8- سيلوهاى مواد خام

عمل عمده اى که در يکنواخت کار کردن کوره و بالا بردن کيفيت کلينکر و در نهايت سيمان موثر است، يک نواختى ترکيب خوراک کوره، خوب مخلوط شدن و همگن بودن آن مى باشد.

9- پيش گرم کن

10- کوره دوار

قسمت اصلى عمل پختن در کوره صورت مى گيرد. کوره سيمان، يک استوانه فلزى است که طول و قطر آن، متناسب با ظرفيت کارخانه مى باشد.

11- خنک کن ( کولر )

کلينکر خروجى از کوره داراى درجه حرارتى حدود 1000 تا 1200 درجه مى باشد. بازيابى اين مقدار حرارت و همچنين مشکل بودن جابجا کردن کلينکر داغ، ضرورت سرد کردن آنرا ايجاب مى نمايد. خاصيت اساسى ديگر سرد کردن کلينکر، تکميل و تشکيل کريستالهاى کلينکر و بالا رفتن کيفيت آن مى باشد.

12- سيلو ( انبار ) کلينکر

کلينکر خروجى از خنک کن قبل از ورود به آسياب سيمان، در سيلو، يا انبار، يا سالن ذخيره مى گردد.

13- آسياب سيمان 

 14- سيلوهاى سيمان   

15- بارگير خانه

سیمان نوع 1 :

این نوع سیمان که سیمان پرتلند معمولی نیز گفته میشود، براي مصارف عمومی که ویژگی خاصی از بتن خواسته نشده است، مصرف میشود. از این نوع سیمان در ساختن پیاده روها، روسازي جاده ها، پل هاي بتن مسلح، راه آهن، مخازن، لوله هاي آب و ملات براي بنایی استفاده میشود.

به طور کلی بهتر است از این سیمان در مواردي که نیاز به خواص ویژه دیگر سیمان ها علی الخصوص در محیط هاي خورنده حاوي یونهاي مهاجم بتن استفاده نشود. اخیراً این نوع سیمان در سه کلاس 325-1 ،425-1 و 525 -1 تولید و عرضه میشود. براي کلاسهاي با مقاومت بالا (435-1 و 525-1(و در مناطق گرمسیر که خطر افزایش دماي بتن به 32 درجه سانتیگراد و در بتن ریزي حجیم به بیش از 15 درجه سانتیگراد وجود دارد، مصرف این کلاس ازسیمان ها بایستی با احتیاط صورت گیرد.

سیمان نوع2:

از این نوع سیمان در مواردی که حرارت هیدراتاسیون متوسط و مقاومت در برابر حمله سولفات هاي در حد متوسط لازم باشد، به کار میرود. به دلیل محدودیت فاز آلومینات و کمتر بودن فاز C3S در این سیمان که سبب ایجاد خواص ویژه مزبور میشود، مقاومت فشاري اولیه و نهایی آن کمتر از سیمان نوع 1 است.

سیمان تیپ 2 معمولاً کندتر از سیمان تیپ 1 میگیرد و در گیرش حرارت کمتري تولید میکند. از این سیمان میتوان در ساختمانهاي حجیم استفاده نمود تا هنگام گرفتن بتن حرارت کمتري ایجاد شود و حجم بتن ریزي محدود نشود. این سیمان در محیطهاي آب و خاك که غلظت یون سولفات در حد متوسط است و براي بتن ریزي در هواي نسبتاً گرم که خطر افزایش دماي بتن معمولی به بیش از 32 درجه سانتیگراد و بتن حجیم به بیش از 15 درجه سانتیگراد وجود دارد، به کار میرود.

براي استفاده در محیط هاي حاوي یون کلر و سولفات به طور همزمان و در محیط هاي حاوي غلظت زیاد سولفات و همچنین براي بتن ریزي در هواي سرد این نوع سیمان توصیه نمیشود.

سیمان نوع 3:

این نوع سیمان این سیمان تقریباً اجزاء اولیه تیپ 1 را دارد، با این تفاوت که به شدت ریزتر آسیاب شده و به همین جهت گیرش سریعتري دارد. سیمان نوع 3 در مدت کوتاهی یعنی معمولاً در عرض 1 هفته یا کمتر مقاومت زیادي به دست می آورد و مقاومت 7 روزة آن حدود مقاومت 28 روزة سیمان نوع 1 میباشد.

این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع 1 در هنگام گیرش حرارت بیشتري تولید میکند. مطابق آیین نامه بتن ایران (آبا) غلظت یون سولفات در محیط آبی کمتر از ppm 1200 و در محیط خاکی کمتر از 5/0 درصد است از این سیمان وقتی استفاده میکنند که بخواهند زودتر از معمول قالب را برداشته و بتن را مورد استفاده و بارگذاري قرار دهند. در محیطهاي سرد نیز میتوان از این سیمان استفاده کرد تا مدت زمان لازم براي محافظت بتن ریخته شده کوتاه تر شود.

اگرچه با به کار بردن مخلوط پرسیمان تر با سیمان نوع 1 هم میتوان بتنی تهیه کرد که در مدت کوتاه مقاومت بیشتري کسب کند، ولی سیمان نوع 3 همین کار را به نحو بهتر و باصرفه تر انجام میدهد. سیمان نوع 3 را سیمان زودگیر هم میگویند. در هواي سرد (حدود 4 درجه سانتیگراد)، در دماي زیر صفر درجه سانتیگراد کاربرد این سیمان به تنهایی کفایت نمیکند و لذا در یخبندان علاوه بر مصرف این سیمان مسائل دیگري نیز باید رعایت شود (مثلاً مصرف ضد یخ)؛ سیمان تیپ 3 در ساعات اولیه مصرف، حرارت قابل توجهی آزاد میکند و باعث گرم شدن بتن میشود.

سیمان نوع 4 :

سیمان تیپ 4 کندگیر بوده و در هنگام حرارت کمتري تولید میکند. مقدار C3S و C3A موجود در این نوع سیمان در مقایسه با انواع دیگر سیمان، کمتر بوده و در مقابل C2S زیادتري دارد. مورد استفاده این نوع سیمان جایی است که شدت و مقدار حرارت تولید شده اهمیت دارد.

سیمان - شرکت پایهان بتن

بتنی که با این سیمان ساخته میشود، رشد مقاومت آهسته تري دارد؛ یعنی دیرتر میگیرد. کاربرد اصلی این نوع سیمان در ساختمانهاي حجیم بتنی است. در ساختمانهاي حجیم همچون سدهاي وزنی بتنی به علت حجم زیاد بتن، افزایش درجه حرارت ناشی از گیرش بتن میتواند بسیار خطرناك باشد. براي پایین نگه داشتن درجه حرارت سیمان، سیمان نوع 4 که به آن سیمان دیرگیر نیز میگویند استفاده میشود.

این نوع سیمان در هواي گرم و دماي بالاي 40 الی 50 درجه سانتیگراد براي تسهیل مراقبت از بتن به کار میرود. مصرف این نوع سیمان در هواي گرم باعث جلوگیري از اتصال سرد میشود؛ چراکه در بتن ریزي دیوارها (دیوار مخزن آب و یا استخر) که طول دیوار زیاد است، چون بتن ریزي لایه لایه انجام میگیرد، ممکن است فاصله زمانی حدود نیم ساعت یا بیشتر طول بکشد تا لایه بتن جدید روي بتن قبلی ریخته شود.

بدین ترتیب در هنگام ریختن بتن لایه جدید، بتن لایه قبلی سفت شده و اتصال خوبی بین دو لایه برقرار نمیشود. این اتصال ضعیف بین لایه هاي بتن قدیم و جدید را اتصال سرد میگویند که ضعف بتن ریزي به شمار میرود. به خصوص اگر سازه آبی باشد این اتصال نتطه ضعفی براي نشت آب خواهد بود.

مصرف سیمان تیپ چهار در چنین مواردي باعث میشود که فرصت کافی براي بتن ریزي فراهم باشد و لایه هاي قبلی هنوز وارد واکنش نشده باشند تا بتوانند با لایه هاي جدید اتصال مناسبی را برقرار نمایند. در بتن ریزي هاي حجیم به منظور کاهش تنش هاي حرارتی میتوان از این سیمان استفاده کرد. بتن حجیم بتنی را گویند که طول و عرض و ارتفاع آن زیاد باشد؛ مانند بتن ریزي سدها و یا پایه هاي پل.

از اشکالات بتن ریزی حجیم، ایجاد تنش هاي حرارتی است. بدین صورت که به دلیل حجیم بودن بتن، تبادل حرارتی عمق بتن با محیط بیرونی، کندتر صورت میگیرد. بنابراین هنگامی که بتن سفت شد، هنوز دماي قسمت هاي مرکزي آن با محیط اطراف، یکنواخت نشده است.

از این لحظه به بعد تغییر دماي بتن در راستاي تبادل حرارتی با محیط خارج، همراه با ایجاد تنشهاي حرارتی خواهد بود. استفاده از سیمان تیپ 4 سبب میشود که اولاً دماي قسمتهاي میانی بتن حجیم کمتر از بتن مشابه ساخته شده با سیمان تیپ 1 باشد (چون سیمان تیپ 4 هم کم حرارتتر است و هم دماي خود را در طول زمان بیشتري آزاد میکند) و ثانیاً فرآیند سفت شدن بتن طولانیتر بوده و در این مدت قسمت .

مطابق آیین نامه بتن ایران (آبا) محیط سرد به محیطی گفته میشود که متوسط دماي روزانه طی 3 روز کمتر از 5 درجه سانتیگراد و یا در یک نیم روز کمتر از 10 درجه سانتیگراد باشد: اعظمی از تبادل حرارتی با محیط اطراف صورت میپذیرد. البته اگر خطر کاهش دماي بتن به کمتر از 5 درجه سانتیگراد وجود دارد، بهتر است از سیمان نوع 4 براي بتن ریزي استفاده نشود.

سیمان نوع 5 :

این سیمان براي مصرف در بتن هایی که در معرض حمله سولفاتها قرار دارد، مناسب است و به همین جهت به سیمان ضدسولفات شهرت دارد. این نوع سیمان وقتی به کار میرود که بتن در تماس شدید با سولفات قرار داشته باشد. از این سیمان اساساً وقتی استفاده میشود که خاك یا آب زیرزمینی که در تماس با ساختمان بتنی قرار دارد، مقدار زیادي املاح سولفات داشته باشد.

طبق آیین نامه بتن ایران (آبا) کلیه سازههاي بتنی قرار گرفته در محیطهاي آب و خاك سولفاتی شدید بایستی از سیمان نوع 5 استفاده شود. البته اگر در محیط یون کلر همراه یون سولفات باشد، کاربرد این سیمان باید با احتیاط و با آزمایشهاي لازم صورت گیرد. سیمان نوع 5 دیرتر از سیمان معمولی میگیرد و حد مقاومت 3 ،7 و 28 روزه براي این سیمان کمتر از سایر سیمانهاي پرتلند است و لذا براي سازههایی که نیاز به مقاومت هاي زیادتر باشد، داراي محدودیت کاربرد است.

سیمان پوزولانی:

جنس پوزولان سیلیکات و تقریباً شبیه سیمان است، منتهی واکنش سیمان را ندارد. در سیمان پوزولانی حداکثر 15 درصد سیمان )نوع 1 ،2 و 5 )را تشکیل میدهد. این نوع سیمان براي مصارف عمومی در ساخت ملات یا بتن به کار میرود و با نشانه «پ.پعرضه میگردد. این سیمان علاوه بر دارا بودن مشخصات کاربردي کلینکر سیمان هاي مورد استفاده، متناسب با نوع و ویژگی پوزولان مورد استفاده، خواص ویژه اي نیز دارا میباشد.

پایین بودن حرارت هیدراسیون اولیه و نهایی، کاهش نفوذپذیري بتن و ایجاد دوام قابل توجه در محیطهاي حاوي املاح خورنده، جذب قلیایی هاي سیمان و قابلین حفظ خواص بتن تازه در زمان طولانی تر، از جمله خواصی است که زمینه هاي کاربرد گسترده در مناطق گرمسیري و بتن ریزي حجیم، استفاده از سنگدانه هاي نامرغوب واکنشزا با قلیایی ها، استفاده در محیط هاي حاوي یونهاي سولفات و کلر، قابلیت حمل تا فاصله بیشتر و در مجموع دوام و پایداري بیشتر را سبب میشود.

در سیمان پوزولانی ویژه ماده پوزولانی بین 15 تا 40 درصد وزنی سیمان مزبور را تشکیل میدهد. مزایا و ویژگیهاي سیمان پرتلند پوزولانی به شرح زیر است: حرارت هیدراسیون سیمان پرتلند پوزولانی کمتر از سیمان معمولی بوده و در بتن ریزي هاي حجیم و هواي گرم از افزایش دماي بتن تازه و بروز تركه اي حرارتی جلوگیري میکند. پدیده آب انداختگی بتن حاوي پوزولان، کمتر از بتن معمولی بوده و از بروز تركهاي سطحی و عمقی جلوگیري میکند.

سیمان پرتلند پوزولانی مصرف عمومی داشته و مشابه سیمان معمولی در ساخت ملات یا بتن به کار میرود. مطابق آیین نامه بتن ایران (آبا) غلظت یون سولفات در محیط آبی بیشتر از ppm 2500 و در محیط خاکی بیش از 1 درصد است. واکنش پوزولانی منجر به کاهش آهک آزاد داخل بتن شده که ضمن کاهش خلل و خرج، از نفوذپذیري این بتن کاسته و از بروز شوره زدن، سفیدك بتن و کربناته شدن آن جلوگیري مینماید.

این کاهش نفوذپذیري موجب دوام بتن در برابر املاح و مواد خورنده بتن و آرماتور میشود. این سیمان به دلیل داشتن سهم کمتري از کلینکر نسبت به سیمان پرتلند مشابه، داراي سخت شوندگی و گیرش اولیه طولانیتري است و لذا بهتر است برداشتن قالب یا بارگذاري این نوع بتن ها با گذشت زمان بیشتري صورت گیرد.

همچنین به علت جذب آب و کاهش روانی و افت اسلامپ، مناسب است از به کارگیري آب بیشتر براي روانی بتن اجتناب گردد و از مواد روانساز بهره گیري شود.

 

واحد تحقیق و توسعه شرکت پایهان بتن