سیمان

سیمان مادهای چسبندهاست که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یک پارچه از ذرات متشکله را دارند و از ترکیب مصالح آهکی، رس، سیلیس و اکسیدهای معدنی در دمای ۱۴۰۰ درجه تا ۱۵۰۰ درجهٔ سانتیگراد ساخته میشود. به جسم حاصل، پس از حرارت دیدن کلینکر میگویند و از آسیاب کردن آن سیمان بدست آید. اندازهٔ دانههای کلینکر ۲۰ میلیمتر میباشد

اجزا تشکیل دهنده سیمان:

مصالح آهکی (حدود ۶۰٪ الی ۶۷٪)

رس (حدود ۳٪ الی ۷٪)

سیلیس (۱۷٪ الی ۲۷٪)

اکسیدهای معدنی[۲]

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

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.[۷]

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

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.[۵] 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.[۶]

سيمان پرتلند نوع 1 (پ.1)

اين نوع سيمان براي مصارف عمومي در ساخت ملات يا بتن بكار مي رود

سيمان پرتلند نوع 2 (پ.2)

اين نوع سيمان علاوه بر مصارف عمومي شبيه سيمان نوع (1) داراي مصرف ويژه در ساخت بتنهائي است كه حرارت هيدراتاسيون متوسط براي آنها ضرورت داشته و حمله سولفاتها به آنها در حد متوسط باشد اين سيمان با عنوان سيمان پرتلند اصلاح شده نيز شناخته شده است

سيمان پرتلند نوع 5 )پ.5)

اين سيمان به عنوان سيمان پرتلند ضد سولفات در شرائطي كه مقاومت زياد بتن در برابر سولفاتها مورد نظر باشد بكار ميرود

سيمان پرتلند ، پوزولائي 15% پ.پ

اين نوع سيمان كه با عنوان سيمان پرتلند اصلاح شده پوزولائي نيز شناخته مي شود

در مصارف عمومي ( سيمان نوع 1 ) و نيز در مواردي كه حرارت هيدراتاسيون معتدل ضرورت دارد و مقاومت در

(ASTM) برابر سولفاتها نيز بصورت متوسط مورد نظر باشد ، بكار مي رود

سيمان پرتلند سرباره اي %15

اين سيمان كه با عنوان سيمان پرتلند اصلاح شده سرباره اي نيز شناخته مي شود ، كه همانند سيمان نوع 1 پرتلند فقط در مصارف عمومي ساخت ملات يا بتن بكار مي رود

سيمان سرباره اي ضد سولفات % 30

در مواردي كه مقاومت متوسط در برابر حمله سولفاتها و نيز حرارت هيدراتاسيون متوسط مورد نظر باشد ، بكار

(ASTM) مي رود

تحقيقات به عمل آورده در مركز تحقيقات ساختمان و مسكن و شركت سيمان سپاهان استفاده از آن را به عنوان سيمان با مقاومت شيميائي بالا در مقابل املاح سولفات و نمك تاييد ميكند

سيمان پرتلند آهكي %20

اين نوع سيمان در تهيه ملات و بتن در كليه مواردي كه سيمان پرتلند نوع يك بكار مي رود ، قابليت استفاده دارد. دوام بتن را در مقابل يخ زدن ، آب شدن ، املاح يخزدا و عوامل شيميائي بهبود مي دهد

سيمان نسوز تيپ 500

ا AL203 حاوي حدود %70

1400 c با اتصال هيدروكسيلي براي مصرف در درجه حرارت هاي بالاتر از

CA و CA2 بدليل دارا بودن فازهاي

براي مصرف در منابع نسوز مناسب مي باشد

CA مقدار بالاي فاز

در اين سيمان باعث ايجاد خواص مكانيكي مناسب ميگردد. اين سيمان در شرائطي كه خلوص بالا ضروري باشد ،

مثل اتمسفرهاي كربن منوكسيد و هيدروژن كاربرد دارد. سيمان تيپ 500 فاقد هر گونه افزودني است و براي

(L.C.C.) تكنولوژي هاي بالاي نسوز مانند مواد ريختني حاوي سيمان با درصد پائين

(U.L.C.C.) و همچنين ريختنيهاي بسيار پائين

توصيه مي گردد

انجمن مهندسی و مدیریت ساخت ایران (ICEMA) Iran construction Engineering management association

سيمان نسوز تيپ 550

ا AL203 حاوي حدود %80

با اتصال هيدروكسيل ميباشد. در اين سيمان كلسيم آلومينات به عنوان جزء اصلي تشكيل دهنده مطرح مي باشد كه آن را براي كاربردهاي نسوز مناسب ساخته است . از خواص ويژه اين سيمان نسوزندگي بالا و خواص مكانيكي بسيار بالاي آن مي باشد خلوص بسيار بالاي اين سيمان آن را براي كاربردهاي ويژه نسوز مثل اتمسفرهاي احياء كه در آن هيدروژن و منوكسيد كربن حضور دارند ، مناسب ساخته است.