سیمان یکی از مصالح پرکاربرد در صنعت ساخت و ساز است که کاربرد آن سابقه ای طولانی دارد و قدمت استفاده از آن به سال ها پیش از میلاد مسیح باز می گردد. در حال حاضر سیمان به عنوان ماده ای پر مصرف در ساختمان سازی و بتن ریزی شناخته شده است. این متریال یک فرآورده شیمیایی می باشد که در صورت ترکیب با آب سفت شده و تبدیل به جسمی سخت می گردد. در صنعت ساختمان همواره به یک ماده چسباننده آبی نیاز است، ماده ای که مقاومت بسیار بالا داشته و برای چسباندن مصالح به یکدیگر به کار رود. سیمان به عنوان یک متریال در دسترس این نیاز را برطرف می نماید و با قابلیت ترکیب با آب نوعی ماده چسبنده ایده آل برای مصارف ساختمانی ایجاد می کند. این ماده از ترکیب آهک (اکسید کلسیم) با اکسیدهای قلیایی، اکسید آهن، اکسید سیلیسیم، اکسید آلومینیوم و اکسید منیزیم بدست می آید.
تعریف سیمان چیست؟
سیمان یک فرآورده شیمیایی می باشد که در صورت ترکیب با آب سفت شده و تبدیل به جسمی سخت می گردد. در صنعت ساختمان همواره به یک ماده چسباننده آبی نیاز است، ماده ای که مقاومت بسیار بالا داشته و برای چسباندن مصالح به یکدیگر به کار رود. سیمان به عنوان یک متریال در دسترس این نیاز را برطرف می نماید.
سیمان دارای ترکیب های متفاوت است و به دلیل قابلیت ترکیب با آب یک ملات آبی به شمار می آید. مواد اولیه ای که در تولید سیمان مورد استفاده قرار می گیرند در حین پخت با هم واکنش داده و ترکیبات جدیدی ایجاد می کنند. در کل می توان به چهار ترکیب زیر به عنوان ترکیبات اصلی سیمان اشاره نمود:
- سه کلسیم سیلیکات (۳O۲=C۳S)
- دو کلسیم سیلیکات ( ۲CaOSiO۲=C۲S)سیمان
- سه کلسیم آلومینات (۳CaOAl۲O۳=C۳A)
- چهار کلسیم آلومینو فریت (۴CaOAl۲O۳Fe۲O۳)
سیلیکات ها نقش مهمی در افزایش مقاومت خمیر سیمان هیدراته ایفا می کنند و در واقع جزء مهم ترین ترکیبات در نظر گرفته شده اند. این ترکیبات خالص نیستند و از اکسیدهای جزئی که تاثیر قابل توجهی در خواص هیدرولیکی و فرم دهی اتم ها دارند، تشکیل شده اند. سه کلسیم آلومینات نیز ترکیب آهک با سیلیس را در مراحل اولیه تولید سیمان تسهیل می کند اما تاثیری در مقاومت سیمان ندارد. چهار کلسیم آلومینو فریت به نسبت ترکیبات دیگر به میزان کمتر در سیمان وجود دارد و سرعت هیدراتاسیون سیلیکات ها را بالا می برد اما در رفتار سیمان هیچ اثری نمی گذارد. ترکیبات دیگری همانند اکسید پتاسیم و اکسید سدیم نیز در سیمان یافت می شوند که به اکسیدهای قلیایی معروف هستند. این ترکیبات قلیایی به علت واکنش با سنگدانه ها منجر به تخریب بتن می شوند.
سیمان در انواع سیمان پرتلند، سیمان بنایی، سیمان نسوز، سیمان سفید و سیمان رنگی تولید و برای مصارف گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد. سیمان پرتلند خود در ۵ نوع به بازار عرضه می شود که هر نوع دارای خواص منحصر بفرد خود می باشد. سیمان پرتلند نوع ۱ همان سیمان معمولی است که برای ساختمان سازی در شرایط آب و هوایی عادی مورد استفاده قرار می گیرد. سیمان پرتلند نوع ۲ در مقایسه با سیمان معمولی حرارت هیدراتاسیون پایین تری دارد و در مکان هایی که حمله سولفات ها به مقدار کم صورت می گیرد مصرف می شود. سیمان پرتلند نوع ۳ به عنوان یک سیمان زودگیر شناخته شده است که در طول یک روز بتنی با مقاومت بسیار بالا ایجاد می کند،سیمان نوع ۳ در تعمیر فوری قسمت هایی از سازه که می بایست هرچه زودتر مورد استفاده قرار گیرند نیز کاربرد دارد. از این سیمان به علت حرارت هیدراتاسیون بالا در آب و هوای سرد به منظور آزاد کردن گرمای بالا استفاده می شود. برخلاف سیمان نوع ۳، سیمان پرتلند نوع ۴ یک سیمان کندگیر با حرارت بسیار پایین است. این سیمان در مناطق گرم به منظور تولید حرارت کمتر و سهولت در نگهداری بتن مصرف می گردد. استفاده از سیمان نوع ۴ تنش های حرارتی را در بتن ریزی های حجیم کاهش می دهد. در بتن ریزی حجیم که عرض، طول و ارتفاع بتن ریزی زیاد است، مبادله ی حرارتی بین بتن و محیط سخت تر و در مدت زمان طولانی تر انجام می شود. بنابراین زمانی که سطح بتن محکم شده است، همچنان در قسمت های داخلی گرما وجود دارد، که منجر به ایجاد تنش حرارتی می شود. با توجه به این موضوع می توان گفت استفاده از سیمان نوع ۴ که حرارت کمتری ایجاد می کند، در کاهش این تنش مؤثر است. در نهایت سیمان نوع ۵ سیمانی بسیار مقاوم در برابر حمله سولفات ها است و در مقایسه با سیمان نوع ۱ به میزان کمتری حرارت تولید می کند.
برای حفاظت از سازه های بتنی در برابر سولفات ها علاوه بر اهمیت نوع سیمان مورد استفاده، باید سولفاتی بودن خاک و آب های نزدیک به سازه نیز بررسی شود. توجه به این نکته که سولفات زمانی که در آب حل می شود می تواند برای بتن خطرناک باشد، در انتخاب نوع سیمان مصرفی مؤثر است. وجه تسمیه‌ی سیمان سرباره استفاده از سرباره‌ی کوره‌های ذوب‌آهن می باشد، چراکه سنگ‌آهن همراه مقداری ناخالصی که شامل سنگ‌آهک نیز هست وارد کوره شده و به علت سبکی، این مواد روی آهن مذاب قرار می‌گیرند. این سرباره‌ها را سریع سرد کرده و در تولید سیمان از آن استفاده می‌کنند. این نوع سیمان ارزان‌تر است و در برابر عوامل مخرب شیمیایی نیز مقاوم تر است، تنها باید توجه داشت، مقاومت این سیمان در هوای سرد پائین می‌آید. سیمان پوزولانی سیمانی است که در تولید آن از نوعی ماده‌ی سیلیسی که در طبیعت به‌صورت سنگ است و پوزولان نامیده می‌شود، استفاده می‌گردد. این سیمان در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی مقاومت بیشتری در برابر حمله ی سولفات‌ها دارد و مقرون‌به‌صرفه تر است. سیمان بنایی از جمله سیمان های پرکاربرد برای انجام کارهای بنایی، تولید ملات و امور نازک کاری ساختمان محسوب می شود. این سیمان برای تولید بتن مناسب نیست. سیمان بنایی از ترکیب سیمان پرتلند معمولی با پودر سنگ و مواد حباب ساز ساخته می شود و نیازی به استفاده از آهک در تولید ملات آن نیست. سیمان نسوز نیز همانطور که از نامش پیداست مقاومت بالایی در برابر حرارت و آتش دارد. این سیمان از ترکیب اکسید کلسیم با سایر اکسیدها حاصل می شود. سیمان نسوز اگر با آب ترکیب شود و در مجاورت هوا یا آب قرار گیرد مقاومت و سختی آن به مقدار زیادی افزایش پیدا می کند. روش تهیه سیمان سفید نیز مانند سیمان پرتلند معمولی است و برای تولید آن از خاک رسی که مقدار منیزیم و سولفات آهن آن بسیار کم و زیر ۸ درصد است استفاده می شود. برای آنکه رنگ سیمان تیره نشود اصولاً سوخت کوره را از موادی که دوده تولید نمی کنند انتخاب می کنند. علاوه بر آن برای سفیدتر شدن رنگ سیمان و افزایش مقاومت و دوام آن هنگام آسیاب کردن سیمان کمی پودر سنگ گچ به آن افزوده می شود. سیمان رنگی همان سیمان سفید است که به وسیله رنگدانه ها به سیمان رنگی تبدیل می شود. از این سیمان برای نمای ساختمان، طرح های دکوراتیو و سطوح رنگی در خیابان استفاده می شود. سطح رنگی این سیمان ها نور خورشید را یا جذب و یا تشدید می کند. سیمان رنگی از چسبندگی لازم برخوردار است و مقاومت مکانیکی آن در مقایسه با ضخامت کم بالا می باشد. این سیمان سطحی یکپارچه و بدون درز ایجاد می نماید و دچار ترک خوردگی نمی شود. سیمان انبساطی سیمانی است که در هنگام سخت شدن مقداری منبسط‌شده و برای دیوار آب‌انبارها و قسمت‌هایی که می‌بایست آب‌بندی شوند به‌کاربرده می‌شود
انواع مختلف سیمان در صورت ترکیب با آب به ماده ای سخت تبدیل می شوند که در برابر عوامل مختلف مقاومت بالایی دارند. اگر اختلافی بین آن ها دیده می شود به دلیل میزان مقاومت و زمان گیرش آنهاست. سیمان هنگامی که سخت می شود منقبض می گردد، از این رو به تنهایی از آن استفاده نمی شود و مواد پر کننده با آن ترکیب می شوند. پر کننده ها انقباض سیمان را کاهش می دهند اما استفاده بیش از حد آن ها خواص مکانیکی مصالح را پایین می آورد. سیمان متریالی بسیار مقاوم در برابر آتش است و محصولات آن نیز از این قابلیت برخوردار هستند. این محصولات مقاومت فشاری بالایی دارند و در برابر ضربه دچار آسیب نمی شوند. مقاومت و استحکام بسیار بالای سیمان این ماده را به عنوان یک مصالح ضروری و کاربردی در صنعت ساختمان تبدیل کرده است که استفاده از آن عمر سازه را نیز طولانی تر می کند.
نگهداری از سیمان کیسه ای باید به صورتی باشد که سیمان در برابر هوا و رطوبت محافظت شود و بنا بر این به مکانی مسقف نیاز است. در حین انبار کردن سیمان کیسه ای باید فاصله ی کیسه ها از کف و دیوار رعایت شود برای دستیابی به این امر می توان از تخته های مناسب استفاده کرد و کیسه ها را روی آن ها قرارداد. لازم به ذکر است بیش از ۱۲ کیسه ی سیمان روی یکدیگر قرار نگیرند چرا که وزن سیمان های رویی، به کیسه های زیرین فشار وارد می کند. به طور کلی انبار کردن فله ای سیمان در سیلو های مخصوص که برای این کار ساخته شده اند نه تنها به حفظ کیفیت سیمان کمک می کند بلکه مقرون به صرفه تر نیز هست.
مقالات مشابه:
نوشته شده توسط مهندس مهرداد حمصیان
