سیمان چیست ؟

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 مصالح 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 با اکسیدهای قلیایی، اکسید آهن، اکسید سیلیسیم، اکسید آلومینیوم و اکسید منیزیم بدست می آید.

 

تاریخچه استفاده از سیمان

تاریخچه استفاده از سیمان به سال ها قبل هنگامی که بیگانگان برای ساخت کلیساها، بنادر و سفارتخانه ها این متریال را وارد کشور کردند باز می گردد. با گذشت زمان و تحولاتی عظیم که در صنعت ساخت و ساز رخ داد، مصالح سنتی دیگر پاسخگوی نیاز بشر نبودند، از این رو برای ساخت تونل ها، پل ها، ایستگاه ها و سازه های مقاوم از سیمان استفاده می شد.

رفته رفته پس از ورود سیمان به ایران، مهندسین و فعالان حوزه ساخت و ساز با کشف مواد اولیه آن در مناطق مختلف کشور تصمیم به احداث کارخانه های تولید این محصول نمودند که این امر منجر به رفع نیاز مردم با تولید داخلی شد.

در حال حاضر این ماده در انواع مختلف تولید و در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرد. تفاوت کلی سیمان ها در میزان مقاومت آن ها در برابر واکنش های شیمیایی، مدت زمان گیرش، دوام و استحکام و رنگ آن ها می باشد.

 

ترکیبات سیمان

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:

1. سه کلسیم سیلیکات (3O₂=C₃S)
2. دو کلسیم سیلیکات ( 2CaOSiO₂=C₂S)
3. سه کلسیم آلومینات (3CaOAl₂O₃=C₃A)
4. چهار کلسیم آلومینو فریت (4CaOAl₂O₃Fe₂O₃)

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.

انواع سیمان

سیمان به عنوان رایج ترین مصالح ساختمانی در انواع زیر تولید و در اختیار مشتریان قرار می گیرد. هر کدام از آن ها تاثیری متفاوت در دوام سازه های بتنی دارند و بر اساس میزان مقاومت و کارایی خود برای مکان های مختلف قابل استفاده می باشند.

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 5 نوع به بازار عرضه می شود که هر نوع دارای خواص منحصر بفرد خود می باشد.

• سیمان پرتلند نوع 1 همان سیمان معمولی است که برای ساختمان سازی در شرایط آب و هوایی عادی مورد استفاده قرار می گیرد.
• سیمان پرتلند نوع 2 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 3 به عنوان یک سیمان زودگیر شناخته شده است که در طول یک روز، بتنی با مقاومت بسیار بالا ایجاد می کند. سیمان نوع 3 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.
• سیمان پرتلند نوع 4 برخلاف سیمان نوع 3، 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 4 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 4 که حرارت کمتری ایجاد می کند، در کاهش این تنش مؤثر است.
• سیمان پرتلند نوع 5 سیمانی بسیار مقاوم در برابر حمله سولفات ها است و در مقایسه با سیمان نوع 1 به میزان کمتری حرارت تولید می کند.