up
Search      menu
ساختمان و معماری :: مقاله سيمان PDF
QR code - سيمان

سيمان

کلمه سيمان از يک لغت لاتين به نام سي منت(cement) گرفته شده است و ماده اي است که داراي خاصيت چسبانندگي مواد را به يکديگر دارد ودر حقيقت واسطه چسباندن است. در صنايع ساختماني سيمان به ماده اي گفته مي شود که براي چسباندن مصالح مختلف به يکديگر از قبيل سنگ و شن، ماسه آجر و غيره به کار مي رود و ترکيبات اصلي اين سيمان از موادآهکي است.
سيمانهاي آهکي معمولا از ترکيبات سيليکاتها و آلوميناتهاي آهک تشکيل شده اند که هم به صورت طبيعي يافت مي شوند و هم قابل توليد در کارخانجات سيمان سازي هستند.
اگرچه از زمانهاي بسيار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوي با استفاده از سيمان در ساخت بنا سود مي جستند ولي اولين بار در سال 1824 سيمان پرتلند به نام ژوزف آسپدين که يک معمار انگليسي بود،ثبت شد.به لحاظ شباهت ظاهري و کيفيت بتن هاي توليد شده از سيمانهاي اوليه به سنگهاي ناحيه پرتلند در دورست انگليس،سيمان به نام سيمان پرتلند معروف شد و تا به امروز براي سيمانهايي که از مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکي و رسي و مواد حاوي سيليس، آلومينا و اکسيد آهن و توليد کلينکر و نهايتا آسياب نمودن کلينکر به دست مي آيد،استفاده ميشود.
اساسا سيمان با آسياب نمودن مواد خام از قبيل:سنگ و آهک و آلومينا و سيليسي که به صورت خاک رس و يا سنگهاي رسي وجود دارد و مخلوط نمودن آنها با نسبت هاي معين و با حرارت دادن در کوره هاي دوار تا حدود 1400درجه سانتي گراد بدست مي آيد. در اين مرحله مواد در کوره تبديل به گلوله هاي تقريبا سياه رنگي مي شوند که کلينکر ناميده مي شود.کلينکر پس از سرد شدن با مقداري سنگ گچ به منظور تنظيم گيرش مخلوط و آسياب شده و پودر خاکستري رنگي حاصل مي شود که همان سيمان پرتلند است. با توجه به نوع و کيفيت مواد خام،سيمان با دو روش عمده تر و خشک توليد مي شود. ضمن اينکه روشهاي ديگري نيز وجود دارد.البته امروزه عموما از روش خشک در توليد سيمان استفاده مي شود مگر در مواردي که مواد خام،توليد روش تر را ايجاد نمايد. زيرا در روش خشک انرژي کمتري براي توليد مورد نياز است.
ترکيبات شيميايي سيمان:
مواد خام مورد مصرف در توليد سيمان در هنگام پخت با هم واکنش نشان داده و ترکيبات ديگري را به وجود مي آورند. معمولا چهار ترکيب عمده به عنوان عوامل اصلي تشکيل دهنده سيمان در نظر گرفته مي شوند که عبارتند از:
سه کلسيم سيليکات (3CaO))((SiO2=C3S)
دو کلسيم سيليکات ( 2CaOSiO2=C2S)
سه کلسيم آلومينات (3CaOAl2O3=C3A)
چهار کلسيم آلومينو فريت
(4CaOAl2O3Fe2O3)
که اختصارا اکسيد هاي CaO را با c ،SiO2 را با S ،Al2O3 را با A و Fe2O3 را با F نشان مي دهند.سيليکاتهاي C3Sو C2S مهمترين ترکيبات سيمان در ايجاد مقاومت خمير سيمان هيدراته مي باشند.در واقع سيليکاتها در سيمان، ترکيبات کاملا خالصي نيستند بلکه داراي اکسيد هاي جزئي به صورت محلول جامد نيز مي باشند.اين اکسيد ها اثرات قابل ملاحظه اي در نحوه قرار گرفتن اتمها، فرم بلوري و خواص هيدروليکي سيليکاتها دارند.
ترکيبات ديگري نيز در سيمان وجود دارند که از نظر وزن قابل ملاحظه نيستند ولي تأثيرات قابل ملاحظه اي درخواص سيمان دارند که عمدتا
عبارتند از: MgO،TiO2،Mn2O3،K))2O،((NaO2، که اکسيدهاي سديم و پتاسيم به نام اکسيد هاي قليايي شناخته شده اند. آزمايشها نشان داده است که اين قليائيها با بعضي از سنگدانه ها واکنش نشان داده اند و حاصل اين واکنش باعث تخريب بتن شده است.البته قليائي ها در مقاومت بتن نيز اثر دارند.
وجود سه کلسيم آلو مينات (C3A) در سيمان نقش عمده اي در مقاومت سيمان به جزء در سنين اوليه ندارند و در برابر حملات سولفاتها که منجر به سولفوآلومينات کلسيم مي شود نيز مشکلاتي به بار مي آورد،اما وجود آن در مراحل توليد،ترکيب آهک،و سيليس را تسهيل مي کند.
ميزان C4AF در سيمان هم در مقايسه با سه ترکيب ديگر کمتر است و تأثير زيادي در رفتار سيمان ندارند ولي در واکنش با گچ، سو لفو فريت کلسيم را مي سازد و وجود آن به هيدراسيون سيليکاتها شتاب مي بخشند.
مقدار و اندازه واقعي اکسيد ها در ترکيبات انواع سيمان،مختلف است.البته باقي مانده نا محلول که عمدتا از نا خالصي هاي سنگ گچ حاصل مي گردد نيز اندازه گيري مي شود.تا حدود 5 1 درصد وزن در سيمان مجاز است.افت حرارتي که دامنه کربناسيون و هيدراسيون آهک آزاد و منيزيم آزاد را در مجاورت هوا نشان مي دهد نيز تا حدود 3 الي 4 در صد وزن سيمان اندازه گيري مي شود.
هيدراسيون سيمان:
ماده مورد نظر ما ملات يا خمير سيمان است که با اختلاط آب و پودر سيمان ماده چسباننده اي مي شود.در واقع سيليکاتها و آلوميناتهاي سيمان در مجاورت آب محصولي هيدراسيوني را تشکيل ميدهند که کم کم با گذشت زمان جسم سختي به وجود مي آيد.
دو ترکيب عمده سيليکاتي سيمان در مجاورت آب محصولي هيراسيوني را تشکيل مي دهند که کم کم با گذشت زمان جسم سختي به وجود مي آيد.
دو ترکيب عمده سيليکاتي سيمان يعني C3Sو C2S عوامل عمده سخت شدن سيمان هستند و عمل هيدراسيون روي C3S سريعتر از C2S انجام مي گيرد .
حرارت هيدراسيون:
همانند هر واکنش شيميايي،هيدراسيون ترکيبات سيمان نيز حرارت زا است و به ميزان حرارتي که در هر گرم از سيمان هيدراته در اثر هيدراسيون در دماي معيني توليد مگردد، حرارت هيدراسيون گفته مي شودو به روشهاي مختلفي قابل اندازه گيري است.درجه حرارت و دمائي که در آن عمل هيدزاسيون انجام مي شود تأثير قابل ملاحظه اي در نرخ حرارت توليد شده است،دارد.
براي سيمانهاي پرتلند معمولي حدود نصف کل حرارت تا سه روز و حدود
4 3حرارت تا حدود 7 روز و تقريبا 90 در صد حرارت در 6 ماه آزاد مي شود . در واقع حرارت هيدراسيون بستگي به ترکيب شيميايي سيمان دارد و تقريبا برابر است با مجموع حرارتهاي ايجادشده يکايک ترکيبات خالص سيمان اگر به صورت جداگانه هيدراته شود.
هر گرم از سيمان تقريبا 120 کالري حرارت آزاد مي کند.چون هدايت حرارتي بتن کم است لذا حرارت مي تواند به عنوان يک عايق حرارتي عمل نمايد.از طرف ديگر حرارت توليد شده به وسيله هيدراسيون سيمان مي تواند از يخ زدن آب در لوله هاي موئينه بتن تازه ريخته شده جلوگيري نمايد.بنابراين آگاهي به خواص حرارت زايي سيمان مي تواند در انتخاب نوع مناسب سيمان براي هدف مشخصي مفيد باشد.
همانطور که گفته شد نقش اصلي در مقاومت سيمان C3S و C2S ايفا مي کنند وC3S در 4 هفته سنين اوليه و C2S پس از آن مقاومت سيمان را ايجاد مي کنند. نقش اين دو ترکيب در مقاومت سيمان پس از يک سال تقريبا مساوي ميشود.
آزمايشهاي سيمان :
به لحاظ اهميت کيفيت سيمان در ساختن بتن،معمولا توليد کنندگان آزمايش هاي متعدد و استاندارد شده اي را براي کنترل کيفيت سيمان انجام ميدهند و بعضا نيز مصرف کنندگان براي اطمينان خاطر،خواص سيمان توليد شده را از کارخانجات درخواست مي کنند و گاها نيز آزمايشهائي انجام ميدهند.
خواص فيزيکي سيمان عمدتا عبارتست از نرمي سيمان، گيرش سيمان، سلامت سيمان ومقاومت سيمان.
نرمي سيمان :
از آنجا که هيدراسيون از سطح ذرات سيمان شروع مي شود،مساحت تمامي سطح سيمان موجود در هيدراسيون شرکت دارند.بنابراين نرخ هيدراسيون بستگي به ريزي سيمان دارد و مثلا براي کسب مقاومت سريعتر نيز به سيمان نرم تر يا ريزتر مي باشد.اما بايد توجه داشت که هميشه يک سيمان نرم از نظر اقتصادي و فني مقرون به صرفه نيست.زيرا هزينه آسياب کردن و اثرات بيش از حد نرم بودن سيمان بر خواص ديگر آن مانند نياز بيشتر به گچ براي تنظيم گيرش،کار آيي بتن تازه و ساير موارد نيز بايد مد نظر باشد. نرمي يکي از خواص عمده سيمان است که معمولا در استانداردها با سطح مخصوص تعيين مي شود.(m2 kg).روشهاي متداول و متفاوتي براي تعيين نرمي سيمان در دنيا به کار گرفته مي شود.استاندارد ملي ايران به شماره 390 تعيين نرمي سيمان را مشخص مي کند.
گيرش سيمان:
کلمه گيرش،براي سفت شدن خمير سيمان به کار برده مي شود،يعني تغيير وضعيت از حالت مايع به جامد. گيرش به علت هيدراسيون C3S و C2A با افزايش دماي خمير سيمان اتفاق مي افتد.گيرش اوليه مربوط به افزايش سريع دما و گيرش نهايي مربوط به دماي نهايي است. مدت زمان گيرش سيمان با افزايش درجه حرارت، کاهش مي يابد ولي آزمايش نشان داده است که در دماي حدود 30 درجه سانتي گراد اثر معکوس را مي توان مشاهده نمود.در درجات حرارت پائين،گيرش سيمان کند مي شود

تعريف سيمان سيمان (Cement) گردي است نرم، جاذب آب و چسباننده خرده سنگ كه اساسا مركب است از تركيبات پخته شده و گداخته شده اكسيد كلسيم با اكسيد سيليكون، ...

ريشه لغوي کلمه سيمان از يک لغت لاتين به نام سي‌منت ( cement ) گرفته شده است و ماده اي است که داراي خاصيت چسبانندگي مواد به يکديگر است و در حقيقت ، واس ...

ريشه لغوي کلمه سيمان از يک لغت لاتين به نام سي‌منت ( cement ) گرفته شده است و ماده اي است که داراي خاصيت چسبانندگي مواد به يکديگر است و در حقيقت ، واس ...

سيمان ‌شدن سيليسي يکي از متداولترين انواع سيماني شدن سيليسي ، رشد ثانويه کوارتز است. سيمان سيليسي در اطراف دانه کوارتز ته نشين شده و داراي پيوستگي نور ...

آهک چيست و کاربردهاي آن چيست تاريخچه ي آهک سنگ آهک بدون شک يکي از قديمي ترين موادي است که از زمان هاي دور مورد استفاده واقع شده است . دودمان هاي چادرن ...

مساله اي که تاکنون در کشور ما کمتر بدان توجه شده است ، استفاده مجدد و مفيد از زوايد وضايعات اعم از معدني ، صنعتي ، کشاورزي در محيط ، حياط را به مخاطره ...

روکش بتوني Quikrete يک مخلوط خاص از سيمان پورتلند و شن و يک پليمر معتدل ساز و رنگهاي افزودني است که براي کاهش ميزان خسارات مواد تعميري و بازسازي کردن ...

مقدمه : مساله اي كه تاكنون در كشور ما كمتر بدان توجه شده است ، استفاده مجدد و مفيد از زوايد وضايعات اعم از معدني ، صنعتي ، كشاورزي در محيط ، حياط را ب ...

دانلود نسخه PDF - سيمان