خانه / مصالح ساختمانی و فراورده ها / همه چیز درباره سیمان و عیار سیمان
سیمان

همه چیز درباره سیمان و عیار سیمان

عیار سیمان چیست :

عیار سیمان اصطلاحی است که اغلب در ساخت بتن استفاده می‌شود.عیار سیمان، مقدار سیمان بر حسب کیلوگرم در متر مکعب مخلوط است. انواع بتن، ملات ها، دوغاب ها و … از جمله مخلوط هایی هستند که در آن‌ها سیمان مصرف می‌شود. در کارهای ساختمانی در هریک از مراحل برآورد اولیه، سفارش خرید مصالح و انجام عملیات اجرایی، محاسبه مقادیر مورد نیاز مصالح، از مهمترین بخش‌های کار محسوب می‌شود. کم کردن هزینه‌ها و مطابقت با مشخصات فنی، همواره دغدغه اصلی در اجرای اصولی و مهندسی شده است. سیمان به عنوان یکی از اصلی ترین مصالح ساختمانی، در هر قسمت از کارهای ساختمانی، برای مطابقت مشخصات فنی و اجرا نقش عمده‌ای ایفا می‌کند. مصرف بیش از حد سیمان موجب غیر اقتصادی شدن و مصرف کم آن باعث خارج شدن از مشخصات فنی می‌شود. اطلاع از عیار سیمان مصرفی در این موارد از پیش نیاز های ساخت اصولی و مهندسی است.

مقدار سیمان مصرفی در انواع ملات و سیمانکاری

استفاده از انواع ملات در کارهای ساختمانی کاربرد زیادی دارد. از جمله این موارد می توان به ، پلاستر و سیمانکاری ، نصب کاشی و سرامیک ، نصب سنگ و نما ، شیب بندی و … می باشد. هر یک از این ملات ها دارای مشخصات و طرح اختلاط های متفاوتی می باشد

 آشنایی با انواع ملات های ساختمانی

ملات های ساختمانی از نظر موارد استفاده‌ای که دارند به دودسته ملات‌ های بنایی و ملات های اندود کاری تقسیم بندی می‌شوند.

ملات های بنایی آن دسته از ملات های ساختمانی هستند که وظیفه پخش و انتقال نیرو را در ساختمان انجام می‌دهند. متداول ترین انواع ملات های بنایی، ملات ماسه سیمان، ماسه آهک و باتارد است.

در ملاتهای اندود کاری مسئله تحمل بار مطرح نیست.این ملات ها برای ایجاد سطوح صاف، سطوح شیب دار و یا برای تزئینات ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. ملات ماسه سیمان، گچ، گچ و خاک، کاهگل، موزائیک، خاک سنگ و سیمان، پودر سنگ و سیمان، پودر سنگ-خاک سنگ و سیمان ازمتداول ترین انواع ملات های ساختمانی اندودکاری به شمار می‌روند.

روش تعیین میزان مصالح مصرفی در یک متر مکعب ملات

آگاهی از میزان مصالح مصرف شده در هر واحد کار،از اساسی ترین مراحل تهیه آنالیز قیمت ها است. به طوریکه تجربه نشان می‌دهد،بهترین روش برای این کار اندازه گیری مستقیم از کارهای در دست اجرا است. در مورد ملات های ساختمانی روش اندازه گیری مستقیم این امکان را می‌دهد که اولاً مقادیر به دست آمده با شرایط واقعی کار مطابقت داشته باشد وثانیاً برآورد هزینه کار با دقت کافی انجام شود.

 روش ساخت ملات ها

ملات های ساختمانی را می‌توان با مخلوط کن‌های مکانیکی ویا با دست ساخت. استفاده از مخلوط کن‌های مکانیکی هنگامی اقتصادی است که اولاً حجمکار بسیار زیاد باشد و ثانیاً ملات ها پس از ساخته شدن بلافاصله مصرف شوند. اماطبق تجربه، چنین حالتی کمتر پیش می‌آید و غالباً کارها به نحوی است که استفاده ازمخلوط کن مکانیکی مقرون به صرفه نیست. لذا ساخت ملات ها عملاً بیشتر به وسیله دست صورت می‌گیرد و از این نظر برای آنالیز قیمت ها نیز ساخت ملات به وسیله دست ملاک عمل قرار می‌گیرد.

محل تهیه ملات ها

ملات های ساختمانی را بسته به حجم کار و مشخصات ملات ازنظر سرعت گیرش به دوصورت پای کار و در خارج از ساختمان می‌سازند.

ملات گچ، گچ و خاک و دوغاب گچ را به علت سرعت گیرش زیاد و دوغاب‌های ماسه سیمان، سیمان و خاک سنگ، دوغاب آهک و … را بعلت اینکه در حجم های کم ساخته می‌شوند، در پایکار می‌سازند. ذکر این نکته ضروری است که دوغاب آهک با شیره آهک تفاوت دارد. شیره آهکبرای تهیه ملات های باتارد و یا ماسه آهک مورد استفاده قرار می‌گیرد و اکثراً درحجم های زیاد و با مشخصات استاندارد شده تهیه می‌شود. در حالیکه دوغاب آهک را برایاندودهای استثنایی و بطور خیلی محدود مورد استفاده قرار می‌دهند از اینرو در حجمهای بسیار کم تهیه می‌شود.

افت مصالح

در متره مقادیر مصالح مورد نیاز همواره بایددرصدی را برای افت و دور ریز مصالح در نظر گرفت. برای گروه‌های مختلف مصالح عوامل گوناگونی در افت دخیل است. در ادامه، این عوامل برای تهیه ملات های ساختمانی آورده شده است.

برای ماسه و سنگ موزائیک، حمل و نقل، مخلوط شدن با خاک در اثر تخلیه روی زمین خاکی و نوسان حجم و یا وزن به علت ناقص بودن وسایل اندازه گیری عامل اصلی افت به شمار می‌رود. برای مواد چسبنده ملات مانند سیمان، گچ، خاک، خاک سنگ و پودر سنگ، پاره شدن کیسه، پراکنده شدن در اثر باد، مخلوط شدن با خاک است. برای کشتن سنگ آهک و تهیه پودر آهک، نوسان وزن سنگ آهک به علت ناقص بودن وسایل اندازه گیری، نپختن کامل سنگ آهک در کوره ، ازبین رفتن آهک در اثر حل شدن مقداری از آن در آب، باقی ماندن مقداری از سنگ آهک نشکفته بصورت دانه های ریز روی الک، را می‌توان نام برد.

مقدار مصالح مصرفی در ملات های ساختمانی

در مورد ملات هایی که از آهک استفاده می‌کنند، آب مورد نیاز برای ساخت ملات و همچنین شکفتن آهک به صورت جداگانه محاسبه شده است.شایان ذکر است برای تهیه هر کیلوگرم آهک شکفته میزان ۱/۴۳ کیلوگرم سنگ آهک و ۱/۲لیتر آب نیاز است. ملات ماسه بادی سیمان برای بندکشی مورد استفاه قرار می‌گیرد،بعضاً این ملات را رنگی یا سیاه می‌کنند که در این صورت از رنگ یا دوده استفاده می‌شود،

برای ملات ماسه سیمان ۱:۵: دو نوع ماسه آورده شده است، علت این است که، برای برخی از کارها از قبیل فرش کف با موزائیک، تقسیم و انتقال نیروی زیادی مورد نظر نیست. بنابراین می‌توان از ماسه کفی (خاکدار) نیز جهت تهیه این ملات استفاده کرد.

برخی از ملات ها نیز امروزه، عملاً از نظر فنی واقتصادی مناسب نیستند و از این رو برای این ملات ها، اندازه گیری صورت نگرفته ومقدار مصالح ارائه نشده است.

در محاسبات فوق وزن مخصوص مواد به صورت متعارف(نه به صورت متراکم) در نظر گرفته شده است. برای مثال وزن مخصوص سیمان ۱۱۵۰ و وزن مخصوص آهک ۵۷۵ کیلوگرم در متر مکعب است.

عیار سیمان مصرفی در بتن

اولین مشخصه فنی یک بتن مقاومت فشاری آن است. عیار سیمان بتن با مقاومت فشاری آن رابطه مستقیم دارد. ولی با توجه به فرایند ساخت بتن و واکنش هیدراتاسیون در آن، به نظر می‌رسد این رابطه یک حد بالایی داشته باشد. به عبارت دیگر با افزایش بی نهایت سیمان، به مقاومت بی نهایت دست نخواهیم یافت! با توجه به روابط تجربی می‌توان مقدار تقریبی سیمان مورد نیاز بتن برای دست یافتن به یک مقاومت مشخص را تعیین کرد.

در این رابطه مقاومت بتن بر حسب مگاپاسکال و برای نمونه استاندارد استوانه‌ای است. نتیجه، مقدار سیمان بر حسب کیلوگرم در یک متر مکعب مخلوط، یا همان عیار سیمان است

علاه بر این رایج است که بعضاً بتن را با عیار سیمان مصرفی در آن نامگذاری می‌کنند. این نامگذاری در مراجع رسمی، اغلب برای بتن کم مقاومت و مگر به کار می‌رود. در این صورت نام بتن، نشان دهنده مقدار سیمان مصرفی در هر متر مکعب آن است.

عیار سیمان مصرفی درعملیات بنایی

آجرچینی، بلوک چینی، بنایی با سنگ و … از جمله عملیاتی است که در اجرای آن، سیمان به وفور استفاده می‌شود. اولین نکته در محاسبه عیار سیمان مصرفی در این قبیل کارها، اطلاع از حجم ملات مصرفی در آنها است. به طور معمول در عملیات بنایی به استثتای بنایی با بلوک سفالی، ۳۰ درصد حجم بنایی به عنوان حجم ملات در نظر گرفته می‌شود. این مقدار برای بنایی با سفال ۱۵ درصد است.

برای ساخت هر متر مکعب بلوک سیمانی یا هر متر مکعب بنایی با این بلوک ها، ۱۷۵ کیلوگرم سیمان نیاز است. سیمان مورد نیاز برای بنایی با بلوک های بتن سبک (گازی) بسیار کمتر از بلوک های سیمانی است، و ۲۵ کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب بنایی با آن به کار می‌رود.

نکته دوم در محاسبه سیمان برای ملات های بنایی، اطلاع از طرح اختلاط و نوع ملات است. ملات های بنایی به دو دسته ماسه سیمان و باتارد، تقسیم بندی می‌شوند. هر یک از این ملات ها نیز با توجه به طرح اختلاطشان به چند دسته تقسیم می‌شوند. عیار سیمان مصرفی در این ملات ها به شرح زیر است.

عیار سیمان مصرفی در کف سازی، نماسازی، کاشیکاری و موزائیک

معمولا برای کف سازی از مخلوط پوکه (معدنی یا صنعتی) و سیمان استفاده می‌شود. در هر متر مکعب از این مخلوط، ۱۵۰ کیلوگرم سیمان به کار می‌رود. برای ساخت هر متر مکعب فوم بتن برای کف سازی نیز، میزان ۲۲۵ کیلوگرم سیمان مصرف خواهد شد.

نمای سنگی و کاشیکاری تقریباً مشابه به هم بوده و از دوغاب سیمان در اجرای آن استفاده می‌شود. در صورتیکه پشت کار برجستگی‌ها و فرو رفتگی‌های نامتعارفی نداشته باشد، ۳ سانتیمتر ضخامت برای آن در نظر گرفته می‌شود. در هر متر مکعب از این دوغاب ۴۳۰ کیلوگرم سیمان استفاده می‌شود. معمولاً برای سهولت در اجرا، از دوغاب با نسبت آب به سیمان بسیار زیاد استفاده می‌شود، در نتیجه برای جذب آب اضافی و افزایش سرعت کار، علاوه بر سیمان مصرفی در دوغاب،  پس از هر بار دوغاب ریزی مقداری سیمان نیز به پشت کار ریخته می‌شود. این کار میزان مصرف سیمان را افزایش می‌دهد و به دلیل کاهش چسبندگی (پشت کار و سنگ یا کاشی) غیر مجاز است.

برای اجرای موزائیک از ملات موزائیک استفاده می‌شود. این ملات در دو نوع ۱:۲ /۵:۲ /۵ و ۱:۲ /۵:۲ ساخته می‌شود. عیار سیمان در این دو نوع ملات موزائیک به ترتیب ۳۵۰ و ۴۵۰ است.

عیار سیمان مصرفی در اندود‌ها و بندکشی

اندودهای سیمانی در حالت کلی به دو صورت آستر و رویه اجرا می‌شوند. در اجرای آستر معمولا از ملات ماسه سیمان استفاده شده و بسته به نوع ملات، برای محاسبه سیمان مصرفی در آن از جدول بالا می‌توان استفاده کرد. در اجرای رویه نیز ملات پودر سنگ-خاک سنگ و سیمان، به کار می‌رود. برای هر متر مکعب از این ملات ۳۰۰ کیلوگرم سیمان استفاده می‌شود. سیمان مصرفی در این ملات اغلب سیمان سفید است.

برای بندکشی سنگ پلاک، کاشی و سرامیک از دوغاب سیمان سفید و پودر سنگ ۱:۴ استفاده می‌شود. در هر مترمکعب از این دوغاب ۴۰۰ کیلوگرم سیمان به کار می‌رود. در بندکشی موزائیک فرنگی نیز از دوغاب سیمان سفید و خاک سنگ ۱:۶ استفاده می‌شود که ۲۲۵ کیلوگرم سیمان در خود دارد. بندکشی آجر نما نیز با استفاده از ملات ماسه بادی و سیمان صورت می‌گیرد. عیار سیمان مصرفی در دو نوع ۱:۳ و ۱:۴ از این ملات به ترتیب ۳۶۰ و ۲۸۵ کیلوگرم در هر متر مکعب ملات است.

انواع تیپ سیمانها و محل های مورد استفاده

ـ انواع سیمان

به طور کلی سیمانهای ساختمانی به دو نوع پرتلند و غیر پرتلند تقسیم می‌شوند. در قدیم ، قیر، گچ و آهک قسمت عمده سیمانهای غیر پرتلند را تشکیل می‌داد. لکن امروزه انواع مواد پلیمری به عنوان سیمانهای غیر پرتلند مورد توجه قرار گرفته‌اند .مواد پلیمری دارای خواص بسیار گوناگون و مفیدی هستند. البته پاره‌ای مشکلات خاص خود مانند عدم مقاومت در برابر آتش ، تغییر خواص در دراز مدت واز همه مهمتر قیمت بسیار بالا را هم دارند.

سیمان پرتلند به پنج تیپ (نوع) تقسیم می‌شود که عبارتند از :

تیپ ۱ـ پرتلند معمولی

تیپ ۲ـ پرتلند اصلاح شده

تیپ۳ـ  پرتلند زود سخت شونده

تیپ ۴ـ  پرتلند با حرارت کم

تیپ ۵ـ  پرتلند ضد سولفات

تجهیزات لازم برای تولید هر پنج نوع سیمان فوق و خط تولید آنها مشابه است و عمده اختلاف در مقدار مواد اولیه و درجه حرارت کوره می‌باشد

 پرتلند تیپ ۱

همانطور که از نام سیمان پیداست، به طور معمول در کارها از این نوع سیمان استفاده می‌شود؛ همان سیمان معمولی است که برای ساختمان سازی در شرایط آب و هوایی عادی مورد استفاده قرار می گیرد.مگر اینکه ویژگی خاصی مدنظر قرار گیرد. در استاندارد ایران سیمان تیپ ۱ به سه دسته تقسیم می‌شود که عبارتند از : ۳۲۵-۱ ، ۴۲۵-۱، ۵۲۵-۱٫ این تقسیم بندی بر مبنای مقاومت ۲۸ روزه نمونه‌های سیمانی است:

حداقل مقاومت ۲۸ روزه سیمان پرتلند معمولی ۳۲۵ـ۱، ۳۲۵ kg/cm3یا ,۳۲٫۵ Mpaاست.

ـ پرتلند تیپ ۲

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 .با اصطلاحاتی که در خط تولید این نوع سیمان صورت پذیرفته ، درصد C3A در آن به حداکثر ۸% محدود شده است. این امر با کاستن از میزان خاک رس در مواد اولیه امکانپذیر است. چرا که C3A حاوی اکسید آلومینیوم ( Al2O3) است که این اکسید در خاک رس وجود دارد. لذا جهت کاهش باید از میزان خاک رس کاست.

کم شدن C3A باعث کاهش حرارت هیدراتاسیون و همچنین مقاوم شدن سیمان (و بتن) در برابر حمله سولفاتهاست زیرا همانطور که در بخش ۲ـ۵ گفتیم، C3A در مجاورت آب با سولفاتها ترکیب شده ، ماده‌ای به نام اترنژیت به وجود می‌آورد که در اثر جذب آب متورم می‌شود و ایجاد ترک می‌کند (به این پدیده حمله سولفاتها گویند)

ـ پرتلند تیپ ۳

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. و لذا نباید از این نوع سیمان در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد. زیرا بتن در اثر گرمای زیاد هیدراتاسیون منبسط می‌شود و در همان حال گیرش حاصل می‌کند. اما پس از سرد شدن، پدیده انقباض بتن را تحت کشش قرار می‌دهد و باعث ایجاد ترکهایی در آن می‌شود

زمان گیرش این نوع سیمان، مشابه پرتلند معمولی است. اما مقاومت اولیه آن به سرعت زیاد می‌شود؛ به گونه‌ای که در سه روز ، به مقاومت هفت روزه تیپ ۱ می‌رسد. یادآوری می‌‌کنیم که سیمان زود سخت شونده با سیمان زودگیر تفاوت دارد.مفهوم زودگیر یعنی زمان گیرش سریع که با مفهوم کسب مقاومت سریع متفاوت است.. برای دستیابی به این نوع سیمان در مرحله تولید عمدتاً دو کار انجام می‌شود:

۱ـ میزان C3S در سیمان را افزایش می‌دهندC3S وظیفه تامین مقاومت اولیه را بر عهده دارد.

۲ـ در آسیاب نهایی آن را نرم تر از سیمان پرتلند معمولی می‌کنند (حدود۳۲۰۰ cm2)

در صورت عدم دسترسی به این نوع سیمان می‌توان از سیمان پرتلند معمولی ۵۲۵-۱ بهره جست.

امروزه مواد دیگری نیز به سیمان اضافه می‌کنند و سیمانهای خیلی زود سخت شونده و سوپر سخت شونده بدست می‌آورند. در مصرف این نوع سیمانها باید دقت داشت که دقیقاً مطابق روش ارائه شده در راهنمای آن عمل شود.

-پرتلند تیپ ۴

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. البته میزان تولید این نوع سیمان در دنیا کم است و سعی می‌شود از سیمانهای جایگزین (همچون تیپ ۵) استفاده شود.

در اینجا مناسب است بگوییم جهت کاستن حرارت هیدراتاسیون در بتن ریزی روشهای دیگری نیز وجود دارد که عبارتند از :

پیش سردکن: در این روش بجای آب از پودر یخ استفاده می‌شود . همچنین سعی بر آنست که سنگدانه‌ها حتی المقدور خنک باشند. بدین جهت شن و ماسه را از درون تونلهای خنک کننده عبور می‌دهند. به موازات آنها از میزان مصرف سیمان در بتن نیز تا حد امکان می‌کاهند

پس سردکن : در این روش ، لوله‌های مسی یا گلوانیزه مناسبی را در لابلای محدوده بتن ریزی قرار می‌دهند و هنگام بتن ریزی و در طول زمان عمل‌آوری، از میان آنها آب یا هوای سرد عبور می‌دهند. این لوله‌ها در بتن مدفون شده ، در آن باقی می‌ماند.

– پرتلند تیپ ۵

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.در این نوع سیمان که با هدف استفاده در جاهایی که در معرض حملات سولفاتی است ساخته می‌شود ـ درصد C3A به حداکثر ۵% محدود شده است. از آنجا که حرارت هیدارتاسیون این نوع سیمان بسیار کمتر از حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی است، می‌توان از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده کرد.

تذکر این نکته ضروری است که سرعت کسب مقاومت این نوع سیمان کمتر از تیپ ۱ است؛ به طوری که در ۲۸ روز، حدود ۹۱% مقاومت ۲۸ روزه سیمان تیپ ۱ را بدست می‌آورد. لذا در برخی آیین‌نامه‌ها مقاومت ۴۲ روزه این نوع سیمان به جای مقاومت ۲۸ روزه آن لحاظ می‌شود.

تاریخچه کشف سیمان

اولین اقدام بشر که در زمینه تهیه مخلوط مصنوعی از سنگ آهک و خاک رس برای تهیه سیمان (آهک آبی) صورت گرفت ، در فرانسه و توسط ویکات در ابتدای قرن نوزدهم بود . ویکات ، سنگ آهک و خاک رس را با هم مخلوط کرد و سپس به همراه آب این مخلوط را آسیاب نمود و دوغاب حاصله را پخت. گرچه نتیجه حاصله موفقیت آمیز بود ،ولی عملا در فرانسه این روش ادامه داده نشده تا اینکه در انگلستان یک بنای آجرچین موفق شد از پختن مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس (به نسبت متفاوت و بصورت دوغاب) در درجه حرارت بالا به نوعی آهک آبی فوق العاده جالب دست یابد . وی نام این محصول بدست آمده را سیمان پرتلند گذاشت و در ۲۱ اکتبر ۱۸۲۴ سیمان اختراعی خود را به ثبت رسانید .

علت این نامگذاری این بود که بتن (سنگ مصنوعی) حاصل از این آهک آبی و خرده سنگ شباهت های زیادی (خصوصا از نظر رنگ) با نوعی سنگ آهک داشت که در جنوب انگلستان و در جزیره پرتلند یافت می شد . البته این سیمان با آنچه هم اکنون به نام سیمان پرتلند معروف است تفاوت دارد و کاملا مشابه نیست .

کار اسپیدین توسط پسرش ویلیام پیگیری شد و وی توانست در سال ۱۸۴۳ با دست یابی به تکنیک استفاده از درجات حرارت بالاتر و ایجاد حالت عرق کردن در حین پخت به محصولی دست یابد که درصد قابل توجهی از مواد مورد استفاده به صورت گداخته شده و مابقی بصورت پخته شده درآید. منظور از گداخته شدن همان پختن در درجات حرارت بالاست ، بطوریکه بخشی از مواد در حال پخت بصورت گداخته (مذاب) درآیند . سیمان ساخته شده توسط ویلیام اسپیدین واقعا بهتر و عالی تر از سیمان های قبلی بوده و دارای مقاومت بیشتری بود . از این سیمان در ساختمان جدید پارلمان انگلستان )۱۸۴۰_۱۸۵۲ ( استفاده گردید .

همه چیز درباره 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.

 

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
  2. دو کلسیم سیلیکات
  3. سه کلسیم آلومینات
  4. چهار کلسیم آلومینو فریت

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

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.

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

معمولاً در ساخت سيمان هاي رنگي روشن از سيمان سفيد استفاده مي شود و در ساخت سيمان هاي رنگي تيره از سيمان معمولي استفاده مي شود. معمولاً در تهيه سيمان با رنگ سبز از سنگ هاي كروم دار، سيمان آبي رنگ از سنگ هاي كبالت دار، سيمان زرد رنگ از سنگ هاي آهن دار، سيمان قرمز رنگ از اكسيد آهن به صورت Fe2O3 و سيمان سياه از اكسيد آهن دو ظرفيتي ( FeO ) استفاده مي شود.

 انبساطی سیمانی است که در هنگام سخت شدن مقداری منبسط ‌شده 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 آنها 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 آنها 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.

روش های پخت سیمان

روشهای مختلفی برای توليد سيمان وجود دارد . اصولا چهار روش برای تولید سيمان وجود دارد :

روش تر روش نيمه تر، روش نيمه خشک روش خشک

روش تر ونيمه تر : دراين روش خاک رس مصرفی دردستگاه دوغاب ساز، تبديل به دوغاب می گردد . سپس دوغاب خاک رس به همراه سنگ آهک درآسياب مواد خام مخلوط و نرم گشته و تبديل به دوغاب با غلظت بيشتری می شود . پس از تنظيمات لازم توسط آزمايشگاه ، به عنوان خوراک کوره مورد مصرف قرارمی گيرد . درروش نيمه تر ، مواد خروجی از آسياب مواد به صورت دوغاب است و قبل از ورود به کوره بوسيله فيلتر پرس ، آب آن گرفته می شود و به صورت کيک يا آماج (حبه) به کوره وارد می گردد .

روش نيمه خشک: در روش نيمه خشک مواد اوليه به صورت خشک با يکديگر مخلوط گشته و به آسياب مواد خام تغذيه می گردند . مواد خروجی از آسياب به صورت پودر است . قبل از تغذيه اين پودر به کوره ، مقداری آب روی آن پاشيده می شود و آنرا به صورت آماج يا حبه درآورده و به کوره تغذيه می نمايند روش خشک : در اين روش مواد اوليه خشک وارد آسياب می شوند . پودر خروجی از آسياب مواد ، پس از تنظيم ، به عنوان خوراک کوره مصرف می گردد.

روش های مختلفی برای تولید سیمان های مختلف وجود دارد که عمدتا بستگی به تکنولوژی مورد استفاده و جنس سیمان دارد . تکنولوژی مورد استفاده برای تولید سیمان به مرور دستخوش تحول و پیشرفت بوده است . هم اکنون صنعت سیمان با برخورداری از آخرین تکنیک های اعجاب انگیز ، با استفاده از روش خشک و به کمک سیستم های اتوماتیک ،شاهد پیشرفت های شگرف در طول تاریخ ۱۶۰ ساله تولید صنعتی خود می باشد . روش های تولید برخی سیمان ها نظیر سیمان آلومینایی کاملا متفاوت با روش تولید سیمان پرتلند می باشد .

تفاوت های روش خشک و تر :

در روش تر به علت آنکه نسبت به روش خشک گرد و خاک کم تری توليد می نمايد برای حفظ جان کارگران مناسب تراست ، سيمان حاصل از روش تر به علت آنکه بهتر مخلوط شده است ، مرغوب تر می باشد . هزينه سوخت سيمان پزی در روش تر بيشتر است و در نتيجه سيمان گران تر تمام می شود . نگهداری مصالح در سيلوهای ذخيره به روش تر مشکل تر می باشد ، زيرا دانه های موجود در لجن آسانتر رسوب می نمايند و در نتيجه يکنواختي دانه ها با سهولت بيش تری نسبت به روش خشک به هم می خورد . بدين لحاظ سيلوهای نگهداری مصالح به روش تر بايد مجهز به مخلوط کن باشند که ممکن است اين مخلوط کردن به دميدن هوا از پايين در سيلو انجام می شود که اين روش و دميدن در نگهداری مواد به روش خشک هم به کار می رود .

کوره های سیمان پزی :

الف_ کوره سیمان پزی ایستاده :

این کوره استوانه ای است . فولادی به قطر حدود ۳ متر و به ارتفاع۵ متر مواد خام به صورت پودر از بالا وارد کوره شده و به آهستگی به داخل کوره می لغزد و می پزد و به شکل کلینکر بیرون می ریزد .

ظرفیت تولید سیمان این کوره کم است و روزانه به حدود ۱۵۰ تن می رسد . در حال حاضر در ایران از این کوره ها استفاده نمی شود .

ب_ کوره سیمان پزی گردنده :

روش پخت سیمان در کوره های گردنده متفاوت است . در این کوره ها سیمان بصورت تر و نیمه تر پخته میشود . انتخاب روش واقعی تولید سیمان معمولا متناسب با انتخاب نوع مواد اولیه موجود و در دسترس و شرایط عملی است . روش پخت سیمان در کوره های دوار به مرور پیشرفت های زیادی کرده که از جمله آن ها کوره گردنده با پیش گرمکن است . مواد خام بصورت گندله و یا لجن از بالا وارد کوره شده و از سوی دیگر (پایین کوره) شعله می دهند . مواد خام به آهستگی از دهانه به انتهای کوره سر می خورند و به تدریج که دما افزایش می یابد ، مواد می پزند و در گرم ترین قسمت کوره دهانه های مواد در حرارت نزدیک به نقطه ذوب عرق کرده و به هم می چسبند و به صورت کلینکر در می آیند . در انتهای کوره و با کمک دستگاه خنک کننده (به وسیله عبور هوای سرد و یا جریان آب) کلینکر سرد می شود .

در کوره گردنده با پیش گرمکن قبل از ورود مواد اولیه به کوره دوار ، تنور های پیش گرمکن قرار دارند . مواد خام قبل از ورود به کوره دوار ابتدا از داخل این تنور ها عبور داده می شوند . از پایین تنوره گازهای داغ برخاسته از کوره گردنده به داخل تنوره ها وارد می شود . مواد خام در حرکت به سمت انتهای تنوره تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد گرم شده و قسمت زیادی از سنگ آهک آن پخته و مواد بصورت نیم پخت وارد کوره گردنده می شوند . در نتیجه این عمل بازده کوره افزایش یافته و آهک بیشتری با سیلیس ترکیب می شود . بعلاوه آهک آزاد کمتری در سیمان تولیدی نیز باقی می ماند . بازدهی کوره های گردنده سیمان پزی با پیش گرمکن به حدود ۳۵۰۰ تا ۴۰۰۰ تن در شبانه روز می رسد .

روند تهیه سیمان

شرح كامل مراحل ساخت سيمان نياز به حوصله و زمان زيادي دارد براي همين منظور تنها به نام بردن آن ها و شرح مختصري از آن ها اكتفا مي كنيم.

۱) استخراج مواد اوليهمعادل اوليه سيمان، خصوصاً سنگ آهك، خاك رس، مارل، سنگ گچ و امثال آن به صورت معدن روباز مي باشد. در استخراج موادي نظير سنگ آهك، سنگ آهن و سنگ گچ نيز نياز به چال زني و انجام انفجار به وسيله ي ديناميت است. معمولاً كارخانجات سيمان در نقاطي احداث مي شود كه به معادن سنگ آهك و خاك رس نزديك باشد.

۲) خرد كردن مواد اوليه : مواد اوليه پس از ورود به كارخانه مستقيماً به محل آسياب ها برده شده و به وسيله ي سنگ شكن ها خرد مي شود تا درشتي آنها به حداكثر حدود ۱۰ سانتي متر برسد.

اگر فاصله ي معدن تا كارخانه زياد باشد از سنگ شكن هاي ثابت استفاده مي شود ولي اگر سنگ شكن ها در محل معدن مستقر

باشند بايد از سنگ شكن هاي متحرك استفاده كرد زيرا با بهره برداري مصالح، معدن به تدريج عقب نشيني مي كند كه در اين صورت بايد سنگ شكن ها هر روز سكوي خود را تغيير دهند.

۳) مخلوط كردن اوليه و ذخيره سازي :

قبل از اينكه مواد خرد شده در سنگ شكن، راهي آسياب مواد جهت پودر شدن شوند، به داخل سالني ريخته مي شوند تا بدينوسيله مقدمتاً با يكديگر مخلوط شوند. اين سالن نقش انبار و ذخيره سازي را نيز ايفا مي كنند.

۴) خشك كردن مواد اوليه : در برخي كارخانجات سيمان، به دليل موقعيت خاص جغرافيايي و باران خيز بودن منطقه، برخي از مواد اوليه (خصوصاً خاك رس)، داراي رطوبتي هستند كه استفاده ي مستقيم از آنها امكان پذير نمي باشد. اين رطوبت در آسياب مرحله ي دوم ايجاد مزاحمت مي كند به همين جهت اين مواد را به وسيله ي هواي گرمي كه در قسمت هاي مختلف كوره ي اصلي توليد مي شود، خشك مي كنند.

۵)پودر كردن مخلوط مواد خام : در روش خشك توليد سيمان، ضرورت دارد كه مواد خام قبل از ورود به كوره به صورت پودر در آيند.

۶) تنظيم مواد خام : در اين مرحله نمونه ها به آزمايشگاه برده مي شود و اگر اين نمونه با توجه به نوع سيماني كه بايد تهيه شود، داراي كليه مواد مورد نياز با درصد لازم بوده و پراكندگي مواد در آن مطلوب باشد، آماده ي وارد شدن به كوره مي باشد.

۷) كوره هاي پيش گرم كن : مواد موجود در سيلوها چه به صورت لجن و چه به صورت پودر داراي حرارت محيط مي باشد و اغلب داراي آب فيزيكي هستند كه اگر به همين صورت وارد كوره شوند اولاً مصرف سوخت را بالا مي برند و ثانياً در كار پخت سيمان اخلال ايجاد مي كنند به همين جهت مواد داخل سيلو قبل از ورود به كوره ي اصلي وارد كوره ي پيش گرم كن مي شوند.

۸) كوره ي سيمان پزي : قسمت اصلي عمل پختن در كوره صورت مي گيرد. كوره سيمان يك استوانه فلزي است كه طول و قطر آن متناسب با ظرفيت كارخانه مي باشد.

۹)خنك كن (كولر) : كلينكر خروجي از كوره داراي درجه حرارتي حدود ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه مي باشند. بازيابي اين مقدار حرارت و همچنين مشكل بودن جابجا كردن كلينكر داغ، ضرورت سرد كردن آن را مشخص مي كند. خاصيت اساسي ديگر سرد کردن كلينكر، تكميل و تشكيل كريستال هاي كلينگر و بالا رفتن كيفيت آن مي باشد.

۱۰) سيلو (انبار) كلينكر: كلينكر خروجي از خنك كن قبل از ورود به آسياب سيمان در انبار ذخيره مي گردد.

۱۱)آسياب سيمان : كلينكر را به آسياب برده و ۲ درصد سنگ گچ به آن مي افزايند و سپس آن را پودر مي كنند.

۱۲) آزمایشگاه : سیمان پودر شده به طور مرتب آزمایش می شود تا خواص فیزیکی و شیمیایی آن کنترل شود و در صورت کمبود یا نقص کارهای لازم بر روی آن اعمال شود.

۱۳) بارگير خانه : كلينكر را پس از آسياب به قسمت بارگيري برده و به وسيله ي پاكت هاي ۵۰ كيلويي و يا به صورت فله اي به بازار عرضه مي شود.

انبار کردن سیمان :

در موقع انبار کردن سیمان باید دقت شود که رطوبت هوا و زمین باعث فاسد شدن سیمان نشود؛ بدین لحاظ باید آن را روی قطعات تخته که با زمین در حدود ۱۰ سانتیمتر فاصله دارد قرار داد و تعداد کیسه هایی که روی هم قرار می گیرند نباید از ۱۰ الی ۱۲ کیسه بیشتر باشد زیرا در غیر این صورت سیمان های زیرین در اثر فشار سخت شده و غیرقابل مصرف می گردد. چنانچه این قطعات سخت شده به راحتی با دست به صورت پودر درآید قابل مصرف در قطعات بتنی می باشد در غیر این صورت سیمان فاسد شده و بتن ساخته شده با این نوع سیمان باربر نبود و نمی توان از آن در قطعات اصلی ساختمان مانند تیرها و ستون ها و سقف ها استفاده کرد. چنانچه این سیمان کاملا فاسد نشده باشد میتوان از آن به عنوان ملات برای فرش موزاییک و غیره استفاده کرد.

اگر بخواهیم سیمان را برای مدتی طولانی انبار کنیم، باید حتی المقدور با دیوارهای خارجی انبار فاصله داشته باشد و روی آن با ورقه های پلاستیکی پوشانیده شود تا حتی المقدور از نفوذ رطوبت به آن جلوگیری شود. اگر سیمان به طور صحیح انبار شود حتی تا یکسال بعد نیز قابل استفاده می باشد فقط ممکن است زمان گیرش آن به تاخیر بیفتد ولی اثری در مقاومت ۲۸ روزه آن نخواهد داشت. به‌طورکلی انبار کردن فله‌ای سیمان در سیلوهای مخصوص که برای این کار ساخته‌شده‌اند نه‌تنها به حفظ کیفیت سیمان کمک می‌کند بلکه مقرون‌به‌صرفه تر نیز هست.

ملات های سیمانی :

ملات ماسه و سيمان : اين ملات مخلوطي از ماسه و سيمان و آب به مقدار معين به طوري كه مخلوط خميري حاصل به سهولت قابل استفاده بوده و داراي خواص و وي‍ژگي هاي مورد نظر باشد. ملات ماسه امروزه از عمده ترين ملات هايي است كه در كارهاي ساختماني و به خصوص ساختن بناهاي سنگي و آجري مورد استفاده قرار مي گيرد. آب مورد استفاده در ملات هاي سيماني بايد تميز و فاقد مواد زيان آور بوده و به طور كلي قابل شرب باشد.

۲) ملات ماسه بادي و سيمان : اين ملات كه معمولاً به نسبت ۴ به ۱ ساخته مي شود بيشتر براي آجرچيني آجرهاي نما مورد استفاده قرار مي گيرد. به طور كلي در ساخت ملاتهايي كه در لبه هاي نازك اتصالات و بندكشي ها و ساير جاهاي كم قطر به كار برده مي شود بايد از ماسه بادي و يا ماسه ريزدانه استفاده شود.

۳) مخلوطي از ماسه، آهك، سيمان و آب به نسبت هاي معين: این ملات به دليل قابليت نگهداري آب در كارهاي بنايي و به خصوص ديوارهاي سنگي مورد استفاده قرار مي گيرد.

جایگزین هایی برای سیمان :

افزايش روز افزون جمعيت و نياز به فضاهاي مسکوني، اداري، ورزشي، آموزشي و… امري عادي واجتناب ناپذير مي باشد . در اين راستا ساخت و سازها ، عمليات ساختماني که به صورت ساخت اوليه ، مرمت ، بازسازي موقت ، بازسازي کامل بناها انجام ميگيرد نيازمند علم و دانش فني ، مصالح استاندارد ، اکيپ اجرائي ماهر و تخصص ، آگاهي و شناخت بروز افراد شاغل در بخش ساختمان است.
با توجه به اينکه بتن ، مصالح مناسبي براي امر ساخت و ساز بوده و اهميت بسيار بالايي دارد . شرايط توليد ، مواد اوليه ، مواد ثانويه و مواد مضاف بتن و مهمتر از همه سيمان و جايگزين هاي مناسب براي آن در توليد بتن بايستي مورد مطالعه کاملاً علمي، فني و مهندسي قرار گيرد ، تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزايش مقاومت آن پيشرفت هايي حاصل شود ، هم از نظر اقتصادي در هزينه ها صرفه جويي گردد يکي از بهترين راهکارهاي موجود ، يافتن جايگزينهاي مناسب براي سيمان مصرفي در بتن است و در اين زمينه استفاده از منابع و مصالح طبيعي با حفظ محيط زيست و منابع ارزشمند کشور ايده بسيار کارآمد
پرثمري ميباشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

درباره‌ی مدیریت

حتما ببینید

انواع بتن

انواع بتن و کاربردهای هرکدام

انواع بتن انواع بتن را می توان از جهات مختلف بررسی نمود مثلا تقسیم بندی براساس …

یک نظر

  1. وقتش رسیده که خودت مدیر کسب و کارت باشی
    ناجی سافت ، تنها ارائه دهنده راهکارهای هوشمند بین المللی در ایران
    – طراحی وبسایت های هوشمند شخصی ، فروشگاهی
    – طراحی اپلیکیشن های پیشرو با قابلیت نصب برروی تمام سیستم های عامل
    (بدون تاثیرپذیری از تحریم)
    – ارائه راهکارهای فروش انلاین و دیجیتال مارکتینگ
    – اموزش زبان های برنامه نویسی به صورت پروژه محور
    در کنار شما هستیم

    https://najisoftco.com

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *