سیمان، درسراسر جهان، بدلیل آن که پس از ریختن در بتن، به رنگ خاکستری سنگهای صخره های جزیره پرتلند در می آید، به نام پرتلند، معروف گردیده است.
تعریف: ماده ای که در اثر تماس با آب، دانه های شن و ماسه موجود در بتن را در هم می چسباند و آنها را به صورت یکپارچه درمی آورد، سیمان مینامند. بیشترین مواد تشکیل دهنده سیمان، آهک بوده و پس از آن سیلیس (SiO2) درصد بیشتری نسبت به سایر موارد را دارا میباشد.
تولید سیمان
مصالح خام[1] مورد نیاز در تولید سیمان را تهیه نموده و بصورت پور در آورده، سپس آنها را به نسبت های معینی با یکدیگر مخلوط می کنند.
مصالح خام پودرشده، به دو روش، مخلوط می گردند:
الف) روش خشک: در این روش، مصالح خام پودر شده، بصورت خشک مخلوط میشوند.
ب) روش تر: دراین روش، مصالح خام پودر شده، بصورت خیس مخلوط می گردند.
پس از اینکه مصالح بصورت «خشک» و یا «تر» مخلوط گردید، وارد کوره میشود، (حرارت داخل کوره 1400 تا 1650 درجه سانتی گراد است) در این درجه حرارت فعل و انفعالات خاصی صورت میگیرد و در نتیجه آن کلوخ های سیمان تولید میشود. پس ازسرد شن، کلوخ های سیمان، آسیاب می گردند و سپس مقدار کمی گچ به آن اضافه می کنند تا مدت زمان لازم برای گرفتن بتن، تنظیم گردد، مخلوط حاصله را حرارت داده و سپس آسیاب می کنند. در نهایت پودر حاصل را «سیمان» مینامند.
انواع سیمان پرتلند فرعی
الف) سیمان پرتلند هواتپان= حباب زا
ب) سیمان پرتلند سفید= سیمان سفید
ج) سیمان پرتلند رنگی= سیمانهای رنگی
1) سیمان چاههای نفت
د) سیمان های پرتلند مخصوص 2) سیمان پلاستیک= سیمان خمیری
3) سیمان ضد آب= سیمان آب بند=سیمان آب دور کننده
الف) سیمان پرتلند هواتپان= حباب زا
سیمان پرتلند حباب زا نوع IA= آسیاب+ درصد کمی از مواد اضافی مناسب[2] + کلینکر سیمان پرتلند تیپ I
سیمان پرتلند حباب زا نوع IIA= آسیاب+ درصد کمی از مواد اضافی مناسب+ کلینکرسیمان پرتلند تیپ II
سیمان پرتلند حباب زا نوع IIA= آسیاب + درصد کمی از مواد اضافی مناسب+ کلینکر سیمان پرتلند تیپ III
خصوصیات و ویژگیهای سیمان پرتلند هواتپان در بتن
ب) سیمان پرتلند سفید= سیمان سفید
سیمان سفید= مواد متشکله سیمان پرتلند نوع I+ خاک رس چینی (کائولن+ گچ نوع بسیار اعلا
کاربرد: 1- اندود نمایی روی دیوارهای خارج ساختمان (سطح بیرونی دیوارخارجی ساختمان)
2- کارهای تزئینی دیوارهای داخلی و سطح داخلی سقف
نکته 1: «گچ» و «خاک رس» مورد نظر، عاری از ناخالصی های رنگی از قبیل اکسید منیزیم و اکسید آهن باشند.
نکته 2: بدلیل اینکه وجود خاکستر در زغال ، رنگ سیمان را تیره می کند، سوخت کوره، از مواد روغنی انتخاب میشود.
ج) سیمان های پرتلند رنگی= سیمانهای رنگی
سیمان رنگی= 5/2 تا 10 درصد از مواد رنگی مناسب + سیمان سفید
کاربرد: 1- خشت های موزائیک رنگی
2- اندودهای خارجی ساختمان
3- کارهای تزئینی
4- پاسیوسازی و …
د) سیمان پرتلند مخصوص
خاصیت ویژه این نوع سیمان، خودگیری مطلوب، در درجه حرارت زیاد میباشد.
توجه: در فضای داخل چاه نفت. حرارت زیادی وجود دارد.
2) سیمان پلاستیک= سیمان خمیری
سیمان پلاستیک = آسیاب + مواد روان کننده مناسب (حداکثرتا 12% حجم کل) + سیمان پرتلند I و یا II
کاربرد: جهت تهویه ملات واندود خارج و داخل ساختمان استفاده میشود.
3) سیمان ضد آب= آب بند= آب دور کننده
سیمان ضد آب= آسیاب + مواد مناسب[3] آب بند و یا آب دور کننده + کلینکر سیمان
نکات مربوط به سیمان
آزمایش سیمان
1) سلامت سیمان
برای آزمایش سلامت سیمان، مقداری از سیمان را روی شیشه تمیز به شکل مخروط ناقص به بلندی 75 میلیمتر و به قطر 12 میلیمتر درست کرده، آنرا به مدت 24 ساعت در معرض هوای مرطوب قرارداده، بتدریج حرارت را بیشتر می کنیم و به همین حالت به مدت 5 ساعت نگه می داریم.
نتیجه آزمایش: اگر سیمان مورد نظر به شیشه چسبیده و کوچکترین اثر تجزیه (انبساط و ترک) در آن مشاهده نگردد سیمان سالم است.
2) زمان گیرش خمیرسیمان
همانگونکه در نکات مربوط به سیمان نیز اشاره شد، زمان گیرش سیمان، توسط دستگاه «ویکات» با سوزنهای نفوذی در دفعات متعدد، اندازه گیری میشود.
مقدمات آزمایش: جهت آزمایش، ابتدا با استفاده از ترازو، 300 گرم سیمان را وزن کرده سپس با 90 گرم (90 سانتی متر مکعب) آب مخلوط نموده و برای ایجاد حالت خمیری، آنرا ورز میدهیم.
[1] مصالح خام مورد مصرف سیمان عبارتند از:
سنگ آهک- سنگ سیمان- پوسته آهکی حیوانات دریایی- مارن (رسوبات کربنات کلسیم رامارن MARN می گویند که در کف دریاها و دریاچه هایی که خشک شده اند یافت میشود)- رس- شیست (سنگ متورق)- ماسه- سیلیس- سنگ آهن.
[2] مواد اضافی حباب زای مناسب (هنگام ساختن بتن، حبابهای بسیار ریز هوا را می سازند) عبارتند از:
الف) رزینهای چوب Wood resien
ب) لیگنوسولفونیت ها Lignoslfinates
ج) اسیدهای چرب
د) صابونهای اسیدهای چرب
[3] مواد مناسب آب دور کننده یا آب بند: اسید لاریک، اسید اولئیک، اسید استریک یا نمک های کلسیم و آمونیوم آنها.