سیمان
سیمان یا سمنت واژه‌ای است که از لغت سمنتوم رومی گرفته شده و قدمت آن به پیش از میلاد می‌رسد.
مصرف آن در ساختمان پانتئون شهر روم واقع در ایتالیا که مربوط به سنه 27 قبل از میلاد است دیده شده.
در ساختمان گنبد این بنا که 43 متر قطر دارد مخلوطی از خرده سنگ و آهک پخته بکار رفته است.
ولی کشف سیمان به شکل امروز مربوط است به یک نفر بنای انگلیسی به نام ژوزف اسپدین که از پختن آهک و خاک رس در حرارت بالا و آسیاب کردن آن موفق شد ابتدایی‌ترین نوع سیمان را کشف نموده و آن را در تاریخ 21 اکتبر 1824 بنام خود در انگلستان ثبت نماید و نام محصول بدست آمده را سیمان پرتلند گذاشت علت این نامگذاری طوری که گفته شد سیمان از سمنتوم رومی گرفته شده و پرتلند نام جزیره‌ای است در انگلستان که رنگ سیمان پس از سخت شدن به رنگ سنگهای ساحلی این جزیره در می‌آید به همین دلیل نام پرتلند را به دنبال سیمان برای آن انتخاب نمودند البته قبل از ژوزف اسپدین اشخاص دیگری در فرانسه و انگلستان از پختن خاک رس و سنگ آهک مصالح مشابهی بدست آوردند ولی هیچکدام کار خود را دنبال نکرده و محصول خود را به ثبت نرسانیدند.
باید توجه نمود که در بعضی از کتابهای ایرانی که در دسترس نگارنده بود اشخاص دیگری را به عنوان اولین نفر که سیمان را به ثبت رسانید معرفی می‌نمایند ولی در فرهنگ دهخدا و دایره‌المعارف فارسی تألیف غلام حسین مصاحب، ژوزف اسپدین را به عنوان اولین نفر ذکر می‌کنند ولی آنچه مسلم است که سیمان در اوایل قرن نوزدهم در انگلستان به ثبت رسیده و آن را ابتدا برای ساختن فانوس دریائی مورد مصرف قرار دادند.
تاریخچه رواج سیمان در ایران
بدیهی است منظور از تاریخچه سیمان در ایران یک تحقیق تاریخی نیست که بدانیم مثلاَ اولین پاکت سیمان در چه تاریخی و یا بوسیله چه شخصی به ایران وارد شده است بلکه منظور این است که نگاه مختصری داشته باشیم به تاریخ سیمان ایران.
اولین کارخانه سیمان با تولید روزانه 100 تن در نزدیکی شهرری در تهران احداث و در سال 1312 آغاز به کار کرد و تا سال 1334 به تدریج با افزودن واحدهای دیگر به این مجموعه ظرفیت این کارخانه به 600 تن در روز رسید ولی به علت شروع عملیات ساختمانی و راه‌سازی در ایران این مقدار سیمان جوابگوی نیازهای کشور نبود و به تدریج در نقاط دیگر مملکت کارخانه‌های بزرگ سیمان دایر گردید از جمله سیمان تهران- سیمان شمال- سیمان مشهد- سیمان فارس- سیمان ارومیه- سیمان آبیک که تعداد آنها به حدود بیش از 20 کارخانه می‌رسد و تولید آن فعلاَ در حدود بیست میلیون تن در سال می‌باشد که هنوز جوابگوی مصرف داخلی نبوده و مجبور به واردات سیمان می‌باشیم.
مواد تشکیل دهنده سیمان پرتلند
باید توجه نمود رایج‌ترین و پرمصرف‌ترین سیمان مورد استفاده در صنعت ساختمان سازی اعم از پل- تونل- راه‌سازی و یا ساختمان و غیره همان سیمان پرتلند است.
موادی که برای پختن سیمان به کوره می‌رود از دو ماده اصلی تشکیل شده که تقریباَ شامل تمام مواد مورد نیاز سیمان‌پزی می‌باشد.
این دو ماده عبارت است از: خاک رس و سنگ آهک ولی اگر بخواهیم بطور مجزا مواد تشکیل دهنده سیمان را مطالعه نمائیم آنها عبارتنداز:
1- آهک Cao در حدود 60 تا 70%
2- سیلیس SiO2 در حدود 20%
3- اکسید آلومینیوم Al2O3 در حدود 6%
4- اکسید آهن Fe2O3 در حدود 4%
5- اکسید منیزیم MgO در حدود 3%
6- So3,Na2O,K2O در حدود 4%
7- مواد دیگر در حدود 2%
روند تهیه سیمان
در تمام طول تهیه سیمان از آغاز کار که تهیه مواد اولیه است تا آخرین مرحله که بارگیری می‌باشد دو عمل مورد نظر است که در تمام مراحل تهیه سیمان می‌باید اعمال شود.
اول مخلوط کردن مواد می‌باشد.
از ابتدا سعی بر این است که در تمام مراحل تهیه سیمان به هر وسیله‌ای که ممکن باشد کاری کنند که مواد مختلف سیمان با یکدیگر بهتر مخلوط شده و محصول یکنواختی تولید نماید حتی عمل مخلوط کردن در سیلوها نیز انجام می‌شود.
دوم آزمایشگاه است در کلیه مراحل تهیه سیمان همیشه آزمایشگاه ناظر بر کار تهیه سیمان می‌باشد تا محصول بدست آمده مطابق مشخصات ارائه شده از طرف کارخانه باشد.
در کارخانه‌های جدید بطور خودکار مقداری از محصول در مراحل مختلف تهیه مثلاَ از روی قسمت‌های مختلف تسمه‌های نقاله و یا سیلوهای ذخیره مواد و یا هم‌زن‌ها و یا کوره‌های پیش داغ کن و غیره به آزمایشگاه برده می‌شود که اولاَ درصد مواد تشکیل دهنده سیمان کنترل شده و آن را با مشخصات تعیین شده در کارخانه تطبیق نمایند و مواد کم و یا زیاد آن را تصحیح کنند، در ثانی پراکندگی مواد مختلف در کل محصول مورد کنترل قرار گیرد تا اگر بعضی از اقلام محصول در نقطه‌ای متمرکز شده باشد بوسیله هم‌زن‌های مختلف این تجمع را پراکنده کرده تا حتی‌المقدور محصول یکنواختی بدست آید.
روش کار آزمایشگاه بدین گونه است که مثلاَ در طول مسیر حرکت مصالح برای تهیه سیمان در نقاط مختلف تسمه‌های نقاله در زمانهای مساوی به طور خودکار دریچه‌ای باز شده و قسمتی از محصول به داخل جعبه‌ای می‌ریزد و این جعبه که بلافاصله در آن بسته می‌شود از کانالهایی که برای همین منظور ساخته شده است بطور خودکار بوسیله فشار هوا و با شیب طبیعی به آزمایشگاه هدایت می‌شود و به طرق مختلف این نمونه مورد آزمایش قرار می‌گیرد و کم و کسری‌ها در هر مرحله اصلاح می‌شود.
برای تهیه سیمان مراحل مختلف شرح داده شده در زیر انجام می‌شود:
1- معادن
2- سنگ شکنها
3- آسیاب کردن مواد
4- خشک‌کنهای مقدماتی
5- پودر کردن مواد اولیه
6- روش تر
7- روش خشک
8- آزمایش نهائی
9- کوره‌های پیش گرم کن
10-سیمان‌پزی
11-کوره‌های سیمان‌پزی
12-مراحل مختلف پخت
13-مدت زمان تهیه سیمان
14-کلینکر
15-آسیاب کردن کلینکر
16-درشتی دانه‌های سیمان
روند تهیه سیمان
معدن سنگ- آسیاب فکی- سالن ذخیره مواد- مخلوط کنها- آسیاب کردن مواد- حوض تهیه لجن برای تهیه سیمان به روش تر- سیلوهای نگهداری خوراک کوره- کوره پیش داغ کن- کوره گردنده خفته و تهیه کلینکر- خنک کنها- انبار کلینکر- آسیاب کلینکر با 2% سنگ گچ- انبار سیمان- بارگیری
انواع سیمان پرتلند از نظر جنس
سیمان ایران به پیروی از انجمن آمریکائی آزمایش و مصالح ASTM(American Society For Testing And Materials )به پنج گروه اصلی تقسیم شده است که هر کدام دارای مشخصات مخصوص و همچنین محل مصرف مخصوص هستند، به شرح زیر:
1-سیمان پرتلند نوع(1) مصرف این گونه سیمان در تمام کارهای ساختمانی مانند پل- تونل- ساختمانهای بتنی و غیره مجاز می‌باشد سازه‌های ساخته شده وسیله این گونه سیمان نباید در معرض حمله سولفاتها باشند در نتیجه ساختن اسکله‌ها و پایه پلها که با آب دریا و یا آبهای سولفاته در تماس می‌باشند با سیمان نوع یک مجاز نیست.
2-سیمان پرتلد نوع(2) سیمان نوع (2) حمله اندک سولفاتها را می‌تواند تحمل کند در نتیجه برای ساختن کانالهای فاضلاب و غیره خوب است.
3-سیمان پرتلند نوع(3) سیمان نوع(3) زودگیر می‌باشد به همین علت در محل‌هائی که احتیاج به قالب‌برداری فوری باشد از این نوع سیمان مصرف می‌شود.
4-سیمان پرتلند نوع(4) در بتن‌ریزیهای انبوه مانند سدها مصرف سیمان پرتلند نوع(4) پیشنهاد می‌گردد.
در مناطق گرم کشور ما مانند مناطق جنوبی خصوصاَ در فصل تابستان که حرارت محیط زیاد است که حرارت هیدراسیون سیمان ممکن است روی فعل و انفعالات سخت شدن آن اثر بگذارد از این نوع سیمان باید استفاده شود.
5-سیمان پرتلند نوع(5) مصرف این نوع سیمان در ساختن اسکله‌ها و پایه‌های پلها و کارهای دریائی پیشنهاد می‌شود همچنین مصرف این نوع سیمان در بنادر جنوبی ایران مخصوصاَ چابهار و کنارک که محیط دارای خورندگی شدید می‌باشد پیشنهاد می‌شود.
سایر انواع سیمان پرتلند 1-سیمان پرتلند ممتاز 2-سیمان زودگیر 3-سیمان ضد سولفات 4-سیمان هوازا 5-سیمانهای رنگی 6-سیمان چاه کنی 7-سیمان روباره 8-سیمان پوزولان 9-سیمان انبساطی 10-سیمان برقی انبار کردن سیمان برای انبار کردن سیمان باید حتماَ اولین ردیف پاکتهای سیمان در حدود 10 سانتی‌متر از زمین فاصله داشته باشد برای این کار می‌توان کیسه‌های سیمان را روی قطعات الواری که به وسیله چند قطعه آجر یا بلوک سیمانی از زمین فاصله دارد قرار داد تا بدین وسیله از سرایت رطوبت زمین به آن جلوگیری شود.
همچنین می‌باید ردیفهای سیمان چند سانتی‌متر( حداقل 10 سانتی‌متر با دیوار اطراف انبار فاصله داشته باشند و تعداد کیسه‌های سیمانی که روی هم قرار می‌گیرد نباید از 10 الی 12 کیسه بیشتر باشد زیرا در غیر این صورت کیسه‌های پائین‌تر در اثر فشار کیسه‌های بالایی کلوخه شده و خاصیت خود را از دست می‌دهد، سیمانی که بدین طریق انبار می‌شود حتی تا یک سال بعد از انبار کردن نیز قابل استفاده می‌باشد و اگر مدت بیشتری انبار شود و یا در اثر رطوبت هوا و فشار در پاکتهای سیمان کلوخه مشاهده گردید بهتر است از مصرف آن در قطعات باربر ساختمان مانند ستونها و پلها خودداری گردد و این نوع سیمان را می‌باید به مصرف ملات برای فرش سنگ یا موزائیک برسانند.
کوره گردنده خفته همانطوری که گفته شد رایج‌ترین و اقتصادیترن نوع کوره برای تهیه سیمان در دنیا کوره گردنده خفته می‌باشد این نوع کوره برای اولین بار در سال 1885 وسیله شخصی بنام فردریک رانسوم Fredrick-Ransome در انگلستان به ثبت رسید این کوره در حدود 50 سانتی‌متر قطر و در حدود 5 متر طول داشت ولی اولین کوره سیمان‌پزی به شکل امروزه با 25 متر طول و حدود 2متر قطر ده سال بعد یعنی در حدود سال 1895 در آمریکا ساخته شد و مورد بهره‌برداری قرار گرفت.
ظرفیت این کوره در حدود 50 تن در روز بود.
کوره‌های فعلی با 100متر طول و 6متر قطر و ظرفیت10هزار تن در روز مشغول کار هستند.
اجزای کوره گردنده خفته 1-کوره اصلی 2-رینگ‌ها 3-دنده کوره 4-غلطکها 5-خنک کنها