سیمان یکی از مهم ترین مصالح ساختمانی

سیمان به عنوان یک ماده اتصال دهنده، از مهم ترین مصالح ساختمانی است. تقریباً هر کار ساختمانی به سیمان نیاز دارد. بنابراین ترکیب سیمان مورد توجه مهندسین است. برای درک اهمیت سیمان، باید عملکرد ترکیبات سیمان را دانست. با تغییر مقدار یک ماده در طول تولید سیمان، می توان به کیفیت سیمان مطلوب دست یافت. در ادامه به برسی سیمان که یکی از مهم ترین مصالح ساختمانی محسوب می‌شود، خواهیم پرداخت.

مواد تشکیل دهنده سیمان

سیمان، مهم ترین مصالح ساختمانی هشت ماده‌ی اصلی در ترکیب خود دارد. درصد کلی این مواد در سیمان به شرح زیر است:

ویژگی های اصلی این ترکیبات سیمانی به همراه عملکرد و مفید یا مضر بودن آنها در زیر آمده است:

آهک

آهک اکسید کلسیم یا هیدروکسید کلسیم است. این متریال در ساخت سیمان نقش بسزایی دارد. جهت مشاهده و خرید آهک می‌توانید به سیوان لند مراجعه کنید.

فواید و ضررات آهک

• وجود آهک در سیمان، مهم ترین مصالح ساختمانی، به مقدار کافی برای تشکیل سیلیکات ها و آلومینات های کلسیم لازم است.
• کمبود آهک خاصیت استحکام سیمان را کاهش می دهد.
• کمبود آهک باعث گیرش سریع سیمان می شود.
• آهک اضافی سیمان را نامناسب می کند.
• وجود بیش از حد آهک باعث انبساط و متلاشی شدن سیمان می شود.

سیلیس

• دی اکسید سیلیکون به نام سیلیس با فرمول شیمیایی SiO2 شناخته می شود.
• مقدار کافی سیلیس باید در سیمان یا همان مهم ترین مصالح ساختمانی وجود داشته باشد تا دی کلسیم و سیلیکات تری کلسیم وجود داشته باشد.
• سیلیس به سیمان استحکام می بخشد.
• سیلیس معمولاً به میزان حدود 30 درصد سیمان وجود دارد.

آلومینا

• آلومینا اکسید آلومینیوم است. فرمول شیمیایی Al2O3 است.
• آلومینا خاصیت گیرش سریع را به سیمان می دهد.
• دمای کلینکرینگ با وجود مقدار لازم آلومینا کاهش می یابد.
• آلومینا اضافی سیمان را ضعیف می کند.

منیزیم

• اکسید منیزیم. فرمول شیمیایی MgO است.
• منیزیم نباید بیش از 2% در سیمان، مهم ترین مصالح ساختمانی وجود داشته باشد.
• منیزیم اضافی استحکام سیمان را کاهش می دهد.

اکسید آهن

• فرمول شیمیایی Fe2O3 است.
• اکسید آهن به سیمان رنگ می بخشد.
• به عنوان یک شار عمل می کند.
• در دمای بسیار بالا، به واکنش شیمیایی با کلسیم و آلومینیوم وارد می شود و آلومینوفریت تری کلسیم را تشکیل می دهد.
• تری کلسیم آلومینیوم فریت سختی و استحکام را به سیمان می بخشد.

سولفات کلسیم

• فرمول شیمیایی CaSO4 است
• این در سیمان به شکل گچ (CaSO4.2H2O) وجود دارد.
• این عمل گیرش سیمان را کند یا کند می کند.
• سولفور تری اکسید : فرمول شیمیایی so3 است
• نباید برای بیش از ۴ / ۹۷ درصد حضور داشته باشد .
• گوگرد مازاد باعث بی‌اعتبار شدن سیمان می‌شود .

قلیایی

• نباید مقدار مواد قلیایی در مهم ترین مصالح ساختمانی بیش از ۳۳ / ۹۷ % باشد .
• ماده قلیایی اضافی شکوفا می‌شود .

این مواد در هنگام سوزاندن و همجوشی دچار واکنش‌های شیمیایی می‌شوند و ترکیبات زیر را به وجود می‌آورند:

• سیلیکات تری کلسیم C3S ( 3CaO.SiO2 )
• سیلیکات دی کلسیم ( C2S ( 2CaO.SiO2
• تری کلسیم آلومینات C3A ( 3CaO.Al2O3 )
• تترا کلسیم آلومینوفریت C4AF (4CaO.Al2O3 )

نسبت این چهار ترکیب در سیمان‌های گوناگون، با هم متفاوت است. در بین این چهار ترکیب مهم ترین مصالح ساختمانی، یعنی همان سیمان‌ها، سیلیکات تری کلسیم و سیلیکات دی کلسیم بیشترین مقاومت را دارند و گیرش اولیه‌ی مهم ترین مصالح ساختمانی به دلیل وجود آلومینات تری کلسیم است. سیلیکات تری کلسیم به سرعت هیدراته شده و به مقاومت اولیه کمک زیادی می‌کند. سهم سیلیکات دی کلسیم پس از گذشت هفت روز تا یک سال اتفاق می‌افتد. اما آلومینات تری کلسیم به سرعت هیدراته شده و گرمای زیادی تولید می‌کند. آلومینات در 24 ساعت اول تنها کمک کمی به قدرت سیمان، مهم ترین مصالح ساختمانی می‌کند.

در مقابل تترا کلسیم الومینو فریت نسبتا غیر فعال است و هر چهار ترکیب در صورت مخلوط شدن با آب، گرما تولید می‌کنند. این گرمای تولید شده توسط آلومینات به مقدار حداکثر و توسط سیلیکات دی کلسیم حداقل است. به همین دلیل است که آلومینات تری کلسیم بیشترین سهم را در خواص نامطلوب بتن بر عهده دارد. سیمانی که C3A کمتری در ترکیب خود دارد، دارای مقاومت نهایی بالاتر، تولید گرمای کمتر و ترک خوردگی کمتری است.

فرآیند تولید مهم ترین مصالح ساختمانی

تولید و ساخت سیمان مانند بساری از مصالح ساختمانی، در معدن آغاز می‌شود، یعنی جایی که مواد اولیه‌ی سیمان، مهم ترین مصالح ساختمانی مانند: سنگ آهک، سیلیس، آلومینات، مواد معدنی فریک و سایر مواد به دست می‌آید. این مواد بر حسب مواد تشکیل دهنده‌ی سیمان به صورت زیر است:

• برخی از مواد معمولی مورد استفاده برای کربنات کلسیم در سنگ آهک، گچ، سنگ مرمر، مارن و پوسته‌ی صدف وجود دارند.
• برخی از مواد معمولی مورد استفاده برای آلومینا شامل شیل، رس، سرباره، خاکستر بادی، بوکسیت، ضایعات فرآیند آلومینا و گرانیت هستند.
• برخی از مواد معمولی مورد استفاده برای سیلیس شامل: ماسه، رس، سنگ، سفال، شیل، سرباره و خاکستر بادی هستند.
• برخی از مواد معمولی مورد استفاده برای آهن در سنگ معدن آهن، گرد و غبار دود کوره بلند، کلینکر پیریت، مقیاس آسیاب و خاکستر است.

روش‌های کلی استخراج، به صورت سطحی است. در حالی که برخی از سیلیکات‌ها مانند شن و ماسه معمولا از طریق لایروبی دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و آبراهه‌ها استخراج می‌شوند.  چند معدن سنگ آهک زیرزمینی وجود دارند اما بیشتر آن‌ها چاله‌های سطح زمین هستند. کارخانه‌های تولید سیمان معمولا در محل مواد معدنی موردنیاز قرار دارند که این امر سبب صرفه جویی در هزینه‌های حمل و نقل و کاهش قیمت سیمان، مهم ترین مصالح ساختمانی می‌شود.

پس از مرحله‌ی استخراج مواد معدنی مورد استفاده، آن‌ها را در کارخانه خرد می‌کنند که به آن غربالگری گفته می‌شود، تا اندازه‌ی ذرات موردنظر را تولید کنند. گاهی اوقات مواد اولیه با افزودن آب در آسیاب گلوله‌ای مرطوب شده و دوغاب تولید می‌کند. خلاصه پودر آسیاب شده برای پردازش گرما به کوره دوار منتقل می‌شود.

در این کوره ابتدا دی اکسید کربتن از کربنات‌های کلسیم خارج شده و سپس مواد اولیه در دمای حدود 2700 درجه‌ی فارنهایت ذوب می‌شوند. کلینکر سیمان به شکل توده‌ای است. ذرات مورد استفاده برای کلینکر از حدود 2 اینچ تا 10 اینچ تعریف شده. در مرحله‌ی بعد کلینکر در اسیاب گلوله‌ای، آسیاب شده و به عنوان سیمان پرتلند، مهم ترین مصالح ساختمانی، تهیه می‌شود.

در نهایت محصول بدست آمده به صورت پودر خاکستری ریز درون کیسه‌های 50 کیلوگرمی بسته بندی و برای مصرف، به بازار عرضه می‌شوند.

کارکرد اصلی مهم ترین مصالح ساختمانی

کارکرد اصلی سیمان براساس فرایند هیدراتاسیون است، یعنی این محصول در صورت اضافه شدن آب به آن سفت می‌شود. بعضی از مواد موجود در سیمان هیدرولیکی، به دلیل استفاده از آب، ئاکنش‌هایی را آغاز می‌کنند و این واکنش‌ها باعث می‌شوند تا مخلوط، با کاهش زمان پخت خیلی سریع جا افتاده و سخت شود.

ماهیت سیمان، مهم ترین مصالح ساختمانی، باعث شده تا این محصولات در برابر صدمات ناشی از آب و حملات شیمیایی نفوذ ناپذیر باشد. به همین جهت برای ساخت سازه‌هایی که در تماس، نزدیک یا غوطه ور در آب هستند بسیار مناسب است.

کلام پایانی

در آخر امیدواریم که این مطالب توانسته باشد پاسخگوی سوالات شما باشد. همانطور که گفته شد سیمان از مهم ترین مصالح ساختمانی محسوب می‌شود که ماده‌ی اصلی سازنده‌ی بتن است، مصالحی که کاربرد فراوانی در صنعت ساختمان سازی دارند و امروزه برای استحکام هر سازه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر شما هم قصد استحکام سازی ساختمان خود را دارید این محصولات بهترین گزینه هستند. جهت خرید و استعلام قیمت بتن به سیوان لند مراجعه کنید و از تخفیف‌های این سایت بهره مند شوید.