تحقیق مقاله مصالح شناسی

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:

معادن

سنگ شکن ها

آسیاب کردن مواد

خشک‌ کن های مقدماتی

پودر کردن مواد اولیه

روش تر

روش خشک

آزمایش نهائی

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.