مقاله تحلیلی: 14 نوع مختلف سیمان

تاریخچه سیمان

سیمان ترکیبی از مواد مختلف است و یک از موارد تشکیل‌دهنده بتن به‌حساب می‌آید. مصریان اولین بار مصالح سیمانی را با سوزاندن گچ ساختند. پس‌ازآن رومی‌ها و یونانی‌ها از مصالح سیمانی به‌دست‌آمده از سوزاندن سنگ‌آهک استفاده کردند.

رومی‌ها دریافتند که خاکستر آتششانی و توف (نوعی سنگ آتششانی پر خلل و فرج)، وقتی با سنگ‌آهک مخلوط می‌شوند ملاتی باکیفیت بالا تولید می‌کنند (اولین نشانه‌های ساخت بتن). از آن به بعد آن‌ها شروع به‌اضافه کردن مصالح مختلف به این مخلوط برای افزایش کارایی ملات کردند.

آیا می‌دانید؟

رومی‌ها برای افزایش کارایی ملات به آن شیر و خون اضافه می‌کردند؟ واقعیت این است که هموگلوبین به‌عنوان یک رقیق‌کننده باعث به افزایش کارایی مخلوط می‌شد؛ اما بعدها دریافتند که این کار دوام بتن را کاهش می‌دهد.

سیمان پورتلند اولین بار توسط جوزف آسپدین که یک بنا و سازنده بود، ساخته شد. او سیمان پورتلند را در 21 اکتبر سال 1824 ثبت اختراع کرد. از آن به بعد تلاش‌های پیوسته‌ای روی سیمان انجام شد و کشف شد که تغییر ترکیب شیمیایی سیمان باعث ایجاد مشخصات و خواص مختلف در آن می‌شود. در شرایطی که نیاز زیادی به سیمان بود، انواع سیمان‌هایی که با تغییر در ترکیب شیمیایی سیمان پورتلند ایجادشده بودند، به نظر جوابگو نبود. آزمایش‌هایی انجام شد تا مصالح جدیدی به سیمان اضافه شود که به آن افزودنی گفته می‌شود. این مصالح در زمان خرد کردن یا هنگام ساخت سیمان به آن اضافه می‌شوند. استفاده از افزودنی‌ها، تغییر در ترکیب شیمیایی و مصالح خام باعث به وجود آمدن انواع مختلف سیمان شد.

 سیمان عمدتاً به دودسته تقسیم می‌شود:

1. سیمان هیدرولیکی
2. سیمان غیر هیدرولیکی

سیمان هیدرولیکی

سیمانی که در حضور آب و به دلیل هیدراسیون سخت می‌شود (به واکنش شیمیایی بین سیمان و آب هیدراسیون گفته می‌گویند). این نوع سیمان می‌تواند زیر آب هم سخت شود. سیمان پورتلند بهترین نمونه سیمان هیدرولیکی است.

سیمان غیر هیدرولیکی

سیمانی که در آب سخت نمی‌شود را سیمان غیر هیدرولیکی می‌نامیم. این نوع سیمان هنگامی‌که با کربن دی‌اکسید اتمسفر واکنش می‌دهد سخت می‌شود (کربناسیون). این سیمان در برابر حمله مواد شیمیایی بعد از سخت شدن مقاوم است. سیمان غیر هیدرولیکی با استفاده از آهک غیر هیدرولیکی، گچ و اکسی کلرید ساخته می‌شود که خاصیت مایع دارد.

سیمان پورتلند معمولی (OPC)

این معمول‌ترین نوع سیمان است که در سطح گسترده‌ای استفاده می‌شود. مقاومت خوبی در مقابل ترک‌خوردگی و جمع شدگی ناشی از خشک شدن و مقاومت کمی در برابر حمله شیمیایی دارد. OPC برای کارهای ساختمانی که در معرض حمله سولفات هستند، مناسب نیست.

سیمان پورتلند معمولی با گریدهای33، 43 و 53 در دسترس است. گرید سیمان‌ نشان‌دهنده مقاومت 28 روزه آن‌ها است، به‌عنوان‌مثال مقاومت سیمان پورتلند معمولی گرید 33 بعد از 28 روز 33 نیوتن بر میلی‌متر مربع خواهد بود.

سیمان زود گیر

سیمان زود گیر شباهت زیادی به سیمان پرتلند معمولی دارد. مقاومت اولیه با اضافه کردن C3S در مخلوط و کاهش مقدار C2S افزایش پیداکرده است. همان‌گونه که از نام این سیمان هم پیداست، این نوع سیمان زمانی استفاده می‌شود که مقاومت اولیه بالا موردنیاز است. به‌عنوان‌مثال در روسازی‌ها در راه‌های پرترافیک.

مقاومت سیمان زود گیر در سن 3 روز تقریباً مشابه مقاومت 7 روزه سیمان پرتلند معمولی است. مقدار آب موردنیاز آن مشابه سیمان پرتلند معمولی است. این نوع سیمان برای ساخت سازه‌هایی با بتن‌ریزی زیاد استفاده نمی‌شود.

سیمان پرتلند کم گرما

این نوع سیمان با کاهش C3S و افزایش مقدار C2S در سیمان ساخته می‌شود. این سمیان از مقاومت فشاری کمتری نسبت به سیمان پرتلند معمولی برخوردار است. مقدار آهک کمتری هم نسبت به OPC دارد. این نوع سیمان اغلب برای ساخت دیوارهای حائل استفاده‌شده و اکیداً برای سازه‌های بتنی لاغر مناسب نیست.

سیمان پرتلند مقاوم در برابر سولفات

این نوع سیمان با پایین نگه‌داشتن مقدار C3A به‌اندازه کمتر از 5% تولید می‌شود. این نوع سیمان زمانی استفاده می‌شود که سازه مستعد حمله سولفاتی شدید است (شرایط قلیایی). به‌طور مثال می‌توان به شرایطی که در سازه‌های دریایی و مخازن تصفیه فاضلاب وجود دارد، اشاره کرد.

سیمان پرآلومین

این نوع سیمان مقدار آلومین بالای حدود 35% دارد که به افزایش مقاومت اولیه در دوره زمانی کوتاه منجر می‌شود. این نوع سیمان زمانی استفاده می‌شود که سازه تحت اثر آب دریا، کارخانه مواد شیمیایی و کوره‌ها قرار دارد.

سیمان سرباره کوره بلند

این نوع سیمان ارزان‌تر از سیمان پرتلند معمولی است. این سیمان با آسیاب کردن کلینکر سیمان پرتلند معمولی و سرباره کوره بلند تولید می‌شود. سیمان سرباره کوره بلند گرمای هیدراسیون کمی داشته و مقاومت اولیه آن هم پایین‌تر است.

سیمان رنگی

این نوع سیمان بانام کالکریت هم شناخته می‌شود. این سیمان با اضافه کردن رنگ‌دانه‌ها به OPC تولید می‌شود. این ملات برای بندکشی کاشی‌ها استفاده می‌شود.

سیمان پوزولانی

پوز ولان مصالحی است که به دلیل فوران آتش‌فشان ایجاد می‌شود. یک مصالح سیلیسی است که 80% آن را رس تشکیل می‌دهد. سیمان پوزولانی با مخلوط کردن 30% پوز ولان به کلینکر سیمان پرتلند معمولی تولید می‌شود. این نوع سیمان در ساخت‌وساز سدها و بندها استفاده می‌شود.

سیمان هوازا

این سیمان با اضافه کردن 0.025 تا 0.1 درصد عامل هوازا به کلینکر سیمان پرتلند معمولی ساخته می‌شود. عوامل هوازا عموماً از رزین‌های چوب، کلسیم، روغن‌های گیاهی و چربی‌های حیوانی ساخته می‌شوند.

سیمان آب‌گریز

این نوع سیمان با آسیاب کردن کلینکر سیمان پرتلند معمولی به همراه اسید اولئیک یا استریک اسید تولید می‌شود. این اسیدها یک‌لایه دافع آب دور ذرات سیمان ایجاد می‌کنند که عمر مفید سیمان را افزایش می‌دهند. این لایه که دور تمام ذرات سیمان ایجادشده است سرعت تخریب سیمان در طول انبار شدن به مدت طولانی، حمل‌ونقل یا در شرایط نامطلوب را افزایش می‌دهد. وقتی سیمان و سنگ‌دانه‌ها با هم مخلوط می‌شوند این لایه شکسته می‌شود و ذرات سیمان را در معرض هیدراسیون معمول قرار می‌دهند.

سیمان منبسط شونده

این نوع سیمان با اضافه کردن پایدار کننده‌هایی که باعث انبساط سیمان می‌شوند تولید می‌شود. این کار را می‌توان با اضافه کردن 8 تا 20 درصد سولفوآلومینات و 15 درصد پایدارکننده به کلینکر سیمان پرتلند معمولی انجام داد.

بتن ساخته‌شده با OPC حین سخت شدن به دلیل از دست دادن آب آزاد جمع می‌شود. بتن به‌صورت پیوسته و در درازمدت هم جمع شدگی را تجربه می‌کند. سیمان استفاده‌شده برای دوغاب ریزی نباید جمع شود یا تغییر حجم بدهد، به همین دلیل ما از سیمان منبسط شونده استفاده می‌کنیم. سیمان منبسط شونده هیچ تغییر حجمی بعد از سخت شدن از خود نشان نمی‌دهد.

سیمان‌سفید

این نوع از سیمان با کاهش اکسید آهن در سیمان پرتلند معمولی به دست می‌آید. مقاومت و دوام آن مشابه با OPC است. سیمان‌سفید برای بندکشی کاشی‌ها و دیگر کارهای داخلی استفاده می‌شود.

سیمان پرتلند ضدآب

این نوع سیمان با اضافه کردن درصدهای کمی از فلزات به OPC در هنگام آسیاب کردن به دست می‌آید. این نوع سیمان در پی‌ها، مخازن آب و دیگر سازه‌های نگه‌دارنده آب استفاده می‌شود.

سیمان چاه نفت

برای استخراج نفت از سنگ‌های رسوبی لایه‌ای، چاه‌های نفت باید عمق‌های بیشتری داشته باشند. برای انتقال ایمن نفت استخراجی یک قالب فولادی در چاه وارد می‌شود. نفت یا گاز از بین سنگ و قالب فولادی فوران می‌کند. برای پر کردن این فضاها از سیمان چاه نفت استفاده می‌شود. سیمان چاه نفت با اضافه کردن کند گیر کننده‌ها به سیمان پرتلند معمولی ساخته می‌شود.

 منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.