انواع سیمان پرتلند

به طور كلی سیمان های ساختمانی به دو نوع پرتلند و غیر پرتلند تقسیم می‌شوند. در گذشته قیر، گچ و آهک قسمت عمده سیمان های غیر پرتلند را تشكیل می دادند. لكن امروزه انواع مواد پلیمری به عنوان سیمان های غیر پرتلند مورد توجه قرار گرفته اند. مواد پلیمری دارای خواص بسیار گوناگون و مفیدی هستند. البته پاره ای مشكلات خاص خود مانند عدم مقاومت در برابر آتش، تغییر خواص در دراز مدت و از همه مهمتر، قیمت بسیار بالا را هم دارند.

1 – انواع سیمان پرتلند بر مبنای استاندارد ایران

در استاندارد ایران كه بر مبنای استاندارد ASTM تدوین شده است، سیمان پرتلند به پنج تیپ (نوع) تقسیم می شود كه عبارتند از:

تیپ 1 – سیمان پرتلند معمولی

تیپ 2 – سیمان پرتلند اصلاح شده

تیپ3 – سیمان پرتلند زود سخت شونده

تیپ 4 – سیمان پرتلند با حرارت كم

تیپ 5 – سیمان پرتلند ضد سولفات

تجهیزات لازم برای تولید هر پنج نوع سیمان فوق و خط تولید آنها مشابه است و عمده اختلاف در مقدار مواد اولیه و درجه حرارت كوره می‌باشد.

1 – 1 – سیمان پرتلند تیپ 1

همانطور كه از نام سیمان مشخص است، به طور معمول در كارها از این نوع سیمان استفاده می شود؛ مگر اینكه ویژگی خاصی مدنظر باشد. در استاندارد ایران سیمان تیپ 1 به سه دسته تقسیم می شود كه عبارتند از : 325-1 ، 425-1، 525-1. این تقسیم بندی بر مبنای مقاومت 28 روزه نمونه‌های سیمانی است:

حداقل مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند معمولی 325ـ1 = 325 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع یا 32.5 مگاپاسگال

حداقل مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند معمولی 425ـ1 = 425 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع یا 42.5 مگاپاسگال

حداقل مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند معمولی 525ـ1 = 525 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع یا 52.5 مگاپاسگال

1 – 2 – سیمان پرتلند تیپ 2

با اصلاحاتی كه در خط تولید این نوع سیمان صورت پذیرفته، درصد  فاز «سه کلسیم آلومینات» در آن به حداكثر 8 درصد محدود شده است. این امر با كاستن از میزان خاک رس در مواد اولیه امكانپذیر است. چرا كه سه کلسیم آلومینات حاوی اكسید آلومینیوم است و این اكسید در خاک رس وجود دارد. لذا جهت كاهش باید از میزان خاک رس كاست. كم شدن سه کلسیم آلومینات باعث كاهش حرارت هیدراتاسیون و همچنین مقاوم شدن سیمان در برابر حمله سولفاتها می شود. زیرا این فاز از ترکیبات اصلی سیمان در مجاورت آب با سولفات ها تركیب شده و ماده‌ای به نام سولفو آلومینات کلسیم (معروف به اترینگایت یا اترینژیت) به وجود می آورد كه در اثر جذب آب متورم شده و ایجاد ترك می كند.

1 – 3 – سیمان پرتلند تیپ 3

زمان گیرش این نوع سیمان، مشابه سیمان پرتلند معمولی است. اما مقاومت اولیه آن به سرعت زیاد می‌شود؛ به گونه‌ای كه در سه روز، به مقاومت هفت روزه سیمان تیپ 1 می رسد. یادآوری می ‌كنیم كه سیمان زود سخت شونده با سیمان زودگیر تفاوت دارد. مفهوم زودگیر یعنی زمان گیرش سریع كه با مفهوم كسب مقاومت سریع متفاوت است. در این نوع سیمان، كسب مقاومت سریع با آزاد شدن گرمای هیدراتاسیون زیادی همراه است و لذا نباید از این نوع سیمان در بتن ریزی های حجیم استفاده كرد. زیرا بتن در اثر گرمای زیاد هیدراتاسیون منبسط می شود و در همان حال گیرش حاصل می كند. اما پس از سرد شدن، پدیده انقباض بتن را تحت كشش قرار می دهد و باعث ایجاد ترک هایی در آن می شود. برای دستیابی به این نوع سیمان در مرحله تولید عمدتاً دو كار انجام می‌شود:

الف – میزان فاز «سه کلسیم سیلیکات» در سیمان افزایش می یابد. این فاز وظیفه تأمین مقاومت اولیه را بر عهده دارد.

ب – در آسیاب نهایی آن را نرمتر از سیمان پرتلند معمولی می كنند (حدود 3200 سانتیمترمربع در گرم).

در صورت عدم دسترسی به این نوع سیمان، می توان از سیمان پرتلند معمولی 525-1 بهره جست. امروزه مواد دیگری نیز به سیمان اضافه می كنند و سیمان های خیلی زود سخت شونده و سوپر سخت شونده بدست می آورند. در مصرف این نوع سیمان ها باید دقت داشت كه دقیقاً مطابق روش ارائه شده در راهنمای آن عمل شود.

1 – 4 – سیمان پرتلند تیپ 4

در این نوع سیمان از طریق كم كردن میزان فازهای «سه کلسیم آلومینات» و «سه کلسیم سیلیکات»، از حرارت هیدراتاسیون را تا حد زیادی كاسته می شود و از آن در بتن ریزی های حجیم استفاده می كنند. البته میزان تولید این نوع سیمان در دنیا كم است و سعی می‌شود از سیمان های جایگزین (همچون تیپ 5) استفاده شود. شایان ذکر است که جهت كاستن حرارت هیدراتاسیون در بتن ریزی روشهای دیگری نیز وجود دارد كه عبارتند از:

پیش سردكن: در این روش به جای آب از پودر یخ استفاده می شود. همچنین سعی بر آن است كه سنگدانه ها حتی المقدور خنک باشند. برای این منظور شن و ماسه را از درون تونل های خنك كننده عبور می دهند. به موازات آنها از میزان مصرف سیمان در بتن نیز تا حد امكان می كاهند.

پس سردكن: در این روش لوله های مسی یا گلوانیزه مناسبی را در لابلای محدوده بتن ریزی قرار می دهند و هنگام بتن ریزی و در طول زمان عمل‌ آوری، از میان آنها آب یا هوای سرد عبور می دهند. این لوله ها در بتن مدفون شده و در آن باقی می ماند.

1 – 5 – سیمان پرتلند تیپ 4

در این نوع سیمان كه با هدف استفاده در جاهایی كه در معرض حملات سولفاتی است ساخته می‌شود، درصد فاز «سه کلسیم آلومینات»  به حداكثر 5 درصد محدود شده است. از آنجا كه حرارت هیدارتاسیون این نوع سیمان بسیار كمتر از حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی است، می توان از آن در بتن ریزی های حجیم استفاده كرد. تذكر این نكته ضروری است كه سرعت كسب مقاومت این نوع سیمان كمتر از تیپ 1 است؛ به طوری كه در 28 روز، حدود 91 درصد مقاومت 28 روزه سیمان تیپ 1 را بدست می آورد.

2 – انواع دیگر سیمان های پرتلند

2 – 1 – سیمان پرتلند پوزولانی

پوزولان ها مواد سیلیسی یا سیلیسی آلومیناتی هستند كه خود قابلیت چسبندگی ندارند؛ اما به صورت پودر در كنار رطوبت با آهک تركیب می شوند و تركیبات سیلیكات كلسیم به وجود می آورند كه خاصیت چسبندگی دارند. در تهیه سیمان های پرتلند پوزولانی، درصد مشخصی از مواد پوزولانی را به سیمان پرتلند می افزایند و با سیمان حاصل، خواص جدیدی را تأمین می كنند. یكی از مهمترین خواص این سیمان ها مقاومت در برابر حمله سولفات ها می باشد. پودر سیمان پرتلند در مجاورت آب، ژل سیمان را به وجود می‌آورد. هیدروکسید کلسیم ماده‌ای است كه در ژل سیمان یافت می شود و معایبی را به همراه دارد كه عبارتند از:

الف – آب هنگام خروج از لوله های مویین بتن، مقداری هیدروکسید کلسیم را در خود حل نموده و به خارج منتقل می كند. هیدروکسید کلسیم در مجاورت هوا با دی اکسید کربن تركیب می شود و کربنات کلسیم و آب را به وجود می آورد كه پس از تبخیر آب آن، کربنات کلسیم باقیمانده به صورت سفیدک هایی بر سطح بتن ظاهر می شود.

ب – جای هیدروکسید کلسیم خارج شده از بتن خالی می‌ماند كه این خود، عاملی در جهت افزایش نفوذپذیری بتن است.

ج – هیدروکسید کلسیم بستر مناسبی برای حمله سولفات ها به وجود می آورد. زیرا سولفات ها به آن حمله كرده، گچ به وجود می آورند. این گچ در اثر جذب رطوبت متورم می شود و همان مسأله حمله سولفات ها به وقوع می پیوندد. پوزولان ها با هیدروکسید کلسیم موجود در سیمان تركیب می شوند و سیلیكات كلسیم به وجود می آورند كه ماده ای با خاصیت چسبندگی می باشد. در حقیقت پوزولان ها یك ماده مضر در سیمان را به ماده ای مفید تبدیل می كنند. تا مدت ها گمان بر آن بود كه مقابله با حمله سولفات ها فقط از طریق كاستن میزان فاز سه کلسیم آلومینات و استفاده از سیمان تیپ 5 میسر است. اما امروزه مشخص شده است كه میزان زیاد هیدروکسید کلسیم نیز بستر مناسبی جهت حمله سولفات ها فراهم می آورد و یکی از راه های مقابله با آن استفاده از سیمان پرتلند پوزولانی است.

سیمانهای پوزولانی بر اساس میزان پوزولان موجود در آنها به صورت «سیمان پوزولانی X درصد» بیان می شوند. آیین نامه حداكثر میزان مجاز پوزولان در سیمان پرتلند پوزولانی را 15 درصد می داند. البته در برخی سیمان ها میزان پوزولان تا مقادیری بسیار بیش از این هم می باشد؛ اما چنین سیمان هایی پرتلند محسوب نمی شوند. بلكه سیمان های پوزولانی با خواص مربوط به خود هستند. حرارت هیدراتاسیون پرتلند پوزولانی بسیار پایینتر از سیمان های پرتلند معمولی است و لذا در بتن ریزی های حجیم همچون سد سازی ها كاربرد دارند. اما در زمستان كه خطر یخ زدگی وجود دارد نباید از آنها استفاده كرد. همچنین مقاومت آنها تا پیش از یك سال كمتر از مقاومت سیمان های عادی می باشد. لذا از سیمان های پرتلند پوزولانی در قسمتهایی كه نیاز به كسب مقاومت سریع است نمی توان استفاده كرد. مواد پوزولانی به دو گونه در طبیعت یافت می‌شوند:

پوزولانهای طبیعی، شامل خاكسترهای آتشفشانی است كه از دهانه كوه های آتشفشان خارج می شود و در اطراف این كوه ها به صورت پوكه جمع می شود. شاید قدیمی ترین خاكستر آتشفشانی كه در صنعت سیمان به كار گرفته شد، خاكسترهای موجود در دهكده پوزولان در دامنه كوه آتشفشان وزوو در ایتالیا باشد. نام پوزولان نیز از همین جا كسب شده است. استاندارد شماره 3433 ایران خواص پوزولان های طبیعی را به دقت بیان كرده است كه در هر مورد، پوزولان مورد نظر باید تجزیه و با استاندارد تطبیق داده شود. از مهمترین مشكلات پوزولان های طبیعی. غیر یكنواختی آنهاست كه در تولید سیمان یكنواخت ایجاد مشكل می كند. امروزه پوزولان های طبیعی كاربرد چندانی ندارند. پوزولان های مصنوعی گونه دیگری از پوزولان ها هستند كه برخلاف پوزولان های طبیعی، كاربردهای متعددی دارند. دو نوع عمده آنها عبارتند از:

الف – خاكستر بادی

ب – دوده سیلیسی

خاكستر بادی از سوختن ذغال سنگ در كوره های نیروگاه برق كه از این ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می كنند، بدست می‌آید. این ماده بر خلاف دوده سیلیسی كه در دو كارخانه «ازنا» در نزدیكی خرم آباد و «سمنان» تهیه می‌شود، در ایران تولید ندارد. جهت تهیه دوده سیلیسی، با استفاده از برق فشار قوی جرقه‌ای الكتریكی در انباشته ای از سنگ سیلیس به وجود می آورند. دوده ای كه بدین طریق بدست می آید، همان دوه سیلیسی است. ذرات دوده سیلیسی حدود 100 بار كوچكتر از ذرات سیمان است و به دلیل همین نرمی زیاد هنگام استفاده از آنها یا باید میزان آب مصرفی را افزود یا از مواد روان كننده استفاده نمود.

2 – 2 – سیمان پرتلند سرباره‌ای

به موادی كه در بالای كوره بلند ذوب آهن جمع می شوند و به عنوان ضایعات صنعت فولاد شناخته شده اند، سرباره می گویند. سرباره اگر به آهستگی سرد شود، حالت بلوری پیدا می كند كه مصرف چندانی ندارد. اما اگر آن را به سرعت سرد كنیم، به صورت آمورف یا شیشه ای در می آیند كه پس از پودر شدن، در صنعت سیمان كاربرد دارد. برای تسریع در سرد شدن سرباره از جت آب سرد استفاده می شود. از آنجا كه سختی سرباره بیشتر از سیمان است، باید هر یك جداگانه آسیاب و در نهایت مخلوط شوند. در صورتیكه سیمان و سرباره با هم مخلوط شوند، بنا به دلایل فوق، ذرات سیمان نرمتر از سرباره ها خواهد شد. در تركیب شیمیایی سرباره ها اکسیدهایی نظیر سیلیكات ها، آلومینو سیلیكات ها و كلسیم وجود دارد كه مقدار آنها در سرباره كوره های مختلف، متفاوت و به جنس مواد اولیه مصرفی كوره وابسته است. در ایران استاندارد شماره 3517 مشخصات سیمان های پرتلند سرباره ای كه شباهت به سیمان های پرتلند پوزولانی دارد را بیان می كند.

2 – 3 – سیمان پرتلند بنایی

یكی از مصارف سیمان، تهیه ملات و استفاده از آن در آجركاری است. بدین منظور ملات مورد استفاده باید خصوصیات ذیل را دارا باشد.

الف – باید آب خود را حفظ كند. زیرا در حالت عادی آجر در مجاورت ملات آب ملات را جذب می كند و اصطلاحاً ملات را می سوزاند. چنین ملاتی به علت عدم وجود آب كافی برای هیدراتاسیون سیمان، چسبندگی و مقاومت مناسبی ندارد.

ب – خشن نبوده و راحت پخش شود.

ج – ترک خوردگی در آن تا حد امكان كم باشد.

ملاتی كه از سیمان عادی تهیه می شود، خصوصیات فوق را ندارد. اولاً در برابر آجر آب خود را از دست می دهد. یعنی آجر آب آن را می كشد. برخی بنّاها برای كاستن این اثر آجر، آنها را پیش از آجركاری «زنجاب» می كنند. یعنی آنها را برای مدت معین در آب غوطه ور می نمایند. ثانیاً پخش كردن ملات ماسه سیمان چندان ساده نیست. به عبارتی این ملات خشن است. استادان بنّا برای رفع این مشكل، به ملات سیمان، خاک رس یا آهک می افزایند. این مسایل متخصصان را به فكر تولید سیمانی با خواص مطلوب جهت كار بنایی ترغیب نمود كه نتیجه آن تولید سیمان پرتلند بنایی بود. در تولید این سیمان مقداری سنگ‌ آهک را همراه سیمان آسیاب می كنند. با وجود اینكه مقاومت این سیمان از سیمان پرتلند معمولی كمتر است (در حدود 200 کیلوگرم بر سانتیمترمربع)، اما برای بنایی بسیار مناسب است. چرا كه مقاومت خود قالب های آجر چیزی در حدود 80 کیلوگرم بر سانتیمترمربع است. لذا مقاومت زیاد ملات كارایی ندارد و در صورت رسیدن بار به این حد، آجرها خرد می شوند. لازم به ذكر است افت مقاومت سیمان به ازای افزودن تا 50 درصد آهک، در حدود 5 درصد است. معمولاً جهت متمایز كردن سیمان پرتلند بنایی با سیمان پرتلند عادی. حداكثر 10 درصد به آن پودر قرمز رنگ هماتیت كه در جزیره هرمز یافت می شود، اضافه می کنند كه نتیجه آن پودر صورتی رنگ سیمان خواهد بود. استاندارد شماره 3516 ایران، مشخصات سیمان پرتلند بنایی را بیان كرده است. دقت شود که از سیمان پرتلند بنایی به هیچ وجه نمی‌ توان در صنعت بتن استفاده كرد.

2 – 4 – سیمان پرتلند آهكی

روش تولید سیمان آهکی كه در آلمان به سیمان P.K.Z   معروف است، مشابه سیمان پرتلند بنایی می باشد. با این تفاوت كه در تولید سیمان پرتلند بنایی از همان پودر سنگ آهک كه از مواد اولیه كارخانه است استفاده می‌شود، در حالیكه در تولید سیمان پرتلند آهكی از پودر آهک ویژه كه دارای خواص معین در استانداردهای مربوطه است، استفاده می شود. خواص این سیمان مشابه سیمان پرتلند معمولی است. سیمان آهکی در 28 روز مقاومت 330 کیلوگرم بر سانتیمترمربع  می‌ دهد و لذا می توان آن را در تهیه بتن به كار برد. علت عمده تولید این نوع سیمان، مسأله اقتصادی است.

2 – 5 – سیمان پرتلند سفید

رنگ سیاه سیمان ناشی از تركیبات آهن و منگنز موجود در آن است. لذا جهت از بین بردن آن، باید تركیبات عناصر فوق به کمتر از 1 درصد محدود شود. همچنین در آسیاب سیمان به جای استفاده از گلوله های فلزی كه در اثر سایش مقداری آهن وارد سیمان می كنند، از گلوله های سرامیكی استفاده شود. از طرفی تركیبات آهن در سیمان نقش كاتالیزور را داشته و از افزایش دمای پخت جلوگیری می كند. در صورت حذف این تركیبات، دمای پخت تا حدود 1800 درجه بالا می‌رود كه غیر اقتصادی است. به منظور مقابله، از كاتالیزور حرارتی كرایولیت (فلرور سدیم و آلومینیوم) استفاده می شود. كنترل های مختلف در تولید این نوع سیمان سبب افزایش قیمت آن نسبت به سیمان پرتلند معمولی شده است. با وجود اینكه سیمان سفید فقط به دلیل مشخصه رنگ سفید آن در نماسازی و اندود كاری استفاده می‌شود، از لحاظ جنس باید كلیه خصوصیات سیمان پرتلند معمولی را دارا باشد. جهت تعیین میزان سفیدی این سیمان ، قرصی از آن را تهیه نموده و در كنار قرص منیزیم زیر میكرسكوپ قرار می دهند. به هر قرص نوری یكسان می تابانند و میزان انعكاس از هر یك را محاسبه می كنند. با توجه به اینكه مبنای سنجش سفیدی سیمان، میزان بازتاب نور از سطح قرص منیزیم است، درجه سفیدی عبارتست از نسبت بازتاب نور توسط قرص سیمان سفید به بازتاب نور توسط قرص منیزیم. حداقل مقدار لازم برای این نسبت 80 درصد در نظر گرفته شده است.

2 – 6 – سیمان پرتلند رنگی

گاهی لازم است به دلایل نماسازی یا متمایز كردن قسمتی از سازه، بخواهیم بتن رنگی داشته باشیم. در اینصورت باید از سیمان پرتلند رنگی استفاده كرد. برای این منظور هنگام آسیاب نهایی سیمان، كلینكر را با حداكثر 10 درصد مواد رنگی آسیاب می كنند تا سیمان رنگ مورد نظر را پیدا كند. در صورتیكه بخواهند سیمان با رنگ های تیره تولید شود، از كلینكر سیمان پرتلند معمولی، و در صورت لزوم به دستیابی به رنگ های روشن، از كلینكر سیمان پرتلند سفید استفاده می شود. معمولاً برای دستیابی به رنگ های قرمز، قهوه ای و تیره از اکسید آهن به عنوان ماده رنگی ساز استفاده می کنند. همچنین برای ایجاد رنگ سبز از کروم، و برای رنگ آبی از کبالت استفاده می شود. به طور كلی مواد رنگی ساز باید دو خصوصیت عمده داشته باشند كه عبارتند از:

الف – خنثی باشند. یعنی در واكنش های هیدراتاسیون سیمان شركت نكنند.

ب – پایدار باشند. یعنی رنگ حاصل از آنها در اثر تابش آفتاب، شرایط جوی و … تغییر نكند.

سیستم صحیح دستیابی به بتن یا سیمان رنگی همان است كه ذكر گردید. یعنی رنگ باید هنگام آسیاب شدن به سیمان افزوده شود. افزودن رنگ به بتن در كارگاه هنگام ساخت بتن صحیح نیست و كیفیت یكنواخت و قابل قبولی ندارد. این نوع سیمان در ایران تولید نمی شود.

2 – 7 – سیمان ضد آب

همانطور که قبلاً گفته شد، سیمان انبار شده در اثر جذب آب فاسد می شود. در صورتیكه بخواهند سیمانی را برای مدت طولانی یا در محیط مرطوب انبار كنند، آن را به صورت ضد آب می سازند. بدین صورت كه هنگام آسیاب كلینكر، درصدی اسیدهای چرب (اسید اولئیک، اسید استئاریک یا اسید لاكتیک) به آن می افزایند. در این صورت لایه‌ای از چربی دور دانه های سیمان را گرفته و از رسیدن رطوبت یا دی اکسید کربن به آنها جلوگیری می كند تا مانع از فاسد شدن سیمان در انبار گردد. اما هنگامیكه این سیمان با شن و ماسه در میكسر مخلوط می شود، لایه چربی به علت اصطكاک بین سنگدانه ها و ذرات سیمان از بین می رود و سیمان به صورت عادی عمل می ‌كند. این سیمان نیز در ایران تولید نمی‌شود.

2 – 8 – سیمان حفاری

كاربرد این سیمان منحصراً در چاه های نفت است. در حفاری های نفتی كه عمق آن گاهی به حدود 6000 متر نیز می رسد، جهت جلوگیری از ریزش دیواره ها با قرار دادن لوله هایی درون چاه، پشت آن را دوغاب سیمان ترزیق می كنند. سیمان مصرفی برای این منظور باید تأمین كننده خصوصیات زیر باشد:

الف – زمان گیرش اولیه آن طولانی (در حدود 3 ساعت) باشد تا فرصت كافی برای پمپ كردن آن به اعماق پایینی زمین وجود داشته باشد.

ب – از آنجا كه دما در اعماق پایینی زمین بسیار زیاد است، باید در برابر حرارت مقاوم باشد.

ج – چون لایه ریزی آن از پایین به بالاست، مقاومت سیمان باید پس از گیرش به سرعت افزایش یابد. سیمان مناسب برای این اهداف، سیمان حفاری یا سیمان چاه های نفت است كه بسیار گران قیمت تر از سیمان پرتلند معمولی است و هرگز نباید از آن برای منظور دیگری استفاده كرد. در صورت ساخت بتن با این سیمان، این بتن تا چند روز حالت خمیری دارد و دیر سفت می شود. اما پس از سفت شدن مقاومت بسیاری بالایی خواهند داشت و تخریب آن فوق العاده دشوار است.

2 – 9 – سیمان منبسط شونده

جمع شدگی یكی از خصوصیات سیمان است كه اگر تحت كنترل در نیاید، موجب بروز خساراتی خواهد شد. بحث جمع شدگی و راه های مقابله با آن، مفصل بوده و نیازمند مجال دیگری است. سیمان منبسط شونده، نوعی سیمان است كه در آن به گونه ای با مسأله جمع شدگی مقابله شده است. به این سیمان كه اولین بار توسط دانشمند فرانسوی به نام لوزیه تهیه شد، موادی می افزایند كه هنگام مصرف منبسط شود و جمع شدگی سیمان را جبران كند. جهت تولید این نوع سیمان، كلینكر را با درصدی مواد منبسط شونده آسیاب می كنند. لوزیه مخلوط سنگ گچ، گچ معمولی و سنگ بوكسیت را با هم حرارت داد و تركیب سولفو آلومینات كلسیم را بدست آورد و از آنجا كه این ماده در مجاورت با آب منبسط می شود، از آن به عنوان ماده مورد نیاز استفاده كرد. این فرآیند در حقیقت حمله مصنوعی سولفات ها به حساب می آمد که جهت كنترل این حمله و انبساط، از ماده تثبیت كننده سرباره كوره آهن گدازی استفاده نمود. البته امروزه مواد گوناگون به عنوان ماده منبسط شونده به كار می روند. سیمانها از لحاظ منبسط شدن به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

الف – سیمانی که حداکثر تا 4 میلیمتر در متر انبساط دارد، سیمان بدون جمع شدگی نامیده می شود.

ب – سیمانی که 4 تا 8 میلیمتر در متر انبساط دارد، سیمان با انبساط کم نامیده می شود.

ج – سیمانی که 8 تا 12 میلیمتر در متر انبساط داشته باشد، سیمان با انبساط متوسط نامیده می شود.

د – سیمانی که 12 تا 15 میلیمتر در متر انبساط داشته باشد، سیمان با انبساط زیاد نامیده می شود.

نكته ای كه در ارتباط با استفاده از سیمان های منبسط شونده باید متذكر شد، این است كه شیوه مصرف باید دقیقاً مطابق آنچه تولید كننده بیان كرده است، باشد. در غیر این صورت ممكن است نتیجه مطلوب حاصل نشده و خساراتی نیز به بار آید.

3 – سیمان پرآلومین (برقی)

در خاتمه، آشنایی با یك سیمان غیر پرتلند به دلیل خواص جالب آن مناسب به نظر می رسد. به دنبال كشف معضل حمله سولفات ها، یك دانشمند فرانسوی به نام ژول برد تحقیقاتی را جهت دستیابی به سیمانی مقاوم در برابر سولفات ها آغاز كرد که نتیجه این تحقیقات، دستیابی به سیمان پرآلومین بود. در تولید این سیمان حدود 40 درصد سنگ آهک را با 40 درصد بوكسیت مخلوط نموده، 20 درصد مواد دارای آهن و سیلیس می افزاییم و مخلوط را درون كوره حرارت می دهیم. كوره تولید سیمان پر آلومین یا همان سیمان برقی دارای یک قسمت قائم و یك قسمت افقی است كه دما در قسمت افقی به بالاترین حد یعنی حدود 1600 درجه می رسد. در این دما برخلاف روند تولید سیمان پرتلند كه 25 درصد مواد ذوب می شوند، كلیه مواد اولیه به صورت مذاب در می آیند. مواد مذاب از انتهای كوره خارج شده و داخل سینی هایی می ریزند تا به سرعت سرد شوند. حاصل ورقه های شیشه ای مانند است كه به دستگاه خردكن می رود و به صورت قطعات كوچكی در می آید. این قطعات، كلینكر سیمان برقی می باشند.

كلینكر سیمان برقی را به آسیاب برده و بدون افزودن هیچگونه ماده‌ای آن را آسیاب می كنند. نتیجه فرآیند، سیمان پرآلومین است كه دارای رنگی تیره ‌تر از سیمان پرتلند معمولی (تقریباً سیاه) می باشد. همانطور كه گفته شد، هدف از تهیه این سیمان، مقاومت در برابر حمله سولفات ها بود كه به خوبی انجام پذیرفت. بعداً دیده شد كه مقاومت این سیمان در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی بسیار سریعتر افزایش می یابد؛ به گونه‌ای كه در یك روز، مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند عادی را بدست می دهد. با توجه به اینكه كشف سیمان پرآلومین پس از جنگ جهانی دوم و آغاز دوران بازسازی در اروپا صورت پذیرفت، این سیمان با اقبال فراوان و مصرف گسترده ای مواجه شد. لكن برخی‌ سازه هایی كه در آن این نوع سیمان به كار رفته بود، خراب می شد. مدتها علت این امر پوشیده بود تا نهایتاً در دهه 1960 پدیده تبدیل كشف گردید. دانشمندان نشان دادند كه این سیمان در دمای بین 20 تا 30 درجه مخصوصاً در محیط های مرطوب دچار تغییرات شیمیایی شده و چسبندگی خود را از دست می دهد كه این امر باعث تخریب سازه های ساخته شده با این نوع سیمان است. كشف پدیده تبدیل، مصرف سیمان پرآلومین در كارهای ساختمانی را ممنوع كرد. امروزه مهمترین كاربرد سیمان پرآلومین، استفاده به عنوان سیمان نسوز است. این سیمان تا دمای حدود 1600 درجه سلسیوس را به خوبی تحمل می كند و لذا می توان از آن در چسباندن آجرهای نسوز درون كوره سیمان بهره جست.

 

 

تهیه و گردآوری: سعید محمدی اصل

منبع: تکنوبتار www.technobetar.ir