تحقیق در مورد سیمان و انواع آن

مقدمه
تاریخچه سیمان
انسان از دیرباز سیمان را می‌شناخته و با گذشت زمان بر نقش و اهمیت آن وقوف و آگاهی بیشتر یافته و هر روز کوشیده است , بناها و ساخته‌های خود را مستحکم‌تر از گذشته احداث نماید .انسانهای اواخر عصر حجر که از طریق شکار کردن و جمع‌آوری مواد غذایی ارتزاق می‌نمودند و در پی غذا در ناحیه وسیعی در حرکت بودند , در پناهگاههای موقت زندگی می‌کردند . وقوع انقلاب کشاورزی که به حدود 10000 سال پیش از میلاد مسیح باز می‌گردد , انگیزه‌ای برای سکونت دائمی و ایجاد ساختمان و خانه برای انسان بود . انسان دیگر بدنبال شکار یا گله‌های خود از جائی به جای دیگر نمی‌رفت , بلکه برای مراقبت از مزارع خود در یک محل می‌ماند . در خاورمیانه آثار و بقایای دهکده‌های کاملی با محل سکونت مدوری بنام تولوی "Tholoi" یافت شده که دیوارهای آن از گل رس متراکم ساخته شده است .
ملاتی که در اتصال سنگها و سفالها از آن استفاده می‌شد , مخلوطی بوده از ماسه , آهک و آب و در ساختمان قسمتهایی که در زیر آب قرار می‌گرفت ماده‌ای سیلیسی بنام "پوزولانا" اضافه می‌کردند , که ملات را سخت و در مقابل آب مقاوم می‌ساخت .
در واقع منشاء سیمان هیدرولیک (ترکیبی با آب) به یونان و روم باستان باز می‌‌گردد . مواد مصرفی عبارت بودند از آهک و نوعی خاکستر آتشفشانی که با آب واکنش آهسته‌ای نشان داده و تبدیل به توده سفتی می‌گردید . این توده ماده چسبناک ، ملات و بتون ساخته شده در روم در دو هزار سال پیش و همچنین کارهای ساختمانی بعدی در اروپای غربی را تشکیل می‌داد . آنها از این ملات در ساختمان برجها , باروها , جاده‌ها , آب‌انبارها , گرمابه‌ها , معابد , کاخها و قلعه‌ها استفاده می‌کردند
خاکستر آتشفشانی که از معدنی در نزدیکی شهر "پوزولا" (ایتالیای کنونی) استخراج می‌شد , سرشار از سیلیکات آلومینیوم بود , و سیمان مشهور "پوزولانا" مربوط به دوران روم باستان نیز از این نام برگرفته شده است . امروزه اصطلاح پوزولانا (Pozzolana) , یا پوزولان (Pozzolan) یا به خود سیمان اشاره دارد و یا به هر ماده نرم حاوی سیلیکات آلومینیومی اطلاق می‌شود که در مجاورت آب با آهک واکنش نشان داده و تشکیل سیمان می‌دهد . بهترین سیمان بدست آمده از دوران گذشته , ساخته دست رومیان است .
تهیه سیمان به طرق علمی جدید از قرن هیجدهم آغاز شد . در سال 1756 "جان اسمیتون" ماموریت یافت که فانوس دریایی کوچک "ادیستون" را که در دریای مانش و در ساحل "کورتوال" انگلستان قرار داشت دوباره بازسازی کند , وی در آزمایشهای خود موفق شد که از ترکیب سنگ آهک ناخالص و خاک و پختن آن دو , ماده‌ای شبیه به سنگهای "پرتلند" بوجود آورد .
با سوزاندن مخلوطهای گوناگون سنگ آهک و خاک رس طی سالهای بعد تجربیات بیشتری در این زمینه بدست آمد .
در سال 1824 "ژوزف آسپدین" با سوزاندن مخلوط 1 به 3 سنگ آهک و خاک رس به مواد بهتری دست یافت . در شیوه او , عمل سوزاندن در کوره‌ها با چنان حرارتی صورت می‌گرفت که مواد ذوب شده پس از سرد شدن به صورت ذرات ریزی در می‌آمدند . ماده بدست آمده که به صورت پودری نرم بود , وقتی با آب مخلوط می‌شد , پس از چند ساعت سفت و سخت می‌شد . این محصول شباهت زیادی به سنگهای آهکی مستخرج از معدن جزیره "پرتلند" در انگلستان داشت , از اینرو به سیمان "پرتلند" معروف گردید و وجه تسمیه سیمانهای پرتلند امروزی نیز از اینجا آغاز می‌شود .
اولین بنای ساخته شده با این نوع سیمان , بنای پارلمان انگلستان است که در فواصل سالهای 52-1840 احداث گردیده است .
تولید سیمان پرتلند به سرعت در سرتاسر کشورهای اروپایی و آمریکای شمالی گسترش یافت . در حال حاضر نیز سیمان پرتلند عمده ‌ترین سیمان تولیدی در جهان است و موارد مصرف عام تری دارد .
بعدها "دکتر بوک" رئیس موسسه تحقیقات استاندارد سیمان آمریکا که به "پدر سیمان" معروف است ترکیبات اصلی سیمان را شرح داد که مورد تایید صاحبان صلاحیت قرار گرفت .
از آن پس در کشورهای پیشرفته تحقیق و پژوهش پیرامون ساخت انواع جدیدی از سیمان و بالا بردن کیفیت محصولات و رشد و توسعه تکنولوژی ساخت سیمان همچنان ادامه داشته است
امروزه سیمان از نظر وزن بزرگترین محصول صنعتی بشری محسوب می شود

تاریخچه صنعت سیمان در ایران
ایرانیان نیز از دیرباز با خواص خاک رس و سنگ آهک بعنوان مواد اولیه اصلی سیمان آشنایی داشته‌اند و از مخلوط آب , آهک و خاکستر و خاک رس ملاتی تهیه می کردند که در لهجه‌های محلی از آن به "ساروج" , "سارو" و اسامی دیگری یاد شده است . از این ملات جهت استحکام و آب‌بندی در ساختمان حمامها , آب‌انبارها , حوضها و ساختمانهای مهم استفاده می‌شده است .
در ساختمان "سد دز" بر روی رود کارون که در زمان شاهپور دوم ساخته شد و "بند امیر" که در زمان عضدالدوله دیلمی بنا گردید , همچنین در ساختمان آب‌انبارهای قدیمی از ترکیبات مشابه سیمان استفاده شده است .
تولید سیمان در ایران از سال 1312 با بهر‌ه‌ برداری از کارخانه سیمان ری به ظرفیت 100 تن در روز آغاز و با گذشت زمان و در روند رشد و توسعه کشور نقش و اهمیت این صنعت و تولید و مصرف سیمان رو به فزونی نهاده است .
در حال حاضر ایران دارای 35 واحد کارخانه تولید سیمان به ظرفیت سالانه 576/32 میلیون تن می‌باشد و 10 کارخانه تولید سیمان نیز در حال احداث می‌باشند .
ظرفیت تولید سیمان کشور با اجرای طرحهای مذکور تا سال 1381 به 114000 تن در روز و 6/37 میلیون تن در سال افزایش یافت .
ایران در سال 1378 با تولیدی معادل 39/1 درصد تولید جهانی , مقام پانزدهم کشورهای تولیدکننده سیمان جهان و مقام هشتم را در کشورهای تولیدکننده سیمان قاره آسیا کسب کرده است
سهم تولید سیمان ایران در جهان روند رو به رشدی داشته و از 04/0 درصد در سال 1950 به 42/1 درصد در سال 1998 افزایش یافته است .

مواد اولیه سیمانهای پرتلند

سیمان پرتلند عمدتا" از ترکیبات آهک (اکسید کلسیم) ، همراه با سیلیس (اکسید سیلیس) و آلومینیوم (اکسید آلومینیوم) تشکیل شده است . آهک مورد نظر از مواد خام آهکی و اکسیدهای دیگر نیز از مواد رسی بدست می‌آید .
از مواد خام دیگری چون خاک سیلیس ، اکسید آهن و بوکسیت نیز می‌توان در مقادیر کمتر و برای بدست آوردن ترکیب مورد نظر استفاده نمود . ماده خام دیگر سنگ گچ است ، که تا حدود 5 درصد آن در طی آسیاب کردن به "کلینکر" سیمان پخته شده اضافه می‌گردد تا زمان گیرش سیمان را کنترل نماید .
مواد خام بکار رفته در تولید سیمان چنانچه بصورت سنگ سخت باشد ، مانند سنگ آهک ، سنگهای رسوبی لایه‌ای ، و بعضی سنگهای رسی ، یا از معدن استخراج شده و یا با انفجار بدست می‌آیند . بعضی از ذخایر را با استفاده از روشهای زیرزمینی استخراج می‌نمایند . سنگهای نرم‌تری چون گچ و رس مستقیما" توسط معدنچیان از دیواره معدن جدا می‌شود . مواد استخراجی از معدن را با استفاده از کامیون ، واگنهای حمل قطار و نوارهای نقاله به آسیابهای سنگ‌شکن و خردکن منتقل می‌نمایند .
سنگ آهک و خاک رس اجزاء اصلی مواد اولیه تولید سیمان پرتلند را تشکیل می‌دهند و از مواد دیگر بصورت افزودنی و تنظیم‌کننده استفاده می‌شود .

فهرست مطالب

مقدمه
تاریخچه سیمان
تاریخچه صنعت سیمان در ایران
مواد اولیه سیمانهای پرتلند
تولید سیمان
کنترل کیفی
کاربردهای سیمان
مواد تشکیل دهنده بتون
انبار کردن سیمان
آینده صنعت سیمان
انواع سیمانهای استاندارد(پرتلند)
سیمان سفید
سیمانهای رنگی
سیمان پرتلند سربارهای
سیمان پوزولانی(سیمان خاکستر آتشفشانی)
سیمان بنائی
سیمان چاه نفت
سیمان انبساطی
سیمان آلومینیوم
تجارت جهانی سیمان