پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت-(گروه مهندسی شیمی)
تاریخچه ی صنعت سیمان
رومیان نخستین کسانی بودند که از ارزش کاربرد سیمان به مفهوم گیرش و سخت شدن آگاهی پیدا کردند. ۲۷قرن پیش از میلاد مسیح و تا اواسط قرن هجدهم علاوه بر گل رس و گچ، ماده چسبندهی دیگری به نام آهک پخته به طور مصنوعی تهیه میشد که به آهک زنده موسوم بود واز طریق پاشیدن آب، آن را به آهک شکفته تبدیل مینمودند.
رومیان با گذشت زمان مادهای را که پوزولان نامیده میشد به گرد آهک شکفته افزودند و با آب، ملاتی ساختند که پس از گیرش توانست در هوا و در زیر آب به حالت سخت باقی بماند. درآن عصر، محصولی را که از اختلاط پوزولان و آهک به دست آمد، سیمان یا “CAEMENTE “ نامیدند.
نخستین مراحل کاربرد سیمان در ایران به منظور مصرف در اماکن و تاسیسات بیگانگان مقیم کشور بوده است که آنها از سیمان وارداتی در ساخت کلیساها، سفارتخانهها و بنادر تجارتی و نظایر آن استفاده کردهاند اما تحولات اجتماعی و حرکات صنعتی شدن کشور، لزوم تهیه سیمان را روز به روز بیشتر نمود و از زمانی که احداث ساختمانهای بزرگ همچون ساختمان راه آهن دولتی، پلها، تونلها و ایستگاهها آغاز شد سیمان نیز در گروه اقلام وارداتی کشور قرار گرفت و از این رو دولت تصمیم گرفت ماشینآلات لازم را برای احداث کارخانه کوچکی با ظرفیت تولیدی یکصد تن سیمان در روز خریداری نماید و در سال ۱۳۱۰ در هفت کیلومتری جنوب تهران نزدیک به کوههای بی بی شهر بانو و کوه سرسره، احداث اولین کارخانه سیمان ایران آغاز شد.
تعریف سیمان
سیمان مادهای چسبنده است که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یکپارچه از ذرات متشکله را دارا است و از ترکیب مصالح آهکی، رس، سیلیس و اکسیدهای معدنی در دمای ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد ساخته میشود. به محصول ایجاد شده، پس از حرارت دادن مواد معدنی نام برده شده، کلینکر گویند. کلینکر یکی از مواد اولیه تولید سیمان به شمار میرود و یک محصول فرایندی است که برحسب نوع سیمان، ترکیب مواد اولیه تعیین میشود. از آسیاب کردن کلینکر به همراه مقدار مناسبی سنگ گچ، انواع مختلف سیمان بدست میآید. با اضافه نمودن پوزولان به کلینکر، سیمان پوزولانی حاصل میشود و و از پودر کردن کلینکری که عمدتا از اکسیدهای سیلیسی، آلومینیومی و آهنی بدست میآید، سیمان پرتلند تولید میشود. تفاوت سیمان پرتلند و پوزولانی به این صورت است که بتن دارای پوزولان، نسبت به بتن با سیمان پرتلند آهسته تر به مقاومت اولیه میرسد، اما مقاومت نهایی آن، بیشتر از مقاومت بتن با سیمان پرتلند است.
سیمان در ایران در تیپهای مختلفی با درجه یک تا پنج و در انواع پرتلند و پوزولانی تولید میشود و این اختلاف درجه بندی ارتباط با کاربرد و محیط مصرف سیمان دارد به شکلی که میزان سولفات، کلر و در معرض آب و هوا بودن ترکیب مواد اولیه در تولید سیمان مورد نیاز در سازه را تغییر میدهد.
۸۶ واحد تولیدی سیمان در کشور بر اساس آمار رسمی حضور دارند که برخی از آنها در مرحله پیش بهره برداری بوده یا برخی از آنها به دلایلی توقف تولید دارند. ظرفیت اسمی تولید سیمان و کلینکر مجموع این واحدها به ترتیب ۷۷٫۵ میلیون تن سیمان و ۷۵٫۶ میلیون تن کلینکر است.
انواع سیمان
سیمان پرتلند نوع ۱
این نوع سیمان، زمانی به کار میرود که لازم نیست هیچگونه خواص ویژهای داشته باشد.
سیمان پرتلند نوع ۲
زمانیکه گرمای هیدراتاسیون متوسط موردنظر است؛ از این نوع سیمان استفاده میشود و همچنین برای استفاده عمومی هم کاربرد دارد.
سیمان پرتلند نوع ۳
هنگامیکه مقاومتهای بالا در کوتاهمدت موردنظر است، این نوع سیمان کاربرد دارد.
سیمان پرتلند نوع ۵
در موقعیتهایی که مقاومت بالا در مقابل سولفات ها موردنظر باشد، از این نوع سیمان استفاده میشود.
سیمان سفید
از این نوع سیمان در سطح و نمای ساختمانها استفاده میشود. همچنین زمانیکه استفاده از سیمانهای بدون رنگ با مقاومت بالا مورد نیاز باشد، سیمان سفید کاربرد خواهد داشت. از دیگر موارد کاربردی این سیمان، در تولید انواع سیمانهای رنگی است.
سیمان سربارهای ضد سولفات
در موقعیتهایی که مقاوت متوسط در مقابل سولفاتها و یا حرارت هیدراتاسیون متوسط موردنظر است، از این نوع سیمان استفاده میگردد.
سیمان پرتلند پوزولانی ( PP )
در ساختمانهای بتنی معمولی و بیشتر در مواردی که مقاومت متوسط در مقابل سولفاتها و حرارت هیدراتاسیون متوسط موردنظر باشد، از این سیمان استفاده میشود.
سیمان پرتلند آهکی ( PKZ )
این نوع سیمان در تهیه ملات، بتن و در کلیه مواردی که سیمان پرتلند نوع ۱ بکار میرود، قابل استفاده است و دوام بتن را در برابر یخ زدن، آب شدن، املاح یخزا و عوامل شیمیایی بهبود میدهد.
سیمان بنائی
در موقعیتهایی که ملات بنائی با مقاومتهای کمتر از سیمان پرتلند نوع ۱ موردنیاز باشد، از این سیمان استفاده میگردد.
سیمان نسوز ۴۵۰
حاوی بیش از ۴۰ درصد Al2O3 با اتصال هیدروکسیلی و فازهای کلسیم آلومینات بوده و برای مصرف بهعنوان ماده نسوز در صنایع حرارتی استفاده میشود.
سیمان نسوز ۵۰۰
حاوی بیش از ۷۰ درصد Al2O3 با اتصال هیدروکسیلی و فازهای CA و CA2 بوده و برای مصرف به عنوان ماده نسوز با درصد خلوص بالا در صنایع حرارتی بکار میرود.
سیمان نسوز ۵۵۰
ترکیب اصلی آن حاوی بیش از ۸۰ درصد Al2O3 با اتصال هیدروکسیلی و آلومینات کلسیم است. از جمله ویژگیهای آن میتوان به نسوز بودن، خواص ترمودینامیکی بالا و کاربردهای ویژه نسوز آن مانند اتمسفرهای احیاء هیدروژن، اشاره کرد.
سیمان چاه نفت
این سیمانها برای درزگیری چاههای نفت بهکار میروند. عمده این سیمانها دیرگیر بوده و در برابر دما و فشار بالا مقاوم هستند و همچنین ممکن است این نوع سیمان در حفره چاههای آب و فاضلاب نیز بهمصرف برسد.