پس از قرن پانزدهم مصالح ساختمانی موجود با توجه به تحولات ایجاد شده در طراحی بناهای جدید برای سازندگان کافی نبود. بنابراین جهت احداث ساختمانهای چند طبقه و ساخت پل ها احتیاج به ماده جدیدی بود که بتواند جایگزین مواد دیگری گردد. سیمان اولین بار توسط یک فرد انگلیسی به نام جوزف اسپیدن کشف گردید که در سال ۱۸۲۴ آن را به ثبت رساند. به این ترتیب از قرن نوزدهم که تحول عظیمی در تمام زمینه‌های علمی از جمله طراحی ساختمان ها پدید آمد و ساختمانهای بزرگ و بلند مرتبه جایگزین ساختمان های سنتی گردید. پی‌ریزی تمام بناها با بتن مسلح انجام شد که ماده اصلی آن سیمان بود. بنابراین احداث کارخانه های بزرگ تهیه سیمان در بیشتر کشورها آغاز گردید. سیمان نقطه عطفی در ساختمان سازی بود.
انواع سیمان چیست ؟ + کاربرد هرکدام
لازم به ذکر است که در ایران کار احداث کارخانه سیمان در بهمن ماه ۱۳۱۲ آغاز شد و اولین کارخانه سیمان به نام سیمان ری شروع به کار کرد. با گذشت زمان و ایجاد ساختمانهای بزرگ در ایران این کارخانه چوابگوی سیمان مصرفی نبود. بنابراین در سال ۱۳۱۵ اقدام به احداث کارخانه جدید گردید که در سال ۱۳۱۶ به بهره‌برداری رسید. ظرفیت تولید این کارخانه جدید ۲۰۰ تن سیمان بود. شایان ذکر است که در ایران ابتدا استقبال چندانی از این محصول جدید صورت نگرفت اما به مرور زمان این ماده حیاتی در ایران شناخته شد و پس از جنگ دوم جهانی کارخانه‌های دیگری با نام های زیر ساخته شدند: سیمان فارس ،سیمان تهران، سیمان مشهد، سیمان درود، سیمان اصفهان، سیمان کوشان و غیره .
ظرفیت کل این واحد ها در سال حدود 90000 تن سیمان بود. در حال حاضر بیش از25 کارخانه سیمان فعال در ایران احداث شدند که قادرند انواع سیمان ها را تولید کنند. که از کیفیت برتری برخوردار بوده و قادر به رقابت با کشورهای پیشرفته است. اولین بنا که با سیمان در دنیا ساخته شده ساختمان پارلمان انگلستان است بین سال‌های 1840 تا 1852. پس از شناخت اثر شگفت انگیز سیمان تقاضا برای مصرف زیاد شد. متعاقباً مسئله کیفیت و کنترل آن مطرح شد که در پس این امر اولین موسسه استاندارد در سال ۱۹۰۴ در انگلستان تاسیس گردید.
بهترین کیفیت و مشاوره رایگان
از موادی که برای تهیه سیمان به کار می‌رود مواد آهکی و رسی است که دارای ترکیبات کربنات کلسیم و آلومینیوم و سیلیکات می‌باشد. بنابراین اولین و مهمترین ماده خام سیمان سنگ آهک است و برای تهیه آلامین و سیلیس و اکسید های دیگر از خاک رس استفاده می شود.
مقدار سنگ آهک حدود ۸۰ درصد و خاک رس حدود ۲۰ درصد است که این ترکیب ها ماده اولیه سیمان را تشکیل می دهند. لازم به ذکر است که در تهیه سیمان علاوه بر موارد گفته شده از مواد معدنی دیگری مانند سنگ آهن و سنگ سیلیس و بوکسیت نیز به مقدار کم استفاده میشود.
استخراج مواد اولیه خاک رس در طبیعت وجود دارد و به آسانی قابل دسترسی است. اما موادی مانند سنگ آهک سنگ آهن و سنگ گچ از معادن و با ایجاد انفجار توسط دینامیت صورت می‌گیرد. این مواد در اثر انفجار مواد اولیه توسط بولدوزر از زمین کنده شده و با کمک لودر به کامیون منتقل و سپس به کارخانه حمل میگردد. مواد هم زده شده در کارخانه از نظر شکل ظاهری متفاوت بوده و قابل استفاده نیستند.
بنابراین لازم است این مواد اولیه خورد شده و چنانچه رطوبت آنها زیاد باشد پس از خشک کردن به نسبت های معین با هم ترکیب می شوند.
که برای خرد کردن مواد اولیه سیمان به کار برده می شوند دو نوع هستند :
سنگ شکن ها روی چرخ زنجیر و یا سیستم های هیدرولیکی نصب می گردد. بنابراین می توانند به سادگی جابجا شوند. با توجه به اینکه این استخراج محل بارگیری تغییر می‌کند مورد کاربرد این نوع سنگ شکن ها در معادن است. چنانچه محل کارخانه نزدیک به معدن باشد استفاده از تسمه نقاله برای حمل مواد اولیه مقرون به صرفه تر است.
در محل کارخانه مورد استفاده قرار می گیرند.
برای انتخاب سنگ شکن باید موارد زیر را مد نظر قرار داد:
۱- خواص سنگ از نظر نیروی برشی و ساختمانی کریستالی.
۲- ابعاد سنگ.
با توجه به اینکه سنگ شکن ها فقط در روز کار می‌کنند و از طرف کوره به طور شبانه‌روزی مشغول کار است بنابراین لازم است محلی جهت ذخیره سازی مواد و مخلوط آن در نظر گرفته شود در صورت امکان بهتر است که از دو سیلو یکی برای ذخیره‌سازی و دیگری برای اختلاط مواد با هم استفاده شود.
در بعضی مناطق که میزان بارندگی زیاد است خاک رس استخراج شده از معدن ممکن است دارای رطوبت نسبتاً زیادی باشد. بنابراین قبل از ذخیره سازی باید آن را خشک نمود. بشکن دارای انواع مختلفی است که می تواند رطوبت خاک را از ۲۵ درصد به ۲ درصد کاهش دهد.
پس از آماده شدن باید پخته شود. برای پختن از گروه‌های با ابعاد مختلف بنا بر ظرفیت کارخانه استفاده میشود. به عنوان مثال یکی از کارخانه‌های که در حدود ۲۰۰ تن سیمان تولید می‌کند دارای طول ۷۰ متر و قطر ۵ متر است. کوره از یک استوانه دوار تشکیل شده که شیب آن با افق بین ۳ تا ۴ درصد است. مواد اصلی به همراه زغال کک به داخل کوه سرازیر می شود و در حالی که از قسمت زیر آن به کوره حرارت داده میشود و مواد خام با توجه به شیب کوره از ایران خارج می گردند.
مواد خام باید کاملا به صورت پودر درآید و سپس رطوبت آن تا حد مجاز گرفته شود. برای رسیدن به این دو منظور از آسیابی که هر دو عمل را انجام می دهد استفاده می شود. این آسیب ها دو نوع هستند.
آسیا گلوله‌ای از یک استوانه تشکیل شده که داخل آن وزنه‌های قرار دارد. در اثر دوران استوانه وزن ها مواد را به صورت پودر در می‌آورد و قطر لوله های فولادی ۲ تا ۱۰ سانتیمتر است. ۸۰ درصد انرژی الکتریکی مصرف پودرکردن مواد میشود.
این آسیاب از یک صفحه تشکیل شده که در روی این صفحه گردان تعدادی غلتک قرار دارد. بین صفحه گودال و غلتک قرار می گیرد و در اثر فشار مکانیکی و وزن غلتکها خورد میشود.
مواد پس از پودر شدن در سیلوهای ویژه ذخیره می شود. از این مواد نمونه برداری شده و آزمایش های گوناگونی روی آن صورت می‌گیرد. موارد آزمایش عبارتند از:
۱-میزان رطوبت و نرمی مواد
۲- میزان درصد کربنات
۳- درصد اشباع. آهک لازم در انواع سیمان ها برای ترکیب مواد افزودنی مسیرهای مختلفی در نظر گرفته می شود.
حرارت موادی که از کوره خارج می شود در حدود ۱۲۰۰ درجه است و جابجایی کلینکر با این حرارت زیاد غیر ممکن است. بنابراین لازم است که این ماده خنک شود.
وظیفه دستگاه های خنک کننده مکیدن هوای سرد به کلینکر است. این دستگاه ها می‌توانند حرارت آب تا حدود ۲۰۰ درجه کاهش دهند.
در سال های اخیر تلاش های زیادی برای ترکیب سیمان و گرانول های یونولیت جهت سبک سازی و عایق سازی مخلوط سیمان انجام شد. ولی بدلیل حبس شدن هوا در گرانول مخلوط سیمان و آب و گرانول بصورت یکنواخت گرانول پخش نشده و محصول مطلوب بدست نیامد. بعدا همین کار بوسیله فوم تزریقی انجام شد و حاصل آن فوم بتن نامیده شد که در صنعت ساختمان در بخش کف سازی بسیار مرسوم شده.
