مقاله تاریخچه سیمان

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله تاریخچه سیمان دارای ۳۶ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله تاریخچه سیمان  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله تاریخچه سیمان،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله تاریخچه سیمان :

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 ۱۰۰۰۰ 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 ۱۷۵۶ “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 ۱۸۲۴ “ژوزف آسپدین” با سوزاندن مخلوط ۱ به ۳ 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 ۵۲-۱۸۴۰ 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 ۱۳۱۲ با بهر‌ه‌ برداری از کارخانه سیمان ری به ظرفیت ۱۰۰ 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 ۳۵ واحد کارخانه تولید سیمان به ظرفیت سالانه ۵۷۶/۳۲ میلیون تن می‌باشد و ۱۰ کارخانه تولید سیمان نیز در حال احداث می‌باشند .
ظرفیت تولید سیمان کشور با اجرای طرحهای مذکور تا سال ۱۳۸۱ به ۱۱۴۰۰۰ تن در روز و ۶/۳۷ میلیون تن در سال افزایش یافت .
ایران در سال ۱۳۷۸ با تولیدی معادل ۳۹/۱ 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 ۰۴/۰ درصد در سال ۱۹۵۰ به ۴۲/۱ درصد در سال ۱۹۹۸ 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 ۵ 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 .

تولید سیمان

براساس طبقه‌بندی بین المللی ، صنعت سیمان جزء گروه صنایع کانی غیر فلزی محسوب می‌شود .
اصولا” سه روش برای تولید سیمان وجود دارد :
۱- روش تر ۲- روش نیمه‌تر ۳- روش خشک

نوع این روشها بستگی به مواد خام ورودی به کوره از نظر غلظت و میزان آب اضافه شده به آنها دارد . مهمترین و پرکاربردترین روش تولید سیمان در جهان روش خشک است . سیستم پخت اکثر کارخانه‌های سیمان کشور ما نیز بر این روش استوار است .
در فرآیند تولید سیمان به صورت خشک ، مواد خام خشک ، آسیاب شده و به صورت پودر خشک به درون کوره تغذیه می‌شود . در فرآیند نیمه‌تر مواد خام ابتدا بصورت خشک آسیاب شده و سپس گویچه‌های حاصله به درون کوره تغذیه می‌شود .

در فرآیند نخست (تر) مواد خام بطور مرطوب به داخل کوره تغذیه می‌گردد
خط تولید سیمان از معدن شروع و به بارگیرخانه و بسته‌بندی سیمان خاتمه می‌یابد . در تولید سیمان به روش خشک نخست مواد خام و اولیه نظیر سنگ آهک ، خاک رس ، مارل (خاک آهکدار) ، سنگ گچ ، سنگ آهن و سنگ سیلیس از معادن استخراج می‌گردند . در استخراج موادی نظیر سنگ آهک ، سنگ آهن و سنگ گچ نیاز به چال‌زنی و ایجاد انفجار بوسیله دینامیت و مواد منفجره است . موادی نظیر خاک رس و مارل (خاک آهکدار) نیاز به چال‌زنی و انفجار ندارند و صرفا” از بولدوزرها و یا دستگاههای مشابه جهت دپو کردن مواد استفاده می‌شود

چهار مرحله اصلی در تولید سیمان پرتلند وجود دارد (روش خشک):
الف- خردکردن و آسیاب کردن مواد خام
ب- ترکیب مواد به نسبت مناسب
ج- پخت مخلوط تهیه شده در کوره (سیستم پخت)
د- آسیاب کردن (نرم‌کردن) محصول پخته شده که به “کلینکر” معروف است
الف- خرد کردن و آسیاب کردن مواد خام

در ابتدا مواد اولیه بایستی خرد شوند و به ابعادی تا حدود کمتر از ده میلی‌متر برسند . برای خرد کردن سنگ آهک ، سنگ آهن ، سنگ سیلیس و کلوخه‌های درشت و خرده سنگهای خاک رس از دستگاههای سنگ‌شکن یا خردکن استفاده می‌شود . در صورت ضرورت و همچنین در صورتیکه مقدار رطوبت مواد بالا باشد ، می‌بایستی خشک شوند .
پس از خرد شدن و خشک شدن ، در سیستمهای مدرن ، مواد اولیه اصلی ضمن افزوده شدن مواد اولیه فرعی به نسبتهای لازم با یکدیگر مخلوط مقدماتی شده و سپس در سیلوهای مشخص و معینی ذخیره می‌شوند و آنگاه جهت پودر شدن راهی “آسیابهای مواد خام” می‌گردند . در روش خشک تولید سیمان ، ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره بصورت پودر درآیند ، همچنین برای جلوگیری از کلوخه‌ شدن و پایین آوردن چسبندگی مواد ، می‌بایستی تا حد امکان قبل از فرستادن پودر مواد خام به سیلوهای ذخیره ، خشک و رطوبت‌گیری شوند .

ب- ترکیب مواد به نسبت مناسب
اولین ترکیب شیمیایی مورد نیاز نوع بخصوصی از سیمان ، از طریق استخراج گزینشی و کنترل مواد خامی حاصل می‌گردد که به درون دستگاه خردکننده و آسیاب وارد می‌شوند . نظارت دقیق‌تر از طریق بدست آوردن دو یا چند دسته مواد حاوی مخلوط خامی که ترکیب شیمیایی آن اندکی متفاوت است حاصل می‌گردد .
در فرآیند خشک این مخلوطها در سیلو ذخیره می‌شود ، در فرآیند تر مخازن دوغاب بکار می‌رود .

برای اطمینان از مخلوط شدن کامل مواد خشک در سیلو ، هوای متراکم به درون مخزن وارد شده و موجب چرخش شدید و بهم خوردن مواد می‌گردد . در فرآیند تر ، مخازن دوغاب با استفاده از وسایل مکانیکی یا هوای خشک ، و یا هر دو هم زده می‌شود .
دوغاب که حاوی ۳۵ الی ۴۵ درصد آب است ، گاهی از صافی گذرانیده می‌شود ، که در نتیجه ۲۰ الی ۳۰ درصد محتوی آب آن کاهش می‌یابد .
آنچه که از صافی گذشته ، سپس به درون کوره تغذیه می‌شود . این کار موجب کاهش مصرف سوخت مورد نیاز برای پخت می‌گردد . در قسمت آسیابهای مواد خام تنظیم نهایی مخلوط مواد خام که بنام “خوراک کوره” موسوم است ، انجام شده و مخلوط حاصله که بصورت گردی نرم و حاوی ترکیبات لازم است ، آماده تغذیه به کوره می‌باشد .
در کارخانه‌های سیمان آسیابهای گلوله‌ای و غلتکی کاربرد بیشتری دارند . پس از پودر شدن مواد خام از طریق این آسیابها ، پودر حاصله را در “سیلوهای مواد خام” ذخیره می‌نمایند .
عامل مهمی که در یکنواخت کار کردن کوره و بالا بردن کیفیت کلینکر و در نتیجه سیمان موثر است ، یکنواختی ترکیب خوراک کوره ، خوب مخلوط شدن و همگن بودن آن می‌باشد . به منظور همگن یا هموژنیزه کردن مطلوب مواد خام ، از سیلوهای ذخیره مجهز به سیستمهای “پنوماتیک” استفاده می‌شود . مواد خام از بالای سیلوهای ذخیره وارد سیلوهای تنظیم می‌شود و پس از تنظیمات لازم ، از پایین سیلو تخلیه و به کوره تغذیه می‌گردد .
ج- پخت مخلوط تهیه شده در کوره (سیستم پخت)
کوره‌های اولیه‌ای که سیمان در آن پخته می‌شد ، کوره‌های بطری شکل عمودی بودند . پس از آنها کوره‌های محفظه‌ای و سپس کوره‌های استوانه‌ای یکسره بکار گرفته شد . لیکن وسیله اصلی پخت سیمان در حال حاضر , کوره‌های استوانه‌ای دوار است .
سیستم پخت سیمان شامل سه قسمت “پیش گرمکن” ، “کوره” و “خنک کن” است . وظیفه پیش گرمکن ، گرفتن رطوبت سطحی باقیمانده در مواد خام ، آب تبلور و تجزیه کردن مقدماتی سیلیکاتها و همچنین کلسینه (آهک کردن) بخشی از کربناتهای موجود در مواد خام است .
قسمت اصلی عمل پخت در کوره صورت می‌گیرد . کوره‌های پخت سیمان استوانه‌های فلزی بزرگی هستند که طول و قطر آنها متناسب با ظرفیت کارخانه می‌باشد . این استوانه با شیب حدود ۳ تا ۴ درصد روی چند پایه مجهز به غلتک ، قرار گرفته و دارای حرکت دورانی می‌باشد . مواد خام پس از طی مسیر پیش گرمکن از انتهای کوره ، وارد کوره می‌شوند و به دلیل وجود شیب و حرکت دورانی مواد به سمت خروجی کوره و منطقه پخت سرازیر می‌شوند.
در انتهای کوره یک مشعل تعبیه شده که با استفاده از سوختهای مختلف ، ایجاد محیط حرارتی با درجه حرارت بالای ۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد را می‌نماید . برای حفاظت از بدنه کوره در مقابل این حرارت بسیار زیاد ، مناطق مختلف کوره با استفاده از انواع آجرهای نسوز ، بتون و جرمهای نسوز پوشیده می‌شوند . محصول سیستم پخت که از کوره خارج می‌گردد “کلینکر” نام دارد که بصورت دانه‌های خاکستری یا قهوه‌ای رنگ می‌باشد و برای پختن هر کیلوگرم آن حدود ۸۰۰ کیلو کالری انرژی حرارتی صرف می‌گردد .
کلینکر خروجی از کوره دارای درجه حرارتی حدود ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد است . بازیابی این مقدار حرارت و همچنین مشکل بودن جابجا کردن “کلینکر” داغ ، ضرورت سرد کردن آنرا ایجاب می‌نماید . خاصیت اساسی دیگر مربوط به سرد کردن “کلینکر” تکمیل تشکیل کریستالهای “کلینکر” و بالا رفتن کیفیت آن می‌باشد . عمل سرد کردن کلینکر توسط دستگاه خنک کن (کولر) انجام می‌پذیرد .

کلینکر تولیدی یا محصول سیستم پخت قبل از ورود به آسیاب سیمان در سیلو ، انبار و یا سالنهای مربوطه ذخیره می‌گردد .
بموازات رشد و توسعه صنعت سیمان و پیشرفت تکنولوژی ، جهان امروز شاهد فعالیت کوره‌هایی با ظرفیت تولیدی ۵۰۰۰ تن در روز است .
د- آسیاب کردن محصول سیستم پخت (کلینکر)

برای پودر کردن “کلینکر” از آسیابهای گلوله‌ای استفاده می‌شود . در این قسمت از خط تولید به همراه کلینکر ورودی به آسیاب سیمان ، مقداری گچ خام نیز به آسیاب تغذیه می‌گردد . افزایش گچ در ترکیب سیمان جهت کنترل گیرش کلینکر صورت می‌گیرد . محصولی که از پودر شدن کلینکر و گچ خام در آسیاب سیمان حاصل می‌گردد “سیمان” نامیده می‌شود .
سیمان تولیدی در سیلوهای سیمان ذخیره می‌گردد و سپس بوسیله “ارسلاید” (که با کمک نیروی فشار هوا سیمان را به سمت مورد نظر هدایت و پمپ می‌کند) از سیلوها خارج و به داخل مخازن یا قیفهای دستگاه بارگیری هدایت می‌شود .
بارگیری به دو صورت انجام می‌پذیرد : یکی بصورت پاکت و دیگری بصورت فله . قسمت بارگیرخانه در انتهای خط تولید قرار دارد و با توجه به موقعیت جغرافیایی و محل کارخانه ممکن است دارای امکانات مختلف بارگیری نظیر بارگیری در کامیون ، کشتی و واگن بصورت کیسه و یا فله باشد .

کنترل کیفی
واحد آزمایشگاه و کنترل کیفی در کلیه مراحل تولید سیمان از ابتدای خط تولید تا بارگیرخانه نظارت دقیق و محاسبات مستمری را جهت تولید سیمان با کیفیت مطلوب و مطابق با استانداردهای لازم بعمل می‌آورد.

در این ارتباط آزمایشهای شیمیایی و فیزیکی مختلفی از جمله تعیین مقادیر اکسیدهای مختلف , تعیین مقدار گچ , گیرش سیمان , ثبات حجم , مقاومت فشاری , مقاومت کششی , مقاومت خمشی , نرم و زبری سیمان و نظایر آن توسط کارکنان واحد کنترل کیفی صورت می‌پذیرد . امروزه کارخانه‌های مدرن سیمان به وسایل پیشرفته کنترل فرآیند پخت مجهز می‌باشند . در بعضی از کارخانه‌ها از مواد خام بطور اتوماتیک نمونه‌برداری می‌شود و کامپیوترها ترکیب مخلوط خام را کنترل و محاسبه می‌کنند .
خواص فیزیکی سیمان عمدتا عبارتست از نرمی سیمان، گیرش سیمان، سلامت سیمان ومقاومت سیمان.

نرمی سیمان :
باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه نیست.زیرا هزینه آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگر آن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش،کار آیی بتن تازه و سایر موارد نیز باید مد نظر باشد. نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معمولا در استانداردها با سطح مخصوص تعیین
می شود.(m2/kg).روشهای متداول و متفاوتی برای تعیین نرمی سیمان در دنیا به کار گرفته می شود.استاندارد ملی ایران به شماره ۳۹۰ تعیین نرمی سیمان را مشخص می کند.

گیرش سیمان:

کلمه گیرش،برای سفت شدن خمیر سیمان به کار برده می شود،یعنی تغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش به علت هیدراسیون C3S و C2A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق می افتد.گیرش اولیه مربوط به افزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان با افزایش درجه حرارت، کاهش می یابد ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود ۳۰ درجه سانتی گراد اثر معکوس را می توان مشاهده نمود.در درجات حرارت پائین،گیرش سیمان کند می شود.

کاربردهای سیمان
امروزه سیمان دارای مصارف گوناگون و کاربردهای وسیعی است و بسته به انواع مختلف آن در زمینه‌های گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرد .
سیمان را می‌توان تنها بکار برد ، یعنی خالص بعنوان ماده دوغاب , اما استفاده معمولی و اصلی سیمان در ملات و بتون است که در آنها سیمان با مواد بی‌اثر که به سنگدانه معروف هستند مخلوط می‌شود . ملات عبارت از سیمانی است که با ماسه یا سنگ خرد شده‌ای که اندازه قطرش تقریبا” ۵ میلیمتر است , مخلوط شده باشد .

بتون ترکیبی از سیمان , ماسه یا دیگر سنگدانه‌های کوچک است , اما هنگامی که بتون در حجم عظیمی چون ساختن سدها ریخته می‌شود از سنگدانه‌های به اندازه ۱۹ تا ۲۵ میلی‌متر نیز استفاده می‌گردد . بتون برای اهداف گوناگون ساختمانی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد . از سیمان پرتلند در تولید آجر , موزائیک , بلوک , تیر سقف , اتصالات خط آهن , و دیگر محصولاتی که با فشار در قالب شکل می‌گیرند , استفاده می‌شود . این محصولات در کارگاههای مربوطه تهیه شده و بصورت آماده برای نصب عرضه می‌گردد .

از آنجاییکه در دنیای امروز بتون مصرف بسیار زیادی دارد , تولید سیمان از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد . همه ساله در کشورهای توسعه یافته افزایش سرانه سیمان تقریبا” یک تن است . سنگدانه یا سیمان بکار رفته , کیفیت ویژه بتون , یا روش تهیه آن عواملی هستند که نوع بتون را مشخص می‌کنند . در بتون معمولی که در ساختمان بکار می‌رود , ویژگی سیمان عمدتا” از طریق نسبت آب به سیمان مشخص می‌گردد . هر چه آب سیمان کمتر باشد , بتون محکمتر می‌گردد . مخلوط بایستی به اندازه کافی آب داشته باشد تا از احاطه کامل هر ذره سنگدانه بوسیله چسب سیمان , پرشدن فضای بین سنگدانه‌ها , شل‌بودن کافی بتون به منظور ریختن و پخش آن اطمینان حاصل گردد . عامل دیگر دوام بتون , میزان سیمان به نسبت سنگدانه است . (که به صورت نسبت یک به سه سیمان به سنگ دانه ریز و درشت بیان می‌شود) . در جایی که به بتون بسیار محکمی نیاز باشد , میزان سنگدانه به نسبت کمتر خواهد بود .

قدرت بتون را با استفاده از نیروی وارده به هر اینچ مربع توسط هر پوند و یا کیلوگرم بر سانتیمتر مربع که برای خرد کردن بتونی با سختی و یا عمر مفروض می‌سنجند .
عوامل محیطی چون درجه حرارت و رطوبت بر استحکام بتون تاثیر می‌گذارد , و چنانچه بطور کامل خشک نشود , تحمل فشارهای کششی آن نامتعادل خواهد بود و اگر بطور ناقص سفت شده باشد نمی‌تواند این فشارها را تحمل کند . در فرآیندی که به عمل‌آوردن شناخته می‌شود , بتون را بعد از ریختن تا مدتی مرطوب نگاه می‌دارند تا انقباض حاصله به هنگام سفت شدن را کند کنند . درجه حرارت پایین نیز بر استحکام آن تاثیر منفی می‌گذارد . برای جبران این مسئله ماده‌ای افزودنی چون کلرید کلسیم به سیمان اضافه می‌گردد . این ماده موجب تسریع در فرآیند سفت شدن می‌گردد که خود باعث ایجاد گرمای کافی برای بی‌اثرکردن درجه حرارت تقریبا” پایین می‌شود . در هوای بسیار سرد از ریختن بتون در ابعاد وسیع خودداری می‌شود .

مواد تشکیل‌دهنده بتون
سیمان:
حدود ۷ الی ۱۵ درصد از حجم بتون را تشکیل می‌دهد .
أب:
حدود ۱۴ الی ۲۱ درصد از حجم بتون را تشکیل می‌دهد .
دانه‌های سنگی (شن و ماسه):
حدود ۶۰ الی ۷۵ درصد از حجم بتون را تشکیل می‌دهد .
هوا:
در بتون بدون هوا میزان حجم هوای موجود بین ۵/۰ تا ۳ درصد است و در بتون هوادار میزان حجم هوای موجود بین ۴ تا ۸ درصد است .
نقش سیمان در بتون صرفا” چسباندن دانه به یکدیگر بوده و بخودی خود تاثیری در مقاومت و باربری ندارد , از این جهت بتون خوب بتونی است که وقتی در آزمایشگاه نمونه‌ای از آن را بشکنند , دانه‌های سنگی آن از وسط شکسته شود و سیمانها (چسب) پاره نشود .
محصول سیمان به دو صورت فله و پاکتی به بازار عرضه شده و از آن در بسیاری از کارهای ساختمانی و زیربنایی استفاده می‌شود .
از اتاقهای کوچک تا آسمانخراشهای عظیم , از حوض‌های کوچک تا تاسیسات عظیم بندری , از استخرهای شنا تا سدهای مستحکم و عظیم ذخیره آب , از پلهای کوچک بر روی نهرها و جویها تا تونلهای بسیار بزرگ زیر بستر دریاها , از پیاده‌روها تا بزرگراههای پیشرفته , خطوط مترو و فرودگاههای گسترده بین‌المللی و از سنگرها تا انبارهای عظیم جنگ‌افزارها و تسلیحات نظامی , همه و همه نقش و اهمیت سیمان را در زندگی انسان متجلی و آشکار می‌سازند

انبارکردن سیمان
همواره باید سعی شود سیمان در معرض رطوبت نباشد چون سیمان مکنده رطوبت است و حتی هوای مرطوب همه سیمان را خراب می‌کند .
در انبارکردن سیمان به صورت فله‌ای باید شرایطی فراهم شود که کف انبار (زیر سیمان) کاملا” خشک باشد , لذا می‌توان در کف مقداری شن خشک پهن کرد تا از نفوذ رطوبت به طرف بالا جلوگیری شود . همچنین بهتر است روی سیمان پلاستیک کشیده شود .
سیمان پاکتی را روی سطوح تخته‌ای با شکل و ابعاد مشخص بنام “پالت” انبار می‌کنند . پالتها از کف با زمین حداقل ۱۰ سانتی‌متر فاصله دارند و حداکثر تا ۸ ردیف سیمان پاکتی روی آن چیده می‌شود . همچنین بین پالتهای مختلف که حدود پنجاه پاکت سیمان روی آنها چیده می‌شود , حداقل ۵/۰ متر فاصله جهت عبور جریان هوا لازم است . سیمان پاکتی را تحت شرایط صحیح تا یکسال می‌توان در انبار نگهداری کرد .

آینده صنعت سیمان

دانشمندان ، آینده خوبی را برای صنعت سیمان پیش‌بینی می‌کنند . آنها بتون تهیه شده از سیمان را بعنوان مهمترین ماده این قرن توصیف می‌کنند . در واقع سیمان را می‌توان بعنوان ماده چسبنده‌ای توصیف کرد که ارزانتر از هر ماده چسبنده‌ای است که در صنعت بکار می‌رود و این ماده برای زندگی انسان ضروری است .
از آنجا که سیمان خواص ممتاز و برجسته‌ای دارد , و همچنین بخاطر بی‌ضرربودن آن برای محیط زیست , انواع سیمان همچنان افزایش پیدا خواهد نمود , و در آینده تقاضای بیشتری برای محصولات سفارشی وجود خواهد داشت . همگام با این تحولات تغییرات بیشتری نیز در ساختار صنعت سیمان بوجود خواهد آمد .
حتی با فرض اینکه در میان مدت , تغییرات اساسی در سیستم شیمیایی و فیزیکی سیمان بوجود نیاید , با توجه به روند افزایش منطقه‌ای شدن تولید و توزیع , بایستی در اندیشه تغییرات تکنولوژیکی بود .

صنعت سیمان از آینده خوبی برخوردار است زیرا سیمان , بعنوان متصل‌کننده مواد ساختمانی , دارای آینده روشنی است . هرچند که عواملی چون رقابت درون این صنعت و با مواد ساختمانی دیگری که راه خود را به بازار باز می‌کنند , فشار ناشی از قانونگذاریهای زیست محیطی , و همچنین جهانی شدن فزاینده , صنعت سیمان را مجبور خواهد نمود تا هزینه‌ها را کاهش دهد , کیفیت را تضمین کند و محافظت زیست محیطی را بهبود بخشد . دامنه تولیدات کارخانه نیاز دارد تا خود را با نوآوریهای تکنیکی هماهنگ کند .
چنانچه بخواهیم مقایسه‌ای بین صنعت سیمان امروز و یکصد سال پیش بعمل آوریم , آمار و اطلاعات فاصله‌ای را که این صنعت از نظر فن‌آوری در طول یک قرن پیموده است , به ما نشان می‌دهد . مصرف گرما برای فرآیند پخت از ۱۹۰۰ کیلوکالری به کیلوگرم کلینکر در یکصد سال پیش به ۷۰۰ کیلوکالری بر کیلوگرم کلینکر در حال حاضر کاهش یافته است .
امروزه میزان تولید سالانه هر کوره بین ۵/۱ الی ۲ میلیون تن است , که ۷۰ تا ۸۰ برابر بیشتر از تولید کوره‌های دواری است که در سال ۱۸۹۹ به کار گرفته می‌شد . انتشار گرد و غبار مربوط به تولید کلینکر از ۲۰۰۰۰۰ میلی‌گرم غبار در هر کیلوگرم کلینکر به ۵۰میلی‌گرم غبار در هر کیلوگرم کلینکر رسیده است . در واقع در یکصد سال پیش هیچگونه غبارگیری صورت نمی‌گرفت

میانگین تولید سالانه کلینکر به ازای هر کارگر (معیار سنجش بهره ‌وری) در یکصد سال پیش ۷۰۰ تا ۸۰۰ تن برای هر نفر شاغل در این بخش بود که امروزه این مقدار به ۲۰۰۰ تن رسیده است .
هزینه سرمایه برای کارخانه تولید سیمان در سال ۱۸۹۹ یکصد درصد بیشتر از زمان حال بوده است . امروزه پیشرفتهای فنی نه تنها تولید مطلوب‌تری را امکان‌پذیر نموده است , بلکه هزینه سرمایه‌گذاری و شرایط تجاری مساعدتری نیز بوجود آورده است .

انواع سیمانهای استاندارد (پرتلند)

۱- (سیمان تیپ یک (I , (سیمان معمولی)
همان سیمان معمولی بوده و در شرایط آب و هوای عادی مصرف می‌شود . همچنین در جایی بکار می‌رود که از نظر سولفات مشکلی وجود نداشته باشد
۲- (سیمان تیپ دو (II , (سیمان متوسط)این سیمان از نظر خواص متوسط است , بدین معنی که تا حدی کندگیر بوده و نیز تا حدی در مقابل حمله سولفاتها مقاوم است .
برای ساخت این سیمان سعی می‌شود تا حد ممکن از مقدار) (C3A ,C3S کاسته و ( (C2S را افزایش دهند .
۳- (سیمان تیپ سه (III , (سیمان زودگیر)

این سیمان تقریبا” اجزاء اولیه سیمان تیپ (I) را دارد , با این تفاوت که به شدت ریزتر آسیاب شده و به همین جهت گیرش سریعتری دارد .
موارد مصرف سیمان تیپ (III):
الف- در هوای سرد (حدود ۴ درجه سانتیگراد) , در دمای زیر صفر درجه کاربرد این سیمان به تنهایی کفایت نمی‌کند و لذا در یخبندان علاوه بر مصرف این سیمان مسائل دیگری نیز باید رعایت شود (مثلا” مصرف ضد یخ) . سیمان تیپ ( (III در ساعات اولیه مصرف , حرارت قابل توجهی آزاد می‌کند و باعث گرم شدن بتن می‌شود .
ب- مراقبت از بتن در هوای سرد بسیار مشکل است و هزینه مراقبت در هوای سرد بالاست . سیمان زودگیر طول دوره مراقبت را کم کرده و موجب می‌شود بتن زودتر به مقاومت مورد نظر برسد .
ج- در تعمیرات فوری , مثلا” تعمیر قسمتی از سازه‌هایی که باید سریعا” مورد بهره‌برداری قرار گیرند , این سیمان کاربرد زیادی دارد و موجب می‌شود بتن سریعا” به مقاومت مورد نظر رسیده و ظرف مدت کوتاهی مورد بهره ‌برداری قرار گیرد .
د- در مکانهایی که به دلیل محدودیت امکانات قالب , بخواهند قالبها را زودتر باز کنند , نیز این سیمان کاربرد دارد .
۴- سیمان تیپ چهار ( (IV , (سیمان دیر گیر)سیمان تیپ چهار دیر گیر بوده و در هنگام گیرش حرارت کمی تولید می‌کند . مقدار C3S و C3A موجود در این سیمان در مقایسه با انواع دیگر سیمان , کمتر بوده و در مقابل C2S زیادتری بکار برده شده است
موارد مصرف سیمان تیپ (IV) :الف- در هوای گرم و در دمای بالای ۴۰ الی ۵۰ درجه سانتیگراد برای تسهیل مراقبت از بتن بکار می‌رود . مصرف این سیمان در هوای گرم و در جایی که تبخیر بالاست باعث می‌شود که لااقل دمای تولید شده توسط بتن در عملیات گیرش کمتر شود , زیرا گرمای حاصل از عملیات هیدراسیون در طول مدت زمان بیشتری آزاد می‌شود .
از طرفی اجزاء موجود در این سیمان در مقایسه با سایر سیمانها ( C3A و C3S کمتر و C2S بیشتر) این سیمان را خودبخود کم حرارت‌تر می‌کند .
ب- مصرف این سیمان در هوای گرم باعث جلوگیری از اتصال سرد می‌شود
توضیح :
در بتن‌ریزی دیوارها (دیوار مخزن آب و یا استخر) که طول دیوار زیاد است چون بتن‌ریزی لایه لایه انجام می‌گیرد , ممکن است فاصله زمانی حدود نیم‌ ساعت یا بیشتر طول بکشد تا لایه بتن جدید روی بتن قبلی ریخته شود , بدین ترتیب در هنگام ریختن بتن لایه جدید , بتن لایه قبلی سفت شده و اتصال خوبی بین دو لایه برقرار نمی‌شود . این اتصال ضعیف بین لایه‌های بتن قدیم و جدید را اتصال سرد می‌گویند که ضعف بتن‌ریزی به شمار می‌رود , بخصوص اگر سازه یک سازه آبی باشد , این اتصال نقطه ضعفی برای نشت آب خواهد بود

 مصرف سیمان تیپ چهار در چنین مواردی باعث می‌شود که فرصت کافی برای بتن‌ریزی باشد و لایه‌های قبلی هنوز وارد واکنش نشده باشند تا بتوانند با لایه‌های جدید اتصال مناسبی را برقرار نمایند
ج- در بتن‌ریزی‌های حجیم به منظور کاهش تنش‌های حرارتی می‌توان از این سیمان استفاده کرد . بتن حجیم بتنی را گویند که طول و عرض و ارتفاع آن زیاد باشد مانند بتن‌ریزی سدها و یا پایه‌های پل از اشکالات بتن‌ریزی حجیم , ایجاد تنش‌های حرارتی است , بدین صورت که به دلیل حجیم بودن بتن , تبادل حرارتی عمق بتن با محیط بیرونی , کندتر صورت می‌گیرد , و بنابراین هنگامی که بتن سفت شده , هنوز دمای قسمتهای مرکزی آن با محیط اطراف , یکنواخت نشده است از این لحظه به بعد تغییر دمای بتن در راستای تبادل حرارتی با محیط خارج , همراه با ایجاد تنش‌های حرارتی خواهد بود

استفاده از سیمان تیپ (IV) سبب می‌شود که اولا” دمای قسمتهای میانی بتن حجیم کمتر از بتن مشابه ساخته شده با سیمان تیپ (I) باشد (چون سیمان تیپ (IV) هم کم حرارت‌تر است و هم دمای خود را در طول زمان بیشتری آزاد می‌کند) و ثانیا” فرایند سفت شدن بتن طولانی‌تر بوده و در این مدت قسمت اعظم تبادل حرارتی بتن با محیط اطراف صورت پذیرد . قابل ذکر است که برای جبران تنش حرارتی در بتن , گاهی آرماتورهایی موسوم به آرماتورهای حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند .
۵- سیمان تیپ پنج (V) , (سیمان ضد سولفات)
در ساخت این سیمان سعی می‌شود حتی‌الا مکان C3S و C3A را به حداقل برسانند و در مقابل C2S بیشتری مصرف نمایند
این سیمان برای مصرف در بتن‌هایی که در معرض حمله سولفاتها قرار دارد , مناسب است و به همین جهت به سیمان ضد سولفات شهرت دارد .

سیمان سفید
رنگ تیره سیمان به دلیل وجود سولفات آهن و سولفات منیزیم در سیمان است , همچنین دوده ناشی از سوخت نیز باعث رنگ تیره سیمان می‌شود . پس برای سفید شدن سیمان باید سولفات آهن و منیزیم از سیمان حذف شود و همچنین از سوخت مناسب و بدون دوده استفاده شود .
به همین جهت برای تولید سیمان سفید , از خاک رسی که میزان سولفات آهن و منیزیم آن از ۸/۰ درصد کمتر است استفاده می‌کنند و برای جبران همین مقدار اندک سولفات آهن و منیزیم , مقداری نشادر اضافه می‌نمایند . از طرفی سوخت کوره را به نحوی انتخاب می‌کنند که تولید دوده نکند (مثلا” از گاز استفاده می‌کنند).

سیمانهای رنگی
سیمانهایی به رنگهای قرمز – زرد – آبی و ; همان سیمانهای عادی هستند که در ساخت آنها از ۲ الی ۱۵ درصد پودر سنگهای رنگی استفاده شده است .
معمولا” در ساخت سیمانهای رنگی روشن از سیمان سفید استفاده می‌شود (که سبب افزایش قیمت می‌شود) و در ساخت سیمانهای رنگی تیره از سیمان معمولی استفاده می‌شود .
معمولا” در تهیه سیمان با رنگ سبز از سنگهای کرم‌دار , سیمان آبی رنگ از سنگهای کبالت‌دار , سیمان زرد رنگ از سنگهای آهن‌دار (به صورت هیدروکسید آهن یا هماتیت) , سیمان قرمز رنگ از اکسید آهن به صورت فریت (Fe2O3) و سیمان سیاه از اکسید آهن دو ظرفیتی (FeO) استفاده می‌شود .

سیمان پرتلند سرباره‌ای
برای تهیه این سیمان , سیمان معمولی را با ۲۵ الی ۶۵ درصد پودر سرباره کوره ذوب آهن مخلوط می‌کنند و به عنوان سیمان پرتلند سرباره‌ای به مصرف می‌رسانند .
مقاومت سیمان سرباره‌ای از سیمان معمولی کمتر بوده و در مقابل ارزان قیمت‌تر از سیمان معمولی است .
در آجرچینی , در بتن‌ریزی کف‌ها و اصولا” در هر جا که مقاومت‌های بالا مورد نیاز نباشد , می‌توان از این سیمان استفاده کرد . ضمنا” این سیمان کمی ضد سولفات و تا حدودی کندگیر است (در حد سیمان تیپ II (

سیمان پوزولانی (سیمان خاکستر آتشفشانی)

این سیمان را از مخلوط کردن ۱۵ الی ۴۰ درصد پوزولان با کلینکر سیمان معمولی و آسیاب‌کردن این مخلوط بدست می‌آورند , در ایران معادن پوزولان زیادی وجود دارد که می‌توان از آنها در تولید این سیمان استفاده کرد . جنس پوزولان سیلیکات و تقریبا” شبیه سیمان است , منتهی واکنش‌های مشخص سیمان را ندارد .
با توجه به ارزانی این سیمان , برای مصرف کارهای عادی نظیر آجرچینی مناسب است . این سیمان کندگیر بوده و تا حدودی نیز ضد سولفات است .