دانشگاه آزاد اسالمیواحد تهران شرق

مهندسي معدن ) گرايش اكتشاف(پایان نامه جهت اخذ مدرک کارشناسی

عنوان پایان نامه: تركيب شيميايي سنگهاي معدني در صنعت

سيمان با تاكيد برآهك

استاد راهنما :

دانشجو :

شماره دانشجويي :

ا

فهرست مطالب عنوانصفحه

مقدمه .............................................................................. ............................................................................1

1-................................................................................ كليات

......................................................................2 1-1-

سيمان ............................................................................... .................................................................2

-ريش ه1-2لغوي .................................................................................

.......................................................21-3-

............................................................................. تاريخچه ...............................................................2

-تولي د ص نعتي1-4سيمان ...............................................................................

......................................4 -تاريجچ ه س يمان در1-5

ايران ................................................................................. ..............................4

-تركيب ات ش يميايي2سيمان ...............................................................................

...................................5

ب

-ش يمي2-1سيمان ...............................................................................

...................................................7 -خ واص تركيب ات اص لي2-2

سيمان ............................................................................... .......................8

-اكس يدهاي موج ود در2-3سيمان ...............................................................................

........................9 -اكس يد2-3-1

............................................................................... كلسيم ..............................................9

-اكس يد2-3-2............................................................................... منيزيم

.............................................9 -اكس يد2-3-3

............................................................................ سيليسيم ..........................................10

-آلومي نيوم2-3-4اكس يد ...............................................................................

.......................................10 -اكس يد2-3-5

آهن .................................................................................. .............................................11

-س يمان ه اي2-4هي دروليك ...........................................................................

...................................11

ج

-نقش گچ در3سيمان ...............................................................................

............................................12 -س نگ3-1

گچ .................................................................................... ..................................................12

-ح د مج از اف زودن3-2گچ ....................................................................................

................................12 4-

......................................................................... هيدراسيون .................................................................13

-هيدراس يون4-1سيمان ...............................................................................

.......................................13 -ح رارت4-2

......................................................................... هيدراسيون ..............................................14

-ن رمي4-3سيمان ...............................................................................

...................................................15 -تع يين درج ه ن رمي4-4

سيمان ............................................................................... ...........................16

-مراح ل تولي د5سيمان ...............................................................................

..........................................17

د

-اس تخراج م واد5-1................................................................................. اوليه

......................................17 -آم اده ك ردن م واد از5-2

................................................................................ معدن ...........................18

-آس ياب5-3مواد ..................................................................................

..................................................19 -خش ك ك ردن5-4

مواد .................................................................................. ......................................20

-پ ودر ك ردن و مخل وط ك ردن5-5مواد ..................................................................................

...........20 -س يلوهاي م واد5-6

خ ام .................................................................................. .....................................21

-ك وره پيش گ رم5-7كن ...................................................................................

...................................21 -ك وره س يمان5-8

.................................................................................. پزي ........................................22

-خن ك ك ردن5-9............................................................................... كلينكر

....................................24

ه

-س يلوي انب ار5-10............................................................................... كلينكر

....................................25 -آس ياب5-11

كلينكرها ............................................................................. ............................................25

-بس ته بن دي وحم ل5-12................................................................................. ونقل

..........................26 -روش هاي تولي د6

سيمان ............................................................................... ........................................27

-ان واع7سيمان ...............................................................................

..........................................................28 -س يمان7-1

................................................................................ پرتلند ................................................28

7-1-1-................................................................................ كليات

.........................................................28 -تولي د س يمان7-1-2

................................................................................ پرتلند .................................30

-ان واع س يمان7-1-3................................................................................ پرتلند

..................................33

و

-س يمان7-2پ وزوالني ............................................................................

................................................377-2-1-

................................................................................ كليات ........................................................37

نح وه فع الیت -7-2-2پوزوالن ..............................................................................

..............................38 -تاريخچ ه اس تفاده از7-2-3

پوزوالن .............................................................................. ....................39

- ک اربرد و وی ژگی ه ای س یمان پرتلن د پ وزوالنی7-2-4................................................................ 39

- س يمان7-3س فيد ................................................................................

................................................427-3-1-

................................................................................ كليات .......................................................42

- نح وه تولي د س يمان7-3-2س فيد ................................................................................

.....................42 - س يمان پرتلن د ض د س ولفات7-4

.............................................................................. سرباره ............44

ز

7-4-1- .............................................................................. سرباره

........................................................447-4-2-

................................................................................ كليات .......................................................45

-س يمان پرتلن د7-5آهكي ................................................................................

...................................46 7-5-1-

................................................................................ كليات ........................................................46

- ويژگيه اي س يمان پورتلن د7-5-2آهكي ................................................................................

........46 - نح وه تولي د س يمان پرتلن د7-5-3

آهكي ................................................................................ .........46

- س يمان7-6................................................................................. بنائي

................................................477-6-1-

................................................................................ كليات ........................................................47

- س ابقه س يمان بن ائي در7-6-2ايران .................................................................................

..............42

ح

.................................................................................منابع70

ط

مقدمه :

صنايع معدنكاري و كشاورزي صنايع پايه كشورهاس ت. ب ه كم ك صنايع كشاورزي ميتوان م واد اولي ه خ وراكي ، پوش اكي و ت ا ح دودي بعض ي مص الح س اختماني را ت امين ك رد ، ولي ب ه كم ك ص نعت

معدنكاري مواد اوليه مورد نياز صنايع مختلف تامين ميشود.

مواد اساسي ساختمان سازي نظ ير س نگهاي ط بيعي ، ماس ه ، رس و مواد اوليه سيمان ، به كمك كارهاي معدني تامين ميشود.

براي در صنعت معدنكاري پس از انجام كاره اي اكتش افي و پس از آن انجام عمليات استخراجي مواد خام بدست آمده بهره ب رداري بايد مورد فراوري قرار گيرند كه اين امر خود بخش مهمي از سلسله امور معدنكاري است و انجام آن ملزم به دانستن علم فراوري م واد

ميباشد.

در اين پ روژه س عي ش ده اس ت ت ا ض من مطالع ه م واد اولي ه سيمان ، انواع آن شرح داده شود و روشهاي تهيه آن با توجه به ن وع

آهك استخراجي مشخص شود.

برخ ودالزم مي دانم ك ه ازاس اتيد مح ترم دانش كده ف ني دانش گاه آزاداسالمي واحد تهران جنوب كه اينج انب را در تهي ه اين اين پ روژه

مورد راهنمايي قراردادند صميمانه سپاس گذاري نمايم.

1

- كليات 1

- سيمان ها : مواد چسبنده اى هستند که قابليت چس بانيدن ذرات1-1 به يکديگر و بوجود آوردن جسم يک پارچه از ذرات متشکله را دارن د. اين تعريف از س يمان داراى آن چن ان ج امعيتى اس ت ک ه مى توان د شامل انواع چسبها از جمله چسبهاى مايع ک ه در چس بانيدن قطع ات سنگ يا سنگ و فلزات به يكديگر به كار ميروند باشد. نمونه اى از اين چسبها در صنعت سيمان در کار گذاش تن آج ر نس وز درک وره س يمان مورد مصرف دارد و خاصيت اصلى آن اين است ک ه آج ر نس وز )ک ه ي ک جس م س راميکى اس ت( را ب ه بدن ه ک وره) آهن ( مى چس باند، همچنين انواع سيمانهاى ديگرکه دردندانپزشکى مورد مصرف دارند، از جمله چسب ها مى باشد. آنچه که از کلم ه س يمان در اين متن م ورد نظر اس ت، آن ن وع از س يمان ه ا اس ت ک ه داراى ريش ه آهکى مى باشند. به عبارت ديگر سيمان هايى که ماده اصلى تشکيل دهن ده آنه ا آه ک و م اده اولي ه اص لى آنه ا س نگ آه ک اس ت. ب ر اين اس اس س يمان ترکي بى اس ت از مص الح آهکی ، رس ، س یلیس و س اير اکسيدها نظير اکسيد آلومينيم ، اکسيد سيليسيم، اکسيد آهن، اکس يد

ت ا۱۴۰۰من يزيم، اكس يد پتاس يم و اکس يدهاى قلي ايى ك ه در دم ای درجه سانتی گراد ساخته می شود. ب ه جس م حاص ل ، پس از۱۵۰۰

ح رارت دادن کلینک ر گوین د و از آس یاب ک ردن آن ب ه هم راه مق دار میلی۵-۲۰مناسبی سنگ گچ سیمان بدست میآید. ان دازه دان ه کلینکر

متر و رنگ آن سبز تیره می باشدکه پس از اسياب شدن مي ل ت رکيب با آب داشته و در مجاورت هوا و در زير آب بم رور س خت مى گ ردد

وداراي مقاومت ميشود.

: - ريشه لغوي1-2

2

(نام به كلم ه س يمان ازي ك cement ) سی منت گرفته شده است. لغت التين

اين كلم ه ب ه معن اي چس باننده اس ت و ب ه ه ر ن وع م اده اي اطالق ميشود كه داراي خاصيت چسبانندگي مواد ب ه يك ديگر اس ت و ب اعث

تشكيل جسمي يكپارچه از مواد اوليه ميشود.

: اگرچه از زمان هاي گذشته اقوام و ملل مختل ف ب ه- تاريخچه 1-3 نحوي با استفاده از سيمان در س اخت بن ا ه ا س ود ميجس تند، ولي

سيمان پرتلند به نام ژوزف آسيدين ك ه ي ك1824اولين بار در سال معمار انگليسي بود، ثبت شد. به لحاظ ش باهت ظ اهري وكيفيت بتن هاي توليد شده از سيمانهاي اوليه به سنگ ناحيه پرتلند در دوردس ت انگليس، سيمان به نام سيمان پرتلند معروف شد و تا به امروز ب راي سيمان ه ايي ك ه از مخل وط نم ودن وح رارت دادن محل ول آهكي و رسي و مواد ح اوي س يليس ، آلومين ا واكس يد آهن و تولي د كلينك ر و

نهايتا آسياب نمودن كلينكر بدست مي ايد ، استفاده ميشود.

3

صخره هاي آهكي جزيره پورتلند1-1شكل

.

سيمان پورتلند2-1شكل

4

براي اولين بار در تاريخ تولي د ص نعتي- توليد صنعتي سيمان :1-4 اولين مؤسس ه اس تاندارد1877س يمان، دركش ورآلمان در س ال

س يمان توس ط تولي د كنن دگان س يمان بوج ود آم د و پس از آن موسس ه اس تاندارد در انگلس تان و آمريك ا ايج اد و اس تانداردهاي .س يمان ت دوين گردي د.

اي ران وارد1314 ت ا قب ل از س ال - تاريخچه سيمان در اي ران :1-5 كننده سيمان ب ود ام ا ب ه دلي ل آنك ه س يمان ك االيي ارزان،س نگين و آسيب پ ذير ب وده و هزين ه حم ل و نق ل آن ن يز در مقايس ه ب ا قيمت سيمان بس يار ب اال مي باش د فك ر تاس يس كارخان ه تولي د س يمان درٌ ايران همزمان با شروع طرحهاي عمراني پاي گرفت. بطوريك ه نهايت ا

آغ از1307پس از انجام مطالعات بر روي م واد اولي ه ك ه از س ال قرا ردادي بين دولت ايران و شركت ايران1310شده بود در سال

تن در روز100و سوئد جهت خريد يك كارخانه س يمان ب ا ظ رفيت كيلوم تري جن وب ته ران و8از دانمارك بسته شد. كارخانه مذكور در

1312در امتداد كوه هاي بي بي ش هر ب انو اح داث گردي د. و در س ال رسماٌ افتتاح شد. اين كارخانه به نام كارخانه سيمان ري ناميده شد از

تن100 ظرفيت توليدي س يمان كش ور 1315 تا سال 1312سال در روز بود و سپس به دليل رشد تقاضا و نياز ب ه مص رف س يمان ب ا

تن در روز از ش ركت200خريد خ ط دوم تولي د س يمان ب ا ظ رفيت تن در روز اف زايش300 ب ه 1316آلم ان و راه ان دازي آن در س ال

يافت.

5

كارخانه سيمان تهران3-1شكل

6

- تركيبات شيميايي سيمان 2

م واد خ ام م ورد مص رف در تولی د س یمان در- ش يمي س يمان :2-1 هنگ ام پخت ب ا هم واکنش نش ان داده و ترکیب ات دیگ ری را بوج ود می آورند.معموال چهار ت رکیب عم ده به عن وان عوام ل اص لی تش کیل

دهنده سیمان در نظرگرفته می شوند که عبارتند از:(3CaOSiO2=C3S الف)سه کلسیم سیلیکات (

جز اصلي سيمان پرتلند ميباشد كه طبعا خواص اصلي سيمان ناشي از وجود اين كريستال است . اين فاز داراي خاصيت گيرش اوليه و نهائي است و در صورتيكه بخوبي تهيه و هيدراته شود فاقد انبساط

حجمي خواهد بود . مخلوط اين فاز با آب داراي خاصيت شكل براي پذيري كمتري در مقايسه با خمير سيمان مي باشد و لذا

شكل پذير كردن آن آب بيشتري الزم است . بخش عمده اي از مقاومت )فشاري يا برشي ( سيمان مربوطه به وجود سه كلسيم

سيليكات و در فاصله هفت روز به حد عمده اي از مقاومت خود مي.رسد

یلیکاتGGGیم سGGGان نقشي ب(دوکلسGGGآنچن(2CaOSiO2=C2S) kkkننانن

اوليه س يمان ن دارد ولي در دراز م دت )ح دود چن د نقشي در گيرش روز ( هيدرات ه ش ده و ايج اد گ يرش مي نماي د. نقش اين ف از در مقاومت اوليه سيمان ناچيز است ولي در دراز مدت از جمل ه عوام ل

.موثر در مقاومت سيمان مي باشد

. ( 3CaOAl2O3=C3A ) ج( سه كلسيم آلومينات

7

داراي گيرش سريع است ازمخلوط كردن پودرآن ب ا آب آنق درحرارت ايجادمي شود كه شكفتن آن بصورت انفجار گونه و همراه با بخ ار آب است.پس از شكفته شدن خمير حاص له داراي خاص يت ش كل پ ذيري باالئي است . در صورتيكه اين خمير در مجاورت هواي مرط وب ق رار گيرد عمل گيرش ادامه پيدا مي كن د و تب ديل ب ه جس م س ختي مي ش ود ك ه داراي مق اومت نس بي اس ت . اگ ر خم ير س ه كلس يم آلومينات در آب قرار داده شود بمرور در آب حل شده و متالش ي مي شود . براي كنترل گيرش سريع اين فاز گچ خام به سيمان افزوده مي شود . در فاصله يك روز مالت اين فاز به نهايت مقاومت خود ميرسد

و پس از اين زمان افزايشي در مقاومت آن ديده نمي شود .

ذكر اين نكته ض روري اس ت ك ه رفت ار فازه اي مختل ف كلينك ر بص ورت خ الص تف اوت زي ادي ب ا رفت ار آنه ا بص ورت )مشخص ا در سيمان ( دارد . از جمله اينكه در مواردي مالحظ ه ش ده اس ت ك ه وجود فاز آلومينات باعث كاهش مقاومت سيمان مي گ ردد . اص وال نقش اصلي اين فاز در كلينک ر س يمان خاص يت هي دروليكي و ت اثير روي چسبندگي و مقاومت نهايي سيمان نيست . بلكه نقش عم ده آن

(FLUX )روانس از=   است كه بعنوان كم ك ذوب در پخت سيمان باعث مي شود درجه حرارت س يمان پ ايين بياي د و در درج ه ح رارت

پايين تر فازهاي ديگر كلينكر تشكيل شوند .

(4CaOAl2O3Fe2O3=C4AF د( چهار كلسيم آلومينوفريت)

س ريعا هيدرات ه مي ش ود و هن وز نقش آن در مق اومت س يمان بوضوح مشخص نشده است.گرچ ه گ يرش آن در چن د دقيق ه ص ورت

( و Violence انفج ار گون ه )  C3Aميگيرد ولي شكفتن آن همانند

8

همراه با حرارت زياد نمي باشد در كلينکر تركيب اكسيد هاي آلومی نيم و كلسيم بصورت هاي مختلف است و بس ته ب ه مق دار آهن مي توان د

يع ني فازه ايC2F     تا  C2A  بص ورت ه اي C2A.C6AF.C4AF.C2F .وجود داشته باشد

قاب ل اس ت و بهم راه مق دار  داراي خاصيت گيرش سريعC2F فاز ت وجهي انبس اط حجمي مي باش د. ب دليل وج ود این انبس اط، بم رور ايج اد گس يختگي در مالت مي نماي د و ب اعث ك اهش مق اومت مي گردد . در صورتيكه مالت اين فاز در آب قرار داده شود س ريعا در آب متالشي و از اينرو نمي توان براي آن در مقاومت سيمان نقشي قائ ل

شد .

وAرا ب ا  Al2O3 و Sرا ب ا  SiO2 و C را با CaOکه اختصارا اکسیدهای Fe2O3  را باF نشان C3S و C2Sمهمترین ترکیبات س یمان در ایج اد

مق اومت خم یر س یمان هیدرات ه می باش ند. در واق ع س یلیکاتها در سیمان ، ترکیبات کامال خالصی نیستند، بلکه دارای اکسیدهای ج زئی به صورت محل ول جام د ن یز می باش ند. این اکس یدها اث رات قاب ل

، فرم بلوری و خواص هیدرولیکی سیلیکاتها دارند.اتمهامالحظه ای در

قرار گرفتن ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند که از نظر وزن قابل مالحظه نیستند، ولی تأثیرات قابل مالحظه ای در خواص س یمان

دارند که عمدتا عبارتند از :

MgO ،TiO2 ، Mn2O3 ، K2O، NaO2

آزمایشها نشان داده است که این قلیائی ها با بعض ی از س نگ دانه ه ا واکنش نش ان داده ان د و حاص ل این واکنش ب اعث تخ ریب بتن ش ده است. البته قلیائی ها در مقاومت بتن نیز اثر دارن د اکس یدهای قلی ایی

9

شناخته شده اند در سیمان نقش عم ده ای در مق اومت س یمان ب ه جزء در سنین اولیه ندارند و در براب ر حمالت س ولفاتها ن یز ک ه منج ر ب ه س ولفوآلومینات کلس یم می ش ود ، مش کالتی ب ه ب ار می آورد، اما وج ود آن در مراح ل تولی د ، ت رکیب آه ک و س یلیس را تس هیل می کن د. وج ود س ه كلس يم آلومين ات در س یمان هم در مقایسه ب ا س ه ت رکیب دیگ ر کم تر اس ت و وت أثیر زی ادی در رفت ار س یمان ندارن د، ولی در واکنش ب ا گچ ، س ولفو ف ریت کلس یم را .می س ازد و وج ود آن ب ه هیدراس یون س یلیکاتها ش تاب می بخشد

مقدار و اندازه واقعی اکسیدها در ترکیبات ان واع س یمان ، مختل ف است. البته باقی مانده نامحلول نیز ک ه عم دتا از ناخالص ی های س نگ

درص د وزن در1,5گچ حاصل می گردد، اندازه گیری می شود، تا حدود س یمان مج از اس ت. افت ح رارتی ن یز ک ه دامن ه کربناس یون و

آزاد را در مج اورت ه وا نش ان من یزیم هیدراس یون آه ک آزاد و در صد وزن سیمان اندازه گیری می شود. 4 الی 3می دهد ، تا حدود

تصوير شماتيك يك دانه 1-2 شكل

10

مولکول سيمان

11

- خواص تركيبات اصلي سيمان :2-2

سيليكات ها تركيبات اصلي و مهم س يمان ميباش ند و مق اومت سيمان هيدراته شده به آنها بستگي دارد . اكسيد ه اي تش كيل دهن ده اين سيليكات ها تاثيرات مهمي بعد از سخت شدن سيمان در صورت حمله سولفاتي با تشكيل سولفوآلومينات كلسيم )اترينگ ايت( س بب خرابي بتن ميگ ردد. ولي س يليكات آلومي نيوم در فراين د تولي د در ت ركيب اكس يد كلس يم ب ا اكس يد سيليس يم س هولت ايج اد ك رده و

ك ه ب ه م يزان كمي بوجودمياي د درمقاب ل س ه ت ركيبسودمند است. ديگرنقش عمده اي درخواص سيمان ندارد. به هر ح ال اين ت ركيب ب ا سنگ گچ سيمان ، س ولفوفريت كلس يم تش كيل ميده د ك ه اين م اده

هيدراتاسيون سيليكات را تسريع ميكند.

- وجود سيليكات ها در سيمان2-2شكل

12

- اكسيدهاي موجود در سيمان 2-3

: CaOاكسيد كليسم -2-3-1

جز اصلي تشكيل دهن ده س اختماني م ورد بحث اكسيد كلسيم يا آهك در اين مطلب مي باش د . اين اكس يد از تجزي ه س نگ آه ك بدس ت مي آي د و ن وع خ الص آن س فيد رن گ بيش كل و ت رد اس ت و وزن مخص وص آه ك بس تگي ب ه درج ه ح رارت پختن آن دارد و در فاص له

ب ه  است . ميل تركيبي آهك همانن د وزن مخص وص آن08/3تا 3/3 درج ه1000درجه حرارت پخت آن بستگي دارد . چنانچه باال تر از

سانتيگراد پخته نش ده باش د ب ا اف زودن آب ب دان س ريعا ش كفته مي درج ه س انتي1000گ ردد . در ص ورتيكه در درج ه ح رارت ب االتر از

گراد پخته شده باشد، زمان شکفته شدن آن طوالني تر خواهد ب ود . انيدري د كربني ك ن يز نقش در رابطه با ميل تركي بي آه ك ب ا بخ ار آب

درج ه ح رارت پخت همانن د ت ركيب ب ا آب اس ت . نقط ه ذوب آه ك درجه سانتي گراد است ك ه پس از ذوب و س رد ش دن ب ه2614

 صورت كريستالهاي مكعبي شكل داراي رن گ س فيد ي ا زرد كمرنگ

جامد ميگردد . اين كريستالها خيلي آهسته با آب تركيب مي شوند و در صورت پودر ك ردن آنه ا مق دمتا ب ه آهس تگي ب ا آب ت ركيب مي ش وند ولي در فاص له چن د دقيق ه س رعت ت ركيب آنچن ان اس ت ك ه انفجار گونه ميباش د . نتيج ه ت ركيب آب ب ا آه ك تش كيل هيدروكس يد

درج ه400 اين ت ركيب در درج ه ح رارت ح دود Ca(OH)2كلس يم سانتي گ راد ب ه آب و آه ك تب ديل مي گ ردد . در ابت دا هي درو كس يد كلسيم در سيمان پرتلند وج ود ن دارد ولي ب ه دلي ل وج ود مق دار

در سيمان و در اثر مجاورت با رط وبت ه واCaOfجزئي آهك آزاد يا آب آزاد شده ازگچ موجود در سيمان بمرور زمان آه ك آزاد ش ده و

13

هيدراته مي گردد و توليد هيدروكس يد مي ش ود . هيدروكس يد كلس يم ) بدست آمده از ش كفته ش دن آه ك بص ورت پ ودر س فيد و بيش كل

Amorphous، اس ت . اگ ر هيدرواكس يد ب ه آرامي كريس تاله ش ود ) همانند آنچه كه در هيدرات ه ش دن س يمان ص ورت مي گ يرد ايج اد

درشت و گسترده اي مي شود ك ه نمون ه ه اي آن كريستالهاي حجيم را در مالت سخت شده سيمان ي ا قالبه اي ق ديمي س يمان مي توان د مشاهده ش ود . هيدروكس يد كلس يم داراي مي ل تركي بي ب ا انيدري د

و آب بوج ود مي آي د . كربنيك است و از اين واكنش كربن ات كلس يم اين واكنش پايه و اساس گيرش و سخت شدن مالتهاي آهكي است و

در محيط مربوط صورت ميگيرد .

: MgO 2-3-2- اكسيد منيزيم 

اكسيد منيزيم يا منيزی به مقادير كم در س يمان پرتلن د وج ود دارد و از طريق كربنات منيزيم موجود در سنگ آهك ) دول وميت ( و يا خاك رس مص رفي در تهي ه م واد خ ام وارد كلينك ر س يمان مي

تا درجه حرارته اي خيلي ب اال پخت ه  در صورتيكه منيزي حاصلشود . محدودی اس ت. ن وع متخلخ ل و نشده باشد داراي خواص هيدروليكي

ك ه ع اري ازMg(OH)2   س بك آن ب ا آب ت ركيب ميش ود و تولي د خاصيت گيرش است مينمايد . س خت و فش رده من يزي ك ه در درج ه حرارتهاي باال )تا حد سرخ شدن ( تهيه شده است داراي مي ل تركي بي با آب بوده و ايجاد هيدروكسيد چس بنده فاق د مق اومت برش ي مي

 1500 –1400 در ح رارت MgCO3  نمايد . در ص ورتيكه من يزیت

درجه سانتي گراد پخته شود ، توليد منيزي داراي مي ل تركي بي كم با آب مي نمايند . كه از آن در تهيه آجر نسوز استفاده مي شود . در درج ه ح رارت ب اال من يزي ق ابليت ح ل ش دن در آه ك را دارد و اين

14

قابليت بيش از قابليت حل شدن آه ک در من يزي اس ت . اين محل ول جامد در درجات پائين ت ر تجزي ه مي ش ود و ب ه ص ورت مخل وطي از

كريستالهاي آهك و منيزي در مي آيد .

: SiO2 3-3-2  اكسيد سيليسيم -

اكسيد سيليكون يا سيليس عمده ترين جز تشكيل دهن ده مينراله ا سيليكاتها و خ اك رس اس ت. س يليس ب ه ص ورت ت ركيب در س يمان

مي وجود دارد و منشا آن خ اك رس ي ا ش يل مص رفي در م واد خ ام باشد. نوع خ الص آن در ط بيعت ب ه ص ورت ك وارتز اس ت ك ه داراي شكلهاي كريستالي و وزن مخصوص و نقاط ذوب متف اوتي اس ت . در صورت سرد كردن سيليس مذاب تمايل شديد ب ه تش كيل شيش ه و عدم تمايل به تشكيل كريستال وجود دارد . نوعي از كريستال سيليس

درج ه س انتيگراد مي1710 داراي نقط ه ذوب  Cristobalite  بن ام باشد . دردرجه حرارت معم ولي ك وارتز داراي مي ل تركي بي نيس ت )خنثي است( ولي در درجات ح رارت ب اال داراي خاص يت اس يدي مي شود با قليائيها شديدا تركيب مي گردد و توليد سيليكاتها را مينماي د.در ص ورت ح رارت دادن مخل وط آه ک و س یلیس در تحت فش ار و در حض ور آب آه ک ب ا س یلیس ت رکیب می ش ود. اين واكنش اس اس س اخت آجره اي ماس ه آهكي اس ت . اص وال ماس ه در ح رارت معمولي با سيمان و آهك ايجاد اتصاالت مك انيكي مي نماي د ولي ب ا

آنها تركيب شيميايي نمي شود .

Al2O3: -آلومينيم اكسيد2-3-4

در طبيعت اكسيد آلومينيم يا آلومينا بصورت كرندوم وج ود دارد ، درجه سانتیگراد است.آلومینا بص ورت تركيب ات2045نقطه ذوب آن

15

گوناگون )با آه ك، س يليس و قليائيه ا ( يكي از اج زاء اص لي س يمان پرتلند است و در سيمان نقش اسيدي دارد . منشا آن خاك رس است در اين گونه مواد نقش ب ازي را دارد . ان واع مختلفي از آن بص ورت

( نامي ده ميBauxiteهيدروكس يد وج ود دارد . يكن وع آن بوكس يت ) شود كه بهمراه مقادير جزئي اكسيد آهن، سيليس و تيت ان اس ت و از آن ب راي س اخت س يمانهاي آلومين ائي اس تفاده مي ش ود . در ض من گيرش سيمان پرتلند هيدركسيد آلومنيوم تش كيل نمي ش ود ولي ب ا  هيدرات ه ك ردن س يمان آلومین ائی ن وعي از هيدروكس يد آن بن ام

Gibbsite يا  Al2O3.3H2O تشكيل مي شود كه عام ل گ يرش در اين  نوع سيمانها مي باشد.

: Fe2O3 اكسيد-5-3-2 آهن

درسيمان پرتلن دمقادير اكس يدهاي مختل ف آهن چن دان زي اد نمي باشد و منشا آنها خاك رس مص رفي اس ت ولي در س يمان آلومين ائي ب دليل مص رف بوكس يت، مق ادير اكس يدهاي آهن باالس ت و از اج زا اصلي اين نوع سيمانها مي باشند . در س يمان پرتلن د اكس يد ف رو )

FeO درص د ( موج ود اس ت ولي در4/0 ( بمقدار ناچيز )بين صفر تا درصد است . اكسید فري ك3 تا 2سيمان آلومينائي مقدار آن بيش از

(  Fe2O3در ه ر ن وع س يماني ب ه مق دار بيش تري وج ود دارد در ) سيمان ه ا نقش اس يدي را دارد و ب ا آه ك تركي بي مي ش ود . ب دليل تجزيه اكسيد فريك در شرايط اتمسفر و درجه حرارت ب اال )ب االتر از

نقط ه ذوبشFe2O4   درج ه س انتيگراد ( و تب ديل آن ب ه 1100مشخص نيست.

16

: سیمانهای هیدرولیک م وادی هس تند ک ه- سيمان هاي هيدروليك2-4 پس ازت رکیب ش دن ب ا آب س خت می ش وند ک ه این در نتیج ه چن د واکنش شیمیایی است که با آب مخلوط ش ده اتف اق می افت د و پس از سخت شدن دوام و استحکام خود را حتی زی ر آب حف ظ می کنن د. کلید مورد نیاز برای این ، هیدرات هایی هستند که پس از ی ک واکنش ف وری ب ا آبی ک ه اساس ا در آن غ یر قاب ل ح ل هس تند ش کل می گیرند. امروزه ساختار بیشتر سیمان ها هیدرولیک است که بر اساس سیمان پرتلند ساخته می ش وند.س یمان پرتلن د از س نگ آه ک ، م واد مخصوص رسی و سنگ گچ که در یک فرآین د دم ا ب اال تولی د می ش ود

ش ده و م واد اولی ه طی ی ک واکنش در آن دی اکس ید ک ربن آزاد و ش یمیایی ب ه ترکیب ات جدی د تب دیل می ش وند. س یمان ه ای غ یر هیدرولیک شامل موادی )غیر هیدرولیک( از قبیل آه ک و گچ اس ت ک ه برای سخت شدن باید خشک نگه داشته ش وند. س یمان ه ای اکس ی کلراید که ترکیبات مایع دارند ن یز غ یر هی درولیک هس تند. ب رای مث ال

ب ه مالطه ای آهکی ب ا خش ک ش دن فق ط تث بیت میش وند و استحکام حاصل می کنند هنگامی که دی اکسید ک ربن را از ج و کندی

برای باز آرایی کربنات کلسیم دریافت می کنند. تثبیت و س خت ش دن سیمان های هیدرولیک به دلیل شکل گرفتن ترکیب های آب دار اس ت که در نتیجه واکنش های بین اجزای سیمان و آب می باش د.واکنش و محصوالت آن در واقع به ت رتیب ب ه هیدراس یون و هیدرات ه ش دن ی ا فازهای هیدراته مربوط می شوند.در نتیجه شروع ناگه انی واکنش ه ا نوعی سفت شدن که در شروع ناچیز است مشاهده می ش ود ام ا ب ا گذشت زمان افزایش می یابد.پس ازرسیدن به یک س طح معین آن را شروع تثبیت می گوییم.تقویت پی در پی پس از نقطه شروع را تثبیت می گوییم ک ه پس از آن ف از س خت ش دن ش روع می ش ود. س پس

17

فشاری مواد به طور پایدار در یک دوره زمانی اف زایش می استحکام-ultra-rapid یاب د و این دوره می توان د در س یمان ه ای

hardening چند روز و در مورد سیمان های معمولی چند سال باشد.

- نقش گچ در سيمان 3

-سنگ گچ :3-1

  در ط بيعت س نگ گچ بص ورت ژيپس )گچ خ ام ( ب ه فرم ول

CaSO4.2H2O و يا در مواردي بصورت انيدريت CaSO4كه بدون آب تبلور است يافت مي شود . سنگ گچ هاي مختلف از معادن مختلف در موق ع از دس ت دادن آب تبل ور داراي رفتاره اي متف اوت هس تند . اصوال سنگ گچ از جمله مواد رسوبي حاصل از آب ش ور اش باع ش ده اس ت ك ه پس از چين خ وردگي ه اي پوس ته جام د زمين ب ه جاه اي امروزي )معادن( جابجا شده اند . اين كاني ها اغلب بصورت اليه ه اي

كه معموال داراي مقدار كثيري م واد كربنات ه ، سيليس ی ي ا مشخصي س اير م واد كربن دار اس ت در ط بيعت يافت ه مي ش وند . كانيه اي گچ عاري از آب تبلور در مجاورت آب به سرعت متبل ور گش ته و تب ديل

ژيبس مي گردند.

گچ يافته مي شود : سه جور سنگ  سنگ گچ بلوري كه از اليه هاي نازك و يا تارهاي نازك )سوزني (–الف

كريستالهاي سولفات كلسيم تشكيل شده است . س نگ گچ مرم ري ك ه از جمل ه س نگهاي زين تي اس ت ك ه ب ا آن–ب

وسائل تزئيني مجسمه ظروف آالت و كفپوش تهيه مي شود. س نگ گچ غ ير بل وري ك ه در ط بيعت ف راوان اس ت و از آن گچ–ج 

ساختماني تهيه مي شود . در صنعت سيمان از نوع سوم استفاده مي

18

گچ داراي گچ از ن وع ژيپس مي باش ند ك ه شود . عموما معادن سنگهمراه با مقدار مختصري تركيبات سيليس و كربنات ها هستند .

- حد مجاز افزودن گچ :3-2

افزودن مقدار اضافي سولفات داراي عوارض سوئي اس ت ك ه از جمل ه آنه ا انبس اط حجمي بيش از ح د مج از بتن ومالت س يمان مي باشد . از اينروست كه در استانداردهاي مختلف مق دار گچ مص رفي

موجود در سيمان اس ت . درص ورتيكه بج اي  C3A متناسب با مقدار گچ خ ام خ الص ازمخل وطي از گچ واني دريت) گچ ب دون آب

مقدار كل گچ اضافه شده به سيمان بايستي تبلور (استفاده شود رقم كمتر در نظر گرفته شود . بعبارت دیگر در صورت استفاده از گچ خام خالص می توان مقدار بیشتری سنگ گچ استفاده نمود . برای احتراز

گيرش نامطلوب در سيمان بهتر است از مخلوطي متناس ب از گچ از خام )ژيپس( و گچ) انيدريت (استفاده ش ود. اين نس بت مي توان د در

باشد.1.8تا 1فاصله حدود

- هيدراسيون : 4 .

ت ركيب ش يميايي س يمان ب ا آب را-هيدراس يون : س يمان 4-1 هيدراسيون سيمان مينامند. بالفاصله پس از مخلوط شدن سيمان با آب، خم يري تش كيل ميش ود ك ه در آن حف ره ه اي واق ع بين ذرات سيمان مرتبط با يكديگرند وبوسيله آب پرشده اند . اين آب ك ه داراي

موسوم است.آب موئينحالت پخش شده ايست بنام

19

Cement hydration behavior without additives (black), with

sucrose (red), with near ideal retarders such as the

phosphonates (green) and the behavior that is desired by the

oil industry (blue).

واكنش هاي هيدراسيون فازهاي سيمان :

2C3S + 6H2O  →   2CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2

2C2S + 4H2O  →   3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2

C3A + 6H2O  →  3CaO.Al2O3.6H2O

C3A + Ca(OH)2  →  4CaO.Al2O3.13H2O

C4AF +4 Ca(OH)2 + 22 H2O → 4CaO.Al2O3.13H2O+

4CaO.Fe2O3.13H2O

20

به محض افزودن آب به سيمان ، هيدراسيون فاز آليت آغاز ش ده و محصوالت هيدراسيون تشكيل ميشود . واكنش هيدراس يون ف از بليت

ب هC4AF شبيه آليت ميباشد و محصوالت مشابهي توليد ميشود و فازآرامي با آب واكنش ميدهد.

تفاوت هيدراسيون فاز آليت وبليت :سرعت هيدراته شدن

حرارت هيدراسيونمقاد هيدرواكسيد كلسيم توليدي

ماده مورد نظر ما مالت یا خمیر سیمان است ک ه ب ا اختالط آب و پ ودر س یمان م اده چس باننده ای می ش ود.در واق ع س یلیکاتها و آلومیناتهای سیمان در مجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تش کیل میدهند که کم کم با گذشت زمان جسم س ختی ب ه وج ود می آی د. دو ترکیب عمده سیلیکاتی سیمان در مجاورت آب محصولی هیراس یونی را تشکیل می دهند که کم کم با گذشت زمان جسم س ختی ب ه وج ود

عوام لC2Sو C3Sمی آید. دو ترکیب عمده سیلیکاتی س یمان یع نی C3Sعم ده س خت ش دن س یمان هس تند و عم ل هیدراس یون روی

انجام می گیردC2Sسریعتر از

همانن د ه ر واکنش ش یمیایی،هیدراس یون- حرارت هيدراس يون : 4-2 ترکیبات سیمان نیز حرارت زا است و ب ه م یزان ح رارتی ک ه در ه ر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون در دمای معی نی تولی د مگ ردد ، ح رارت هیدراس یون گفت ه می ش ودو ب ه روش های مختلفی قاب ل ان دازه گ یری اس ت.درج ه ح رارت و دم ائی ک ه در آن عم ل هیدراسیون انجام می شود تأثیر قابل مالحظه ای در نرخ حرارت تولید

21

شده است ، دارد. ب رای س یمانهای پرتلن د معم ولی ح دود نص ف ک ل در90روز و تقریبا 7 حرارت تا حدود 4/3 حرارت تا سه روز و حدود

م اه آزاد می ش ود . در واق ع ح رارت هیدراس یون6ص د ح رارت در بس تگی ب ه ت رکیب ش یمیایی س یمان دارد و تقریب ا براب ر اس ت ب ا مجموع حرارتهای ایجاد شده یکای ک ترکیب ات خ الص س یمان اگ ر ب ه

ک الری120 هر گ رم از س یمان تقریب ا .صورت جداگانه هیدراته شود حرارت آزاد می کند . چون هدایت حرارتی بتن کم است لذا حرارت می توان د ب ه عن وان ی ک ع ایق ح رارتی عم ل نمای د.از ط رف دیگ ر حرارت تولی د ش ده ب ه وس یله هیدراس یون س یمان می توان د از یخ زدن آب در لوله های موئینه بتن تازه ریخته شد ه جلوگ یری نمای د. بنابراین آگاهی به خواص ح رارت زایی س یمان می توان د در انتخ اب نوع مناسب سیمان برای ه دف مشخص ی مفی د باش د. هم انطور ک ه

ایف ا میC2S و C3Sگفت ه ش د نقش اص لی در مق اومت س یمان پس از آن مق اومت س یمانC2S هفته سنین اولیه و 4 درC3Sکنند و

را ایجاد می کنند. نقش این دو ترکیب در مقاومت س یمان پس از ی ک م يزان ح رارت آزاد ش ده در اث ر س ال تقریب ا مس اوی میش ود.

هيدراسيون سيمان )واكنش سيمان با آب( يكي از خصوصيات س يمان كاره اي گون اگون م ؤثر اس ت. است كه در انتخاب نوع س يمان ب راي

حرارت هيدراسيون پرتلند پوزوالني بسيار پايينتر از سيمانهاي پرتلند معمولي است و لذا در بتن ريزيهاي حجيم همچون سد سازيها كاربرد دارن د. ام ا در زمس تان ك ه خط ر يخ زدگي وج ود دارد نباي د ازآنه ا اس تفاده ك رد.همچ نين مق اومت آنه ا ت ا پيش از ي ك س ال كم تراز مقاومت سيمانهاي عادي مي باشد لذا ازسيمانهاي پرتلند پ وزوالني در قسمتهايي كه نيازبه كسب مقاومت سريع اس ت، نمي ت وان اس تفاده

كرد22

23

:مقايسه حرارت هيدراسيون فازهاي مختلف سيمان

C3A  ………………………………………………..320   K Cal/ Kg

C3S   ……………………………………….……….120   K Cal/ Kg

C4AF   ………………………………….…………..10     K Cal/ Kg

C2S   ……………………………………..…….…60     K Cal/ Kg

CaO- Free……………………………………….....275   K Cal/ Kg

MgO. ...…………………………………….………..200   K Cal/ Kg

ازآنجاک ه هیدراس یون ازس طح ذرات س یمان- ن رمي س يمان : 4-3 شروع می شود،مساحت تمامی سطح س یمان موج وددر هیدراس یون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی به ریزی سیمان دارد و مثال برای کسب مقاومت سریعتر نیاز به سیمان نرم ت ر ی ا ریزت ر می باشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم ازنظر اقتص ادی و فنی مقرون به صرفه نیست.زیراهزینه آسیاب ک ردن و اث رات بیش ازحد نرم بودن سیمان بر خواص دیگر آن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش،کار آیی بتن تازه و سایر موارد نیاز باید مد نظ ر باش د. نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معموال در اس تانداردها ب ا سطح مخصوص تع یین می ش ود. روش های مت داول و متف اوتی ب رای تعیین نرمی سیمان در دنیا ب ه ک ار گرفت ه می ش ود. اس تاندارد ملی

تعیین نرمی سیمان را مشخص می کند.390ایران به شماره

24

عامل مؤثر ب ر م يزان هيدراتاس يون: - تعيين درجه نرمي سيمان4-4 سيمان، ريزي دانه هاي سيمان مي باش د ، ه ر ق در ك ه ذرات س يمان ريزتر ميزان و سرعت هيدرتاسيون افزايش مي ياب د و بن ابراين رون د

10كسب مقاومت و گيرش زودتر انجام مي گيرد. بط وركلي دانه ه اي ميكرون نقش پررنگ تری در مقاومت سيمان را دارند . براي24الي

ميك رون ن يز ني از هس ت10درجه خميري نياز به دانه هاي ريزتر از زيرا عامل پالستيكي، نفوذ ناپذيري و اخ ذ مق اومت زي اد و س ريع بتن

ميكرون مي باشد. همچنين ابعاد دانه ه ا نباي د از10دانه هاي كوچكتر از 5ً ميك رون كوچك تر باش د زي را س بب گ يرش بس يار س ريع واحتم اال

گيرش كاذب مي شود، و همچنين س بب مي ش ود خم ير س يمان جم ع شدگي بيشتري از خود نشان دهد و مستعد ترك خوردگي بيشتر گردد، و در معرض هوا سريعتر فاسد مي گردند ، هرچه درجه نرمي سيمان باالتر باش د ب اعث ازدي اد مق دار س نگ گچ الزم ب راي كن دگير نم ودن مناس ب س يمان مي گ ردد.همچ نين در س يمانهاي ريزدان ه خط ر آب انداختن سيمان كم تر از س يمانهاي درش ت دان ه اس ت . اف زايش در ن رمي ذرات س يمان ب اعث ك اهش س ريعتر ك ارايي مخل وط بتن مي گردد. افزايش ريزي سيمان ب اعث اف زايش زم ان آس ياب نم ودن كلينكر سيمان مي گردد و همچنين مصرف گچ زيادتر و كاهش س ريعتر كارايي بتن مي گردد. در ابتدا هيدراتاسيون س يمان از س طح دانه ه اي آن آغاز مي ش ود و س رعت واكنش ش يميايي آب و س يمان ب ه ري زي سيمان مربوط بوده ذرات درشت س يمان هيدرات ه نش ده پس ز چن د

مي باشند. عمالً دانه هاي بزرگ ترC2S و هم حاوي C3Sماه، هم حاوي ميك رون( در آبگ يري ش ركت نك رده و100 ميلي م تر )1/0از

ميكرون پس از يك هفته مي توان د ب ه اف زايش20دانه هاي بزرگتر از مقاومت كمك كنند. هرچه سيمان نرمتر باش د س طح مخص وص آن

25

بيشتر مي شود بدين ترتيب سرعت هيدراتاسيون و سرعت آزاد ش دن ح رارت و س رعت ازدي اد مق اومت آن اف زايش مي ياب د )رون د هيدراتاسيون سيمان افزايش مي ياب د( البت ه اين س رعت اف زايش در باال بردن مقاومت نهايي تأثيري ن دارد. وق تي س يمان ب ه ح د رض ايت بخش ي آس ياب ش ده اس ت ك ه در ه ر كيل وگرم آن ح دود

ذره وج ود داش ته باش د. ) ه ر گ رم آن1،100،000،000،000 ذره( . مقاومت دراز مدت به مقدار زياد تحت تأثير1،100،000،000

ن رمي ذرات س يمان ق رار نمي گ يرد. هرچ ه ن رمي ذرات س يمان بيشترباش د در هنگ ام ق رار گ رفتن در مع رض ه وا سريعترفاس د مي گردد. نگهداري يا ذخيره سيمان در سيلوهاي مناسب تا م دت س ه ماه مجاز است ولي مدت زم اني ك ه در كيس ه هاي س ه الي ه كاغ ذي

هفت ه مق دار6 ت ا 4حتي در شرايط مناسب حف ظ مي ش ود پس از قابل مالحظه اي از مقاومت آن كاهش مي يابد.

26

- مراحل توليد سيمان 5

- استخراج مواد اوليه :5-1

معادن مواد اوليه سيمان ، خصوصا سنگ آهک، خاک رس، م ارل، سنگ گچ و امثال آنها به صورت معدن رو باز مى باش د. در اس تخراج موادى نظير سنگ آهک، سنگ آهن و سنگ گچ نياز به چ الزنى و انج ام

.انفجار بوسيله ديناميت مى باشد

الف ب

بهره برداري از معادن آهك1-5شكل

شGGكل الGGف(انفجGGار معGGدن شGGكلب(بهره برداري پس از انفجار

27

مواد اولیه تولید سیمان اکسید ه ای- آماده كردن مواد از معدن :5-2 کلسیم ، سیلیسیم ، آلومنیوم و آهن می باشد که عمدتا در سنگ آه ک وخاک رس وجود دارد . برای تهیه س یمان ابت دا س نگ آه ک از مع دن استخراج شده و آن را به وسیله کامیون ب ه مح ل کارخان ه حم ل می

  میلی متر میشکنند.۲۵کنند وبه قطعت حدود

مواد اوليه آهك2-5شكل

28

سعي ميشود در خاك رس استفاده شده همه- آسياب مواد :5-3 اكسيد هاي مورد نياز وجود داشته باشد، با اين وجود اگر مقدار يك يا چند اكسيد از مقدار مورد نياز كمتر باشد، با اضافه كردن مواد الزم از

اكسيد مورد نظر، نسبت ها اصالح شده و اين مواد هم همراه آهك آسياب شده وبه صورت پودر در ميادخرد كردن مواد اوليه توسط

نسبت مواد خام در. سنگ شكن هاي ثابت يا متحرك انجام ميشود آزمایشگاه تجزه وتحلیل ، قبل از ورود به کوره سیمان پزی کنترل

قبل از اينکه مواد خرد شده در سنگ شکن، راهىوتنظیم ميشود. آسياب مواد جهت پودر شدن شوند، بداخل سالنى ريخته مى شوند تا

بدين وسيله هم مقدمتاً با يکديگر مخلوط شوند و هم اينکه ، اين سالن نقش انبار و .ذخيره سازى را دارا است.

.

29

دستگاه تنظيم كننده درصد مواد3-5شكل

30

در برخى کارخانجات سيمان، بدليل موقعيت- خشك كردن مواد :5-4 خ اص جغرافي ايى و ب اران خ يز ب ودن منطق ه ب رخى از م واد اولي ه )خصوصا خاک رس(، داراى رطوبتى هس تند ک ه اس تفاده مس تقيم از

آنها امکان پذيرنميباشد.

درروش خش ک تولي د- پ ودر و مخل وط ك ردن م واد :5-5 سيمان،ضرورت دارد که مواد خ ام قب ل از ورود ب ه ک وره ب ه ص ورت پ ودر در آين د. ك ه توس ط آس ياب هاي م واد خ ام گلول ه اى و ي ا

م واد خ ام ب ه روش. آسياب هاى مواد خام غلطکى صورت مي پ ذيرد خشک ، به وسیله غلط ک خ رد و مخل وط ش ده و وارد ک وره س یمان

.. پزی می شوند

31

دستگاه آسياب4-5شكل

32

عام ل عم ده اى ک ه در يکن واخت ک ار- سيلوهاي مواد خام :5-6. کردن کوره و باال بردن کيفيت کلينکر و در نهايت سيمان م وثر اس ت، يک نواختى ترکيب خوراک کوره، خ وب مخل وط ش دن و همگن ب ودن .آن مى باش د

سيلوهاي مواد خام5-5شكل در این مرحله مواد خام به ص ورت گ رد - كوره پيش گرم كن : 5-7

از باال واردکوره شده واز طرف دیگر ) پایین کوره ( شعله دمی ده می وب ه شود ، مواد خام به آهستگی از دهنه به ت ه ک وره س ر می خورند

33

درج ه س انتی گ راد۸۰۰ درجه تا ۱۰۰تدریج دما زیاد می شود . دما از افزایش پیدا می کند.

كوره پيش گرم كن6-5شكل

قس مت اص لى عم ل پختن در- كوره سيمان پزي )كوره دوار( : :5-8 کوره صورت مى گيرد. ک وره س يمان، ي ک اس توانه فل زى اس ت ک ه

در قس مت طول و قطر آن، متناسب ب ا ظ رفيت کارخان ه مى باش د. درجه سانتی گراد نزدی ک۱۵۰۰کوره ، دانه های مواد در حرارت حدود

نقطه ذوب،عرق کرده وبه هم میچسبند وبه صورت کلینکر درمی آیند.

34

كوره سيمان پزي7-5شكل

تولی د پرتلن د و  يپ یرو پروسه مرحله ک وره ه ای س یمان ب رای دیگرسیمانهای هیدرولیک استفاده میشود. بیش از یک بیلی ون تن در سال تولید می شود و کوره قلب این فرآیند تولید است. هنگامی که

دما افزایش می یابد واکنش های زیر در مخلوط اتفاق می افتد :

. در جه سانتیگراد : آب آزاد تبخیر می شود۱۱۰ تا 7۰

: مواد معدنی رس ی ب ه اکس ید هایش ان تغی یر ش کل می۶۰۰ تا 4۰۰ به کربن ات(CaMg(CO3)2) و دولومیت Al2O3 )و SiO2  دهند ) اساسا

نیز تولید می شوند. CO2وMgO  کلسیم تغییر شکل می دهد و

)واکنش می ده د و بلیت  SiO2   : کربن ات کلس یم ب ا۹۰۰ ت ا 6۹۰Ca2SiO4)شکل می گیرد .

: کلس یم باقیمان ده تغی یر ش کل می ده د و ب ه اکس ید۱۰۵۰ ت ا 90۰تبدیل می شود CO2 کلسیم و

درصد اتفاق می افتد وبلیت ب ا۳۰ تا ۲۰ : ذوب پاره ای ۱۴۵۰ تا 1۳۰۰.( شکل می گیردCa3O.SiO4اکسید کلسیم واکنش میدهد و آلیت)

پرتلن د اس ت.نوع اً ی ک آلیت ج زء مش خص کنن ده خاص یت س یمان مورد نیاز است برای اینکه واکنش کام ل۱۴۵۰ تا ۱۴0۰افزایش دمای

شود.ذوب پاره ای ب اعث می ش ود ک ه م اده ب ه ص ورت گلول ه ه ای کلوخه ای در آید. سپس کلینکر داغ به درون ک ولر ریخت ه می ش ود

درج ه۱۰۰که بیشتر گرمای آن بازی ابی می ش ود وکلینک ر ت ا دم ای سرد می شود، دمایی که کلینکر می توان د ت ا مخ ازن نگه داری حم ل

35

شود.سیستم کوره دوار برای انجام ه ر چ ه به تر این فرآین د ط راحی.می شود

كوره دوار شامل یک لوله است که از صفحات ف والدی س اخته ش ده ۴ ت ا ۱است و درون آن با آجر نسوز پوشیده شده است.شیب لول ه

دور بر س اعت ح ول مح ور۲۵۰ تا ۳۰درجه است و به آهستگی حدود خ ود دوران می کن د.مخل وط از انته ای ب اال ت ر آن تغذی ه می ش ود و

دوران کوره باعث حرکت

منظم ذرات تا انتهای دیگرآن می شود.درانتهای دیگ ر ) انته ای پ ایین  جامد پ ودری از طری ق لول ه سوخت تر( سوخت به شکل گاز، نفت یا

سوزان ب ه درون ک وره دمی ده می ش ود ک ه ی ک ش عله هم مرک ز ب ا قسمت پایین لوله کوره تولید می کن د. هنگ امی ک ه م واد ب ه ش عله می رسند به حداکثر دمای خود نایل می شوند البته قبل از رسیدن ب ه کولر. هوا ابتدا از درون کولر و س پس از درون ک وره ب رای انج ام

ب ا عب ور داده می ش ود. در ک ولر ه وا س وخت  اح تراق کلینکر داغ گرم می ش ود. ک ه دم ای آن قب ل از ورود ب ه  کردن سرد

درجه برسد که باعث احتراق م وثرتر۸۰۰ تا ۴۰۰کوره ممکن است به د.وسريعتر سوخت می شو

در پنس یلوانیا س اخته ش د۱۸۹۰ اولین کوره دوار موفق در س ال تن۲۰ متر طول داشت. چ نین ک وره ای ح دود 15 متر قطر و۵/۱که

در روز کلینکر تولید می کرد.س وخت آن نفت ب ود ک ه در آن زم ان در پنسیلوانیا به اندازه کافی در دسترس بود.ایجاد شعله با چنین س وختی

سال بعد تکنیک دمیدن زغال سنگ پ ودری توس عه ی افت۱۰آسان بود. بزرگترین۱۹۰۵که استفاده از سوخت ارزانتر را در بر داشت.در سال

تن در روز کلینک ر تولی د۱۹۰ متر اندازه آن ب ود و ۶۰ در ۷/۲  که کوره36

س ال توس عه ک وره دوار تولی د۱۵می کرد. در آن زمان پس از فق ط نص ف دنی ا راعه ده دار ش د.پس از آن ظ رفیت ک وره ه ا ب ه ت دریج

تن در روز کلینک ر۱۰۰۰۰افزایش ی افت و ام روزه بزرگ ترین ک وره تولید می کند. به نسبت کوره های ثابت که یک زمان سه ساعته ب رای

دقیقه این کار را انجام می۱0انجام واکنش الزم بود این کوره ها در ساعت شبانه روز در حال کارند و ب ه ن درت۲۴دهند. کوره های دوار

متوقف می شوند ) یک یا دو روز در سال برای اصول نگهداری(.

در انتهای کوره، به کمک دستگاه خنک- خنك كردن كلينكر:5-9 کننده ) به وسیله عب ور ه وای س رد ی ا جری ان آب( کلینک ر س رد می شود . وبرای ذخیره کردن انرژی حرارت بازیافت می شود و ح رارتی که از کلینکر خارج می شود دوباره به گردش در آمده وب ه ک وره پیش گرم کن می رود.آهسته سرد کردن کلینکر ب اعث گس ترش س اختمان بلوری کانه ها می شود وبلور ها بزرگترميشوند وانرژی بیشتری برای خرد کردن نیاز دارد ولی اگر س ریع س رد ش ود بل ور ه ای ری ز دارد و

.کلينک ر خ روجى از ک وره داراىمقاومت سیمان هم بیشتر خواهد بود درج ه مى باش د. بازي ابى اين1200 ت ا 1000درج ه ح رارتى ح دود

مق دار ح رارت و همچ نين مش کل ب ودن جابج ا ک ردن کلينک ر داغ، ضرورت سرد ک ردن آن را ايج اب مى نماي د. خاص يت اساس ى ديگ ر سرد کردن کلينکر،تکميل و تش کيل کريس تال هاى کلينک ر و ب اال رفتن

. کيفيت آن مى باشد.

37

خنك كردن كلينكر6-5شكل

کلينک ر خ روجى از خنک کن، قب ل از ورود- سيلوي انبار كلينكر: 5-10 به آسياب سيمان، در سيلو، يا انبار، يا سالن ذخيره ميگردد.

38

سيلوي انبار كلينكر7-5شكل

دراین مرحله کلینکرها به وسیله گویهای فلزی-آسياب كلينكرها:5-11 % گچ ب رای تس ریع گ یرش۲آس یاب می ش وند ودر نه ایت ح دود

س یمان اض افه می ش ود و س یمان ب ه وج ود می آی د..

8-5شكل

39

بعد از آسیاب ، سیمان ها وارد بسته بندي و حمل و نقل :5-12 سیلو شده ومنتظر حمل ونقل ش ده وب ه ص ورت فل ه ی ا بس ته بن دی شده توسط کامیون ه ا ، راه آهن وی ا کش تی حم ل ش ده وب ه دس ت

مصرف کننده ها می رسند.

انواع روشهاي حمل سيمان9-5شكل .

مراحل توليد سيمان11-5شكل

40

-روشهاي توليد سيمان 6

براي توليد سيمان روشهاي متفاوتي بكار گرفته مي شود كه ب ه چه ار دسته تقسيم مي گردند.

دراين طريقه مواد اوليه همراه با آب سائيده ش ده والف( روش تر : به صورت دوغ اب در مي آي د. دوغ اب حاص له پس از اختالط ب ا ه وا توسط پمپ هاي مخصوص به كوره فرستاده مي شود . كوره هاي تر داراي ابعاد بزرگتري در مقايسه با ساير انواع ك وره ه ا مي باش ند . اين روش در كوره هاي كوچك و بيشتر در مواردي ب ه ك ار گرفت ه مي شود كه مواد اوليه بسيار مرطوب باشد و در هر صورت ظ رفيت اين

تن در روز مح دود مي1200نوع كوره ها به دليل ابع اد آن ب ه ح دود . شود

دراين روش مواداوليه هم راه ب ا آب س ائيده ش دهب(روش نيمه تر : وبه صورت دوغاب درمي آيد.دوغاب حاصله از فيلترهايي عب ور ك رده و آب آن گرفته شده بصورت خميري و سپس بصورت حبه ب ه پيش گرمكن و كوره وارد مي گردد . اين طريقه بيشتر در م واردي ب ه ك ار گرفته مي شود كه رطوبت مواد بس يار زي اد ب وده و از ط رفي قيمت

باشد. سوخت نيز باال

در اين طريق ه م واد اولي ه بص ورت خش كج( روش نيم ه خش ك : سائيده شده ولي در موقع ورود به كوره همراه ب ا آب بص ورت. حب ه در مي آيد )نودول(. حبه ها به پيش گرمكن و يا مستقيما به كوره وارد

.وپخته مي شوند.

: دراين طريقه كه متداول ت رين روش خصوص اً ب رايد( روش خشك ظرفيت هاي باال مي باشد، مواد ب ه ص ورت خش ك س ائيده مي ش ود

41

وپس ازاختالط ب ه هم ان ص ورت ب ه ك وره پخت فرس تاده مي ش ود..

انتخاب هر يك از چهار روش فوق به عوام ل زي ادي بس تگي دارد ك ه مهمترين آنها ظرفيت، ارزش سوخت ، ميزان رطوبت مواد ، وج ود قلي ايي ه ا و يونه اي س ولفات و كل ر در م واد اولي ه مي باش د.

.

روشهاى مختلفى براى توليد سيمان هاى مختلف وجود دارد که عم دتا بستگى به تکنولوژى مورد اس تفاده و جنس س يمان دارد ، تکنول وژى مورد استفاده براى توليد سيمان به مرور دستخوش تحول و پيش رفت بوده است. هم اکنون صنعت سيمان با برخ وردارى از آخ رين تکني ک هاى اعجاب انگيز، با استفاده از روش خشک و به کمک سيس تم ه اى

س ال ه160اتوماتيک، شاهد پيشرفت ه اى ش گرف در ط ول ت اريخ توليد صنعتى خ ود مى باش د . روش تولي د ب رخى س يمان ه ا نظ ير س يمان آلومين ايى ک امال متف اوت ب ا روش تولي د س يمان پرتلن د مى

..باشد.

.  

42

- انواع سيمان7

سيمان ها ب ر اس اس ت رکيب و فازه اي تش کيل دهن ده ب ه ان واع مختلفي تقس يم بن دي مي ش وند .عموم اً در هم ه ي کش ورها استانداردهايي براي سيمان به عنوان يک م اده پاي ه جهت تولي د ان واع مالتها و بتن ت دوين گردي ده اس ت .تف اوت ه اي موج ود در رابط ه ب ا توسعه ي اقتصادي و صنعتي ، منابع مواد خام و شرايط اقليمي منج ر ب ه توس عه مص الح س اختماني و روش هاي گون اگون س اختار در کشورهاي مختلف گرديده اند که اين امر خود منجر ب ه تولي د مختل ف س يمان ش ده اس ت . ب دين دلي ل تف اوت ه ايي اساس ي ن يز بين استانداردهاي کشورهاي مختلف در م ورد س يمان وج ود دارد . ک ه همگام با ساير موارد بر مشخصات دوام بتنهاي س اخته ش ده از اين س يمانها ت أثير گ ذار هس تند.

. -سيمان پرتلند7-1

اس ت ک ه از پ ودر س يمان هي دروليك  ن وعی-كلي ات : 7-1-1 سيليسي و آلومينيمي وآه ني  که عمدتاً از اکسیدهاي كلينكري کردن

كه عامل تشكيل تركيبات سيليكاتي و آلوميناتي سيمان پرتلند ميباش د به. بدست ميآيد

به طور كلي سيمان پرتلند معم ولي ت رين ن وع س يمان در بس ياري از نقاط دنيا است ، زيرا اساس ساخت بت ون، مالط و گچ اس ت.س يمان پرتلند يك پودر ريز است كه از آسياب ك ردن كلينك ر س يمان )بيش از

اج زاي5 گچ كه زمان را تث بيت ميكن د وبيش از %5(،حداقل %90% ن اچيز ديگ ر)براس اس اس تانداردهاي مختل ف( ب ه دس ت مي آي د.

بر اساس تعريف استاندارد اروپايي ) .43

EN197.1كلينكر سيمان پرتلند يك م اده هي دروليك اس ت ك ه ح داقل ) ( و )2CaO.SiO2ش امل دو س وم ج رمي س يليكاتهاي كلس يم )

3CaO.SiO2و مابقي شامل فازها كلينكري آلومي نيوم و آهن وتركيب ات ) باش د. مق دار2( نباي د كم تر از SiO2( ( ب ه )CaOديگر اس ت. نس بت

باشد. ) دو مقدار گفت ه ش ده در5( نبايد بيشتر از %MgOمنيزيم ) از اس تاندارد آلم اني اس تخراج ش ده اس ت (. كلينك ر1909س ال

سيمان پرتلند به وسيله گرم كردن يك مخلوط همگن از م واد خ ام در يك كوره ساخته ميشود. هدف گرم كردن رسيدن به دماي سينترينگ

درج ه س انتيگراد ب راي س يمانهاي م درن اس ت1450ك ه ح دود ميباشد.اكسيد آهن واكسيد آلومينيوم نيز به عنوان ي ك جري ان موج ود هس تند و كمي در س خت ش دن ش ركت ميكنن د.ب راي س يمانهاي

(و ان واع س يمان ه ايLHمخصوص مانند سيمان ه اي ب ا گرم اي كم )( الزم اس ت مق دار تش كيل آلومي نيوم ت ري كلس يم )SRس ولفاته )3CaO.Al2O2.مح دود باش د )

ماده خ ام عم ده ب راي . (است. به طور معمولي ازCaCO3ساخت كلينكر معموال سنگ آهك )

CaCO3اس ت اس تفاده ميش ود.محت واي SiO2آهك ناخالصي كه شامل

پايين باشد. مواد خام ثانويه )مخلوط80مربوط در سنگ ميتواند تا % مواد خام غير از آهك( به خلوص س نگ آه ك بس تگي دارد. بعض ي از مواد خام ثانويه كه مورد اس تفاده ق رار ميگيرندعبارتن د از:خ اك رس، شيل، ماسه، سنگ آهن، بوكس يت ، خاكس تر و س رباره. هنگ امي ك ه كوره سيمان بوسيله زغال سنگ محترق ميشود خاكس تر زغ ال س نگ

به عنوان يك ماده خام ثانويه عمل ميكند.

44

مواد تشكيل دهنده سيمان پرتلند1-7شكل

- توليد سيمان پرتلند : 7-1-2

شيمي سيمان بسيار پيچيده است،بنابراين فره گ ش يمي س يمان براي ساده سازي فرمول اكس يدهاي معم ولي موج ود در س يمان ب ه وجود آمده. واين ب ه حقيق تي مرب وط ميش ود ك ه عناص ر در ب االترين درجه اكسايش خود قرار دارند.و تجزيه هاي سيمان به ص ورت درص د

جرمي اين اكسيدها گزارش ميشود.

سه مرحله اساسي در توليد سيمان پرتلند وجود دارد.

الف( آماده سازي مخلوط خام :

45

مواد خام برای تولید سیمان پرتلند مخلوطی هستند ) در فرآیند خشک به صورت پودر ریز و در فرآیند تربه صورت دوغاب(از مواد معدنی

اكسيد آهن٫ ،اکسید سیلیکون،اکسید آلومینیوم شامل اکسید کلسیم معدن کاری می شود. واکسید منیزیم. مواد خام معموال ازسنگ محلی

سنگ محلی دربعضي جاها همان ترکیب مطلوب است ودر جاهای آهک مانند افزودن سنگ آهن ، دیگرافزودن خاک رس و سنگ

بوکسیت یا مواد بازیافتی مورد نیاز است .مواد خام ابتدا تا کمتر از سپس  میلی متر خرد می شوند.در بسیاری از کارخانه ها مواد خام۵۰

در یک توده مخلوط ميشوند.

یک توده همگن کامل از سنگ آهک 2-7شكل

سپس مواد خام در یک آسیاب با همدیگر خ رد می ش وند و توس ط تسمه نقاله به سیلوهای مواد خام حمل می شوند. نس بت ه ر ک دام از مواد روی تسمه نقاله به وسیله تغذیه کننده های وزنی دقیقا کنترل می شود.با عبور از آسیاب ترکیب به مواد خ ام خ رد ش ده تب دیل می ش ود.ری ز ب ودن م واد خ رد ش ده ب ه وس یله ان دازه بزرگ ترین ذرات

46

۱۵ ت ا ۵گزارش می شود و معموال کنترل می ش ود بن ابراین کم تر از میکروم تر تج اوز می کن د . مهم۹۰درص د وزنی ذرات قطرش ان از

است که ترکیب شامل ذرات بزرگتر نباشد زیرا واکنش های ش یمیایی در ک وره کام ل نمی ش ود و همچ نین از این طری ق از همگن ب ودن شیمیایی ترکیب اطمینان می یابیم.درمورد فرآیند خشک آسیا همچنین مواد خام را خشک میكند ،این کار معموال با عبور گازهای داغ حاص له از ک وره دوار در ط ول آس یا انج ام می ش ود بن ابراين مخل وط ب ه صورت پودرهای ریز در می آید. محصول به س مت سیس تم آم یزش با تسمه نقاله یا پمپ پودرها حمل می شود.در مورد فرآیند ت ر آب در آسیا به مخلوط اضافه می شود و محصول آسیا یک دوغاب با رط وبت

درصد جرمی است. این دوغاب با پمپ ه ای مرس وم۴۵ تا ۲۵حدود به سیستم آمیزش حمل می شود.

ب ( آميزش مخلوظ مواد خام :

فرموالسیون ش یمیایی مخل وط بس یار مش کل اس ت.مق دار ه ر درص د ی ا به تر کن ترل0۱/0کدام از ترکیبات در مخلوط باي د ب ا دقت

شود.کلسیم و سیلیسیم برای ش کل دادن اس تحکام دهن ده س یلیکات کلسیم باید حضور داش ته باش ند.آلومی نیوم و آهن ب رای ایج اد جری ان مایع در کوره استفاده می شوند.مایع به عنوان حالل م ورد نی از ب رای واکنش های تشکیل سیلیکات ها عمل می کن د و اج ازه می ده د ک ه این واکنش ها در دماه ای پ ایین اقتص ادی انج ام گیرن د. مق دار

آهن و آلومینیوم عمل سوختن در کوره را ب ا مش کل مواج ه کافی نا می کند. درحالیکه مقداراضافی آن باعث استحکام کم به دلی ل رقی ق

آلومیناته ا و فریته ا می ش ود . تغی یرات به وس یله شدن سیلیکات ها بسیار کوچکی در مقدار کلسیم باعث تغییرات شدیدی در نسبت آلیت

47

ب ه بلیت در کلینک ر می ش ود و ب ه دنب ال آن خ واص رش د اس تحکام ب رای حف ظ ش رایط پای ا سیمان تغییرميكند. بنابراین مقدار هر اکسید

ثابت نگه داشته میشود. حفظ محصول با مشخصات معین ، درکوره و در عمل مخلوط با آنالیز شیمیایی مکرر کنترل می شود ) هر ساعت ب ا آن الیز اش عه ایکس ی ا ه ر س ه دقیق ه ب ا آن الیز فع ال س ازی نوترون (.داده های آنالیز شده برای تنظیم اتوماتیک شدت جریان های ه ر ک دام از م واد خ ام در خ وراک اس تفاده می ش وند. نوس انات شیمیایی ماندگار با عبور مخلوط خام از یک سیستم آمیزش به حداقل

تن در۱۵۰۰۰روزان ه مخل وط خ ام را همگن می کن د )  می رس دکهمورد یک کوره بزرگ(

ج (شكل گيري كلينكر:

ترکیب خام در کوره سیمان حرارت داده می شوند، ی ک اس توانه ت ا۱۴۰۰به بیش از  چرخان و شیب دار با دمایی که در طول استوانه

رسد.مجموعه ای از واکنش های ش یمیایی سانتیگراد می  درجه۱۴۵۰ پی ک ب ه گون ه ای متوالی که هنگام افزایش دما اتفاق می افتد .دمای

در نظر گرفته می شود که محص ول ش امل کلوخ ه ه ای خم یر ش ده درصد جرم مواد۳۰ تا ۲۵است نه مواد مذاب.خمیر شدن شامل ذوب

است. در نتیجه مایع تشکیل شده ذرات جامد را با کشش س طحی ب ا هم ب ه ح رکت درمي اورد و ب ه عن وان ی ک حالل ب رای انج ام واکنش شیمیایی نهایی که در آن آلیت ش کل می گ یرد عم ل میكن د. دم ای خیلی پایین باعث خم یر ش دن نامناس ب و واکنش ه ای ن ا کام ل می شود اما دم ای خیلی ب اال ب اعث ذوبی می ش ود ک ه الی ه ه ای درونی کوره و باقیمان ده س وخت را تخ ریب می کن د. م اده حاص ل کلینک ر است. پس از سرد شدن کلینکر به محل های ذخیره حمل می شود.

48

بعضی تالش ها معمول برای یکنواخت ک ردن کلینک ر ص ورت می گیرد هر چند شیمی مواد خام به شدت کنترل می شود. فرآیند ک وره یک منبع جدید متغیرهای شیمیایی را مع رفی می کن د. کلینک ر ب رای س ال ه ا می توان د قب ل از اس تفاده ذخ یره س ازی ش ود. فع الیت سیمان تولید شده از کلینکر در معرض هوا با در معرض قرار گرفتن ب ا آب ک اهش می یاب د.آنت الپی تش کیل کلینکرازکربناتکلس یم و م واد

به ه ر ح ال ب ه دلی ل اتالف  کیلوژول بر کیلو گرم است. ۱۷۰۰رسی حرارتی در طول تولید مقادیر واقعی می توان د خیلی ب االتر باش د. انرژی باالی مورد نیاز و آزاد شدن قابل توجه دی اکسید ک ربن تولی د

سیمان را نوعی سرطان برای گرم شدن زمین قرار داده است.

د(آسGGGGGGGGGGGGGGGGGياب كGGGGGGGGGGGGGGGGGردن سGGGGGGGGGGGGGGGGGيمان : ب رای .

ب ه دس ت آوردن کیفیت مطل وب تث بیت درمحص ول نه ایی ی ک درص د ( س ولفات کلس یم۵ درص د ام ا معم وال ۸ ت ا ۲مق دار)ح دود

) معموال گچ یا آن هیدرات ( به کلینکر افزوده می شود و مخلوط به اندازه کافی آسیاب می شود تا پودر نه ایی س یمان ش کل گ یرد.این ه دف در آس یاب س یمان حاص ل می ش ود. فرآین د آس یاب ک ردن

درص د۱۵کنترل می شود برای اینکه پ ودری حاص ل ش ود ک ه در آن میکروم تر داش ته باش ند و درص د ذرات۵جرمی ذرات قط ری زی ر

میکروم تر.ب رای بی ان ری ز ب ودن معم وال س طح مخص وص۴۵ب االی استفاده می شود که به ص ورت س طح ک ل ذرات ب ر واح د ج رم تعریف می شود. شدت واکنش داخلی سیمان پس از افزودن آب به

۳۲۰طور مستقیم با سطح مخصوص رابطه دارد.مقادیر معمول حدود متر مربع بر کیلوگرم برای سیمانهای با هدف استفاده عم ومی۳۸۰تا

49

۶۵۰ ت ا ۴۵۰می باشند و برای سیمان های زود سخت ش ونده ح دود متر مربع بر کیلوگرم است. سیمان ب ه وس یله تس مه نقال ه ی ا پمپ پودر ها به س یلو ه ای ذخ یره حم ل می ش ود. کارخان ه ه ای س یمان

هفته دارن د ک ه ب ه س یکل ه ای۲۰ تا ۱معموال سیلو هایی برای تولید محلی بستگی دارد.سیمان ب ه مص رف کنن ده ه ای نه ایی ب ه ص ورت گونی یا پودرهای توده ای تحت فشار که ب ه س یلوهای مش تری حم ل

می شود تحویل داده می شود.

آسياب گلوله اي موجود در كارخانه سيمان1-7شكل

50

- انواع سيمان پرتلند :7-1-3

ان واع س يمان پرتلن د در اس تاندارد اي ران ب ه پ يروي از اس تانداردبه شرح زير است:   ASTMآمريكايي

: که به عن وان س یمان ب ا ه دف عم ومی ی ا س یمان معم ولی۱نوع شناخته می شود. .به طورکلی جدای از انواع دیگر محسوب می شود معموال هنگامی استفاده میشود که بت ون م ورد نظ ر ب ا آب ی ا خ اک

مرطوب تماس نداشته با شد.مقادیر درصد این نوع عبارتند از:

C3S %55 ، C2S %19 ، C3A %10 ، C4AF % 7 ، MgO %8/2 ، SO3 %9/2 ، آزاد.محدوديت اين نوع اين استCaO % 1 اتالف سوخت و 8/0 %

درصد بيشتر شود.15 نبايد نبايد بيشتر از C3Aكه مقدار

اين ن وع س يمان ک ه ي ک س يمان پرتلن د معم ولي اس ت در م واردي مصرف مي شود که هيچگونه خواص ويژه اي مانند ساير انواع سيمان

مورد نظر نباشد.

: تمايلي به مق اومت متوس ط س ولفاتي دارد ك ه ميتوان د داراي2نوع گرماي هيدراسيون متوسط ميباشد يا نباش د.اين ن وع س يمان از نظ ر قيمت با سيمان نوع اول تف اوتي ن دارد. و تركيب ات عم ده آن عبارتن د

از :

C3S %51 ، C2S % 24 ، % C3A 6 ، C4AF %11 ، MgO %9 ، SO3 %5/2 ، % 8

آزاد. مح دوديت اين ن وي اين اس ت ك هCaO 1اتالف س وخت و % درصد بيشتر باشد، زيراتخريب پ ذيري وس ولفاتها8 نبايد از C3Aمقدار

ك اهش مياب د.اين در س اختارهايي ك ه در مع رض حمل ه س ولفتها قراردارند وبتون با خاكها و آبهاي سطحي كه گ وگرد ب االيي دارن د در

51

در1تماس اس ت اس تفاده ميش ود. ب ه دلي ل قيمت يكس ان ب ا ن وع بيشتر استفاده ميشود.2اهداف عمومي از نوع

: استحكام زود هنگام بااليي دارد وتركيبات آن عبارتند از:3نوع

C3S%57 ،C2S % 19 ، C3A %10 ، C4AF %7 ، MgO % 3 ،SO3 %1/3 ، %

است1 آزاد. اين نوع سيمان شبيه نوع CaO % 3/1 اتالف سوخت 9/0 وC3Sاما ريزتر. بعضي از كارخانه هاي كلينكر جداگان ه اي ب ا محت واي

C3Aباتر ميسازند ولير بسيار نادر است ومعموال از هم ان كلينك ر كلي درص د ب اتر خ رد80 ت ا 50استفاده ميشود. ب ا س طح مخص وص بين

3ميشود.مقدار گچ نيز در مواردي كمي بيشتر است.بتوني كه ب ا ن وع است و2 و1 روز نوع 7ساخته ميشود استحكام سه روزه آن معادل

اس ت. تنه ا2 و1 روز ن وع 28 روزه آن معادل اس تحكام 7استحكام ماهه آن معادل يا كمي كمتر از ن وع6ايراد آن اين است كه استحكام

است. بنابراين استحكام طوالني فداي مدت كم نميشود.معم وال2 و1 براي قالبهاي بتوني استفاده ميشود كه استحكام يك روزه يك قالب را تشگيل ميدهد. همچنين ممكن است ب راي س اختارهاي ف وري وتعم ير

ساختار پايه تاسيسات مورد استفاده قرار گيرد.

)نوع پنج( : این نوع سیمان در مواقعی که نیاز به مقاومت زی ادVنوع در مقابل سولفاتها مورد نظر باش د ، اس تفاده می ش ود. ت رکیب این نوع سیمان ها با توجه ب ه اس تاندارد متغ یر اس ت ولی اک ثراً دارای ترازهای پایین ت ری کلس یم ، آلومین ات هس تند . ض مناً س یمان ه ای روباره ای حاوی ترازهای باالی روب اره ی ک وره ی آهن گ دازی ن یزاز

جمله سیمانهای با مقاومت باال در برابر سولفات شناخته می شوند.

52

كلينكر سيمان پرتلند1-7شكل

سيمان پرتلند2-7شكل

53

بسته هاي سيمان پرتلند 3-7شكل

54

انواع سیمان پرتلند و کاربرد آنها

نGGوع سGGیمانکاربردپرتلند

Iپرتلند معمولی

IIپرتلن د اصالح ش ده )دارای مق اومت متوس ط در براب ر سولفات ها(

III)پرتلند زودگیر )دارای استحکام اولیه باال

IVهیدراتاسیون پايينپرتلند با گرمازایی کم دارای گرمای

Vپرتلند مقاوم در براب ر س ولفات )دارای مق اومت خ وب در برابر سولفات ها(

IA به همراه عامل هوادهنده۱نوع

IIA به همراه عامل هوادهنده۲نوع

IIIA به همراه عامل هوادهنده۳نوع

انواع سيمان 1-7جدول

55

- سيمان پوزوالني7-2

پ وزوالن را این 3433استاندارد ملی ایران به شماره - كليات : 7-2-1 گون ه تعری ف نم وده اس ت: پ وزوالن ه ا م واد سیلیس ی ی ا سیلیس ی آلومین داری هستندکه به خودی خودخاصیت چس بانندگی کمی داش ته ویااصال ندارد ولی به صورت گرد ن رم درمج اورت رط وبت و دردم ای معمولی با هیدروکسید کلسیم واکنش شيميايي مشخص ي نش ان داده و ترکیباتی با خواص سیمانی بوجود می آورد.خاکهای دیاتم ه دار،ش یل و چرتهای اوپالینی ، توف های شیشه ای ، خاکس ترهای آتشفش انی و پوکه سنگهای طبیعی نمونه هایی از انواع پوزوالنها می باشند ک ه ه ر کدام از آنها به صورت کلسینه شده یا نشده به ک ار ب رده می ش ود . بعضی از خاک رس و شیلها نیز پس از کلسینه شدن خواص پ وزوالنی

قابل قبولی پیدا می کنند.

از نظر زمین شناسی پوزوالنها حاصل انفجارت آتشفشانی ب ا س اختار سیلیسی و آلومینی می باشند که میل ترکیبی زیادی با آه ک و قلی ایی

ش دید گ دازه ه ای آتشفش انی ب اعث ها دارند . ف وران ناگه انی و تش کیل ذرات ری زی می ش ود ک ه م واد گ ازی موج ود در این ذرات باعث پديد آمدن حبابهاي ري زي در آنه ا ش ده ک ه در نه ایت مشخص ه پوک بودن و داشتن سطح ویژه گسترده را به ذرات می دهند . قابلیت ترکیبی ذرات شیشه ای )پوزوالن( در حالت پودر و ش رایط مناس ب ب ا آب و آه ک، م وجب ش ده ت ا ب ا خ واص س یمانی خ ود ب ر کیفیت محصول افزوده و ب ا تش کیل ژل س یلیکاتی وی ژه ، در براب ر عوام ل مخ رب و تهاجم ات و تنش های ح رارتی ، مق اومت بس یار خ وب و مطلوبی را از خود نشان دهد . رفتار مش ابه پ وزوالن را می ت وان در سرباره یا میکروسیلیس مشاهده نمود که امروزه در دنیا برای ساخت

56

بتنه ایی ب ا مق اومت و دوام بیش تر در براب ر تهاجم ات ش یمیایی وتنشهای حرارتی به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

پوزوالن ها ک ه از دیرب از ب ه عن وان ج ای گ زین و مکم ل س یمان در. ساخت و سازها مورد اس تفاده ق رار گرفت ه ان د می توانن د مش کالت مربوط به محدودیت تولید را حل کنند . این مواد که به صورت طبیعی و مص نوعی قاب ل حص ول می باش ند ، توانس ته ان د ب ا ج ایگزینی ب ا سیمان ضمن ایج اد ص رفه ج ویی در س وخت ب رای تولی د س یمان و کاهش آلودگی محیط زیست ، در خ واص بتن ن یز م وثر ب وده و دوام آنها را بویژه در محیط خوردنده افزایش دهن د . الزم ب ه ذک ر اس ت که واژه پوزوالن از پوزولی ) منطقه در ایتالیا ( گرفته شده که ح دود

سال پیش برای اولین بار پ وزوالن در آنج ا پی دا ش ده اس ت .۲۰۰۰ ام روزه س یمان پ وزوالن ک اربرد وس یعی پی دا ک رده و در اغلب

۱۹۱۰کشورهای پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرد . در آمریک ا در کاربرد آن رواج پی دا ک رده . در چین ، مکزی ک ، هن د ، ژاپن ، ایتالی ا و

کشف شد و۱۳۲۰. مصرف باالیی دارد . پوزوالن در ایران در سال … از پوزوالن های طبیعی ایران می توان تراس جاجرود ، خ اک س رخ لومار ، پوکه بستان آباد ، را نام برد . دامنه کوه های س هند ، دماون د ، تفتان و استان کرمان نیز از جمله مک ان ه ای پ وزوالن ه ای ط بیعی ای ران می باش ند. ام روزه پ وزوالن ه ای مص نوعی در کش ورهای صنعتی که تولیدات زیادی دارن د ک اربرد وس یعی پی دا ک رده اس ت . پوزوالن های مصنوعی شامل سربازه کوره ه ای آهن گ ذاری ، دوده

. اس ت ک ه…سیلیس ، خاکستر پوس ته ب رنج ، رس کلس ینه ش ده و البته استفاده از اینها هم ارزش اقتصادی به آنه ا داده و هم منج ر ب ه کاهش آلودگی محیط زیست شده است ، چ را ک ه این م واد ، م واد

57

زائد و تولی دات ف رعی کارخان ه ه ا و از آالین ده ه ای محی ط زیس تهستند.

نحوه فعالیت پوزوالن درسیمان ونقش آن در بهبود-7-2-2کیفیت مالت و بتن:

وقتی پوزوالنها در سیمان حضور دارند می توانند به تدریج با آه ک ( و C3Sموجود در خمیر سیمان با آب ب ه وی ژه واکنش فازه ای آلیت)

( با آب ایجاد می شود، در محیط مرطوب ت رکیب ش وند و C2Sبلیت) هی درات ه ای س یلیکاتی مناس ب را ب ه ص ورت ژل چس باننده تولی د نمایند. تولید این مواد چسباننده به م رور زم ان فض اهای خ الی را پ ر می کنند زیرا حجم آن از مواد اولیه بیشتر اس ت. پ ر ک ردن فض اهای خ الی م وجب اف زایش مق اومت، اف زایش م دول ارتج اعی ، ک اهش ضریب یا نسبت پواسون و بهبود سایر خواص مک انیکی خم یر س یمان

می شود. همچنین کاهش فضای خالی موجب افزایش نفوذ ناپذیری خم یر ش ده و ج ذب آب خم یر س یمان كم ميگ ردد ودوام آن در براب رحمالت شيميايي بدليل نفوذ كم تر آب اف زايش مي ياب د.ازط رفي هم ك اهش ج ذب آب م وجب ميش ود ت ا دوام خم ير س يمان در براب ر س یکلهای یخبندان بهبود یابد. بسیاری از عوامل مضر شیمیایی مانند سولفات ها و یون کلر از طریق فضای خالی موجود به داخل بتن راه می یابند ک ه با کاهش این تخلخلها می توان به دوام بیشتربتن کمک نمود ك ه عالوه ب ر این ب رخی حمالت س ولفاتی ب ا ت رکیب س ولفاتها و هیدروکس ید کلسیم همراه است و کاهش هیدروکسید کلسیم می تواند این حمالت

را کمرنگ کند.

58

مطمئن اً وق تی پ وزوالن ه ا ج ایگزین س یمان ش وند، بخش ی از م اده چس باننده ک ه س ریع عم ل می نمای د ح ذف ش ده و جهت انج ام واکنش های تکمیلی، پوزوالنه ا بای د منتظ ر تولی د هیدروکس ید کلس یم بمانن د و ب ه همین دلی ل گ یرش اولی ه و نه ایی س یمان ه ای آمیخت ه

اولی ه بم یزان پوزوالنی اندکی ط والنی ت ر می ش ود و مق اومت ه ای درصد )بسته ب ه درص د پ وزوالن مص رفی( ک اهش می15 تا 5حدود

یابد. هر چند افزایش زمان گیرش اولیه و نه ایی در بس یاری از م وارد ی ک نکت ه مثبت اس ت ام ا در ب رخی کاره ا ممکن اس ت بعن وان ی ک مشكل مطرح گردد، لذا ب رخی کارخان ه ه ا ب ا تغی یر کیفیت کلینک ر وبکارگیری پوزوالن های فعالتر و ریزتر این مشکل را مرتفع می نمایند. وجود پوزوالنها می تواند تا حدودی مشکالت ناشی از حمالت سولفاتی و به ویژه واکنشزایی س نگدانه ه ا ب ا قلی ایی ه ای س یمان و انبس اط

آزاد می باشد، را کنترل MgO سیمان و بتن که در اثروجود آهک آزاد و گرمازایی اولی ه، نماید. کاهش گرمازایی و مهمتر از آن کاهش سرعت

یکی از نکات مثبت سیمانهای آمیخته پوزوالنی اس ت. در زم ان ریختن قطعات بتن حجیم با ضخامت زیاد مشکل حبس گرم ا و اف زایش دم ا در درون بتن و ایجاد تنشهای حرارتی مش اهده می گ ردد ک ه این ام ر می تواند به ایجاد ترک و میکرو ت رک ب ه وی ژ در قطع ات غ یر مس لح

%25منجر گردد، این مشکل با مصرف پوزوالن با درصد های بیش از قابل حل است. برخی پوزوالن های طبیعی مانند ت وف و خاکس ترهای آتشفشانی ممکن اسالمپ بتن را کم کنن د و آب مص رفی را اف زایش دهند اما با تنظیم میزان آب به س یمان و بک ارگیری ف وق روان کنن ده

مناسب کارایی بتن و مالت بهبود می یابد. تاریخچه استفاده از چند پوزوالن مصنوعی در سیمان پرتلند :- 7-2-3

59

در ن روژ برمیگ ردد ک ه در تونله ا۱۹۵۰کاربرد دوده سیلیس ب ه س ال استفاده می شد وسپس اولین استاندارد استفاده از این م اده در بتن در ن روژ نوش ته ش د و س پس در کش ورهای دیگ ر مانن د س وئد ،

. م ورد اس تفاده و تحقی ق ق رار گ رفت . دوده…دانم ارک ، کان ادا و سیلیس یک پورد بسیار نرم است ک ه فراین د ص نایع فل زی سیلیس یم می باشد . خاکستر پوسته برنج نیز یک پوزوالن ن رم و مش هور اس ت که می تواند در تولید سیلیس جایگزین میکرو سیلیس شود . این ماده در کش ورهایی مانن د م الزی ، هن د ، ژاپن ، آمریک ا م ورد آزم ایش و تحقی ق ق رار گ رفت . در ای ران ن یز در مرک ز تحقیق ات س اختمان ومسکن ، دانشگاه علم وصنعت ایران و دانش گاه امیرکب یر تحقیق اتی در این زمینه انجام شده و نتایج قابل قبولی بدست آمده که می ت وان به عنوان پوزوالن مرغوب در تولید میکروسیلیس از این ماده استفاده کرد . کاربرد رس کلسینه شده درگذشته های دورهم رایج ب وده اس ت

سال پیش از ظروف شکسته ی پخته ش ده و آه ک ،۳۶۰۰و در حدود ماده پوزوالیی و مواد چسبنده درست می کردند که توسط رومی ه ا و یونانیهااستفاده می کنند ک ه رن گ س رخ دارن د و نم ای س اختمان را س رخ می کنن د.ام روزه در کش ورهایی مث ل دانم ارک ، برزی ل ، فرانس ه ،انگلس تان ، آمریک ا و کش ورهای پیش رفته از آه ک و رس کلسینه شده در سد سازي استفاده ميشود كه مقاومت بس يار خ وبي

دارد.:

- کاربرد و ویژگی های سیمان پرتلند پوزوالنی :7-2-4 -مشخص ات ف یزیکی س یمان پرتلن د پ وزوالنی مش هد در ح د س یمان1

3432 بوده و با معیارهای استاندارد ملی ایران بش ماره 2پرتلند تیپ مطابقت کامل دارد.

60

-حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلن د پ وزوالنی کم تراز س یمان ش اهد2 ( ب وده و در بتن ریزیه ای حجیم دره وای گ رم از2) س یمان تیپ

افزایش دمای بتن تازه و بروز ترکهای حرارتی جلوگیری می نماید. -پدیده آب انداختگی بتن حاوی پوزوالن کم تر از بتن ش اهد ب وده و از3

بروز ترک های سطحی و عمقی جلوگیری می نماید. 6044-طبق آیین نامه بتن ایران )آبا( و استاندارد ملی ایران بش ماره 4

15 درجه سانتی گراد ب رای بتن معم ولی و 32دمای بتن تازه نباید از درجه سانتی گراد برای بتن حجیم تجاوز نماید اما در تابس تان و فص ل گرما دمای بتن تازه در اکثر مناطق ایران از این حد فراتر رفت ه و ل ذا

کاربرد بتن حاوی پوزوالن کارسازتر خواهد بود.-سیمان پرتلند پوزوالنی مصرف عمومی داشته و مشابه س یمان تيپ5

در ساخت مالت یا بتن بکار می رود.2 -واکنش پوزوالنی منجر ب ه ک اهش آه ک ش کفته داخ ل بتن ش ده ک ه6

ض من ک اهش خل ل و ف رج، از نفوذپ ذیری این بتن کاس ته و از ب روز پدی ده ش وره زدن و س فیدک بتن و کربنات ه ش دن آن جلوگ یری می نماید. این کاهش نفوذپ ذیری م وجب دوام بتن در براب ر امالح و م واد

خورنده بتن و آرماتور می گردد. -باال بودن درجه نرمی)بلین( سیمان پرتلند پ وزوالنی منج ر ب ه تع دیل7

روند واکنش سیمان و افزایش جرم ویژه بتن و مق اومت اس تاندارد ونهایی آن می شود.

-با توجه به فقدان فیلر در سنگ دانه های ریز به علت شستشوی آنه ا8 و عدم استفاده سیستم فیل ر گ یر در کارخانج ات ماس ه س ازی ب رای افزایش کارایی بتن، سیمان بیش از اندازه مصرف می شود که منج ر به بروز پدیده جمع شدگی و انقباض و ترک خ وردگی می گ ردد، بن ابر

61

این ک اربرد س یمان پرتلن د پ وزوالنی در این زمین ه از جم ع ش دگی وانقباض و ترک خوردگی، جلوگیری بعمل می آورد.

% بیشتر باشد. افزایش بی رویه آب50-نسبت آب به سیمان نباید از 9 در بتن تازه سبب افت چشمگیر مقاومت آن می گ ردد بطوریک ه اگ ر

% افت مق اومت4% اضافی مص رف ش ود می توان د ت ا 1مقدار آب بدنبال داشته باشد.

بعضی از خ واص وی ژه س یمان پرتلن د پ وزوالنی نظ یر واکنش های -10 قلیایی و سیلیکاتی و دوام در برابر امالح مهاجم و .... مواردی هس تند که ضرورت دارد مصرف کنن دگان مطالع ات بیش تری در خص وص آن

انجام دهند. قابلیت کاربرد بیشتر با سنگدانه ه ای مس تعد ب رای واکنش ه ای   -11

قلیایی سیلیکاتی. بارگ ذاری روی س ازه ه ای س اخته ش ده در زم ان ط والنی ت ری   -12

انجام شود.2نسبت به سیمان تيپ در جاهاییکه نیاز به گیرش اولیه سریع می باش د ک اربرد آن دارای   -13

محدودیت است. طب ق آیین نام ه بتن ای ران ) آب ا ( ح داقل زم ان عم ل آوردن   -14

)مراقبت و محافظت پس از تراکم( بتن در هر دمایی: الف- خوب) محیط مرطوب و محافظت شده در برابر تابش مس تقیم

خورشید وباد( باشد، اقدامی خاص ضرورت ندارد. ب- متوسط) محی ط نیم ه مرط وب و مح افظت ش ده ( باش د طب ق

روز" خواهد بود. (T+10/)80 رابطه " ج- ض عیف) محی ط خش ک و حف اظت نش ده( باش د، طب ق رابط ه

" 140(/10+T) .روز" خواهد بود

62

بتن ریزی با این نوع سیمان در هوای سرد و دمای محیط کمتر از   -15 درجه سانتی گراد توصیه نمی شود.5

63

سيمان پورتلند پوزوالني1-7شكل

-سيمان سفيد7-3

ميالدي ب راي اولين1887 س يمان س فيد درس ال -كلي ات :7-3-1 بارتوسط كمپاني الفارژ فرانسوي تهيه وبه بازار عرضه گردي د سپس به علت استقبالي كه از آن به عمل آمد و تقاضا ب راي آن روز ب ه روز افزايش ي افت ، كش ورهاي ديگ ر در ص دد س اخت آن برآمدن د ك ه از

و1920 ژاپن 1908آلم ان ،1907جمله مي توان به آمريكا در سال اشاره كردكه موفقيتهايي هم داشته اند. 1929انگلستان در سال

تهيه سيمان سفيد احتياج به تكنولوژي پيچيده تري نسبت به خاكس تري دارد و كشورهاي غير صنعتي به ندرت توانسته اند آن را توليد كنن د. در

كارخانه سيمان دماون د ب ا تب ديل1342ايران براي اولين بار در سال ت ني س يمان خاكس تري ش روع ب ه س اخت س يمان س فيد100كوره

نمود. پس از آن به علت اف زايش تقاض ا، ك وره دوم آن ن يز در س ال اقدام ب ه تولي د س يمان نم ود و در ح ال حاض ر اين كارخان ه و1350

كارخانجات سيمان هاي سفيد تبريز، س اوه، ارومي ه س يمان س فيد ب ه بازار عرضه مي نمايند كه بخشي از اين توليد به خارج از كش ور ص ادر ميش ود. در س يمان س فيد ب ه ج اي خ اك رس از ك ائولن اس تفاده مي كنند، زيرا يكي از علل رنگ سيمان خاكستري ناشي از حض ور آهن در تركيبات رس است و چون كائولن فاق د )مق دار بس يار ان دك( آهن مي باشد در نتيجه كلينكر توليدي تقريباً سفيد رنگ است )س بز روش ن مغز پسته اي( و از طرفي پروسه توليد چنان اس ت ك ه اج ازه اكس يد ش دن مج دد را ب ه آهن نميده د در نتيج ه ب ه م يزان ب اال رفتن درج ه .س فيدي كم ك منماي د ك ه اين امرخ ود ب اعث س فيدي آن ميش ود

64

از موادي كه مي توانند سفيدي سيمان را خراب كرده و ج ذابيت ب ازار آن را كاهش دهند مي توان از تيتانيوم و منگنز نام ب رد. نهايت اً ب ه علت نوع پروسس و نرمي بسيار باالتر سيمان سفيد، بتن حاصل از س يمان سفيد، مقاومت هاي بسيار باالتري نسبت به سيمان خاكستري دارد كه

خود مزيتي بزرگ به حساب مي آيد.

سیمان پرتلند سفید همانن د س یمان-نحوه توليد سيمان سفيد :7-3-2 پرتلند معمولی تهیه می شود با این تفاوت که در مواد اولی ه آن اکس ید آهن وجود ندارد به همین دلیل نباید از خاک رس استفاده ک رد ولی در این ص ورت هزین ه ب اال می رود ب ه همین دلی ل از هم ان م واد اولی ه استفاده کرده و به آن کلرور کالیم و یا کلرور کلس یم اض افه می کنن د ک ه در ک وره س یمان پ زی ب ا اکس ید آهن ت رکیب ش ده و کل رور آهن می دهد که گاز است و می پرد و رنگ سیمان سفید می ش ود. س یمان

درصد وزنی اش اکسید آهن داشته باش د ب ه0.02سفید نباید بیش از درص د وزنش کل رور ک الیم و ی ا کل رور کلس یم8همین دلیل به آن ت ا

سیمان سفید را با گچ آس یاب ک رده ت اکلینکراضافه می کنند و سپس سیمان پرتلند سفید بدست آید. همچنین ب رای تهی ه س یمان های رنگی

درصد رنگ ه ای مع دنی و ی ا نرم ه2 سیمان سفید را با حداکثر کلینکرسنگ های رنگ آسیاب می کند.

65

سيمان سفيد2-7شكل

بسته سيمان سفيد 3-7شكل

66

-سيمان پرتلند ضد سولفات سرباره اي7-4

سرباره به طور کلی محص ولی اس ت ک ه از واکنش-سرباره :7-4-1 مواد داخل ذوب با عناصر دیگر مانند اکس یژن ه وا تش کیل می ش ود. این ماده که به علت کمتر بودن چگالی آن در سطح مذاب ش ناور می

از اهمیت فراوانی برخ وردارریخته گری و فوالد سازیشود در صنایع است.

اس ت. س رباره درذوب فلزسرباره از فرآورده های ج انبی کوره ه ای ع ایق و ن یز ب ه عن وان س یمان و کارخانه ه ای شیش ه س ازیص نعت در ساختمان ها به کار می رود.حرارتی

سرباره در ریخته گری اغلب یک مشکل و عیب به حساب می آی د ک ه ورود آن به داخل مذاب س بب ک اهش ش دید خ واص مک انیکی قطع ه میش ود. ب ا تش کیل س رباره مناس ب در ک وره ک ه ب ه س رباره پفکی معروف است می توان از نسوز کوره محافظت نموده )در کوره قوس الک تریکی ( مخصوص أ جم ع آوری س رباره ازروی زمین نی از دارد ک ه

باال وعناص ریfeoمتریال مانند آهک ودلمیت مناسب وبه اندازه باشد. مانند سلیس سرباره را از حالت پفکی خ ارج ک رده و ض من ب االرفتن چگالی سرباره،سرباره بسیار سیال وسخت میگ ردد،تزری ق ک ربن ب ه داخل سرباره ضمن گوگرد زدائی باعث پفکی شدن س رباره میش ودو عملیات تص فیه م ذاب رابه تر انج ام میده د. ازدیگ ر مزای ای س رباره

پفکی کم شدن صدای کوره )آلودگی صوتی کمتر( میباشد.

67

تصويري از سرباره4-7شكل

-كليات : س يمان پرتلن د ض د س ولفات س رباره اي ب ر اس اس7-4-2 استاندارد اروپا نوعي سيمان پرتلن د ميباش د ك ه از اختالط و س ايش كلينكر سيمان پرتلند وسرباره و ساير افزودني هاي مجاز ومناس ب ا

75 ت ا 25ز گچ توليد ميشود.نسبت سرباره اي در اين نوع سيمان از درصد س رباره تولي د ميش ود و بن ا ب ه درص د اختالط س رباره خ واص سيمان بدست آمده متفاوت ميباشد. اين نوع سيمان با مشخص ات

تولي د ميش ود.3517مطرح شده در استاندارد ملي ايران به ش ماره سرباره ازسرد ك ردن س ريع محص ول ف رعي ك وره ه اي ذوب آهن و آسياب ك ردن آنه ا ب ه دس ت ميآي د.اف زودن س يمان س ر ب اره اي ب ه مخلوط هاي بتني در كاهش حرارت هيدراسيون موثر ميباش د ولي ب ه علت كندي واكنش ها مقاومت سيمان سرباره اي از سيمان معم ولي كم تر ميباش د. ليكن در دراز م دت ب ه علت ادام ه فع اليت پ وزوالني سرباره مقاومت آن از س يمان معم ولي كم تر ميباش د.ب ه ص ور كلي مزاياي بتن اين س يمان عب ارت اس ت از ح رارت هيدراس يون كن ترل

68

شده ودر نتيجه كارايي بهتر در مقابل سولفات و كل ر و اف زايش دوام بتن به دليل افزايش تدريجي ومستمر مقاومت ها و افزايش دوام بتن به دليل كاهش اثرات مخرب واكنش آلك اني-سيليس ي س نگدانه ه ا و

نفوذ پذيري وانبساط كمتر.

ن اممشخصه

مشخصه هايشيميائي

مشخصه هاي فيزيكي

SO

3

%

LO

I

%

I

R

%

سطحمخص

وص)بلين(

C

m2/gr

انبس اط

ات وكالو

%

زم انگيرش

مق اومتفشاري

Kg/Cm2

اولي ه

دقيقه

نه ائ ي

دقيقه

3 روز

ه

7 روز

ه

 

28

روزه

مقدار

دراستاندارد

3517

3>3

>1

>280

0<5%>

45<

420>

120<

200<

320

69

مشخصات شGGيميائي و فGGيزيكي سGGيمان پرتلنGGد1-7 جدول و3517سGGرباره اي طبGGق اسGGتاندارد ملي بGGه شGGماره

محدوده مقادير در محصول توليدي شركت

-سيمان پرتلند آهكي :7-5

ساله تواید و مص رف در30 این سیمان دارای قدمت - كليات :7-5-1 1980سطح دنیا ب وده و ب رای اولین ب ار در کش ور فرانس ه در س ال

تولید و عرضه گردید، این س یمان در اس تاندارد اروپ ائی تحت ش مارهEN197-1 .استاندارد گردید

ب ا توج ه ب ه خ واص ک اربردی وی ژه این محص ول از دیگ اه س ریع و زردس خت ش وندگی ، نفوذناپ ذیری و دوام بیش تری در براب ر امالح و سیلکهای یخبندان ، ک اربرد آن ب ه س رعت در س طح دنی ا و خصوص ا"

اروپا گسترش یافت.

در ش رکت1370تحقیق و پژوهش برروی تولید این محصول از سال ب ه تولی د ص نعتی1376سیمان آبیک آغاز و در اولین مرحله در س ال

رسید و سپس از تکمیل مراحل حاضر س یمان پرتلن د آهکی در ای ران در موسسه استاندارد ب ه ثبت رس یده و4220تحت شماره استاندارد

.توسط شرکت سیمان آبیک تولید می شود

اين نوع سيمان با مشخصات مطرح شده در استاندارد ملي اي ران ب ه توليد مي ش ود . س يمان پرتلن د آهكي م اده چس باننده4220شماره

هي دروليكي از خ انواده س يمان پرتلن د اس ت ك ه از آس ياب نم ودن درصد س نگ آه ك وي ژه هم راه ب ا درص د مناس بي20 الي 6مخلوط

درصد كلينكر سيمان80سنگ گچ ) سولفات كلسيم متبلور( و حداقل 70

پرتلند ، حاصل مي گردد . س يمان پرتلن د آهكي در تهي ه مالت و بتن و ( بكار مي رود ، قابليت325-1 ) در مواردي كه سيمان پرتلند نوع يك

كاربرد دارد . با توجه به اينك ه ح رارت هيدراتاس يون اين ن وع س يمان نسبت به سيمان پرتلند نوع يك مي تواند كمتر باشد ، بتن ريزي با اين نوع سيمان در هواي سرد ني از ب ه دقت بيش تري دارد . حف ظ آب اين نوع سيمان نسبت ب ه س يمان پرتلن د معم ولي به تر اس ت . همچ نين

.قابليت پمپ شدن بتن ساخته شده با آن ارتقاء مي يابد

بهب ود خ واص رئول وژيكي- ويژگيه اي س يمان پورتلن د آهكي : 7-5-2 خمير سيمان ، كاهش تخلخل بتن در س نين اولي ه ، اف زايش مق اومت

نفوذ پ ذيري بتن در براب ر ي ون ه اي كل ر ، ك اهش اوليه بتن ، كاهش روزه 28حساسيت بتن در برابر شرايط عمل آوري ، ك اهش مق اومت

سيمان به ميزان كم ، كاهش پدي ده آب ان داختن بتن ، ك اهش م يزان.چروكيدگي بتن

روش توليد اين سيمان ك ه- نحوه توليد سيمان پرتلند آهكي :7-5-3 معروف است مشابه سيمان پرتلند بن اييP.K.Zدر آلمان به سيمان

است با اين تف اوت ك ه در تولي د س يمان پرتلن د بن ايي از هم ان پودر سنگ آهك كه از مواد اوليه كارخانه است استفاده مي شود ؛ در حاليكه در توليد سيمان پرتلن د آهكي از پ ودر آه ك وي ژه ك ه داراي

خ واصش ود.خواص معين در استانداردهاي مربوط است اس تفاده مي روز28اين س يمان مش ابه س يمان پرتلن د معم ولي اس ت . در

مي دهد و لذا مي توان آن را در تهيه بتن ب هkg/cm  330مقاومت .كار برد

71

نGGGGGGGGGGام مشخصه

مشخصه هايشيميائي

مشخصه هاي فيزيكي

Mgo

%

SO3

%LOI

%

Cl

%

سGGGGGطحمخصو

ص)بلين(

Cm2/gr

انبسا ط

اتGGوكالو

%

زمGGGGGGGGانگيرش

مقGGGGGGGGGاومتفشاري

Kg/Cm2

GGاولي ه

دقيقه

نهGGائ ي

دقيقه

3 روز

ه

7روز

ه

28 روزه

مقدار

دراسGGتاندارد

4220

5>3/5>

12>1%>

3000<8%>75<480>

120<

200<

330<

 

مشخصات شيميائي و فيزيكي سيمان پرتلند 2-7جدول   و محGGدوده4220آهكي طبGGق اسGGتاندارد ملي بGGه شGGماره

مقادير در محصول توليدي شركت

72

سيمان پرتلند آهكي6-7شكل

- سيمان بنائي7-6

-كلي ات : این ن وع س یمان در تهی ه مالت و بتن در کلی ه7-6-1 به کار می رود قاب ل اس تفاده اس ت.1مواردی که سیمان پرتلند نوع

دوام بتن را در براب ر یخ زدن، آب ش دن و امالح یخ زا و عوام ل ش یمیایی بهب ود میده د . این س یمان در س اخت مالت آج ر ک اری ، بل وک ک اری ، ان دود ک اری بیرونی و داخلی ساختمان ، کف پوش ها ، ج داول و ... م ورد اس تفاده

در تعریف سیمان بنائی چ نین آم ده اس ت ك ه س یمانقرار می گیرد بنائی چسباننده ای است آبی که در تهیه مالت های مختل ف رایج در کارهای بنائی از آن استفاده می گردد. این سیمان از آس یاب ک ردن مخلوط سیمان پرتلند، سنگ آهک ط بیعی ی ا مخل وط ک ردن س یمان پرتلند و پودر نرم شده سنگ آهک یا پوزوالنهای طبیعی و مص نوعیو یا سرباره آهن گدازی به نسبت های الزم همراه با پ ودر هم اتیت )

( به دست می آید.در واقع سیمان بنائی نوعی سیمان آمیخته است۴ که در بیشتر کشورهای صنعتی جهان ب ه منظ ور مص رف در مالته ا و

73

کارهای بنائی تولید می شود. ایاالت متحده آمریک ا وهندوس تان مث ال هائی مناسب از این کشورها هس تند. در کش ور آمریک ا این س یمان

بیشترین مقاومتM تولید می شود. که نوع M و S ، Nدر سه نوع را برای مالت های بنائی ایج اد می کن د. این س یمان ه ا دارای م واد حباب زا هستند.مصرف انواع سیمان های پرتلند در مالت ه ای بن ائی ضروری نبوده و حتی مش کالتی را ن یز در ب ر دارد، بن ابراین ض روری

است در این مصارف از سیمان بنائی استفاده شود.

- س ابقه س يمان بن ائي در اي ران : پیش از آن ک ه مص رف7-6-2 سیمان در ایران معمول شود آبگیرهای ایران را با مالت ساروج ان دود می کردند، ساروج ک ه از آب آه ک و گ رد خاکس تر اج اق س اخته می شد، دارای خاصیت مالت ه ای آبی ب ود، علت گ رفتن و س خت ش دن ساروج آن بود که در خاکستر اجاق مقداری سیلیس پوک وجود داشت

که با آهک ترکیب شده و به سیلیکات کلسیم تبدیل می شد. با آمدن سیمان پرتلند به ایران، دست اندرکاران عملیات س اختمانی و کارهای بنائی، مالت سیمان بات ارد را مص رف می کردن د ک ه در آن از

( و ماس ه خ اک دار۲سیمان پرتلند، گرد یا خمیر یا دوغا آهک شکفته ) ح اوی مق ادیر قاب ل توج ه الی و رس اس تفاده می ش د. این مالت بسیاری از نیازمندی های اج رائی در زمین ه کاره ای بن ائی را ب رآورده می نموده که متأسفانه با وجود مش کالتی ک ه در ت أمین آه ک ش کفته پدید آمد و ضعف هائی که در زمینه آموزش و ورود غیرمتخصص ین ب ه صحنه اجرا حاصل گشت و بعد از آن بود كه اين مالت براي هميشه به

در ایران مبحث مالت های مخصوص بن ائی و.فراموشي حاصل گشت تولید س یمان بن ائی احتم االً اولین ب ار توس ط مرح وم مهن دس احم د حامی مطرح شده است. ب ا این ح ال ایش ان ب ر س اخت مالت ه ائی

74

مانند سیمان باتارد با استفاده از یک قسمت سیمان پرتلند و دو سمت گرد آهک شکفته تأکید کردند و دلیل آن هم نبود سیمان بنائی در ایران ب وده اس ت. اس تفاده از آه ک آبی در س اخت چس باننده )ب ه عن وان

سیمان بنائی( نیز توسط ایشان طرح گردیده است. سیمان بنائی در ایران ب رای اولین ب ار در کارخان ه س یمان ف ارس ب ر طبق استاندارد ملی تهیه شده و به شکل صنعتی تولی د ش ده ام ا پس از مدتی تولید آن متوقف ش ده اس ت. بع د از شکس ت اولین تجرب ه، هیچ کارخانخه دیگری به تولید این سیمان نپرداخته اس ت و علت آن هم این است که هیچ سازمان، نهاد یا وزارتخان ه خاص ی در این زمین ه سیاس ت گ ذاری مناس بی را ارائ ه ن داده اس ت.

. .

منابع -مهندس بكائيان ، من وچهر ، گ رفتگي و چرخ ه م واد در ك وره ه اي1

1378سيمان ، مركز آموزش مجتمع صنعتي سيمان آبيك ، سال -مهن دس بكائي ان ، من وچهر ، هن دبوك مهندس ي س يمان ، مرك ز2

ص نعتي س يمان آب ي ك ، س الص نعآموزش نيروي انساني مجتم ع 1376 .

مهن دس اره پن اهی ، مرتض ی ، مكاني ك خ اك وتكنول وژي بتن ،-3انتشارات فرا آموزش ،

1385 سال -رمظانيانپور ، پرهيزگار ، طاهري ، مواد اف زودني و پ وزوالني و ك ار4

برد آن در بتن ، 1367انتشارات مركز تحقيقات و مسكن ، سال

-ب اقري ، ايرجي ان ، ط رح اختالط بتن طب ق آيين نام ه بتن آمريك ا ،51377انتشارات انگيزه ، سال

-رمض انيانپور ، مجموع ه مق االت نخس تين س مينار نقش م واد 6 1368افزودني در توسعه تكنولوژي بتن ، سال

75

-طرح تحقيقاتي برسي ساختار توليد ، توزيع ومصرف سيمان، تهيه7 شده توسط گروه كارشانسي مركز تحقيقات ايران فريمکو

76