سیمان در ساختمان سازی

سیمان یکی از مصالح پرکاربرد در صنعت ساخت و ساز است که کاربرد آن سابقه ای طولانی دارد و قدمت استفاده از آن به سال ها پیش از میلاد مسیح باز می گردد. در حال حاضر این مصالح مهم به عنوان ماده ای پر مصرف در ساختمان سازی و بتن ریزی شناخته شده است.

این متریال یک فرآورده شیمیایی می باشد که در صورت ترکیب با آب سفت می شود و تبدیل به جسمی سخت می گردد. در صنعت ساختمان همواره به یک ماده چسباننده آبی نیاز است. ماده ای که مقاومت بسیار بالایی دارد و برای اتصال مصالح به یکدیگر به کار می رود.

سیمان به عنوان یک مصالح در دسترس این نیاز را برطرف می نماید و با قابلیت ترکیب با آب، نوعی ماده چسبنده ایده آل برای مصارف ساختمانی ایجاد می کند.

این ماده از ترکیب آهک با اکسیدهای قلیایی، اکسید آهن، اکسید سیلیسیم، اکسید آلومینیوم و اکسید منیزیم بدست می آید.

در ادامه این مطلب از ساختمانچی با ما همراه باشید تا در رابطه با سیمان و اهمیت ان در صنعت ساخت و ساز صحبت کنیم.

تاریخچه استفاده از سیمان

تاریخچه استفاده از سیمان به سال ها قبل هنگامی که بیگانگان برای ساخت کلیساها، بنادر و سفارتخانه ها این متریال را وارد کشور کردند باز می گردد.

با گذشت زمان و تحولاتی عظیم که در صنعت ساخت و ساز رخ داد، مصالح سنتی دیگر پاسخگوی نیاز بشر نبودند. از این رو برای ساخت تونل ها، پل ها، ایستگاه ها و سازه های مقاوم از سیمان استفاده می شد.

با گذشت زمان و پس از ورود سیمان به ایران، مهندسین و فعالان حوزه ساخت و ساز با کشف مواد اولیه آن در مناطق مختلف کشور تصمیم به احداث کارخانه های تولید این محصول نمودند که این امر منجر به رفع نیاز مردم با تولید داخلی شد.

در حال حاضر این ماده در انواع مختلف تولید و در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرد. تفاوت کلی سیمان‌ها در میزان مقاومت آن ها در برابر واکنش های شیمیایی، مدت زمان گیرش، دوام و استحکام و رنگ آن ها می باشد.

ترکیبات سیمان

سیمان دارای ترکیب های متفاوت است و به دلیل قابلیت ترکیب با آب یک ملات آبی به شمار می آید. مواد اولیه ای که در تولید سیمان مورد استفاده قرار می گیرند در حین پخت با هم واکنش می دهند و ترکیبات جدیدی ایجاد می کنند. در کل می توان به چهار ترکیب زیر به عنوان ترکیبات اصلی آن اشاره نمود:

1. سه کلسیم سیلیکات (3O₂=C₃S)
2. دو کلسیم سیلیکات ( 2CaOSiO₂=C₂S)
3. سه کلسیم آلومینات (3CaOAl₂O₃=C₃A)
4. چهار کلسیم آلومینو فریت (4CaOAl₂O₃Fe₂O₃)

سیلیکات ها نقش مهمی در افزایش مقاومت خمیر سیمان هیدراته ایفا می کنند و در واقع جزء مهم ترین ترکیبات در نظرگرفته می شوند.

این ترکیبات خالص نیستند و از اکسیدهای جزئی که تاثیر قابل توجهی در خواص هیدرولیکی و فرم دهی اتم ها دارند، تشکیل می شوند.

سه کلسیم آلومینات نیز ترکیب آهک با سیلیس را در مراحل اولیه تولید سیمان تسهیل می کند، اما تاثیری در مقاومت آن ندارد.

چهار کلسیم آلومینو فریت به نسبت ترکیبات دیگر به میزان کمتر در سیمان وجود دارد و سرعت هیدراتاسیون سیلیکات ها را بالا می برد، اما در رفتار آن هیچ اثری نمی گذارد.

ترکیبات دیگری همانند اکسید پتاسیم و اکسید سدیم نیز در سیمان یافت می شوند که به اکسیدهای قلیایی معروف هستند. این ترکیبات قلیایی به علت واکنش با سنگدانه ها منجر به تخریب بتن می شوند.

انواع سیمان

سیمان به عنوان رایج ترین مصالح ساختمانی در انواع زیر تولید و در اختیار مشتریان قرار می گیرد. هر کدام از آن ها تاثیری متفاوت در دوام سازه های بتنی دارند و براساس میزان مقاومت و کارایی خود برای مکان های مختلف قابل استفاده می باشند.

سیمان در انواع سیمان پرتلند، سیمان‌بنایی، سیمان‌نسوز، سیمان‌سفید و سیمان‌رنگی تولید و برای مصارف گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد. سیمان‌پرتلند خود در 5 نوع به بازار عرضه می شود که هر نوع دارای خواص منحصربفرد خود می باشد.

سیمان پرتلند نوع ۱

سیمان‌پرتلند نوع 1 همان سیمان معمولی است که برای ساختمان سازی در شرایط آب و هوایی عادی مورد استفاده قرار می گیرد.

سیمان‌ پرتلند نوع ۲

سیمان‌‌پرتلند نوع 2 در مقایسه با سیمان‌معمولی حرارت هیدراتاسیون پایین تری دارد و در مکان هایی که حمله سولفات ها به مقدار کم صورت می گیرد، مصرف می شود.

سیمان‌ پرتلند نوع ۳

سیمان‌پرتلند نوع 3 به عنوان یک سیمان‌زودگیر شناخته می شود که در طول یک روز، بتنی با مقاومت بسیار بالا ایجاد می کند. سیمان‌نوع 3 در تعمیر فوری قسمت هایی از سازه که می بایست هرچه زودتر مورد استفاده قرار گیرند نیز کاربرد دارد. از این سیمان به علت حرارت هیدراتاسیون بالا در آب و هوای سرد به منظور آزاد کردن گرمای بالا استفاده می شود.

سیمان پرتلند نوع ۴

سیمان‌پرتلند نوع 4 برخلاف سیمان‌نوع 3، یک سیمان‌کندگیر با حرارت بسیار پایین است. این نوع در مناطق گرم به منظور تولید حرارت کمتر و سهولت در نگهداری بتن مصرف می گردد.

استفاده از سیمان‌نوع 4 تنش های حرارتی را در بتن ریزی های حجیم کاهش می دهد. در بتن ریزی حجیم که عرض، طول و ارتفاع بتن ریزی زیاد است، مبادله حرارتی بین بتن و محیط سخت تر و در مدت زمان طولانی تر انجام می شود. بنابراین زمانی که سطح بتن محکم شود، همچنان در قسمت های داخلی گرما وجود دارد که منجر به ایجاد تنش حرارتی می شود.

با توجه به این موضوع می توان گفت استفاده از سیمان‌نوع 4 که حرارت کمتری ایجاد می کند، در کاهش این تنش مؤثر است.

سیمان پرتلند نوع ۵

سیمان‌پرتلند نوع 5 نوعی بسیار مقاوم در برابر حمله سولفات ها است و در مقایسه با سیمان‌نوع 1 به میزان کمتری حرارت تولید می کند.

برای حفاظت از سازه های بتنی در برابر سولفات ها علاوه بر اهمیت نوع‌سیمان مورد استفاده، باید سولفاتی بودن خاک و آب های نزدیک به سازه نیز بررسی شود.

توجه به این نکته که سولفات زمانی که در آب حل می شود می تواند برای بتن خطرناک باشد، در انتخاب نوع‌سیمان مصرفی مؤثر است.

سیمان سرباره

وجه تسمیه‌ سیمان‌سرباره استفاده از سرباره‌ کوره های ذوب آهن می­ باشد. چرا که سنگ آهن همراه مقداری ناخالصی که شامل سنگ آهک نیز هست وارد کوره می شود و به علت سبکی، این مواد روی آهن مذاب قرار می‌ گیرند.

این سرباره ها را سریع سرد کرده و در تولید سیمان از آن استفاده می‌کنند. این نوع‌سیمان ارزان‌ است و در برابر عوامل مخرب شیمیایی نیز مقاومت خوبی دارد. تنها باید توجه داشت، مقاومت این سیمان در هوای سرد پایین می‌ آید.

سیمان پوزولانی

سیمان پوزولانی، در تولید آن از نوعی ماده‌ سیلیسی که در طبیعت به صورت سنگ است و پوزولان نام دارد، استفاده می‌ گردد. این نوع در مقایسه با سیمان‌پرتلند معمولی مقاومت بیشتری در برابر حمله­ سولفات‌ها دارد و مقرون‌ به‌ صرفه تر است.

سیمان بنایی

سیمان‌بنایی از جمله سیمان‌های پرکاربرد برای انجام کارهای بنایی، تولید ملات و امور نازک کاری ساختمان محسوب می شود.

این سیمان برای تولید بتن مناسب نیست و از ترکیب سیمان‌پرتلند معمولی با پودر سنگ و مواد حباب ساز تولید می شود و نیازی به استفاده از آهک در تولید ملات آن نیست.

سیمان‌نسوز

سیمان نسوز نیز همانطور که از نامش پیداست مقاومت بالایی در برابر حرارت و آتش دارد. این نوع از ترکیب اکسید کلسیم با سایر اکسیدها حاصل می شود.

سیمان‌نسوز اگر با آب ترکیب شود و در مجاورت هوا یا آب قرار گیرد مقاومت و سختی آن به مقدار زیادی افزایش پیدا می کند.

سیمان سفید

روش تهیه سیمان‌سفید نیز مانند سیمان‌پرتلند معمولی است و برای تولید آن از خاک رسی که مقدار منیزیم و سولفات آهن آن بسیار کم و زیر 8 درصد است استفاده می شود.

برای آن که رنگ‌سیمان تیره نشود اصولاً سوخت کوره را از موادی که دوده تولید نمی کنند، انتخاب می کنند. علاوه بر آن برای سفیدتر شدن رنگ‌سیمان و افزایش مقاومت و دوام آن هنگام آسیاب کردن سیمان کمی پودر سنگ گچ به آن افزوده می شود.

سیمان رنگی

سیمان‌رنگی همان سیمان‌سفید است که به وسیله رنگدانه ها به سیمان رنگی تبدیل می شود. از این نوع برای نمای ساختمان، طرح های دکوراتیو و سطوح رنگی در خیابان استفاده می شود.

سطح رنگی این سیمان‌ها نور خورشید را یا جذب و یا تشدید می کند. سیمان‌رنگی از چسبندگی لازم برخوردار است و مقاومت مکانیکی آن در مقایسه با ضخامت کم بالا می باشد. این سیمان‌سطحی یکپارچه و بدون درز ایجاد می نماید و دچار ترک خوردگی نمی شود.

سیمان انبساطی

سیمان‌انبساطی سیمانی است که در هنگام سخت شدن مقداری منبسط می شود و برای دیوار آب انبارها و قسمت‌ هایی که می‌ بایست آب بندی شوند به کاربرده می‌ شود.

انواع مختلف‌سیمان در صورت ترکیب با آب به ماده ای سخت تبدیل می شوند که در برابر عوامل مختلف مقاومت بالایی دارند. اگر اختلافی بین آن ها نمایان می شود به دلیل میزان مقاومت و زمان گیرش آن هاست.

سیمان هنگامی که سخت می شود منقبض می گردد؛ از این رو به تنهایی از آن استفاده نمی شود و مواد پرکننده با آن ترکیب می شوند.

پر کننده ها انقباض‌سیمان را کاهش می دهند اما استفاده بیش از حد آن ها خواص مکانیکی مصالح را پایین می آورد. سیمان متریالی بسیار مقاوم در برابر آتش است و محصولات آن نیز از این قابلیت برخوردار هستند.

این محصولات مقاومت فشاری بالایی دارند و در برابر ضربه دچار آسیب نمی شوند. مقاومت و استحکام بسیار بالای سیمان این ماده را به عنوان یک مصالح ضروری و کاربردی در صنعت ساختمان تبدیل کرده است که استفاده از آن عمر سازه را نیز طولانی تر می کند.

روش های بسته بندی سیمان

این مصالح ساختمانی ارزشمند به دو صورت بسته بندی می‌شود:

سیمان‌پاکتی

در روش پاکتی، سیمان ها را در پاکت های استاندارد، می بندند و به بازار عرضه می کنند. طبق استاندارد، کیسه های سیمان باید در وزن های 25 یا 50 کیلوگرمی تولید شوند و حداقل سه لایه کاغذی داشته باشند.

این لایه ها سبب می شود تا از نفوذ رطوبت به داخل پاکت جلوگیری شود. بر روی پاکت های سیمان، علامت تجاری کارخانه، نام تولید کننده، نوع و تیپ سیمان، تاریخ تولید و وزن پاکت نوشته خواهد شد.

سیمان فله ای

در روش فله ای، ماشین مخصوص حمل سیمان در زیر سیلو بارگیری می کند و سپس بار خود را به سیلوی کارگاه منتقل می نماید.

زمان تخلیه ماشین حمل سیمان، پس از این که لوله رابط را به سیلو متصل کردند، با افزایش فشار و برقراری جریان هوا در لوله، ذرات سیمان همانند سیال به داخل سیلوها منتقل می شوند.

عوامل موثر در فاسد شدن سیمان و راهکارهای جلوگیری از آن

فاسدشدن‌سیمان یا در اثر رطوبت اتفاق می افتد که به آن هیدراته شدن می گویند و یا در اثر جذب صورت می گیرد که اصطلاحا به آن کربناته شدن می گویند. به منظور جلوگیری از فاسد شدن‌سیمان، باید نکاتی را در نظر بگیرید که به شرح زیر می باشند:

• در هنگام انتقال‌سیمان از کارخانه به کارگاه به صورت کیسه ای، سطح بارگیر تریلی یا برزنت باید با پلاستیک به خوبی پوشانده شود.
• دقت کنید که هنگام تخلیه و انتقال کیسه ها، از پاره شدن آن ها جلوگیری کنید.
• کیسه‌های‌سیمانی که به انبار منتقل می شوند، حتما با روکش پلاستیکی پوشانده شوند.
• از قرار دادن کیسه های سیمان بر روی زمین جدا خودداری نمایید. سطح چوبی با ارتفاع حداقل 20 سانتی متر از زمین می تواند برای قراردادن سیمان مناسب باشد.
• در حین انبار کردن سیمان کیسه‌ ای باید فاصله‌ کیسه‌ ها از دیوار نیز رعایت شود.
• لازم به ذکر است بیش از 12 کیسه‌‌سیمان روی یکدیگر قرار نگیرند. چرا که وزن سیمان‌ های رویی، به کیسه‌ های زیرین فشار وارد می‌ کند.
• از درست کردن ملات، بیش از حد نیاز و خیلی قبل تر از زمان استفاده خودداری نمایید.

نکات مهم هنگام خرید سیمان

• از نشانه های سیمان مرغوب و اعلا، نرمی آن است. دقت کنید سیمانی که تهیه می کنید نرم باشد، زیرا وجود ذرات زبر در آن نشان دهنده ناخالصی ها می باشد.
• رنگ‌سیمان باکیفیت باید خاکستری یا خاکستری مایل به سبز روشن باشد.
• سیمان را نباید برای مدت زمان طولانی انبار کرد. زیرا پس از مدتی با جذب رطوبت از محیط، به تکه های سخت تبدیل می شود و مقاومت و کیفیت اولیه را از دست می دهد.
• همچنین برای تشخیص کیفیت‌سیمان، می توانید به نحوه ته نشینی آن در آب توجه کنید. اگر به سرعت ته نشین شود، یعنی دارای ناخالصی و کیفیت پایین می باشد.
• دقت کنید که سیمان نباید بوی خاک را بدهد.

کلام پایانی

امیدواریم این نوشته توانسته باشد اطلاعات جامع و مفیدی را در مورد سیمان، انواع و ویژگی های این محصول در اختیار شما کاربران گرامی قرار داده باشد. نظرات، انتقادات و پیشنهادات خود را در مورد این مطلب با ما در میان بگذارید.

سوالات متداول