مقاله کامل در مورد سیمان

دانلود مقاله کامل در مورد سیمان

مقدمه
‏سیمان از انواع مصالح ساختمانی و گردی است نرم که ‏دارای چسبندگی زیاد بوده و به عنوان یک چسب ساختمانی ‏بکار می‌رود . این ماده مهم که سالانه میلیونها تن از آن ‏در کشور تولید و به مصارف گوناگون می‌رسد در مقابل هوا و ‏همچنین در زیر آب خود را گرفته , استحکام بیشتری پیدا ‏نموده و مدت دوام آن نامحدود است .‏
سیمان بخودی خود مقاومت زیادی در مقابل فشار نداشته , ‏لیکن پس از ترکیب با شن , ماسه و آب و تهیه ملات و بتون ‏‏, با گذشت زمان مقاومت مورد نظر را ایجاد می‌نماید . به ‏عبارت دیگر سیمانها مواد چسبنده‌ای هستند که قابلیت ‏چسباندن ذرات به یکدیگر و به وجود آوردن جسم یکپارچه از ‏ذرات متشکله را دارند .‏
از نظر علمی سیمان ترکیبی است از اکسید کلسیم (آهک) با ‏سایر اکسیدها نظیر اکسید آلومینیوم , اکسید سیلیسیم و ‏اکسید آهن که میل ترکیب با آب داشته و در مجاورت هوا و ‏در زیر آب به مرور سخت می‌گردد و دارای مقاومت می‌شود . ‏این سخت شدن مثل بستن گل هنگام از دست دادن آب نیست , ‏بلکه واکنشی شیمیایی است که طی آن شکل جدیدی از ماده ‏پدیدار می‌شود و سیمان سخت شده قابلیت نرم شدن مجدد با ‏آب را ندارد .‏
کلمه سیمان اغلب در مفهوم کلی برای توصیف تمامی انواع ‏مواد چسبنده بکار می‌رود , ولی در مفهومی دقیقتر به مواد ‏چسبناکی اطلاق می‌گردد که در ساختمان و بناهای ساخته شده ‏در مهندسی عمران بکار می‌رود .‏
سفت و محکم شدن سیمان در نتیجه هیدراسیون (ترکیب با آب) ‏ایجاد می‌گردد , که ترکیب شیمیایی مخلوط سیمان با آب است ‏و موجب تشکیل بلورهای شبه میکروسکوپی یا ماده شبه ‏ژلاتینی می‌گردد . سیمان ساخت و ساز بخاطر خواص ترکیب با ‏آب خود , که حتی در زیر آب نیز سفت می‌شود , اغلب سیمان ‏هیدرولیکی نامیده می‌شود .‏
لغت “سیمان” از کلمه یونانی ‏caementum‏ مشتق شده است که ‏به معنی تکه تکه کردن سنگ است , یعنی همانگونه که در ‏ملات رومی بکار می‌رفته , و ارتباطی با خود ماده چسبنده ‏ندارد .‏

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 .‏
ر 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