مقالات

ترکیبات موجود در سیمان پرتلند

ترکیبات موجود در سیمان پرتلند

ترکیبات موجود در سیمان پرتلند اهمیت زیادی دارند. سیمان پرتلند یکی از پر مصرف ترین انواع سیمان است که از ترکیبات مختلفی مانند اکسید کلسیم(آهک زنده)، اکسید آهن، سیلیس، اکسید آلومینیوم، اکسید منیزیم و قلیاها تشکیل می شود. معمولا سیمان را جزء ملات های آبی به شمار می آورند. سابقه استفاده از این ملات ها به سال ها پیش بازمی گردد. زمانی که مصری ها و یونانی ها، آهک را با خاکسترهای آتش فشانی، آب و خاک آجر مخلوط می کردند و آهک آبی به دست می آوردند. این ماده بسیار سخت بود و فشار زیادی را تحمل می کرد. رومی ها با استفاده از این ترکیب، ساختمان های بزرگی ساختند که بعد از چند هزار سال همچنان پا بر جا هستند. مهم ترین موادی که برای ساخت سیمان به کار می روند، سنگ آهک و خاک رس می باشند. این مواد به مقدار زیاد در طبیعت وجود دارند اما نمی توان مستقیما از آنها استفاده کرد.

 

ترکیبات موجود در سیمان پرتلند

ترکیبات موجود در سیمان پرتلند

سیمان پرتلند، رایج ترین نوع سیمان است که از ترکیبات مختلفی تشکیل شده است. در ادامه به بررسی مهم ترین آنها می پردازیم.

 

اکسید کلسیم (CaO) :

این ترکیب را با نام آهک زنده هم می شناسند. یکی از اصلی ترین موادی که در تولید سیمان از آن استفاده می کنند، آهک است. برای به دست آوردن اکسید کلسیم، سنگ آهک یا کربنات کلسیم را تقریبا 1000 درجه سانتی گراد حرارت می دهند. در فرایند تولید سیمان، ذرات آهک در حرارت حدود 1000 درجه سانتیگراد پخته و به اکسید کلسیم تبدیل می شوند. در این مرحله، آب شیمیایی خاک رس هم خارج می گردد. هنگامی که حرارت به بیش از 1000 درجه می رسد، آهک زنده (اکسید کلسیم) با سایر اکسیدها (سیلیسیم، آهن و آلومینیوم) ترکیب می شود و فازهای سیمان به وجود می آیند.

اکسید آهن (Fe3o2) :

در فرایند پخت سیمان به عنوان کمک ذوب عمل می کند و درجه حرارت پخت مواد خام را در داخل کوره کاهش می دهد. اکسید فریک، هنگام پخت در کوره، همراه با اکسید آلومینیوم با آهک ترکیب می شود. به این ترتیب، اکسید مرکب چهار کلسیم آلومینو فریت به وجود می آید. مقدار زیاد اکسید آهن موجب می شود تا گیرش سیمان به کندی صورت گیرد. علاوه بر این، رنگ سیمان را هم تیره تر می کند. به همین علت در تولید سیمان سفید از آن استفاده نمی شود. این امر مشکلاتی به وجود می آورد و هزینه های تولید را نیز افزایش می دهد. اکسید آهن در بیشتر سنگ های آهن و به مقادیر مختلف در کانیها مانند خاک رس وجود دارد.

اکسید سیلیسیم یا سیلیس (sio2) :

معمولا این ماده در ترکیب سنگ های طبیعی وجود دارد. قسمت زیادی از خاک رس معمولی از سیلیس تشکیل شده است. سیلیس به عنوان یکی از مهم ترین مواد سیمان پرتلند به شمار می رود. ساختمان کریستالی آن در هنگام حرارت دهی، دچار تغییراتی می شود. هنگام تولید سیمان و در کوره هایی با دمای حدود 1400 درجه سانتی گراد، sio2 با آهک ترکیب می گردد. در نتیجه این فرایند، دو کلسیم و سه کلسیم سیلیکات تشکیل می شود. 26-17% وزن سیمان از اکسید سیلیسیم می باشد. این مقدار را با استفاده از خاک رس معمولی و سایر منابع تامین می کنند.

اکسید آلومینیوم :

این ماده با نام آلومینا و فرمول شیمیایی (Al203 ) شناخته می شود. اکسید آلومینیوم خالص به وفور در خاک رس معمولی وجود دارد. کائولینیت، خالص ترین شکل خاک رس است که 40% وزن مولکولی آن از آلومینا می باشد. در ساختار این ترکیب، 2 مولکول آب، 2 مولکول اکسید سیلیسیم و 1 مولکول آلومینا وجود دارند. اکسید آلومینیوم در فرایند تولید سیمان به عنوان کمک ذوب عمل می کند. یعنی باعث کاهش درجه حرارت مواد خام در حین پخت در کوره می شود. در این پروسه که داخل کوره های دوار صورت می گیرد، اکسید آلومینیوم با آهک ترکیب می شود. در اثر این فرایند، ماده ای به نام سه کلسیم آلومینات به وجود می آید که یک نوع اکسید مرکب است. به علت وجود این ماده در داخل سیمان، سرعت گیرش سیمان افزایش می یابد و زودگیرتر می شود. ضمن اینکه باعث تولید حرارت بیشتر در زمان ترکیب سیمان و آب می گردد. مقاومت ملات سیمانی که از اکسید سه کلسیم آلومینات کمتر از 5% تشکیل شده است در مقابل آب دریا و آب های سولفات دار زیاد می باشد.

اکسید منیزیم(MgO) :

این اکسید هم مانند آلومینا و اکسید آهن در فرایند ساخت سیمان، نقش کمک ذوب را ایفا می کند. بنابراین مقدار آن نباید بیشتر از 5% باشد. در غیر این صورت، ممکن است با سایر ترکیبات سیمان ترکیب شود و به صورت آزاد در سیمان باقی بماند. این اکسید بعد از گرفتن ملات، با سرعت بسیار کمی با آب ترکیب و شکفته می شود. در اثر این فرایند، منبسط می گردد و حجم آن افزایش پیدا می کند. این امر باعث ایجاد ترک های موئی در ملات سیمان و بتن می شود و به مرور زمان آن را خراب می کند. توجه داشته باشید که نسبت اکسید کلسیم به سیلیس باید حداقل 2 باشد.

قلیائی ها :

عناصر سدیم و پتاسیم در سیمان به عنوان روانساز عمل می کنند. بنابراین، باید به مقدار آنها توجه نمود. چرا که اگر بیش از اندازه باشند، گیرش سیمان دچار اختلال می شود. به همین علت وزن مجموع دو عنصر، حداکثر 1% وزن سیمان می تواند باشد. عنصر کلر باعث تخریب سیمان می شود و نباید مقدار آن از 0.10 % وزنی سیمان بیشتر شود. مقدار SO3 موجود در سیمان های پرتلند، روبارهای و پوزولانی به مقدار سطح مخصوص آنها بستگی دارد.

سخن پایانی

در این مقاله درباره ترکیبات موجود در سیمان پرتلند صحبت کردیم. در صنعت ساخت و ساز به وفور از این سیمان استفاده می کنند. بسیاری از بلوک هایی که در ساخت پل ها، سدها، فرودگاه ها و … به کار می روند با استفاده از این نوع سیمان ساخته شده اند. این سیمان را در کارگاه ها و کارخانه های کوچک و بزرگ با استفاده از دستگاهی به نام بلوک زن تبدیل به بلوک های ساختمانی می کنند.

بازگشت بە لیست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

11 + 2 =