لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 35
مقدمه
سیمان چیست؟
از زمان باستان کاربرد مواد سیمانی سابقه ای طولانی دارد. مصریان قدیم از سنگ گچ ناخالص پخته استفاده می کردند. یونانی ها و رومی ها سنگ اهک پخته را بکار میبردند و بعدا افزودن اب ماسه خزه سنگ ریزه یا اجر و سفال های شکسته را به اهک اموختند و این اولین ساخت سیمان در تاریخ بود. ملات اهک در زیر اب سخت نمی شود لذا رومی ها اهک و خاکستری های اتشفشانی یا سفال های رسی پخته شده نرم را با هم اسیاب می کردند و برای ساختمان های زیر اب استفاده می نمودند.
سیمان ها مواد چسبنده اى هستند که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یک پارچه از ذرات متشکله را دارند. این تعریف از سیمان داراى آن چنان جامعیتى است که مى تواند شامل انواع چسبها از جمله چسبهاى مایع که در چسبانیدن قطعات سنگ یا سنگ و فلزات به یکدیگر بکار مى روند نیز بشود.
نمونه اى از این چسبها در صنعت سیمان در کار گذاشتن آجر نسوز در کوره سیمان مورد مصرف دارد و خاصیت اصلى آن این است که آجر نسوز ( که یک جسم سرامیکى است ) را به بدنه کوره ( آهن ) مى چسباند، همچنین انواع سیمان هاى دیگر که در دندانپزشکى مورد مصرف دارند، از جمله چسب ها مى باشد. آنچه که از کلمه سیمان در این متن مورد نظر است، آن نوع از سیمان ها است که داراى ریشه آهکى مى باشند. به عبارت دیگر سیمان هایى که ماده اصلى تشکیل دهنده آنها آهک و ماده اولیه اصلى آنها سنگ آهک است. بر این اساس سیمان ترکیبى است از اکسید کلسیم ( آهک ) با سایر اکسیدها نظیر اکسید آلومینیم، اکسید سیلیسیم، اکسید آهن، اکسید منیزیم و اکسیدهاى قلیایى که میل ترکیب با آب داشته و در مجاورت هوا و در زیر آب بمرور سخت مى گردد و داراى مقاومت مى شود.
با توجه به مشخصه فوق سیمان مى تواند داراى ترکیبات متفاوتى باشد و اصولا جزو ملاتهاى آبى محسوب مى گردد. ملاتهاى آبى از دوران گذشته شناخته شده بودند، از جمله این ملاتها آهک است که مصرى ها و یونانى ها با مخلوط کردن آن با خاکستر آتش فشانى، خاک آجر و آب به نوعى آهک آبى دست مى یافتند که خاصیت سخت شدن و فشار پذیرى داشت. با بکار بردن این ساروج رومى ها توانسته اند ساختمانهاى عظیمى بسازند که هنوز بقایاى آنها پس از گذشت چند هزار سال پا بر جا و قابل مشاهده است.
ریشه کلمه سیمان
در رم قدیم مخلوطى از خرده سنگ و آهک پخته درست مى کردند که از ترکیب این مخلوط با آب، بتن حاصل مى گردید و از این بتن براى کارهاى ساختمانى استفاده مى شد. این نوع ساختمانها را ( Opus Cdementitium ) مى نامیدند. به مرور کلمه Cementum به مخلوطهاى مورد استفاده در این نوع ساختمان سازى اطلاق گردید. منظور از Cementum نوع خاصى خرده سنگ بود که وقتى پودر آنها با آهک مخلوط مى گشت داراى خاصیت هیدرولیکى بیشتر و به مرور در مجاورت هوا و در زیر آب سخت مى گشت و داراى مقاومت قابل توجهى مى شد.
این خرده سنگ ها یا از باقیمانده هاى آتشفشان ( خاکستر آتشفشانى ) بودند و یا از خرده آجرهاى کوره آجرپزى.
- تاریخچه کشف سیمان
با توجه به اشاره اى که به ریشه کلمه سیمان شد و با توجه به اینکه سابقه ساخت آهک به زمانه قدیم ( بیش از دو هزار سال پیش ) بر مى گردد، مى توان ریشه و سابقه تولید سیمان ( منظور سیمان طبیعى) را چیزى در حد تاریخ تولید آهک دانست. در سیمان طبیعى از گرد حاصل از خاکستر آتشفشان و سنگهاى آتشفشانى ( Volcanic Tuff or Pozzolana ) و مخلوط کردن این گرد با آهک شکفته استفاده مى شود.
تا پایان نیمه اول قرن هجدهم، عواملى که ایجاد خاصیت هیدرولیکى و چسبندگى در برخى مواد مى کرد در پرده اسرار بود تا اینکه یک مهندس انگلیسى به نام جان اسمیتون به خواص مهم ترکیبات موجود در خاک رس و خاصیت سخت شدن این ترکیبات پى برد. این اکتشاف در سال 1765 و در موقعى که نامبرده بدنبال پیدا کردن مصالحى بود که داراى چسبندگى و مقاومت کافى در مقابل آب باشند، حاصل ماده این مصالح براى تجدید بناى فانوس دریایى جان اسمیتون ( Eddystone ) در نزدیکى پلیموت بود.
اسمیتون در ساختن ملاتهاى آزمایشى خود، چند جور آهک مصرف کرد و از هر یک نمونه هایى ساخت، پس از آنکه نمونه ها خود را گرفت، آنها را زیر آب گذاشت و با هم سنجید و به این نتیجه رسید که بهترین آهک از پختن نوعى سنگ آهک به نام Glamorgan بدست مى آید. از تجزیه این سنگ آهک روشن شد که حاوى مقدارى خاک رس است. این نکته سر نخ اکتشاف خواص هیدرولیکى ترکیبات خاک رس بود. در حقیقت علت کشف فوق این بود که اسمیتون در ضمن تجزیه انواع آهک ها متوجه شد آن نوع آهکى که داراى باقیمانده محلول بیشترى در اسید نیتریک باشد، داراى خاصیت هیدرولیکى بیشترى می باشد. این باقیمانده ها ( Insoluble Residue ) به علت وجود کوارتز و خاک رس در سنگ آهک مورد استفاده جهت پخت آهک مى باشند.
در سال 1776 یک نفر انگلیسى دیگر به نام James Parker سیمان هیدرولیکى دیگرى ساخت و نام آنرا سیمان رومى ( Roman Cement ) گذاشت. این سیمان ( آهک آبى ) از پختن قلوه سنگ هاى آهکى رسى ( گلاهک Septaria ) بدست آمد. این سیمان در همان سال در انگلستان به ثبت رسید.
اولین اقدم بشر که در زمینه تهیه مخلوط مصنوعى از سنگ آهک و خاک رس براى تهیه سیمان ( آهک آبى ) صورت گرفت در فرانسه و توسط ویکات ( Vicat ) در ابتدى قرن نوزدهم بود. ویکات، سنگ آهک و خاک رس را با هم مخلوط کرد و سپس به همراه آب این مخلوط را آسیاب نمود و دوغاب حاصله را پخت. گرچه نتیجه حاصله موفقیت آمیز بود، ولى عملا در فرانسه این روش ادامه داده نشده تا اینکه در انگلستان یک بناى آجرچین به نام ( Joseph Aspdin ) موفق شد از پختن مخلوطى از سنگ آهک و خاک رس ( به نسبت متفاوت و به صورت دوغاب ) در درجه حرارت بالا به نوعى آهک آبى فوق العاده جالب دست یابد. وى نام این محصول به دست آمده را سیمان پرتلند ( Port Land Cement ) گذاشت و در 21 اکتبر 1824 ویلیام اسپیدن سیمان اختراعى خود را به ثبت رسانید.
علت این نام گذارى هوشیارانه این بود که بتن ( سنگ مصنوعى ) حاصل از این آهک آبى و خرده سنگ شباهت هاى زیادى ( خصوصا از نظر رنگ ) با نوعى سنگ آهک داشت که در جنوب انگلستان و در جزیره پرتلند یافت مى شد. البته این سیمان با آنچه هم اکنون به نام سیمان پرتلند معروف است تفاوت دارد و کاملا مشابه نیست.
کار اسپدین توسط پسرش ویلیام ( William ) پیگیرى شد و نامبرده موفق گردید در سال 1843 با دست یابى به تکنیک استفاده از درجات حرارت بالاتر و ایجاد حالت عرق کردن در حین پخت به محصولى دست یابد که درصد قابل توجهى از مواد مورد استفاده به صورت گداخته شده ( Sintered ) و مابقى به صورت پخته شده درآید. منظور از گداخته شدن ( Sintering ) همان پختن در درجات حرارت بالاست، به طوریکه بخشى از مواد در حال پخت به صورت گداخته ( مذاب ) درآیند. سیمان ساخته شده توسط ویلیام اسپدین واقعا بهتر و عالى تر از سیمان هاى قبلى بوده و داراى مقاومت بیشترى بود. از این سیمان در ساختمان جدید پارلمان انگلستان ( 1840-1852 ) استفاده گردید.
کلمه سیمان به هر نوع ماده چسبنده ای اطلاق می شود که قابلیت به هم چسباندن و یکپارچه کردن قطعات معدنی را دارا باشد. در شاخه مهندسی عمرانسیمان گردی است نرم جاذب اب چسباندن سنگ ریزه که اساسا مرکب از ترکیبات پخته شده و گداخته شده اکسید کلسیم ,اکسید سیلسیم اکسید الومینیوم و اکسید اهن می باشد. ملات این گرد قادر است به مرور در مجاورت هوا یا در زیر اب سخت شود و در زیر اب در ضمن داشتن ثبات حجم مقاومت خود را حفظ نموده و در
تحقیق درباره سیمان 35 ص
