همانطور که پیشتر در مقالات تخصصی به تعریف بتن و اجزا تشکیل دهنده آن پرداختیم، بتن بعنوان یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی شناخته می شود و بعد از آب جزء پر مصرف ترین منابع کره زمین می باشد. سیمان پرتلند یک ماده اتصال دهنده می باشد که برای ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای محکم شدن، سخت شدن و چسبیدن سایر مواد به هم اضافه می‌شود. سیمان به ندرت به تنهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد و عموماً برای اتصال شن و ماسه به یکدیگر استفاده می‌شود. سیمان پس از مخلوط شدن با سنگدانه ریز، ملات بنایی و یا مخلوط شدن با شن و ماسه، بتن تولید می‌کند.
این نوع از مصالح ساختمانی از طریق ترکیب شیمیایی کنترل شده از کلسیم، سیلیکون، آلومینیوم، آهن و سایر مواد تشکیل می‌شوند. مواد رایج مورد استفاده برای تولید سیمان شامل سنگ آهک و گچ یا مارن می باشد که با شیل، خاک رس، سنگ، سرباره کوره بلند، ماسه سیلیس و سنگ آهن ترکیب می‌شود.
تعیین مقدار سیمان، ماسه و سنگدانه برای مخلوط بتن به مقاومت مد نظر برای بتن بستگی دارد. بنابراین طرح اختلاط بتن فرآیندی است برای تعیین مصالح با کیفیت مناسب و نسبت مقدار آن‌ها برای تهیه بتن با خواص مورد نظر مانند کارایی، استحکام، زمان گیرش و دوام. طرح اختلاط بتن نسبت سیمان، ماسه و آب و شن را به ترتیب با توجه به حجم تعیین می کند. بنابراین طرح اختلاط ۱:۲:۴ نشان دهنده (سنگدانه:ماسه:سیمان) می باشد. به طور معمول، یک مخلوط حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد سیمان، ۶۰ تا ۷۵ درصد سنگدانه و ۱۵ تا ۲۰ درصد آب است. هوای ورودی در بسیاری از مخلوط‌های بتن نیز ممکن است ۵ تا ۸ درصد دیگر را اشغال کند.
این محصول هنگامی که برای اولین بار در اوایل قرن ۱۹ در انگلستان ساخته شد و مورد استفاده قرار گرفت، سیمان پرتلند نامیده شد. زیرا محصول هیدراتاسیون آن شبیه سنگ ساختمانی از جزیره پورتلند در سواحل بریتانیا بود. اولین اختراع برای این محصول در سال ۱۸۲۴ توسط جوزف آسپدین، یک ماسون انگلیسی به دست آمد. وزن مخصوص ذرات آن حدود ۳.۱۵ است.
در سیمان پرتلند چهار فاز اصلی وجود دارد: سیلیکات تری کلسیم(C3A)، سیلیکات دی کلسیم (C2A)، آلومینات تری کلسیم (C3A) و آلومینوفریت تترا کلسیم (C4AF). استحکام و سایر خواص بتن عمدتآ از هیدراتاسیون سیلیکات‌های تری کلسیم و دی کلسیم ناشی می‌شود.
مراحل ساخت سیمان پرتلند به شرح زیر می باشد:
مواد اولیه اصلی مورد استفاده در تولید این نوع از مصالح عبارتند از کلسیم، سیلیکون، آهن و آلومینیوم. این مواد معدنی با توجه به در دسترس بودن به شکل های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
روش اختلاط به ۲ روش انجام می‌شود:
جهت بررسی تفاوت های بازسازی نوسازی و بهسازی ویلا و انواع ساختمان و مشاهده پروژه های مرتبط با این حوزه کلیک کنید.
روش سوزاندن
فرآیند سوزاندن در کوره دوار انجام می‌شود در حالی که مواد اولیه در محور طولی آن در ۱ الی ۲ دور در دقیقه می‌چرخند. کوره دوار از لوله‌های فولادی با قطر ۲.۵ تا ۳ متر تشکیل شده است و طول آن بین ۹۰ تا ۱۲۰ متر متفاوت است. قسمت داخلی کوره با آجرهای نسوز روکش شده است. کوره بر روی ستون‌های بنایی یا بتنی تکیه داده شده و بر روی غلتک در موقعیت کمی متمایل در شیب ۱ در ۲۵ تا ۱ در ۳۰ قرار گرفته است. مخلوط خام فرآیند خشک و یا دوغاب اصلاح شده مرطوب، از انتهای بالایی به کوره تزریق می‌شود. کوره با کمک ذغال سنگ یا روغن یا گازهای داغ از انتهای پایین کوره گرم می‌شود تا شعله تولید شود. همانطور که موقعیت کوره متمایل است و به آرامی می‌چرخد، مواد شارژ شده از انتهای بالایی با سرعت ۱۵ متر در ساعت به سمت انتهای پایین حرکت می‌کند. در قسمت فوقانی، آب یا رطوبت مواد در دمای ۴۰۰ درجه سانتی گراد تبخیر می‌شود، بنابراین این فرایند به عنوان منطقه خشک شدن شناخته می‌شود، یعنی قسمت مرکزی.
انواع مختلف از این نوع محصول برای برآوردن الزامات برای اهداف خاص تولید می‌شود. انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM) C150 هشت نوع سیمان پرتلند زیر را مشخص می‌کند.
این یک سیمان کلی می باشد که در بتن برای ساخت روسازی...
جهت مطالعه ادامه مقاله اینجا کلیک کنید.
