تاریخچه سیمان در جهان

تاریخچه سیمان در جهان

استفاده از مواد سیمانی از زمانهای بسیار دور متداول بوده است ، مصریان قدیم گچ تکلیس شده ناخالص را بکار می بردند، یونانیان و رومی ها سنگ آهک تکلیس شده را مصرف می کردند و بعدا آموختند که به مخلوط آهک و آب، ماسه و سنگ خرد شده یا آجر و سفالهای شکسته نیز اضافه کنند.

این اولین نوع بتن در تاریخ بود. ملات آهک در زیر آب سخت نمی شود و رومی ها برای ساختمان سازی در زیر آب، سنگ و آهک و خاکستر آتشفشانی یا پودر بسیار نرم سفالهای سوخته شده را با هم آسیاب می نمودند و بکار می بردند.

سیلیس و آلومین فعال موجود در خاکستر و سفال با آهک ترکیب شده و آنچه که به اسم سیمان پوزولانی( پوزولان از اسم دهکده Politicize که در نزدیکی آتشفشان وزو قرار دارد و برای اولین بار خاکستر آتشفشانی را در این محل پیدا نمودند گرفته شده است ) شناخته شده است را تولید می نماید.

نام سیمان پوزولانی را تا به امروز برای توصیف سیمانهایی که به آسانی از آسیاب نمودن مواد طبیعی در دمای معمولی به دست می آیند بکار برده اند. بعضی از ساختمانهای رومی که در آنها آجرها بوسیله ملات به یکدیگر چسبانده شده اند مانند Coliseum در روم، وPontdu Gard در نزدیکی Nimes و سازه های بتنی مانند ساختمان Pantheon در روم تا امروز باقی مانده اند و مواد سیمانی آنها هنوز سخت و محکم است. در خرابه های نزدیک Pompeii اغلب ملات بهم چسباننده سنگ ها کمتر از خود سنگ ها ، که نسبتاً سست می باشند، هوازده شده است.

در قرون وسطی انحطاطی در کیفیت و کاربرد سیمان بوجود آمد و فقط در قرن ۱۸ بود که پیشرفتی در دانش سیمان ها حاصل شد. در سال ۱۷۵۶ که John Smeaton مامور بازسازی برج چراغ دریایی Eddy stone در فراساحل جنوب غربی انگلستان شده بود، به این نتیجه رسید که بهترین ملات وقتی به دست می آید که مواد پوزولانی با سنگ آهک حاوی نسبت قابل توجهی از مواد رسی مخلوط شود با تشخیص اینکه نقش خاک رس، که قبلاً نامناسب در نظر گرفته می شد، Smeaton اولین شخصی بود که به خواص شیمیایی آهک آبی ، یعنی ماده ای که از پخت مخلوطی از سنگ و خاک رس بدست می آید، پی برد .

متعاقبا سیمانهای آبی دیگر مانند “سیمان رومی” که Jomes Parker از کلسینه نمودن گلوله های سنگ آهک رسی آن را بدست آورد، بوجود آمد. بالاخره در سال ۱۸۲۴ Joseph Aspdin که معماری در شهر Leeds بود « سیمان پرتلند» را به ثبت رساند. این سیمان را از حرارت دادن مخلوطی از پودر نرم خاک رس و سنگ آهک سخت در کوره، تا حدودی که Co2 آن به خارج رانده شود، بدست آوردند، دمای کوره خیلی پایین تر از حد لازم برای تولید کلینکر بود .

نخستین نمونه از سیمانی که امروزه آن را بنام سیمان پرتلند می شناسیم، در سال ۱۸۴۵ بوسیله Isaac Johnson از حرارت دادن مخلوط خاک رس و سنگ آهک سست تا حد کلینکر شدن و صورت پذیرفتن واکنش های لازم برای تشکیل ترکیبات چسباننده پر قدرت تهیه گردید.

نام « سیمان پرتلند» که در ابتدا به علت تشابه رنگ و کیفیت سیمان گیرش حاصل کرده با سنگ پرتلند – سنگ آهکی که در Dorset انگلستان استخراج میشود – به آن داده شد، تا امروز در سراسر دنیا برای توصیف سیمانی که از هم در آمیختن کامل و حرارت دادن مواد آهکی و رسی یا سایر مواد حاوی سیلیس آلومین و اکسید آهن تا دمای کلینکر شدن و آسیاب نمودن کلینکر حاصل شده باقی مانده است و تعریف سیمان پرتلند در استانداردهای مختلف با توجه به اینکه بعد از پخت، سنگ گچ به آن افزوده میشود، بر این راستا قرار دارد امروزه ممکن است مواد دیگری نیز افزوده یا آمیخته شوند.

مواد تشکیل دهنده ی سیمان پرتلند:

باید توجه نمود رایج ترین و پر مصرف ترین سیمان مورد استفاده در صنعت ساختمان سازی اعم از پل، تونل، راه سازی و یا ساختمان و غیره همان ساختمان پرتلند است.

مواردی که برای پختن سیمان به کوره می روند از دو ماده اصلی تشکیل شده اند: خاک رس و سنگ آهک. ولی اگر بخواهیم به طور مجزا مواد تشکیل دهنده ی سیمان را مطالع نماییم، این مواد عبارتند از:

۱- آهک زنده ۲ – سیلیس ۳ – اکسید آلومینیوم ۴ – اکسید منیزیم ۵ – مواد دیگر

باید توجه داشت مواد فوق با نسبت های مختلف وارد کوره می شوند و این تفاوت مربوط می شود به جنس سیمان و سایر مشخصات فنی آن است. گاهی در طبیعت مخلوط سنگ آهک و خاک رس به نسبت مورد نیاز در صنعت سیمان پزی به طور دقیق یافت می شود به این اختلاط که از قبل برای بشر آماده شده است مارل MARL می گویند.

اگر در خاک رس کلیه مواد مورد نیاز سیمان پزی یافت نشود می توان مواد مورد نیاز را به ان اضافه نمود. این مواد قالباً از ضایعات کارخانه جات صنعتی بدست می آیند.