سیمان چیست؟

تولید و کاربرد سیمان در صنعت ساختمان سازی

سیمان در صنعت ساخت و ساز، یکی از مهمترین مصالحی است که بدون آن امکان ساخت هیچ سازه‌ای وجود ندارد. سیمان ماده‌ای پودری است که با اضافه کردن آب به آن، خاصیت چسبندگی پیدا می‌کند و می‌تواند به عنوان یک چسبنده بین مصالح مختلف در ساختمان استفاده شود. در این مقاله به بررسی روش تولید سیمان و کاربردهای آن در صنعت ساختمان سازی می پردازیم. همچنین، خواهید دید که چرا سیمان به عنوان یکی از اصلی‌ترین مصالح ساختمانی و نقش آن در پایداری ساختمان بسیار حائز اهمیت است.

1. مقدمه‌ای درباره‌ی سیمان و کاربردهای آن

سیمان به عنوان یکی از مهمترین مواد اولیه در صنعت ساخت و ساز ترکیبی است از سیلیس، آهک، آهن و آلومینا. یکی از کاربردهای اصلی سیمان، ساخت بتن است. بتن یکی از مواد ساختمانی پرکاربرد است که در ساخت سازه‌های بلند، پل‌ها، تونل ها, خانه‌ها و سایر زیرساخت‌ها استفاده می‌شود. سیمان به دلیل خاصیت چسبندگی بالا، مقاومت بالا و ماندگاری در طولانی مدت برای اتصال قطعات بتنی به یکدیگر، به کار می‌رود. سیمان همچنین به عنوان پوشش برای سطوح داخلی و خارجی ساختمان‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین سیمان در ساخت دیوارهای افقی و عمودی نیز به کار می‌رود.

2. تاریخچه تولید سیمان در جهان

تاریخچه تولید سیمان به دهه‌های قبل از میلاد بازمی‌گردد. اما سیمان همانند سایر محصولات، در ادامه زمان تحولاتی را پشت سر گذاشته است. سیمان در ابتدا به صورت دستی تولید می‌شد و به دلیل طولانی شدن تولید و افزایش تقاضا برای سیمان، فرآیند تولید آن به صورت صنعتی و با استفاده از ماشین آلات و تجهیزات پیشرفته در قرن نوزدهم آغاز شد.

از آن زمان به بعد، تولید سیمان در سراسر جهان به یکی از صنایع بزرگ تبدیل شده است. کشورهایی مانند چین، هند، آمریکا و اروپا از بزرگترین تولیدکنندگان سیمان در جهان هستند. در ایران نیز، صنعت سیمان به دلیل وجود منابع غنی از مواد اولیه، در دهه‌های اخیر به یکی از صنایع اصلی تولید سیمان تبدیل شده است.

استفاده از سیمان در ساخت و سازهای مختلف، از جمله خانه‌های مسکونی، جاده‌سازی، پل‌سازی و ساختمان‌های بلند، جایگاه بسیار مهمی دارد و به همین دلیل صنعت تولید سیمان یکی از صنایع مهم و حیاتی در جهان به شمار می‌رود.

3. فرآیند تولید سیمان از نظر شیمیایی و فیزیکی

سیمان یکی از مواد پایه در صنعت ساختمان سازی است و فرآیند تولید آن به دلیل پیچیدگی شیمیایی و فیزیکی آن، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. فرآیند تولید سیمان از مواد اولیه مانند سنگ آهک، خاک رس و سنگ گچ آغاز می‌شود. در این فرآیند، ابتدا مواد اولیه با هم مخلوط می‌شوند و سپس در دمای بالا حرارت دیده تا مواد مخلوط شده به وسیله واکنش‌های شیمیایی در دمای بالا (کلینکر) به سیمان تبدیل شوند.

این فرآیند شیمیایی و فیزیکی، شامل چندین مرحله می‌باشد که انجام هریک از آنها بسیار حساس است. در مرحله اول، مواد اولیه به کمک دستگاه‌های خاصی شسته می‌شوند و سپس به خشک کن‌ها منتقل می‌شوند. در مرحله دوم، مواد خشک شده به کمک دستگاه‌های خاصی آسیاب می‌شوند. در مرحله سوم، پودر سیمان به روش های مختلف با آب مخلوط می‌شود تا پس از تکمیل واکنش های شیمیایی مورد نیاز، سیمان تولید شود. سپس سیمان بسته بندی شده و به بازار عرضه می‌شود.

به طور کلی، فرآیند تولید سیمان از نظر شیمیایی و فیزیکی بسیار پیچیده است و نیاز به دانش و تجربه کافی دارد. همچنین، کیفیت مواد اولیه و دقت در هر مرحله از فرآیند تولید، تاثیر بسیاری در کیفیت سیمان خواهد داشت.

4. نوع کانی‌های استخراج شده برای تولید سیمان

برای تولید سیمان، از کانی‌های مختلفی استفاده می‌شود که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از: سنگ آهک، خاک رس، شیل، سنگ گچ، بوکسیت، سیلیس، سنگ آهن، آلومینا با ویژگی‌های مناسب.

نوع کانی‌های مورد استفاده برای تولید سیمان به ویژگی‌های آن‌ها بستگی دارد. برای مثال، سیمان پرتلند معمولاً از سنگ آهک و خاک رس تولید می‌شود که برای به دست آوردن خواص مناسب، میزان عناصری مانند سیلیس، آلومینا و آهن نیز به آن اضافه می‌شود.

در عوض، سیمان سفید که برای ساخت بناهای بسیار حساس و یا نما کاری استفاده می‌شود، از سنگ گچ و بوکسیت تولید می‌شود که درصداً کمی از عناصری مانند سیلیس، آلومینا و آهن در آن وجود دارد. در نتیجه، نوع کانی‌هایی که برای تولید سیمان استفاده می‌شوند، می‌تواند تاثیر بسیاری بر خصوصیات و ویژگی‌های سیمان تولیدی داشته باشد.

5. کاربردهای سیمان در صنعت ساختمان سازی

سیمان، این ماده ساختمانی، به دلیل خواص خود، برای ساخت بتن و ملات نیز استفاده می‌شود. سیمان، به دلیل قابلیت چسبندگی بالا، مقاومت به فشار و خمش، مقاومت به آب و هوا و مقاومت به حرارت، در ساخت بتن، ملات، کف و دیوار استفاده می‌شود.
در ساختمان‌های بتنی، سیمان به عنوان ماده اصلی بتن استفاده می‌شود. بتن، یکی از مقاوم‌ترین و پایدارترین مصالح ساختمانی است که بسیاری از ساختمان‌های بلند مرتبه، پل‌ها، تونل‌ها، مخازن آب و سازه‌های پیش ساخته از این ماده ساخته می‌شوند. همچنین، در ساخت سطوح و نصب کف‌پوش های صنعتی، نیز از سیمان استفاده می‌شود.
علاوه بر این، در ساخت دیوارهای بلوکی و سیمانی و حتی خود بلوک نیز از سیمان استفاده می‌شود. این نوع دیوارها، به دلیل سرعت اجرا و هزینه کمتر، در پروژه‌های ساختمانی کوچک و متوسط بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
بدین ترتیب، از تمام کاربردهای سیمان در صنعت ساختمان سازی می‌توان بهره‌گیری کرده و با استفاده از این ماده ساختمانی مهم، ساختمان‌های پایدار و مقاومی را احداث نمود.

6. انواع سیمان و مشخصات آن‌ها

انواع مختلفی از سیمان وجود دارد که هر کدام با مشخصات خاص خود مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از انواع سیمان، سیمان پورتلند است که از سنگ‌های آهک، خاک رس، سیلیس و آهک به دست می‌آید. سیمان پورتلند به دلیل مقاومت بالا، قابلیت چسبندگی، و مقاومت در برابر حرارت برای ساخت طرح‌های بزرگ ساختمانی از جمله پل‌ها و تونل‌ها استفاده می‌شود.
سیمان سفید نیز از سنگ‌های آهک و سیلیس به دست می‌آید و به دلیل رنگ سفید آن، در ساخت دیوارهای داخلی، سقف‌ها و کف‌ها و نمای ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
علاوه بر این، سیمان پوزولانی و سیمان نئوپورتلند نیز از جمله انواع سیمان‌های دیگر هستند که هر کدام مشخصات و کاربردهای خود را دارند. از سیمان پوزولانی به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، در ساخت سد و مخازن آب استفاده می‌شود. در حالی که سیمان نئوپورتلند به دلیل پایداری بیشتر در مقابل آب و نیاز کمتر به آب برای تولید، به عنوان یکی از سیمان‌های پایدار در صنعت ساختمان سازی شناخته می‌شود.

1) سیمان پرتلند نوع یک (I) (سیمان معمولی):

این سیمان رایج ترین و پرمصرف ترین سیمان محسوب می شود و اکثر کارخانه های دنیا این سیمان را در شرایط عادی تولید می کنند. این سیمان در شرایط آب و هوایی معمولی استفاده می شود و استفاده از آن در اکثر کارهای ساختمانی مانند پل ها، تونل ها، ساختمان های بتنی و غیره مجاز است. این سیمان در برابر سولفات ها مقاومت چندانی ندارد، بنابراین استفاده از آن در ساخت شمع ها و پی پل های در تماس با آب دریا یا آب های سولفاته مجاز نیست.

2) سیمان پرتلند نوع دو (II) (سیمان پرتلند متوسط ​​یا اصلاح شده):

این سیمان تا حدی دیرگیر و تا حدی در برابر حمله سولفات مقاوم است. بر این اساس برای ساخت کانال های فاضلاب و غیره مناسب است. دمای تولید شده توسط این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع 1 کمتر است، بنابراین برای ریختن بتن در هوای گرم مناسب است. استفاده از این نوع سیمان برای کارهایی که به شدت توسط سولفات ها مورد حمله قرار می گیرند ممنوع است. (سیمان مورد استفاده در بدنه اصلی برج میلاد نوع دوم است و علاوه بر افزودنی هایی شامل روان کننده ها، کندکننده ها و هوادهی ها) برای ساخت این نوع سیمان سعی می شود میزان C3S و C3A را به حداقل برسانیم و مقدار آن را افزایش دهیم. از C2S.

3) سیمان پرتلند نوع سه (III) (سیمان گیرش سریع):

این سیمان بسیار ریزتر آسیاب می شود و به همین دلیل سریعتر گیر می کند.

عناصر:

الف) در هوای سرد استفاده از این سیمان به تنهایی کافی نیست و به همین دلیل علاوه بر استفاده از این سیمان باید مشکلات دیگری را در شرایط یخ زدگی در نظر گرفت، مثلاً استفاده از ضدیخ. سیمان نوع (III) در اولین ساعات مصرف گرمای قابل توجهی از خود می دهد و باعث گرم شدن بتن می شود.

ب) نگهداری بتن در هوای سرد بسیار مشکل بوده و هزینه نگهداری در هوای سرد زیاد است. سیمان زودگیر مدت زمان نگهداری را کاهش می دهد و به بتن اجازه می دهد تا سریعتر به مقاومت مورد نظر برسد.

ج) در تعمیرات فوری مثلاً تعمیر بخشی از سازه ها که نیاز به استفاده سریع دارند، این سیمان کاربرد زیادی دارد و باعث می شود بتن به سرعت به مقاومت مطلوب برسد و در مدت زمان کوتاهی مورد استفاده قرار گیرد.

4) سیمان پرتلند نوع چهار (IV) (سیمان کندکننده یا سیمان پرتلند دمای پایین):

سیمان نوع چهار در حین گیرش مقداری گرما تولید می کند. میزان C3A و C3S در این سیمان نسبت به سایر انواع سیمان کمتر بوده و از C2S بیشتری استفاده شده است.

نوع چهار مصارف سیمان:

الف) مصرف این سیمان در هوای گرم حداقل دمای تولید شده توسط بتن را در هنگام گیرش کاهش می دهد، زیرا گرمای هیدراتاسیون در مدت زمان طولانی تری آزاد می شود.

ب) استفاده از این نوع سیمان در هوای گرم از اتصال سرد جلوگیری می کند.

در بتن ریزی دیوارهای بلند (دیوار مخازن آب یا استخر) به دلیل اینکه بتن ریزی لایه به لایه انجام می شود ممکن است نیم ساعت یا بیشتر طول بکشد تا لایه جدید بتن روی بتن قبلی ریخته شود. هنگام ریختن بتن لایه جدید، بتن لایه قبلی سفت می شود و پیوند خوبی بین دو لایه برقرار نمی شود. این اتصال ضعیف بین لایه های قدیم و جدید را اتصال سرد می گویند که از ضعف بتن ریزی محسوب می شود. به خصوص اگر سازه یک سازه آبی باشد، این اتصال نقطه ضعفی برای نشت آب خواهد بود. استفاده از سیمان نوع چهار در چنین مواردی زمان کافی برای بتن ریزی می دهد و لایه های قبلی هنوز واکنش نشان نداده اند تا بتوانند ارتباط خوبی با لایه های جدید برقرار کنند.

ج) از این سیمان می توان در بتن ریزی جامد به منظور کاهش تنش های حرارتی استفاده کرد. بتن حجیم بتنی است که طول، عرض و ارتفاع قابل توجهی دارد، مانند ریختن بتن برای سدها یا پی پل ها. یکی از مشکلات بتن ریزی جامد، ایجاد تنش های حرارتی است، به طوری که به دلیل حجم بتن، تبادل حرارتی عمیق بتن با محیط خارجی کندتر می شود و به همین دلیل در هنگام سخت شدن بتن، دمای آن کاهش می یابد. قسمت های مرکزی با محیط یکنواخت نیست. از این لحظه، تکامل دمای بتن تابعی از تبادلات حرارتی با محیط خارجی و همچنین تنش های حرارتی خواهد بود.

استفاده از سیمان نوع (IV) باعث کاهش دمای بخش های میانی بتن حجیم نسبت به بتن ساخته شده با سیمان نوع (I) می شود (زیرا سیمان نوع 4 گرمتر است و دمای خود را در مدت زمان طولانی تری آزاد می کند). و دوم، روابط عمومی

5) سیمان پرتلند نوع 5 (V) (سیمان ضد سولفات):

در تولید این سیمان سعی می شود تا حد امکان C3A و C3S را به حداقل برسانیم و برعکس از C2S بیشتری استفاده کنیم. این سیمان ضد سولفات بوده و در برابر حمله شدید سولفات ها به خوبی مقاومت می کند، از این رو در ساخت اسکله ها و بنادر استفاده می شود.

ب- انواع سیمان های مورد استفاده در حفر چاه:

در طول زمان حفر چاه های عمیق، چندین نوع سیمان مخصوص برای سیمان کردن لوله های حفاظتی چاه استفاده شد. در زیر به برخی از این نوع سیمان ها اشاره می شود.

1) سیمان های بنتونیت

سیمان دوغاب معمولاً در سوراخ های چاه استفاده می شود که چگالی آنها بین 14 تا 16 پوند در هر گالن است. آنها پتانسیل از دست دادن آب را دارند. اگر چنین سیمانی در پشت لوله های حفاظ قرار گیرد منجر به تخریب خاک ها به ویژه خاک های ضعیف می شود، به خصوص در مواردی که میزان سیمان مصرفی زیاد باشد.

نرخ فیلتراسیون آب سیمان در خاک های نفوذپذیر، لایه ضخیم سیمان را روی خاک بر جای می گذارد. نشت بیش از حد آب به داخل خاک ها باعث ورود آب به خاک های با پتانسیل سیال می شود که شامل امکان برهم کنش خاک های مجاور با آب می شود که در اثر تورم و انبساط باعث مسدود شدن برخی از منافذ و کاهش نفوذپذیری خاک می شود.در چنین شرایطی. بنتونیت به مخلوط دوغاب سیمان اضافه می شود تا قوام دوغاب سیمان افزایش یابد. مقدار توصیه شده بنتونیت در ترکیب سیمان تا 25 درصد وزنی است که به آن سیمان بنتونیت می گویند. طبق تعریف API، اتلاف آب از سیمان زمانی اتفاق می افتد که میزان اتلاف آب به 1000 سانتی متر مکعب در دقیقه برسد. در حالی که تجربه عملی ثابت کرده است که اگر بنتونیت اضافه شود، 25 درصد از جابجایی آب در 100 سانتی متر مکعب در دقیقه کاهش می یابد.

2) سیمان پرلیت PER LITECEMENTS

در این نوع سیمان همانطور که از نامش پیداست پرلیت اضافه می شود پرلیت دارای ساختار سلولی و وزن مخصوص کم (حدود 13 پوند بر فوت مکعب) است و از حرارت دادن نوعی ماده آتشفشانی در نقطه ذوب آن به دست می آید. سیمان ها وزن مخصوصی دارند و کمتر و تقریباً خواص سیمان های بنتونیتی را دارند، بنابراین هزینه تهیه سیمان های پرلیت بسیار گران تر از بنتونیت و سیمان های معمولی است. علاوه بر این، سیمان های پرلیت، به ویژه آنهایی که پرلیت به تنهایی به سیال اضافه می شود، یک عیب بزرگ دارند: در این نوع سیمان پرلیت، تمایل به جدا شدن از سیمان و تجمع در قسمت بالایی آن دارد. برای حل این مشکل، بنتونیت را به سیمان دوغاب پرلیت اضافه می کنند زیرا بنتونیت پرلیت را به طور یکنواخت در دوغاب پخش می کند.

3) سیمان دیاتومی

از آنجایی که دوغاب سیمانی با چگالی کم ترجیح داده می شود، برای این منظور سعی می شود مواد با چگالی کم به ترکیب معمولی سیال اضافه شود تا چگالی آن کاهش یابد، برای این منظور خاک دیاتومه به سیمان اضافه می شود. در حالی که خاک دیاتومه جرم مخصوص سیمان را کاهش می دهد، نیاز به خاصیتی دارد که می توان از مقدار زیادی آب در ترکیب سیمان استفاده کرد بدون اینکه قسمت جامد از سیمان جدا شود.

4) سیمان های گچی

گچ (CASO4.2H2O) در صورت نیاز به سیمان سخت به سیمان اضافه می شود. یکی از مزایای این نوع سیمان انسداد مناطقی است که ضایعات گل حفاری (LOST CIRCULATION) و یا Blowout (BLOW OUT) در آنها ایجاد می شود، اما به دلیل گرانی این نوع سیمان استفاده از آن توصیه نمی شود. موارد خاص. مورد.

5) سیمان رزینی RESINCEMENS

موارد استفاده از این نوع سیمان بسیار محدود است زیرا هزینه تهیه این نوع سیمان زیاد است. این نوع سیمان برای مسدود کردن خاک ها (خاک هایی که گل حفاری هدر می رود) استفاده می شود.

ج- سایر انواع سیمان:

1) سیمان نوع (A1): این سیمان همان سیمان نوع (I) است و با افزودن مواد مناسب به آن خاصیت هوابرد نیز در آن ایجاد شده است.

2) سیمان نوع (A2): این سیمان همان سیمان نوع (II) است که هوادهی نیز دارد.

3) سیمان نوع (A3): این سیمان همان سیمان نوع (III) است که هوادهی نیز دارد.

4) سیمان ضد سولفات: این نوع سیمان مشابه سیمان نوع 5 است و در برابر حمله سولفات ها مقاومت می کند.این نوع سیمان به دلیل داشتن اکسید آهن زیاد، سیمان آهن نیز نامیده می شود.

5) سیمان سفید: رنگ تیره سیمان به دلیل وجود سولفات آهن و سولفات منیزیم در سیمان است. علاوه بر این، دوده حاصل از سوخت باعث تیره شدن رنگ سیمان می شود. بنابراین برای سفید شدن سیمان باید سولفات منیزیم آهن را از سیمان خارج کرد و از سوخت مناسب بدون دوده استفاده کرد.

به همین دلیل است که برای تولید سیمان سفید از خاک رسی که میزان سولفات آهن و منیزیم آن کمتر از 8/0 درصد است استفاده می کنند و برای جبران این مقدار کم سولفات آهن و منیزیم مقدار کمی سرباره اضافه می کنند. از طرفی سوخت کوره را طوری انتخاب می کند که دوده تولید نکند (مثلا از گاز استفاده می کنند).

6) سیمان های رنگی: قرمز، زرد، آبی و … سیمان ها مانند سیمان های معمولی هستند که 2 تا 15 درصد پودر سنگ رنگی در آن استفاده می شود.

معمولا از سیمان سفید در ساخت سیمان های رنگ روشن و سیمان معمولی در ساخت سیمان های تیره رنگ استفاده می شود. معمولاً در تهیه سیمان سبز از سنگ کروم، سیمان آبی از سنگ کبالت، سیمان زرد از سنگ آهن، سیمان قرمز از اکسید آهن به شکل Fe2O3 و سیمان سیاه از اکسید آهن دو ظرفیتی (FeO) تشکیل شده است.

7) سیمان پوزولانی (سیمان خاکستر آتشفشانی): این سیمان از مخلوط کردن 15 تا 40 درصد پوزولانا با کلینکر سیمان معمولی و آسیاب کردن این مخلوط به دست می آید. معادن پوزولانای زیادی در ایران وجود دارد که می توان از آنها در تولید این سیمان استفاده کرد. پوزولان یک ماده سیلیکاته است و تقریباً شبیه سیمان است، واکنش های خاص سیمان را ندارد و خاصیت چسبندگی ندارد.

به دلیل ارزان بودن این نوع سیمان برای کارهای معمولی مانند سنگ تراشی مناسب است. این سیمان دیرگیر و تا حدی ضد سولفات است.

8) سیمان بنایی: این سیمان حسب مورد توسط مهندس یا پیمانکار تهیه می شود. این سیمان در واقع مخلوطی از سیمان معمولی به همراه پرکننده های دیگر مانند خاک رس پودری یا هیدروکسید کلسیم (آهک خشک و پودر شده) یا سنگ آهک پودری است که نسبت اختلاط آن d 70% سیمان و 30% مواد دیگر است.

9) سیمان ضد آب: این سیمان در رنگ های سفید و خاکستری تولید می شود. این سیمان انتقال آب مویرگی را تحت فشار کم یا بدون فشار کاهش می دهد، اما از انتقال بخار آب جلوگیری نمی کند.

10) سیمان چاه نفت: این سیمان با افزودن مواد شیمیایی مخصوص به کلینکر سیمانی معمولی به دست می آید. از این سیمان برای آب بندی چاه های نفت استفاده می شود. این نوع سیمان در برابر دما و فشار بالا بادوام و مقاوم است. از این سیمان می توان برای حفر چاه آب و فاضلاب استفاده کرد.

7. نحوه‌ نگهداری و حمل و نقل سیمان

در صنعت ساختمان سازی، نگهداری و حمل و نقل سیمان بسیار مهم است. سیمان باید در محیطی خشک و خنک نگهداری شود و از رطوبت و آب دوری شود. همچنین، باید از تماس با مواد شیمیایی و حرارت و سوختگی جلوگیری شود.
برای حمل و نقل سیمان نیز باید از کیفیت بالای بسته‌بندی استفاده شود. بسته‌بندی باید محکم باشد تا از ورود هوا و رطوبت به داخل آن جلوگیری شود. همچنین، باید از پالت‌های محکم استفاده کرد تا اگر سیمان در بشکه‌ قرار گرفته باشد, در حین حمل و نقل آسیب نبینند و نیز به راحتی با دستگاه‌های بارگیری قابل حمل و تخلیه باشند.
همچنین، باید برای نگهداری و حمل و نقل سیمان از کارگران و تجهیزات ایمنی استفاده کرد. کارگران باید از دستکش، ماسک و لباس‌های مخصوص استفاده کنند تا از تماس مستقیم با سیمان جلوگیری شود. همچنین، تجهیزات ایمنی باید در دسترس باشد تا در صورت بروز حادثه، کارگران بتوانند به سرعت اقدامات لازم را انجام دهند.

8. مزایای و معایب استفاده از سیمان در صنعت ساختمان سازی

استفاده از سیمان، یکی از مهمترین عوامل در ساخت و ساز و احداث ساختمان‌ها است. با این حال، همانطور که برخی از مزایای استفاده از سیمان روشن است، معایب آن را نیز باید در نظر گرفت.

مزایای استفاده از سیمان در صنعت ساختمان سازی، شامل مواردی مانند: مقاومت بسیار بالا در برابر فشار، ارتعاشات، بارهای وزنی و شرایط آب و هوایی مختلف است. همچنین، به دلیل خصوصیات پیوندی و شیمیایی آن، سیمان قابلیت چسبیدن به سایر مواد را نیز دارد و این موضوع باعث افزایش مقاومت سازه می‌شود.

با این حال، معایب استفاده از سیمان نیز وجود دارد. یکی از این معایب، تولید دی‌اکسید کربن در فرآیند ساخت سیمان است که باعث آلودگی هوا می‌شود. همچنین، سیمان باعث افزایش وزن سازه می‌شود و ممکن است به دلیل این وزن اضافی، بار سازه را بیشتر کند. همچنین، تولید سیمان یک فرآیند انرژی‌بر است و این موضوع می‌تواند منجر به آلودگی محیط زیست شود.

با توجه به این مسائل، باید در نظر داشت که استفاده از سیمان باید با دقت و مدیریت صحیح انجام شود تا از مزایا و حتی معایب آن به بهترین شکل استفاده شود.

9. تاثیرات سیمان بر محیط زیست

هر چند که سیمان به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردش، بسیار مفید است، اما تاثیرات منفی آن بر محیط زیست نباید نادیده گرفته شود.
یکی از اثرات منفی سیمان بر محیط زیست، ازدیاد گاز دی‌اکسیدکربن است. در هر تن سیمان تولید شده، بیش از 800 کیلوگرم گاز کربن دی‌اکسید به جو آزاد می شود و این مقدار بسیار زیاد است. بنابراین، تولید سیمان به دلیل این که یکی از فرایندهای پر انرژی صنعتی است، باعث افزایش گازهای گلخانه‌ای شده و به تغییرات اقلیمی منفی می‌انجامد.
همچنین، تخریب ساختمان‌ها و سایر سازه‌ها، به معنای از بین رفتن مواد ساختمانی است. این باعث می‌شود که صنعت ساختمان سازی یکی از صنایع پر مصرف منابع باشد. با توجه به این موضوع، باید از مواد ساختمانی دوستدار محیط زیست استفاده شود که بتواند در بلندمدت به محیط زیست صدمه‌ای نزند.
در نتیجه، باید در تولید و استفاده از سیمان، به مسائل محیط زیستی توجه کرد و فرآیند تولید سیمان را با مدیریت آب، انرژی و مواد موثر بر محیط زیست همراه کرد.

10. نتیجه‌گیری و پیشنهادات به کاربران در انتخاب نوع سیمان مناسب برای پروژه‌ی ساختمانی

در نتیجه، با توجه به اهمیت سیمان در ساختمان سازی، اطمینان حاصل شود که نوع سیمان مناسب و به مقدار نیاز برای پروژه‌ی ساختمانی در نظر گرفته شده است. برای این منظور، بهتر است از کارشناسان مجرب و پیمان کاران متخصص در این زمینه کمک گرفته شود.
همچنین، بهتر است که در انتخاب سیمان مناسب، نوع ساختمان، شرایط آب و هوایی، شرایط محیطی، نوع خاک و مواد دیگر استفاده شده در ساختمان در نظر گرفته شود.
پیشنهاد ما این است که پیش از شروع هر پروژه‌ی ساختمانی، از کارشناسان مجرب در این زمینه، مشاوره بگیرید و نوع سیمان مناسب برای پروژه خود را مشخص کنید. این کار باعث افزایش کیفیت ساختمان و همچنین کاهش هزینه‌های ناشی از عدم استفاده از سیمان مناسب, در آینده خواهد شد.

مقاله ما درباره تولید و کاربرد سیمان در صنعت ساختمان سازی به پایان رسید. سیمان به عنوان یک ماده مهم در ساختمان سازی، نقشی بسیار مهم در پایه‌های ساختمانی ایفا می‌کند. ما به معرفی فرایند تولید سیمان پرداختیم و نشان دادیم که چگونه می‌توان از این ماده به بهترین نحو در ساختمان سازی استفاده کرد. این مقاله برای علاقه مندان صنعت ساختمان، مهندسان و دانشجویان مفید خواهد بود و امیدواریم که اطلاعاتی که در آن به اشتراک گذاشته شده، مفید واقع شده و به افزایش دانش شما در این زمینه کمک کند.

تولید کنندگان سیمان آمریکا

سیمان ها دارای ریشه آهکی می باشند . به عبارت دیگر ماده اصلی تشکیل دهنده آنها آهک و ماده اولیه اصلی آنها سنگ آهک است . بر این اساس سیمان ترکیبی است از اکسید کلسیم (آهک) با سایر اکسید ها نظیر اکسید آلومنیوم ، اکسید سیلیسیم ، اکسید آهن ، اکسید منیزیم و اکسید های قلیایی که میل ترکیب با آب داشته و در مجاورت هوا و در زیر آب به مرور سخت می گردد و دارای مقاومت می شود .

با توجه به مشخصه فوق سیمان می تواند دارای ترکیبات متفاوتی باشد و اصولا جزو ملات های آبی محسوب می گردد . ملات های آبی از دوران گذشته شناخته شده بودند . از جمله این ملات ها آهک است که مصری ها و یونانی ها با مخلوط کردن آن با خاکستر آتشفشانی ، خاک آجر و آب به نوعی آهک آبی دست می یافتند که خاصیت سخت شدن و فشار پذیری داشت . با به کار بردن این ساروج رومی ها توانسته اند ساختمان های عظیمی بسازند که هنوز بقایای آن ها پس از گذشت چند هزار سال پا بر جا و قابل مشاهده باشد .

تاریخچه کشف سیمان

اولین اقدام بشر که در زمینه تهیه مخلوط مصنوعی از سنگ آهک و خاک رس برای تهیه سیمان (آهک آبی) صورت گرفت ، در فرانسه و توسط ویکات در ابتدای 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 ،ولی عملا در فرانسه این روش ادامه داده نشده تا اینکه در انگلستان یک بنای آجرچین موفق شد از پختن مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس (به نسبت متفاوت و بصورت دوغاب) در درجه حرارت بالا به نوعی آهک آبی فوق العاده جالب دست یابد . وی نام این محصول بدست آمده را سیمان پرتلند گذاشت و در 21 اکتبر 1824 سیمان اختراعی خود را به ثبت رسانید .

علت این نامگذاری این بود که بتن (سنگ مصنوعی) حاصل از این آهک آبی و خرده سنگ شباهت های زیادی (خصوصا از نظر رنگ) با نوعی سنگ آهک داشت که در جنوب انگلستان و در جزیره پرتلند یافت می شد . البته این سیمان با آنچه هم اکنون به نام سیمان پرتلند معروف است تفاوت دارد و کاملا مشابه نیست .

کار اسپیدین توسط پسرش ویلیام پیگیری شد و وی توانست در سال 1843 با دست یابی به تکنیک استفاده از درجات حرارت بالاتر و ایجاد حالت عرق کردن در حین پخت به محصولی دست یابد که درصد قابل توجهی از مواد مورد استفاده به صورت گداخته شده و مابقی بصورت پخته شده درآید. منظور از گداخته شدن همان پختن در درجات حرارت بالاست ، بطوریکه بخشی از مواد در حال پخت بصورت گداخته (مذاب) درآیند . سیمان ساخته شده توسط ویلیام اسپیدین واقعا بهتر و عالی تر از سیمان های قبلی بوده و دارای مقاومت بیشتری بود . از این سیمان در ساختمان جدید پارلمان انگلستان (1840_1852) استفاده گردید .

روش های پخت سیمان

روشهای مختلفی برای تولید سیمان وجود دارد . اصولا چهار روش برای تولید سیمان وجود دارد :

روش تر روش نیمه تر روش نیمه خشک روش خشک

روش تر ونیمه تر : دراین روش خاک رس مصرفی دردستگاه دوغاب ساز، تبدیل به دوغاب می گردد . سپس دوغاب خاک رس به همراه سنگ آهک درآسیاب مواد خام مخلوط و نرم گشته و تبدیل به دوغاب با غلظت بیشتری می شود . پس از تنظیمات لازم توسط آزمایشگاه ، به عنوان خوراک کوره موردمصرف قرارمی گیرد . درروش نیمه تر ، مواد خروجی از آسیاب مواد به صورت دوغاب است و قبل از ورود به کوره بوسیله فیلتر پرس ، آب آن گرفته می شود و به صورت کیک یا آماج (حبه) به کوره وارد می گردد .

روش نیمه خشک :در روش نیمه خشک مواد اولیه به صورت خشک با یکدیگر مخلوط گشته و به آسیاب مواد خام تغذیه می گردند . مواد خروجی از آسیاب به صورت پودر است . قبل از تغذیه این پودر به کوره ، مقداری آب روی آن پاشیده می شود و آنرا به صورت آماج یا حبه درآورده و به کوره تغذیه می نمایند روش خشک : در این روش مواد اولیه خشک وارد آسیاب می شوند . پودر خروجی از آسیاب مواد ، پس از تنظیم ، به عنوان خوراک کوره مصرف می گردد.

روش های مختلفی برای تولید سیمان های مختلف وجود دارد که عمدتا بستگی به تکنولوژی مورد استفاده و جنس سیمان دارد . تکنولوژی مورد استفاده برای تولید سیمان به مرور دستخوش تحول و پیشرفت بوده است . هم اکنون صنعت سیمان با برخورداری از آخرین تکنیک های اعجاب انگیز ، با استفاده از روش خشک و به کمک سیستم های اتوماتیک ،شاهد پیشرفت های شگرف در طول تاریخ 160 ساله تولید صنعتی خود می باشد . روش های تولید برخی سیمان ها نظیر سیمان آلومینایی کاملا متفاوت با روش تولید سیمان پرتلند می باشد .

تفاوت های روش خشک و تر :

در روش تر به علت آنکه نسبت به روش خشک گرد و خاک کم تری تولید می نماید برای حفظ جان کارگران مناسب تراست ، سیمان حاصل از روش تر به علت آنکه بهتر مخلوط شده است ، مرغوب تر می باشد . هزینه سوخت سیمان پزی در روش تر بیشتر است و در نتیجه سیمان گران تر تمام می شود . نگهداری مصالح در سیلوهای ذخیره به روش تر مشکل تر می باشد ، زیرا دانه های موجود در لجن آسانتر رسوب می نمایند و در نتیجه یکنواختی دانه ها با سهولت بیش تری نسبت به روش خشک به هم می خورد . بدین لحاظ سیلوهای نگهداری مصالح به روش تر باید مجهز به مخلوط کن باشند که ممکن است این مخلوط کردن به دمیدن هوا از پایین در سیلو انجام می شود که این روش و دمیدن در نگهداری مواد به روش خشک هم به کار می رود .

کوره های سیمان پزی :

الف_ کوره سیمان پزی ایستاده :

این کوره استوانه ای است . فولادی به قطر حدود 3 متر و به ارتفاع 15 متر مواد خام به صورت پودر از بالا وارد کوره شده و به آهستگی به داخل کوره می لغزد و می پزد و به شکل کلینگر بیرون می ریزد .

ظرفیت تولید سیمان این کوره کم است و روزانه به حدود 150 تن می رسد . در حال حاضر در ایران از این کوره ها استفاده نمی شود .

ب_ کوره سیمان پزی گردنده :

روش پخت سیمان در کوره های گردنده متفاوت است . در این کوره ها سیمان بصورت تر و نیمه تر پخته میشود . انتخاب روش واقعی تولید سیمان معمولا متناسب با انتخاب نوع مواد اولیه موجود و در دسترس و شرایط عملی است . روش پخت سیمان در کوره های دوار به مرور پیشرفت های زیادی کرده که از جمله آن ها کوره گردنده با پیش گرمکن است . مواد خام بصورت گندله و یا لجن از بالا وارد کوره شده و از سوی دیگر (پایین کوره) شعله می دهند . مواد خام به آهستگی از دهانه به انتهای کوره سر می خورند و به تدریج که دما افزایش می یابد ، مواد می پزند و در گرم ترین قسمت کوره دهانه های مواد در حرارت نزدیک به نقطه ذوب عرق کرده و به هم می چسبند و به صورت کلینکر در می آیند . در انتهای کوره و با کمک دستگاه خنک کننده (به وسیله عبور هوای سرد و یا جریان آب) کلینکر سرد می شود .

در کوره گردنده با پیش گرمکن قبل از ورود مواد اولیه به کوره دوار ، تنور های پیش گرمکن قرار دارند . مواد خام قبل از ورود به کوره دوار ابتدا از داخل این تنور ها عبور داده می شوند . از پایین تنوره گازهای داغ برخاسته از کوره گردنده به داخل تنوره ها وارد می شود . مواد خام در حرکت به سمت انتهای تنوره تا 800 درجه سانتیگراد گرم شده و قسمت زیادی از سنگ آهک آن پخته و مواد بصورت نیم پخت وارد کوره گردنده می شوند . در نتیجه این عمل بازده کوره افزایش یافته و آهک بیشتری با سیلیس ترکیب می شود . بعلاوه آهک آزاد کمتری در سیمان تولیدی نیز باقی می ماند . بازدهی کوره های گردنده سیمان پذی با پیش گرمکن به حدود 3500 تا 4000 تن در شبانه روز می رسد .

ترکیبات شیمیایی سیمان

مواد خام مورد مصرف در تولید سیمان در هنگام پخت با هم واکنش نشان داده و ترکیبات دیگری را بوجود می آورند . معمولا چهار ترکیب عمده به عنوان عوامل اصلی تشکیل دهنده سیمان در نظر گرفته می شوند که عبارتند از :

1- تری کلسیم سیلیکات(3CaO , SiO₂) با علامت اختصاری(C₃S)

2- دی کلسیم سیلیکات(2CaO , SiO₂) با علامت اختصاری(C₂S)

3- تری کلسیم آلومینات (3CaO , Al₂O₃)با علامت اختصاری (C_3­A)

4- تترا کلسیم آلومینو فریت (4CaO , Al₂O₃ , Fe₂O₃)با علامت اختصاری(C₄AF)

سیلیکات های C₃S و C₂S مهمترین ترکیبات سیمان در ایجاد مقاومت خمیر سیمان هیدراته می باشند . در واقع سیلیکات ها در سیمان ، ترکیبات کاملا خالصی نیستند ، بلکه دارای اکسید های جزیی به صورت محلول جامد نیز می باشند . این اکسید ها اثرات قابل ملاحظه ای در نحوه قرار گرفتن اتمها، فرم بلوری و خواص هیدرولیکی سیلیکات ها دارند . 1) تری کلسیم سیلیکات:

این ماده سریعاً وارد واکنش های شیمیایی شده و بتن را سفت می کند. C₃S در هنگام ترکیب با آب گرمای زیادی ایجاد می کند . (120 کالری بر گرم)

این ماده نقشی در مقاومت سیمان ندارد و در برابر حمله ی سولفات ها که منجر به سولفو آلومینات کلسیم می شود نیز مشکلاتی به بار می آورد، اما وجود آن در مراحل تولید، ترکیب آهک و سیلیس را تسهیل می کند.

2) دی کلسیم سیلیکات:

خصوصیات C₂S برخلاف C₃S می باشد بدین معنی که گیرش اولیه دی کلسیم سیلیکات کم است و بعد از 2 تا 7 روز و حتی تا یک ماه به تدریج وارد عملیات شیمیایی می شود (به عبارت دیگر دیرگیر است). این ماده در هنگام گرفتن گرمای کمی تولید می کند. (حدود 62 کالری بر گرم)

3) تری کلسیم آلومینات:

این ماده همان خواص (C₃S) را دارد بدین معنی که در گیرش اولیه سیمان دخالت می کند و از طرفی مقاومت بتن را در مقابل حمله ی سولفات ها می کاهد. در هنگام گیرش گرمای بیشتری نسبت به سایر اجزا سیمان تولید می کند (210 کالری بر گرم)

4) تترا کلسیم آلومینوفریت:

از نظر گیرش حد متوسط را دارد و حدود 100 کالری بر گرم گرما آزاد می کند.

میزان C₄AF در سیمان در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است و تاثیر زیادی در رفتار سیمان ندارد ولی در واکنش با گچ، سولفوفریت کلسیم را می سازد و وجود آن به هیدراسیون سیلیکات ها شتاب می بخشد.

ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند که از نظر وزن قابل ملاحظه نیستند ولی تاثیرات قابل ملاحظه ای در خواص سیمان دارند که عمدتا عبارتند از : MgO، TiO₂، Mn₂O₃، K₂O، NaO₂ که اکسیدهای سدیم و پتاسیم به نام اکسیدهای قلیایی شناخته شده اند. آزمایش ها نشان داده است که این قلیایی ها با بعضی سنگ دانه ها واکنش داده اند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیایی ها در مقاومت بتن نیز اثر دارند . ساختار ملکولی سیمان

بیش از 2 هزار سال است که بشر با اشکال گوناگونی از سیمان آشنا شده و در این مدت طیف گسترده‌ای از سازه‌های سیمانی و بتونی را نیز با استفاده از این ماده ارزشمند ارائه کرده است، اما همواره ساختار مولکولی این ماده و چرایی استحکام خیره‌کننده آن در ترکیب با آب برای دانشمندان معمایی بزرگ بوده است. اکنون این معما حل شده است. دانشمندانی در دانشگاه MIT با انجام مطالعاتی گسترده در این خصوص متوجه حقایق تازه‌ای درباره ساختار کریستالی این ماده شده‌اند که در ابعاد اتمی و در ترکیب با ساختار مولکولی آب ، ترکیب مستحکمی را خلق می‌کند . در حقیقت استحکام سیمان در ترکیب با آب برای دانشمندان همواره عجیب و بحث برانگیز بوده است.

البته در گذشته تلاش‌هایی درخصوص رمزگشایی از این معما صورت گرفته و مشخص شده بود که در سطوح اتمی، هیدرات‌های سیمان در برگیرنده مولکول‌های سیلیکایی است که در استحکام بالای این ماده در ترکیب با آب نقش قابل توجهی را ایفا می‌کند، اما اکنون تیمی از دانشمندان دانشگاه MIT دریافته‌اند مولکول‌های سیلیکای مورد نظر به شکل کریستال نیستند و این در حالی است که تاکنون این‌گونه تصور می‌شده است . بررسی‌های دقیق این دانشمندان نشان می‌دهد این ترکیب در حقیقت هیبریدی است که برخی از ویژگی‌های ساختار کریستالی و همچنین برخی مشخصه‌های ساختار بی‌شکل موادی نظیر شیشه یا یخ را در خود دارد. به نظر می‌رسد اکنون و با تکیه بر یافته‌هایی از این دست، راهکارهای تازه‌ای برای استفاده گسترده‌تر از این ماده در صنایع ساختمان‌سازی سراسر جهان ارائه شود و در عین حال از نقش آن در افزایش آلاینده‌های زیست‌محیطی از جمله دی‌اکسیدکربن کاسته شود. در حال حاضر صنایع سیمان‌سازی جهان سهم 5 درصدی در تولید آلاینده‌ای همچون دی‌اکسیدکربن اتمسفر زمین دارد .

روند تهیه سیمان

شرح کامل مراحل ساخت سیمان نیاز به حوصله و زمان زیادی دارد برای همین منظور تنها به نام بردن آن ها و شرح مختصری از آن ها اکتفا می کنیم.

1) استخراج مواد اولیه : معادل اولیه سیمان، خصوصاً سنگ آهک، خاک رس، مارل، سنگ گچ و امثال آن به صورت معدن روباز می باشد. در استخراج موادی نظیر سنگ آهک، سنگ آهن و سنگ گچ نیز نیاز به چال زنی و انجام انفجار به وسیله ی دینامیت است. معمولاً کارخانجات سیمان در نقاطی احداث می شود که به معادن سنگ آهک و خاک رس نزدیک باشد.

2) خرد کردن مواد اولیه : مواد اولیه پس از ورود به کارخانه مستقیماً به محل آسیاب ها برده شده و به وسیله ی سنگ شکن ها خرد می شود تا درشتی آنها به حداکثر حدود 10 سانتی متر برسد.

اگر فاصله ی معدن تا کارخانه زیاد باشد از سنگ شکن های ثابت استفاده می شود ولی اگر سنگ شکن ها در محل معدن مستقر باشند باید از سنگ شکن های متحرک استفاده کرد زیرا با بهره برداری مصالح، معدن به تدریج عقب نشینی می کند که در این صورت باید سنگ شکن ها هر روز سکوی خود را تغییر دهند.

3) مخلوط کردن اولیه و ذخیره سازی :

قبل از اینکه مواد خرد شده در سنگ شکن، راهی آسیاب مواد جهت پودر شدن شوند، به داخل سالنی ریخته می شوند تا بدینوسیله مقدمتاً با یکدیگر مخلوط شوند. این سالن نقش انبار و ذخیره سازی را نیز ایفا می کنند.

4) خشک کردن مواد اولیه : در برخی کارخانجات سیمان، به دلیل موقعیت خاص جغرافیایی و باران خیز بودن منطقه، برخی از مواد اولیه (خصوصاً خاک رس)، دارای رطوبتی هستند که استفاده ی مستقیم از آنها امکان پذیر نمی باشد. این رطوبت در آسیاب مرحله ی دوم ایجاد مزاحمت می کند به همین جهت این مواد را به وسیله ی هوای گرمی که در قسمت های مختلف کوره ی اصلی تولید می شود، خشک می کنند.

5) پودر کردن مخلوط مواد خام : در روش خشک تولید سیمان، ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره به صورت پودر در آیند.

6) تنظیم مواد خام : در این مرحله نمونه ها به آزمایشگاه برده می شود و اگر این نمونه با توجه به نوع سیمانی که باید تهیه شود، دارای کلیه مواد مورد نیاز با درصد لازم بوده و پراکندگی مواد در آن مطلوب باشد، آماده ی وارد شدن به کوره می باشد.

7) کوره های پیش گرم کن : مواد موجود در سیلوها چه به صورت لجن و چه به صورت پودر دارای حرارت محیط می باشد و اغلب دارای آب فیزیکی هستند که اگر به همین صورت وارد کوره شوند اولاً مصرف سوخت را بالا می برند و ثانیاً در کار پخت سیمان اخلال ایجاد می کنند به همین جهت مواد داخل سیلو قبل از ورود به کوره ی اصلی وارد کوره ی پیش گرم کن می شوند.

8) کوره ی سیمان پزی : قسمت اصلی عمل پختن در کوره صورت می گیرد. کوره سیمان یک استوانه فلزی است که طول و قطر آن متناسب با ظرفیت کارخانه می باشد.

9) خنک کن (کولر) : کلینکر خروجی از کوره دارای درجه حرارتی حدود 1000 تا 1200 درجه می باشند. بازیابی این مقدار حرارت و همچنین مشکل بودن جابجا کردن کلینکر داغ، ضرورت سرد کردن آن را مشخص می کند. خاصیت اساسی دیگر سرد کردن کلینکر، تکمیل و تشکیل کریستال های کلینگر و بالا رفتن کیفیت آن می باشد.

10) سیلو (انبار) کلینکر: کلینکر خروجی از خنک کن قبل از ورود به آسیاب سیمان در انبار ذخیره می گردد.

11) آسیاب سیمان : کلینکر را به آسیاب برده و 2 درصد سنگ گچ به آن می افزایند و سپس آن را پودر می کنند.

12) آزمایشگاه : سیمان پودر شده به طور مرتب آزمایش می شود تا خواص فیزیکی و شیمیایی آن کنترل شود و در صورت کمبود یا نقص کارهای لازم بر روی آن اعمال شود.

13) بارگیر خانه : کلینکر را پس از آسیاب به قسمت بارگیری برده و به وسیله ی پاکت های 50 کیلویی و یا به صورت فله ای به بازار عرضه می شود.

انبار کردن سیمان : در موقع انبار کردن سیمان باید دقت شود که رطوبت هوا و زمین باعث فاسد شدن سیمان نشود؛ بدین لحاظ باید آن را روی قطعات تخته که با زمین در حدود 10 سانتیمتر فاصله دارد قرار داد و تعداد کیسه هایی که روی هم قرار می گیرند نباید از 10 الی 12 کیسه بیشتر باشد زیرا در غیر این صورت سیمان های زیرین در اثر فشار سخت شده و غیرقابل مصرف می گردد. چنانچه این قطعات سخت شده به راحتی با دست به صورت پودر درآید قابل مصرف در قطعات بتنی می باشد در غیر این صورت سیمان فاسد شده و بتن ساخته شده با این نوع سیمان باربر نبود و نمی توان از آن در قطعات اصلی ساختمان مانند تیرها و ستون ها و سقف ها استفاده کرد. چنانچه این سیمان کاملا فاسد نشده باشد میتوان از آن به عنوان ملات برای فرش موزاییک و غیره استفاده کرد.

اگر بخواهیم سیمان را برای مدتی طولانی انبار کنیم، باید حتی المقدور با دیوارهای خارجی انبار فاصله داشته باشد و روی آن با ورقه های پلاستیکی پوشانیده شود تا حتی المقدور از نفوذ رطوبت به آن جلوگیری شود. اگر سیمان به طور صحیح انبار شود حتی تا یکسال بعد نیز قابل استفاده می باشد فقط ممکن است زمان گیرش آن به تاخیر بیفتد ولی اثری در مقاومت 28 روزه آن نخواهد داشت.

ملات های سیمانی :

1) ملات ماسه و سیمان : این ملات مخلوطی از ماسه و سیمان و آب به مقدار معین به طوری که مخلوط خمیری حاصل به سهولت قابل استفاده بوده و دارای خواص و وی‍ژگی های مورد نظر باشد. ملات ماسه امروزه از عمده ترین ملات هایی است که در کارهای ساختمانی و به خصوص ساختن بناهای سنگی و آجری مورد استفاده قرار می گیرد. آب مورد استفاده در ملات های سیمانی باید تمیز و فاقد مواد زیان آور بوده و به طور کلی قابل شرب باشد.

2) ملات ماسه بادی و سیمان : این ملات که معمولاً به نسبت 4 به 1 ساخته می شود بیشتر برای آجرچینی آجرهای نما مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی در ساخت ملاتهایی که در لبه های نازک اتصالات و بندکشی ها و سایر جاهای کم قطر به کار برده می شود باید از ماسه بادی و یا ماسه ریزدانه استفاده شود.

3) مخلوطی از ماسه، آهک، سیمان و آب به نسبت های معین. این ملات به دلیل قابلیت نگهداری آب در کارهای بنایی و به خصوص دیوارهای سنگی مورد استفاده قرار می گیرد.

هیدراسیون و حرارت هیدراسیون :

ماده ی مورد نظر ما خمیر سیمان است که با اختلاط آب و پودر سیمان ماده ی چسباننده ای می شود. در واقع سیلیکات ها و آلومینات های سیمان در مجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تشکیل می دهند که کم کم با گذشت زمان جسم سختی به وجود می آید. دو ترکیب عمده ی سیلیکاتی سیمان یعنی C₃S و C₂S عوامل عمده ی سخت شدن سیمان هستند و عمل هیدراسیون روی C₃S سریعتر از C₂S انجام می گیرد. C₃S در 4 هفته اولیه و C₂S پس از آن مقاومت سیمان را ایجاد می کنند . نقش این دو ترکیب در مقاومت سیمان پس از یکسال تقریباً مساوی می شود.

هیدراسیون ترکیبات سیمان گرما زا است و به میزان حرارتی که در هر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون در دمای معینی تولید می گردد، حرارت هیدراسیون گفته می شود. حرارت هیدراسیون بستگی به ترکیب شیمیایی سیمان دارد.

نرمی سیمان،عاملی موثر بر هیدراسیون :

هیدراسیون از سطح ذرات سیمان شروع می شود و مساحت تمامی سطح سیمان در هیدراسیون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی به ریزی سیمان دارد و برای کسب مقاومت سریعتر نیز، نیاز به سیمان نرم تر یا ریزتر می باشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. زیرا هزینه ی آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگر آن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش، کارایی بتن تازه و سایر موارد نیز باید مدنظر باشد.

گیرش (سخت شدگی) سیمان :

وقتی پودر سیمان با مقدار مناسبی آب مخلوط می شود تبدیل به خمیر نرمی می شود که در اثر مرور زمان حالت خمیری خود را از دست می دهد و به جسم سختی تبدیل می شود. گیرش و سخت شدن خمیر سیمان نتیجه ی یک سلسله واکنش های همزمان و پی در پی بین آب و اجزای تشکیل دهنده ی سیمان است. گیرش سیمان با درجه حرارت و رطوبت محیط اطراف تغییر می کند. زمان گیرش سیمان به دو مرحله تقسیم می شود که عبارتست از گیرش اولیه و گیرش نهایی. بعد از گیرش نهایی سختی و مقاومت خمیر سیمان مرتباً افزایش می یابد.

جایگزین هایی برای سیمان :

افزایش روز افزون جمعیت و نیاز به فضاهای مسکونی، اداری، ورزشی، آموزشی و… امری عادی واجتناب ناپذیر میباشد . در این راستا ساخت و سازها ، عملیات ساختمانی که به صورت ساخت اولیه ، مرمت ، بازسازی موقت ، بازسازی کامل بناها انجام میگیرد نیازمند علم و دانش فنی ، مصالح استاندارد ، اکیپ اجرائی ماهر و تخصص ، آگاهی و شناخت بروز افراد شاغل در بخش ساختمان است. 
با توجه به اینکه بتن ، مصالح مناسبی برای امر ساخت و ساز بوده و اهمیت بسیار بالایی دارد . شرایط تولید ، مواد اولیه ، مواد ثانویه و مواد مضاف بتن و مهمتر از همه سیمان و جایگزین های مناسب برای آن در تولید بتن بایستی مورد مطالعه کاملاً علمی، فنی و مهندسی قرار گیرد ، تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزایش مقاومت آن پیشرفت هایی حاصل شود ، هم از نظر اقتصادی در هزینه ها صرفه جویی گردد یکی از بهترین راهکارهای موجود ، یافتن جایگزینهای مناسب برای سیمان مصرفی در بتن است و در این زمینه استفاده از منابع و مصالح طبیعی با حفظ محیط زیست و منابع ارزشمند کشور ایده بسیار کارآمد و پرثمری میباشد. 
چنانچه تولید سیمان با شرایط فوق گامی در جهت پیشرفت جامعه بحساب می اید ، استفاده و بکارگیری آگاهانه و بجا از آن توسط مهندسین و افراد شاغل در بخش ساخت و ساز کشور نتایج مطلوب تری بدست می آورد.

1) استفاده از لجن های نفتی در تولید سیمان :

یکی از مسائل موجود در تمامی صنایع نفت، شامل پالایشگاهها، پتروشیمی ها، مراکز استخراج، حمل و پایانه ها، مشکل وجود لجن های حاوی فلزات سنگین و ترکیبات نفتی در مراحل مختلف فرآیند می باشد که آن را به یک مشکل جدی زیست محیطی تبدیل کرده است. استفاده از لجن های نفتی در فرآیند تولید سیمان یکی از بهترین راه ها برای حل این مشکل است. این روش در برخی از کشورهای صنعتی نظیر آمریکا، کانادا و بعضی از کشورهای اروپایی اجرا شده است. از جمله مزیت های استفاده از لجن نفتی پالایشگاهی در فرآیند تولید سیمان، تثبیت فلزات سنگین در ساختار بتن بدون هیچگونه پیامد زیست محیطی است. علاوه بر این به دلیل این که از محتوای حرارتی موجود در لجن های نفتی به عنوان تامین بخشی از سوخت کورههای مورد نیاز سیمان استفاده می کنند، هفت درصد در مصرف انرژی جهت تولید سیمان صرفه جویی می شود.

2) پوسته برنج در صنعت سیمان :

در ایران و در بعضی کشورها عمده استفاده ای که از مواد زاید کشاورزی می شود، یکی بعنوان خوراک دام و دیگری بعنوان سوخت مصرفی در کارخانه هایی مثل کارخانه تولید آجر یا برنج کشی و… است و این بخاطر ارزانی و راحتی دسترسی به این مواد است. در بسیاری موارد حتی دیده می شود که کشاورزان اقدام به سوزاندن این مواد به ظاهر اضافی می کنند. که این امر هم آلودگی های زیست محیطی را در پی دارد و هم در مواقع بارندگی موجب اسیدی شدن آب و خاک کشاورزی و درنتیجه کاهش میزان تولیدات زراعی می گردد.

اما در سالهای اخیر با پیشرفت سریع بشر در حوزه مسایل فنی و اجرایی در بخش ساختمان سازی و با تحقیقات صورت گرفته در زمینه مصالح ساختمانی و بکار گیری مواد طبیعی و تقویت و بهسازی مصالح ساختمانی مصنوعی، نوآوری ها و ابتکارات تازه و بسیار سودمندی صورت گرفته است. یکی از بهترین رهیافتها، سوزاندن و خاکستر کردن مواد زاید محصولات کشاورزی مثل پوسته و ساقه برنج (تولید سالیانه ۴۰۰۰۰ تن در جهان)، پوسته و غلاف برگ ارزن هندی (Sorghum) یا همان نیشکر چینی، غلاف برگ گندم، تیغه برگ ذرت، برگ و ساقه گیاه شاه پسند، ساقه درخت نان (Breadfruit) که بیشتر در مناطق استوایی آسیا می روید، باگاس ( تفاله ساقه نیشکر)، برگ و ساقه آفتابگردان، قسمت داخلی گیاه بامبو (Bamboo) که در مناطق با دسترسی آب بالا مثل حاشیه دریا ها و دریاچه ها و رودخانه ها و باتلاقها و … رشد می کند، و در نهایت جایگزینی خاکستر حاصل از سوزاندن مواد فوق، البته در حدود سی تا چهل درصد، بجای سیمان مصرفی در تولید بتن و در نتیجه افزایش میزان سیمان تولیدی و کاهش قیمت آن است.