سيمان (به فارسی افغانستان: سمنت) ماده‌ای چسبنده است که قابليت چسبانيدن ذرات به يکديگر و بوجود آوردن جسم يک پارچه از ذرات متشکله را دارند و از ترکیب مصالح آهکی، رس، سیلیس و اکسید‌های معدنی در دمای ۱۴۰۰ درجه تا ۱۵۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد ساخته می‌شود. به جسم حاصل، پس از حرارت دیدن کلینگرسیمان بدست آید. اندازهٔ دانه‌های کلینگر ۲۰ میلی‌متر می‌باشد[۱] می‌گویند و از آسیاب کردن آن

اجزای تشکیل دهنده سیمان

مصالح آهکی (حدود ۶۰٪ الی ۶۷٪)
رس (حدود ۳٪ الی ۷٪)
سیلیس (۱۷٪ الی ۲۷٪)
اکسید‌های معدنی[۲]

انواع سیمان‌

سیمان پرتلند تیپ I
سیمان پرتلند تیپ II
سیمان پرتلند تیپ III
سیمان پرتلند تیپ IV
سیمان پرتلند تیپ V
سیمان پوزولان
سیمان آمیخته
سیمان برقی (پرآلومین)
سیمان رنگی
سیمان سفید
سیمان سرباره‌ای ضد سولفات
سیمان پرتلند آهکی
سیمان بنائی
سیمان نسوز
سیمان چاه نفت
سیمان پرتلند ضدآب
سیمان باگیرش تنظیم شده[۳]

روشهای ساخت سیمان

روش تر
روش نيمه تر
روش نيمه خشک
روش خشک

شیمی ترکیبات سیمان

مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساسا از اکسیدهای کلسیم و سیلیسیم و آهن تشکیل شده است. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و غیر از مقداری آهک آزاد باقی مانده، که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته است، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می‌شوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به صورت بلوری و بی شکل ظاهر می‌گردند. دانه‌های بی شکل که اکثرا شیشه‌ای هستند و دانه‌های بلوری شده، درحالی که یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی هستند. برای سیمان معمولی، درصد ترکیبات حاصل از فعل و انفعالات فوق با داشتن درصد اکسیدهای موجود در کلینکر و با فرض اینکه کریستاله شدن کامل انجام پذیرفته باشد قابل محاسبه است.[۵] چهارترکیب اصلی سیمان عبارتند از:تری کلسیم سیلیکات، دی کلسیم سیلیکات، تری کلسیم آلومینات، تترا کلسیم آلومینو فریت؛ که به ترتیب با علائم اختصاری به صورت: C4AF C3A C2S C3S نامیده می‌شوند.[۶]

معادلات بوگ

محاسبه مربوط به میزان ترکیبات سیمان حاصل از اکسیدهای اصلی تشکیل دهنده آن توسط «بوگ» انجام شده و به نام معادلات بوگ معروف می‌باشد. این معادلات درصد ترکیبات اصلی سیمان را نمایش می‌دهد.[۷]

C3S = 4.0710(CaO)-7.6024(SiO2)-1.4297(Fe2O3)-6.7187(Al2O3

C2S = 8.6024(SiO2)+1.0785(Fe2O3)+5.0683(Al2O3)-3.0710(CaO

C3A = 2.6504(Al2O3)-1.6920(Fe2O3

C4AF = 3.0432(Fe2O3

خواص ترکیبات اصلی سیمان

سیلیکات ها یعنی C2S و C3S ترکیبات اصلی و مهم سیمان می‌باشند و در حقیقت مقاومت سیمان هیدراته شده به آنها بستگی دارد. اکسیدهای تشکیل دهنده این سیلیکات ها تاثیرات مهمی روی شکل اتمی و کریستالی و خواص هیدرولیکی انها دارند. در حقیقت حضور C3A در سیمان سودمند نیست. این ترکیب نقشی در مقاومت سیمان، به جز کمی در سن اولیه آن، نداشته و بعد از سخت شدن سیمان در صورت حمله سولفاتی با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم (اترینگایت) سبب خرابی بتن می‌گردد. ولی C3A در فرایند تولید در ترکیب اکسیدکلسیم با اکسیدسیلیسیم سهولت ایجاد کرده و سودمند است. C4AF که به میزان کمی به وجود می‌آید در مقابل سه ترکیب دیگر نقش عمده‌ای در خواص سیمان ندارد. به هرحال این ترکیب با سنگ گجسولفوفریت کلسیم تشکیل می‌دهد که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات ها را تسریع می‌کند.[۸] سیمان،