ساختار شیمیایی سیمان

مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساساً از اکسیدهای کلسیم و سیلیسیم و آهن تشکیل شده‌است. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و غیر از مقداری آهک آزاد باقی مانده، که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته‌است، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می‌شوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به صورت بلوری و بی‌شکل ظاهر می‌گردند. دانه‌های بی‌شکل که اکثراً 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 محاسبه‌است. چهارترکیب اصلی سیمان عبارتند از:تری کلسیم سیلیکات (آلیت)، دی کلسیم سیلیکات (بلیت)، تری کلسیم آلومینات (آلومینات)، تترا کلسیم آلومینو فریت (فریت)؛ که به ترتیب با علائم اختصاری به صورت

C۴AF C۳A C۲S C۳S نامیده می‌شوند

سیلیکات‌ها یعنی C۲S و C۳S ترکیبات اصلی و مهم سیمان می‌باشند و مقاومت سیمان هیدراته شده به آن‌ها بستگی دارد. اکسیدهای تشکیل دهنده این سیلیکات‌ها تأثیرات مهمی روی شکل اتمی و کریستالی و خواص هیدرولیکی آن‌ها دارند. حضور C۳A 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 C۳A در فرایند تولید در ترکیب اکسیدکلسیم با اکسیدسیلیسیم سهولت ایجاد کرده و سودمند است. C۴AF که به میزان کمی به وجود می‌آید در مقابل سه ترکیب دیگر نقش عمده‌ای در خواص سیمان ندارد. به هرحال این ترکیب با سنگ گج سیمان، سولفوفریت کلسیم تشکیل می‌دهد که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات‌ها را تسریع می‌کند.

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.[۶]

C۳S = ۴٫۰۷۱۰(CaO)-7.6024(SiO۲)-۱٫۴۲۹۷(Fe۲O۳)-۶٫۷۱۸۷(Al۲O۳

C۲S = ۸٫۶۰۲۴(SiO۲)+۱٫۰۷۸۵(Fe۲O۳)+۵٫۰۶۸۳(Al۲O۳)-۳٫۰۷۱۰(CaO

C۳A = ۲٫۶۵۰۴(Al۲O۳)-۱٫۶۹۲۰(Fe۲O۳

C۴AF = ۳٫۰۴۳۲(Fe۲O۳

اجزای تشکیل دهنده سیمان

        مصالح آهکی خارجی (حدود ۶۰٪ الی ۶۷٪)

        رس (حدود ۳٪ الی ۷٪)

        سیلیس (۱۷٪ الی ۲۷٪)

        اکسیدهای معدنی[۲]

            اکسید آهن (۰/۵٪ الی ۶٪)Fe2O۳

            اکسید سدیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)Na2O

            اکسید منیزیم (۰/۱٪ الی ۴/۵٪)MgO

            اکسید پتاسیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)K2O

            اکسید آلومینیوم (۳٪ الی ۸٪)Al2O۳

Recommended Posts