کاربرد سیمان نسوز چیست؟ فرآیند تولید، مزایا و معایب آن

تحریریه ویکی ساختمون
سیمان نسوز

سیمان نسوز یا سیمان با آلومین بالا (Refractory Cement) با آسیاب کردن کلینکرهای آلومینا و مواد آهکی در طی فرآیند ذوب یا پخت تولید می‌شود. این نوع سیمان همچنین به سیمان دیرگداز یا آلومینیوم کلسیم نیز معروف است. سیمان نسوز به دلیل وجود ترکیبات خاص در فرآیند تولیدش، کاربردهای محدودی در حوزه عمرانی دارد. اما آنچه می‌تواند برای بسیاری از اهالی مشغول در حوزه ساخت و ساز مهم باشد، کسب اطلاعات لازم درباره خصوصیات، نحوه تولید، فواید و معایب و کاربردهای این نوع سیمان است؛ با ویکی ساختمون همراه باشید.

تاریخچه سیمان نسوز

سیمان نسوز برای اولین بار توسط Lafarge، تولید کننده سیمان ساخته شد و در سال 1925 در انگلیس در دسترس قرار گرفت. به ویژه برای کاربردهای دریایی که نیاز است ساختار در برابر حمله شیمیایی مقاومت بالایی داشته باشد، مورد استفاده قرار می‌گرفت. این سیمان در دهه 50، 60 و 70 میلادی محبوب شد، زیرا ساخت آن نسبتاً سریع انجام می‌شد.

با این حال، سیمان نسوز مستعد یک تنظیم مجدد کریستالی بود که منجر به کاهش قدرت و همچنین آسیب پذیری در برابر حمله شیمیایی در طولانی مدت قرار می‌گرفت. در دهه 70 میلادی، بسیاری از سازه‌هایی که با این سیمان ساخته شده‌اند، در زمان بهره‌برداری دچار شکست شدند و خرابی گسترده ایجاد کردند.

در سال 1975، کمیته مشورتی ساختمان محیط زیست (DOE) و کمیته مشورتی (BRAC) رهنمودهایی را برای مراحل بررسی طراحی سیمان پر آلومین منتشر کردند. این راهنما نشان می‌دهد که استفاده از سیمان پر آلومین تنها برای مصارف غیر سازه‌ای امکان پذیر است و هیچ ساختمانی نباید درعناصر باربر خود اعم از فونداسیون، تیر، ستون و سقف از این سیمان در طرح اختلاط بتن استفاده کند.

سیمان نسوز چیست؟

برخلاف سیمان پرتلند که از سیلیکات‌های کلسیم تشکیل شده است، سیمان نسور از آلومینات کلسیم (سنگ آهک یا گچ و بوکسیت) ساخته می‌شود. مواد تشکیل دهنده این نوع سیمان طبق جدول زیر است:

مواد تشکیل دهنده

درصد

سیلیس

3 تا 8

آلومینا

37 تا 41

آهک

36 تا 40

اکسید آهن

9 تا 10

تیتانیوم

1.5 تا 2

منیزیم

1

محلول نامحلول

1

سیمان پر آلومین منجر به از دست دادن مقاومت نهایی بتن می‌شود، به این دلیل که تری کلسیم آلومینا هگزا هیدرات مکعبی (C3AH6) دارای تراکم بیشتری نسبت به مونو کلسیم آلومینات دک هیدرات مونو تبدیل نشده (CAH10) است. بنابراین، اگر حجم کلی ثابت بماند، در نتیجه منجر به افزایش تخلخل مخلوط می‌شود که تأثیر جانبی بر مقاومت بتن می‌گذارد.

بیشتر بخوانید: آجر نما نسوز چیست؟ انواع، مزایا، معایب و کاربرد آن

مقاومت، تابعی از دما و نسبت آب به سیمان است. در نسبت آب به سیمان متوسط ​​و زیاد، مقاومت باقی‌مانده آنقدر کم است که برای اکثر اهداف ساختاری (اعضای باربر) قابل قبول نیست. حتی با نسبت آب به سیمان پایین نیز به اندازه‌ای تخلخل افزایش پیدا می‌کند که حملات شیمیایی ممکن است به راحتی انجام شود. بنابراین به دلیل اثرات جانبی، سیمان نسوز برای اعضای بتنی باربر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. اما ماده مفیدی برای تعمیر با عمر محدود و کارهای موقت است.

آب هیدراتاسیون سیمان پر آلومین حدود 50 درصد وزن سیمان خشک است، یعنی حدود 100 برابر آب مورد نیاز برای هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی، اما با سیمان آلومینا بالا نسبت آب به سیمان پایین در نرخ 0.35 می‌تواند عملی بوده و در حد مطلوب می‌شود. وقتی گیرش سریع از اهمیت حیاتی برخوردار باشد (برای جلوگیری از ورود آب یا ساخت و ساز موقتی بین جزر و مد) از مخلوط سیمان پرتلند معمولی و سیمان پر آلومین با نسبت مناسب استفاده می‌شود، اما مقاومت نهایی این نوع مخلوط‌ها بسیار کم است.

فرآیند تولید سیمان نسوز

روند تولید سیمان پر آلومین در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی متفاوت است. بوکسیت رسوبی باقی‌مانده است که در اثر هوازدگی در شرایط گرمسیری سنگ‌های حاوی آلومینیوم تشکیل می‌شود. این ماده از آلومینای هیدراته، اکسیدهای آهن و تیتانیوم و مقادیر کمی سیلیس تشکیل شده است.  

مواد مورد استفاده در ساخت سیمان نسوز کاملاً در کوره ذوب می‌شوند. به همین دلیل نسبت به سیمان پرتلند معمولی دارای خصوصیات متفاوتی است. از بوکسیت و آهک به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. مواد اولیه به نسبت مورد نیاز مخلوط شده و به قطعات کوچک 100 میلی‌متر خُرد می‌شوند. این توده‌ها در کوره تغذیه می‌شوند و تا نقطه همجوشی خود که 1600 درجه سانتی‌گراد است تحت گرما قرار می‌گیرند.

مواد مذاب روی صفحه فولادی می‌افتند و در کوره دوار برای خنک شدن ارسال می‌شود. این مواد که به صورت ورقه‌های شیشه‌ای هستند و کاملاً سرد شده‌اند، وارد دستگاه خُردکن شده و به قطعات کوچک‌تری به نام «کلینکر» تبدیل می‌شوند. سپس کلینکر به آسیاب سنگ‌زنی رفته و پودر می‌شود. نتیجه کل این فرآیند، تولید سیمان با آلومین بالا است.

سختی کلینکر سیمان نسوز بسیار زیاد است. از این رو مصرف برق و سایش آسیاب سنگ‌زنی بیشتر از سیمان پرتلند معمولی است. از این رو، به دلیل هزینه زیاد برق برای آسیاب، هزینه بالای سوخت برای سوختن مواد تا دمای بالا، هزینه این سیمان در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی بسیار زیاد است (حدود سه برابر).

مشخصات سیمان پر آلومین

ویژگی‌های سیمان نسوز عبارتند از:

کاربردهای سیمان نسوز

به دلیل مقامت خوردگی بالا، این سیمان برای ساخت لوله‌های آب، لوله‌های فاضلاب، تخلیه کارخانه، سازه‌های ساحلی و دودکش‌های کارخانه استفاده می‌شود. همچنین به دلیل خاصیت سخت شدن و مقاومت سریع، به طور گسترده‌ای در ساخت و سازهای دریایی و زیرساخت‌های فاضلابی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از کاربردهای دیگر این سیمان می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

مزایای سیمان نسوز

مزایای سیمان آلومینا بالا به شرح زیر است:

معایب سیمان پر آلومینا

معایب سیمان آلومینا بالا به شرح زیر است:

کلام آخر

سیمان نسوز از نظر ترکیبات و برخی خصوصیات کاملاً متفاوت از سیمان پرتلند معمولی است. از این رو استفاده سازه‌ای (اعضای باربر) از آن بسیار محدود است. این سیمان برای مواقعی که مقاومت در برابر حرارت و حملات شیمیایی مورد نیاز است، کاربر دارد.

نوشته های مشابه
خروج از نسخه موبایل