همه چیز درباره سیمان خاکستری

زیرساخت ها، مسکن و حمل و نقل در قلب هر بافت شهری قرار دارند: سیمان بخشی از هر چیزی است که ما را احاطه کرده است و یکی از گسترده ترین مواد در سیاره ما است.

سیمان بر اساس ترکیب کلینکر و وجود مواد دیگر (مانند ناخالصی ها و خاکستر کوره بلند، میکرو سیلیس، پوزولان، خاکستر، رس های کلسینه شده، سنگ آهک و اجزای ثانویه) و مقاومت مکانیکی در برابر فشار و زمان گیرش، به انواع و اقسام متفاوتی طبقه بندی می شود.

فرآیند تولید سیمان خاکستری

مرحله 1 - تولید و آماده سازی مواد خام

استخراج یا تامین مواد خام مختلف که می تواند منابع طبیعی (مانند سنگ آهک، خاک رس، شیل و غیره) یا منابع جایگزین برای تولید پودر خشک مناسبی به نام خوراک خام، متشکل از نسبت های مشخصی از کلسیم (C)، سیلیس (S)، آلومینا (A) و آهن (F) برای تغذیه کوره باشد.

مرحله 2 - تولید کلینکر

مرحله دوم تولید سیمان خاکستری شامل حرارت دادن خوراک خام برای تبخیر آب، کربن زدایی و تشکیل اجزای اصلی کلینکر ( C3S، C2S، C4AF، C3A) می باشد.

حرارت مورد نیاز به واسطه مخلوط سوختی متشکل از سوخت های سنتی و سوخت های جایگزین مجاز تولید می شود (کوره سیمان به دلیل دمای احتراق بسیار بالا، زمان ماند کافی و توانایی جذب بخش معدنی در کلینکر، به طور خاص برای استفاده از سوخت جایگزین مناسب است)

قبل از ذخیره سازی، کلینکر خنک می شود تا خواص هیدرولیکی آن حفظ شود و همچنین انرژی از دست رفته در فرآیند کوره بازیابی شود.

بازیابی گرما برای استفاده داخلی (مانند خشک کردن مواد خام یا سوخت) یا استفاده خارجی (مانند برق یا آب گرم برای جامعه محلی) به حداکثر می رسد.

انتشار گاز برای جلوگیری از انتشار اجزای مربوطه (SO2، NOx، HCl، گرد و غبار، و غیره) در صورت لزوم به طور مداوم کنترل می شود.

 مرحله 3 - تولید سیمان

بسته به نوع سیمان عمل اختلاط و آسیاب کلینکر با سایر مواد اولیه (گچ، خاکستر بادی، پوزولان، خاک رس کلسینه، سنگ آهک و...)  با دقت کافی و برای رسیدن به مشخصات مورد نظر (مقاومت، انبساط، رنگ...) انجام می شود.

کنترل کیفیت

فرآیند کنترل کیفیت روی تمام مواد و سوخت های ورودی، در هر مرحله از فرآیند، روی کلینکر و سیمان انجام می شود.

چرا سیمان، خاکستری رنگ است؟

این سوال در واقع بر اساس این سوال است که چرا مواد دارای رنگ هستند. پاسخ این است که آنها درجات مختلفی از نور را منعکس و جذب می کنند. اگر ماده ای نور را به طور کامل جذب کند، سیاه به نظر می رسد و اگر تمام نور را منعکس کند، سفید به نظر می رسد. همچنین در صورتی که فقط طول موج های خاصی از نور را جذب یا منعکس کند، رنگی به نظر می رسد. سیمان خاکستری فله بین دو حد سفید و سیاه قرار دارد.

سنگ آهن مورد استفاده برای تولید سیمان سیاه رنگ است و وقتی با مواد دیگر ترکیب می شود رنگ آن را خاکستری می کند.

خاکستری از کجا می آید؟

سیمان اساساً از چهار فاز معدنی تشکیل شده است: دو سیلیکات کلسیم، یک آلومینات کلسیم و یک کریستال مخلوط به نام فریت آلومینات کلسیم (C4AF). در حالی که سه ماده اول به صورت کانی های سفید خالص ظاهر می شوند، فریت آلومینات کلسیم به دلیل محتوای آهن آن رنگ قهوه ای دارد. بنابراین از نظر تئوری، سیمان خالص قهوه ای خواهد بود. اما این فقط در تئوری است.

در حقیقت سیمان یک محصول طبیعی است و هرگز در فازهای معدنی کاملا خالص وجود ندارد. بنابراین C4AF معمولاً توسط منیزیم تحت تاثیر قرار می گیرد. با وجود لین که این ترکیبات در مقادیر کم وجود دارند، اما با این وجود برای جایگزینی جزئی یون و کلسیم C4AF  کافی هستند. از این رو، منیزیم قطبی می شود و پوسته الکترونی آهن را تغییر شکل می دهد. این امر به نوبه خود منجر به تغییر در جذب نور و خاکستری شدن رنگ آن می شود.

بنابراین، دلیل خاکستری بودن آن نیز به مواد تشکیل دهنده آن مربوط می شود.

مواد تشکیل دهنده سیمان چیست؟

سیمان ترکیبی از 65-60٪ آهک (اکسید کلسیم یا هیدروکسید کلسیم)، 25-17٪ سیلیس (دی اکسید سیلیکون)، 8-3٪ آلومینا (اکسید آلومینیوم)، 3-1٪ منیزیم (اکسید منیزیم)، 0.6-0.5٪ اکسید آهن، 0.5-0.1٪ سولفات کلسیم، 3-1٪ تری اکسید گوگرد و 1-0٪ مواد قلیایی می باشد. مواد تشکیل دهنده معمولاً از سنگ آهک، خاک رس، مارن، شیل، گچ، ماسه، بوکسیت و سنگ آهن استخراج می شوند. این مواد خام در کارخانه خرد می شوند و به صورت پودر ریز آسیاب می گردند. پودرها با هم مخلوط و وارد کوره می شوند، تا دمای بسیار بالا در حدود 2700 درجه فارنهایت حرارت می بینند و در کوره های استوانه ای بزرگ چرخان می گردند تا در حالی که گرم هستند مخلوط شوند.

تن رنگی مختلف سیمان

در سیمان پرتلند، این تا حد زیادی به میزان آهن موجود در کلینکر بستگی دارد – هر چه مقادیر آ؛هن و منیزیم موجود در آن بیشتر باشد، رنگ خاکستری آن تیره تر می شود. به عنوان مثال، در برخی کارخانجات سیمان تولیدی رنگ نسبتاً تیره ای دارد، زیرا آهن آن زیاد است، در حالی که در کارخانه دیگر، سیمانی با رنگ روشن تر با آهن کمتر تولید می شود. با این حال، سایر اجزای اصلی سیمان بر رنگ خاکستری آن تأثیر می گذارد.

چگونه رنگ سیمان بر رنگ بتن تأثیر می گذارد؟

رنگ سیمان سایه اصلی بتن را تعیین می کند. با این حال، سایر عوامل در فناوری بتن نیز می توانند نقش اساسی داشته باشند. به عنوان مثال می توان به ترکیب بتن و اثرات سطحی اشاره کرد.

سیمان انواع مختلفی دارد که هر کدام برای کاربردهای متفاوتی طراحی می شوند. سیمان سفید و خاکستری ظرفیت ساختاری اولیه یکسانی دارند اما نیازهای فرآوری متفاوتی دارند.

عوامل تاثیر گذار بر رنگ

تولیدکنندگان، مواد اولیه تولید سیمان را از معادن به دست می آورند. از طرفی، مواد اولیه ای که از آن ها برای تولید سیمان استفاده می کنند بر رنگ سیمان اثر می گذارد.

سیمان خاکستری فله رنگ خود را از مواد خام حاوی اکسیدهای آهن، منگنز، کروم و منیزیم به دست می آورد. از طرفی، سیمان سفید از سنگ آهک ساخته شده و ممکن است حاوی سنگ مرمر خرد شده باشد که این امر سبب می گردد رنگ آن بسیار سفید باشد.

سیمان سفید و خاکستری فرآیندهای آسیاب و حرارت دهی یکسانی را طی می کنند. مواد خام در یک کوره با دمای 2600+ درجه فارنهایت گرم می شوند تا گلوله های خاکستری به نام کلینکر ایجاد شود. سپس گچ یا سنگ آهک را به کلینکر اضافه کرده و به صورت پودر ریز آسیاب می کنند.

استفاده از گچ، سیمان خاکستری بیشتری ایجاد می کند، در حالی که با استفاده از سنگ آهک پودر سفیدتری حاصل می گردد. همچنین، پودر سیمان سفید معمولاً ریزتر از  خاکستری است؛ زیرا حاوی سنگ آهک است.

هزینه تولید و خرید سیمان خاکستری فله تقریباً نصف سیمان سفید است و به همین دلیل رایج تر است. سیمان سفید دارای قابلیت های ساختاری مشابه سیمان خاکستری است، اما در مقایسه با قیمت آن، گران تر است. به دلیل بالاتر بودن هزینه سیمان سفید، بیشتر برای نمای ظاهری ساختمان ها استفاده می شود و کاربردهای ساختاری کمتری دارد.

رنگ سیمان کجا نقش دارد؟

در نظارت بر کیفیت، کارشناسان به طور مرتب کیفیت را در نقاط بحرانی تولید سیمان بررسی می کنند. به عنوان مثال، ترکیب شیمیایی ترکیبات ناخالص و همچنین کیفیت سیمان پس از عبور از آسیاب مورد بررسی قرار می گیرد. تکنیک های اندازه گیری چند تحلیلی مؤثر مانند آنالیز فلورسانس اشعه ایکس استفاده می شود، اما طیف سنجی نور نیز به کار می رود. در استفاده از این تکنیک ها، نور بازتابنده نمونه را بررسی کرده و در ارتباط با پراش پرتو ایکس می توان در مورد شرایط تولید نتیجه گیری کرد.

همچنین در کارخانجات تولید سیمان بررسی می کردد که آیا محتوای اکسیژن در سیستم کوره برای تولید کلینکر مناسب است یا خیر. برای مشتریان معمولاً مهم است که رنگ سیمان یکنواخت باشد. از آنجایی که سمنت ها از مواد خام طبیعی حاصل می شوند، تغییرات رنگ جزئی همیشه ممکن است رخ دهد. با این حال، این تغییرات معمولاً بر نتیجه رنگ بتن تأثیر نمی گذارد.

آنالیز کیفیت در گذشته به چه صورت بود؟

زمانی که آنالیز آزمایشگاهی توسعه نیافته بود، مدیران آزمایشگاه ها به رنگ کلینکر نگاه می کردند و از آن به عنوان مبنایی برای نتیجه گیری در مورد کیفیت آن استفاده می کردند. اینها افرادی بودند که در امتداد کوره قدم می زدند و گوش فرا می دادند تا مطمئن شوند که فرآیند حرارتی به خوبی انجام می شود. با وجود این که تجربه آنها نقش بزرگی داشت، اما این تجربه عینی نبود. امروزه تکنیک های اندازه گیری عینی تر و همین طور پیچیده تری برای نظارت سریع و مطمئن بر کیفیت استفاده می شود.

کدام یک را انتخاب کنیم؛ خاکستری یا سفید، آیا این صرفا یک موضوع سلیقه ای است؟

بله کاملا. رنگ خاکستری سیمان فقط به ترکیب مواد اولیه بستگی دارد. انتخاب و خرید بر اساس رنگ صرفاً یک موضوع سلیقه ای است. عجیب است که این واقعیت هنوز به طور گسترده شناخته نشده است. برخی می گویند که تیره خوب است، زیرا بتن بسیار محکم و سختی ایجاد می کند. برخی از افراد نیز بر این باورند که بتن باید رنگ روشن داشته باشد تا سخت شود. این ها باور های غلطی هستند و به هیچ عنوان رنگ سیمان یا بتن نشان دهنده مقاومت آن نیست.

یلسو در زمینه تولید و توزیع انواع سیمان خاکستری طبقه بندی شده بر اساس استانداردهای بین المللی فعالیت می نماید. شما می توانید در صورت داشتن هر گونه سوالی در رابطه با خرید سیمان خاکستری فله یا خاکستری پاکتی با مشاوران مجرب ما در ارتباط باشید، تا از مشاوره همکاران ما بهره برده و بهترین خرید را با ما تجربه کنید.