توليد / نحوه توليد سيمان

سیمان

به طور كلی به هر ماده‌ای كه خاصیت چسبانندگی داشته باشد و بتواند مواد را به یكدیگر بچسباند، سیمان گفته می‌شود.چسباننده‌ها در صنعت ساختمان بیشتر جهت چسباندن سنگدانه‌ها، قطعات بزرگتر سنگی، آجرها و … به یكدیگر به كار می‌روند. طبیعتاً اولین ماده سیمانی كه به استخدام بشر درآمد، گل بود كه هنوز هم بقایای ساختمانهای گلی در مناطق كویری قابل مشاهده است. در طول سالیان مختلف ، مواد گوناگونی به عنوان سیمان به كار رفت و امروزه چسباننده‌های بسیار متنوعی شامل انواع ملاتهای سیمانی، ملاتهای گچی، چسبهای پلیمری و… در دست است. امروزه عمده ‌ترین سیمانی كه مورد استفاده قرار می‌گیرد، سیمان پرتلند می‌باشد كه به طور مشروح در ادامه مورد بحث قرار می‌گیرد.
2ـ1ـ تاریخچه سیمان پرتلند 
یكی از مهمترین مشكلات سیمان گلی، عدم مقاومت در برابر آب بود. این مهم بشر را بر آن داشت تا تحقیقات گوناگونی جهت دسترسی به سیمان ضد آب انجام دهد و نتیجه این تحقیقات، كشف سیمانی به نام ساروج بود. ساروج تركیبی است از آهك، خاكستر، ماسه، خاك رس و لویی كه در مقایسه با گل در برابر رطوبت مقاوم است. در ایران باستان از ساروج برای ساختن آب انبارها، آبگیرها و سایر سازه‌هایی كه می‌بایست خاصیت آب‌بندی می‌داشتند استفاده می‌شد. امروزه با ابداع سیمان پرتلند، مصرف ساروج تقریباً متوقف شده است. در قرن 18 به سال 1756 میلادی هنگامی كه جان اسمیتون مأمور بازسازی برج چراغ دریایی ادیستون گردید، مطالعاتی را جهت دستیابی به یك سیمان مناسب انجام داد و به این نتیجه رسید كه بهترین سیمان وقتی بدست می‌آید كه در مخلوط آن از سنگ آهك و خاك رس استفاده شود. در سال 1824، ژوزف آسپدین به این نتیجه رسید كه جهت بدست آوردن سیمانی مناسب، مخلوط سنگ آهك و خاك رس باید حرارت داده شود و بالاخره در سال 1845، آیزاك جانسون سیمان پرتلند را به صورتی كه امروزه شناخته می‌شود ، به نام خود ثبت كرد. امروره شیوه كلی تولید سیمان پرتلند بدین صورت است كه پس از استخراج مواد اولیه (سنگ آهك و خاك رس) و آماده كردن آنها، مخلوط را تا دمای بیش از 1400 حرارت می‌دهند. حاصل این فرایند كلینكر است كه آن را پس از سرد شدن با 3 الی 4 درصد وزنی سنگ گچ (CaSo_{4 ,} 2H₂o) آسیاب می‌كنند تا پودر سیمان پرتلند بدست آید. لازم به ذكر است نام پرتلند به جهت تشابه رنگ و كیفیت سیمان سخت شده با سنگ آهكی كه در اطراف شهر پرتلند در ناحیه دُرست انگلستان وجود دارد، مورد استفاده قرار گرفته است.
2ـ2ـ تولید سیمان پرتلند
به طور كلی تولید سیمان پرتلند مراحل مختلفی دارد كه در ادامه به آن اشاره خواهند شد. لكن پیش از ذكر آنها بیان این مطلب ضروری است كه صنعت سیمان دارای دو عیب عمده زیر است:
1ـ مصرف انرژی بسیار بالا
2ـ ایجاد آلودگی محیط زیست 
و محققین و صنعتگران همواره در تلاش جهت تغییر خط تولید به گونه‌ای هستند كه این معایب تا حد امكان مرتفع گردد. 
2ـ2ـ1ـ انتخاب محل برای احداث كارخانه 
انتخاب محل مناسب جهت احداث كارخانه تولید سیمان با عوامل چندی در ارتباط است كه عبارتند از : 
1ـ كارخانه به معادن مواد اولیه (سنگ آهك و خاك رس) نزدیك باشد.
2ـ ظرفیت معادن مواد اولیه پاسخگوی نیاز دراز مدت كارخانه باشند.
3ـ كیفیت مواد اولیه در حد قابل قبولی باشد. 
4ـ كارخانه به قطبهای مصرف نزدیك باشد. 
همانطور كه مشاهده می‌شود، عوامل یك و چهار مربوط به هزینه حمل و نقل در صنعت سیمان است. از آنجا كه مواد اولیه به كارخانه و سیمان تولیدی به قطبهای مصرف بسیار بالاست، محل كارخانه باید در جایی باشد كه این هر دو مسافت حتی‌المقدور كمینه باشند. عوامل دو و سه نیز در ارتباط با انتخاب معادن مناسب جهت قرضه كارخانه است. یك معدن مناسب باید اولاً از نظر كیفیت دارای مواد قابل قبولی باشد. ثانیاً از نظر كمیت بتواند حداقل بین 100 تا 150 سال مواد اولیه كارخانه را تأمین نماید. در غیر این صورت ممكن است ساخت كارخانه از نظر اقتصادی به صرفه نباشد. از آنجا كه در ایران بیشتر سنگها آهكی به صورت رسوبی در قالب كوه هستند و در دشتهای مجاور این كوه‌ها معادن خاك رس موجود است. معمولاً حد فاصل این كوه‌ها و دشتها محل مناسبی جهت احداث كارخانه است.

2ـ2ـ2ـ استخراج و انتقال مواد اولیه 
جهت استخراج سنگ آهك معمولاً از عملیات آتش باری استفاده می‌شود. بدین صورت كه با استفاده از مواد منفجره قسمتهای مورد نظر از كوه را منفجر می‌كنند و سنگ آهك را به صورت قطعات سنگی درشت بدست می‌آورند. همچنین در استخراج خاك رس نیز، به دلیل سختی نسبتاً پایین معادن آن ، معمولاً از لودر(بیل مكانیكی )، بیلهای مكانیكی پرقدرت و بیلهای كششی استفاده می‌شود. پس از استخراج مواد اولیه آنها را با استفاده از واگن، تسمه نقاله یا كامیونهای ویژه حمل مواد اولیه به كارخانه منتقل می‌‌كنند. 
2ـ2ـ3ـ سنگ شكن 
سنگ آهكی كه از معدن بدست می‌آید، در بدو ورود به كارخانه ، به قسمت سنگ شكن منتقل می‌شود. سنگ شكنها كه وظیفه خرد كردن قطعات بزرگ سنگ و ایجاد قطعات كوچكتر را بر عهده دارند، دارای انواع گوناگون همچون سنگ شكنهای فكی ، چكشی و دورانی می‌باشند. در زیر سنگ شكنها ، سرند اولیه وجود دارد كه خرده سنگهای شكسته در سنگ شكن ، روی آن می‌ریزند. قطعات مناسب خرده سنگها كه از سرند اولیه عبور كنند، به قسمت دپوی مصالح منتقل می شوند و قطعات درشتی كه روی سرند باقی می‌مانند، مجدداً به سنگ شكن باز می‌ گردند . 
2ـ2ـ4ـ دپوی مصالح 
مواد اولیه تا زمان مصرف در قسمتی از كارخانه انبار می‌شوند . از آنجا كه مواد اولیه نسبتاً ناهمگن و غیر یكنواخت است و سیمان تولیدی باید كاملاً یكنواخت باشد، شیوه انباشتن و برداشت مصالح به گونه‌ای است كه تا حدودی این هدف را تامین كند. بدین منظور از روش ًباند همگن سازً استفاده می‌شود. در این روش ماشین مخصوصی كه دارای یك بازوی متحرك در بالاست، در طول قسمت دپو بر روی ریل حركت می‌كند و مواد آماده شده را توسط تسمه نقاله به بالا منتقل كرده ، با استفاده از بازوی متحرك، در كنار مسیر حركت خود تخلیه می‌كند. نتیجه این عمل در طول حركت رفت و برگشتی ماشین، ایجاد یك خاكریز از مصالح مورد نظر در امتداد مسیر حركت است. هر ماشین می‌ تواند دو خاكریز در طرفین خود ایجاد كند و هر كارخانه بسته به حجم تولید، به تعدادی از این ماشینها مجهز است. 
در هر صورت مواد اولیه در لایه‌های افقی بر روی هم ذخیره می‌شوند. در صورت برداشت با مقاطع عمودی، قسمت برداشتی تقریباً شامل كلیه لایه‌ها خواهد بود. 
؟
2ـ2ـ5ـ آسیاب گلوله‌ای 
در فرایند آماده سازی مواد اولیه جهت تهیه سیمان، باید این مواد كاملاً به شكل پودر درآیند. بدین منظور از آسیاب گلوله‌ای (ساچمه‌ای) استفاده می‌شود. آسیاب گلوله‌ای استوانه‌ای است كه محور آن با افق زاویه كوچكی می‌سازد ودارای ابعاد گوناگون همچون 10×4 متر است. داخل این آسیاب، گلوله‌هایی است كه در قسمتهای اولیه آن بزرگترند و هرچه به انتهای آسیاب نزدیك شود، كوچكتر می‌گردند. شیوه كار چنین است كه در حالیكه استوانه می‌چرخد، این مواد با گلوله‌ها بالا می‌روند و از بالاترین نقطه سقوط می‌كنند. توالی این صعود و سقوط ، منجر به آسیاب شدن مواد می‌شود. مواد اولیه از قسمت ورودی آسیاب داخل می‌شوند و در اثر حركت چرخشی و شیب استوانه به سمت خروجی پیش می‌روند و به صورت پودر از انتهای آن خارج می‌شوند. سنگ آهك و خاك رس هر یك در آسیابهای جداگانه‌ای آسیاب می‌شوند و پودر آنها در سیلوهای مخصوص نگهداری می‌شود. تفاوت آسیاب خاك رس با سنگ آهك آنست كه به دلیل مرطوب بودن نسبی خاك رس، آسیاب كردن آن با حرارت همراه است تا پودر خاك رس به صورت كاملاً خشك بدست آید.

2ـ2ـ6ـ تهیه خوراك كوره 
پس از آماده شدن پودر سنگ آهك وخاك رس ، نوبت به تهیه خوراك كوره می‌رسد. این عمل روشهای گوناگونی دارد و بر همین اساس ، روشهای مختلف تولید سیمان را دسته‌بندی می‌كنند. بدین منظور چهار شیوه وجود دارد كه در ادامه به آنها اشاره می‌گردد. 
2ـ2ـ6ـ1ـ روش تر 
داخل حوضچه‌هایی را از آب پر می‌كنند و سنگ آهك، خاك رس و دیگر تركیبات لازم را به نسبت معین به آن می‌افزایند. یك بازوی مكانیكی هم‌زن وظیفه اختلاط مواد و جلوگیری از ته نشین شدن آنها را بر عهده دارد. البته ممكن است از دمیدن هوای فشرده از زیر حوضچه به داخل آن هم استفاده شود. از دوغاب بدست آمده نمونه بردای كرده ، در آزمایشگاه تجزیه می‌كنند تا نسبت مواد در آن را تشخیص دهند. بدین ترتیب كمبود مواد و تركیبات در دوغاب را تعیین و با استفاده از سیلوهای كمكی، مواد لازم را به میزان كافی اضافه می‌ كنند تا دوغاب (لجن) با تركیبات مناسب بدست آید. 
دوغاب آماده شده را به كوره پخت سیمان می‌برند.

2ـ2ـ6ـ2ـ روش نیمه تر
در این شیوه، دوغاب بدست آمده از روش تر را پیش از آنكه به كوره بفرستند، داخل فیلترهایی به شكل آكاردئون می‌‌فشارند تا آب آن گرفته شود. حاصل ، خمیر سختی خواهد بود كه پس از بریدن آن به شكل استوانه‌های كوچك ، این قطعات بدست آمده را به كوره می‌فرستند. 

2ـ2ـ6ـ3ـ روش نیمه خشك
در این روش، مواد اولیه را بر روی سینی‌های دواری به نام ًدستگاه گلوله سازً ریخته، چهار الی پنج درصد آب اضافه می‌كنند. حركت دورانی سینی و رطوبت موجود باعث پیوستن پودر مواد اولیه به یكدیگر و ایجاد گلوله‌هایی به نام اماج می‌شود. این گلوله‌ها خوراك كوره خواهند بود. 
2ـ2ـ6ـ4ـ روش خشك
در این روش، پودر سنگ آهك و خاك رس به صورت خشك با یكدیگر مخلوط می‌شوند و نمونه‌هایی از‌ آن تهیه می‌شود. این نمونه‌‌ها در معرض تابش اشعه X قرار می‌گیرند و بازتاب اشعه تحلیل می‌شود. از آنجا كه هر ماده بازتاب مخصوصی از اشعه X دارد، با تحلیل طیفهای بازتابی از نمونه می‌توان درصد مواد گوناگون در نمونه را تعیین و نسبت به تنظیم آنها اقدام كرد. مخلوط حاصل به همان صورت خشك خوراك كوره خواهد بود. 

2ـ2ـ7ـ كوره 
هنگامیكه خوراك كوره به هر یك از چهار روش فوق آماده شد، باید در دمای حدود1400 درجه سانتیگراد حرارت ببیند تا فعل و انفعالات لازم به وجود آید. بدین منظور از دو نوع كوره استفاده می‌شود.

2ـ2ـ7ـ1ـ كوره قائم 
كوره قائم، استوانه‌‌ای است ایستاده به قطر معمولاً 2 تا 3 متر و ارتفاع 7 الی 10 متر كه داخل آن با لایه‌ای از آجر نسوز پوشیده شده است. خوراك كوره از بالا همراه با درصدی پودر ذغال كك وارد كوره می‌شود كه ذغال در مجاورت آتش و دمیدن هوا از پایین كوره مشتعل گشته، حرارت لازم را تأمین می‌كند. آنچه به صورت تفاله از پایین كوره خارج می‌شود، كلینكر نام دارد و جهت تولید سیمان از آن استفاده می‌شود. در حالیكه این كوره سیستم بسیار ساده‌ای داشته، زود به بهره برداری می‌رسد، غیر یكنواختی كلینكر تولید شده ، هزینه پرسنلی زیاد ، تولید كم و مصرف ذغال كك گران قیمت از مهمترین معایب آن به حساب می‌آید. علت عدم یكنواختی كلینكر آنست كه برخی از خواركهای كوره بیشتر حرارت می‌بینند و بعضی كمتر. 
2ـ2ـ7ـ2ـ كوره گردنده افقی 
كوره گردنده افقی استوانه‌ای است فلزی به قطر حدود 3 تا 4 متر و طول كافی كه گاهی تا 160 متر نیز می‌رسد. محور این كوره با افق زاویه كوچكی می‌سازد تا مواد وارد شده از بالا، در اثر حركت دورانی و شیب كوره به سمت پایین آن منتقل شوند. حرارت لازم كوره توسط مشعلی كه در قسمت انتهایی قرار گرفته و جریان‌های گرم و حرارت را از انتهای كوره به سمت ابتدای آن برقرار می‌كند تأمین می‌شود. از آنجا كه دما در داخل كوره بسیار زیاد است، جهت ‌گیری از انتقال آن به بدنه كوره ، قسمت داخلی آنرا با یك لایه آجر نسوز و همچنین عایق حرارتی (معمولاً پشم شیشه یا پشم سنگ) می‌پوشانند. در صورت خاموش كردن كوره ، تغییرات دمایی بسیار زیاد حاصله (در حدود 1400 درجه)، ایجاد شوك حرارتی می‌كند و باعث تخریب بخشهای درونی كوره می‌شوند. لذا حتی‌المقدور بجز در موارد ضروری یا تعمیر نباید كوره را متوقف نمود.
مواد اولیه از بالا وارد كوره می‌شوند. در قسمت ابتدایی كوره، مواد در دمایی حدود 800 درجه كاملاً خشك می‌شوند. در قسمت بعدی و در دمایی حدود 1000 درجه، سنگ آهك كلسینه می‌شود. یعنی Co₂ آن خارج می‌شود. در قسمت انتهایی كوره حدود 25% مواد تحت دمایی بیش از 1400 درجه ذوب می‌شوند كه این پدیده همراه با حركت دوارنی كوره باعث چسبیدن سایر مواد به یكدیگر و تولید كلینكر می‌گردد. این كلینكر به عنوان محصول نهایی كوره از قسمت انتهایی آن خارج می‌شود. 
؟
2ـ2ـ8 ـ جلوگیری از اتلاف انرژی
همانطور كه اشاره شد، در كوره‌های گردنده افقی دو جریان مخالف هم برقرار است: 1ـ جریان مواد از بالا به پایین. 
2ـ جریان هوای گرم از پایین به بالا
خروج كلینكر از پایین كوره و هوای گرم از بالای كوره ،‌باعث اتلاف بخش عظیمی از حرارت كوره و انرژی می‌شود. لزوم مقابله با این پدیده ، به ابداع شیوه‌های گوناگونی منجر شد كه در ادامه خواهد آمد. 

2ـ2ـ8 ـ1ـ پیش گرم‌كن 
پیش گرم كن متشكل از ظروفی به شكل مخروطهای ناقص معكوس است كه در بالای ورودی كوره نصب می‌شوند و مواد پیش از ورود به كوره، داخل آن می‌گردند. هوای گرم خروجی از بالای كوره داخل این ظرفهای مخروطی شده، باعث گرم شدن مواد اولیه در آن می‌شود. این مسأله هم باعث خشك شدن نسبی مواد و هم گرم شدن آنها می‌گردد و لذا به همین مقدار می‌توان از طول كوره كاست! پیش گرم كن مجهز به یك فن دمنده و تیغه‌هایی در مسیر است كه جریان هوا پس از تنظیم سرعت توسط فن، در برخورد با تیغه‌ها آشفته شده، مواد اولیه را در خود شناور نگاه می‌دارد و گرم می‌‌كند. 
2ـ2ـ8 ـ2ـ پیش كلسینه كن 
پیش كلسینه كن همانند پیش گرم كن بر مبنای استفاده هرچه بیشتر از انرژی تلف شده در بالای كوره ابداع شده است. پیش كلسینه كن بین پیش گرم كن و كوره نصب می‌شود و درصدی از مواد در اثر حرارت آن كلسینه می‌شوند. لذا به همین میزان می‌توان از طول كوره كاست و در انرژی و هزینه آن صرفه جویی نمود! 
2ـ2ـ8 ـ3ـ كولر زنجیری 
قبلاً اشاره شد كه بخش قابل توجهی از حرارت و انرژی كوره در قسمت انتهایی به دلیل خروج كلینكر داغ صورت می‌پذیرد. از طرفی كلینكر بدست آمده از كوره ـ كه دمایی بیش از 1400 درجه دارد ـ به همان صورت داغ قابل مصرف نیست و باید پیش از ادامه فرایند سیمان سرد شود. این دو نكته سبب بكار گیری سیستمی به نام كولر شد تا هر دو منظور را تأمین كند.
كولرها انواع مختلفی دارند و سیستم عمومی آنها بدین شرح است كه كلینكر داغ از كوره وارد كولر می‌شود و تحت اثر جریان هوای خنك قرار می‌گیرد. از طرفی هوایی كه در مجاورت كلینكرهای داغ گرم شده است، به داخل كوره هدایت می‌شود و میزان انرژی لازم جهت گرم كردن را كاهش می‌دهد. یكی از انواع كولرها، كولر زنجیری است كه در آن ، كلینكرها پس از خروج از كوره بر روی یك شبكه زنجیری ریخته می‌شوند و از پایین تحت دمش هوا قرار می‌گیرند. جریان هوا در حركت به بالا از میان كلینكرها ، آنها را خنك كرده، خود گرم می‌شود به داخل كوره می‌رود. 
2ـ2ـ8 ـ4ـ كولر اقماری
كولرهای اقماری عملكردی مشابه كولرهای زنجیری دارند و به صورت استوانه‌هایی با طول معین در قسمت انتهایی كوره نصب می‌شوند. این استوانه‌ها از داخل به درون كوره راه دارند. هنگامیكه كوره می‌چرخد و كلینكر آماده شده به انتهای آن می‌رسد، هر بار كه یكی از استوانه‌ها در پایین كوره قرار می‌گیرد، مقداری كلینكر داخل آن می‌ریزد. جریان هوایی كه از درون هر استوانه برقرار است، پس از خنك كردن كلینكرها به مشعل كوره منتقل می‌شود و از این طریق باعث صرفه‌جویی در مصرف سوخت كوره می‌شود. 
؟
2ـ2ـ9ـ فیلترهای الكترواستاتیك
هوای خروجی از بالای كوره، پس از عبور از پیش گرم كن، در نهایت وارد جو می‌شود. این هوا دارای مقدار قابل ملاحظه‌ای ذرات ریز معلق است كه در صورت عدم بازیافت ، باعث آلودگی محیط زیست می‌شود. جهت جدا كردن این ذرات از هوا، از فیلترهای گوناگون استفاده می‌شود. یكی از انواع این فیلترها، فیلتر الكترواستاتیك است. در این سیستم، صفحاتی فلزی با بار مثبت الكترواستاتیكی در مسیر خروجی هوا قرار می‌گیرند و ذرات هوا پیش از ورود به فیلتر به وسیله جریان برق فشار قوی، به بار منفی باردار می‌شوند. ذرات با بار منفی به سمت صفحات با بار مثبت جذب می‌شوند و هوای خروجی عاری از آنها می‌گردد. هنگامیكه ضخامت ذرات روی صفحات به حد معینی برسد، با دستگاه‌های لرزاننده صفحات را تمیز می‌كنند. ذرات بدست آمده در صورت دارا بودن قابلیت مصرف ، به قسمت خوراك كوره بازگردانده می‌شوند. لازم به ذكر است این صفحات در اثر رطوبت و اسیدی بودن گازهای كوره زنگ می‌زنند و باید هر از چندگاهی تعویض شوند. 

2ـ2ـ10ـ آسیاب نهایی كلینكر 
كلینكر خارج شده از كولر دمایی در حدود 300 درجه دارد كه هنوز مناسب ادامه روند تولید سیمان نیست ، لذا آن را در انبارهای سرپوشیده‌ای به مدت 5 تا 6 روز قرار می‌دهند تا دمای آن در مجاورت هوا به كمتر از 100 درجه ، یعنی حدود60 درجه برسد. حال این كلینكر را همراه با حدود3% وزنی سنگ گچ (CaSo_{4 ,}2H₂O) به وسیله آسیابهای گلوله‌ای آسیاب می‌كنند و پودر حاصل را با استفاده از سرند الك می‌نمایند. ذرات درشت‌تر از اندازه الك به آسیاب بازگردانده می‌شوند. آنچه در نهایت بدست می‌آید، پودر سیمان پرتلند است كه دارای 10×1 یا 10×11 ذره سیمان است. بعداً خواهیم دید كه سنگ گچ در زمان گیرش سیمان مؤثر است. 
2ـ3ـ انتقال سیمان به محل مصرف
سیمان پس از تولید در سیلوهای مخصوص ذخیره می‌شود تا از آنجا به كارگاه منتقل گردد. انتقال سیمان به دو شكل انجام می‌شود كه عبارتنداز:
1ـ پاكتی
2ـ فله‌ای 
در روش پاكتی، سیمان در پاكتهای استانداردی بسته بندی و راهی بازار مصرف می‌شود. مطابق استاندارد ، كیسه‌ها باید در وزنهای 25 یا50 كیلوگرم و حداقل دارای سه لایه كاغذی باشند كه جهت جلوگیری از نفوذ رطوبت ، بین دو تا از لایه‌ها باید غیراندود یا یكی از جنس پلاستیك باشد. بر روی پاكتهای سیمان باید علامت تجاری كارخانه ، نام تولید كننده، نوع سیمان، وزن كیسه و تاریخ تولید با رنگ مخصوص به تیپ هر سیمان نوشته شده باشد.
در روش فله‌ای، ماشین مخصوص حمل سیمان در زیر سیلو بارگیری كرده، بار خود را به سیلوی كرگاه منتقل می‌كند. هنگام تخلیه ماشین حمل سیمان، پس از اتصال لوله رابط به سیلو، با افزایش فشار و برقراری جریان هوا در لوله ، ذارت سیمان همانند سیال به داخل سیلو منتقل می‌شوند. 
2ـ4ـ فساد سیمان
دو عامل باعث فساد سیمان می‌شود كه عبارتند از: 
1ـ جذب رطوبت از محیط 
2ـ جذب CO₂ از هوا
فساد سیمان در اثر رطوبت را هیدراته شدن و در اثر جذب CO₂ را كربناته شدن گویند. به منظور جلوگیری از فاسد شدن سیمان در كارگاه، نكات چندی در مورد انبار كردن و استفاده از سیمان باید مدنظر قرار گیرد كه به آنها اشاره می‌نماییم.
1ـ در صورت انتقال سیمان از كارخانه به كارگاه به صورت كیسه‌ای ، حتماً سطح بارگیر تریلی با برزنت یا پلاستیك پوشیده شود.
2ـ هنگام تخلیه و انتقال كیسه‌ها از پاره‌ شدن آنها جلوگیری شود.
3ـ كیسه‌های رسیده به كارگاه در انبارهای سرپوشیده نگهداری شوند یا روی آنها روكش پلاستیكی قرار گیرد.
4ـ به هیچ وجه كیسه‌ها روی زمین چیده نشوند. برای قرار دادن كیسه‌ها از سطوح چوبی كه سطح آنها حداقل 20cmاز زمین فاصله دارد استفاده شود.
5ـ حداكثر تعداد 12 كیسه سیمان روی یكدیگر قرار داده شوند. 
6ـ هیچگاه بیش از مقدار مورد نیاز و پیش از زمان لازم ملات درست نشود. 
در مورد اول و سوم، جذب رطوبت در اثر بارش احتمالی مد نظر بوده است. مورد دوم مربوط به جذب رطوبت و CO₂ هواست. چهارمین مورد به جذب آب از زمین در اثر عوامل مختلف همچون جاری شدن آب در كارگاه اشاره دارد. در صورت وجود فاصله مناسب بنی سطح چوب و زمین، جریان هوا زیر كیسه‌ها برقرار شده، از مرطوب شدن آنها جلوگیری می‌‌كند (شكل 2ـ6). عدم رعایت نكته پنجم باعث می‌شود سیمان در كیسه‌های زیرین تحت فشار قرار گیرد و در اثر جذب اندكی رطوبت كلوخه شود (شكل 2ـ6). نكته ششم نیز در این رابطه است كه اگر احتمالاً یكی از محموله‌های رسیده به كارگاه فاسد یا دارای هر ایراد دیگری باشد، بتوان آن محموله را به راحتی شناسایی و جدا كرد . آخرین مسأله به فاسد شدن سیمان و عدم كارایی ملات در اثر سپری شدن زمان گیرش آن اشاره دارد. 
 

2ـ5ـ عناصر و خواص سیمان
در فرایندهای تولید و مصرف سیمان، به طور عمده در دو مرحله با تغییرات شیمیایی مواجه هستیم:
1ـ هنگامیكه مواد در دمای بیش از 1400 درجه كوره با یكدیگر فعل و انفعال شیمیایی انجام می‌دهند.
2ـ هنگام مخلوط شدن سیمان با آب و انجام واكنش هیدراتاسیون .
در سیمان عناصر گوناگونی همچون كلسیم، سیلیسیم، آلومینیوم ، آهن ، منیزیم، سدیم، پتاسیم و گوگرد وجود دارد. البته بیشتر این عناصر به صورت اكسید وجود دارند. یعنی Cao , SiO₂،AL₂O₃، Fe₂O₃ ،MgO، Na₂O، k₂O، SO₃ . (در شیمی سیمانCaO را با SiO_{2 ،}C را باAL₂O₃ ،S را با A و Fe₂O₃ را با F نمایش می‌دهند.) به این تركیبات،اكسیدهای ساده سیمان گویند. برخی از این تركیبات در فرایندهای درونی كوره با یكدیگر تركیب شده، اكسیدهای مركب زیر را به وجود می‌آورند: دی كلسیم سیلیكات C₂S ، تری كلسیم سیلیكاتC₃S، تری كلسیم آلومینات C₃A ، تتراكلسیم آلومینات فریت C₄AF مقادیر اكسیدهای ساده و مركب در آزمایشگاه تعیین می‌شوند . لكن سری فرمولهای تجربی باجو نیز در محاسبه مقادیر اكسیدهای مركب كاربرد دارند. این فرمولها عبارتنداز:

1- C₃S= 4.07(CaO) - 7.60 (SiO₂) - 6.718 (Al₂O₃) - 1.430 (Fe₂O₃) - 6.72 (SO₃)

2- C₂S= 2.867 (SiO₂) - 0.754 (C₃S)

3- C₃A= 2.65 (AL₂O₃) - 1.692 (Fe₂O₃)

4- C₄A = 3.043 (Fe₂O₃) (1-2)

هر كدام از اكسیدهای مركب ، مسؤول بخشی از خواص سیمانند. قسمت عمده سیمان از سیلیكاتهای كلسیم (حدود 50 درصدC₃Sو بین 20 تا25 درصدC₂S) تشكیل می‌شود و كلیه خواص مفید همچون چسبندگی، ثبات، مقاومت و … مربوط به آنهاست. تفاوتC₃S با C₂S در آنست كهC₃S با آب سریع واكنش داده، مقاومت اولیه را همراه با حرارت هیدراتاسیون زیاد تولید می‌كند. اما C₂Sكندتر واكنش نشان داده ، با تولید حرارت هیداراتاسیون كمتر، تأمین مقاومت نهایی سیمان را بر عهده دارد. به عبارتی مقاومت هفت روز اول توسطC₃S و مقاومت تا 28 روز و به بعد توسط C₂S تأمین می‌شود. C₃A در كوره خود به خود تولید می‌شود و تنها می‌توان میزان آن را كم كرد. C₃A اكسیدی است ناپایدار كه در مجاور عوامل سولفاتی فوراً به ماده دیگری به نام اترنژیت تبدیل می‌شود. اترنژیت در اثر جذب آب، افزایش حجم پیدا می‌كند كه باعث ترك خوردن بتن می‌شود. این پدیده را اصطلاحاً حمله سولفاتها گویند. C₃A با آب به سرعت واكنش داده، گیرش حاصل می‌ كند. جهت جلوگیری از بروز این پدیده ـ كه به آن گیرش آنی می‌گیرند ـ هنگام آسیاب نهایی كلینكر به آن بین 3 تا 4 درصد سنگ گچ (CaSO_{4 .} 2H₂O )می‌افزایند. سنگ گچ با C₃A واكنش ایجاد می‌كند و سولفو آلومینات كلسیم نامحلول (3CaO, AL₂O_{3 ,}3CaSO_4,31H₂O) به وجود می‌آورد و از این طریق از ظهور گیرش آنی جلوگیری می‌نماید. بعداً خواهیم دید جهت تهیه سیمان ضد سولفات (تیپ5) درصد C₃A را كاهش می‌دهند.C₄AF نقش چندانی در خواص سیمان ندارد و صرفاً به عنوان كاتالیزور حرارتی ایفای نقش می‌كند؛ به گونه‌ای كه اگر نباشد، دمای پخت لازم در كوره مقداری بسیار بیشتر از 1400 درجه خواهد بود. 

2ـ6ـ5ـ ضریب اشباع آهكی 
ضریب اشباع آهكی (L.S.F) گویای نسبت سنگ‌ آهك به خاك رس است و از فرمول ذیل محاسبه می‌شود.

L.S.F= ((CAO) - 0.7(SO₃₎)/2.08 (SiO₂)+1.02(AL₂O₃)+ 0.65 (Fe₂O₃)

در آزمایشگاه پس از تجزیه سنگ آهك و خاك رس ، مقادیر تركیبات مورد نظر در فرمول L.S.F را محاسبه كرده ،ضریب اشباع آهكی را بدست می‌آورند. مطابق آیین نامه مقدار این ضریب باید بین 66،0 و 02،1 باشد:

0.66<L.S.F<1.02 

اگر ضریب اشباع آهكی كمتر از 66،0 باشد، بدان معناست كه مقدار سنگ آهك در سیمان كم است و سیمان مقاومت كافی ندارد. اگر این ضریب از 02،1 تجاوز كند، بدان معنی است كه میزان سنگ آهك بیش از مقدار لازم جهت تركیب با خاك رس است . مازاد سنگ آهك، در اثر حرارت زیاد كوره و فعل و انفعالات پیچیده آن به «آهك سوخته شده آزاد» تبدیل می‌شود. تفاوت آهك سوخته شده آزاد با آهك در آنست كه تغییر حجم آهك در مجاورت آب در چند لحظه انجام شده ، پایان می‌پذیرد؛ حال آنكه این پدیده در مورد آهك سوخته شده آزاد، بسیار آهسته و طی چند سال صورت می‌گیرد و اگر این سیمان در ساخت بتن بكار رود، باعث ترك خوردن آن می‌شود . 

2ـ6ـ11ـ زمان گیرش 
تغییر وضعیت ژل سیمان از حالت خمیری به حالت جامد را گیرش گویند. زمان گیرش سیمان از آن جهت حائز اهمیت است كه كلیه عملیات انتقال ، پمپ ، در قالب ریختن و احتمالاً پرداخت سطحی بتن فقط در این بازه زمانی ممكن است. به طور كلی دو نوع زمان گیرش در مورد سیمان لحاظ می‌شود كه عبارتند از :
1ـ زمان گیرش اولیه
2ـ زمان گیرش نهایی 
آیین‌نامه حداقل گیرش اولیه را یك ساعت و حداكثر زمان گیرش نهایی را 10 ساعت (برای سیمانهای معمولی) می‌داند.
زمان گیرش با دستگاهی به نام ویكات (به نام شیمی‌دان فرانسوی) مطابق شكل 2ـ12 سنجیده می‌شود. این دستگاه شامل یك بازوی متحرك متصل به میله‌ای عمودی است كه تشكیلات سوزن همراه با عقربه نفوذ بر روی این بازو نصب است و در كنار آن صفحه مدرج عمودی قرار دارد. در كنار میله عمودی و زیر بازوی متحرك یك مخلوط ناقص بر روی صفحه پایه قرار دارد. تشكیلات سوزن شامل میله‌ای عمودی است كه در یك طرف آن سوزنی با سطح مقطع دایره به قطر 10mm و در سر دیگر سوزنی به مساحت 1mm² قرار دارد. از طرف با قطر 10mm برای تعیین میزان آب متعارف استفاده می‌شود(بخش 2ـ6ـ10) . 

جهت تعیین زمان گیرش اولیه ، خمیری از سیمان مورد نظر با درصد آب متعارف می‌سازند و از لحاظ اختلاط آب و سیمان ، زمان سنج را به كار می‌اندازند. سپس ظرف مخروطی را از خمیر حاصل پر كرده ، سطح آن را صاف می‌كنند و نوك سوزن به سطح قاعده 1mm² را بر سطح آن به صورت مماس قرار می‌‌دهند. آنگاه پیچ میله را شل می‌كنند تا سوزن تحت وزن خود و میله(300gr) به داخل خمیر سیمان فرو رود. میزان نفوذ سوزن در خمیر سیمان از روی صفحه مدرج قرائت می‌شود(ممكن است سوزن به طور كامل در خمیر فرو رود). این آزمایش در فواصل زمانی معین تكرار و هر بار میزان نفوذ سوزن در خمیر سیمان یادداشت می‌شود. مطابق تعریف، زمان گیرش اولیه زمانی است كه سوزن با سطح مقطع 1mm² به اندازه 2mm در خمیر سیمان نفوذ كند. با رسم نمودار میزان نفوذ ـ زمان می‌تواند زمان گیرش اولیه را بدست آورد(شكل 2ـ13).


جهت بدست آوردن زمان گیرش نهای ،به شیوه‌ای مشابه فوق و با استفاده از سوزن مخصوص به خود عمل می‌شود. سوزن گیرش نهایی همانند سوزن گیرش اولیه با این تفاوت است كه یك كلاهك به گونه‌ای بر روی آن نصب شده كه قاعده آن 5,0mm تا سر سوزن فاصله دارد (شكل 2ـ14). 

مطابق تعریف ، زمان گیرش نهایی زمانی است كه نوك سوزن مخصوص به اندازه 5,0mm در خمیر نفوذ كند یا قاعده كلاهك بر روی سطح خمیر بنشیند. 

در اینجا متذكر می‌شویم كه در زمان بتن ریزی ممكن است با دو نوع گیرش مواجه شویم كه عبارتنداز : 1ـ گیرش آنی 2ـ گیرش كاذب 
گیرش آنی در اثر كمبود سنگ گچ در سیمان و واكنش سریع با آب است كه برگشت پذیر نمی‌باشد. اما گیرش كاذب به علت داغ بودن كلینكر هنگام آسیاب و تبدیل سنگ گچ به گچ در اثر تبخیر شدن دو ملكول آب سنگ گچ است كه این گچ در مجاورت آب سفت می‌شود. لكن چون میزان گچ در مقایسه با حجم بتن اندك است، توانایی سفت كردن كل بتن را ندارد و شبكه‌های سفت شده در اثر هم زدن بتن با بیل یا هر وسیله دیگر گسسته شده، گیرش از بین می‌رود. در حقیقت گیرش كاذب برگشت پذیر است. 

2-6ـ12ـ نرمی ذرات 
نرمی ذرات پارامتری است از ریزی و درشتی ذرات سیمان. هر چه ذرات سیمان ریزتر باشد، سطح مخصوص آنها بیشتر و در نتیجه واكنش آنها با آب و كسب مقاومتشان سریعتر و حرارت هیدراتاسیون آنها بیشتر است. بنا به تعریف سطح مخصوص سیمان (با واحد cm²/gr ) عبارتست از مجموع سطوح ذارت موجود در یك گرم سیمان. در قدیم جهت بررسی اندازه ذرات سیمان از الك استفاده می‌شد. عمده‌ ترین ایرادهای این روش عبارتنداز:
1ـ پودر نرم سیمان چشمه‌های الك را می‌بندد و موجب كم شدن دقت آزمایش می‌‌گردد. 
2ـ چشمه‌های الك نمی‌توانند اندازه دقیق دانه‌ها را تعیین كنند.
7ـ انواع سیمان
به طور كلی سیمانهای ساختمانی به دو نوع پرتلند و غیر پرتلند تقسیم می‌شوند. در قدیم ، قیر، گچ و آهك قسمت عمده سیمانهای غیر پرتلند را تشكیل می‌داد. لكن امروزه انواع مواد پلیمری به عنوان سیمانهای غیر پرتلند مورد توجه قرار گرفته‌اند . مواد پلیمری دارای خواص بسیار گوناگون و مفیدی هستند. البته پاره‌ای مشكلات خاص خود مانند عدم مقاومت در برابر آتش ، تغییر خواص در دراز مدت واز همه مهمتر قیمت بسیار بالا را هم دارند. 
2ـ8 ـ انواع سیمان پرتلند بر مبنای استاندارد ایران
در استاندارد ایران ـ كه بر مبنای استاندارد ASTM تدوین شده ـ سیمان پرتلند به پنج تیپ (نوع) تقسیم می‌شود كه عبارتند از :
تیپ 1ـ سیمان پرتلند معمولی 
تیپ 2ـ سیمان پرتلند اصلاح شده .
تیپ3ـ سیمان پرتلند زود سخت شونده . 
تیپ 4ـ سیمان پرتلند با حرارت كم . 
تیپ 5ـ سیمان پرتلند ضد سولفات . 
تجهیزات لازم برای تولید هر پنج نوع سیمان فوق و خط تولید آنها مشابه است و عمده اختلاف در مقدار مواد اولیه و درجه حرارت كوره می‌باشد. 
2ـ8 ـ1ـ سیمان پرتلند تیپ 1 
همانطور كه از نام سیمان پیداست، به طور معمول در كارها از این نوع سیمان استفاده می‌شود؛ مگر اینكه ویژگی خاصی مدنظر قرار گیرد. در استاندارد ایران سیمان تیپ 1 به سه دسته تقسیم می‌شود كه عبارتند از : 325-1 ، 425-1، 525-1. این تقسیم بندی بر مبنای مقاومت 28 روزه نمونه‌های سیمانی است:
حداقل مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند معمولی 325ـ1، 325 kg/cm³یا ,32.5Mpaاست. 
ً ً 28 ً ً ً

ً 425ـ1، ً 425 یا ً 5 ،42 ً .
ً ً 28 ً ً ً ً

525ـ1، ً 525 یا ً 5،52 ً .

2ـ8 ـ2ـ سیمان پرتلند تیپ 2 
با اصطلاحاتی كه در خط تولید این نوع سیمان صورت پذیرفته ، درصد C₃A در آن به حداكثر 8% محدود شده است. این امر با كاستن از میزان خاك رس در مواد اولیه امكانپذیر است. چرا كه C₃A حاوی اكسید آلومینیوم ( Al₂O₃) است كه این اكسید در خاك رس وجود دارد. لذا جهت كاهش باید از میزان خاك رس كاست. 
كم شدن C₃A باعث كاهش حرارت هیدراتاسیون و همچنین مقاوم شدن سیمان (و بتن) در برابر حمله سولفاتهاست . زیرا همانطور كه در بخش 2ـ5 گفتیم، C₃A در مجاورت آب با سولفاتها تركیب شده ، ماده‌ای به نام اترنژیت به وجود می‌آورد كه در اثر جذب آب متورم می‌شود و ایجاد ترك می‌كند (به این پدیده حمله سولفاتها گویند). 

2ـ8ـ3ـ سیمان پرتلند تیپ 3
زمان گیرش این نوع سیمان، مشابه سیمان پرتلند معمولی است. اما مقاومت اولیه آن به سرعت زیاد می‌شود؛ به گونه‌ای كه در سه روز ، به مقاومت هفت روزه تیپ 1 می‌رسد. یادآوری می‌‌كنیم كه سیمان زود سخت شونده با سیمان زودگیر تفاوت دارد.مفهوم زودگیر یعنی زمان گیرش سریع كه با مفهوم كسب مقاومت سریع متفاوت است. در این نوع سیمان، كسب مقاومت سریع با آزاد شدن گرمای هیدراتاسیون زیادی همراه است و لذا نباید از این نوع سیمان در بتن ریزیهای حجیم استفاده كرد. زیرا بتن در اثر گرمای زیاد هیدراتاسیون منبسط می‌شود و در همان حال گیرش حاصل می‌كند. اما پس از سرد شدن، پدیده انقباض بتن را تحت كشش قرار می‌دهد و باعث ایجاد تركهایی در آن می‌شود. برای دستیابی به این نوع سیمان در مرحله تولید عمدتاً دو كار انجام می‌شود:
1ـ میزان C₃S در سیمان را افزایش می‌دهند. همانطور كه در بخش 2ـ5 متذكر شدیم، C₃S وظیفه تأمین مقاومت اولیه را بر عهده دارد.
2ـ در آسیاب نهایی آن را نرمتر از سیمان پرتلند معمولی می‌كنند (حدود3200cm²/gr). 
در صورت عدم دسترسی به این نوع سیمان می‌توان از سیمان پرتلند معمولی 525-1 بهره جست. 
امروزه مواد دیگری نیز به سیمان اضافه می‌كنند و سیمانهای خیلی زود سخت شونده و سوپر سخت شونده بدست می‌آورند. در مصرف این نوع سیمانها باید دقت داشت كه دقیقاً مطابق روش ارائه شده در راهنمای آن عمل شود. 
2ـ 8ـ4ـ سیمان پرتلند تیپ 4 
در این نوع سیمان از طریق كم كردن میزان C₃A C₃S ،حرارت هیدراتاسیون را تا حد زیادی كاسته‌اند و از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده می‌كنند. البته میزان تولید این نوع سیمان در دنیا كم است و سعی می‌شود از سیمانهای جایگزین (همچون تیپ 5) استفاده شود. 
در اینجا مناسب است بگوییم جهت كاستن حرارت هیدراتاسیون در بتن ریزی روشهای دیگری نیز وجود دارد كه عبارتند از : 
پیش سردكن: در این روش بجای آب از پودر یخ استفاده می‌شود . همچنین سعی بر آنست كه سنگدانه‌ها حتی المقدور خنك باشند. بدین جهت شن و ماسه را از درون تونلهای خنك كننده عبور می‌دهند. به موازات آنها از میزان مصرف سیمان در بتن نیز تا حد امكان می‌كاهند. پس سردكن : در این روش ، لوله‌های مسی یا گلوانیزه مناسبی را در لابلای محدوده بتن ریزی قرار می‌دهند و هنگام بتن ریزی و در طول زمان عمل‌آوری، از میان آنها آب یا هوای سرد عبور می‌دهند. این لوله‌ها در بتن مدفون شده ، در آن باقی می‌ماند. 
2ـ8 ـ5ـ سیمان پرتلند تیپ 5 
در این نوع سیمان ـ كه با هدف استفاده در جاهایی كه در معرض حملات سولفاتی است ساخته می‌شود ـ درصد C₃A به حداكثر 5% محدود شده است. از آنجا كه حرارت هیدارتاسیون این نوع سیمان بسیار كمتر از حرارت هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی است، می‌توان از آن در بتن ریزیهای حجیم استفاده كرد.
تذكر این نكته ضروری است كه سرعت كسب مقاومت این نوع سیمان كمتر از تیپ 1 است؛ به طوری كه در 28 روز، حدود 91% مقاومت 28 روزه سیمان تیپ 1 را بدست می‌آورد. لذا در برخی آیین‌نامه‌ها مقاومت 42 روزه این نوع سیمان به جای مقاومت 28 روزه آن لحاظ می‌شود. 
2ـ9ـ بحثی پیرامون حمله سولفاتها
تا مدتها پس از بكارگیری سیمان پرتلند معمولی در بتن، در برخی مناطق بتن كم كم سفید شده ، پودر می‌شد و می‌ریخت. این معنا توسط یك مهندس سوئدی به نام شلتون كشف شد. شلتون نشان داد در مناطقی كه مواد سولفاتی وجود دارد، سولفاتها پس از نفوذ به درون بتن با C₃A تركیب شده ، ماده‌ای به نام اترنژیت یا اترینگات به وجود می‌آورند . این ماده جدید در اثر جذب آب متورم و باعث ایجاد ترك در بتن می‌شود كه به این روند، حمله سولفاتها گویند. برمبنای این كشف، كاهش میزان C₃A در سیمان و تولید سیمانهایی چون سیمان پرتلند تیپ 5 به عنوان راه حل مقابله با حمله سولفاتها ارائه شد. در روند حمله سولفاتها، نكته مهم آنست كه تخریب بتن در اثر پدیده شیمیایی تركیب سولفات C₃A نیست؛ بلكه به علت پدیده فیزیكی انبساط اترنژیت در اثر جذب آب است! بعدها مشخص شد كه سولفاتها علاوه بر تركیب با C₃A ، به Ca(OH)₂ نیز حمله كرده، در تركیب با آن تولید سنگ گچ می‌كنند كه این محصول هم در مجاورت آب و با جذب رطوبت، منبسط می‌شود و در بتن ایجاد ترك می‌كند. از طرفی دیده می‌شد كه استفاده از سیمان ضد سولفات(تیپ 5) در مناطقی نظیر حاشیه خلیج فارس ـ كه مواد سولفاتی به وفور وجود دارد ـ بر خلاف انتظار جوابگو نبوده، بتن تخریب می‌شود كه نمونه این پدیده درتیرهای برق مشهود بود. با بررسیهای دقیقتر مشخص شد این تخریب در اثر حمله كلریدهاست نه سولفاتها؛ بدین شرح كه با كاهش میزان ، در كنار افزایش مقاومت در برابر سولفاتها، نفوذپذیری نیز زیاد می‌شود و كلریدها راحت‌تر به داخل بتن راه می‌یابند. كلریدها به میلگرد حمله می‌كنند و در آنها خوردگی به وجود می‌آورند كه در نهایت منجر به تخریب بتن می‌شود و از آنجا كه در مناطق حاشیه خلیج فارس كلریدها نیز به میزان زیاد در محیط وجود دارند، این مشكل ظهور می‌كرد. جهت رفع این معضل، پیشنهاد شد در این مناطق از سیمانهایی استفاده شود كه درصد C₃A در آنها از 8% كمتر باشد؛ ولی كمتر از 5% نشود. كه هم در برابر سولفاتها مقاومت كند و هم قابلیت نفوذ زیادی نداشته باشد. به طور كلی چنین نیست كه هر جا مسأله وجود سولفاتها در محیط مطرح باشد، از سیمان تیپ 5 استفاده شود . نوع سیمان مناسب در ارتباط با مقدار سولفات محیط مطابق جدول 2ـ1 می‌باشد. همچنین در مقابله با حمله سولفاتها ، علاوه بر انتخاب سیمان مناسب، باید به نكات دیگری نیز توجه داشت كه در پدیده بسیار مؤثرند:

1ـسولفاتها تنها در حالت محلول قادر به حمله به بتن هستند. لذا یكی از راه‌های مقابله با حمله سولفاتها دور نگاهداشتن بتن از رطوبت است. نمونه این عملیات قلوه چینی پیرامون پی ساختمانها جهت جلوگیری از نفوذ آب به پی است. همچنین در ساخت بتن نباید از آب دارای سولفاتها استفاده كرد.
2ـ تر و خشك شدن متناوب ، حمله سولفاتها را تشدید می‌كند. این پدیده به ویژه در سازه‌های بتنی كنار دریا كه تحت تأثیر جذر و مد هستند مشاهده می‌شود. 3ـ از آنجا كه هر چه میزان آب به سیمان (W/C) در بتن بیشتر باشد، نفوذپذیری و پیرو آن حمله سولفاتها و كلریدها بیشتر است، حتی‌المقدور باید مقدار آب را تا حد امكان كاست و به جای آن از مواد روان كننده استفاده كرد.

جدول 2ـ1 : نوع سیمان مناسب در ارتباط با میزان سولفات محیط

اصولاً بتن در معرض دو گانه حمله است:
1ـ حمله داخلی .
2ـ حمله خارجی. 
در حمله داخلی، مواد مخرب با مواد اولیه وارد بتن می‌شوند و گریزی از حضور آنان نیست. مثلاً سولفات از طریق سنگ گچ موجود وارد بتن می‌شود. ممكن است آب مصرفی خود دارای مواد واكنش‌زا باشد و … . تنها راه مقابله با این حملات، دقت در انتخاب مواد اولیه و خشك نگه داشتن بتن حاصله است. اینگونه حملات طی سالیان طولانی و آهسته آهسته ظاهر می‌شوند. در حمله خارجی، مواد مخرب از خارج به درون بتن نفوذ كرده، آن را تحت تأثیر قرار می‌دهند. مانند حمله كلریدها در خلیج فارس. این گونه حملات طی مدت زمان بسیار كوتاه تری (بین 6 ماه تا یك سال) ظهور می‌كنند و راه‌های مقابله با آن قبلاً شرح داده شد. 
2ـ10ـ دیگر انواع سیمانهای پرتلند
2ـ10ـ1ـ سیمانهای پرتلند پزولانی 
پزولانها مواد سیلیسی یا سیلیس آلومیناتی هستند كه خود قابلیت چسبندگی ندارند؛ اما به صورت پودر در كنار رطوبت با آهك تركیب می‌شوند و تركیبات سیلیكات كلسیم به وجود می‌آورند كه خاصیت چسبندگی دارند. در تهیه سیمانهای پرتلند پزولانی، درصد مشخصی از مواد پزولانی را به سیمان پرتلند می‌افزایند و با سیمان حاصل، خواص جدیدی را تأمین می‌كنند. یكی از مهمترین خواص این سیمانها مقاومتشان در برابر حمله سولفاتها می‌باشد. پودر سیمان پرتلند در مجاورت آب ، ژل سیمان را به وجود می‌آورد. ₂(Ca(OH ماده‌ای است كه در ژل سیمان یافت می‌شود و معایبی را به همراه دارد كه عبارتند از:
1ـ آب هنگام خروج از لوله‌های مویین بتن، مقداری ₂(Ca(OH را در خود حل و به خارج منتقل می‌كند. ₂(Ca(OH در مجاورت هوا با CO₂ تركیب می‌شود و CaCo₂+H₂O را به وجود می‌آورد كه پس از تبخیر آب آن به صورت سفیدكهایی بر سطح بتن ظاهر می‌شود.
2ـ جای ₂(Ca(OH هایی كه به صورت فوق از بتن خارج می‌شوند، خالی می‌ماند كه این خود، عاملی در جهت افزایش نفوذپذیری بتن است.
3ـ ₂(Ca(OH بستر مناسبی برای حمله سولفاتها به وجودمی‌آورد. زیرا سولفاتها به ₂(Ca(OH حمله كرده، گچ به وجود می‌آورند . این گچ در اثر جذب رطوبت متورم می‌شود و همان مسأله حمله سولفاتها به وقوع می‌پیوندد. پزولانها با ₂(Ca(OH موجود در سیمان تركیب می‌شوند و سیلیكات كلسیم به وجود می‌آورند كه ماده‌ای است با خاصیت چسبندگی . در حقیقت پزولانها یك ماده مضر در سیمان را به ماده‌ای مفید تبدیل می‌كنند. تا مدتها گمان بر آن بود كه مقابله با حمله سولفاتها فقط از طریق كاستن میزان C₃A و استفاده از سیمان تیپ 5 میسر است. اما امروزه می‌دانند كه میزان زیاد ₂(Ca(OH نیز بستر مناسبی جهت حمله سولفاتها فراهم می‌كند و راه مقابله با آن استفاده از سیمان پرتلند پزولانی است. بر مبنای همین اصل ، همانگونه كه در جدول 2ـ1 نیز مشاهده كردید، اگر درصد سولفات محیط بیش از 2% باشد، در كنار استفاده از سیمان تیپ 5 باید از مواد پزولانی استفاده كرد. سیمانهای پزولانی بر اساس میزان پزولان موجود در آنها به صورت ًسیمان پزولانی X%ًبیان می‌شوند. آیین نامه حداكثر میزان مجاز پزولان در سیمان پرتلند پزولانی را 15% می‌داند . البته در برخی سیمانها میزان پزولان تا مقادیری بسیار بیش از این هم می‌باشد؛ اما چنین سیمانهایی پرتلند محسوب نمی‌شوند. بلكه ًسیمانهای پزولانی با خواص مربوط به خود هستند. حرارت هیدراتاسیون پرتلند پزولانی بسیار پایینتر از سیمانهای پرتلند معمولی است و لذا در بتن ریزیهای حجیم همچون سد سازیها كاربرد دارند. اما در زمستان كه خطر یخ زدگی وجود دارد نباید از آنها استفاده كرد. همچنین مقاومت آنها تا پیش از یك سال كمتر از مقاومت سیمانهای عادی می‌باشد (نمودار شكل 2ـ21) و لذا از سیمانهای پرتلند پزولانی در قسمتهایی كه نیاز به كسب مقاومت سریع است نمی‌توان استفاده كرد. مواد پزولانی به دو گونه در طبیعت یافت می‌شوند: 

پزولانهای طبیعی ، شامل خاكسترهای آتشفشانی است كه از دهانه كوه‌های آتشفشان خارج می‌شود و در اطراف این كوه‌ها به صورت پوكه جمع می‌شود. شاید قدیمیترین خاكستر آتشفشانی كه در صنعت سیمان به كار گرفته شد، خاكسترهای موجود در دهكده پزولان در دامنه كوه آتشفشان وزوو در ایتالیا باشد ـ و نام پزولان نیز از همین جا كسب شده است ـ . استاندارد شماره 3433 ایران خواص پزولانهای طبیعی را به دقت بیان كرده است كه در هر مورد، پزولان مورد نظر باید تجزیه و با استاندارد تطبیق داده شود. از مهمترین مشكلات پزولانهای طبیعی . غیر یكنواختی آنهاست كه در تولید سیمان یكنواخت ایجاد مشكل می‌كند. امروزه پزولانهای طبیعی كاربرد چندانی ندارند. پزولانهای مصنوعی گونه دیگری از پزولانها هستند كه برخلاف پزولانهای طبیعی، كاربردهای متعددی دارند. دو نوع عمده آنها عبارتنداز:
1ـ خاكستر بادی . 
2ـ دوده سیلیسی . 
خاكستر بادی از سوختن ذغال سنگ در كوره‌های نیروگاه برق ـ كه از این ذغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می‌كنندـ بدست می‌آید. این ماده بر خلاف دوده سیلیسی كه در دو كارخانه ًازناً در نزدیكی خرم آباد و ًسمنانً تهیه می‌شود، در ایران تولید نمی‌شود. جهت تهیه دوده سیلیسی ، با استفاده از برق فشار قوی، جرقه‌ای الكتریكی در انباشته‌ای از ذغال سنگ سیلیس به وجود می‌آورند. دوده‌ای كه بدین طریق بدست می‌آید، همان دوه سیلیسی است. ذرات دوده سیلیسی 100 تا 200 بار كوچكتر از ذرات سیمان است و به دلیل همین نرمی زیاد هنگام استفاده از آنها یا باید میزان آب مصرفی را افزود یا از مواد روان كننده استفاده كرد.
2ـ10ـ2ـ سیمان پرتلند سرباره‌ای 
به موادی كه در بالای كوره بلند ذوب آهن جمع می‌شوند و به عنوان ضایعات صنعت فولاد شناخته شده‌اند، سرباره گویند. سرباره اگر به آهستگی سرد شود، حالت بلوری پیدا می‌كند كه مصرف چندانی ندارد. اما اگر آن را به سرعت سرد كنیم، به صورت آمورف یا شیشه‌ای در می‌آیند كه پس از پودر شدن، در صنعت سیمان كاربرد دارند. بدین منظور از جت آب سرد استفاده می‌شود. هنگام آسیاب كردن سرباره باید دقت داشت از آنجا كه سختی سرباره بیش از سیمان است ، باید هر یك جداگانه آسیاب و در نهایت مخلوط شوند. در صورتیكه سیمان و سرباره با هم مخلوط شوند، بنا به دلایل فوق، ذرات سیمان نرمتر از سرباره‌ها خواهد شد. در تركیب شیمیایی سرباره‌ها، سیلیكاتها، آلومینوسیلیكاتها و كلسیم وجود دارد كه مقدار آنها در سرباره كوره‌های مختلف، متفاوت و به جنس مواد اولیه مصرفی كوره وابسته است. در ایران استاندارد شماره 3517 مشخصات سیمانهای پرتلند سرباره‌ای ـ كه شباهت به سیمانهای پرتلند پزولانی داردـ را بیان می‌كند. در این استاندارد، سیمانهای سرباره‌ای بر مبنای سرباره موجود در آنها به سه دسته تقسیم می‌شوند . جدول 2ـ2 گویای این اطلاعات است. سیمان ًپ س 5ً مقاومت بسیار خوبی،‌ حتی بهتر از سیمان پرتلند 5 ، در برابر حمله سولفاتها از خود نشان می‌دهد. با توجه به مواد اولیه در تولید سیمان پرتلند سرباره‌ای، معمولاً در نزدیكی كارخانه‌های ذوب آهن، یك كارخانه تولید سیمان نیز مشاهده می‌شود. مانند سیمان سپاهان در نزدیكی ذوب آهن اصفهان .

جدول 2ـ2 : انواع سیمان سرباره‌ای بر اساس استاندارد شماره 3517 ایران. 
2ـ10ـ3ـ سیمان پرتلند بنایی 
یكی از مصارف سیمان، تهیه ملات و استفاده از آن در آجركاری است. بدین منظور ملات مورد استفاده باید خصوصیات ذیل را دارا باشد. 
1ـ باید آب خود را حفظ كند. زیرا در حالت عادی، آجر در مجاورت ملات، آب ملات را جذب می‌كند و اصطلاحاً ملات را می‌سوزاند. چنین ملاتی به علت عدم وجود آب كافی برای هیدراتاسیون سیمان، چسبندگی و مقاومت مناسبی ندارد.
2ـ خشن نبوده، راحت پخش شود.
3ـ ترك خوردگی در آن تا حد امكان كم باشد. 
ملاتی كه از سیمان عادی تهیه می‌شود، خصوصیات فوق را ندارد. اولاً در برابر آجر آب خود را از دست می‌دهد. یعنی آجر آب آن را می‌كشد. برخی بنّاها برای كاستن این اثر آجر، آجرها را پیش از آجركاری ًزنجابً می‌كنند. یعنی آنها را برای مدت معین در آب غوطه‌ور می‌نمایند. ثانیاً پخش كردن ملات ماسه سیمان چندان ساده نیست. به عبارتی این ملات خشن است . استادان بنّا برای رفع این مشكل ، به ملات سیمان، خاك رس یا آهك می‌افزایند . این مسایل متخصصان را به فكر تولید سیمانی با خواص مطلوب جهت كار بنایی واداشت. كه نتیجه آن تولید سیمان پرتلند بنایی بود. در تولید این سیمان مقداری سنگ‌ آهكی را همراه سیمان آسیاب می‌كنند . با وجودیكه مقاومت این سیمان از سیمان پرتلند معمولی كمتر است (در حدود 200kg²/cm)، اما برای هدف منظور بسیار مناسب است. چرا كه مقاومت خود قالبهای آجر چیزی در حدود 80kg²/cm است. لذا مقاومت زیاد ملات كارایی ندارد و در صورت رسیدن بار به این حد، آجرها خرد می‌شوند. لازم به ذكر است افت مقاومت سیمان به ازای افزودن تا 50% آهك ، در حدود 5% است. معمولاً جهت متمایز كردن سیمان پرتلند بنایی با سیمان پرتلند عادی. حداكثر 10% به آن پودر قرمز رنگ هماتیت ـ كه در جزیره هرمز یافت می‌شودـ می‌زنند كه نتیجه آن پودر صورتی رنگ سیمان خواهد بود. استاندارد شماره 3516 ایران، مشخصات سیمان پرتلند بنایی را بیان كرده است. دقت كنید از سیمان پرتلند بنایی به هیچ وجه نمی‌ توان در صنعت بتن استفاده كرد. 

2ـ10ـ4ـ سیمان پرتلند آهكی
روش تولید این سیمان ـ كه در آلمان به سیمان P.K.Z معروف است ـ مشابه سیمان پرتلند بنایی است با این تفاوت كه در تولید سیمان پرتلند بنایی از همان پودر سنگ آهك ـ كه از مواد اولیه كارخانه است ـ استفاده می‌شود؛ در حالیكه در تولید سیمان پرتلند آهكی از پودر آهك ویژه كه دارای خواص معین در استانداردهای مربوط است استفاده می‌شود. 
خواص این سیمان مشابه سیمان پرتلند معمولی است . در 28 روز مقاومت 330kg²/cmمی‌ دهد و لذا می‌توان آن را در تهیه بتن به كار برد. علت عمده تولید این نوع سیمان، مسأله اقتصادی است. 
2ـ10ـ5ـ سیمان پرتلند سفید 
رنگ سیاه سیمان ناشی از تركیبات آهن و منگنز موجود درآنست. لذا جهت از بین بردن آن ، باید تركیبات عناصر فوق تا حد امكان محدود و كم شود (كمتر از 1%) . همچنین در آسیاب سیمان به جای استفاده از گلوله‌های فلزی ـ كه در اثر سایش مقداری آهن وارد سیمان می‌كنند ـ از گلوله‌های سرامیكی استفاده شود. از طرفی تركیبات آهن در سیمان نقش كاتالیزور را داشته، از افزایش دمای پخت جلوگیری می‌كنند. در صورت حذف این تركیبات، دمای پخت تا حدود 1800 درجه بالا می‌رود كه غیر اقتصادی است. به منظور مقابله، از كاتالیزور حرارتی كرایولیت (فلرورسدیم و آلومینیوم) استفاده می‌شود. كنترلهای مختلف در تولید این نوع سیمان سبب افزایش قیمت آن نسبت به سیمان پرتلند معمولی شده است. 
با وجودیكه سیمان سفید فقط به دلیل مشخصه رنگ سفیدش (در نماسازی و اندود كاری) استفاده می‌شود، از لحاظ جنس باید كلیه خصوصیات سیمان پرتلند معمولی را دارا باشد. جهت تعیین میزان سفیدی این سیمان ، قرصی از آن را تهیه می‌كنند و در كنار قرص منیزیم زیر میكرسكوپ قرار می‌دهند. به هر قرص نوری یكسان می‌تابانند و میزان انعكاس از هر یك را محاسبه می‌كنند. با توجه به آنكه مبنای سنجش سفیدی سیمان، میزان بازتاب نور از سطح قرص منیزیم است، درجه سفیدی عبارتست از نسبت بازتاب نور توسط قرص سیمان سفید به بازتاب نور توسط قرص منیزیم . حداقل لازم برای این نسبت 80% در نظر گرفته شده است. 
2ـ10ـ6ـ سیمان پرتلند رنگی 
گاهی لازم است به دلایل نماسازی یا متمایز كردن قسمتی از سازه، بخواهیم بتن رنگی داشته باشیم. در اینصورت باید از سیمان پرتلند رنگی استفاده كرد. بدین منظور ، هنگام آسیاب نهایی سیمان ، كلینكر را با حداكثر 10% مواد رنگی (براساس جدول 2ـ3) آسیاب می‌كنند تا سیمان رنگ مورد نظر را پیدا كند. در صورتیكه بخواهند سیمان با رنگهای تیره تولید شود، از كلینكر سیمان پرتلند معمولی و در صورت لزوم به دستیابی به رنگهای روشن ، از كلینكر سیمان پرتلند سفید استفاده می‌كنند.

جدول 2ـ3: مواد رنگ ساز مختلف برای تهیه سیمانهای رنگی گوناگون
به طور كلی مواد رنگی ساز باید دو خصوصیت عمده داشته باشند كه عبارتنداز: 
1- خنثی باشند. یعنی در واكنشهای هیدراتاسیون سیمان شركت نكنند.
2ـ پایدار باشند. یعنی رنگ حاصل از آنها در اثر تابش آفتاب ، شرایط جوی و … تغییر نكند. 
سیستم صحیح دستیابی به بتن یا سیمان رنگی همان است كه ذكر كردیم. یعنی رنگ باید هنگام آسیاب شدن به سیما افزوده شود . افزودن رنگ به بتن در كارگاه هنگام ساخت بتن صحیح نیست و كیفیت یكنواخت و قابل قبولی ندارد. این نوع سیمان در ایران تولید نمی شود. 
2ـ10ـ7ـ سیمان ضد آب 
قبلاً دیدیم كه سیمان انبار شده در اثر جذب آب یا فاسد می‌شود. در صورتیكه بخواهند سیمانی را برای مدت طولانی یا در محیط مرطوب انبار كنند،آن را به صورت ضد آب می‌سازند. بدین صورت كه هنگام آسیاب كلینكر، درصدی اسیدهای چرب (اسید اولئیك ، اسید استئاریك یا اسید لاكتیك) به آن می‌افزایند . در این صورت لایه‌ای از چربی دور دانه‌های سیمان را گرفته ، از رسیدن رطوبت CO₂ یا به آنها جلوگیری می‌كند. لذا این سیمان در انبار فاسد نمی‌شود. اما هنگامیكه با شن و ماسه در میكسر می‌ریزد، لایه چربی به علت اصطكاك بین سنگدانه‌ها و ذرات سیمان از بین می‌رود و سیمان به صورت عادی عمل می‌‌كند. این سیمان نیز در ایران تولید نمی‌شود. 

2ـ10ـ8 ـ سیمان حفاری 
كاربرد این سیمان منحصر در چاه‌های نفت است. در حفاریهای نفتی كه عمق آن گاهی به حدود 6000 متر نیز می‌رسد، جهت جلوگیری از ریزش دیواره‌ها با قرار دادن لوله‌هایی درون چاه ، پشت آن را دوغاب سیمان ترزیق می‌كنند. سیمان مصرفی برای این منظور باید تأمین كننده خصوصیات زیر باشد:
1ـ زمان گیرش اولیه آن طولانی (در حدود 3 ساعت) باشد تا فرصت كافی برای پمپ كردن آن به اعماق پایینی زمین وجود داشته باشد.
2ـ از آنجا كه در دما در اعماق پایینی زمین ممكن است تا حدود نیز برسد، باید در برابر حرارت مقاوم باشد.
3ـ چون لایه ریزی آن از پایین به بالاست، مقاومت سیمان باید پس از گیرش به سرعت افزایش یابد. سیمان مناسب برای این اهداف، سیمان حفاری یا سیمان چاه‌های نفت است كه بسیار گرانقیمت تر از سیمان پرتلند معمولی است و هرگز نباید از آن برای منظور دیگری استفاده كرد. در صورت ساخت بتن با این سیمان، این بتن تا چند روز حالت خمیری دارد و دیر سفت می‌شود. اما پس از سفت شدن مقاومت بسیاری بالایی خواهند داشت و تخریب آن فوق‌العاده دشوار است. 
2ـ10ـ9ـ سیمان گسترش یابنده 
جمع شدگی یكی از خصوصیات سیمان است كه اگر تحت كنترل در نیاید، موجب بروز خساراتی خواهد شد. بحث جمع شدگی و راه‌های مقابله با آن ، مفصل و نیازمند مجال دیگری است. سیمان گسترش یابنده، نوعی سیمان است كه در آن به گونه‌ای با مسأله جمع شدگی مقابله شده است . در این سیمان ـ كه اولین بار توسط دانشمند فرانسوی به نام لوزیه تهیه شد ـ به سیمان موادی می‌افزایند كه هنگام مصرف منبسط شود و جمع شدگی سیمان را جبران كند. انبساط مذكور تحت كنترل است و یا برابر میزان جمع شدگی است كه در این صورت سیمان حاصل ، بدون جمع شدگی است و یا بیش از آن است كه در این صورت سیمان حاصل ، منبسط شونده یا پف كننده است. جهت تولید این نوع سیمان ، كلینكر را با درصدی مواد منبسط شونده آسیاب می‌كنند. لوزیه، مخلوط سنگ گچ ، گچ معمولی و سنگ بوكسیت را با هم حرارت داد و تركیب سولفوآلومینات كلسیم را بدست آورد و از آنجا كه این ماده در مجاورت با آب منبسط می‌شود، از آن به عنوان ماده مورد نیاز استفاده كرد. این فرایند در حقیقت حمله مصنوعی سولفاتها به حساب می‌آمد. ولی جهت كنترل این حمله و انبساط ، از ماده تثبیت كننده ًسرباره كوره آهن گدازی استفاده كرد. البته امروزه مواد گوناگون به عنوان ماده گسترش یابنده به كار می‌روند. سیمانها از لحاظ گسترش یافتن به چهار دسته به شرح جدول 2ـ4 تقسیم می‌شوند. نكته‌ای كه در ارتباط با استفاده از این سیمانها باید متذكر شد، آنست كه شیوه مصرف دقیقاً مطابق با آنچه تولید كننده بیان كرده باشد. در غیر این صورت ممكن است نتیجه مطلوب حاصل نشده ، خساراتی هم به بار آید .

جدول 2ـ4 : انواع سیمان از لحاظ میزان گسترش یافتن 
سیمانهای گسترش یابنده كاربردهای خاصی دارند كه به برخی از آنها اشاره می‌شود. 
الف ـ ترمیم روسازیهای بتنی
در روسازیهای بتی كه یكپارچگی سطح مهم است، در صورتیكه بخشی از سطح سوراخ یا كنده شود، جهت پركردن آن باید از سیمان گسترش یابنده استفاده كرد تا پس از حاصل كردن گیرش، منبسط شده ، كاملاً به دیواره‌های سوراخ بچسبد و یكپارچگی سطح را حفظ كند و از ظاهر شدن شكاف و درز جلوگیری نماید.

ب ـ ترمیم مخازن سیالات
در صورت بروز ترك یا درز در دیواره‌های بتنی مخازن سیالات ، ترك حاصل را نمی‌توان با سیمان عادی ترمیم كرد. چرا كه پس از حاصل كردن گیرش ، باز در اثر پدیده جمع شدگی ، درز كوچكی باقی می‌ماند. بدین منظور از سیمان گسترش یابده استفاده می‌كنند تا با فشار آوردن به دیواره‌های ترك ، آن را به خوبی مسدود نماید.
ج ـ ترمیم قوسها
قوسها سازه‌هایی هستند كه نیروهای قائم را به صورت نیروهای فشاری به پی منتقل می‌كنند(شكل 2ـ23). لازمه این عملكرد، یكپارچه بودن عناصر سازنده قوس است. در صورت بروز انقطاع در این عناصر ، محل قطع باید به وسیله سیمان منبسط شونده ترمیم شود تا یكپارچگی فوق تأمین گردد.

د ـ نصب ستونهای بلند
هنگام نصب ستونها باید در شاغولی بودن آنها بسیار دقت كرد. در غیر این صورت ستون كج نصب می‌شود كه باعث خارج شدن بار از محور بارگذاری و تحمیل ممان خروج از مركز می‌گردد. این مسأله مخصوصاً در ستونهای بلند بسیار اهمیت دارد. چرا كه انحرافات اندك پای ستون، در ارتفاعات به وضوح ظاهر می‌شود.
جهت نصب اینگونه ستونها ، آنها را بر روی صفحاتی فلزی جوش داده، به محل منتقل می‌كنند. بر روی صفحات سوراخهایی جهت عبور پیچ است. این پیچها قبلاً در پی تعبیه شده‌اند. با قرار دادن صفحات فلزی روی پیچها و تنظیم مهره‌های مربوط ، ستون را به صورت شاغول در می‌آورند. آنگاه اطراف صفحه تا روی پی را بسته ، درون آن را دوغاب سیمان گسترش یابنده تزریق می‌كنند تا پس از كسب مقاومت ، هم ستون شاغول باشد و هم قدرت باربری سیستم تأمین شود.

2ـ11 ـ سیمان پرآلومین (برقی) 
در خاتمه بخش سیمان، آشنایی با یك سیمان غیر پرتلند به دلیل خواص جالب آن مناسب به نظر می‌رسد. به دنبال كشف مسأله حمله سولفاتها، یك دانشمند فرانسوی به نام ژول برد تحقیقاتی را جهت دستیابی به سیمانی مقاوم در برابر سولفاتها آغاز كرد. نتیجه این تحقیقات ، دستیابی به سیمان پرآلومین بود. در تولید این سیمان حدود 40% سنگ آهك را با 40% بوكسیت مخلوط نموده، 20% مواد دارای آهن و سیلیس می‌افزاییم و مخلوط را درون كوره حرارت می‌دهیم. كوره تولید سیمان برقی دارای یك قسمت قائم و یك قسمت افقی است كه دما در قسمت افقی به بالاترین حد یعنی حدود 1600 درجه می‌رسد. در این دما ـ برخلاف روند تولید سیمان پرتلند كه 25% مواد ذوب می‌شوند ـ كلیه مواد اولیه به صورت مذاب در می‌آیند. مواد مذاب از انتهای كوره خارج می‌شوند و داخل سینیهایی می‌‌ریزند تا به سرعت سرد شوند . حاصل، ورقه‌های شیشه‌ای مانند است كه به دستگاه خردكن می‌روند و به صورت قطعات كوچكی در می‌آیند. این قطعات ، كلینكر سیمان برقی می‌باشند. كلینكر سیمان برقی را به آسیاب می‌برند و بدون افزودن هیچگونه ماده‌ای آن را آسیاب می‌كنند. نتیجه فرایند ، سیمان پرآلومین است كه دارای رنگی تیره‌‌تر از سیمان پرتلند معمولی (تقریباً سیاه) می‌باشد. همانطور كه گفته شد، هدف از تهیه این سیمان، مقاومت در برابر حمله سولفاتها بود كه به خوبی انجام پذیرفت. بعداً دیده شد كه مقاومت این سیمان در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی بسیار سریعتر افزایش می‌یابد؛ به گونه‌ای كه در یك روز، مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند عادی را بدست می‌دهد (شكل 2ـ25). با توجه به اینكه این كشف، پس از جنگ جهانی دوم و آغاز دوران بازسازی در اروپا صورت پذیرفت، سیمان پرآلومین با اقبال فراوان و مصرف گسترده‌ای مواجه شد. لكن برخی‌ سازه‌هایی كه در آن این نوع سیمان به كار رفته بود، خراب می‌شد. مدتها علت این امر پوشیده بود تا نهایتاً در دهه 1960 پدیده تبدیل كشف گردید. دانشمندان نشان دادند كه این سیمان در دمای بین 20 تا 30 درجه مخصوصاً در محیطهای مرطوب دچار تغییرات شیمیایی شده ، چسبندگی خود را از دست می‌دهد كه این امر باعث تخریب سازه‌های این نوع سیمان است. كشف پدیده تبدیل ، مصرف سیمان پرآلومین در كارهای ساختمانی را ممنوع كرد . امروزه كاربرد این سیمان در دماهای بسیار بالا یا پایین است؛ مثلاً در مناطق قطبی یا استوا. لكن مهمترین كاربرد آن ، استفاده به عنوان سیمان نسوز است. این سیمان تا دمای حدود 1600 درجه را به خوبی تحمل می‌كند و لذا می‌توان از آن در چسباندن آجرهای نسوز درون كوره سیمان بهره جست.