نگاهی به تاریخ پیدایش سیمان

کشفیات باستان شناسی و پژوهش های انجام گرفته بر روی آثار و بقایای ساختمان های عصر باستان و آثار مورخین چنین نشان می دهد که رومیان نخستین کسانی بودند که با چگونگی و ارزش کاربرد سیمان به مفهوم گیرش و سخت شدن آگاهی پیدا کرده اند.از ۲۶۰۰ سال پیش از میلاد مسیح تا اواسط قرن هجدهم علاوه بر گل رس و گچ ، ماده چسبنده دیگری به نام آهک پخته بطور مصنوعی تهیه می شد، که از پختن سنگ آهک حاصل می گردید و به آهک زنده (cao) موسوم بود واز طریق پاشیدن آب ، آن را به آهک شکفته تبدیل می نمودند که متعاقباً تبدیل به گرد آهک می گردید. ملات آهکی که در سطور بالا بدان اشاره شد، منحصراً جهت ساختن دیوارهای آجری معابد و نظائر آن به کار می رفت ولی در ساختمان کانال های کاربردی نداشت ، زیرا از کیفیت سخت شونده در زیر آب بی بهره بود. در نتیجه نمی توانست پاسخگوی نیازهای ساختمانی آبی و دریایی از قبیل پل ، سد ، اسکله و نظایر آن باشد.

بعد از این کشف بزرگ ، به مزایای مخلوط آهک پخته و خاک رس پی برده شد ، که اولین گام برای ساختن سیمان به شمار می رود. درآن عصر ، محصولی را که از اختلاط پوزولان و آهک به دست آمد ، سیمان CAEMENTE نامیدند. که از واژه یونانی CAEDER مشتق شده (به معنی بریدن ، قطع گردیدن و شکسته شدن) و به سنگ های شکسته (خرده سنگ) اطلاق می گردید. اصطلاح CAEMENTE تا اواسط قرن هجدهم برای آن دسته از مواردی به کار برده می شد که به صورت مخلوط با جسم مورد نظر ، سبب ازدیاد سختی آن جسم می گردیدند. سیمان به مفهوم امروزی برای نخستین بار بوسیله پارکر(PARKER) انگلیسی در سال ۱۷۹۶ بکار گرفت.واژه سیمان در زبانهای آلمانی ، انگلیسی ، فرانسه به کلیه موادی که خاصیت چسبندگی داشته باشند به غیر از ترکیبات قیر و آسفالت که در ساختمانها و راهها مورد استفاده قرار می گیرد اطلاق می شود. در آلمان سیمان پرتلند با علامت اختصاری DIN 1164 برای نخستین بار در سال ۱۸۷۸ استاندارد گردید.

 بسوی مرزهای نا شناخته

سال ۱۷۵۶ میلادی سرآغاز فصل جدیدی در تاریخچه پیدایش سیمان پرتلند به شمار » می آید. زیرا در این سال JOHN SMAETONE انگلیسی که در فاصله سال های ۱۷۹۲-۱۷۲۴ می زیست موفق به کشف بزرگ و ارزنده ای گردید . وی برای تجدید بنای فانوس دریایی (چراغ کنار دریا) برای راهنمایی کشتی ها EDDYSONE LEUCHTTURM در بندر PLYMOUTH نیاز به ملاتی داشت که در مقابل آب مقاوم و پایدار بماند . سر انجام با کوشش و آزمایش های فراوان از طریق پختن سنگ آهک (GLAMORGAN) برای اولین بار کیفیت ویژه ملات آهکی آبی را کشف نمود و در این رهگذر با پدیده بسیار ارزنده ای مواجه شد. به این معنی که در تجزیه شیمیایی سنگ آهک ، وجود خاک رس را در مخلوط آن نشان داد.

اما از این کشف بزرگ استقبال چندانی به عمل نیامد تا اینکه در سال ۱۷۹۶ یک فرد انگلیسی بنام JAMES PARKER از پختن سنگ های مارل لندن (LONDONER SEPTEPR) محصولی به دست آورد که آن را سیمان رومی ROMANCEMENT نام نهاد. در فاصله سالهای ۱۸۱۹-۱۸۱۵ دو دانشمند بزرگ یکی فرانسوی بنام ویکا (VICAT 1861-1786 ) و دیگری آلمانی بنام (J.FJOHN 1847-1782) هر یک بطور جداگانه از تحقیقات و بررسی خود به این نتیجه رسیدند که از پختن مخلوط سنگ آهک و خاک رس به میزان ۲۵ الی ۳۰ مناسب ترین محصول هیدرولیکی حاصل خواهد گشت.

آسپیدن (JOSET ASPDIN) معمار انگلسیس اهل LEEDS در سال ۱۸۲۴ مخلوطی مصنوعی از سنگ آهک و خاک رس تهیه و آن را به روش “تر” آسیاب نمود تا اینکه به صورت دوغاب (SLURRY) در آید و خوب هموژن گردد، سپس این مخلوط در کوره آهک پزی در درجه حرارت پایین یعنی نرسیده به درجه حرارت ذوب (SINTEREMPERATUR) گرما داده و فرآورده های بدست آمده را به علت شباهت فراوان به سنگ زرد رنگی بنام (PORTLANDSTONE) که در جزیره پرتلند انگلستان استخراج می گشت سیمان پرتلند نام نهاد .در سال ۱۸۴۳ میلادی w-aspdin فرزند یوسف آسپدین در کارخانه جدید التاسیس شروع به تولید سیمان پرتلند مذکور نمود و به هنگام ساختن پارلمان انگلستان متوجه گشت که این سیمان بمراتب مرغوبتر از سیمان رومی است .

بررسی های بعدی روشن نمود که عامل اصلی این مرغوبیت بدان سبب است که مخلوط سیمان پرتلند تا نقطه عرق کردن (sintering) حرارت دیده است.

 شیمی در خدمت سیمان

دانشمندان به نامی چون میکائلیس (W.MICHAELS 1911-1840)، لوشاتلیه (lechatelier 1936-1850) ، هانس کوهل (HANS KUEHL 1969-1879 ) و دیگران به دنیای ناشناخته ای گام نهادند و به پژوهش علمی در زمینه شیمی سیمان پرداختند. دانشمندان آلمانی لاگن (ELAGEN) در سال ۱۸۶۲ به خاصیت هیدرولیکی نهفته (LATENTHYDRAULIC) روباره های ذوب آهن پی برد که بالاخره در سال ۱۹۰۱۴ سیمان روباره ای سولفات دار (SULFATHUETTENZMENT) را که در آن سولفات ها نقش فعال کننده روباره را بعهده دارند کشف نمود. سیمان آلومینیومی یا سیمان آلومین بالا که به سیمان آلومین ذوب شده (TONERDESCHMELZZEMENT) موسوم است.در سال ۱۹۰۸ به وسیله شیمیدان فرانسوی ژول بید (JULE BIED) کشف و برای اولین بار در جریان جنگ بین الملل اول (۱۹۱۸-۱۹۱۴) در فرانسه تولید گردید.

 روند تکاملی تکنولوژی پخت سیمان

کوره دوار برای نخستین بار در سال ۱۸۸۵ بوسیله رانسوم (RANSOME) اهل انگلستان وارد تکنولوژی پخت سیمان گردید که تکامل بعدی آن نقطه عطفی در صنعت سیمان ایجاد کرد و بعداً بوسیله مهندسی آمریکایی کاملتر شد. اولین کوره دوار در آلمان در سال ۱۸۹۷ به وسیله فورل (V.FORELL) در لولار (LOLLAR) واقع در حومه گیسن (GIESSEN) بر اساس اختراع رانسوم به طول ۱۶ متر و با ظرفیت روزانه ۳۰ تن راه اندازی شد. در آلمان نخستین بار سیمان پرتلند در سال ۱۸۵۰ بر اساس روشی که در انگلستان متداول بود در شهر BUXTEHUDE تولید گردید.

پایه گذار تولید سیمان پرتلند در آلمان شخصی بنام (۱۸۸۱-۱۸۲۴) BEEIBTREU می باشد که دو کارخانه سیمان یکی در TUELCHOW در نزدیکی شهر (۱۸۵۵) STETTIN و دیگری در اوبرکاسل OBERKASSEL در نزدیکی بن (۱۸۵۸) BONN تاسیس نمود. در پایان قرن نوزدهم کوره دوار با روش تر (SLURRY) وارد تکنولوژی پخت سیمان شد. در این روش ابتدا مواد اولیه در حوضچه و یا در حوضچه هایی به حالت دوغاب(slury) در می آیند تا از هموژن بالایی برخوردار گردند.

پیشگامان سیستم تر کمپانی های پولیزیوس (polysius) ، کروپ(KRUPP) ، میاگ (MIAG) ، فلنر (FELLNER) و سیگلر (ZIEGLLER) از آلمان کمپانی اف ال اسمیت(F.L.SMIDTH) از دانمارک می باشند، گام بعدی در سال ۱۹۲۹ به وقوع پیوست و آن ابداع سیستم (LEPPOL LELLEP POLYSIUS) می باشد که در آمریکا (ALLIS-CHALMERLELEPP) (ACL) معروف است. (LELEPP نام مخترع سیستم یاد شده در پیش می باشد). این کشف پیشرفت عمده دیگری در تکنولوژی سیمان به شمار می آید . زیرا سیستم مذکور مجهز به پیش گرمکن های مشبک بوده و از امتیازات خاص این سیستم محسوب می گردد.

زیرا که از نقطه نظر اقتصادی و مصرف سوخت نسبت به سیستم های دیگر از مزیت های بیشتری برخوردار بود. سال ها بعد برای اولین بار از جانب کلوکنر –دویتس (KLOCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ) کوره مجهز به پیش گرمکن های سیکلونی وارد صنعت سیمان شد که امروزه در جهان تکنیک سیمان متداول ترین سیستم خشک به شمار می آید. در سال های اخیر برای بالا بردن تناژ کوره یک نوع پیش گرمکن کمکی یا پیش گرمکن ثانویه را ابداع نموده اند . بطوریکه بخش قابل توجهی از خوراک قبل از ورود به کوره تکلیس شده و بدین ترتیب سبب بالا رفتن تناژ کوره می گردند.