همان‌طور که از نام آن برمی‌آید، سیمان نسوز یعنی سیمانی که نمی سوزد یعنی اگر ساختمان و یا محیط آتش بگیرد، خسارت کمتری به بار خواهد آمد.
در این مقاله موارد زیر را پوشش خواهیم داد:
- سیمان نسوز دما بالا
- بهترین سیمان نسوز
- تعریف سیمان نسوز
- کارخانجات سیمان نسوز
با ما همراه باشید…
سیمان نسوز چیست – سیمان نسوز دیگ بخار
می‌توان از پرکاربردترین مصالح در صنعت ساخت و ساز، سیمان را نام برد. از قابلیت‌های مهم سیمان این است که قابلیت چسباندن ذرات به یکدیگر و ایجاد جسمی یکپارچه را داراست.
سیمان پودری نرم می‌باشد که اگر با آب ترکیب شود، پس از گذشت چند ساعت ماده‌ای بسیار سخت را تشکیل می‌دهد و تبدیل به جسمی یکپارچه و متحدالشکل می‌شود. می‌توان از دلایل سفت و سخت شدن سیمان را واکنش شیمایی بین ذرات آن نامید که به این فرآیند هیدراتاسیون گفته می‌شود.
انواع سیمان
- سیمان زود مقاوم
- سیمان با مقاومت بسیار بالا
- سیمان با حرارت پایین
- سیمان با گیرش سریع
- سیمان با میزان آلومینا بالا
- سیمان با خاکستر سرباره کوره آهن
- سیمان رنگی
- سیمان سفید
- سیمان هیدروفوبیز
- سیمان ضد سولفات
- سیمان قلیایی کم
- سیمان ضد آب
- سیمان حباب زا
- سیمان منبسط شونده
- سیمان پوزولانی
سیمان نسوز یکی از انواع سیمان می‌باشد که مقاومت بسیار زیادی در درجه حرارت‌های بالا از خود نشان می‌دهد. این نوع سیمان خواص ماده نسوز را دارا بوده و مقاومت بسیار خوبی در برابر فرسایش و خوردگی داراست.
نام دیگر سیمان نسوز، سیمان پرآلومین می‌باشد که ترکیبات آهک آلومینا جزء اصلی آن محسوب می‌شود. این نوع سیمان ترکیبی از مواد شیمیایی زیر می‌باشد:
- ترکیبی از اکسید کلسیم با اکسید سیلیسیوم
- اکسید آلومینیوم
- اکسید آهن
این نوع سیمان در صورت ترکیب با آب و در تماس بودن با هوا سخت شده و مقاومت آن بالا می‌رود. دلیل این اتفاق این است که آلومینو سیلیکات کلسیم موجود درسیمان پس از ترکیب با آب باعث به وجود آمدن هیدرات های آلومینات کلسیم می‌گردد و قابلیت سخت شدگی سیمان را تقویت می‌کند.
سیمان نسوز بسیار کم به چسباننده هایی همچون سیمان پرتلند اضافه می‌شود تا سرعت گیرش آن را بالا ببرد. رنگ این سیمان از اکسید آهن موجود در آن ایجاد می گردد. اگر مقدار اکسید آهن سیمان بالا باشد رنگ آن قهوه ای یا خاکستری تیره می‌گردد و اگر مقدار اکسید آهن موجود در سیمان کم باشد رنگ سیمان از قهوه ای یا تا خاکستری روشن می‌گردد.
ملات نسوز چیست – مشخصات سیمان نسوز
ملاتهای نسوز همان‌طور که از نامش پیداست در برابر حرارت مقاوم می‌باشد. این نوع ملاتها عموماً به دو صورت زیر تولید و عرضه می‌شوند:
- در حرارت
- خودگیر در هوا
در خصوص ملاتهای خودگیر در حرارت، ابتدای کار، اتصال ضعیفی در شرایط متعارفی بین آجرها برقرار می‌گردد و به دنبال آن اتصال سرامیکی تحت تأثیر حرارت جایگزین می‌گردد.
در ملاتهای خودگیر در هوا در ابتدای کار، در شرایطی متعارف یک اتصال نسبتاً قوی به‌تناسب نوع ماده اتصال دهنده بین آجرها به وجود می‌آید و به دنبال آن تحت تأثیر حرارت، این اتصال شکسته شده و به‌جای آن اتصال سرامیکی جایگزین می‌گردد.
نوع ماده اتصال دهنده در ملات نسوز چیست؟
سیلیکات سدیم خنثی، یکی از انواع مواد اتصال‌دهنده در تولید ملاتهای خودگیر در هوا، می‌باشد. این ماده یا به‌صورت مایع با ویسکوزیته ۴۰ بومه که قبلاً به آب آشامیدنی اضافه‌شده و یا به‌صورت پودر مستقیماً به هنگام تولید ملات به آن اضافه می‌شود و در ادامه محلول به‌دست‌آمده که معمولاً متشکل از یک پیمانه سیلیکات سدیم مایع و ۳ پیمانه آب می‌باشد که برای آماده‌سازی ملات خودگیر در هوا مورداستفاده قرار می‌گیرد.
با افزودن نسبت سیلیکات سدیم مایع در محلول، ازیک‌طرف بر میزان استحکام اتصال بین آجرها پس از خشک افزوده می‌شود و از طرفی نیز سبب کاهش نسوزندگی ملات می‌گردد.
بهتر است حتی‌المقدور مقدار نسبت سیلیکات سدیم مایع در محلول تا حد امکان کاهش پیدا کند. استحکام این ماده اتصال‌دهنده بعد از گذشت حدود ۱۲ ساعت به ۸۰ درصد مقدار نهایی خود می‌رسد.
ساخت سیمان نسوز
تا زمانی که ملات حالت خامه‌ای پیدا نماید، افزودن محلول آب و سیلیکات سدیم به ملات خشک در دستگاه ملات ساز، ادامه پیدا می‌کند. به هنگام مخلوط نمودن ملات بایستی توجه کنید که دستگاه و ظرف‌های مورداستفاده کاملاً تمیز و عاری از هرگونه آلودگی باشد.
به‌منظور اینکه کارایی بالاتر رود بهتر است که ملات را یک روز قبل از مصرف آماده نمایید و برای جلوگیری از سفت شدن ملات درب ظرف را ببندید و یا از طریق افزودن آب به سطح ملات، تماس هوا را با ملات قطع نمایید.
شاید در مواردی ملات غلیظ‌تر و یا رقیق‌تر نیاز داشته باشید، در این موارد بایستی مقدار افزودن سیلیکات سدیم و آب را به‌تناسب تنظیم نمایید.
نحوه مصرف ملات نسوز
نصب آجرها به همراه ملات باید در شرایطی که آجر در حالت سقوط قرار می‌گیرد، با استفاده از شابلون انجام شود. ملات نسوز سفت شده را نمی‌توان با افزودن آب مجدداً مورداستفاده قرارداد.
کاربرد سیمان نسوز
این نوع از سیمان دارای کاربردهای خاص خود می‌باشد که در زیر به پرکاربردترین آن‌ها اشاره کرده‌ایم.
- خشک‌کن و پیش گرم کوره‌های سیمان
- ساخت کوره‌های تناوبی و تونلی
- ساخت کف و دیواره کوره
- ساخت انواع دودکش
- تجهیزات زباله سوز
جدول موارد استفاده و کاربرد سیمان نسوز:
جدول موارد استفاده و کاربرد سیمان نسوز:
| ردیف | خاصیت | ویژگی | کاربرد | شکل اجرا | صنعت |
| 1 | سطح صیقلی | رنگ و سطح صیقلی | ساخت سنگ مصنوعی | لایه‌ای صیقلی و سپس تکمیل با پودر سنگ و ماسه و رنگ‌دانه – قالب‌گیری روی شیشه، استیل یا فایبرگلاس انجام می‌گیرد. | برای تهیه گرانیت مصنوعی به‌منظور ایجاد کف یا ساخت تندیس و برخی مجسمه‌های خاص |
| 2 | عایق بودن | عایق رسانش الکتریسیته | عایق‌کاری برای خطوط برق زمینی | با استفاده از سیمان خالص یا بتن و یا خصوصاً بتن حرارت دیده | اجرای خطوط برق از زمین و زیرزمین |
| 3 | سرما | اجرا تا منفی ده درجه سانتی‌گراد | • تعمیر کف یا دیوار سردخانه‌ها • لوله‌گذاری در مناطق سردسیر • ساخت‌وساز مناطق سردسیر | – | • سردخانه‌ها • عمران مناطق سردسیر |
| 4 | خوردگی | مقاومت در برابر مایعات خورنده و اسیدهای تا PH = 4 | • مجاورت آب دریا • آب باران • آب خالص • آب‌های اسیدی و سولفاته • اسیدهای بالای Ph4 • اسید لاکتیک سرد (لبنی) • اسید تانیک (لوازم‌آرایشی و بهداشتی) • شکر و اسید آب‌میوه • ماء الشعیر • روغن نباتی | • اجرا در محل شمع بتنی در خاک سولفاته تا حداکثر ۲۲ اینچ ضخامت با توجه به عدم خنک نگه داشته شدن کافی • تزریق ستون پیش‌ساخته در کارگاه در سوراخ کنده شده در زمین | • اجرای فونداسیون در زمین‌های سولفاته، باتلاقی و جاوه ای • عمران دریایی • صنایع غذایی (لبنی، روغن، نوشیدنی‌ها) • صنایع شیمیایی، بهداشتی و آرایشی • پتروشیمی‌ها و صنایع پلیمری • تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی • مخازن مواد شیمیایی و خورنده |
| 5 | مقاومت در برابر سایش و ضربه | سختی تا بیش از 7 mohs | • رمپ تخلیه کک • کف کارگاه‌های ریخته‌گری • زیر و اطراف کوره‌های ذوب • کف کارگاه‌های صنعتی • نواحی با ترافیک زیادمثل فرودگاه‌ها • خنک‌کن کوره‌های سیمان • سنگ‌های ساب موزاییک | – | • کک سازی • صنایع فولاد، آلومینیوم، مس، روی و … • صنایع ریخته‌گری • کف کارگاه‌های صنعتی • فرودگاه‌ها • صنایع سیمان • موزاییک |
| 6 | استحکام (زود سخت شدن) | • ۲۴ ساعته معادل ۲۸ روزه سیمان پرتلند • ۶-۸ ساعت کافی برای عمرانی • گیرش اولیه تا ۵ ساعت | • تعمیرات پل، راه، فرودگاه • تونل معدن، راه و مترو • پایه اسکله • فونداسیون ماشین‌آلات • پایه تسلیحات جنگی • سدها • لوله‌گذاری زیر دریا • تیر ریزی ساختمان‌ه | • بتن فشرده • با ترکیب ویبراتوری سختی بالاتر هم می‌رود. • با توجه به گیرش زمان‌بر، برای اجرا در تماس با آب جاری مناسب نیست. • مخلوط کردن طولانی‌تر، زمان میان ریختن تا سخت شدن را کمتر می‌کند | • راه‌سازی و تعمیرات راه، چهارراه، پل، فرودگاه و مترو • تعمیر، راه‌اندازی و جابجایی تجهیزات صنعتی، پالایشگاهی و نیروگاهی • ساخت یکپارچه یا محدودتر مخازن بزرگ (که معمولاً نیاز به چندین بار قالب‌گیری دارند) • تعمیر آب‌بندها و قفل کانال‌ها و تونل‌ها • تقویت فونداسیون (Under-pinning) • بتن پیش‌تنیده • اتصال قطعات پیش‌ساخته بتنی (سیمان عادی) در محل • عمران دریایی، کار در فاصله جزر و مد، محفظه کار زیرآب • معادن (سیمان‌کاری سوراخ دریل یا اکتشاف) • صنایع سنگین • نیروهای نظامی |
| 7 | نسوز | تحمل تا ۱۴۵۰ درجه سانتی‌گراد | • کف و دیوار کوره • کف واگن صنایع سرامیک و آجر • سقف معلق کوره ذوب آلومینیوم • سقف کوره تولید هوای گرم • انواع دودکش‌ها • زباله سوزها • پیش گرم و خشک‌کن کوره‌های سیمان • عایق‌کاری کوره • کوره‌های تونلی و تناوبی • بوته نسوز | • بتن فشرده جهت لایه کاری کوره • بتن سبک (عایق) جهت لایه پشت و زیرین • ملات نسوز | • نسوز • فولاد • آلومینیوم • آجر • سرامیک • روی • ریخته‌گری • صنایع بازیافت، بیمارستان‌ها، تصفیه‌خانه‌های صنعتی |
نحوه (طرز) استفاده سیمان نسوز
سیمان نسوز شومینه – سیمان نسوز در تهران
با توجه به وجود دمای بالاتر از حد تحمل سیمان‌های رایج ساختمانی (پرتلند) و همچنین شن و ماسه سیلیسی یا آهکی رایج در شومینه، اجاق‌های زغالی و گازی، تنورها و منقل‌ها و باربکیوها استفاده از مصالح با خاصیت دیرگدازی یا نسوز در این نقاط ضروری به نظر می‌رسد.
در کاربردهای ذکرشده، سیمان‌های نسوز به شکل‌های زیر مورداستفاده قرار می‌گیرند:
1-سیمان خالص جهت بندکشی بین آجرهای نسوز قلب شومینه یا اجاق
2-بتن نسوز شامل ترکیب سیمان و خاک پخته نسوز (شاموت) جهت شکل‌دهی کارهای دکوراتیو در داخل شومینه به‌صورت پیش‌ساخته (مثلاً طرح آجر یا اشکال دیگر)
3-ملات عایق نسوز شامل ترکیب سیمان، خاک نسوز و دانه‌های سبک مثل پرلیت، ورمیکولیت، لیکا، پوکه معدنی و غیره کهبرای جلوگیری از اثرات نامطلوب حرارت منتقل‌شده از مصالح نسوز به دیوار یا سازه پیرامون آن.
با توجه به اینکه دمای قلب شومینه یا اجاق‌ها به‌ندرت از ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد فراتر می‌رود، سیمان نسوز شومینه به‌خوبی پاسخگوی نیاز این کاربردها می‌باشد.
تصویر سیمان نسوز
ترکیب سیمان با پنبه نسوز
شاید این سؤال برایتان پیش بیایید که اصلاً پنبه نسوز چیست؟ در پاسخ باید گفت که پنبه نسوز یا پنبه کوهی اسم گروهی از کانی‌های الیافی شکل می‌باشد که از گذشته‌های دور به‌عنوان ماده‌ای نسوز مورداستفاده قرار می‌گرفت.
ترکیب سیمان و پنبه نسوز و آب، سنگ مصنوعی می‌شود که سبب مسلح شدن سنگ سیمانی می‌شود و محصولی مقاوم در برابر خمیدگی و کشش می‌باشد. تاریخچه این نوع ترکیب به اتریش برمی‌گردد، قرن بیستم. این نوع مصالح دارای مقاومت چشمگیر مکانیکی در اثر تا شدن، وزن مخصوص اندک، ضریب هدایت حرارتی پایین، مقاومت بسیار بالا در هجوم نمک‌های محلول، ضد آب و ضد یخبندان است.
از معایب این نوع ترکیب می‌توان به این مورد اشاره کرد زمانی که از آب اشباع می‌شود، شکنندگی و تاب خوردن را دارا خواهد بود.
مصالح اولیه برای تولید سیمان پنبه کوهی عبارت‌اند از:
- پنبه کوهی کریزوتایل
- سیمان پرتلند
مقدار پنبه کوهی در این فرآورده بستگی به نوع کیفیت پنبه کوهی داشته و معمولاً بین ۱۰ تا ۲۰ درصد و سیمان بین ۸۰ تا ۹۰ درصد است.
مهم‌ترین کاربرد پنبه کوهی را می‌توان به‌صورت زیر نام برد:
- در تولید نخ و پارچه نسوز
- پشم و عایق حرارتی
- کف‌پوش‌ها
- در صنعت تولید کاغذ
- پلاستیک
- عایق‌های الکتریکی
- و صنایع دیگر غیر ساختمانی
ازنظر پزشکی پنبه کوهی یا همان پنبه نسوز سرطان‌زا می‌باشد ولی با اینکه سرطان‌زایی پنبه کوهی به اثبات رسیده است و مؤسسات بهداشتی جهانی استفاده از ماسک برای کارگرانی که با آن سروکار دارند را توصیه و حتی اجبار نموده‌اند و در برخی از موارد ممنوع شده است، ولی مصرف این ماده در فرآورده‌های پنبه کوهی – سیمان هنوز در اغلب کشورها ادامه دارد، زیرا عقیده بر این است که مقدار آن در این فرآورده‌ها کم است و علاوه بر این ذرات پنبه کوهی با قشری از سیمان کاملاً پوشانده و احاطه می‌شود.
در صنعت ساختمان‌سازی از این محصول به‌منظور ساخت ورق‌های نازک مسطح، موج‌دار (موج‌های گوناگون)، آب رو، کناره، کلگی (تیزه)؛ لوله و اتصالات مربوط، دودکش گرد و چهارگوش استفاده می‌شود.
در حال حاضر ترکیب سیمان و پنبه نسوز به سه روش انجام می‌گیرند:
- روش تر
- روش نیمه خشک
- روش خشک
که رایج‌ترین طریق تولید، روش تر است.
ترکیبات سیمان نسوز
سیمان نسوز (سیمان پر آلومین) ازلحاظ ترکیبات شیمیایی ترکیبی از اکسید کلسیم با سایر اکسیدها مثل اکسید آلومینیوم، اکسید سیلیسیوم، اکسید آهن و… است. سیمان نسوز در مجاورت هوا و در ترکیب با آب به‌تدریج سفت و سخت می‌شود و مقاومت بالایی دارد طوری که اگر ۲۸ روز زیرآب باشد دارای مقاومتی حدود ۲۵۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع می‌شود.
ترکیبات سیمان می‌تواند شامل انواع چسب‌ها نیز باشد مثلاً چسب مایع که در چسبانیدن قطعات سنگ و فلزات به کار می‌رود. نمونه‌ای از این چسب‌ها در صنعت سیمان در کار گذاشتن آجر نسوز در کوره مصرف دارد و خاصیت اصلی‌اش چسباندن آجر به دیواره کوره است یا سیمان‌هایی که در دندانپزشکی کاربرد دارند حاوی این چسب‌ها هستند.
برخلاف سیمان‌های سیلیکاتی سیمان پر آلومین اساساً از آلومینوسیلیکات کلسیم تشکیل یافته است که پس از اختلاط با آب تشکیل هیدرات‌های آلومینات کلسیم می‌دهد؛ که قابلیت سخت شدگی دارا هستند. اصولاً سیمان‌های پر آلویمن به طریقی مشابه با سیمان‌های سیلیکاتی یا سایر چسباننده ها در تهیه بتن عادی به کار نمی‌روند.
چسب سیمان نسوز
چسب نسوز سرامیکی از مواد معدنی سرامیکی نسوز همراه سیمان تولید می‌گردد و برای اتصال و درز بندی الیاف سرامیکی، پارچه‌ها، پتوهای سرامیکی و کامپوزیتی استفاده می‌شود. چسب نسوز برای محیط و انسان بی خطر می‌باشد.
از چسب سرامیکی نسوز برای اتصال به محفظه‌های ترموکوپل درجه حرارت بالا که در کوره‌ها و دیگ بخار که به دمای ۳۲۰۰ درجه فارنهایت (۱۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) می‌رسد، استفاده می‌شود.
چسب نسوز سرامیکی مقاومت بالایی پس از خشک شدن داشته و اتصال محکم و یکپارچه‌ای با آجر دارد. همچنین از این کوتینگ ها می‌توان به‌صورت پاششی جهت افزایش مقاومت دمایی تا ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد و همچنین جلوگیری از مشتعل‌شدن استفاده نمود.
چسب نسوز سرامیکی به‌عنوان پوشش کوره‌ها: از این چسب نسوز یک لایه نازک روی الیاف یا پتوی سرامیکی پاشیده می‌شود تا مقاومت این الیاف را در برابر خوردگی و در تماس بودن با مواد مذاب را بالا ببرد.
کاربرد چسب نسوز سرامیکی:
- عایق دودکش پالایشگاه‌ها
- محفظه‌ی احتراق
- عایق لوله‌های انعطاف‌پذیر
- آبگرمکن و عایق دیگ بخار
- به‌عنوان عایق در پالایشگاه
- لوله‌ی دودکش‌ها
- آجر کوره‌های حرارت بالا
- پوشش راکتور هسته‌ای
- عایق شیشه‌ای کوره
- پوشش تجهیزات گرمایشی