تاریخچه سیمان
شاید قرنها پیش در یك اطراقگاه گروهی، انسانهای عصر حجر، روی تخته سنگی آهكی، آتشی برپا كرده و از گرمای آن غرق تفكرات خویش بودند كه ناگهان رگبار باران رشته آن تفكرات را قطع و آنها را وادار به فرار به زیر سایبانی می‌كند.
در اثر آب باران آتش خاموش شده و سنگ داغ در اثر بارش باران خیس شده و بلافاصله متلاشی و تبدیل به پودری سفید می‌شود. پس از روزها یا هفته‌ها كه افراد گروه به اطراقگاه خود باز می‌گردند ملاحظه می‌كنند كه سنگی نوظهور متولد شده است. احتمالاً كشف ملات آهكی به همین سادگی صورت گرفته است و مطالعات تاریخی و باستانی بیانگر این مطلب است كه ریشه و سابقه تولید سیمان (سیمان طبیعی) از نظر تاریخی با تولید آهك همزمان می‌باشد.
فنیقی‌ها در حدود 1000 ق.م.، یونانیها 200 ق.م. و رومیها 100 ق.م. قادر به تهیه مصالحی بودند كه با آب سخت می‌شده است. بناهای تاریخی بسیار قدیمی همچون اهرام مصر مؤید این نكته هستند كه بشر از ازمنة قدیم برخی ملاتها را به خوبی می‌شناخته است. مصری‌ها از ملات سنگ گچ ناخالص پخته شده در حالی استفاده می‌كرده‌اند كه سنگ آهك فراوانی در زیر پا داشتند. استفاده سنگ آهك تكلیس شده (ملات آهكی) در دوران تمدن یونان و روم رواج داشته و آن را یا به صورت خالص و یا به صورت مخلوطی از شیره آهك با شن و ماسه و سنگ شكسته و یا خاكستر آتشفشان استفاده می‌كرده‌اند.
مطالعات تاریخی نشان می‌دهد كه ایرانیان نیز قادر به تهیه ملاتهای آبی بوده‌اند كه توانایی تحمل فشار و حفظ انسجام خود را در مجاورت آب نیز حفظ می‌كرده است. آثار باقیمانده‌ای مانند سدها و پلهای عظیم در نقاط مختلف ایران همچون «سد ایزدخواست» كه اولین سد قوسی جهان است، «سد كرخه» و «سد شادروان» مسلم می‌سازد كه ایرانیها از خیلی قدیم خواص هیدرولیك آهك را می‌شناخته‌اند.
پختن آهك را رومیها از یونانیها و یونانیها از ایرانیان فرا گرفتند. زیرا قدیمی‌ترین ملات آهكی در ایران پیدا شده است. آشوریها و بابلی‌ها بناهای خود را با گل و سنگ گچ و آجر و ملات گل یا قیر می‌ساخته‌اند.
چینی‌ها هم پختن سنگ آهك را می‌دانستند و در ساختن برجهای دیوار چین كه حدود 2000 سال پیش ساخته شده است، از ملات آهكی استفاده كرده‌اند اما ملاتهای ایران خیلی قدیمی‌تر از آن زمانها است.
اقوام ساكن در مناطق شمالی خلیج فارس از نوعی ساروج استفاده كرده‌اند كه دارای خواص هیدرولیكی جالب و مقاومت بالایی بوده است. معروفترین این ساروج‌ها ساروج خمیر است كه در بندر خمیر تهیه می‌گردید. هنوز تاسیسات بندری ساخته شده با این نوع ملات در نقاطی از بندر لنگه و بندر بوشهر پابرجا هستند.
تاریخ علم سیمان
قرون 18 و 19 زمان كشف بسیاری از پدیده‌ها بود و توجه زیادی به پدیده‌های علمی و طبیعی توسط دانشمندان و محققین می‌شد. یكی از پدیده‌هایی كه مورد توجه زیادی بود گیرش و سخت شدن ملاتها بود. از جمله این مواد، خواص هیدورلیكی ملاتها بود كه در سال 1756 توسط «جان اسمیتون» انگلیسی كشف گردید.
نامبرده به خواص مهم تركیبات موجود در خاك رس، گیرش هیدرولیك و خاصیت سخت شدن این تركیبات پی برد. این اكتشاف در پی تحقیقات او برای ربودن جایزه مسابقه‌ای بود كه تحت عنوان بهترین ملات جهت تجدید بنای «فانوس دریایی ادی استون» مطرح شده بود و اسمیتون طی تحقیقات خود متوجه شد كه بهترین ملات از پختن نوعی سنگ آهك به دست می‌آید كه در آن مخلوط سنگ، مقداری خاك رس نیز وجود داشته باشد. دنبال كردن این كشف توسط آقایان هیگینز و پاركر سرنخ اكتشافات بعدی بود تا اینكه اولین اقدام بشر در زمینه تهیه مخلوط مصنوعی از سنگ آهك و خاك رس برای تهیه سیمان آبی به نام آقای ویكت فرانسوی ثبت شد. اما نهایتاً افتخار نهایی نصیب آجرچین انگلیسی به نام جوزف اسپیدین شد. او موفق شد از پختن مخلوطی از سنگ آهك و خاك رس (به نسبت متفاوت و به صورت دوغاب) در درجه حرارت بالا به نوعی آهك آبی فوق‌العاده جالب دست یابد كه نام آن را سیمان پرتلند گذاشت و در 21 اكتبر 1824 سیمان ساخته شده خود را به ثبت رسانده و لوح تقدیر از جرج چهارم دریافت دارد.
علت این نامگذاری هوشیارانه شباهت خیلی زیاد رنگ آن با نوعی سنگ آهك موجود در جزیره پرتلند انگلیس است. سیمان ساخته شده او واقعاً بهتر و عالی‌تر از تمام سیمانهای قبلی بوده و دارای مقاومت بیشتری بود. به همین علت از آن در ساخت پارلمان جدید انگلستان كه از سال 1840 تا 1852 طول كشید، استفاده گردید. بدین ترتیب بشر وارد عصر تولید صنعتی سیمان شد و برای اولین بار در تاریخ صنعتی، نخستین مؤسسه استاندارد تولید توسط تولیدكنندگان سیمان در كشور آلمان به وجود آمد؛ لذا سیمان اولین محصول صنعتی است كه دارای استاندارد تولید شده است.
تولید صنعتی سیمان پرتلند از اوایل قرن 19 با كوره‌های دارای 5تن ظرفیت در هفته كه كاملاً شبیه به كوره‌های آهك‌پزی بوده شروع و به مرور هماهنگ با افزایش تقاضا برای این كالای معجزه‌گر ابداعاتی در ساختمان كوره‌ها و نحوة تولید صورت گرفت. بالاخره با ابداع كوره‌های دوار، قدم عظیمی در جهت پاسخگویی به بازار مصرف برداشته شد. ثمره 80سال كار و استفاده از تكنولوژی دوار سیمان منتهی به ساخت كوره‌هایی با ظرفیت 100.000 تن كلینكر در روز شده است. اكنون هزاران كوره در كلیه نقاط دنیا هر جا كه معادن سنگ آهك و خاك رس وجود داشته باشد، مشغول به تولید سیمان است، چنانكه در حال حاضر تولید سیمان با 1200میلیون تن، بزرگترین تولید صنعتی بشری است.
تاریخ توليد سیمان در ايران
اینكه از چه تاریخی مصرف سیمان در ایران باب شده است چندان مشخص نیست ولی آنچه كه مسلم است ورود سیمان به ایران توسط بیگانگان بوده است كه از آن برای ساختن بناهایی نظیر كلیساها و سفارتخانه‌ها و تاسیسات بندری استفاده شده است.
با شروع قرن 14 هجری شمسی سرعت گسترش كارهای زیربنایی همزمان با تحولات صنعتی جهانی آنچنان بده است كه كیفیت و كمیت محصولات سنتی ساختمانی جوابگوی نیازها نبوده است و خصوصاً با شروع احداث راه‌آهن سراسری ضرورت استفاده از سیمان جهت ساختمان پلها و تونلها و ایستگاه‌ها كاملاً محسوس‌تر گشت.
از آنجایی كه سیمان كالایی ارزان قیمت و سنگین وزن است و مصرف آن وقتی مقرون به صرفه است كه محل تولید و مصرف، حتی‌الامكان نزدیك به یكدیگر باشند، لذا پس از مدتی كه سیمان وارد می‌شد تصمیم بر این شد كه با توجه به وفور مواد اولیه سیمان در ایران، از محل عواید حاصل از قند و شكر اقدام به تاسیس یك كارخانه 100تنی (روزانه) سیمان نیز بشود. در سال 1310 این تصمیم شروع به عمل شده و مطالعات اولیه زمین‌شناسی منجر به انتخاب محلی واقع در 7 كیلومتری جنوب تهران آن زمان و در كنار كوه بی‌بی‌شهربانو گردید. كار احداث این واحد با سرمایه 8میلیون ریالی در بهمن‌ماه 1312 به پایان رسیده و بلافاصله بهره‌برداری از آن آغاز گردید. (تقریباً 50 سال پس از ژاپن، 60 سال پس از آمریكا، 70 سال پس از آلمان و 100 سال بعد از انگلیس).
با گذشت زمان و فزونی تقاضا برای این محصول، نیاز به كارخانه‌های دیگر معلوم و آشكار شد. لذا در تاریخ 1314 كارخانه دیگری با ظرفیت روزانه 200 تن خریداری و در سال 1315 در جوار كارخانه قبلی عملیات ساختمانی آن شروع و در سال 1316 بهره‌برداری از واحد دوم آغاز شد. شاید لزومی به گفتن ندارد كه ركن اصلی هر بنایی سیمان و خواص معجزه‌آسای آن می‌باشد و هیچ سازه و بنایی بدون وجود سیمان قابل تصور هم نیست.
سيمان چيست؟
خاكستري
سیمانها مواد چسبنده‌ای هستند كه قابلیت چسباندن ذرات را به یكدیگر و به وجود آوردن جسم یكپارچه از ذرات متشكله را دارند. این تعریف از سیمان دارای آنچنان جامعیتی است كه می‌تواند شامل انواع چسب‌ها از جمله چسب‌های مایع كه در چسبانیدن قطعات سنگ یا فلزات به یكدیگر به كار می‌روند، نیز بشود. لذا مقصود ما از سیمان در اینجا آن نوعی است كه دارای ریشه آهكی باشد.
سیمان گردی است نرم، جاذب آب و چسباننده خرده‌سنگها كه اساساً مركب از تركیبات پخته شده و گداخته شده اكسید كلسیم با اكسید سیلیس، اكسید آلومینیوم و اكسید آهن است. ملات این گرد قادر است به مرور در مجاورت هوا یا در زیر آب سخت شده و در زیر آب ضمن داشتن ثبات حجم، مقاومت خود را نیز حفظ نماید و در فاصله 28 روز در زیر آب ماندن دارای حداقل مقاومت 250 كیلوگرم بر سانتیمتر مربع گردد.
به طور كلی مواد اولیه‌ای كه برای تهیه سیمان به كار می‌رود از منابع طبیعی (معدنی) تهیه می‌گردد. برای تامین این تركیبات در درجه اول از سنگ آهك با درصد بالا و در درجه دوم از خاك رس كه دارای مقدار كمی آهك ولی مقادیر قابل ملاحظه‌ای اكسیدهای سیلیس و آلومینیوم و آهن می‌باشد، استفاده می‌گردد. برای تنظیم دقیق‌تر مواد اولیه از مواد اصلاح كننده مثل آهن و سنگ سیلیس و غیره نیز استفاده می‌گردد.
سیمان سفید
سیمان سفید در سال 1887 میلادی برای اولین بار توسط كمپانی لافارژ فرانسوی تهیه و به بازار عرضه گردید سپس به علت استقبالی كه از آن به عمل آمد و تقاضا برای آن روز به روز افزایش یافت، كشورهای دیگر در صدد ساخت آن برآمدند كه از جمله می‌توان به آمریكا در سال 1907، آلمان 1908، ژاپن 1920 و انگلستان 1929 اشاره كرد.
تهیه سیمان سفید احتیاج به تكنولوژی پیچیده‌تری نسبت به خاكستری دارد و كشورهای غیر صنعتی به ندرت توانسته‌اند آن را تولید كنند. در ایران برای اولین بار در سال 1342 كارخانه سیمان دماوند با تبدیل كوره 100 تنی سیمان خاكستری شروع به ساخت سیمان سفید نمود. پس از آن به علت افزایش تقاضا، كوره دوم آن نیز در سال 1350 اقدام به تولید سیمان نمود و در حال حاضر این كارخانه و كارخانجات سیمانهای سفید تبریز، ساوه، ارومیه، سیمان سفید به بازار عرضه می‌نمایند كه بخشی از این تولید به خارج از كشور صادر می‌شود.
در سیمان سفید به جای خاك رس از كائولن استفاده می‌كنند؛ زیرا یكی از علل رنگ سیمان خاكستری ناشی از حضور آهن در تركیبات رس است و چون كائولن فاقد (مقدار بسیار اندك) آهن می‌باشد در نتیجه كلینكر تولیدی تقریباً سفید رنگ است (سبز روشن مغز پسته‌ای) و از طرفی پروسه تولید چنان است كه اجازه اكسید شدن مجدد را به آهن نمی‌دهد در نتیجه به بالا رفتن میزان سفیدی كمك می‌نماید. ا
ز موادی كه می‌توانند سفیدی سیمان را خراب كرده و جذابیت بازار آن را كاهش دهند می‌توان از تیتانیوم و منگنز نام برد. نهایتاً به علت نوع پروسس و نرمی بسیار بالاتر سیمان سفید، بتن حاصل از سیمان سفید، مقاومت‌های بسیار بالاتری نسبت به سیمان خاكستری دارد كه خود مزیتی بزرگ به حساب می‌آید.
