آهک یکی از قدیمی ترین فرآیندهای شیمیایـــــی شناخته شده تاریخ بشری است و به دوران روم قدیم و مصریان کــه در امور بنا سازی مصرف کرده اند بر می گردد و از سه هزار سال پیش ایرانیان ساخت شفته آهک را می دانستند و از این ماده در ساختن پـی بنا، پلها، آبگیرها ،و... استفاده می کردند . آهک سبب ایجاد صنعت سیمان نیز شده چرا که ماده اصلی تشکیل دهنده سیمان آهک مـــــی باشد و امروزه در سطح دنیا میلیونها تن آهک در ساختمان سازی و تولید سیمان و سایر صنایع بدلیل خصوصیات ذاتی که دارد و قابل دسترس بودن آن، بعنوان یکی از عناصر مهم در صنایع مذکور که شرح آن در کاربردهای آهک خواهد آمد ،استفاده می شود. یکی از راههای معمول در صنایع سیمان جهت کاهش هزینه و افزایش میزان تولید، استفاده از افزودنیهای مناسب به کلینکر و تولید سیمانهای مخلوط می باشد. سیمان پرتلند (P.K.Z.) یکی از این سیمانهای مخلوط می باشد که دارای سطح ویژه بالا می باشد. سیمان پرتلند آهکی ماده چسبنده هیدرولیکی از خانواده سیمان پرتلند است که از آسیاب نمودن مخلوط 6 الی 20 درصد سنگ آهک ویژه همراه با درصد مناسبی سنگ گچ ( سولفات کلسیم متبلور) و حداقل 80 درصد کلینکر سیمان پرتلند، حاصل می گردد.
استفاده از سیمان و بتن به سالهای دور در مصر و یونان قدیم بر می گردد. پوزولانها نیز در همان سالها مورد استفاده قرار گرفته است، لیکن پوزولانهای مصنوعی نظیر خاکستر بادی و سرباره کوره های آهنگدازی به سالهای اخیر مربوط می گردد . امروزه توجه خاصی به استفاده از پوزولان ها و مواد جایگزین سیمان به دلیل خواص آنها در بتن و کاهش مصرف انرژی و تولید دی اکسید کربن در ساخت سیمان ، معطوف گشته است بعنوان مثال بافت بتن های با مقاومت بالا، بادوام بیشتر و باحرارت زائی پایین تر با استفاده از مواد جایگزین سیمان و سیمان های پوزولانی تحقق یافته است.
افزایش قیمت انرژی های مختلف ، هزینه های بالای تاسیس کارخانه های جدید و مشکلات ارزی کشور است که چاره اندیش جهت رفع گره های افزایش و توسعه را می طلبد. یکی از راه حلهای پیشنهادی در افزایش تولید سیمان( با توجه به اینکه پر مصرف ترین کارخانجات صنعتی به لحاظ مصرف انرژی کارخانجات سیمان می باشند)٬ استفاده از افزودنی های مناسب به کلینکر سیمان پرتلند معمولی و تولید سیمان مخلوط با ویژگیهای مورد انتظار و کاربردهای معین می باشد. که این عمل بدون ایجاد تغییرات اساسی در خط تولید و تنها با به کارگیری ظرفیتهای خالی ماشین آلات به راحتی میسر است.
سیمان های مخلوط از یک سنگ معدن مناسب و کلینکر سیمان پرتلند معمولی و آسیاب نمودن آنها با نسبت های معین در آسیاب سیمان حاصل می شوند.
سیمان پرتلند سنگ آهک که معادل آلمانی Portland Kalkstein Zement و معادل انگلیسی آن Portland Limestone Cement است، از جمله سیمان های مخلوط می باشد. این سیمان در مجامع صنعتی و تحقیقاتی تحت عنوان سیمان P.K.Z معروف گردیده است.این سیمان اولین بار در سال 1979 در فرانسه اختراع شد و به دنبال آن در سایر کشورها نیز گسترش یافت.
سیمان P.K.Z مخلوطی از سیمان پرتلند معمولی و سنگ آهک ویژه می باشد. مقدار سنگ آهک مورد استفاده بین 6 تا 20 درصد می باشد و هم اکنون در چند کشور اروپائی تحت استاندارد شماره 1-197 ENV تولید می گردد.
سیمان بلین بالا نوع خاصی از سیمان پرتلند می باشد. این سیمان به جهت دارا بودن سطح ویژه بالا( بیش از 4000 سانتیمتر مربع بر گرم) ، خواص ویژه ای را از خود ظاهر می سازد که قابلیت استفاده و کارائی آن را بالا می برد. ساده ترین و رایج ترین مورد مصرف این نوع سیمان در تولید بتن با مقاومتهای بسیار بالاست. در پایه سدها و در زیر سازی ساختمانها و پلهای عظیم از این نوع سیمان به جهت بالا بودن مقاومت ( فشاری و خمشی و...) استفاده می شود.سیمان بلین بالا دارای موارد مصرف متعدد دیگری نیز می باشد. این سیمان به عنوان پایه رنگهای تیره کاربرد دارد و این قابلیت به لحاظ عبور رطوبت از میان رنگ دارای اهمیت بسزایی است و ترکهای ایجاد شده در سدها، پایه ها و پلها بوسیله تزریق ملات این نوع سیمان پر می شود. از دیگر موارد کاربرد این سیمان در اندود نمودن دیواره های چاه های نفت به منظور دستیابی به مقاومت های بالا در بدنه چاه می باشد این سیمان دارای کاربردهای وسیع شناخته شده و ناشناخته دیگری نیز می باشد.
برای تولید این نوع سیمان، از سیمان بلین پائین ( با سطح ویژه حدود 3000 سانتی متر مربع بر گرم) استفاده می شود که پس از سایش مجدد در آسیاب مخصوص به بلین بیش از 4000 سانتی متر مربع بر گرم می رسد. متاسفانه به دلیل عدم شناخت کامل این نوع سیمان، چه از نظر فنی و چه از نظر کاربردی، عملاً رغبتی به مصرف و تولید آن وجود ندارد. بخش آسیاب سیمان در صنعت سیمان جایگاه و اهمیت خاصی را دار می باشد و معمولاً هزینه اولیه بالائی را در طراحی کارخانه سیمان به خود تخصیص می دهد و وظیفه اصلی آن تبدیل دانه های درشت کلینکر به پودر سیمان می باشد. در این راستا بخش فوق الذکر نیاز به تجهیزات بخصوصی داشته که مهمترین آن آسیاب می باشد و آسیابهای بکار رفته در این قسمت عموماً از نوع گلوله ای مواد سیستم مدار باز یا بسته در نظر گرفته می شوند. کلینکر خروجی از کوره پس از انباشته شدن در انبار کلینکر بوسیله نوار نقاله پس از اضافه شدن درصد گچ یا مواد افزودنی دیگر به ورودی آسیاب ارسال می گردد و سپس طی چندین مرحله که ذیلا توضیح داده خواهد شد به پودر قابل استفاده سیمان تبدیل می گردد.
آهک
ماده اصلی آهک اکسید کلسیم می باشد که یک ترکیب قلیایی قوی است و می تواند با کلیه اسیدها ترکیب شود و در صنایع مختلف نیز کاربرد خاصی دارد و معمولا بیشترین تولید آهک زنده تبدیل به هیدراته می گردد و بصورت جامد یا مایع با استفاده از عکس العملهای مربوطه در صنعت استفاده می شود و چون واکنش آهک زنده و آب همراه با حرارت زیاد است از اینرو در بسیاری از صنایع آهک هیدراته که تا حد زیادی پایدار است استفاده گردد . سنگ آهک کربنات کلسیم(CaCO3) به ندرت به صورت آهک خالص در طبیعت پیدا می‌شود. این سنگ بیشتر به صورت آهک رسی ، آهک ماسه‌ای و دولومیت یافت می‌گردد.
سنگ آهک حدود 22 درصد سنگ ها را شامل است. بندرت به صورت آهک خالص ، کربنات کلسیم (CaCo3) دیده می شود. بیشتر به صورت آهک رسی، ماسه ای و دولومیتی یافت می شود. ناخا لصیهای مهم سنگ آهک شامل منیزیم ،سیلیس، آلومینیم و منگنز است. سنگ های آهکی از نظر ژنتیکی و نحوه تشکیل به دو گروه عمده و بزرگ آهک های برجا و آهکهای نابرجا تقسیم می‌شوند. آهکهای برجا شامل کلیه سنگ آهکهای ستونهایی می‌گردد که طی فرآیندهای شیمیایی و بیوشیمیایی در محلی که وجود دارند، تشکیل گردیده‌اند. اصولا تشکیل در جای رسوبات آهکی مربوط به فعالیتهای بیولوژیکی بوده و از منشا بیوشیمیایی می‌باشند. مانند تراورتن و ستونهای آهکی. آهکهای نابرجا آهکهایی را شامل می‌گردد که از نظر بافتی به سنگهای کلاسیک شباهت داشته ، ولی از نظر منشا تشکیلاتشان کاملا مربوط به فرآیندهای شیمیایی است. بیشتر سنگ های آهکی آلی در آبهای کم عمق و گرم استوایی تشکیل می شود. در آبهای سرد و عمیق هم از تجمع پوسته آهکی روزن داران، گل سفید که نوعی سنگ آهک است تشکیل می شود. آهک ها در آب گرم زودتر به حد اشباع می رسند و زودتر هم رسوب می کنند . آهک زنده ماده ای سفیدرنگ با درجه ذوب ۲۵۰۰ درجه سانتی گراد است. به دلیل بالا بودن دمای ذوب، از آن برای اندود نمودن سطح کوره ها استفاده می کنند. این ماده میل ترکیبی فراوانی با آب دارد و به همین دلیل در نگهداری آن می بایست دقت خاصی مبذول شود
اصول تهیه و بکارگیری آهک
در واقع هدف از تهیه آهک، تبدیل سنگ آن به حالت قابل مصرف و تبدیل مجدد آن به سنگ آهک، پس از مصرف می باشد. بعد از تهیه سنگ آهک CaCO3 از معادن مربوطه، آنرا درون کوره های مخصوص قرار داده و با قراردادن آن تحت درجه حرارت ۹۰۰ درجه سانتی گراد، رطوبت همراه سنگ تبخیر شده و ترکیب CaCO3 را در کوره های مکانیزه یا سنتی می شکنند و آنرا تبدیل به آهک زنده با فرمول CaO و گاز CO2 می کنند. گازکربنیک به همراه سایر گازها از دودکش کوره خارج می گردد. آهک زنده را با آب ترکیب و تبدیل به آهک شکفته با فرمول Ca(OH)2 می کنند. این ماده که از دسته قلیایی هاست میل ترکیبی فراوانی با اسیدها دارد. در نهایت آهک شکفته را به صورت خالص، با خاک یا ماسه به عنوان شفته آهکی در اندود یا ملات به کار می برند.
با گذشت زمان گاز دی اکسید کربن موجود در هوا با رطوبت محیط ترکیب شده و ایجاد اسید ناپایداری می کند که به داخل ملات نفوذ می کند و با آن ترکیب شده و موجب ایجاد دوباره CaCO3 می شود. این عمل بسته به مکان کاربرد، رطوبت محیط، میزان گرمای هوا، ضخامت و نوع ملات، حتی تا ماه ها به طول می انجامد.
در صورت وجود ناخالصی های سیلیسی یا آلومینی، ملات به صورت آبی خشک می شود و تشکیل سیلیکات و آلومینات کلسیم می دهد که سبب مشابهت خواص این ملات و سیمان می گردد.
فهرست مندرجات:
چکیده 2
مقدمه 2
آهک 4
کاربرد آهک 6
سیمان 7
انواع سیمان 8
آسیاب گلوله ای سیمان 9
سیمان پرتلند آهکی PKZ 12
مکانیسم عمل سنگ آهک در سیمانهای P-K-Z یا L-C-C 16
استاندارد ویژگیهای سیمان پرتلند آهکی «پ آ» 20
عملکرد سیمان های مخلوط در بتن 24
مقایسه عملکرد سیمانهای پرتلند و سیمانهای مخلوط از نظر خاصیت ضد سولفات 29
اثر خاکستر های بادی Fly-Ash روی انبساط ملات سیمانهای مخلوط 38
اثر دوده های سیلیسی silica-Fume روی انبساط ملات سیمانهای مخلوط 40
اثر سرباره روی انبساط سیمان های مخلوط 42
مقاله (سیمان های مرکب چند جزئی) 51
ویژگیهای سنگ آهک 58
متن لاتین مقاله 63
تقدیر و تشکر 74
منابع 75
شامل 75 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود پروژه تاثیر افزودن سنگ آهک به سیمان پرتلند و تولید سیمان PKZ
