«سیمان نسوز» یا سیمان پرآلومین در برابر گرما و آتش از مقاومت بالایی برخوردار است. این نوع سیمان به سیمان دیرگداز یا آلومینیوم کلسیم نیز معروف است. برخلاف سیمان پرتلند که از سیلیکات‌های کلسیم تشکیل شده است، سیمان نسور از آلومینات کلسیم (سنگ آهک یا گچ و بوکسیت) ساخته می‌شود. 

ترکیبات آهک آلومینا جزء اصلی ترکیبات سیمان نسوز به شمار می رود. از جمله ویژگی های این سیمان رنگ تیره از قهوه ای تا خاکستری و مقاومت بالای آن است. در برابر خوردگی شیمیایی مقاومت بسیار بالایی دارد، اما این سیمان مقاوم به اسید نیست. به صورت کلی استفاده از سیمان نسوز دارای مزایا و معایب خود است. سیمان نسوز برای زمانی که مقاومت در برابر حرارت و حملات شیمیایی مورد نیاز است، کاربرد بسیاری دارد.

سیمان نسوز؛ از ویژگی‌ها تا کاربرد و مزایا و معایب

«سیمان نسوز» یا سیمان با آلومین بالا یا «پرآلومین» در برابر گرما و آتش از مقاومت بالایی برخوردار است. این نوع سیمان به سیمان دیرگداز یا آلومینیوم کلسیم نیز معروف است. برخلاف سیمان پرتلند که از سیلیکات‌های کلسیم تشکیل شده است، سیمان نسور از آلومینات کلسیم (سنگ آهک یا گچ و بوکسیت) ساخته می‌شود. 

ترکیبات آهک آلومینا جزء اصلی ترکیبات سیمان نسوز به شمار می رود. این سیمان از نظر ترکیبات شیمیایی شامل ترکیبی از اکسیدکلسیم با اکسید سیلیسیوم، اکسیدآلومینیوم و اکسیدآهن است. این محصول در صورت ترکیب با آب و مجاورت با هوا سخت شده و مقاومت آن افزایش می یابد.

دلیل این امر، آلومینو سیلیکات کلسیم موجود در این ماده است که پس از ترکیب با آب هیدرات‌های آلومینات کلسیم ایجاد کرده و قابلیت سخت‌شدگی سیمان را تقویت می‌کند. سیمان پرآلومین به مقدار بسیار پایین به چسباننده‌هایی مانند سیمان پرتلند اضافه می شود تا سرعت گیرش آن را بالا ببرد.

ویژگی های سیمان نسوز

- رنگ این سیمان از اکسید آهن موجود در آن نشات می گیرد. اگر مقدار اکسید آهن سیمان افزایش یابد، رنگ آن قهوه ای تا خاکستری تیره و اگر مقدار آن کم باشد، رنگ سیمان از قهوه ای تا خاکستری روشن است.

- مقاومت این سیمان، تابعی از دما و نسبت آب به سیمان است. در نسبت آب به سیمان متوسط و زیاد، مقاومت باقیمانده آنقدر پایین است که برای بیشتر اهداف ساختاری (اعضای باربر) قابل قبول نیست. حتی با نسبت آب به سیمان پایین نیز به اندازه‌ای تخلخل افزایش می‌يابد که حملات شیمیایی ممکن است به راحتی انجام شود. از همین رو به دلیل اثرات جانبی، این سیمان برای اعضای بتنی باربر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، ولی ماده مفیدی برای تعمیر با عمر محدود و کارهای موقت است.

- آب هیدراتاسیون سیمان پرآلومین حدود 50 درصد وزن سیمان خشک است. زمان گیرش اولیه این سیمان بین ۴ تا ۵ ساعت و زمان گیرش نهایی حدود 30 دقیقه پس از گیرش اولیه انجام می شود. 

- برابر حملات شیمیایی دارای مقاومت بالایی است. 

- سطح PH پایینی دارد. 

- در برابر خوردگی شیمیایی مقاومت بسیار بالایی دارد.

- این سیمان مقاوم به اسید نیست، ولی می‌تواند محلول‌های بسیار رقیق اسیدها موجود در پساب‌های صنعتی را تحمل کند.

- این سیمان به راحتی به وسیله اسیدهای نیتریک، هیدروکلریک یا هیدروفلوئوریک مورد حمله قرار می‌گیرد. 

- ضریب شکست این سیمان بالاست. 

- ماندگاری بالایی در اسیدسولفوریک دارد.

- خاصیت سخت شدن این سیمان بسیار سریع است.

- زمانی که به مواد ریخته‌گری، سیمان پرآلومین اضافه شود، به عنوان ماده پیونددهنده عمل می‌کند، چراکه در دمای بالا پیوند سرامیکی ایجاد می‌کند.

فرآیند تولید سیمان نسوز

برای تولید سیمان پرآلومین، نخست سنگ آهک را با میزان برابر بوکسیت ترکیب کرده و سپس موادی که دارای آهن و سیلیس هستند به آن افزوده کرده و مخلوط به دست آمده را در کوره حررات می دهند. در این حالت تمام مواد اولیه ذوب شده را از کوره خارج می کنند و در سینی ریخته و سرد می شوند. این مواد که به شکل ورقه های شیشه ای سرد شده اند، وارد دستگاه خردکن شده و به قطعات کوچکی به نام «کلینکر» تبدیل می شوند. پس از آن کلینکر آسییاب و پودر می شود. در نهایت نتیجه این فرآیند سیمان نسوز یا پرآلومین خواهد بود که اغلب موارد رنگ تیره ای دارد. 

کاربردهای سیمان نسوز

به دلیل مقامت خوردگی بالا، این سیمان برای ساخت لوله‌های آب، تخلیه کارخانه، لوله‌های فاضلاب، سازه‌های ساحلی و دودکش‌های کارخانه مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین به دلیل خاصیت سخت شدن و مقاومت سریع، به صورت گسترده‌ای در ساخت و سازهای دریایی و زیرساخت‌های فاضلابی استفاده دارد.

سایر کاربردهای سیمان دیرگداز عبارتند از: 

- استفاده در بتن‌های نسوز که در دمای بسیار بالا به مقاومت بیشتری نیاز دارند. 

- به عنوان یک جزء در فرمولاسیون‌های مخلوط سیمان، برای خواص گوناگون از جمله مقاومت بسیار سریع و انبساط کنترل شده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

- در شبکه‌های فاضلاب در برابر خوردگی سولفید بیوژن- سایپرز به سیمان پرآلومین نیاز است. 

- برای اهداف عایق بندی زمانی که افزایش دما تا 950 درجه سانتیگراد پیش‌بینی می‌شود، می‌توان از بتن سبک که با سیمان پرآلومین و سنگدانه‌های سبک وزن ساخته شده، استفاده کرد.

مزایای سیمان نسوز

از جمله مزایای سیمان پرآلومین شامل موارد زیر می شود:

- در برابر عمل شیمیایی بسیار مقاوم است. 

- درجه حرارت بالا را تحمل می کند. 

- احتمال یخ زدگی آن در سطح پایینی است، چراکه گرما هنگام هیدراتاسیون بیشتر می‌شود.

- بسیار واکنش‌پذیر بوده و مقاومت فشاری بسیار بالایی دارد.

- در برابر آتش بسیار مقاوم است. 

- کارآیی بتن ساخته شده با سیمان آلومینا نسبت به بتن سیمان پرتلند بسیار بیشتر است. 

معایب سیمان نسوز

از جمله معایب سیمان دیرگداز شامل موارد زیر می شود:

- با توجه به اینکه گرمای مورد نیاز برای ساخت این سیمان بیشتر است، هزینه ساخت آن نیز بیشتر است.

- با توجه به اینکه نرمی سیمان پرآلومین کمتر از 2250 سانتیمترمربع در گرم است، ذرات آن بسیار ریز بود، بنابراین باید در زمان استفاده از چشم یا دهان خود محافظت به عمل آورد.

- از آنجا که گرما هنگام گیرش بالاست، در بتن‌ریزی‌های حجیم مورد استفاده قرار نمی گیرد. 

- این سیمان برای اعضای باربر سازه‌ای به هیچ وجه مناسب نیست و نباید در مخلوط بتن مورد استفاده قرار گیرد. 

سخن پایانی

سیمان نسوز از نظر ترکیبات و برخی خصوصیات کاملا با سیمان پرتلند معمولی تفاوت دارد، از همین رو استفاده سازه‌ای (اعضای باربر) از آن، بسیار محدود است. این سیمان برای زمانی که مقاومت در برابر حرارت و حملات شیمیایی مورد نیاز است، کاربرد بسیاری دارد.