در صنایع مختلف، استفاده از مصالح خاص با مقاومت متناسب با همان صنعت از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. سیمان نسوز، یکی از انواع مصالح با ترکیبات ویژه و خاص است که مقاومت بالایی در برابر دماهای بالا و حرارت دارد. سیمان نسوز، برخلاف سیمان‌های معمولی، از ترکیباتی با خاصیت دیرگدازی تشکیل می‌شود. پس، می‌تواند با مقاومت عالی در برابر حرارت، نیازهای انواع صنایع در معرض دمای بالا را ارضا نماید. به طوری که طبق ادعای بسیاری از تولید کنندگان این سیمان، این متریال نسوز در بهترین حالت، می‌توانند تا حداکثر دمای 2000 درجه سانتی گراد را نیز تحمل کنند. آشنایی با سیمان نسوز و کاربردهای مختلف آن، به شما این امکان را می‌دهد تا بر اساس نیاز خود از بهترین نوع سیمان نسوز، استفاده نمایید. از این رو، در ادامه این مقاله، سیمان‌های نسوز و انواع آن، کاربردهای آن و تمامی آن چیزی که باید در مورد این مصالح بدانید، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
سیمان نسوز چیست ؟
هیچ شکی در این نیست که سیمان یکی از مصالح ساختمانی پرکاربرد است. اما به هر حال، در برخی از مواقع لازم است که این متریال‌ها مقاومت بالاتری در برابر شرایط مختلف داشته باشند. از این رو، استفاده از ترکیبات و طرح اختلاط‌ها مهندسی شده در سیمان‌ها، مقاومت آنها را در برابر شرایط مختلف افزایش پیدا می‌دهد. سیمان نسوز (Refractory cement)، یکی از انواع سیمان‌های موجود در بازار است که می‌تواند با کاربردهای متنوع خودش، برای هر محیطی مورد استفاده قرار گیرد. این سیمان با نام سیمان پرآلومین و دیرگداز نیز شناخته می‌شود. سیمان‌های نسوز، از ترکیبات یا موادی با ذات مقاومت بالا در برابر حرارت هستند که می‌توانند، مقاومت و مشخصات مکانیکی سیمان نسوز را برای مقابله با تنش‌های شدید حرارتی و شرایط خشن خورنده افزایش و بهبود ببخشند.
سیمان نسوز، برای اولین بار توسط یک مهندس اتریشی در اوایل قرن بیستم معرفی شد. با توجه به خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی خوب این سیمان، این محصول مورد استقبال مهندسین و مردم قرار گرفت و توانست به یکی از بهترین و پرکاربردترین سیمان‌های موجود در بازار جهانی تبدیل شود. سیمان‌های نسوز، می‌توانند با ترکیب با آب و قرار گرفتن در معرض هوا یا در برخی از آنها با فرآیند گرمادهی برنامه ریزی شده از قبل، سخت شوند. پس می‌توان بیان کرد که نوع عمل آوری (کیورینگ) یا فرآیند تنظیم انواع سیمان‌های نسوز، بسته به مشخصات مکانیکی و فیزیکی ذاتی اجزای تشکیل دهنده این نوع از سیمان‌ها، متفاوت است.
جرم نسوز چیست ؟
جرم نسوز از ماتریس‌های دیرگداز گروه بزرگ مواد فرانسوز است که به شکل پودری از پیش ترکیب و آماده شده، با خصوصیات مکانیکی و فیزیکی ویژه، طراحی، تولید، بسته بندی و به بازار عرضه می‌شود. همانطور که از نام این جرم‌ها مشخص است، آنها مقاومت بالایی در برابر حرارت دارند. ماتریس‌های نسوز، عمدتا می‌توانند تا دمای 1500 درجه سانتی گراد را نیز تحمل کنند. این جرم‌ها از نظر ترکیبات شیمیایی به انواع مختلفی تقسیم بندی می‌شوند. از انواع رایج آن، می‌توان به جرم‌های نسوز جرم نسوز معمولی، جرم نسوز با مقدار سیمان متوسط، جرم نسوز با مقدار سیمان کم، فوق العاده کم، ماتریس نسوز بدون سیمان و… اشاره نمود. این جرم‌ها به واسطه نوع ترکیبات، خواص خاص و ویژه خود را دارند. از این رو باید با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی هر یک از جرم‌های نسوز، آنها را برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار داد.
پیشنهاد برای مطالعه
سیمان نسوز از چه ترکیباتی ساخته می‌شود ؟
ترکیبات موجود در سیمان‌های نسوز، توانسته‌اند مقاومت آن را در برابر دما و حرارت را به طور قابل توجهی، افزایش دهند. این ترکیبات شامل موارد زیر می‌باشند که البته درصد این ترکیبات بر اساس نوع سیمان نسوز و طرح اختلاط ویژه آن، متفاوت است :
- اکسید کلسیم
- اکسید سیلیسیوم
- اکسید آهن
- اکسید آلومینیم
ترکیبات موجود در سیمان نسوز، در مجاورت با هوا تنظیم و سخت می‌شوند. وجود آلومینیوم سیلیکات در اجزای اساسی تشکیل دهنده این سیمان، باعث سفت شدن آنها می‌شود. در واقع، این ماده می‌تواند در هنگام ترکیب شدن با آب، ترکیبی به نام هیدرات آلومینات کلسیم به وجود آورد. این همان فرآیند هیدراتاسیون است که منجر به گیرش و سخت شدن محصولات یا مواد سیمانی می‌شود.
مهمترین مزایا و ویژگی های سیمان نسوز چیست ؟
سیمان‌های نسوز، در حال حاضر به عنوان یکی از رایج‌ترین و بهترین سیمان‌های موجود در بازار شناخته می‌شوند. آنها تمامی نیازهای تجهیزات مورد استفاده در صنایع در معرض حرارت و شرایط محیطی خشن ناشی از حرارت را ارضا می‌کنند. عمدتا به عنوان یک پوشش نهایی محافظ در لاینینک انواع کوره و دیگر تجهیزات در معرض حرارت، کاربرد دارند. مقاومت بالا در برابر حرارت، مهم ترین ویژگی و مزیت سیمان نسوز محسوب می ود. به طوری که می‌توان این سیمان‌ها را تا دمای 2000 درجه سانتی گراد گرم کرد و شاهد هیچ واکنش و تغییر ظاهری در آنها نبود. ولی در کنار این خصوصیت، سیمان های نسوز دارای ویژگی ها و مزایای دیگری نیز هستند که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم :
- سخت شدگی سریع : سیمان‌های نسوز قدرت سخت شدگی سریع‌تری نسبت به سیمان‌های معمولی دارند. پس در زمان کوتاه‌تری به حد گیرش نهایی خود می‌رسند.
- مقاومت بالا در برابر مواد خورنده : سیمان‌های نسوز، مقاومت بالایی در برابر مواد خورنده دارند و می‌توانند در برابر سایش، اصطکاک و خوردگی مقاومت خوبی از خود نشان دهند.
- مقاومت در برابر ضربه : مقاومت سیمان‌های نسوزی که برای ساخت بتن نسوز و پنل‌های از پیش ساخته، مورد استفاده قرار می‌گیرند، در برابر ضربه بسیار زیاد است. آنها، در حین ضربات وارده، با تمام توان در مقابل آن مقاومت کرده و ضربات وارده را بدون آسیب دیدن دفع می‌نماید. این می‌تواند در محیط‌های صنعتی با شرایط محیطی خشن و با فرآیندهای پر تنش، به طور موثر، استفاده شود.
- عایق سرما و گرما : سیمان‌های نسوز به دلیل ترکیبات خاصی که دارند، عایق خوبی برای سرما و گرما محسوب می‌شوند و می‌توانند از هدر رفت انرژی نیز جلوگیری کنند. این ویژگی، سیمان‌های نسوز را برای استفاده در کاربردهای صنعتی که نیاز به حفظ دمای ثابت و عملکرد بی وقفه در این دما را دارند، به بهترین گزینه، تبدیل می‌کند.
- مقاومت در برابر مواد شیمیایی : سیمان‌های نسوز، اگر به درستی و با ترکیبات مناسب ساخته شده باشند، مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی را در اختیار مصرف کننده قرار می‌دهند. به طوری که می‌توان با خیالی راحت آنها را در معرض مواد قلیایی و اسیدی قرار داد و از عملکرد پایدار آن در چنین محیطی، اطمینان حاصل نمود.
انواع سیمان نسوز کدام است؟
سیمان‌های نسوز را می‌توان بر اساس عوامل بسیار متنوعی در دسته بندی‌های مختلف قرار داد. مهمترین عامل تغییر در مدل‌های سیمان نسوز، ترکیبات موجود در این سیمان‌ها است که ویژگی‌های این سیمان‌ها را مشخص می‌کنند. درجه خلوص و درصد ترکیبات متنوع به کار رفته در سیمان‌های نسوز، می‌توانند از عوامل اساسی و موثر در ایجاد تنوع در انواع این سیمان‌ها باشند.ترکیبات و اجزای تشکیل دهنده سیمان نسوز، از عوامل اصلی در ایجاد خواص مکانیکی، خواص شیمیایی، رنگ، میزان چسبندگی و ویژگی‌های ظاهری و فیزیکی مانند درصد تخلخل در سیمان‌های نسوز هستند. بنابراین، لازم است تا قبل از تهیه سیمان نسوز، بنا بر کاربرد مد نظر از آن، به ترکیبات موجود در آنها توجه شود. در حال حاضر سیمان های نسوز را می توان به چند دسته زیر تقسیم بندی کرد :
- سیمان دیرگذار ضد آب
- سیمان دیرگداز حباب زا
- سیمان دیرگداز پوزولانی
- سیمان دیرگداز ضد سولفات
- سیمان دیرگداز منبسط شونده
- سیمان دیرگداز رنگی
- سیمان دیرگداز سفید
- سیمان‌های دیرگداز با درجه چسبندگی بالا
- سیمان دیرگداز قلیایی کم
- سیمان‌های دیرگداز با درجه حرارت کم
سیمان نسوز کم آهن چیست؟
یکی از پرکاربردترین انواع سیمان‌های نسوز موجود در بازار مواد دیرگداز، سیمان نسوز کم آهن است. این سیمان مقاومت بالایی در برابر حرارت بالا دارد. این سیمان می‌تواند برای قالب‌گیری ساختارهای مختلف و یا ساخت و سازه‌های مقاوم به حرارت، مورد استفاده قرار گیرد. اسید سولفوریک بیوژنیک و مونوکسید کربن دو ترکیبی هستند که می‌توانند باعث تخریب سازه‌های ساخته شده با سیمان شوند. اما سیمان کم آهن نسوز، مقاومت بالایی در برابر این دو ماده نشان می‌دهد. پس می‌تواند به طور موثر برای ساختارهای صنعتی در معرض حرارت و این دو ماده مخرب، مورد استفاده قرار گیرد.
سیمان نسوز فوندو چیست ؟
سیمان نسوز فوندو، یکی دیگر از انواع سیمان‌های نسوز موجود در بازار است که از قدرت تنظیم و گیرش سریع‌تر از سیمان‌های معمولی، بهره می‌برد. این سیمان، دارای مقاومت بالایی در برابر فشار زیاد می‌باشد. این نوع سیمان نسوز در محیط‌های در معرض مواد اسیدی و فرسایشی بسیار کارآمد هستند.
مهمترین کاربردهای سیمان نسوز کدام است؟
سیمان نسوز که حاوی ترکیب آلومینا است، می‌تواند مقاومت خوبی در برابر حرارت نشان دهد. همین موضوع باعث شده تا کاربردهای این سیمان بیشتر در مکان‌هایی که در معرض حرارت و دماهای بالا قرار دارند، دیده شود. سیمان‌های نسوز، می‌توانند به صورت خالص و یا همراه با ترکیبات دیگر از جمله شاموت، خاک نسوز و… برای ساخت و سازه‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرند. در حال حاضر، به دلیل خصوصیات مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی این سیمان‌ها، نمی‌توان محدودیت خاصی برای استفاده از آنها قائل شد. با این حال، مهمترین کاربردهای این سیمان در صنایع مختلف را در ذیل توضیح داده‌ایم :
- ساخت خشک کن و کوره‌های پیش گرم
- ساخت انواع کوره‌های تونلی و تناوبی
- ساخت انواع دودکش‌ها
- نصب آجر در در کوره‌های تولید سیمان
- ساخت کف و دیوارهای کوره‌ها
- ساخت تجهیزات زباله سوز
- قابل استفاده در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
پیشنهاد برای مطالعه
آشنایی با خواص شیمیایی، مکانیکی و فیزیکی سیمان نسوز
سیمان نسوز که حاوی ماده مهمی به نام آلومینا سیلیکات است، می‌تواند مقاومت بالایی در برابر حرارت را ارائه دهد. در واقع، این ماده با مولکول‌های آب ترکیب شده و هیدرات آلومینات کلسیم را ایجاد می‌کند. این ترکیب، ویژگی قدرت چسبندگی بالا و افزایش سرعت سخت شدن را به سیمان نسوز، می‌بخشد. بسته به ترکیبات موجود در سیمان‌های نسوز، رنگ‌های این سیمان‌ها از خاکستری تیره تا قهوه‌ای متفاوت است. خواص مکانیکی سیمان‌های نسوز، به دلیل ترکیبات یا اجزای تشکیل دهنده متنوع موجود در این سیمان‌ها، متفاوت است.سیمان‌های نسوز، علاوه بر مقاومت بالا در برابر حرارت، در برابر ضربه، مواد شمیایی، حملات قلیایی، حملات اسیدی، نفوذ آب و مواد مخرب و… پایداری خود را حفظ و عملکردی ثابت را ارائه می‌دهند. استحکام مکانیکی بالا در سیمان‌های نسوز، سبب شده تا به عنوان جایگزینی ویژه برای سیمان‌های معمولی موجود در بازار، معرفی شوند. ویسکوزیته و چسبندگی سیمان‌های نسوز مهندسی شده نیز بهتر از سایر سیمان‌ها است. در نهایت، از آخرین خاصیت مهمی که از سیمان‌های نسوز، می‌توان به آن اشاره نمود، خاصیت غیر رسانایی این سیمان‌ها است. سیمان‌های نسوز، فاقد رطوبت هستند و می‌توانند پایداری بالایی در برابر حرارت داشته باشند.
تفاوت سیمان نسوز با سیمان معمولی چیست؟
مهمترین تفاوت میان سیمان‌های نسوز با سیمان‌های معمولی، مقاومت آنها در برابر حرارت است. سیمان‌های نسوز، می‌توانند مقاومت بالایی در برابر حرارت‌های بالا تا 2000 درجه سانتی گراد داشته باشند؛ اما سیمان های معمولی به راحتی در این دماها آسیب می‌بینند و خواص آنها تغییر می‌کند. به غیر از این خاصیت، سیمان‌های نسوز به دلیل داشتن ترکیبات خاص، می‌توانند مقاومت بالایی در برابر خوردگی و ساییدگی داشته باشند که این مقاومت در سیمان معمولی نیست. گیرش و چسبندگی سیمان‌های نسوز بهتر از سیمان‌های معمولی است. از این رو در بسیاری از پروژه‌ها، سیمان‌های نسوز را با سیمان‌های معمولی و پرتلند ترکیب می‌کنند تا از خواص هر دوی آنها بهره مند شوند.
مراحل تولید سیمان نسوز کدام است؟
به منظور تولید سیمان نسوز، ابتدا لازم است که سنگ آهک با مقدار مساوی بوکسیت (ممکن است از ترکیبات دیگری استفاده شود) ترکیب شود. سپس، عناصری دیگر مانند آهن و سیلیس به ترکیبات سیمان‌های نسوز اضافه می‌شوند و در نهایت مخلوط حاصل در کوره برای حرارت دادن، قرار می‌گیرد. پس از ذوب شدن مواد، می‌توان آنها را از کوره خارج کرد و در یک سینی ریخت تا سرد شوند. این مواد سیمان‌های نسوز به صورت ورقه‌های شیشه‌ای شکل، سرد می‌شوند. سپس آنها را در دستگاه خردکن قرار می‌دهند تا به قطعات ریزتری تبدیل شوند. در نهایت این قطعات در دستگاه آسیاب پودر می‌شوند و یک مخلوط پودری از سیمان مقاوم به حرارت را تشکیل می‌دهند.
شرایط نگهداری از سیمان نسوز چگونه است؟
با توجه به اینکه سیمان‌های نسوز ممکن است در مجاورت هوا، واکنش‌های خاصی نشان دهند، آنها را در کیسه‌های چند لایه قرار می‌دهند. در این صورت، این سیمان‌ها در برابر رطوبت هوا محافظت می‌شوند و می‌توانند تا مدت‌ها بدون هیچ تغییری باقی بمانند. نگهداری از سیمان نسوز باید در یک مکان بدون رطوبت و در دمای متعادل باشد. پس از قرار دادن این سیمان‌ها در دمای بالا و بسیار پایین خودداری کنید. در صورت نیاز به استفاده از سیمان، باید در حد نیاز، آماده به مصرف گردد. توجه داشته باشید که در فصول گرم باید از ترکیبات سدیم گلوکونات برای جلوگیری از گیرش سریع سیمان‌های نسوز استفاده گردد. همچنین، در روزهای سرد نیز بهتر است که ملات را در یک محیط با دمای متعادل قرار دهید و از یخ زدگی آنها جلوگیری نمایید. چرا که یخ زدگی مخلوط جرم نسوز سیمانی، می‌تواند ساختار تشکیل دهنده این ماده را به شدت تضعیف نماید.
ساخت و اجرای بتن با سیمان نسوز
یکی از کاربردهای سیمان نسوز، ساخت بتن است. بتن‌هایی که با سیمان نسوز تولید می‌شوند، به عنوان بتن‌های ضد حریق و نسوز شناخته خواهند شد که مقاومت بالایی در برابر حرارت دارند. این بتن‌ها، می‌توانند با درصد وزنی متفاوتی از سیمان‌های نسوز تولید شوند. بنابراین، ممکن است خواص آنها کمی با یکدیگر متفاوت باشد. اما به طوری کلی، معمولا آنها می‌توانند تا دمای 1900 درجه سانتی‌گراد را نیز تحمل کنند. این بتن‌های نسوز، می‌توانند کارایی زیادی در امر ساخت و سازهای ساختمان و به خصوص پروژه‌های صنایع مختلف، داشته باشند.
تفاوت ملات نسوز و سیمان نسوز
در واقع ملات نسوز، مخلوطی از سیمان نسوز و سنگدانه‌های خاص و دانه‌بندی شده برای کاربردهای ترمیمی، تعمیری و یا اجرای قطعات نسوز است که برای اجرا به روش ماله کشی، طراحی شده‌اند. آنها نیز همچون انواع ماتریس یا جرم‌های نسوز، می‌توانند مقاومت بالایی در برابر حرارت و دما داشته باشند. این ملات‌ها برای ساخت و بندکشی ساختارهای آجرهای نسوز، ترمیم و تعمیر دودکش‌ها، کوره و کباب پزها و… مورد استفاده قرار می‌گیرند. بنابراین، تفاوت ملات نسوز با سیمان نسوز، در ترکیبات تشکیل دهنده آنها است.
قیمت سیمان نسوز چقدر است؟
قیمت سیمان نسوز بر اساس عوامل بسیار متنوعی محاسبه می‌شود. همین موضوع باعث شده تا تنوع در قیمت این سیمان‌ها در بازار زیاد باشد. از جمله عواملی که می‌توانند روی قیمت این سیمان ها موثر باشند، عبارتند از :
قیمت واحد سیمان
قیمت واحد سیمان، هر 6 ماه یک بار از سوی وزارت سمت مشخص می‌شود. بدیهی است که هر چقدر قیمت سیمان بالاتر رود، قیمت سیمان‌های نسوز نیز در موازات آن افزایش پیدا می‌کند. قیمت واحد سیمان، تحت تاثیر وضعیت ارز و دلار و میزان عرضه و تقاضا در کشور، تعیین می‌شود.
شرکت تولید کننده
شرکت‌های تولید کننده نیز می‌توانند با توجه به ترکیبات و تکنولوژی‌هایی که برای ساخت این سیمان‌ها به کار می‌برند، قیمت‌های متفاوتی را برای آنها اعلام کنند. درست است که برای خرید سیمان‌های نسوز از شرکت‌های مطرح، هزینه بیشتری باید پرداخت کرد، اما در عوض می‌توان از کیفیت محصول به دلیل سابقه و اعتبار آن تولید کننده، اطمینان حاصل نمود.
کیفیت بسته بندی
کیفیت بسته بندی و نوع بسته بندی که تاثیر زیادی روی طول عمر این سیمان‌ها دارد، عاملی برای تغییر قیمت آنها است.
نوع ترکیبات به کار رفته
نوع ترکیبات به کار رفته در سیمان‌های نسوز باعث ایجاد تغییر در قیمت آنها می‌شود. درجه خلوص این مواد و کیفیت بالای آنها، قیمت سیمان‌های نسوز را افزایش خواهد داد.
نکات مهم هنگام خرید انواع سیمان نسوز
سیمان نسوز دارای انواع مختلفی است که در این مقاله به آنها اشاره کردیم. خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی هر کدام از این جرم‌های نسوز، با هم متفاوت بوده و این موضوع، باعث ایجاد تفاوت در کاربردهای این سیمان‌ها می‌شود. شما می‌توانید برای خرید انواع سیمان‌های نسوز، به ترکیبات موجود در آن ها توجه داشته باشید. همه انواع سیمان‌های نسوز مقاومت بالایی در برابر حرارت دارند؛ اما این تنها ویژگی آنها نیست. برخی از انواع سیمان نسوز مقاوم در برابر مواد اسیدی هستند و برخی دیگر نمی‌توانند به خوبی در برابر شرایط اسیدی مقاومت کنند. باید مطابق با نیاز و کاربرد مورد نظر خودتان، از هر یک از این سیمان‌ها استفاده نمایید. پس، پیشنهاد می‌شود تا قبل از تهیه سیمان یا جرم نسوز، هدف موردنظر از کاربرد را تعیین و بر اساس مشخصه‌های مورد نیاز، این ماتریس نسوز را تهیه نمایید.