1- تعریف سیمان

کلمه سیمان به هر نوع ماده چسبنده اطلاق می شود که قابلیت به هم چسباندن و یکپارچه کردن قطعات معدنی را دارا می باشد . سیمان گردي است نرم ، جاذب آب ، چسباننده خرده سنگ، که اساساً مرکب از ترکیبات پخته و گداخته شده اکسیدهاي کلسیم، سیلیسیم، آلومینیم و آهن می باشد. ملات این گرد قادر است به مرور در مجاورت هوا یا در زیر آب سخت شود و در زیر آب، در ضمن داشتن ثبات حجم، مقاومت خود را حفظ نموده و در فاصله 28 روز در زیر آب ماندن داراي حداقل مقاومت 250 کیلوگرم بر سانتی متر مربع گردد.

سیمان ها بطور کلی موادي هستند که که قابلیت مستحکم شدن و چسباندن سنگدانه به یکدیگر و به وجود آوردن جسم یک پارچه را دارند. این تعریف داراي چنان جامعیتی است که می تواند شامل انواع چسب ها از جمله چسب هاي مایع در چسباندن قطعات سنگ با سنگ یا سنگ با فلزات به یکدیگر به کار می روند، نیز شود. منظور از سیمان در شاخه مهندسی و مطالب مورد مطالعه، آن دسته از سیمان هایی است که داراي ریشه آهکی می باشند. بر این اساس سیمان ترکیبی است از اکسید کلسیم (آهک) با سایر اکسیدها نظیر اکسید سیلیسیم، اکسید آلومینیوم، اکسید آهن، اکسید منیزیم و اکسیدهاي قلیایی که میل ترکیبی زیادي با آب داشته و در مجاورت هوا و حتی در زیر آب نیز به مرور زمان سفت شده و داراي مقاوت خاصی می شود.

یا سیمانهایی است که در نتیجه ترکیب با آب سخت می شوند و محصول حاصله « سیمانهاي هیدرولیک » سیمان ساختمانی از گروه در مقابل آب مقاوم است. سیمان پرتلند، سیمان آلومینایی و سیمان روباره از انواع گوناگون سیمان هاي هیدرولیک هستند. علی رغم ترکیب گچ با آب و سخت شدن آن، به دلیل آنکه محصول حاصله قابلیت دوام طولانی مدت در آب را ندارد و به مرور زمان حل می شود، لذا گچ جزو گروه سیمان هاي هیدرولیک محسوب نمی گردد. آهک سخت شده در مقابل آب مقاوم است، ولی از آنجائی که سخت شدن آن در اثر جذب گاز انیدرید کربنیک است و نه آب، لذا از گروه سیمان هاي هیدرولیک جدا می شود. مواد خام اصلی مصرفی براي ساخت سیمان هاي هیدرولیک عبارتند از: آهک، سیلیس، آلومینا و اکسید آهن.

سیمان پرتلند، ماده اي است که از اختلاط و آسیاب نمودن کلینکر، سنگ گچ یا سنگ آنیدریت و مواد افزودنی مطابق استاندارد تولید می گردد. اگر میزان مواد افزودنی از مقدار ذکر شده بیشتر گردد، محصول تولیدي سیمان مخلوط خواهد بود. مواد اولیه معدنی مورد استفاده در تولید سیمان پرتلند عبارتند از سنگ آهک، رس و مواد اصلاحی.

سیمان آلومینایی نیز نوعی از سیمان است که ضمن داشتن خواص هیدرولیکی، از اجزاء اولیه سنگ آهک و بوکسیت ایجاد شده و مخلوط خام داراي درصدهاي بالاي اکسیدهاي کلسیم، آلومینیوم، سیلیسیم، آهن و مقادیر جزئی اکسیدهاي منیزیم و ... می باشد.

سیمان جزء اساسی و جداییناپذیر بتن است و بتن بعنوان یک ماده و مصالح ساختمانی با مفهوم ملات و سنگ مصنوعی داراي قدمت زیادي است. اغلب مواد باقیمانده از آتشفشانها - خاکستر آتشفشان - داراي خاصیت سیمانی هستند.

هم اکنون تولید جهانی سیمان بیش از یک میلیارد تن است و پیشبینی میشود تولید جهانی به سه میلیارد تن برسد. از نظر وزنی

تولید سیمان داراي بالاترین رقم در یک تن مواد اولیه معدنی میان کالاهاي صنعتی جهان است. به طور متوسط براي تولید هر تن سیمان 7 ماده نظیر سنگ آهک، خاك رس، سنگ گچ، سنگ آهن، مارل و سیلیس لازم است.

2 -  ریشه کلمه سیمان

در روم قدیم مخلوطی از خرده سنگ و آهک پخته درست می کردند که از ترکیب این مخلوط با آب، بتن حاصل می شد و از آن براي امور ساختمانی استفاده می گردید. این نوع ساختمانها را  Opus Caemetitium می نامیدند. به مرور کلمه Cemetum به مخلوط هاي مورد استفاده در این نوع ساختمان سازي اطلاق گردید . منظور از Cemetum نوع خاصی خرده سنگ بود که هنگامی پودر آن ها ، با آهک مخلوط می شد، مخلوطه حاصله داراي خاصیت هیدرولیکی بیشتري می گردید و به مرور در مجاورت هوا و در زیر آب سخت شده و داراي مقاومت و سختی قابل توجهی می شد. این خرده سنگ ها از باقیمانده هاي آتشفشان یعنی خاکستر آتشفشان بودند و یا اینکه از خرد کردن خرده آجرهاي تولید شده در کوره آجرپزي که در واقع همان خاك رس پخته است، بدست میآمدند.