مقاله تاریخچه و نقش و اهمیت سیمان

چکیده :
این مقاله تاریخچه سیمان، ترکیبات و فرآیند تولید آن، نقش کلیدی در ساخت و ساز، تحولات علمی از قرن هجدهم تا کنون و اهمیت سیمان پرتلند در جهان و ایران را بررسی می نماید.

مقدمه:
سیمان یکی از پایه ای ترین مصالح ساختمانی در تاریخ معماری و عمران به شمار می رود. این ماده، که به صورت پودری نرم و با چسبندگی بالا شناخته می شود، توانایی ایجاد پیوند میان ذرات مختلف را دارد و با ترکیب با شن، ماسه و آب به ملات و بتن تبدیل می شود که پس از گذشت زمان استحکام قابل توجهی پیدا می کند. اگرچه سیمان به خودی خود مقاومت زیادی در برابر فشار ندارد، اما نقش آن در تشکیل اجسام یکپارچه و مقاوم با گذشت زمان غیرقابل انکار است.

از نظر شیمیایی، سیمان ترکیبی از اکسید کلسیم (آهک) و سایر اکسیدها نظیر اکسید آلومینیوم، اکسید سیلیسیم و اکسید آهن است. این ترکیبات به طور طبیعی میل ترکیب با آب دارند و در معرض هوا یا حتی در زیر آب به تدریج سخت شده و مقاومت مکانیکی قابل توجهی ایجاد می کنند. این ویژگی باعث شده است که سیمان یکی از مصالح با دوام و پایدار در طول تاریخ باشد، به گونه ای که بسیاری از سازه های باستانی و تاریخی هنوز پابرجا باقی مانده اند.

شواهد تاریخی نشان می دهد که انسان های باستان نیز با خواص سیمان آشنا بوده اند و تلاش کرده اند با استفاده از مواد چسبنده ای مانند آهک و ساروج، ساختمان های مستحکم و بادوام بسازند. اهرام مصر و بناهای دوران امپراتوری روم نمونه های بارزی از کاربرد ملات هایی با خاصیت سخت شدن و مقاومت در برابر فشار هستند. پل ها، بناهای بزرگ و تأسیسات بندری در گذشته نیز با بهره گیری از این ملات ها ساخته شده اند و نقش سیمان در شکل دهی به زیرساخت های شهری و معماری تاریخی کاملاً مشهود است.

تحولات علمی در تولید سیمان به روش های مدرن از قرن هجدهم و اوایل قرن نوزدهم آغاز شد. یکی از نخستین دستاوردهای مهم در این زمینه توسط مهندس «جان اسمیتون» حاصل شد. وی مأموریت یافت تا فانوس دریایی کوچکی به نام «ادیستون» در ساحل کورنوال انگلستان را بازسازی کند. طی آزمایش های خود، او موفق شد با ترکیب سنگ آهک ناخالص و خاک و پخت آنها، ماده ای شبیه به سنگ های پرتلند تولید کند. این دستاورد، پایه ای برای توسعه سیمان پرتلند شد، که با مخلوط مصنوعی سنگ آهک و خاک رس تولید گردید و به دلیل شباهت زیاد آن با سنگ های جزیره پرتلند در انگلستان، به این نام مشهور شد. اولین ساختمان ساخته شده با سیمان پرتلند، بنای پارلمان انگلستان بود که بین سال های ۱۸۴۰ تا ۱۸۵۲ احداث گردید. امروزه سیمان پرتلند بیشترین سهم تولید و مصرف سیمان در جهان را دارد.

تحقیقات بعدی توسط «دکتر بوک»، رئیس مؤسسه تحقیقات استاندارد سیمان آمریکا، ترکیبات اصلی سیمان را دقیقاً شرح داد و استانداردهای علمی آن مورد تأیید قرار گرفت. در ایران نیز سابقه استفاده از سیمان و مصالح مشابه به دوران باستان بازمی گردد. نمونه هایی مانند سد دز روی رود کارون در زمان شاهپور دوم و بند امیر در دوران عضدالدوله دیلمی، نشان دهنده آشنایی ایرانیان با ویژگی های ملات سخت شونده و چسبنده است. همچنین ساخت آب انبارهای سنتی و دیگر سازه های تاریخی با ترکیبات مشابه سیمان، اهمیت این ماده در نگهداری و توسعه زیرساخت ها را نشان می دهد.

تولید صنعتی سیمان در ایران از سال ۱۳۱۲ با بهره برداری از کارخانه سیمان ری به ظرفیت صد تن در روز آغاز شد و با گذشت زمان و توسعه صنعت ساختمان، اهمیت و سهم سیمان در اقتصاد و ساخت وساز کشور به طور قابل توجهی افزایش یافت. امروزه سیمان به عنوان یکی از ارکان اصلی صنایع ساختمانی، نه تنها در تولید بتن و ملات، بلکه در ایجاد سازه های مقاوم و پایدار در مناطق مختلف کشور کاربرد فراوان دارد و نقش آن در توسعه زیرساخت ها و پیشرفت های عمرانی غیرقابل انکار است.

با توجه به تاریخچه طولانی، ترکیبات شیمیایی منحصربه فرد و کاربردهای گسترده، سیمان همواره به عنوان یک ماده کلیدی در صنعت ساختمان مطرح بوده و اهمیت آن در تحولات معماری و عمران از گذشته تا به امروز ادامه یافته است. این ماده نه تنها پایه و اساس ساخت وسازهای تاریخی و مدرن را شکل می دهد، بلکه به عنوان شاخصی از پیشرفت فناوری در تولید مصالح ساختمانی نیز شناخته می شود.