سیمان ها مواد چسبنده اى هستند که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یک پارچه از ذرات متشکله را دارند و از ترکیب مصالح آهکی، رس، سیلیس و اکسیدهای معدنی در دمای ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد ساخته می‌شوند. به جسم حاصل، پس از حرارت دادن کلینکر گویند و از آسیاب کردن آن به همراه مقدار مناسبی سنگ گچ سیمان تیپ‌های مختلف بدست می آید و همچنین اضافه نمودن پوزولان به کلینکر و گچ سیمان پوزولانی حاصل می شود. اندازه دانه های کلینکر۲۰-۵ میلی متر و رنگ آن سبز تیره می باشد.
بیشتر سیمان هایی که ما امروزه مصرف می کنیم از نوع ئیدرولیک می باشد. یعنی آن که بر اثر تماس با آب سفت و محکم می شوند. این نوع سیمان را سیمان پورتلند می خوانند. علت این نامگذاری آن است که این نوع سیـمان پس از سفت شـدن، حالت نوعی سنگ را به خود می گیرد که در نزدیکی «پورتلند » در انگلستان، یافت شده است.
تاریخچه سیمان
سیمان یا سمنت واژه ای ست که از لغت سمنتوم رومی گرفته شده و قدمت آن به پیش از میلاد می رسد. مصرف آن در ساختمان پانتئون شهر رم واقع در ایتالیا که مربوط به سنه 27 قبل از میلاد است دیده شده است.کشف سیمان به شکل امروز مربوط است به یک نفر بنای انگلیسی بنام ژوزف اسپدین که از پختن آهک و خاک رس در حرارت بالا و آسیاب کردن آن موفق شد ابتدایی ترین نوع سیمان را کشف نموده و آن را در تاریخ 21 اکتبر 1824 بنام خود در انگلستان ثبت نماید و نام محصول بدست آمده را سیمان پرتلند گذاشت.
مواد تشکیل دهنده ی سیمان پرتلند:
باید توجه نمود رایج ترین و پر مصرف ترین سیمان مورد استفاده در صنعت ساختمان سازی اعم از پل، تونل، راه سازی و یا ساختمان و غیره همان سیمان پرتلند است. مواردی که برای پختن سیمان به کوره می روند از دو ماده اصلی تشکیل شده اند: خاک رس ، سنگ آهک. ولی اگر بخواهیم به طور مجزا مواد تشکیل دهنده ی سیمان را مطالعه نماییم، این مواد عبارتند از:
1- آهک زنده 2 - سیلیس 3 - اکسید آلومینیوم 4 - اکسید منیزیم 5 - مواد دیگر
باید توجه داشت مواد فوق با نسبت های مختلف وارد کوره می شوند و این تفاوت مربوط به جنس سیمان و سایر مشخصات فنی آن می شود. گاهی در طبیعت مخلوط سنگ آهک و خاک رس به نسبت مورد نیاز در صنعت سیمان پزی به طور دقیق یافت می شود به این اختلاط که از قبل برای بشر آماده شده است مارل MARL می گویند. اگر در خاک رس کلیه مواد مورد نیاز سیمان پزی یافت نشود می توان مواد مورد نیاز را به ان اضافه نمود. این مواد غالباً از ضایعات کارخانه جات صنعتی بدست می آیند. انواع گوناگون سیمان تولید می شود تا شرایط فیزیکی و شیمیایی معینی را که برای هدف های خاص لازم است برآورد.
گیرش سیمان :
کلمه گیرش برای سفت شدن خمیر سیمان بکار برده می‌شود، یعنی تغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش به‌علت هیدراسیون C۳S و C۲A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق می‌افتد. گیرش اولیه مربوط به افزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان با افزایش درجه حرارت کاهش می‌یابد، ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود ۳۰ درجه سانتی‌گراد ، اثر معکوس را می‌توان مشاهده نمود. در درجات حرارت پایین ، گیرش سیمان کند می‌شود.
سیمان های معمول در ایران به شرح زیر می باشد:
1- سیمان تیپ 1:این نوع سیمان که سیمان پرتلند معمولی نیز موسوم است برای عموم مصارفی است که ویژگی های خاصی از بتن خواسته نشده است. این نوع سیمان فراوان تر از سایر انواع سیمان می باشد. از این نوع سیمان در ساختن پیاده رو ها، رو سازی جاده ها، پل های بتن مسلح، راه آهن، مخازن لوله های آب و ملات ساختمان های بنایی استفاده می شود.
2 – سیمان تیپ 2: این نوع سیمان نوع مرغوب تری ست و در مواردی که در مقابل حمله سولفات ها ی معتدل احتیاط لازم باشد به کار می رود. سیمان تیپ 2 معمولاً کندتر از سیمان تیپ 1 می گیرد و در گرفتن حرارت کمتری تولید کی می کند. از این سیمان می توان در ساختمان های حجیم استفاده نمود تا در هنگام گرفتن بتن حرارت کمتری ایجاد شود و حجم بتن کمتر باشد.
3- سیمان تیپ 3: سیمان نوع 3 سیمانی ست که در مدت کوتاهی یعنی معمولاً در عرض 1 هفته یا کمتر مقاومت زیادی به دست می آورد و مقاومت 7 روزه ی آن حدود مقاومت 28 روزه ی سیمان نوع 1 می باشد. این نوع سیمان نسبت به سیمان نوع 1 در هنگام گرفتن حرارت بیشتری تولید می کند. از این سیمان وقتی استفاده می کنند که بخواهند زود تر از معمول قالب را برداشته و بتن را مورد استفاده قرار بدهند در هوای سرد نیز می توان از این سیمان استفاده کرد تا مدت زمان لازم برای محافظت بتن ریخته شده کوتاه تر شود. سیمان نوع 3 را سیمان زود گیر هم می گویند.
4- سیمان تیپ 4:سیمان نوع 4 سیمانی ست که هنگام گرفتن حرارت خیلی کمتری تولید می کند و مورد استفاده ی ان جایی ست که شدت و مقدار حرارت تولید شده اهمیت دارد . بتنی که با این سیمان ساخته می شود آهسته تر افزایش مقاومت پیدا می کند یعنی دیرتر می گیرد . کاربرد اصلی این نوع سیمان در ساختمان های حجیم بتنی ست . در ساختمان های حجیم چون سد های وزنی بتنی به علت حجم زیاد بتن افزایش درجه حرارت ناشی از گرفتن بتن می تواند بسیار زیاد و خطرناک شود. برای پایین نگه داشتن درجه حرارت سیمان ، سیمان نوع 4 که به آن سیمان دیرگیر نیز می گویند به کار می رود.
5- سیمان تیپ 5:سیمان ضد سولفات یا نوع 5 وقتی به کار می رود که بتن در تماس شدید با سولفات ها قرار داشته باشداز این سیمان اساساً وقتی استفاده می شود که خاک یا آب زیرزمینی که در تماس با ساختمان بتنی قرار دارد مقدار زیادی املاح سولفات داشته باشد سیمان نوع 5 دیرتر از سیمان معمولی می گیرد.