ضرورت‌ها و راهکارهای تولید و مصرف سیمان بنائی

سیمان به‌عنوان یک کالای استراتژیک نقش بسیار مهمی در پیشبرد اهداف عمرانی کشور دارد. در عین حال فرآیند تولید این محصول راهبردی مشکلات عمده‌ای مانند مصرف انرژی بالا و آلایندگی محیط زیست را به همراه دارد.
از آن‌جا که صنعت سیمان یک صنعت انرژی‌بر بوده و بیشتر انرژی مورد استفاده در آن انرژی‌های تجدیدناپذیر فسیلی است، بنابراین ضروری است سیاست‌هائی اتخاذ شود که با حجم کلینکر ثابت، سیمان بیشتری تولید شود. یکی از این سیاست‌ها، تولید و به کارگیری سیمان بنائی در اجزاء غیرسازهای مسکن و ساختمان است.
● سابقه سیمان بنائی (۱) در ایران
پیش از آن‌که مصرف سیمان در ایران معمول شود آبگیرهای ایران را با ملات ساروج اندود می‌کردند، ساروج که از آب آهک و گرد خاکستر اجاق ساخته می‌شد، دارای خاصیت ملات‌های آبی بود، علت گرفتن و سخت شدن ساروج آن بود که در خاکستر اجاق مقداری سیلیس پوک وجود داشت که با آهک ترکیب شده و به سیلیکات کلسیم تبدیل می‌شد.
با آمدن سیمان پرتلند به ایران، دست‌اندرکاران عملیات ساختمانی و کارهای بنائی، ملات سیمان باتارد را مصرف می‌کردند که در آن از سیمان پرتلند، گرد یا خمیر یا دوغا آهک شکفته (۲) و ماسه خاک‌دار حاوی مقادیر قابل توجه لای و رس استفاده می‌شد. این ملات بسیاری از نیازمندی‌های اجرائی در زمینه کارهای بنائی را برآورده می‌نموده که متأسفانه با وجود مشکلاتی که در تأمین آهک شکفته پدید آمد و ضعف‌هائی که در زمینه آموزش و ورود غیرمتخصصین به صحنه اجرا حاصل گشت، این ملات به فراموشی سپرده شد.
در ایران مبحث ملات‌های مخصوص بنائی و تولید سیمان بنائی احتمالاً اولین بار توسط مرحوم مهندس احمد حامی مطرح شده است. با این حال ایشان بر ساخت ملات‌هائی مانند سیمان باتارد با استفاده از یک قسمت سیمان پرتلند و دو سمت گرد آهک شکفته تأکید کردند و دلیل آن هم نبود سیمان بنائی در ایران بوده است. استفاده از آهک آبی در ساخت چسباننده (به‌عنوان سیمان بنائی) نیز توسط ایشان طرح گردیده است.
سیمان بنائی در ایران برای اولین بار در کارخانه سیمان فارس بر طبق استاندارد ملی تهیه شده و به شکل صنعتی تولید شده اما پس از مدتی تولید آن متوقف شده است. بعد از شکست اولین تجربه، هیچ کارخانه دیگری به تولید این سیمان نپرداخته است و علت آن هم این است که هیچ سازمان، نهاد یا وزارتخانه خاصی در این زمینه سیاست‌گذاری مناسبی را ارائه نداده است.
● ضرورت استفاده از سیمان بنائی در اجزاء غیرسازه‌ای مسکن و ساختمان
در تعریف سیمان بنائی چنین آمده است:
سیمان بنائی چسباننده‌ای است آبی که در تهیه ملات‌های مختلف رایج در کارهای بنائی از آن استفاده می‌گردد. این سیمان از آسیاب کردن مخلوط سیمان پرتلند، سنگ آهک طبیعی یا مخلوط کردن سیمان پرتلند و پودر نرم شده سنگ آهک یا پوزولان‌های طبیعی و مصنوعی و یا سرباره آهن‌گدازی به نسبت‌های لازم همراه با پودر هماتیت (۴) به‌دست می‌آید.
در واقع سیمان بنائی نوعی سیمان آمیخته است که در بیشتر کشورهای صنعتی جهان به منظور مصرف در ملات‌ها و کارهای بنائی تولید می‌شود. ایالات متحده آمریکا و هندوستان مثال‌هائی مناسب از این کشورها هستند. در کشور آمریکا این سیمان در سه نوع S، N و M تولید می‌شود که نوع M بیشترین مقاومت را برای ملات‌های بنائی ایجاد می‌کند. این سیمان‌ها دارای مواد حباب‌زا هستند.
مصرف انواع سیمان‌های پرتلند در ملات‌های بنائی ضروری نبوده و حتی مشکلاتی را نیز در بر دارد، بنابراین ضروری است در این مصارف از سیمان بنائی استفاده شود. این ضرورت از سه منظر فنی، اقتصادی و زیست ـ محیط قابل بررسی است:
● ضرورت فنی
ماهیت کارهای بنائی به گونه‌ای است که معمولاً ساخت و سازهای غیربتنی نظیر: آجرکاری، سنگ چینی در شالوده و دیوار، کاشی‌کاری، نماکاری با سنگ و آجرهای نما، سیمان‌کاری آستر و نما، فرش کردن کف با سنگ و سرامیک، نصب پله‌ها، بندکشی و پر کردن فضاها با ملات ماسه سیمان و ... را شامل می‌شود، بنابراین ملات مورد استفاده در این کارها باید دارای قابلیت نگهداری آب در حد مطلوبی باشد و زمان گیرش آن نیز طولانی باشد. این ویژگی‌ها از آن جهت دارای اهمیت است که زمان گیرش ملات حاصل از سیمان بنائی به مراتب طولانی‌تر از سیمان پرتلند معمولی است. به دلیل قابلیت نگهداری آب در ملات سیمان بنائی عملاً تبخیر از سطح آن در شرایط آب و هوای گرم و خشک کم است و روانی ملات تا مدت زیادی با توجه به این دو ویژگی حفظ می‌شود و به راحتی می‌توان با ملات مربوطه کار کرد. هم‌چنین نیاز به افزایش آب به آن منظور روان کردن آن در طول زمان، کمتر احساس می‌شود، بنابراین مصرف‌کننده مجبور نیست با سیمانی که به مرحله گیرش رسیده است، کار کند. در عمل این ملات دچار کاهش مقاومت و دوام در اجرا نشده و با وجود مقاومت نسبتاً کم این ملات، در نهایت دارای مقاومت بیشتری از سایر ملات‌های حاوی سیمان پرتلند خواهد بود.
در بسیاری از نقاط کشور ما از آجرهای فشاری معمولی استفاده می‌شود که بیش از ۳۰ درصد آب به خود جذب می‌کنند و نیاز به ملات‌هائی با قابلیت‌ نگهداری آب زیاد دارند، بنابراین ملات حاوی سیمان بنائی با داشتن قابلیت نگهداری آب، تنها ملات مناسب برای استفاده از این نوع آجرها است.
تهیه ملات بنائی با استفاده از سیمان پرتلند به علت برخی ضعف‌ها به ویژه چسبندگی کم و عدم وجود خوش‌کاری و خاصیت خمیری مطلوب باعث می‌شود مصرف کننده به ناچار مقدار قابل توجهی از سیمان پرتلند را علی‌رغم عدم نیازهای مقاومتی مصرف کند. سیمان بنائی برخلاف سیمان پرتلند عمل می‌کند و با توجه به ترکیب و جنس سیمان بنائی ملات حاصل از این سیمان دارای چسبندگی خوب، خوش‌کاری و خاصیت خمیری مطلوب می‌باشد و مانع از اتلاف سیمان می‌شود. لازم به ذکر است در صورتی سیمان بنائی در بتن‌ریزی‌های سازه‌ای به کار می‌رود، می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری را تحمیل نماید و این مسئله در همه آئین‌نامه‌های مربوط ممنوع شده است. برای جلوگیری از این امر لازم است سیمان‌های بنائی با رنگ قرمز نشان‌دار شوند تا در صورت استفاده در اجزاء سازه‌ای به راحتی و با چشم قابل تشخیص باشند.
● ضرورت اقتصادی
تولید سیمان بنائی مانند سایر سیمان‌های آمیخته برای کارخانه‌های تولیدکننده، از نظر اقتصادی سودمند است زیرا بدون تولید کلینکر اضافی باعث افزایش ۳۰ درصدی تولید می‌گردد و ارزش افزوده تولید کارخانجات سیمان بالا می‌رود، زیرا در تولید سیمان بنائی کلینکر کمتری مصرف شده که با کاهش مصرف کلینکر، سود کارخانجات سیمان افزایش می‌یابد.
قیمت سیمان بنائی در دنیا معمولاً حدود نصف سیمان پرتلند یا کمتر می‌باشد. بنابراین کارهای بنائی با آن، نسبت به سیمان پرتلند به مراتب ارزان‌تر تمام می‌شود. ضمن این‌که گاه لازم نیست برای دست‌یابی به چسبندگی کافی مقدار سیمان در آن را افزایش دهیم، لذا حتی از نظر میزان مصرف هم می‌تواند موجب صرفه‌جوئی و کاهش هزینه گردد. لازم به ذکر است که اکثر کارخانه‌های تولیدکننده این سیمان فرمول خاص خود را برای ساختن این سیمان رعایت کرده و آن را مخفی نگه می‌دارند و منتشر نمی‌کنند.
در حوزه مصرف، بررسی آمارها نشان می‌دهد که حداقل ۱۵ درصد از سیمان‌ تولیدی کشور صرف کارهای بنائی می‌شود لذا چنان‌چه به‌عنوان نمونه از سیمان آمیخته ۳۰ درصد جایگزین، برای کارهای بنائی استفاده شود سالانه در حدود ۱/۲ میلیون تن افزایش تولید سیمان از بابت تولید سیمان آمیخته ۳۰ درصد برای کارهای بنائی عاید کشور می‌شود.
در حوزه توزیع نیز در صورتی که سیمان در دو بخش مصرف عمومی و مصرف سازه دسته‌بندی شده و سیمان مورد نیاز در بخش عمومی فقط از نوع سیمان بنائی و سیمان بخش سازه و قطعه‌سازی نیز از گروه سیمان‌های با کیفیت تولید و عرضه شود، می‌تواند به برطرف شدن بخشی از مشکلات فعلی بازار سیمان کمک کند، زیرا به خاطر عدم امکان مصرف این نوع سیمان در بخش سازه، تولید این نوع سیمان باعث ساماندهی مصرف سیمان در این بخش شده و بخش قابل توجهی از جابه‌جائی سیمان بین بخش‌های مختلف از بین می‌رود.
● ضرورت زیست‌محیطی
برای تولید یک تن کلینکر سیمان پرتلند حدود ۱۰۰۰ کیلوگرم گاز کربن‌دار وارد محیط زیست شده که بیش از ۵۰۰ کیلوگرم آن را گاز دی‌اکسید کربن که یک گاز گلخانه‌ای و زیان‌آور برای محیط زیست کره زمین می‌باشد، تشکیل می‌دهد، بنابراین در حالی‌که مصرف سیمان پرتلند در کارهای بنائی از ضرورت برخوردار نیست استفاده از آن باعث آلودگی بیشتر میحط زیست می‌گردد.
در فرآیند تولید سیمان بنائی به دلیل مصرف مواد پرکننده، پوزولان‌ها و سرباره‌ها که نیاز به پخته شدن ندارند مصرف مواد سوختی کمتر می‌باشد و به نسبت، آلودگی حاصله نیز کمتر است. هم‌چنین به دلیل تولید کمتر دی‌اکسید کربن، این سیمان با محیط زیست سازگارتر است.
● ضرورت اصلاح استاندارد سیمان بنائی
استاندارد سیمان بنائی به وسیله کمیسیون فنی سیمان در سال ۱۳۷۳ تهیه و تدوین شده است. این استاندارد در همان سال توسط کمیته ملی استاندارد ساختمانی مورد تأیید قرار گرفته است.
با گذشت بیش از ۱۳ سال از تهیه استاندارد سیمان بنائی، هم‌چنین ساخت سیمان بنائی براساس تکنولوژی‌های جدید در کشورهای صنعتی و پیشرفته، لازم است استاندارد ملی سیمان بنائی بر اساس استاندارد این کشورها و با در نظر گرفتن پیشرفت‌های علمی حاصل شده و قابلیت‌های موجود کشور در زمینه مواد اولیه، مورد اصلاح قرار گیرد.
● بررسی جایگاه دولت و وزارت مسکن و شهرسازی در تولید و مصرف سیمان بنائی
با وجود این‌که کشور ما در زمینه کیفیت سیمان جزء بهترین کشورهای تولیدکننده این محصول است، متأسفانه در حوزه مصرف (به دلیل این‌که کارگران ساختمانی از تخصص لازم برخوردار نیستند و آموزش لازم در این زمینه به آنها داده نمی‌شود، هم‌چنین از سوی مهندسین ساختمان نیز نظارت کافی صورت نمی‌گیرد)، جزء بدترین مصرف‌کنندگان سیمان در جهان به شمار می‌رود. این در حالی است که تولید سیمان مشکلات فراوانی از لحاظ مصرف انرژی و آلودگی زیست‌محیطی دارد و هزینه‌های زیادی را به کشور تحمیل می‌کند.
با توجه به شرایط موجود، هم‌چنین در نظر گرفتن این نکته که بیش از ۶۰ درصد صنعت سیمان کشور متعلق به بانک‌ها و نهادهای عمومی و ۴۰ درصد متعلق به بخش خصوصی است، نقش دولت در تولید و مصرف درست این کالای استراتژیک آشکارتر می‌گردد.
مصرف سیمان تابعی از سه متغیر مصرف در سالیان گذشته، درصد رشد جمعیت و رشد اقتصادی در آینده است. براساس روند مؤلفه‌های صنعت سیمان در ۱۲ سال اخیر می‌توان برآورد کرد که سرانه مصرف سیمان، سالانه به‌طور متوسط حدود ۷/۵درصد رشد کرده و در سال ۱۳۹۰ به رقم ۸۳۴ کلیوگرم برای هر فرد افزایش یابد، بنابراین لازم است که برای داشتن الگوی مصرف صحیح، تلاش جدی‌تری از سوی دولت صورت گیرد.
در کشور ما سیستم نادرست توزیع باعث شده که عرضه و تقاضای این محصول تعادل نداشته باشد، هم‌چنین برای استفاده از مصالح ساختمانی در ساخت بناها متأسفانه در عمل اهرم مناسبی برای کنترل کیفی ساختمان وجود ندارد و در واقع هیچ الزام قانونی، سازنده را مقید به استفاده از مصالح استاندارد نمی‌کند. به‌طور مثال در بسیاری از پروژه‌ها و سازه‌ها می‌توان مشاهده کرد قبل از این‌که پروژه‌ها افتتاح شوند بتن‌ها تخریب می‌شوند و این در حالی است که وزارت مسکن و شهرسازی موظف است بر چگونگی اجرای مقررات ملی ساختمان نظارت عالیه داشته باشد.
در کشور ما آمار کل استانداردهای ساختمانی (شکل ویژگی‌ها و روش‌های آزمون) در مقایسه با سطح و تعداد استانداردهای بین‌المللی بسیار کمتر است.
با توجه به مطالب گفته شده برای تولید سیمان بنائی لازم است دولت کار نظارت از تولید تا مصرف را انجام داده و به‌‌طور جدی مدیریت عرضه و تقاضا را برعهده داشته باشد.
● بررسی نقش آموزش و تبلیغات مناسب برای ایجاد فرهنگ صحیح مصرف
با وجود تدوین استاندارد ملی سیمان بنائی و دسترسی به استانداردهای موجود کشورهای پیشرفته، لیکن طرح تولید سیمان بنائی در کارخانه سیمان فارس با شکست مواجه شده است، به نظر می‌رسد یکی از دلایل اصلی در عدم موفقیت این طرح، عدم وجود تبلیغات مناسب و نیز عدم آموزش افراد متخصص و غیرمتخصص بوده است، به‌طوری که حتی مهندسین ساختمان نیز برداشت یک سیمان نامرغوب از این سیمان را داشته‌اند.
خوشبختانه در کشور ما در سال‌های اخیر، دانش مهندسی رشد چشمگیری داشته و در این میان، کاربرد رایانه و تئوری‌های جدید، توانمندی مهندسین را چندین برابر نموده است اما متأسفانه دانش اجرائی و تخصص لازم در شناخت مواد و مصالح و کاربرد صحیح آنها به حد کافی رشد نداشته است.
با ساخت کارخانه‌های جدید سیمان در کشور، رقابت برای تولید محصولات متنوع و دارای کیفیت بهتر رونق پیدا کرده است. در این میان فرهنگ مصرف و به‌اصطلاح ”ذائقه بازار مصرف“ نیز نقش به‌سزائی ایفا کرده است. بدون شک چنان‌چه قابلیت‌های سیمان بنائی در عمل برای مصرف‌کننده آشکار گردد میل و رغبت عمومی نیز برای استفاده صحیح از آن افزایش می‌یابد. مصرف‌کنندگان سیمان بنائی را دو گروه افراد متخصص و غیرمتخصص تشکیل می‌دهند. آموزش باید هر دو گروه را شامل شود و در درجه اول افراد متخصص را هدف قرار دهد.
با توجه به رشد روزافزون حجم اطلاعات در شبکه جهانی اینترنت و در برگرفتن اطلاعات صنایع خاص از جمله صنعت سیمان در این شبکه، می‌توان کار تبلیغات و آموزش افراد متخصص را به شکل وسیع و فراگیر در این زمینه انجام داد.
انتشار جزوات آموزشی و توزیع آن در سازمان‌های نظام مهندسی سراسر کشور، تدوین کتب مستقل در زمینه کارهای بنائی و سیمان بنائی، برپائی همایش‌ها و سمینارهای تخصصی، ایجاد برنامه‌های تخصصی و نیمه تخصصی در صدا و سیما برای آموزش افراد متخصص و نیمه متخصص ناآشنا با سیمان بنائی از جمله اقدامات آموزشی مهم به شمار می‌رود.
در آموزش فنی هنرستان‌ها نیز باید به استفاده از سیمان بنائی و خواص آن پرداخته شود تا تکنسین‌های ساختمانی، به کارگیری این نوع سیمان را در دستور کار خود قرار دهند. متأسفانه در برنامه درسی موجود در دانشگاه‌ها، جایگاه دروس اجرائی به ویژه مصالح ساختمانی، تضعیف شده است و اهمیت و حجم لازم را از دست داده است. مطرح نمودن سیمان بنائی و نقاط قوت آن در سمینارهای تخصصی و نیمه تخصصی و جلب نظر اساتید مراکز آموزش عالی باعث می‌شود که در صحنه‌ دانشگاهی نام و خواص این نوع سیمان مطرح گردد تا زمینه لازم در ذهن افراد متخصص برای استفاده از آن فراهم آید.
لازم به ذکر است که امروزه مقوله تبلیغات بسیار پیچیده و تخصصی شده و باید به کمک دست‌اندرکاران تبلیغ، زمینه تبلیغات را آماده نمود و به انجام رساند. تبلیغات باید قبل از تولید آغاز شود و ادامه یابد و ضرورت این مسئله تا حدی است که می‌توان گفت فروش محصول سیمان بنائی حداقل در کوتاه مدت توسط تبلیغات تضمین می‌شود.
● جمع‌بندی
سیمان پرتلند کالای ارزشمندی است که در کنار مصرف سوخت‌های تجدیدناپذیر، انرژی الکتریسیته، استهلاک وسائل، ماشین‌آلات و پوشش کوره، هزینه قابل توجهی را برای تولید به کشور تحمیل می‌نماید و نباید در موارد غیرضروری مصرف شود.
به دلایل فنی، اقتصادی و زیست‌محیطی و حفظ منابع مواد اولیه سوختی و هم‌چنین از دیدگاه اقتصاد کلان ضرورت تولید سیمان بنائی بسیار روشن است. به همین دلیل در اکثر نقاط جهان این نوع سیمان تولید و مصرف می‌شود و لازم است سیمان بنائی در ایران نیز تولید و مصرف شود.
گسترش مصرف سیمان بنائی نیاز به زمینه‌سازی در ارتباط با آموزش‌های دانشگاهی و عمومی، تبلیغات، قیمت‌گذاری مناسب و ارزان در مقایسه با سیمان پرتلند و هم‌چنین حفظ کیفیت در طول زمان است.
درس‌آموزی از تجربه شکست خورده قبلی بسیار مهم است و باید با آسیب‌شناسی دقیق در مورد این شکست، برای تولید و مصرف مجدد سیمان بنائی راهکارهای اجرائی ارائه گردد.
استاندارد سیمان بنائی با در نظر گرفتن پیشرفت‌های علمی در این زمینه، بازنگری شده و امکان تولید با کیفیت مناسب و با قیمت کمتر نسبت به سیمان پرتلند فراهم گردد.
با اصلاح مقررات ملی ساختمان، زمینه لازم برای مصرف این نوع سیمان از طریق قانون فراهم گردد.
بر روی پوزولان‌های طبیعی و مصنوعی کشور و نیز مواد حباب‌زای مؤثر، به‌منظور انتخاب نمونه‌های مناسب برای سیمان بنائی مطالعات جامعی صورت گیرد.
تحقیقات مناسبی در جامعه دانشگاهی بر روی خواص سیمان‌های بنائی به ویژه در ارتباط با ساخت ملات‌های بنائی صورت گیرد.

منابع و مراجع
۱) تدین، محسن، مقاله ضرورت‌ها و راهکارهای تولید و مصرف‌ سیمان بنائی، دکترای سازه، عضو هیئت علمی دانشگاه بوعلی سینای همدان
۲) ابوالحسنی، سهیل، فعال‌سازی پوزولان تفتان با کمک سولفات سدیم و گچ، پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه علم و صنعت ایران، مهر ۸۴
۳) خدابنده، ناهید، جعفرپور، فاطمه، گزارش تحقیقاتی سیمان بنائی، نشریه شماره ۵۷ مرکز تحقیقات سیمان و مسکن، مرداد ماه ۶۳
۴) استاندارد ایران، ویژگی‌های سیمان بنائی، شماره ۳۵۱۶، مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، اسفند ماه ۱۳۷۳
زیرنویس:
۱) Masonry cement
۲) هرگاه بر روی اکسید کلسیم (آهک زنده)، آب ریخته شود، براثر واکنش با آب، گرما ایجاد می‌کند که موجب بخار شدن قسمتی از آب می‌شود. در این عمل، آهک براثر جذب آب، متورم شده، سپس به‌صورت گرد سفیدی در می‌آید که اصطلاحاً ”آهک مرده“ نامیده می‌شود، (زیرا در تماس با آب، دیگر واکنشی از خود نشان نمی‌دهد) و این عمل را شکفته شدن آهک نیز می‌گویند.
۳) پوزولان به ماده‌ای اطلاق می‌شود که به تنهائی خواص سیمانی نداشته، ولی اجزاء تشکیل دهنده آن قادرند در درجه حرارت عادی با آهک در حضور آب ترکیب و ترکیبات پایدار نامحلول با خاصیت سیمانی به وجود آورند.
۴) هماتیت ماده‌ای است معدنی با ترکیب شیمیائی Fe۲O۳ و رنگ قرمز اخرائی که به میزان حداکثر ۱۰ درصد برای رنگین شدن سیمان بنائی و وجه تمایز و تشخیص آن از سایر انواع سیمان به کار می‌رود.

منبع : ماهنامه صنعت سیمان