الكاتب: جابر اليوسف -
ما هو الإسمنت
الإسمنت او السمنت (بالانجليزية: Cement): مادة أساسية تدخل في عمليات البناء، وهو عبارة مسحوق ناعم رمادي او اسود اللون وهناك منه الأبيض حسب طبيعة تركيب الصخور والمواد المحضر منها. يتحول بوجود الماء الى عجينة رخوة تتحول بمرور الزمن الى كتلة صلبة.
أنواع الإسمنت
- الإسمنت البورتلاندي Portland Cement
تعود تسمية الإسمنت البرورتلاندي نسبة الى جزيرة بورتلاند الموجود على بحر المانش بين فرنسا وبريطانيا ويتكون من المركبات الاتية:
- سليكات الكالسيوم الثنائية: 2CaO.SiO2
- سليكات الكالسيوم الثالثية: 3CaO.SiO2
- الومينات الكالسيوم الثالثية: 3Ca0.Al2O3
- تتراكسيوم ألومينو الفريت: 4CaO.Al2O3.Fe2O3
- اوكسيد المغنيسيوم: MgO
أصناف الإسمنت البورتلاندي
- الإسمنت البورتلاندي الاعتيادي Regular Portland Cement.
- الإسمنت البورتلاندي المعتدل الحرارة للتصلب Moderate-heat hardening Portland Cement.
- الإسمنت البورتلاندي ذو الحرارة الواطئة للتصلب Portland Cement heat Low.
- الإسمنت البورتلاندي المقاوم للكبريت Portland Cement Sulphate- resisting.
- الإسمنت الورتلاندي ذو تصلب اولي عالي High- early-strength Portland Cement.
تحضير الإسمنت البورتلاندي
يحضر هذا النوع من الإسمنت بطريقتين
- الطريقة الرطبة
وتتلخص هذه الطريقة بان تطحن المواد الاولية بطاحنات ثم يعمل من المسحوق الناتج عجينة مع الماء slurry والناتج يمرر على مصنفة لعزل الشوائب ثم يرشح العجين بالمرشحات ثم يدفع الى الفرن الدوار rotary kiln.
- الطريقة الجافة
تسحق المواد الاولية بطاحنات (بصورة اقل من الطريقة الرطبة) والمسحوق الخارج من هذه الطاحنات يجفف بمخففات ثم تصنف لتطحن مرة اخرى لينتج حجم جزيئات الإسمنت المطلوب ثم تدفع الى الفرن الدوار.
التفاعلات التي تجري للعجينة المتجانسة الداخلة الى الفرن الدوار
- تبدأ عملية فقدان الرطوبة عند درجة بين (30 – 120) درجة سيليزية
- عند درجة (450 – 700) سيليزي تبدأ فقدان الماء التكويني للطين
- تبدأ مرحلة تفكك كربونات الكالسيوم بالتفكك عند درجة اعلى من 700
- وعند درجات حرارية عالية تصل الى 1000 درجة سيليزيه تبد مرحلة تفاعل أوكسيد الكالسيوم CaO مع اكاسيد الالمنيوم والحديد والسيليكا
- وعند درجة 1450 سيليزية تكون مكونات الإسمنت قد تفاعلت واتحدت مع بعضها البعض لتعطي تركيب الإسمنت .
الفرن الدوار
ان العمليات السابقة تحدث عادة في جهاز خاص يسمى الفرن الدوار، وإن طول الفرن الدوار المستعمل في الطريقة الجافة هو تقريبا 50 مترا بينما طوله في الطريقة الرطبة بين 100- 200 مترا وقطره الداخلي بين 3-7 مترا ويدور بمعدل 0,5 – 2 دورة في الدقيقة.
ترتيب الفرن يكون مائلا نحو زيادة درجة الحرارة ليساعد على سريان المواد المتفاعلة من الجزء العلوي الى الجزء السفلي للفرن ويستغرق مرور المواد المستعملة بين 1- 3 ساعات.
يستعمل الطابوق الحاوي على نسبة عالية من الالمنيوم والمغنسيوم لتبطين الفرن الدوار لمقاومة درجات الحرارة العالية المستعملة في تحضير الإسمنت.
إن الناتج الصلب من الفرن ذو جزيئات يتراوح حجمها من 18 الى 34 انج3 تسمى كلنكر Clinker يمرر الكلنكر على اسطوانات بواسطة الهواء حيث تنخفض درجة حرارته اى 100 – 200 مْ ان التبريد السريع للكلنكر اثر في اعطاء الشكل الترابي او الرمادي للسمنت.
يمرر الكلنكر بعد ذلك الى اسطوانات لإزالة الغازات الموجودة ثم يمرر الى طاحنات وفي هذه الطاحنات يضاف اليه الجبس CaSO4 .2H2O Gypsum لفائدته في تأخير تصلب سليكات الكالسيوم الثالثية عند عمل كونكريت من الكلنكر وذلك بتكونه مع الماء .CaSO4 31H2O ( يضاف الجبس بنسبة 3% من الإسمنت البورتلاندي ) وللجبس فوائد اخرى.
تصلب الإسمنت
إن تصلب الإسمنت يكون بواسطة امتصاص الماء Hydration وHydrolysis والناتج من التصلب له قابلية واطئة في امتصاص الماء.
ويستعمل لتحضير الإسمنت البورتلاندي مركبات Air Entraiment التي هي عبارة عن مخلوط من المواد رزنية resinons ومواد شحمية ودهون وفائدة هذا المخلوط هو مقاومة الكونكريت المتصلب من الانجماد تحت الثلج.
يستعمل سمنت بورتلاند لعمل سمنت البناء مع حجر الكلس ومركبات Air entraiment اضافة الى وجود مواد اخرى مثل ماء الجير وسترات الكالسيوم.
- سمنت بوزولان
البوزولان مادة بذاتها ليست سمنت ولكنها تكوّن سمنت مع اتحادها مع ماء الجير وهي نوع من أنواع الرماد الخفيف المتناثر مع البركان.
- الإسمنت الالوميني
وهو الإسمنت الذي يتكون من البوكسايت الذي يحتوي على اوكسيد الحديد و ثنائي اوكسيد السليكون والمغنسيوم وبعض الشوائب وحجر الكلس ونسب مركبات هذا الإسمنت هي
40% من Al2O3
40% من CaO
10% من SiO2
10% من Fe2O3
يتجمد الإسمنت الالوميني بالماء، ويتميز هذا الإسمنت بمعدل عالي للتصلب وله قابلية عالية لماء البحر والكبريت.
- الإسمنت المقاوم للكبريت
- الإسمنت المحضر لمواصفات معينة
