تويت
الاسمنت
يعد الاسمنت المكون الرئيسي للخرسانة ويتمتع بالعديد من المزايا التي جعلته من أكثر مواد البناء شعبية، كما تعد الصناعات الاسمنتية من الصناعات الهامة بسبب استخدامه في أعمال البناء والتعمير وتعبيد الطرقات، وفي هذا المقال سنتحدث عن مبدأ عمل الاسمنت والتفاصيل المتعلّقة به.
الاسمنت
أحد أهم المواد المستخدمة في البناء والمكون الأساسي لتصنيع الخرسانة وتثبيت البلاط، وهو مادة دقيقة لينة على شكل مسحوق رمادي اللون يستخدم كمادة رابطة ناعمة وتمتلك خواص تماسكية وتلاصقية عند إضافة الماء إليها لتتصلب وتقسى وتشكل مواد بناء قوية تقاوم التأثيرات البيئية المحيطة وتربط مكونات الخرسانة مع بعضها البعض .
مكونات المزيج الاسمنتي
هناك ثمانية مكونات أساسية للاسمنت وهي:
أنواع الاسمنت
هناك عدة أنواع من الاسمنت، وكل نوع له خصائصه واستخداماته ومزاياه التي تختلف باختلاف مواد التركيب المستخدمة أثناء تصنيعه، ومن أهم هذه الأنواع:
مبدأ عمل الاسمنت
يتكون الاسمنت من مزيج من العناصر التي تشمل المواد الطبيعية مثل الحجر الجيري والطين والرمل، ويستخدم غالبًا لإغلاق تغلغل المياه بشكل دائم في منطقة معينة، ويتم ذلك بتحضير الاسمنت وخلطه بالماء، حيث يتفاعل مع الماء كيميائيًا لتشكيل كتلة جامدة صلبة، ويمكن استخدامه بطرق مختلفة وذلك تبعًا للمكوّنات التي يُمزج معها، فعند مزجه بالماء والرمل والحصى نحصل على الخرسانة، وعند مزجه بالماء والرمل نحصل على جص اسمنتي، وعند مزجه بالماء والجير والرمل نحصل على الطين.
يتم سحق العناصر الأساسية الأربعة وهي الكالسيوم والسيليكات والألومنيات والحديد لإنتاج الاسمنت الخام ثم يتم خلطها كلها معًا، وتوضع قطع الحجر الجيري في الخلاط ثم تضاف إليها المواد الخام الأخرى ويتم سحق الخيط معًا للحصول على مسحوق متجانس، ثم يسخن الخليط بوضع المواد الخام في فرن لفترة زمنية محددة ودرجة حرارة عالية وكافية لإحداث تغييرات فيزيائية وكيميائية على المواد الخام.
بعد ذلك يتم إخراج الخليط من الفرن وبعد أن يبرد المزيج يُسحق ليصبح مسحوقًا ناعمًا فينتج عن ذلك الكلينكر (Clinker) الذي يطحن لدرجة نعومة عالية جدًا، ويضاف إليه الجبس وبعض المواد الأخرى وينتج عن ذلك الاسمنت، وبعد ذلك يسحق الخليط ونضيف إليه الماء وتحدث عملية التميه التي تؤدي لتصلب هذا الخليط، وعند خلط المزيج بالماء تتكون مادة لاحمة تأخذ قوتها تدريجيًا وتتصلب وتقسى وتربط المكونات مع بعضها البعض.
الاسمنت
أحد أهم المواد المستخدمة في البناء والمكون الأساسي لتصنيع الخرسانة وتثبيت البلاط، وهو مادة دقيقة لينة على شكل مسحوق رمادي اللون يستخدم كمادة رابطة ناعمة وتمتلك خواص تماسكية وتلاصقية عند إضافة الماء إليها لتتصلب وتقسى وتشكل مواد بناء قوية تقاوم التأثيرات البيئية المحيطة وتربط مكونات الخرسانة مع بعضها البعض .
مكونات المزيج الاسمنتي
هناك ثمانية مكونات أساسية للاسمنت وهي:
- الكالسيوم وهو العنصر الرئيسي والذي يمكن الحصول عليه من الحجر الجيري.
- السيليكات التي تؤخذ من الرمل أو الطين (يُشتق منه مركب السليكون المعروف).
- الألومينا والتي يمكن استخراجها من خام الحديد، ولاحاجة إلا لكميات قليلة منها في الاسمنت .
- المغنيسيا: أكسيد المغنزيوم.
- أكسيد الحديد: يستخدم كعوامل مذيبة أو صهارة لتقليل درجة الحرارة الناتجة عن التفاعلات الكيميائية.
- كبريتات الكالسيوم.
- ثالث أكسيد الكبريت.
- مواد قلوية أو قاعدية ويجب ألا تزيد عن 1%.
أنواع الاسمنت
هناك عدة أنواع من الاسمنت، وكل نوع له خصائصه واستخداماته ومزاياه التي تختلف باختلاف مواد التركيب المستخدمة أثناء تصنيعه، ومن أهم هذه الأنواع:
- الاسمنت البورتلاندي العادي: هو منتج عالي الجودة، ومن أكثر أنواع الاسمنت شيوعًا واستخدامًا، يناسب هذا النوع جميع أنواع الخرسانة العامة وجميع الاستخدامات التي لا تتطلب خصائص معينة متوفرة في الأنواع الأخرى منه.
- الاسمنت البورتلاندي سريع التصلب: يتميّز هذا النوع بأنه يقدّم مقاومة عالية في الأيام الأولى حيث يتم إزالة قوالب الخرسانة في وقت مبكر مما يزيد من سرعة البناء ويقلل من التكلفة بسبب توفير تكلفة القوالب، كما أن قوة التحمل التي يعطيها خلال ثلاثة أيام تساوي تقريبًا قوة التحمل التي يعطيها الاسمنت البورتلاندي العادي خلال أسبوع.
- الاسمنت البورتلاندي المنخفض الحرارة: يتم تحضير هذا النوع عن طريق تغيير النسب المئوية للمواد الأولية بحيث تكون الحرارة المتولدة أقل منها في الاسمنت البورتلاندي العادي، ويتم استخدامه في المنشآت الضخمة كالسدود والخزانات لأن الحرارة القليلة المتولدة أثناء عملية التفاعل لاتسبب التمدد في الكتل الخرسانية، مما يمنع تكسير الخرسانة وإحداث التشققات.
- الاسمنت البورتلاندي الأبيض: وهو نوع عالي الجودة ويشبه الاسمنت البورتلاندي العادي بجميع الجوانب ولكن يختلف عنه بدرجة البياض العالية، ويستخدم لأغراض معمارية مختلفة مثل المنحوتات وجميع المنشآت التي تتميز بخصائص جمالية.
- الاسمنت المقاوم للكبريتات: هو نوع ذو مقاومة كبيرة للتأثيرات السلبية للمركبات الكيميائية والتغيرات الطبيعية، ويستخدم في المناطق التي تحصل فيها تغيرات مفاجئة في درجات الحرارة وكميات كبيرة من الأمطار، ينصح باستخدام هذا النوع في الخرسانة المعرضة لتفاعلات كبريتية شديدة لتقليل تأثير الكبريتات على الخرسانة، كما يوصى باستخدامه أيضًا عند احتواء التربة أو المياه الجوفية على نسبة عالية من الكبريتات، ويشمل النطاق الرئيسي للاسمنت البورتلاندي المقاوم للكبريتات أماكن مثل القنوات والجدران الاستنادية والسيفونات ومحطات الضخ وتصريف المياه.
مبدأ عمل الاسمنت
يتكون الاسمنت من مزيج من العناصر التي تشمل المواد الطبيعية مثل الحجر الجيري والطين والرمل، ويستخدم غالبًا لإغلاق تغلغل المياه بشكل دائم في منطقة معينة، ويتم ذلك بتحضير الاسمنت وخلطه بالماء، حيث يتفاعل مع الماء كيميائيًا لتشكيل كتلة جامدة صلبة، ويمكن استخدامه بطرق مختلفة وذلك تبعًا للمكوّنات التي يُمزج معها، فعند مزجه بالماء والرمل والحصى نحصل على الخرسانة، وعند مزجه بالماء والرمل نحصل على جص اسمنتي، وعند مزجه بالماء والجير والرمل نحصل على الطين.
يتم سحق العناصر الأساسية الأربعة وهي الكالسيوم والسيليكات والألومنيات والحديد لإنتاج الاسمنت الخام ثم يتم خلطها كلها معًا، وتوضع قطع الحجر الجيري في الخلاط ثم تضاف إليها المواد الخام الأخرى ويتم سحق الخيط معًا للحصول على مسحوق متجانس، ثم يسخن الخليط بوضع المواد الخام في فرن لفترة زمنية محددة ودرجة حرارة عالية وكافية لإحداث تغييرات فيزيائية وكيميائية على المواد الخام.
بعد ذلك يتم إخراج الخليط من الفرن وبعد أن يبرد المزيج يُسحق ليصبح مسحوقًا ناعمًا فينتج عن ذلك الكلينكر (Clinker) الذي يطحن لدرجة نعومة عالية جدًا، ويضاف إليه الجبس وبعض المواد الأخرى وينتج عن ذلك الاسمنت، وبعد ذلك يسحق الخليط ونضيف إليه الماء وتحدث عملية التميه التي تؤدي لتصلب هذا الخليط، وعند خلط المزيج بالماء تتكون مادة لاحمة تأخذ قوتها تدريجيًا وتتصلب وتقسى وتربط المكونات مع بعضها البعض.