كل ما تحب ان تعرفه عن الأسمنت

السلام عليكم و رحمة الله و بركاته

خلال إطلاعي ( كشخص عادي غير متخصص ) علي عدة مواقع و بعض الكتب للبحث عن معرفة أنواع الأسمنت المختلفة و إستخداماتها وجدت بعضها يسطح الموضوع بشكل مخل و بعضها يسهب في التفاصيل بما يناسب المهندسين و المتخصصين و لا يلائم من هو مثلي ومن يبحث عن معلومة وافية و شبه كاملة وبسيطة بدون التطرق للتفاصيل الفنية للمختصين.

و لقد رأيت أن أقوم بدمج ما حصلت عليه من كافة معلومات لغرض أن تكون المعلومة "وافية" و إختصار التفاصيل الفنية لغرض أن تكون العلومة "ميسرة" لغير المختص. ثم عرضت بعض "التفاصيل" لاحقا لمن يرغب في الإستزادة.
و أدعو الله أن يكون الطرح هذا مفيدا لكل من يقرأه



أنواع الاسمنت

تعريف الأسمنت: الاسمنت البورتلاندي هو مسحوق رمادي اللون و المكون الأساسي لتصنيع الخرسانة وهو عبارة عن سيليكات الكالسيوم ( الكالسيوم والسليكون والألمونيوم والحديد ). وعند خلط الإسمنت بالماء لبعض الوقـت يتصلد ( يصبح كالحجـر ) من خلال عمليات كيميائية يمثل الماء فيها العامل الاساس لحدوثها ( ولذلك تسمي هذه العمليات التميّه نسبة الي الماء أو Hydration ) . وهذا يفسر الاهمية القصوي لعملية معالجة ( رش ) الخرسانات بالماء لعدة أيام بعد صبها لضمان استمرار عملية التصلد.


هناك عدة انواع من الأسمنت منها ( أشهرها الاول و الثاني ):

1-اسمنت بورتلاندى عادى وهو عادة يستخدم للخرسانة المسلحة (بها حديد تسليح)
و للخرسانة العادية ( بدون حديد تسليح ) و للبياض واعمال الياسة او المحارة والتبليط وخلافه
2-اسمنت مقاوم للكبريتات والاملاح و يطلق عليه (سى ووتر) و يستخدم للقواعد و الأساسات (الأجزاء الخرسانية المدفونة تحت سطح الارض أو المعرضة للمياه و الاملاح)
3- اسمنت سريع التصلد (سوبر كريت)
4- اسمنت ابيض ( يستخدم لأعمال التشطيبات و الديكور التي تحتاج للون الابيض ).
5-اسمنت منخفض الحرارة
6-اسمنت مخلوط وهو ما يطلق عليه اسم اسمنت الكرنك

و خلاصة القول بالنسبة للمستخدم العادي و بالنسبة للاعمال الانشائية التقليدية: يستخدم الاسمنت البوتلاندي العادي ( النوع الاول ) مع معظم الاعمال الانشائية و يستعمل الاسمنت المقاوم للكبريتات ( النوع الثاني ) للاعمال المدفونة تحت سطح الارض والمياه

المصطلحات: مصطلح "بورتلاندي" بحد ذاته لا يدل علي نوع محدد من الأسمنت... و إنما أطلق هذا الاسم بسبب التشابه الكبير بين الاسمنت بعد تصلبه و الاحجار الرماية المنتشرة في جزيرة "بورتلاند" على السواحل البريطانية. أما مصطلح "عادي" فيدل علي أن هذا الأسمنت يستخدم في الاغراض العامة الشائعة أو “General Purpose” .




التفاصيل:

هناك عدة أنواع من الاسمنت البورتلاندي يتم تصنيعها لتلاءم أنواع مختلفة من المتطلبات سواء كانت متطلبات فيزيائية أو كيميائية. الجمعية الأمريكية للاختبارات والمواد (ASTM) قررت وجود 8 أنواع من الاسمنت البورتلاندي وهى :
1- النوع (I) وهو العادي ويستخدم للاحتياجات الأسمنتية التقليدية في المشاريع الإنشائية مثل المباني والجسور والأرضيات والطرق وأنواع الخرسانة المنتجة (OPC).
2- النوع (IA) هو قريب الشبه من النوع الأول بالإضافة إلى حمله لخاصية حفظ الهواء بداخل الخلطة الخرسانية.
3- النوع (II) ينتج اقل كمية من الحرارة (الامهه) في اقل معدل للتصلد وله قدرة متوسطة على مقاومة هجوم الكبريتات (SRC).
4- النوع (IIA) وهو شبيه بالنوع الثاني وينتج منه الخرسانة الحافظة لفقاعات الهواء بداخلها.
5- النوع (III) هو الاسمنت سريع التصلد وهو يسبب تصلد الخرسانة السريع واكتسابها لقوة بوقت قصير. هذا النوع شبيه من الناحية الكيميائية والفيزيائية للنوع الأول إلا أن الفرق أن حبيباته اقل صغر وأكثر دقة.
6- النوع (IIIA) وهو اسمنت يجمع بين صفتين وهما حافظ لفقاعات الهواء ومكتسب سريع لقوة مبكرة للخرسانة.
7- النوع (IV) وهو منتج للقليل جدا من الحرارة أثناء عملية الامهه ويكسب الخرسانة قوة بمعدلات بطيئة نتيجة حرارة الامهه القليلة التي ينتجها مما يعني أن التفاعل بداخله يتم بصورة بطيئة للغاية وتحتاج إلى وقت طويل ولربما يصل إلى 80% من القوة المطلوبة منه بعد خمس سنوات من الصب وهو أسمنت نموذجي للاستخدام في السدود وفي المنشآت التي يتطلب إنشائها كميات كبيرة من الخرسانة التي قد تسبب حارة الامهه فيها إلى تشققات تؤثر على كفاءة المنشأة وطريقة عملها وفائدتها كالسدود مثلا.
8- النوع (V) وهو يستخدم فقط في الخرسانة التي ستتعرض لهجوم قاسي من تفاعلات الكبريتات وبشكل خاص يقصد بها قواعد المباني التي تتعرض مباشرة للتربة والمياه الجوفية التي تحوي نسبة عالية من الكبريتات.

الاسمنت البورتلاندي الأبيض

بالإضافة إلى الأنواع 8 التي تم ذكرها يوجد عدد من الاسمنت الخاص الذي يتم إنتاجه وتصنيعه من بين هذه الأنواع الخاص يوجد الاسمنت البورتلاندي الأبيض وهو مماثل للاسمنت الرمادي فقط اللون هو الفرق ويتم تصنيعه بان يتم اختيار المواد الخام ( في مرحلة التقسيم) التي لا تحتوي أو بها نسبة ضئيلة جدا من اكاسيد الحديد والمغنيسيوم وهما المادتين اللتين يعطيان اللون الرمادي للاسمنت ويمكن أن يستخدم كما يستخدم الاسمنت البورتلادي تمام في خلطات الخرسانة ولصنع المورتر وكل شيء يمكن تصنيعه بالاسمنت الرمادية يمكن صنعه بالاسمنت الأبيض إلا أن متطلبات الإنتاج من حيث اختيار المواد الخالية من اكاسيد الحديد والمغنسيوم والاختبارات ووفرة هذه المواد المحتوية على الاكاسيد بشكل اكبر اتفقت على استخدام الاسمنت الرمادي بشكل عام والاسمنت الأبيض بشكل خاص للمشاريع التي يحتاج شكلها وديكورها إلى اللون الأبيض في الخرسانة أو في التشطيبات.

الاسمنت المخلوط

يتم إنتاج هذا النوع من الاسمنت بخلط الاسمنت بنوع أو اثنين من المواد الأسمنتية مثل ( الرماد المتطاير أو غبار السيليكا أو خبث الأفران) مما يكسب الاسمنت صفة إضافية لا يمكن أن تكون به لولا هذه الإضافات والمخاليط مثل إمكانية صنع خرسانة اقل مسامية وأكثر متانة واقل إنتاج للحرارة وأكثر قوة عند التصلد. يتم إنتاج هذا النوع من الاسمنت بنفس طرق إنتاج الأنواع الأخرى من الاسمنت. يجب أن تضاف هذه المواد الأسمنتية بنسب معينة إلى حجم أو كتلة الاسمنت الأساسية لتعطي النتائج المطلوبة وقد اسهب الكود الأمريكي في شرح طرق استخدام هذه المواد الأسمنتية وطرق إنتاجها وكميات الإضافات إلا أنها قليلة الاستخدام في البلدان العربية لقلة المصانع التي تنتجها ولارتفاع سعرها سواء بالاستيراد أو التصنيع لقلة الطلب عليها لعدم الاهتمام بفوائدها من ناحية ولصغر المنشآت الخرسانية العربية مقارنة بمثيلاتها الأمريكية في الحجم والقوة والمواصفات .






!! كـيــف يُـصــنـع الإسـمـنــت ؟؟ !!

إننا نعرف أن الإسمنت هو أكثر مواد البناء فائدة إذ يستخدم كمادة مساعدة على التماسك والالتحام في تشييد المباني والهندسة المدنية.

والإسمنت مسحوق رمادي اللون وعند خلطه بالماء لبعض الوقـت يصبح كالحجـر .

من اكتشف الإسمنت ؟؟

لقد اكتشف الرومــان الإسمنت حوالي سنة 250 قبل الميلاد ، وقد صنع من خلط الجير المطفأ مع الرمل والماد البركاني وأطلقوا عليه اسم " بوزولانا " نسبة إلى بوزولي وهو المكان الذي يحصلون منه عليه وظل استعماله حتى منتصف القرن الثامن عشــر .

وفي عام 1757 م قام المهندس البريطاني جون سميتون بصنع نوعية جيدة وذلك بتسخين خليط من الجير المطفأ والصلصال .

وفي عام 1824 م قام الإنجليزي " جوزيف أسبدين " نوعا ً آخرا ً من الإسمنت وأطلق عليه اسم " بورتلند " كونه يشبه لون حجارة البورتلند .

ويصنع هذا الإسمنت من خليط جزء من الصلصال بثلاثة أجزاء من الجير في فرن درجة حرارته عالية جدا ً وتسحق المادتين بواسطة الطواحين المعدة لهذا الغرض ،ثم تخلطان جيدا ً ويرسل الخليط إلى التنور حيث يسخن لدرجة ما بين 1500 - 1600 درجة مئوية حتى يصبح كتلا ً صلبة تدعــى " الطـوب "وعندمـا تبدر تعمر في مسحوق ناعم ويضاف إليها الجبس بنسبة 3 % ثم يعبأ بعد ذلك في أكيــاس خاصة معدة لهذا الغرض لتسويقه .

الاسمنت البورتلاندي ... اكتشافه وطرق إنتاجه وأنواعه

في عام 1824م حصل البريطاني جوزيف اسبدين عامل البناء البسيط على براءة اختراع الاسمنت الذي اكتشف طريقه صنعه بمطبخ منزله. قام المخترع المذكور بتسخين خليط من الحجارة الجيرية والطين (Clay) بفرن منزله قبل ان يقوم بطحن ذلك الخليط وتحويله إلى بودرة خالقا اسمنت هيدروليكي يتصلد فور إضافة الماء إليه. قام المخترع البريطاني بتسمية اختراعه بالاسمنت البورتلاندي تيمنا باسم المنطقة التي جلب منها الأحجار التي قام بطحنها وصنع الاسمنت منها وهى جزيرة بورتلاند على السواحل البريطانية. بهذا الاختراع قاد اسبن قاعدة ما يمكن أن يسمى اليوم بصناعة الاسمنت البورتلاندي.

مراحل التصنيع

الاسمنت البورتلاندي المكون الأساسي لتصنيع الخرسانة هو عبارة عن اسمنت سيليكات الكالسيوم مصنوع من مجموعة من الكالسيوم والسليكون والألمونيوم والحديد. لإنتاج أسمنت يحتوي على مواصفات كيميائية وفيزيائية محددة وخاصة يحتاج إلى عناية وتحكم خلال عملية التصنيع.

الخطوة الأولى في عملية تصنيع الاسمنت هو الحصول على المواد الخام للتصنيع ، بشكل عام المواد الخام تتكون من أحجار جيرية ( صدفية أو طباشيرية ) (Shells or chalks) وطين الصلصال أو الرمل أو خام الحديد ويمكنكم أن يتم استخراج هذه المواد الخام من مناطق تكون قريبة من المصنع عادة. يتم تقليص المواد الخام بعمليات سحق أولية ثم بعملية أخرى ثانوية للوصول إلى الحجم المناسب للحبيبات المراد استخدامها في عملية التصنيع.
في البداية يتم تفتيت الصخور إلى خمسة انشات (125 مم) بعدها يتم سحقها لتتفتت إلى (3/4 أنش) (19 مم)
بمجرد وصول المواد الخام إلى المصنع يتم تقسيمها وتوزيعها حسب الخصائص الكيميائية التي يراد تصنيع الاسمنت بها وحسبما تناسبت المواد الخام مع بعضها لصنع الاسمنت ذو الخصائص المطلوبة.

هناك طريقتين لتصنيع الاسمنت الطريقة الجافة والطريقة المبتلة وشرح العمليتان كالتالي :

1- الطريقة الجافة : يتم اختيار المواد الخام الجافة وتطحن حتى تتحول إلى بودرة ناعمة ثم تخلط جميع أنواع البودرة الناتجة من مختلف المواد الخام وتودع بداخل فرن لتسخن وهى في حالة جافة تماما بدون إضافة اي سوائل.

2- الطريقة المبتلة : يتم مزج المواد الخام المنتقاة لتناسب بعضها بالماء بشكل صحيح لخلق نوع من المزيج يسمى (Slurry) ثم سحق يطحن المزيج ويخلط وهو في حالة المزيج المذكور بعدها يوضع المزيج في فرن اسطواني مائل ويدور حول نفسه. يجب أن يتم إضافة المزيج بمعدل يتم التحكم به من خلال ميلان الفرن وسرعة حركة دورانه. وقود الحرق لهذه الأفران يتكون من الفحم المطحون أو من الغاز الطبيعي ويكون مصدر الحرارة في قاع الفرن لتصل درجة حرارة المواد الخام بداخل الفرن إلى حوالي (1430-1650) درجة مئوية. عند درجة حرارة (1480 درجة مئوية) سلسلة من التفاعلات الكيميائية تحدث للمواد الخام لتنصهر هذه المواد وتشكل كرات الاسمنت القاسية رمادية اللون التي تسمى (Clinker).

يتم إخراج هذه الكرات من أسفل الفرن وهى حمراء متوهجة الحرارة ليتم تحويلها إلى أنواع مختلفة من طرق التبريد لتخفيض درجة حرارة هذه الكور إلى درجة يمكن التعامل معها. الكرنكر البارد يتم إضافة الجبس إليه ويطحن إلى مسحوق ناعم تتلاءم نعومته مع المنخل رقم (200) أو مقاس (75 ميكرو). هذا المسحوق الرمادي اللون هو الاسمنت البورتلاندي.