انواع ومكونات الاسمنت الكيميائية وخواصه المختلفة

انواع الاسمنت المستخدم في البناء ومكوناته في مصر اذا مصري او تركي في الجزائر او الاردن او بالسعودية في هذا الموضوع اليوم لا يهم مكان الصنع انما نتكلم بالتحديد عن انواعه ومكوناته فقط .

تتكون الأسمنتات الهيدروليكيه أو الأسمنتات المقاومه للماء أساساً من الأسمنت البورتلاندي وتعديلاته المختلفه وعلى ذلك يكون ضروريا تفهم عمليات انتاج الأسمنت البورتلاندي لغرض الإدراك الصحيح لخواص الأسمنت البورتلاندي المختلفه ، وكذلك لمعرفة التركيبات الكيماويه والفلزيه لهذا الأسمنت ويلزم كذلك معرفة التكوين البلوري ، وتفاعل مركباته مثل سيلكات الكالسيوم والومنيات الكالسيوم ، كما يجب فهم خواص الخرسانه المكونه فيه كعنصر لاحم ، حيث انها تنتج عن التفاعل الكيميائي بين مركبات الاسمنت البورتلاندي والماء وبسبب ان هذا التفاعل يصاحبه تغيرات في الماده والطاقه .

أنواع الأسمنت :

1. أسمنت بورتلاندي عادي .
2. أسمنت بورتلاندي سريع التصلد .
3. أسمنت بورتلاندي منخفض الحراره .
4. أسمنت بورتلاندي مقاوم للكبريتات .
5. أسمنت بورتلاندي حديدي .
6. أسمنت بورتلاندي ابيض .
7. أسمنت مخلوط (كرنك) .

مكونات الأسمنت :

مواد التماسك

تشمل مواد التماسك تلك المواد التي تستخدم في لصق وربط المواد ببعضها بقوه مثل الجير والمصيص وهي تمتاز بخاصية التحول من الحاله السائله او اللدنه الى الحاله الصلبه وتوجد مواد التماسك على هيئة مواد معدنيه تنقسم بدورها الى نوعين من المواد هما مواد التماسك الهوائيه ومواد التماسك الهيدروليكيه .

• مواد التماسك الهوائيه

وهي التي يتحول مخلوطها الى الحاله الصلبه في الهواء الجوي فقط ، وهي تشمل الجير والجبس وبعض المواد الاخرى التي تحتوي على الماغنسيوم .

• الجير

ينتج الجير الهوائي عند احتراق الحجر الجيري ( كربونات الكالسيوم ) ثم يطفأ أوكسيد الكالسيوم الناتج بالماء .

Caco3 cao + co2 +177heat

ويوجد نوعان من ذلك الجير يحتوي إحدهما على شوائب بنسبة 3% ويسمى الجير الجيد (fat lime)، بينما يحتوي النوع الآخر على نسبه اعلى من الشوائب وقد تصل الى حوالي 6% ويسمى بالجير المتوسط (lean lime)، وعملية تحلل الحجر الجيري الى أوكسيد الكالسيوم وثاني أوكسيد الكربون عمليه عكسيهماصه للحراره وتستمد الطاقه الحراريه اللازمه لعملية التحلل باحراق الحجر الجيري مع الفحم في افران خاصه ، والعامل الأساسي الذي يحدد الإتزان وسرعة التفكك هو درجة الحراره إذ تساعد سرعة التفكك بارتفاعها ، كما ان تصغير حجم قطع الحجر الجيري يساعد على إسراع عملية التفكك بإرتفاعها ، وتجري عملية حرق الحجر الجيري عند درجة حرارة 110-1200 درجة مئوية ، الا انه يجب الا ترتفع درجة الحرارة عن 1200 درجة مئوية حتى لا يؤدي ذلك الى بعض النتائج غير المرغوب فيها ، يكسر كل من الحجر الجيري و الفحم بحيث تصل ابعاد قطع الحجر الجيري الى حوالي 40-120 مم ، وبالنسبة للفحم حوالي 40-80 مم .

ويجب الا تزيد نسبة ثاني اوكسيد الكربون في الفرن عن 40% حتى يمكن ان تستمر عملية التحلل ، ولذلك فإن الغاز الناتج يسحب بإستمرار لضمان عدم عكسية التفاعل المذكور ويحول الجير الحي الناتج الى مادة من مواد التماسك بإطفاءه بالماء حيث يتكون على هيئة كتل جافه او على هيئة عجينه ، وتجري هذه العمليه في اوعيه خاصه ويمكن استخدام الجير الناتج على هيئة مسحوق ناعم يطفأ بالماء قبل الإستعمال مباشرة ،و يتحول الجير الى مادة صلبه متماسكه عندما يمتص ثاني اوكسيد الكربون من الجو ، وتتم هذه العمليه ببطء فيتحول من هيدروكسيد الكالسيوم الى كربونات الكالسيوم ( اي يعود الى حالته الاولى ) ويلاحظ ان هذه العمليه لايمكن حدوثها الا إذا تعرض الجير ( والمونه المصنوعه منه ) للهواء لهذا سمي بالجير الهوائي ولايمكن استخدامه تحت الماء . 

مواد التماسك الماغنيسية

تحضر مواد التماسك الماغنيسية بحرق المغنسيت MgSO4)) أو الدولوميت (CaCO3-MgCO3) وعند حرق المغنسيت عند حوالي 700-800 درجه مئويه يتكون ما يسمى بالمغنيسيت القلوي وهو يحتوي على ما بين 75-87% و اوكسيد الالومنيوم و اوكسيد الحديديك .

Mgco3 ⟶mgo+co3

وعند حرق الدولوميت عند650-750 درجه مئوية تنتج الدولوميت الكاويه مع بعض الشوائب الاخرى ولاطفاء كل من المغنسيت او الدولوميت القلوي يستعمل عادة محاليل الكلوريدات او الكبريتات واهمها كلوريد الماغنسيوم وذلك لان إطفائها بالماء فقط يتسبب في تصلبها كثيرا علاوة على ان قوة تحملها ضعيفة نسبيا .

ويستخدم الاسمنت الماغنسيومي في تحضير مواد البناء بخلطه ببعض المواد الاخرى مثل نشارة الخشب والحصى والرمل ثم يطفأ بكلوريد الماغنسيوم بذلك يمكن الحصول على بعض انواع البلاط او المرمر الصناعي .

• الجبس 

يمكن الحصول على مواد التماسك من الجبس بحرقه عند درجات حرارة مختلفة وعند حرق الجبس عند CaSO4 .H2O .HO107 درجة مئوية نحصل على عجينة باريس التي يرمز لها كيميائيا بالرمز .

والتي تستعمل كمادة اساسية في تحضير الملاط . وعند إجراء عملية الحرق عند 300-450 درجة مئويه والتي تقبل الذوبان في الماء وتتحد معه مكونه ماده صلبه هشهCaSo4تتكون المادة اللامائيه او الانهيدرويد

اما عند احراق الجبس عند درجة حرارة تتراوح مابين 500-700 درجة مئوية فإن الانهيدريد المتكون لا يذوب في الماء ولا يتحول الى المادة الصلبة عند خلطه به وهو يستخدم بعد خلطه بالجير بالنسبة 1-3% او بكبريتات الصوديوم او الالمونيوم بنسبة 1% لتكوين نوع من مواد التماسك يدخل في عمل الملاط وبعض المواد الاخرى وينحل الجبس عند حرقه عند 900-1100 درجة مئوية معطيا ثاني اوكسيد الكبريت و اوكسيد الكالسيوم ويعرف عندئذ بالجبس عالي الحرق .

مواد التماسك الهيدروليكيه

وتشمل المواد التي يتحول مخلوطها مع الماء الى الحاله الصلبه سواء في الهواء او في الماء مع احتفاظها بصلابتها لفترة طويله ، وهي تتضمن الجير الهيدروليكي ( الناتج عن تسخين الكربونات عند 900 درجة مئوية ) والاسمنت الروماني والاسمنت البورتلاندي وغيره من المواد .

وتستخدم مواد التماسك في أعمال الإنشاءات على هيئة مخاليط ذات أشكال متعدده ، فهي قد تستخدم على هيئة عجينه اسمنتيه بخلطها بالماء فقط ، او على هيئة مخلوط يشمل مواد التماسك والماء والرمل او مخلوط من مواد التماسك والماء ، ومواد متوسطة الحجم نسبيا مثل كسر الطوب والزلط ، ويسمى المخلوط في هذه الحاله بالمخلوط الخرساني الذي يعطي عند تجمده مايسمى بالخرسانه وعند تقوية هذا الخليط بأسياخ الحديد يعرف في هذه الحاله بالخرسانه المسلحه وتوجد خامات التماسك اما طبيعيه مثل الجبس او بعض المواد التي من اصل جيري كحجر الجير و الطباشير ، او من اصل طفلي او رملي وبعض المواد الاخرى مثل البوكسيت ( اوكسيد الالمونيوم ) و إما ان تنتج عن بعض العمليات الصناعيه مثل الخبث المعدني ، وكذلك الخبث الناتج عن عملية تحضير هيدروكسيد الصوديوم الذي يحتوي على كربونات الكالسيوم ومنها كذلك الاسمنت المقاوم للاحماض ويتكون اساسا كمادة من مواد التماسك .

• الجير الهيدروليكي

يتم الحصول عليه بحرق الحجر الجيري عند درجة حرارة تتراوح مابين 900-1000 درجة مئوية و لا تجرى عملية التسخين حتى الحرق التام ثم يطفأ الناتج بالماء حيث ينفصل الجزء الذي لم يتحلل ويعاد سحقه ليخلط مع بقية الناتج ، ويحتوي الجير الهيدروليكي على نسبة عالية من المواد الطفلية مثل ثاني اوكسيد السيلكون ، اكسيد الالمونيوم و اكسيد الحديديك ، وقد تصل الى حوالي 6-20% وهي تساعد في عملية تصلبه تحت الماء التي قد تحتاج الى بضع ايام او عدة شهور لإتمامها ، ويستخدم الجير الهيدروليكي في كثير من الاغراض على انه لايصلح في اعمال المباني ذات الطوابق العديده حيث انه لايتحمل ضغوطا كبيره .

إقرأ أيضا:
أفضل 7 تطبيقات هندسية هامة في مجال الهندسة المدنية للاندرويد
ما هي الخرسانة ؟ وما هي تطبيقات الخرسانة ؟