الأسمنت البورتلاندي العادي

ما هو الأسمنت البورتلاندي العادي؟

يعتبر الأسمنت البورتلاندي العادي مادة بناء ممتازة شائعة الاستخدام بسبب خصائص الربط الممتازة التي تمنح القوة للعناصر الهيكلية. وهنا سوف نتعرف على الأسمنت البورتلاندي العادي وأنواع الأسمنت البورتلاندي العادي وتركيب الأسمنت البورتلاندي العادي بالتفصيل.

مكونات الاسمنت البورتلاندي العادي:

المواد الخام الرئيسية المستخدمة في صناعة الأسمنت البورتلاندي العادي هي:

• الطين الصلصالي أو سيليكات الألومينا على شكل طين وصخر طيني.

• كالسيوم أو كربونات الكالسيوم على شكل حجر جيري وطباشير ومارل وهو خليط من الطين وكربونات الكالسيوم.

يتم خلط المكونات بنسبة حوالي جزئين من المواد الجيرية إلى جزء واحد من المواد الحجرية ثم يتم سحقها وطحنها في مطاحن كروية في حالة جافة أو خلطها في حالة رطبة.

يُحرق المسحوق الجاف أو الملاط الرطب في فرن دوار عند درجة حرارة تتراوح بين 1400 درجة مئوية إلى 1500 درجة مئوية، يتم أولاً تبريد الكلنكر الناتج من الفرن ثم يتم تمريره إلى المطاحن الكروية حيث يُضاف الجبس ويُطحن بالدقة المطلوبة حسب فئة المنتج.

المكونات الكيميائية الرئيسية للأسمنت هي كما يلي:

المكونات المذكورة أعلاه التي تشكل المواد الخام تخضع لتفاعلات كيميائية أثناء الاحتراق والاندماج، وتتحد لتشكل المركّبات التالية التي تسمى مركّبات بوجي.

تختلف نسب المركّبات الأربعة المذكورة أعلاه في أنواع الأسمنت البورتلاندي المختلفة. حيث تساهم سيليكات تريكالسيوم وسيليكات ثنائي الكالسيوم بشكل أكبر في القوة النهائية، والإعداد الأولي للأسمنت البورتلاندي يرجع إلى ثلاثي الكالسيوم ألومينات.

ترطب سيليكات ثلاثي الكالسيوم بسرعة وتساهم بشكل أكبر في القوة المبكرة. حيث تحدث مساهمة سيليكات ثنائي الكالسيوم بعد 7 أيام وقد تستمر لمدة تصل إلى عام واحد. كمت ترطب ألومينات ثلاثي الكالسيوم بسرعة، وتولد الكثير من الحرارة وتقدم مساهمة صغيرة فقط في القوة خلال الـ 24 ساعة الأولى.

إنّ تتراكالسيوم ألومينو الفريت غير نشط نسبيًا. وجميع المركّبات الأربعة تولد الحرارة عند مزجها بالماء، وتولد الألومينات أقصى حرارة وتولد سيليكات الكالسيوم الحد الأدنى. حيث أنه نتيجة لهذا، فإنّ ألومينات ثلاثي الكالسيوم هي المسؤولة عن معظم الخصائص غير المرغوب فيها للخرسانة.

الأسمنت الذي يحتوي على نسبة أقل من C3A سيكون له قوة قصوى أعلى، وتوليد أقل للحرارة وتكسير أقل. حيث يوضح الجدول أدناه التركيب والنسبة المئوية للمركّبات الموجودة للأسمنت البورتلاندي العادي والتصلب السريع والحرارة المنخفضة.

التركيب والمحتوى المركّب للأسمنت:

خصائص الأسمنت البورتلاندي العادي:

تصنيع الأسمنت البورتلاندي العادي:

بشكل رئيسي هناك 5 خطوات متضمنة في تصنيع الأسمنت البورتلاندي العادي، وهم: 

1. سحق وطحن المواد الخام:

في الخطوة الأولى من تصنيع الأسمنت، يتم سحق المواد الخام وطحنها إلى جزيئات صغيرة الحجم مناسبة. وهناك 3 أنواع من عمليات تصنيع الأسمنت.

• عملية جافة.

• عملية رطبة.

• عملية شبه رطبة.

تختلف عملية التكسير والطحن حسب نوع عملية التصنيع. وبالنسبة للمعالجة الجافة، يتم تجفيف المواد الخام قبل التكسير.

2. الخلط والمزج:

في هذه الخطوة، يتم خلط أو خلط المادة الخام المطحونة (الحجر الجيري) مع الطين بالنسب المرغوبة (الحجر الجيري: 75%، الطين: 25%) ويتم خلطها جيدًا بمساعدة الهواء المضغوط للحصول على مزيج متجانس. وفي العملية الجافة، يتم تخزين هذه الخلطات في صوامع. كما تستخدم خزانات الملاط في العملية الرطبة. حيث تُعرف المادة الناتجة بالملاط الذي يحتوي على 35-40% ماء.

3. التدفئة:

هذه هي الخطوة الرئيسية المهمة في تصنيع الأسمنت، حيث يتم تمرير المنتج الذي تم الحصول عليه من الخلط إلى الفرن بمساعدة أحزمة النقل. أولاً، يتم تسخين المزيج مسبقًا إلى 550 درجة مئوية، حيث يتم تبخير محتوى الرطوبة بالكامل ويتم تكسير الطين إلى السيليكا وأكسيد الألومنيوم وأكسيد الحديد.

في المنطقة التالية ترتفع درجة الحرارة إلى 1500 درجة مئوية حيث تشكل الأكاسيد سيليكات وألومينات وفريت. في الخطوة النهائية، يتم تبريد المنتج إلى 200 درجة مئوية، حيث يُعرف المنتج النهائي الذي يتم الحصول عليه في الفرن باسم كلنكر الأسمنت، والذي يكون على شكل كرات سوداء مخضرّة أو رمادية اللون.

4. الطحن:

في هذه الخطوة يتم خلط الكلنكر الأسمنتي والكمية المطلوبة من الجبس وتحويلها إلى جزيئات دقيقة جدًا يتم تخزينها في الصوامع ثم تعبئتها في أكياس الأسمنت وتوزيعها. وعادة ما يكون تاريخ انتهاء صلاحية الأسمنت 3 أشهر.

أنواع الأسمنت البورتلاندي العادي:

يعتمد تمايز الأسمنت البورتلاندي العادي على الرموز المختلفة للبلدان المختلفة.

1. AS لكل ASTM 150 (المعايير الأمريكية):

• الأسمنت البورتلاندي من النوع الأول وهو ذو الشعبية أو للأغراض العامة. حيث يُفترض عمومًا ما لم يتم تحديد نوع آخر.

• أسمنت المقاومة المتوسطة للكبريتات، وينتج عنه حرارة منخفضة أثناء الترطيب.

• أسمنت القوة المبكرة العالية نسبيًا، وهذا الأسمنت مشابه للنوع الأول.

• أسمنت حرارة الماء المنخفضة.

• أسمنت مقاومة الكبريتات، حيث يحتوي هذا الأسمنت على تركيبة منخفضة جدًا (C3A).

2. وفقًا لمعيار EN 197 (المعيار الأوروبي):

• يتكون (CEM I) من الأسمنت البورتلاندي وما يصل إلى 5% من المكونات الإضافية الثانوية.

• (CEM II) أسمنت بورتلاند وما يصل إلى 35% من المكونات الفردية الأخرى.

• (CEM III) أسمنت بورتلاند ونسب أعلى من خبث الفرن.

• الاسمنت البورتلاندي (CEM IV) وما يصل إلى 55% من المكونات البوزولانية.

• (CEM V) الأسمنت البورتلاندي، خبث الفرن أو الرماد المتطاير والبوزولانا.

استخدامات الأسمنت البورتلاندي العادي:

• يتم استخدامه لأغراض البناء العامة حيث لا تتطلب خصائص خاصة مثل المباني الخرسانية المسلحة والجسور والأرصفة وحيث تكون ظروف التربة طبيعية.

• تستخدم لمعظم وحدات البناء الخرسانية.

مزايا الأسمنت البورتلاندي العادي:

• لديها مقاومة كبيرة للتشقق والانكماش ولكن لديها مقاومة أقل للهجمات الكيميائية.

• يكون وقت الإعداد الأولي للأسمنت البورتلاندي العادي أسرع من لأسمنت البورتلاندي البوزولاني لذا يوصى به في المشاريع التي يجب إزالة الدعائم فيها مبكرًا.

• فترة معالجة الأسمنت البورتلاندي العادي أقل من لأسمنت البورتلاندي البوزولاني وتقلل تكلفة المعالجة. ومن ثم، أوصى حيث تكلفة المعالجة باهظة.

عيوب الأسمنت البورتلاندي العادي:

• لا يمكن استخدامه للخرسانة الجماعية لأنه يحتوي على درجة حرارة عالية من الماء.

• إنّ متانة الخرسانة المصنوعة باستخدام الأسمنت البورتلاندي العادي أقل من متانة الخرسانة المصنوعة باستخدام خرسانة أسمنت البورتلاندي البوزولاني.

• إنّها تنتج خرسانة أقل تماسكًا نسبيًا من خرسانة أسمنت البورتلاندي البوزولاني، وبالتالي يصبح ضخ الخرسانة أمرًا صعبًا بعض الشيء.

• يتميز الأسمنت البورتلاندي العادي بدرجة نقاء أقل، وبالتالي فهي تتمتع بنفاذية أعلى، ونتيجة لذلك فهي تتمتع بمتانة أقل.