تم تطوير الأسمنت البورتلاندي في القرن التاسع عشر، وأصبح أكثر أنواع الأسمنت استخدامًا في جميع أنحاء العالم. ويعتبر متفوقاً على الأسمنت العادي، حيث أن متانته وقوته تجعله حجر الأساس في مشاريع البناء الحديثة، من ناطحات السحاب إلى التطوير السكني والبنية التحتية.
في هذه المدونة، سوف نتعمق في التاريخ الرائع، والخصائص، والتركيب، والتطبيقات، وعملية إنتاج الأسمنت البورتلاندي.
ما هو الاسمنت البورتلاندي？
الأسمنت البورتلاندي هو الأسمنت الأكثر استخدامًا في البناء ويتم الحصول عليه عن طريق سحق الكلنكر. وهو عبارة عن مسحوق ربط ناعم يتكون أساسًا من سيليكات الكالسيوم الهيدروليكي مع كمية صغيرة من ألومينات الكالسيوم.
يُطلق على الأسمنت البورتلاندي أيضًا اسم "الأسمنت الهيدروليكي" نظرًا لقدرته على التماسك والتصلب عند خلطه بالماء. إنه مثل الغراء الذي يربط الرمل والحجارة المضافة لصنع الخرسانة. كما أنه يستخدم كعنصر أساسي في الملاط والجص والجص غير المتخصص.
تاريخ الاسمنت البورتلاندي
تم استخدام الأسمنت البورتلاندي لأكثر من 175 عامًا. يأخذ اسمه من حجر بورتلاند، وهو الحجر الجيري الذي يعتبر مادة بناء تحظى بتقدير كبير في جزيرة بورتلاند الإنجليزية.
يعود اختراع الأسمنت البورتلاندي إلى جوزيف أسبدين، وهو عامل بناء إنجليزي. حصل على براءة اختراع لهذا المصطلح في عام 1824 لتسليط الضوء على التشابه في المظهر (عند التثبيت) والملمس مع حجر بورتلاند، الذي وضع الأساس لصناعة الأسمنت الحديثة.
ألوان الأسمنت البورتلاندي
يُعرف الأسمنت البورتلاندي أيضًا باسم "الأسمنت الرمادي" من قبل العمال لأن معظم الأسمنت البورتلاندي الموجود في السوق رمادي اللون. ومع ذلك، فهو يأتي أيضًا باللونين الأبيض والملون.
- الأسمنت الرمادي هو أسمنت للأغراض العامة يتكون من الحجر الجيري والطين وخام الحديد. يأتي لونه من المواد الخام التي تحتوي على أكاسيد الحديد والمنغنيز والكروم والمغنيسيوم.
- الأسمنت الأبيض هو أسمنت خاص يستخدم في الديكور المعماري والجماليات. يتم تصنيعه من الطباشير الأبيض النقي والطين الخالي من أكسيد الحديد. الأسمنت الأبيض أنعم بكثير من الأسمنت الرمادي ولكنه متساوٍ تقريبًا في القوة.
- يتم تصنيع الأسمنت الملون بإضافة 5% إلى 10% من أصباغ التلوين قبل الطحن.
لون الأسمنت لا يؤثر على جودته. تعتمد جودة الأسمنت بشكل أساسي على جودة المواد الخام ونقاء الأسمنت وإجراءات مراقبة الجودة المتخذة أثناء الإنتاج.
خصائص الاسمنت البورتلاندي
وجدت جمعية الأسمنت البورتلاندي أن خصائص الأداء للأسمنت البورتلاندي أفضل من الأسمنت العادي .
- قوة ممتازة لتحمل الأحمال الثقيلة وتوفير السلامة الهيكلية للمباني والبنية التحتية.
- تسمح متانتها للهيكل بتحمل الظروف الجوية القاسية والتعرض للمواد الكيميائية واختبار الزمن.
- خصائص الترابط الممتازة تجعلها مادة لاصقة فعالة عند خلطها مع الركام لتشكيل الخرسانة.
| الاسمنت البورتلاندي | الاسمنت العادي |
| يستخدم كميات كبيرة من الحجر الجيري الرخيص بتكلفة أقل | تكلفة أعلى |
| محتوى أعلى من أكاسيد المنغنيز والحديد | أكاسيد أقل |
| خشن | أدق |
| انخفاض استهلاك الطاقة | استهلاك عالي للطاقة |
| يتم استخدامه للمباني الخرسانية المسلحة والجسور والأرصفة والأماكن ذات ظروف التربة العادية. | يستخدم الأسمنت الأبيض في تطوير الجوانب الجمالية (الديكور، تنسيق الحدائق، الأرضيات). |
مما يتكون الأسمنت البورتلاندي؟
يتم تصنيع الأسمنت البولندي من خلال رقابة صارمة على تركيبته الكيميائية، مثل الكالسيوم والسيليكا والألومينا والحديد وغيرها من المكونات.
المواد الخام للأسمنت البورتلاندي
تحتاج المواد الخام للأسمنت البورتلاندي إلى التكليس لتصبح كلنكر الأسمنت. تشمل المواد الخام المهمة بشكل أساسي المواد الجيرية (مثل الحجر الجيري أو الطباشير) والمواد الطينية (مثل الصخر الزيتي والطين والأردواز والخبث) . هناك حاجة أيضًا إلى كمية صغيرة من الحديد.
وهذه المواد الخام منخفضة التكلفة وموزعة على نطاق واسع، مما يجعلها مواد بناء غير مكلفة نسبيًا. من بينها، الحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) هو المادة الخام الرئيسية، وهو ما يمثل 60٪ - 67٪. يمكن أن يحسن بشكل كبير خصائص الأسمنت مثل قوة الضغط، الطلب على المياه، قابلية التشغيل، والمتانة.
المواد المضافة للأسمنت البورتلاندي
بعد تكليس المواد الخام لتصبح كلنكر، يتم طحنها مع المواد المضافة لتصبح أسمنت بورتلاند مؤهل. ولذلك، فإن اختيار المواد المضافة لا يقل أهمية.
- إضافة 3%-4% من الجبس يمكن أن يمنع الأسمنت من التصلب بسرعة كبيرة ويتحكم في وقت الإعداد.
- يساعد الدياتوميت عالي الجودة الذي يحتوي على أكثر من 80% من السيليكا على تعزيز محتوى السيليكا في المنتج وتقليل تكاليف الخرسانة.
- يمكن أن يتحول 15%-35% من الرماد المتطاير أو الرماد البركاني المضاف إلى OPC إلى أسمنت بورتلاند بوزولانا (PPC). PPC هو الأفضل للأرضيات الأسمنتية وأساسات المباني وتمديد إصلاحات المنازل.
- يضاف الخبث إلى الأسمنت لتكوين أسمنت بورتلاند الخبث (PSC). كلاهما هو و PPC عبارة عن أنواع مختلفة من الأسمنت المخلوطة مناسبة بشكل أفضل للبناء طويل الأمد.
كيف يتم تصنيع الأسمنت البورتلاندي؟
وفقا لطرق تحضير المواد الخام المختلفة، يتم تقسيم تصنيع الأسمنت إلى العملية الرطبة والعملية الجافة . يعتمد ذلك على ما إذا كان خلط وطحن المواد الخام يتم في ظروف جافة أو رطبة.
العملية الرطبة هي في الأساس نفس العملية الجافة. وتنقسم إلى ثلاث مراحل: تحضير المواد الخام، وتكليس الكلنكر، وطحن الأسمنت. فيما يلي مصنع أسمنت بورتلاند نموذجي في نيجيريا:
- 1 تحضير المواد الخام: تخلط المواد الخام وتسحق حتى 5-10 ملم وتطحن حتى 0.5 ملم لتحضير المواد الخام. إذا تم استخدام العملية الجافة، يتم تجفيف المادة الخام إلى رطوبة تتراوح من 1% إلى 2%. تمزج العملية الرطبة المادة الخام مع 32-36% ماء وتطحنها إلى ملاط.
- 2 التكليس: يتم تكليس الوجبة الخام في فرن أسمنت بورتلاند أسطواني ضخم من الفولاذ. يمكن أن يكون الوقود حفريات مثل الفحم وحجر الزيتون وحمأة الصرف الصحي. يتم تلبيد المادة عند 1450 درجة مئوية (2640 درجة فهرنهايت) لتكوين كلنكر كروي رمادي، يبلغ حجمه حوالي 1-3 سم.
- 3 الطحن: يتم خلط الكلنكر، عند تبريده إلى 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت)، مع 3%-5% من الجبس (أحيانًا مخلوطًا مع مواد مضافة) والأرض. وأخيرا، يتم الحصول على منتجات الأسمنت ذات النعومة المؤهلة.
- ملاط المواد الخام للعملية الرطبة لديه سيولة، وبالتالي فإن التجانس أفضل وجودة الكلنكر أعلى.
- تتميز العملية الرطبة بمحتوى منخفض من الغبار في ورشة العمل وسهولة النقل.
- العملية الجافة موفرة للطاقة، ولها كفاءة إنتاجية عالية، ومياه صرف صحي أقل، والتي يمكن أن تلبي احتياجات الإنتاج لمصانع الأسمنت الكبيرة.
- تعتبر العملية الجافة أكثر ملاءمة لإنتاج الكلنكر الذي يحتوي على نسبة عالية من السيليكون ومعدل ألومينا مرتفع.
أنواع الأسمنت البورتلاندي
تم توحيد خمسة أنواع من الأسمنت البورتلاندي:
- العادي (الأسمنت البورتلاندي النوع 1) : الأسمنت العادي أو للأغراض العامة لأعمال البناء، مثل بناء الجسور والخزانات والعبارات والمجاري وهياكل السكك الحديدية والخزانات.
- معدل (أسمنت بورتلاند نوع 2) : الاستخدام العام، خاصة عند الحاجة إلى مقاومة معتدلة للكبريتات أو حرارة معتدلة للترطيب. إنه يتصلب بشكل أبطأ من الأسمنت من النوع الأول ويولد حرارة أقل أثناء تماسكه.
- القوة المبكرة العالية (الأسمنت البورتلاندي النوع 3) : أسمنت هيدروليكي منخفض القلويات لأغراض خاصة. يتم استخدامه لصنع الخرسانة لبناء المباني أو الإصلاحات أو الجص أو تطبيقات الملاط.
- الحرارة المنخفضة (الأسمنت البورتلاندي النوع 4) : ويسمى أيضًا الأسمنت فائق التصلب. يتم استخدامه في الخرسانة في الطقس البارد لتثبيت الأسمنت بسرعة.
- مقاوم للكبريتات (الأسمنت البورتلاندي نوع 5) : يستخدم في الأماكن التي تتعرض لنسبة عالية من الكبريتات.
من بينها، يعتبر الأسمنت البورتلاندي العادي (OPC) هو الأسمنت الأكثر استخدامًا في البناء الصناعي والسكني. لديها 3 درجات وهي 33، 43، و53 درجة والتي تشير إلى قوة الضغط التي تم الحصول عليها بعد 28 يوما من الإعداد.
يعتبر OPC 43 أفضل أسمنت لتجصيص الجدران الخارجية والداخلية للمباني السكنية منخفضة الارتفاع. يعتبر OPC 53 أفضل أسمنت لتجصيص المباني الشاهقة بقوة تصل إلى 70 ميجا باسكال. مدة الصلاحية هي 3 أشهر، مما يجعل من الضروري حماية الأسمنت من الرطوبة.
خاتمة
لقد أحدث الأسمنت البورتلاندي ثورة في صناعة البناء والتشييد. خصائصها الاستثنائية تجعلها المادة المفضلة للبناء. تعمل صناعة الأسمنت حاليًا على تقليل بصمتها الكربونية، وتسعى إلى استبدال الأسمنت البورتلاندي. إن شركة FTM Machinery موجودة هنا لتقدم لك أحدث آلات الأسمنت .
مراجع- ما هو الاسمنت البورتلاندي؟
- أنواع الأسمنت البورتلاندي
- تكوين الاسمنت البورتلاندي
- المواد اللاصقة للأسمنت البورتلاندي
