تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

يُعتبر الإسمنت مادةً من مواد البناء المستخدمة في تشييد المباني الإنشائية وذلك بعد تصنيعه. الإسمنت هو عبارة عن مادة تتمتع بخواص التماسك والتلاصق، وتتكون عادةً من ذراتٍ ناعمة جداً، وعندما يُضاف الماء لها يتمُّ الحصول على عجينة تكون قادرةً على التصلب والتجمد.

يعود صنع الإسمنت ومحاولة ابتكاره إلى زمنٍ بعيد، تناوب فيه كلٌّ من الإنكليز والفرنسيين على تطوير هذه المادة والحصول على الإسمنت بشكله الصحيح، ويُعدُّ الإسمنت البورتلاندي من أشهر وأكثر الأنواع استخداماً، حيث سمي بالبورتلاندي، لأنه عندما يتصلب يأخذ شكل الصخر الطبيعي الموجود في جزيرة بورتلاند بإنكلترا. ^[1]

ما هي المواد التي تدخل في تصنيع الإسمنت البورتلاندي؟

قبل استخدام هذه المواد تُسحَق، ويتمُّ طحنها واستخدامها بمعايير مناسبة، وهي: ^[2]

1- أكسيد الكالسيوم Cao: يتمّ الحصول عليه من الطباشير، أو الأصداف، أو الأحجار الجيرية.

2- أكسيد الحديد Fe₂O₃: يتمّ الحصول عليه من خام الحديد، والرماد المتطاير، والطين.

3- الجبس: ويوجد في الأحجار الجيرية.

4- الألومينا Al₂O₃: يتمّ الحصول عليه من الألمنيوم المُعاد تدويره، والطين، والبوكست.

5- السيليكا Sio₂: يتمّ أخذه من الزجاجات القديمة أو الرمل.

كيف تتم عملية تصنيع الإسمنت البورتلاندي؟

يوجد طريقتان لصنع الإسمنت البورتلاندي، ولكن الطريقة الجافة هي الأكثر شيوعاً واستخداماً. عادةً ما يتمُّ تصنيع الإسمنت من خلال خلط مزيج من المواد بنسبٍ دقيقة والتحكم بها. حيث تتمثل الخطوة الأولى باستخراج المواد الأولية الخام من أماكنها الرئيسية، ومن ثم يتمُّ سحق وطحن هذه الصخور والمواد ودمجها مع المكونات الأخرى من الرماد المتطاير وخام الحديد. وتتمُّ تغذية الفرن بهذا الخليط، وعادةً تكون الأفران دوّارةً أسطوانيةً مبطنةً من الداخل بقرميد، وتكون مائلةً أي ليست أفقية.

ثم يتمُّ تسخين المواد بداخلها إلى درجة حرارة تصل إلى 2700 درجة فهرنهايت. تتمُّ تغذية الفرن بالمواد المطحونة من الطرف الأعلى للفرن، ويوجد في الطرف السفلي للفرن انفجار من اللهب، وذلك لشوي هذه المواد مع بعضها. تتحرك المواد عبر الفرن وأثناء حركتها قد تنطلق بعض هذه العناصر على شكل غازات، وما تبقى من المواد يتحدّ ويُشكل مزيجاً جديداً يكون على شكل كراتٍ رمادية اللون تُسمى الكلنكر.

بعد إخراج الكلنكر ووضعه في حاوياتٍ لتبريده إلى درجة حرارة تُمكن العمال من التعامل معه، ثم يتمّ طحنه ضمن معامل الإسمنت وخلطه مع كمية من الجبس، وبالتالي يتمُّ الحصول على الإسمنت الذي يُعدُّ من أهم المكونات الأساسية للخرسانة. ^[3]

ما هي المركبات الأساسية للإسمنت البورتلاندي وخواصها؟

هذه المركبات هي ناتجة عن تفاعل المواد التي تدخل في تركيب الإسمنت مع بعضها وهي: ^[3]

1- سيليكات الكالسيوم الثنائي 2Cao.Sio2

رمزها C2s، وهذا المركب يتفاعل ويتصلب ببطء عند إضافة الماء إلى الإسمنت، ويُعتبر المسؤول عن مقاومة الإسمنت خلال الأسبوع الأول، كما تكون مقاومته ضعيفةً، ولا يتمُّ التفاعل الكامل لهذا المركب إلا عند مضي عدة أعوام.

2- سيليكات الكالسيوم الثلاثي 3Cao.Sio2

رمزها C3s ويُعتبر هذا المركب المسؤول عن المقاومة المبكرة للإسمنت، أي اكتساب القوة في وقت مبكر، وذلك لأنه عند إضافة الماء يتفاعل C3s بنسبة 40 بالمئة، في اليوم الأول وفي الأسبوع الأول يصل إلى نسبة 75 بالمئة.

3- ألومينات الكالسيوم الثلاثي 3Cao.Al2o3

رمزها C3A، عند إضافة الماء للإسمنت يتفاعل مباشرةً في الدقائق الأولى ويرافقه انتشار كمية حرارة كبيرة في المراحل الأولى، ويتأثر بالمركبات الكبريتية بشكلٍ كبير، مما قد يؤدي إلى تخريب البيتون.

4- ألومينات الكالسيوم الرباعي الحديدية 4Cao.Al2o3.Fe2o3

رمزها C4AF يتفاعل هذا المركب مع الماء ببطء، ويرافقه انتشار كمية حرارة ضئيلة، ولا يؤثر على مقاومة البيتون إطلاقاً.

ما هي أنواع الإسمنت البورتلاندي؟

يُصنف الإسمنت البورتلاندي إلى 5 أصناف، وذلك بما يتناسب مع متطلبات الأعمال الهندسية، وتختلف الأصناف عن بعضها بنسب المكونات الأساسية الداخلة بتركيب كل صنف، وهي: ^[4]

1- إسمنت بورتلاندي نوع أول I

هو إسمنت عادي يتمّ استخدامه في كافة المنشآت، أي استخدامه عام.

2- إسمنت بورتلاندي نوع ثاني II

هو إسمنت لديه معدل مقاومة معتدلة للكبريتات، وهو إسمنت تزداد فيه نسبة C2s وتنخفض نسبة C3A، ويُستخدم هذا الإسمنت في الكتل البيتونية التي تُستعمل للجدران الاستنادية، وكذلك المنشآت المطمورة التي تحوي نسباً معتدلةً من الكبريتات.

3- إسمنت بورتلاندي نوع ثالث III

هو إسمنت عالي المقاومة الابتدائية، يُستعمل في المنشآت الهندسية التي تتطلب سرعةً في التصلب، حيث تكتسب الخرسانة قوتها بعد حوالي شهر من صبّها.

4- إسمنت بورتلاندي نوع رابع IV

يُدعى بالإسمنت منخفض الحرارة، وذلك لارتفاع نسبة C2s وC4AF ويُستخدم في المنشآت الضخمة، كالسدود التي تحتاج إلى حرارةٍ منخفضة أثناء التميّه بحيث لا يتشقق البيتون.

5- إسمنت بورتلاندي نوع خامس V

هو إسمنت يتميز بأنه إسمنت مقاومٌ للكبريتات، ترتفع فيه نسبة C2s وهو المركب الذي يقاوم المركبات الكبريتية، ويستخدم هذا النوع في المنشآت المطمورة ضمن الترب التي تحتوي نسباً من المركبات الكبريتية، وكذلك تحوي مياهاً جوفيةً كبريتية.