كيفية صناعة الإسمنت والخرسانة والمواد المستخدمة فيها

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

صناعة الإسمنت

تعد صناعة الإسمنت صناعة استراتيجية، وتشمل مكوناتها على عنصرين رئيسين هما:

• العنصر الأول (الطين).
• العنصر الثاني ( الجير).

وذلك لأن هذه العناصر يتم تكسيرها في كسارة، ويتم خلطها مع بعضهما، وتخلط عناصره حسب النسبة التي يحددها المختبر.

بعد الطحن يتم تمريرها من خلال فرن بدرجة حرارة حوالي 1430°م لتشكيل مادة تسمى (الكلنكر) ثم تضاف إليها عناصر أخرى ثم توضع داخل ماكينة الطحن مرة ثانية وبعد ذلك يتم الحصول على الإسمنت ثم تعبئته داخل كيس خاص.

تكوين الإسمنت

يتشكل الإسمنت كعنصر خام مكون من عنصرين أساسين:

• الطين والجير، ويتم إضافة عنصريين جديدين هما الرمل مع الحديد وفقًا لطبيعة كل مكان أو مصنع، ثم تسمى هذه العناصر داخل المختبر لتعديل النسب للحصول على المراد.
• يمكن أن يأتي به نسبة رمل عالية جدًا، لذلك لا داعي إلى إضافة الرمل عند الاستخدام فهذه هي تركيب المواد الخام للإسمنت.

من وجهة نظر كيميائية، يتكون الإسمنت من ٤ أكاسيد:

• SiO2
• Al2O3
• CaO
• Fe2O3

عندما يتم طحن العناصر الخام لا ينتج عنها أي تأثيرات كيميائية.

عملية الطحن تزيد من مساحة أسطح الجزيئات لكي تكون مستعدة للخضوع لتأثيرات كيميائية بحيث تتعرض كل الحبوب لهذه التأثيرات.

تصل معدل العناصر الخام عند الطحن إلى:

• خمسة وسبعون ٪ حجر.
• عشرون ٪ طين.
• ثلاثة ٪ رمل.
• اثنان ٪ حديد.

تتنوع النسب وفقًا للتحليل، أو النتائج.

٣ عوامل تؤخذ في الاعتبار عند تحديد النسب هي:

• السيليكا المعامل.
• مختبر تشبع الجير.
• معامل الألومينا.
• جودة المنتج.

وكلها لها أهمية مهمة في التشغيل.

طريقة تصنيع الإسمنت

• عندما تخرج العناصر الخام من داخل المطحنة، يضعونها في الصومعة لكي يتم تخزينها وتتضح أهميتها عند الخلط.
• بعد ذلك تتم مرحلة التأثير الكيميائي، داخل بناء ضخم يعرف بالبرج، والذي يتكون من صهاريج تخزين ضخمة، واحد من هذه المكونات معد بمصباح كهربائي، لكن المكونات يجب اتصالها ببعضهما البعض.

• المواد الخام تدخل الفرن.

• الفرن هو عبارة عن أنبوبة كبيرة، مائلة قليلاً، تلف حول نفسها، وهناك شعلة ضخمة في نهاية الأسطوانة، لكي يتم خلط ٤ أكاسيد داخل الفرن لتكوين ما يعرف بمرحلة الكلنكر.
• وهي المادة الخام لتتم صناعة الإسمنت، وتستطيع تصدير الكلنكر وأيضًا إدخاله المرحلة الثانية من صب الإسمنت.

يتم تصنيع الإسمنت بثلاث طرق:

يتم إيجاد أفضل المركبات الكيميائية للإسمنت، وتشمل هذه الطرق:

1. الطريقة الرطبة: إذ يتم انتقاء العناصر الخام ثم خلطها بالماء، وتستند الطريقة على سحق ثم مزج العناصر وطحنها، وبعد ذلك وضعها داخل المبرد ثم الانتهاء من الطحن النهائي.
2. الطريقة الجافة: بدأت في الانتشار واستبدلت تدريجياً الطريقة الرطبة لأنها توفر الطاقة، ويمكنها التحكم في دقة المواد الخام وعملية الخلط من غير إضافة الماء، وتستند هذه الوسيلة على تكسير ومزج العناصر الخام ثم طحنها، وبعد ذلك وضعها داخل الفرن، وأخيراً طحنه وملئه.
3. الطريقة شبه الجافة: هذه حالة خاصة للطريقة الجافة، حيث يتم استعمال فرن العمود، إذ تتكون العناصر الخام المطحونة على هيئة جزيئات، ثم يضاف الماء بمقدار ثلاثة عشر٪.

عملية تصنيع الإسمنت

مزج المواد الخام

عملية إنتاجه مقسمة إلى ٤ مراحل أساسية تتألف من:

• الحديد.
• السيليكون.
• الألومنيوم.
• الكالسيوم.

هناك طريقتان للخلط هما:

• عملية المزج الرطبة: يتم طحن كل العناصر الخام معًا، ثم تحفظ في صومعة مخصصة لذلك، وبعد ذلك إضافتها إلى الماء ثم مزجها جيدًا، ثم إرسالها للفرن للتجفيف والتحضير لعملية الطحن النهائية.
• عملية المزج الجافة: تكون بدايتها عملية استخلاص العناصر الخام، لكي يتم تقسيم العناصر الخام إلى أحجام صغيرة تبلغ تقريبًا خمسة سم، وبعد ذلك تقوم بإرسالها للمصنع، حيث يتم طحنها بالكامل ومزجها معًا بنسبة محددة ثم يتم إرسال الآخرين للفرن للتحضير للمرحلة التي تليها.

احتراق المواد الخام

• تتم عملية احتراق العناصر الخام في ما يعرف بالفرن الدوار، ويتألف من أنبوبة مائلة قليلاً بقطر يبلغ ثلاثة أمتار أما طولها مائة وعشرون مترًا حينما تنتقل العناصر الخام لداخل الفرن، تكون درجات حرارة الفرن العلوية عشرة ألاف°م، مما يتسبب في تحلل العناصر الخام وإفراز (ثاني أكسيد الكربون)، بينما تكون درجة الحرارة السفلية سبعة عشر ألف°م، مما يؤدي إلى تفاعل كل العناصر الخام معًا.

● علاوة على ذلك، عملية حرق العناصر الخام، يستعمل الغاز الطبيعي وكذلك الفحم المسحوق وأيضًا زيوت الوقود وأنواع الوقود الأخرى أيضًا مجموعة متنوعة من الوقود.

● على سبيل المثال، عندما يتم مزج الوقود والهواء داخل الفرن، يتحرك الغاز لأعلى لتشكيل الرماد الذي يشبه معظم مكونات العناصر الخام.

عملية الطحن النهائية

● تسمى عملية الطحن النهائية الكلنكر، والتي يتم إنتاجها بعد عملية الاحتراق، يتم تبريدها، ثم إرسالها إلى المصنع للعملية النهائية للطحن، بحيث يتم إضافة كمية قليلة جدًا من الجبس إليها، وبعد ذلك يتم طحنها إلى مسحوق.

عملية التخزين والتعبئة

● يمكن أن يستخدم المسحوق في عملية التخزين والتعبئة، وهي المرحلة الأخيرة من إنتاج الإسمنت، لكي تستطيع حفظ الإسمنت الجاهز للاستخدام في صوامع وطرحه في السوق بطريقتين المركبات التي يمكنها نقل جاهزة لاستخدام الإسمنت مباشرة في الموقع، ويمكن أيضًا تعبئته في شكل مسحوق في كيس خمسون كجم.

أنواع الإسمنت

• الإسمنت البورتلاندي الشائع، والذي يستخدم غالبًا للخرسانات المسلحة (مع حديد التسليح) والخرسانات العادية (من غير التسليح)، للبياض أو أعمال البسالة أو المحارة أو الأملاح، إلخ.
• إسمنت مضاد لمادة الكبريتات أو الأملاح يسمى (مياه البحر) ويستعمل في صناعة الركائز والأساسات (عناصر خرسانية مدفونة أسفل سطح الأرض ومعرضة للماء والملح).
• إسمنت سريع المعالجة (سوبر كريت).
• الإسمنت الأبيض (يستعمل في أعمال التشطيب والديكورات التي تتطلب اللون الأبيض).
• إسمنت منخفض الحرارة.
• إسمنت مخلوط يسمى أسمنت الكرنك.

تستعمل معظم مشاريع البناء الإسمنت العادي البورتلاندي (النوع الأول)، بينما تستخدم المشاريع المدفونة تحت الأرض وتحت الماء الإسمنت المضاد لمادة الكبريتات (النوع الثاني).

• خليط الإسمنت: هذا النوع يتم إنتاجه من الإسمنت من خلال مزج الإسمنت بصنف أو صنفين من عناصر تصنيع الإسمنت (على سبيل المثال الرماد المتطاير، ودخان السيليكا، والخبث)، مما يعطي الإسمنت خواصًا أخرى لا تحتويها هذه الإضافات وكذلك المخاليط.