محاضرات تكنولوجيا المواد - األسمنت - PDF

‫الفصل الدراسى األول‬ ‫–‬ ‫الفرقة األولى‬ ‫–‬ ‫تكنولوجيا المواد‬ ‫االسمنت‬ ‫المحاضرة الثامنة‬ ‫ماهو االسمنت‪:‬‬ ‫األسمنت هو مادة لها خصية التماسك وااللتصاق ويمكن بها ربط جزئيات الرخام...

‫الفصل الدراسى األول‬ ‫–‬ ‫الفرقة األولى‬ ‫–‬ ‫تكنولوجيا المواد‬ ‫االسمنت‬ ‫المحاضرة الثامنة‬ ‫ماهو االسمنت‪:‬‬ ‫األسمنت هو مادة لها خصية التماسك وااللتصاق ويمكن بها ربط جزئيات الرخام‬ ‫ومواد البناء لتكوين كتلة بناء متكاملة‪.‬‬ ‫ويعتبر األسمنت من أهم المود اإلنشائية فهو يلي الصلب من حيث األهمية‬ ‫كمادة إنشائية‪.‬‬ ‫تعريف االسمنت البورتالندي ‪:‬‬ ‫" هو المادة الناتجة من طحن وتنعيم احتراق الحجر الجيري والمواد الطينية مع‬ ‫نسبة بسيطة من األلومنيا وأكسيد الحديد والسيليكا " ‪.‬‬ ‫االستعماالت الرئيسية لألسمنت في أعمال البناء‪:‬‬ ‫مادة الحمة لربط األجزاء بعضها ببعض‪.‬‬ ‫ ‬ ‫مادة بياض لتغطية حوائط المباني كمونة أسمنت‪.‬‬ ‫ ‬ ‫مادة بناء لعمل أجزاء المباني الخرسانية كاألساسات واألعمدة والكمرات‬ ‫ ‬ ‫والبالطات وذلك بعد خلطها مع الركام المناسب لتكوين خلطة خرسانية‪.‬‬ ‫أنواع الطين المستخدم في صناعة األسمنت ‪:‬‬ ‫‪ -1‬طين الطبقة الطباشيرية‪.‬‬ ‫‪.‬‬ ‫‪ -2‬الطين الغريني ‪.‬‬ ‫‪ -3‬الطين الخزفي‪.‬‬ ‫الخطوات الرئيسية لصناعة األسمنت البورتالندي‪:‬‬ ‫اختيار مكان مناسب للمصنع أي قريب من مصدر المواد الخام‪.‬‬ ‫ ‬ ‫توافر الخام بكميات كبيرة الستعمالها لفترة طويلة‪.‬‬ ‫ ‬ ‫مراعاة تكاليف النقل عند اختيار المصنع‪.‬‬ ‫ ‬ ‫احتواء المواد الخام على المكونات الكيميائية المطلوبة لصناعة األسمنت‪.‬‬ ‫ ‬ ‫طرق تصنيع االسمنت البورتالندى ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫الفصل الدراسى األول‬ ‫–‬ ‫الفرقة األولى‬ ‫–‬ ‫تكنولوجيا المواد‬ ‫دخول المواد الخام‬ ‫أوال‪ :‬الطريقة الجافة‪:‬‬ ‫وفي هذه الطريقة تكون المواد الخام‬ ‫الفرن الدوار‬ ‫الطينية واألحجار الجيرية‬ ‫جافة في جميع مراحل الصناعة وهذه‬ ‫الكلنكر‬ ‫الطريقة تفضل في عدم‬ ‫المدخنة‬ ‫توافر الحاالت اآلتية‪:‬‬ ‫أ – ارتفاع سعر الوقود‬ ‫ب – عدم توافر المياه الالزمة‬ ‫ج‪ -‬المواد الخام صلبة ال يسهل تفتتها بالماء‪.‬‬ ‫تؤخذ المواد الخام المستخدمة في صناعة األسمنت ويتم تكسيرها بكسرات فكية‬ ‫(فكين من الصلب) لتكسير األحجار الجيرية ثم تستخدم كسارات المطرقة لتكسير‬ ‫األحجار بمقاسات صغيرة حتى يمكن إدخالها إلى الطواحين مباشرة ‪ ،‬وطحنها‬ ‫وخلطها وتكليسها (أي تسخينها لدرجة حرارة عالية ) فينتج ما يسمى الكنلكر‪.‬‬ ‫يتم تبريد الكلنكر وطحنه وإضافة الجبس لهذا الناتج بالنسب المناسبة وبالتالي‬ ‫يتكون األسمنت ‪.‬‬ ‫يتم تنعيم الخليط وتعبئة (األسمنت) وأعداده لالستهالك المحلي والتصدير‬ ‫الخارجي‪.‬‬ ‫‪2‬‬  ‫الفصل الدراسى األول‬ ‫–‬ ‫الفرقة األولى‬ ‫–‬ ‫تكنولوجيا المواد‬ ‫ثانيا‪ :‬الطريقة الرطبة‪:‬‬ ‫دخول المواد الخام‬ ‫وهي تفضل عن الطريقة الجافة في‬ ‫الحاالت اآلتية‪:‬‬ ‫الفرن الدوار‬ ‫أ – عندما تحتوي المواد الخام على‬ ‫نسبة رطوبة عالية‪.‬‬ ‫ب‪ -‬توافر موارد المياه‪.‬‬ ‫الكلنكر‬ ‫ج‪ -‬توافر سعر الوقود ‪.‬‬ ‫المدخنة‬ ‫يتم تجهيز أحواض لغسل الطين وهذه‬ ‫األحواض مركب‬ ‫بها أذرع دائرية ‪ ،‬منها أذرع رأسية تصل إلى قاع الحوض‬ ‫الغرض منها هو‪:‬‬ ‫أ – عدم ترسيب الطين في القاع‪.‬‬ ‫ب‪ -‬المساعدة على عمليات الخلط‪.‬‬ ‫يخرج الخليط من جوانب الحوض أثناء الخلط من خالل فتحات جانبية مغطاة‬ ‫بشبك معدني ليسمح بعدم مرور الطين ويبقى الشوائب والحصى ‪.‬‬ ‫يخزن الخليط الناتج في صهاريج تخزين الطين‪.‬‬ ‫يتم خلط كسر األحجار الجيرية مع المواد الطينية ‪.‬‬ ‫يتم طحن المواد األولية في أسطوانات كبيرة‪.‬‬ ‫يتم حرق المواد األولية المطحونة في أفران دوارة مصنوعة من الصلب المبطن‬ ‫بالطوب الحراري‪.‬‬ ‫يتكون الكلنكر عند النهاية السفلى للفرن‪.‬‬ ‫يتم أخذ الكلنكر وتبريده وتخزينه ثم يتم إضافة الجبس إلى الكلنكر بنسبة تتراوح‬ ‫( ‪ ) %6 – 2‬بالوزن‪.‬‬ ‫يتم طحن الكلنكر والجبس إلى درجة النعومة المطلوبة معطيا األسمنت‪.‬‬ ‫يتم تخزين األسمنت ثم يعبأ في شكائر لالستخدام أو التصدير‪.‬‬ ‫‪3‬‬ ‫الفصل الدراسى األول‬ ‫–‬ ‫الفرقة األولى‬ ‫–‬ ‫تكنولوجيا المواد‬ ‫المحاضرة التاسعة‬ ‫هناك نوعان من أزمنة الشك وهما‪:‬‬ ‫‪.1‬زمن الشك االبتدائي‪.‬‬ ‫‪.2‬زمن الشك النهائي ‪.‬‬ ‫‪ -1‬زمن الشك االبتدائي‪:‬‬ ‫تنص المواصفات القياسية المصرية على أال يقل الزمن عن ‪ 45‬دقيقة وذلك ألن صغر‬ ‫زمن الشك االبتدائي ال يسمح بوضع المونة في مكانها صالحة كمادة الحمة ‪ ،‬وال‬ ‫يعمل على تصلد الخرسانة قبل نقلها ووضعها في مكان‪.‬‬ ‫‪ -2‬زمن الشك النهائي‪:‬‬ ‫تنص المواصفات على أال يزيد زمن الشك النهائي عن ‪ 10‬ساعات ألن زيادة زمن‬ ‫الشك النهائي تعمل على تأخر إزالة الشدات الخشبية للخرسانة وكذلك يؤخر‬ ‫إتمام عملية اإلنشاء واستعمال المنشأ ‪.‬‬ ‫انواع االسمنت البورتالندى‬ ‫‪ -1‬األسمنت البورتالندي سريع التصلد ( أسمنت سوبر كريت)‪:‬‬ ‫يصنع هذا األسمنت بحرق المواد الخام الغنية بالجير ثم يطحن لدرجة عالية من‬ ‫النعومة‪.‬‬ ‫تكاليف هذا النوع من األسمنت حوالي ‪ %30 – 20‬زيادة عن األسمنت البورتالندي‬ ‫العادي بالرغم من ذلك يكون هذا النوع أرخص اقتصاديا عن األسمنت البورتالندي‬ ‫العادي من حيث الزمن أي سرعة فك الشدات وسرعة استعمال المنشأ‪.‬‬ ‫االستخدامات‪:‬‬ ‫يستخدم هذا األسمنت ( سوبر كريت) في صناعة الخرسانة الجاهزة التي‬ ‫ ‬ ‫تنقل بعد فترة قصيرة من صبها بعد ما تكون اكتسبت المقاومة المطلوبة‪.‬‬ ‫ال يستخدم هذا النوع في المنشآت ذات القطاعات الكبيرة‪.‬‬ ‫‪ -2‬األسمنت البورتالندي ذو حرارة تفاعل منخفضة‪:‬‬ ‫يحتوي هذا النوع على نسبة صغيرة من الجير ويحتوي أيضا على نسبة عالية من‬ ‫السليكا ‪.‬هذا النوع أكثر نعومة من األسمنت العادي‪.‬‬ ‫درجة حرارة تفاعل األسمنت مع الماء حوالي ‪ 3/1‬الحرارة المنبعثة من األسمنت‬ ‫العادي وهذا يساعد على تقليل التمدد واألنكماش بالخرسانة مما يساعد على‬ ‫بطي التصلب‪.‬‬ ‫مقاومة األسمنت في األيام األولى من الصب ضعيفة لكنها تزيد بمرور الوقت‪.‬‬ ‫‪4‬‬ ‫الفصل الدراسى األول‬ ‫–‬ ‫الفرقة األولى‬ ‫–‬ ‫تكنولوجيا المواد‬ ‫االستخدامات‪:‬‬ ‫يستخدم هذا النوع في المنشآت ذات القطاعات الضخمة‪.‬‬ ‫‪ -3‬اآلسمنت البورتلندى اآلبيض ‪:‬‬ ‫‪ -‬يصنع االسمنت البورتلندى اآلبيض بنفس الطريقة التى يصنع بها اآلسمنت‬ ‫البورتلندى العادى‪.‬لكنه يختلف فى نسبة أكاسيد الحديد فال تزيد عن‪ %10‬مما‬ ‫يكسب اللون اآلبيض المميز له‪.‬‬ ‫‪ -‬من المعروف أن أكاسيد الحديد هى التى تعطى اللون الرمادى لألسمنت‬ ‫البورتلندى العادى‪.‬‬ ‫*األستخدمات‪:‬‬ ‫يستخدم هذا النوع من اآلسمنت فى ‪-:‬‬ ‫‪ -2‬البياض الخارجى للمبانى‬ ‫‪ -1‬صناعة البالط‬ ‫‪ -4‬البالط والقيشانى‬ ‫‪ -3‬لصق الرخام‬ ‫‪ -6‬صناعة زخارف وكتل الواجهات‪.‬‬ ‫‪ -5‬األدوات الصحية‬ ‫‪ -4‬اآلسمنت البورتلندى الملون‪:‬‬ ‫‪ -‬يتكون هذا اآلسمنت البورتالندى األبيض مضاف إليه األلوان‪.‬ويكون هذه األلوان‬ ‫خاملة أى التتفاعل مع اآلسمنت وال تتأثر بالجير وال يتغير لونها‪.‬‬ ‫‪ -‬يتم إضافة هذه األلوان عند طحن الكلنكر‪.‬وال تزيد كميتها عن‪ %10‬من وزن‬ ‫اآلسمنت لكى ال تقل من مقاومة اآلسمنت وتزيد من االنكماش‪.‬‬ ‫* األستخدمات‪:‬‬ ‫يستخدم هذا النوع أيضا فى‪:‬‬ ‫‪ -2‬البياض الخارجى للمبانى‬ ‫‪ -1‬صناعة البالط‬ ‫‪ -4‬البالط والقيشانى‬ ‫‪ -3‬لصق الرخام‬ ‫‪ -6‬صناعة زخارف وكتل الواجهات‬ ‫‪ -5‬األدوات الصحية‬ ‫‪ -5‬األسمنت البورتالندى المقاوم لنفاذية المياه‪:‬‬ ‫‪5‬‬ ‫الفصل الدراسى األول‬ ‫–‬ ‫الفرقة األولى‬ ‫–‬ ‫تكنولوجيا المواد‬ ‫‪ -‬يتم إضافة ‪ %2‬سترات صوديوم إلى الكلنكر أثناء الطحن حيث أن شدات الصوديوم‬ ‫تكسب األسمنت البورتالندى مناعة لفناذ المياه‪.‬‬ ‫من الممكن أن يكون لسترات الصوديوم ضرر على األسمنت حيث أنه يقلل جزء من‬ ‫مقاومة الخرسانة‪.‬لذلك لزيادة مقاومة الخرسانة ومنع نفاذية الماء يمكن استخدام‬ ‫محتوى اسمنت أعلى فى الخلطة الخراسانية‪.‬‬ ‫* االستخدامات ‪:‬‬ ‫يستخدم لبعض األبنية المعرضة للمياه (الكبارى – أرصفة المبانى ‪)....‬‬ ‫‪ -6‬األسمنت عالى األلومنيا‪:‬‬ ‫‪ -‬تتم صناعة هذا النوع من األسمنت بصهر المواد الجيرية والمواد األلومنية حتى‬ ‫السيولة‬ ‫‪ -‬يتم تبريد هذا الناتج وتتم عملية طحنه جيدا بدون إضافات‪.‬‬ ‫‪ -‬نسبة األلومنيا فى هذا األسمنت عالية جدا من ‪ %40 -35‬وتساعد هذه النسبة‬ ‫على سرعة التصلب والوصول إلى مقاومتها القصوى فى ‪24‬ساعة‪ ,‬فى حين أن‬ ‫األسمنت البورتالندى العادى يحتاج على ‪ 24‬يوم للحصول على معظم المقاومة‬ ‫القصوى‪.‬‬ ‫‪ -‬إذا تم خلط هذا النوع من األسمنت مع األسمنت البورتالندى العادى يشك‬ ‫األسمنت فى لحظات‪.‬‬ ‫* عيوب األسمنت عالى اآللومنيا‪:‬‬ ‫‪ -1‬ال يستعمل فى البالد الحارة‪.‬‬ ‫‪ -2‬تكاليف االسمنت غالية تصل على أمثال األسمنت البورتالندى العادى‪.‬‬ ‫ال يستخدم فى المنشأت الخرسانية ذات الكتل الضخمة‪.‬‬ ‫* األستخدمات‪:‬‬ ‫يستخدم فى المنشات الخرسانية ذات الكتل الصغيرة وال يستخدم فى الكتل‬ ‫الضخمة‪.‬‬ ‫‪ -7‬األسمنت البورتالندى الحديدى‪:‬‬ ‫‪6‬‬ ‫الفصل الدراسى األول‬ ‫–‬ ‫الفرقة األولى‬ ‫–‬ ‫تكنولوجيا المواد‬ ‫‪ -‬أثناء صناعة الحديد يتكون ما يسمى بخبث الحديد‬ ‫يصنع هذا األسمنت بطحن نسبة من خبث الحديد المبرد فجائيا مع الكلينكر و‬ ‫الجبس وتصل نسبة الخبث إلى ‪ %45‬من وزن األسمنت ولة نفس نعومة األسمنت‬ ‫العادى ويتميز هذا النوع بمقاومة الكبريتات‪.‬‬ ‫ويذكر أن قوة تحمل األسمنت الحديدى يمكن أن تفوق قوة تحمل األسمنت‬ ‫البوتالندي العادي‪.‬‬ ‫‪ -‬يستعمل هذا األسمنت كاستعمال األسمنت البورتالندى العادى‪.‬‬ ‫مزايا ألسمنت البورتالندى الحديدى‪:‬‬ ‫‪ -1‬ارخص من األسمنت البورتالندى العادى‪.‬‬ ‫‪ -2‬أكثر مقاومة لماء البحر ألنه يحتوى على نسبة أقل من أكسيد الكالسيوم‬ ‫ونسبة عالية من السيلكا واآللومنيا‪.‬‬ ‫درجة حرارة التفاعل عند إلضافة الماء أقل من األسمنت البورتالندى العادى‪.‬‬ ‫* األستخدمات‪:‬‬ ‫يستخدم فى المنشآت الخراسانية للكتل الكبيرة‪.‬‬ ‫‪ -8‬األسمنت البورتالندى المقاوم لماء البحر‪:‬‬ ‫(أى األسمنت المقاوم للكبريتات والمياه المالحة)‪.‬‬ ‫‪ -‬تتم صناعته بخلط الحجر الجيرى بالرمال مع الطين مع إضافة بيريت الحديد أو‬ ‫مصدر من مصادر الحديد ليعطى نسبة عالية من رابع الومنيات الكالسيوم‪.‬‬ ‫* األستخدمات‪:‬‬ ‫‪ -1‬يستعمل فى المنشآت الخرسانية المعرضة لمياه البحر‪.‬‬ ‫‪ -2‬أرصفة الموانى وحواجز األمواج‪.‬‬ ‫‪-3‬وفى األساسات المعرضة لمياه تحتوى على نسبة عالية من الكبريتات‪.‬‬ ‫‪ -9‬األسمنت الجيرى او الرملى ( أسمنت الكرنك)‪:‬‬ ‫‪7‬‬ ‫الفصل الدراسى األول‬ ‫–‬ ‫الفرقة األولى‬ ‫–‬ ‫تكنولوجيا المواد‬ ‫يحضر هذا األسمنت بطحن نسبة من الرمل و الحجر الجيري إلنتاج أسمنت رخيص‬ ‫التكاليف لالستخدمات المختلفة غير الخرسانة المسلحة وتنتشر حبيبات الرمل أو‬ ‫الحجر الجيرى فى هذا األسمنت ولذلك تتميز هذة األسمنتات بقلة المسامية‬ ‫الظاهرة نتيجة ترسب الرمل أو الحجر الجيرى فى المسامات ويمكن أن تصل نسبة‬ ‫الحجر الجيرى إلى ‪ %25‬والرمل إلى ‪ %30‬من وزن األسمنت‬ ‫* األستخدمات ‪:‬‬ ‫يستخدم هذا النوع من األسمنت فى‪:‬‬ ‫‪ -1‬لصق الرخام‪.‬‬ ‫‪ -2‬البالط القيشانى‪.‬‬ ‫‪ -3‬األدوات الصحية‪.‬‬ ‫‪-4‬البياض الخارجى للمبانى‪.‬‬ ‫اختبارات االسمنت ‪:‬‬ ‫‪ -1‬اختبار نعومة األسمنت‪.‬‬ ‫‪ -2‬اختبار الوزن النوعى‪.‬‬ ‫‪ -3‬اختبار تعيين زمن الشك االبتدائى والنهائى‪.‬‬ ‫‪ -4‬اختبار مقاومة الضغط‪..‬‬ ‫‪8‬‬