الروابط اللاعضوية في مواد البناء

الروابط هي مواد طبيعية أو صناعية وظيفتها الربط بين مواد أخرى للحصول على ركام مترابط أو عنصر بناء.

عند خلط مادة رابطة لاعضوية بالماء أو بمحاليل أخرى فإنها تشكل عجينة لدنة تلتصق بسطوح المواد الأخرى وتتصلب خلال مدة قصيرة مع المحافظة على حجمها، وتبعاً لسلوك الروابط اللاعضوية مع الماء يمكن تقسيمها إلى: روابط مائية، روابط لا مائية.

الروابط المائية: هي روابط تتصلب بمزجها مع الماء وبعد تصلبها تقاوم تأثير الماء، أهم هذه الروابط هو الاسمنت البورتلاندي ويعتبر الإسمنت البورتلاندي أهم رابط مستعمل في البناء وينتج من طحن الكلنكر الإسمنتي البورتلاندي مع نسبة (3-5)% من الجيبس من أجل ضبط فترة الأخذ.

الكلنكر: هو مزيج من الأحجار الكلسية بنسبة (75-77)% والغضار بنسبة (23-25)% مع إضافات لضبط التراكيب الكيميائية مثل الرماد البركاني والبوكسيت والدياتوميت.

طريقة صنع الإسمنت البورتلاندي

يصنع بطريقتين هما الرطبة والجافة وأطوار التصنيع الرئيسية هي:

1. استخراج المواد الأولية من المقالع.
2. تكسير.
3. معايرة.
4. طحن.
5. تجانس.
6. حرق.
7. تبريد.
8. طحن الكلنكر.
9. إضافة (3-5)% جيبس.
10. نقل.

1.   الطريقة الرطبة: تطحن المواد المكسرة بإضافة (30-40)% ماء وتحرك المواد في أحواض كبيرة بوسائط ميكانيكية ويتم الحرق بأفران اسطوانية دوارة موضوعة بشكل مائل قطرها (3-6) م وطولها 150 م، حيث تدخل المواد من إحدى طرفي الفرن وتتدحرج حتى تصل الطرف الآخر مشكلة الكلنكر بدرجة حرارة 1450 C0 ثم يبرد الكلنكر الناتج بشكل مفاجئ ثم يطحن مع إضافة الجبس ثم يعبأ بأكياس.

2.   الطريقة الجافة: تجفف المواد ثم تطحن وتحرك المواد عن طريق الهواء المضغوط ويتم الحرق في أفران طولها أقل من الطريقة الرطبة وبنفس الخطوات السابقة، والطريقة الجافة أقل استهلاكاً للطاقة فهي أكثر اقتصاداً وأقل استهلاكاً للماء إلا أنها أقل إنتاجية.

أهم مكونات الإسمنت البورتلاندي

1.   ثلاثي سيليكات الكالسيوم C3S.

2.   ثنائي سيليكات الكالسيومC2S .

3.   ثلاثي ألومينات الكالسيومC3A .

4.   رباعي ألومينات الكالسيوم الحديدية C4AF .

أنواع الإسمنت البورتلاندي

هناك أنواع عديدة أهمها:

1.   الاسمنت العادي: يستخدم لأغراض عادية.

2.   الإسمنت المعدل: يستخدم في أوساط تحوي كميات ضئيلة من الكبريتات في الوسط المحيط أو عند الحاجة.

3.   الإسمنت سريع التصلب: يستعمل عند الحاجة لمقاومة مبكرة، لا يستعمل هذا النوع في الكتل الكبيرة نظراً لحرارة التميه الكبيرة.

4.   نوع يستخدم للكتل الكبيرة: إن تميه الإسمنت العادي ضمن الكتل الكبيرة ينشر حرارة عالية وتنشأ فروقات كبيرة بين الحرارة الداخلية والخارجية مما يؤدي إلى تشققات كبيرة خطيرة ولتفادي هذا الخطر تم تطوير هذا النوع من الإسمنت إلى نوع يمتاز بحرارة تميه منخفضة.

5.   الإسمنت الملدن: إسمنت معالج بمواد كحولية كبريتية أثناء طحنه لرفع لدونة العجينة الإسمنتية مع تخفيض نسبة الماء إلى الإسمنت بمقدار (5-10)%.

6.   الإسمنت الكاره للماء: إسمنت معالج بطريقة تمكن من حفظه في أوساط رطبة فترة طويلة.

7.   الإسمنت المقاوم للكبريتات: يستعمل في البيتون المستخدم في المياه المعدنية والحلوة.

8.   الإسمنت الطرقي: مقاوم للاهتراء والصقيع وتأثير المياه.

9.   الإسمنت البورتلاندي الأبيض: مواد الخام هي الأحجار الكلسية الصافية والرخام والغضار الكاؤوليني الأبيض، لونه الأبيض يؤهله ليستخدم كمادة تجميلية.

10.  الإسمنت الملون: يحصل عليه بطحن الإسمنت الأبيض مع فلزات ملونة مثل كرومات الباريوم وهي صفراء، أوكسيد الحديد الأحمر لونه أحمر، أوكسيد الحديد الأسمر، ويستعمل في أعمال الإكساء والأعمال التزينية.

مراحل تصلب الإسمنت البورتلاندي

عند مزج الإسمنت مع الماء تتشكل عجينة إسمنتية تتكشف تدريجياً وتتحول إلى الحالة الصلبة وذلك ضمن ثلاث مراحل:

1.   التميه (تفاعل الفلزات مع الماء).

2.   التحول إلى البنية الغروية.

3.   التبلور حيث تفقد العجينة لدونتها وتتشكل شبكة بلورية.