الإسمنت الأبيض

اسمنت ابيض

White cement - Ciment blanc

الإسمنت الأبيض

 عارف السويداني

صناعة الإسمنت البورتلندي الأبيض

 التركيب الكيميائي للإسمنت الأبيض

 الخواص الرئيسة للإسمنت البورتلندي الأبيض

أنواع الإسمنت البورتلندي الأبيض

استعمالات الإسمنت البورتلندي الأبيض

الإسمنت الأبيض white cementإسمنت بورتلندي، خواصه هي تقريباً خواص الإسمنت البورتلندي العادي ذي اللون الرمادي، والخلاف الرئيس هو اللون, كما أنّه يُطحَن إلى نعومة أكبر من نعومة الإسمنت الرمادي لأسباب تقنيّة ووظيفيّة.

الإسمنتات البورتلندية التزيينية decorative portland cements - عموماً - لها دور جمالي كبير في تصنيع سطوح خرسانية جذّابة، كما في الأبنية والجسور وبرك السباحة وغيرها. وكذلك يمكن أنّ يتحسّن المظهر البصري للملاطات المتنوعة والطينية باستعمالها. ويُعدّ الإسمنت البورتلندي الأبيض الإسمنت التزييني الأوسع انتشاراً والأكثر استعمالاً حول العالم. وباستعماله مع حصويّات بيضاء يمكن الحصول على خرسانة بيضاء اللون.

صناعة الإسمنت البورتلندي الأبيض

تمرّ عملية تصنيع الإسمنت الأبيض بالمراحل ذاتها تقريباً المتّبعة في تصنيع الإسمنت البورتلندي الرمادي، إلا أنّها أكثر ضبطاً، وتتطلّب استعمال مواد خام منتقاة بحذر، إضافة إلى إجراءات تصنيع خاصّة، لتجنّب تلويث المنتَج والمحافظة على بياضه. وفيما يلي عرض لبعض النقاط الرئيسة المتعلقة بانتقاء المواد الخام وإجراءات التصنيع الخاصّة:

1 - المواد الخام raw materials: هي المواد الخام المستعملة عادةً في تصنيع الإسمنت البورتلندي الأبيض: الحجر الكلسي العالي النقاوة بمحتوى كربونات الكلسيوم يقدّر بنسبة (69%) ومحتوى أكسيد حديد منخفضٍ جدّاً، والغضار الصّيني أو الكاوْلين China clay بمحتوى حديد منخفض، ورمل سيليسي أبيض، ويمكن أحياناً استعمال القواقع البحرية seashells والمرجان coral، شريطة أن تكون هذه المواد خالية من شوائب معيّنة. تُختار هذه المواد أساساً لانخفاض محتواها من أكسيد الحديد، لأنّه من المكونات الأربعة الرئيسة للإسمنت البورتلندي، ألومينو حديد رباعي الكلسيوم (C₄AF)، الذي يضفي اللون الرّمادي المميّز للإسمنت البورتلندي. وقد يكون لأكاسيد الكروم والمنغنيز، تأثير مهم في لون الإسمنت البورتلندي. لذا من الضّروري تخفيض محتوى أكسيد الحديد إلى نسبة تقل عن (5.0%) من كتلة الإسمنت، وكذلك تخفيض محتوى أكسيد المنغنيز.

2- إجراءات التّصنيع:

أ- الحرق: لما كان الحديد يعمل مساعدَ صهر flux في عملية الكلنكرة clinkering في أثناء حرق المواد الخام في الفرن الدوّار، ونظراً لافتقار المواد الخام إلى مادّة كافية تحتوي على الحديد فإن الاتّحاد الكيميائي للمواد الخام يكون أصعب، مقارنة بالإسمنت البورتلندي الرمادي. لذا من الضّروري – غالباً- الوصول إلى درجات حرارة أعلى من الدرجات المعتادة في عملية الحرق، أي إلى نحو 0561oس لإتمام عملية الكلنكرة، والحصول على الكلنكر. وقد يُضاف أحياناً الكريوليت cryolite (فلوريد الصوديوم والألمنيوم)، أو الفلورسبار fluorspar (فلوريد الكلسيوم البلّوري) للمساعدة على الصهر أو الحرق.

يسهم الرّماد الناجم عن احتراق الفحم الحجري المستعمل على نحوٍ واسع في تصنيع كلنكر الإسمنت البورتلندي العادي؛ إسهاماً كبيراً في تلويث الإسمنت، لذا لا يمكن استعمال هذا النوع من الوقود، بل تُستعمل عادةً مصادر وقود غير ملوّثة مثل الغاز الطبيعي natural gas، أو النفط المكرّر refined oil.

ب- التبريد: يساعد التبريد السّريع للكلنكر تبريداً صحيحاً في بيئة مناسبة إلى حدٍّ ما للاختزال؛ على زيادة البياض. إذ يؤدي اختزال Fe(III) إلى Fe(II) وMn(III) إلى Mn(II) وCr(VI) إلى Cr(III)) أو إلى Cr(II)؛ إلى تخفيض مهم في شدّة اللون.

ج- الطحن: لتجنّب تلويث المنتج النهائي بالحديد يُطحن الكلنكر المبرّد بعد إضافة مقادير قليلة من الجبس النقي كمنظّم أخذ، في مطحنة مزوّدة بكرات سيراميكية، بدلاً من الكرات الفولاذية الأكثر فعاليّة والأوسع انتشاراً. وقد تُزوَّد هذه المطحنة بكرات من خلائط النيكل والموليبدينوم الأغلى ثمناً. إضافة إلى أنّ المطاحن التي يُصنَّع جسمها عادةً من مادّة الحديد، تُبطن بمواد سيراميكيّة أو حجريّة، منعاً لحدوث أي احتكاك أو تلامس للإسمنت الأبيض مع جسم المطحنة في أثناء عمليّة الطحن. وعموماً لا بدَّ من إبعاد أي مصدر لتلويث الإسمنت في أثناء مراحل الطحن كافّةً.

د- إجراءات إضافية: يمكن أحياناً إضافة عناصر لزيادة نصاعة المنتج، كثاني أكسيد التيتانيوم, وهذه الإضافات هي مواد تمتلك درجة بياض أعلى من تلك التي يمتلكها الكلنكر الأبيض، إلا أنه ينبغي استعمالها بحذر، لأن طبيعتها لا هدروليكيّة أو لا مائيّة. ويمكن استعمال خبث فرن القوس الكهربائية electric arc furnace لإنتاج إسمنت أبيض.

التركيب الكيميائي للإسمنت الأبيض

يُصنَّع الإسمنت البورتلندي الأبيض بزيادة نسبة أكسيد الألمنيوم إلى أكسيد الحديد (Al₂O₃/Fe₂O₃)، خلافاً لـ الإسمنت المقاوم للكبريتات. ولما كان سبب اللون الرّمادي المميّز للاسمنت البورتلندي العادي توافر الفرّيت (C₄AF)، فلا بد من تجنب وجوده في الإسمنت الأبيض. لكن - من الناحية العملية - يتعذّر استعمال مواد خام خالية تماماً من أكسيد الحديد أو أي مكوِّنات أخرى كأكسيد المنغنيز، قد تؤثر في اللون. لذا يوصى بأن تقلّ نسبة محتوى أكسيد الحديد في المواد الخام عن (5.0%)، من ثم تقل نسبة (C₄AF) في الإسمنت الأبيض المُنْتَج بهذه المواد عن (1%) من كتلة الإسمنت. أما الأطوار الأخرى كسيليكات ثلاثيّة الكالسيوم (C3S)، وسيليكات ثنائيّة الكلسيوم (C₂S)، وألومينات ثلاثيّة الكلسيوم (C₃A)، فهي تتشكّل كذلك في الإسمنت البورتلندي الأبيض، إضافة إلى تشكّل قليلٍ من الزجاج.

يبين الجدول (1) التركيب الكيميائي للإسمنت البورتلندي الأبيض، بالمقارنة مع التركيب الكيميائي للإسمنت البورتلندي العادي الرمادي اللون.

يمتلك الإسمنت البورتلندي الأبيض – غالباً- محتوى منخفضاً جداً من القلويات بسبب تطايرها volatilisation في أثناء عملية التصنيع، وبسبب اختيار مواد خام نقيّة. وكذلك فإن محتوى الكلس الحر أعلى مقارنةً بالإسمنت البورتلندي العاد، بسبب مشكلات الصهر. أما محتواه من المغنزيا (MgO) فيكون منخفضاً بسبب اختيار مواد خام نقية أيضاً.

1) تشترط المواصفة السورية [م.ق.س 245/2004] ألا تزيد نسبة محتوى أكسيد المغنزيوم في الإسمنت الأبيض على (5%) من كتلة الإسمنت

2) تشترط المواصفة [م.ق.س 245/2004]، ألاّ تزيد نسبة محتوى الكبريتات مثل (SO₃) في الإسمنت الأبيض على ( 5.3%) من كتلة الإسمنت.

3) LOI الفاقد بالحرق. تشترط المواصفة [م.ق.س 245/2004]، ألا تزيد نسبة الفاقد بالحرق على (5%) من كتلة الإسمنت.

4) مكافئ المحتوى القلوي (Na₂Oeq = Na₂O + 0.658K₂O)

الخواص الرئيسة للإسمنت البورتلندي الأبيض

على الرغم من عدم توفر مواصفات قياسيّة للإسمنت البورتلندي الأبيض في العديد من الدول، إلا أن مثل هذا النوع يُصنّع ليوافق المتطلّبات القياسيّة للإسمنت البورتلندي العادي والإسمنت البورتلندي السريع التصلب [BS 12/1996]، من حيث الأخذ وتطور مقاومة الضغط.

1- البياض: يعتمد لون الإسمنت الأبيض على المواد الخام وعملية التصنيع. حيث يعتمد تحديد البياض عادةّ على قياس الانعكاس reflectance باتّباع إجراءات قياسية، وتضع المواصفة القياسيّة السورية [م.ق.س.245/2004] شرطاً لدرجة البياض في الإسمنت البورتلندي الأبيض؛ بأن لا تقل النسبة عن 08%، ويجري تحديدها وفقاً للمواصفة [م.ق.س.2211/2000] التي تتضمّن طريقة لتحديد درجة بياض للإسمنت البورتلندي الأبيض باستعمال جهاز طيف ضوئي، يقارن كميّة الضوء المنعكس من عيّنة الإسمنت بالضوء المنعكس من عيّنة قياسيّة من كربونات المغنزيوم.

2- إماهة الإسمنت البورتلندي الأبيض: يؤثّر التركيب الكيميائي للإسمنت الأبيض في السّلوك المائي الفعلي، إذ يتشكل إترنجيت ettringite (3CaO.Al₂O₃.3CaSO4.31-32H₂O) أقل مقارنة بالإترنجيت المتشكّل عند إماهة طور (C₃A) في الإسمنت البورتلندي العادي. مثل هذا السّلوك سلوك الإسمنت البورتلندي المنخفض المحتوى القلوي؛ إذ تزداد فيه انحلاليّة الكلس في حين تتناقص انحلاليّة الكبريتات. لذا فإنّ شوارد الكبريتات المتوفرة في المحلول للتفاعل مع (C₃A) ستكون أقل، ولن يكون هناك كذلك طور كافٍ من (C₄AF) للتفاعل مع الكلس لتشكيل الإترنجيت.

تبدو إماهة أطوار الأليت alite والبيليت belite منخفضة إلى حدٍّ ما مقارنة بالإسمنت البورتلندي، عند سطح نوعي (نعومة) متساوٍ تقريباً. قد يعود ذلك إلى انخفاض المحتوى القلوي، ومحتوى المغنزيا، ومحتوى الكبريتات. ينبغي ألا تؤثر هذه الاختلافات في سلوك التميّه بين نوعي الإسمنت سلباً في الأداء التقني. إذ يمكن الحصول على الأخذ السّريع ومقاومة الضغط المبكّرة المرتفعة عن طريق طحن الإسمنت الأبيض إلى نعومة أكبر خلال عملية التصنيع. وبهذه الطريقة يمكن زيادة معدّل الإماهة للإسمنت البورتلندي الأبيض، بنسبة أكبر منها في الإسمنت البورتلندي العادي.

3- المقاومة:

تكون مقاومة الإسمنت الأبيض عادةً أخفض قليلاً من مقاومة الإسمنت البورتلندي العادي، إلا أنّه يجب أن يحقق متطلّبات المقاومة الواردة في المواصفات، مثل المواصفة [م.ق.س. 2004/245] المتوافقة مع المواصفة الأوربية [EN 197-1/2000] التي توصّف الإسمنت البورتلندي الأبيض، بحسب مقاومة الضغط القياسية في صنفين هما (32.5) و(42.5) كما هو موضح في الجدول رقم (2).

أنواع الإسمنت البورتلندي الأبيض

يُصنَّع معظم أنواع الإسمنت الملوّن من الإسمنت البورتلندي الأبيض بعد إضافة صباغ لاعضوي inorganic pigment له، وطحنهما وخلطهما خلطاً كاملاً معاً للحصول على لون متجانس ومنتظم. لكن لا بدّ من الإشارة إلى أن الصّباغات المستعملة في صناعة الدهان ليست جميعها مناسبة لتصنيع مثل هذا الإسمنت. لذلك حتى يكون الصّباغ ملائماً يجب ألاّ يؤثّر سلباً في تجمّد وتصلّب الإسمنت، وكذلك في تطوّر مقاومته، وفي خواصه المرتبطة بالديمومة. كما أنّه يجب أن يُكْسِب الإسمنت لوناً يتمتع بالديمومة أو الثبات عند التعرض للضوء والطقس، ولابدّ أن تكون هذه الصباغات أكاسيد نقيّة خالية من الأملاح المنحلّة والحموض، ومقاومة للقلويّات والحموض الضعيفة، وألا تحتوي على أملاح تسبّب التزهر efflorescence.

يمكن - على سبيل المثال- إنتاج إسمنت بلون أخضر بإضافة أكسيد الكروم، أو إنتاج إسمنت بلون أزرق بإضافة أزرق الكوبالت، أو إسمنت بلون وردي بإضافة أكسيد الحديد الأحمر. أما إضافة أكسيد التيتانيوم بنسبة تصل إلى (5%) من كتلة الإسمنت، فتزيد في نصاعة بياض الإسمنت. ويمكن أيضاً خلط صباغين أو أكثر للحصول على طيف واسع من الألوان. تحقق المواصفة البريطانية [BS 1014/1992] متطلبات الصّباغات.

استعمالات الإسمنت البورتلندي الأبيض

1- مجالات الاستعمال: يؤثر ارتفاع سعر الإسمنت البورتلندي الأبيض مقارنة بالإسمنت البورتلندي الرمادي اللون في مجالات استعماله، حيث يستعمل أساساً لأغراض معمارية، وغالباً على شكل تكسيات facing أو طبقة طينة rendering فوق الخرسانة العادية الرمادية اللون (الشكل -1أ). إضافةً إلى ما سبق يمكن استعماله في حالات عديدة أخرى، من أهمها:

أ-عندما يكون الحصول على خرسانة بيضاء أو ملاط أبيض مرغوباً فيه كما في السّطوح والأرضيات والأرصفة، أو الحصول على خرسانات تزيينية أو زخرفيّة (الشكل -1ب)، وفي تصنيع أشكال معماريّة أو منحوتات وتماثيل، مع التشديد على ضرورة تجنّب استعمال الزيوت على القوالب منعاً لحدوث تبقع في الخرسانة. وكذلك ينبغي تجنّب استعمال مركبات إنضاج قد تسبّب مثل هذا التبقع.

الشكل (1 – أ): بناء منفّذ باستعمال خرسانة بيضاء مسبقة الصنع

الشكل (1- ب): التصوينة مصنوعة من خرسانة بيضاء

ب- تصنيع الألواح المعمارية، المصبوبة في المكان أو المسبقة الصنع.

ج- تصنيع بلاط كسر رخام غرانيتي terrazzo surfaces، كما في الشكل (2)،

الشكل (2): بلاط مصنّع من الإسمنت الأبيض وقطع غرانيت خضراء

د- أعمال الديكور الجصّي stucco،

هـ- تنفيذ برك السباحة،

و- تنفيذ طلاءات إسمنتية،

ز-استعماله ملاطاً أو معجونة بلاط tile grout،

ح-استعماله مادةَ إصلاح أو ترميم،

ط- تصنيع الحواجز المرورية،

ي- نقاط عبور السكك الحديدية railroad crossings،

ك- أعمال بناء البلوك الخرساني،

ل-الحجر الصناعي cast stone

م- في المشافي ومراكز الأبحاث وغيرها.

وينبغي عدم استعماله عند التعرّض لبيئة حاملة لشوارد الكبريتات، بسبب ارتفاع محتواه من المكون (C₃A) الذي تراوح نسبته عادةً بين (9 و%15)، وكذلك عدم استعماله في الخرسانة الكتليّة mass concrete - كالسّدود وركائز الجسور والقواعد الكبيرة - التي تتطلّب حرارة إماهة منخفضة.

2- فوائد الاستعمال: على الرغم من ارتفاع كلفة الإسمنت البورتلندي الأبيض، إلا أنّه يمتلك فوائد عديدة، منها:

أ- تتطلب الأرضيّات الخرسانيّة البيضاء، إضاءة أقل بفضل انعكاسيّتها العليا، وهذا يخفّض إذن تكاليف الطاقة، ويحسّن أمان أو سلامة العمليات، مثل التخزين المستودعي warehouse storage وغيرها.

ب- يمكن لِلقطع الخرسانية التزيينية (تماثيل أو منحوتات، وأشكال معمارية، وغيرها) في الحدائق وتشكيلات أو بروزات الأبنية، أن تماثل في الشّكل الأعمال الحجريّة الفنّيّة stone artwork، إضافة إلى أنّ الخرسانة البيضاء بحدِّ ذاتها قد تزيد في وضوح تفاصيل السطوح.

ج- يمكن تصنيع قطع معماريّة مسبقة الصنع تُلَوَّن بلون مماثل للأبنية، باستعمال خليط من الإسمنت الأبيض والصباغات.

د- تمتلك مشاريع النّقل التي تتضمّن خرسانة بيضاء أو ملوّنة مظهراً بصريّاً قويّاً، كما يمكن رؤية الحواجز الخرسانيّة البيضاء الفاصلة بين الطرقات بوضوح حتّى في ساعات الليل.

هـ- يُفضّل استعمال الإسمنت الأبيض لتجنب حدوث التبقع، بسبب انخفاض محتواه من القلويات المنحلة.

و- لما كان الإسمنت البورتلندي الأبيض ذا محتوى منخفض من الحديد، كان من الممكن استعماله في تصنيع خرسانة لا مغنطيسية non-magnetic concrete، في المشافي ومراكز البحث، أو في أي منشأة تتطلب تخفيض التداخل المغنطيسي.

التصنيف :

المجلد: المجلد الثاني

رقم الصفحة ضمن المجلد : 0

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية