أسمنت

📅 آخر تحديث: ٢٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 21 صور
الموسوعة الحرة

مسحوق الأسمنت في كيس، جاهز للخلط مع المواد الخام والماء. [1]
أمثلة على بناء الكتل الأسمنتية من شركة Multiplex Manufacturing Company في توليدو، أوهايو، في عام 1905

الأسمنت هو مادة رابطة ، وهي مادة كيميائية تستخدم في البناء تعمل على تثبيت وتصلب والالتصاق بمواد أخرى لربطها معًا. نادرًا ما يستخدم الأسمنت بمفرده، بل يستخدم لربط الرمل والحصى معًا . ينتج الأسمنت المخلوط بالركام الناعم ملاطًا للبناء، أو ينتج الخرسانة مع الرمل والحصى . الخرسانة هي المادة الأكثر استخدامًا على الإطلاق وتأتي بعد الماء فقط باعتبارها المورد الأكثر استهلاكًا على كوكب الأرض. [ 2]

الأسمنت المستخدم في البناء يكون عادة غير عضوي ، وغالبًا ما يكون على أساس الجير أو سيليكات الكالسيوم ، ويكون إما هيدروليكيًا أو أقل شيوعًا غير هيدروليكي ، اعتمادًا على قدرة الأسمنت على التماسك في وجود الماء (انظر الجص الجيري الهيدروليكي وغير الهيدروليكي ).

تتصلب الأسمنتات الهيدروليكية (مثل الأسمنت البورتلاندي ) وتصبح لاصقة من خلال تفاعل كيميائي بين المكونات الجافة والماء. وينتج عن التفاعل الكيميائي هيدرات معدنية غير قابلة للذوبان في الماء. وهذا يسمح بالتصلب في الظروف الرطبة أو تحت الماء ويحمي المادة المتصلبة بشكل أكبر من الهجوم الكيميائي. وقد اكتشف الرومان القدماء العملية الكيميائية للأسمنت الهيدروليكي باستخدام الرماد البركاني ( البوزولانا ) مع إضافة الجير (أكسيد الكالسيوم).

الأسمنت غير الهيدروليكي (الأقل شيوعًا) لا يتصلب في الظروف الرطبة أو تحت الماء. بل يتصلب أثناء جفافه وتفاعله مع ثاني أكسيد الكربون في الهواء. وهو مقاوم للهجوم بالمواد الكيميائية بعد التصلب.

يمكن إرجاع كلمة "أسمنت" إلى المصطلح الروماني القديم opus caementicium ، والذي كان يستخدم لوصف البناء الذي يشبه الخرسانة الحديثة المصنوعة من الصخور المسحوقة مع الجير المحروق كمادة رابطة. تمت الإشارة لاحقًا إلى الرماد البركاني ومكملات الطوب المسحوق التي أضيفت إلى الجير المحروق للحصول على مادة رابطة هيدروليكية باسم cementum و cimentum و cäment و cement . في العصر الحديث، تُستخدم البوليمرات العضوية أحيانًا كأسمنت في الخرسانة.

يبلغ الإنتاج العالمي من الأسمنت حوالي 4.4 مليار طن سنويًا (تقديرات عام 2021)، [3] [4] ويتم تصنيع حوالي نصفها في الصين، تليها الهند وفيتنام. [3] [5]

تعتبر عملية إنتاج الأسمنت مسؤولة عن ما يقرب من 8% (2018) من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، [ 4] والتي تشمل تسخين المواد الخام في فرن الأسمنت عن طريق احتراق الوقود وإطلاق ثاني أكسيد الكربون المخزن في كربونات الكالسيوم (عملية التكليس). تعيد منتجاتها المائية، مثل الخرسانة، امتصاص ثاني أكسيد الكربون الجوي تدريجيًا ( عملية الكربنة)، مما يعوض عن حوالي 30% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الأولية . [6]

كيمياء

يمكن تصنيف مواد الأسمنت إلى فئتين متميزتين: الأسمنت الهيدروليكي والأسمنت غير الهيدروليكي وفقًا لآليات التصلب والتصلب الخاصة بكل منهما. يتضمن تصلب الأسمنت الهيدروليكي تفاعلات الترطيب وبالتالي يتطلب الماء، بينما يتفاعل الأسمنت غير الهيدروليكي فقط مع الغاز ويمكن أن يتصلب مباشرة تحت الهواء.

الاسمنت الهيدروليكي

عقيدات الكلنكر الناتجة عن التلبيد عند درجة حرارة 1450 درجة مئوية

إن النوع الأكثر شيوعًا من الأسمنت هو الأسمنت الهيدروليكي ، والذي يتصلب عن طريق ترطيب معادن الكلنكر عند إضافة الماء. الأسمنت الهيدروليكي (مثل أسمنت بورتلاند) مصنوع من خليط من السيليكات والأكاسيد، المراحل المعدنية الرئيسية الأربعة للكلنكر، والمختصرة في تدوين كيميائي الأسمنت ، هي:

C 3 S: أليت (3CaO·SiO 2 )؛
C 2 S: بيليت (2CaO·SiO 2 )؛
ج 3 أ: ألومينات ثلاثي الكالسيوم ( 3CaO· Al2O3 ) (تاريخيًا، ولا يزال يُطلق عليها أحيانًا اسم سيليت ) ؛
C 4 AF: الميليريت البني (4CaO·Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 ).

السيليكات مسؤولة عن الخواص الميكانيكية للأسمنت - الألومينات ثلاثية الكالسيوم والبراونميلريت ضروريان لتكوين الطور السائل أثناء عملية التلبيد ( الحرق ) للكلنكر عند درجة حرارة عالية في الفرن . كيمياء هذه التفاعلات ليست واضحة تمامًا ولا تزال موضوعًا للبحث. [7]

أولاً، يتم حرق الحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) لإزالة الكربون منه، مما ينتج عنه الجير (أكسيد الكالسيوم) في ما يعرف بتفاعل التكليس . هذا التفاعل الكيميائي الفردي هو مصدر رئيسي لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية . [8]

يتفاعل الجير مع ثاني أكسيد السيليكون لإنتاج سيليكات ثنائي الكالسيوم وسيليكات ثلاثي الكالسيوم.

يتفاعل الجير أيضًا مع أكسيد الألومنيوم لتكوين ألومينات ثلاثي الكالسيوم.

في الخطوة الأخيرة، يتفاعل أكسيد الكالسيوم وأكسيد الألومنيوم وأكسيد الحديديك معًا لتشكيل براونميلريت.

الأسمنت غير الهيدروليكي

أكسيد الكالسيوم المتحصل عليه عن طريق التحلل الحراري لكربونات الكالسيوم عند درجة حرارة عالية (فوق 825 درجة مئوية).

الشكل الأقل شيوعًا للأسمنت هو الأسمنت غير الهيدروليكي ، مثل الجير المطفأ ( أكسيد الكالسيوم المخلوط بالماء)، والذي يتصلب بالكربنة عند ملامسته لثاني أكسيد الكربون ، الموجود في الهواء (~ 412 جزء في المليون حجمًا ≃ 0.04 حجمًا٪). أولاً، يتم إنتاج أكسيد الكالسيوم (الجير) من كربونات الكالسيوم ( الحجر الجيري أو الطباشير ) عن طريق التكليس عند درجات حرارة أعلى من 825 درجة مئوية (1517 درجة فهرنهايت) لمدة 10 ساعات تقريبًا عند الضغط الجوي :

يتم بعد ذلك استنفاد أكسيد الكالسيوم (إطفائه) عن طريق خلطه بالماء لصنع الجير المطفأ ( هيدروكسيد الكالسيوم ):

بمجرد تبخر الماء الزائد تمامًا (تسمى هذه العملية تقنيًا بالتثبيت )، تبدأ عملية الكربنة:

هذا التفاعل بطيء، لأن الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الهواء منخفض (~ 0.4 ملي بار). يتطلب تفاعل الكربنة تعرض الأسمنت الجاف للهواء، لذا فإن الجير المطفأ هو أسمنت غير هيدروليكي ولا يمكن استخدامه تحت الماء. تسمى هذه العملية دورة الجير .

تاريخ

ربما يكون أقدم ظهور معروف للإسمنت يعود إلى اثني عشر مليون سنة مضت. وقد تشكلت رواسب من الإسمنت بعد ظهور الصخر الزيتي المجاور لطبقة من الحجر الجيري المحروق بسبب أسباب طبيعية. وقد تم التحقيق في هذه الرواسب القديمة في الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين. [9]

بدائل الأسمنت المستخدمة في العصور القديمة

الأسمنت، من الناحية الكيميائية، هو منتج يتضمن الجير كمكون أساسي للربط، ولكنه بعيد كل البعد عن المادة الأولى المستخدمة في الترابط. استخدم البابليون والآشوريون البيتومين (الأسفلت أو الزفت ) لربط الطوب المحروق أو ألواح المرمر معًا. في مصر القديمة ، تم ترابط الكتل الحجرية معًا باستخدام ملاط ​​مصنوع من الرمل والجص المحروق تقريبًا (CaSO4 · 2H2O ) ، وهو جص باريس، والذي غالبًا ما يحتوي على كربونات الكالسيوم (CaCO3 ) ، [10]

اليونان القديمة وروما

استُخدم الجير (أكسيد الكالسيوم) في جزيرة كريت ومن قبل الإغريق القدماء . هناك أدلة على أن المينويين في جزيرة كريت استخدموا قطع الفخار المسحوقة كبوزولان صناعي للأسمنت الهيدروليكي. [10] لا أحد يعرف من اكتشف لأول مرة أن مزيجًا من الجير المائي غير الهيدروليكي والبوزولان ينتج خليطًا هيدروليكيًا (انظر أيضًا: التفاعل البوزولاني )، ولكن مثل هذه الخرسانة استخدمها الإغريق، وتحديدًا المقدونيون القدماء ، [11] [12] وبعد ثلاثة قرون على نطاق واسع من قبل المهندسين الرومان . [13] [14] [15]

هناك نوع من المسحوق ينتج عن أسباب طبيعية نتائج مذهلة. يوجد هذا المسحوق في جوار باياي وفي الريف التابع للمدن المحيطة بجبل فيزوف . عندما يختلط هذا المسحوق بالجير والحصى، فإنه لا يعطي القوة للمباني من أنواع أخرى فحسب، بل إنه حتى عندما يتم بناء أرصفة منه في البحر، فإنه يصبح صلبًا تحت الماء.

-  ماركوس فيتروفيوس بوليو ، Liber II، De Architectura ، الفصل السادس "Pozzolana" ثانية. 1

استخدم الإغريق الطوف البركاني من جزيرة ثيرا كبوزولان واستخدم الرومان الرماد البركاني المسحوق ( سيليكات الألومنيوم المنشطة ) مع الجير. يمكن أن يتجمد هذا الخليط تحت الماء، مما يزيد من مقاومته للتآكل مثل الصدأ. [16] سميت المادة بوزولانا من بلدة بوزولاني ، غرب نابولي حيث تم استخراج الرماد البركاني. [17] في غياب الرماد البوزولاني، استخدم الرومان الطوب المسحوق أو الفخار كبديل وربما استخدموا البلاط المسحوق لهذا الغرض قبل اكتشاف المصادر الطبيعية بالقرب من روما. [10] القبة الضخمة للبانثيون في روما وحمامات كاراكالا الضخمة هي أمثلة على الهياكل القديمة المصنوعة من هذه الخرسانة، والتي لا يزال العديد منها قائمًا. [18] [2] كما استخدم النظام الضخم للقنوات الرومانية الأسمنت الهيدروليكي على نطاق واسع. [19] نادرًا ما تم استخدام الخرسانة الرومانية على السطح الخارجي للمباني. كانت التقنية المعتادة هي استخدام مواد مواجهة من الطوب كقوالب لحشو الملاط المختلط بمجموعة من قطع الحجر المكسورة أو الطوب أو قطع الفخار أو قطع الخرسانة المعاد تدويرها أو غيرها من أنقاض البناء. [20]

أمريكا الوسطى

صُممت الخرسانة خفيفة الوزن واستُخدمت في بناء العناصر الهيكلية من قبل بناة ما قبل كولومبوس الذين عاشوا في حضارة متقدمة للغاية في إل تاجين بالقرب من مدينة مكسيكو في المكسيك. تُظهر دراسة مفصلة لتركيبة الكتل الخرسانية والمادة الرابطة أن الكتل الخرسانية كانت من الخفاف وأن المادة الرابطة كانت عبارة عن أسمنت بوزولاني مصنوع من الرماد البركاني والجير. [21]

العصور الوسطى

لا يُعرف أي حفظ لهذه المعرفة في الأدبيات من العصور الوسطى ، لكن بناة العصور الوسطى وبعض المهندسين العسكريين استخدموا الأسمنت الهيدروليكي بنشاط في هياكل مثل القنوات والحصون والموانئ ومرافق بناء السفن . [22] [23] تم استخدام مزيج من ملاط ​​الجير والركام مع مادة مواجهة من الطوب أو الحجر في الإمبراطورية الرومانية الشرقية وكذلك في الغرب حتى العصر القوطي . استمرت منطقة الراينلاند الألمانية في استخدام الملاط الهيدروليكي طوال العصور الوسطى، حيث كانت تحتوي على رواسب بوزولانا محلية تسمى تراس . [20]

القرن السادس عشر

التابي هو مادة بناء مصنوعة من الجير والرمل وقشور المحار الكاملة لتشكيل الخرسانة. قدمها الإسبان إلى الأمريكتين في القرن السادس عشر. [24]

القرن الثامن عشر

تم صياغة المعرفة التقنية اللازمة لصنع الأسمنت الهيدروليكي من قبل المهندسين الفرنسيين والبريطانيين في القرن الثامن عشر. [22]

قدم جون سميتون مساهمة مهمة في تطوير الأسمنت أثناء التخطيط لبناء منارة إيديستون الثالثة (1755-1759) في القناة الإنجليزية المعروفة الآن باسم برج سميتون . كان بحاجة إلى ملاط ​​هيدروليكي من شأنه أن يتماسك ويكتسب بعض القوة في فترة الاثنتي عشرة ساعة بين المد والجزر المتتاليين . أجرى تجارب على مجموعات من الحجر الجيري والمواد المضافة المختلفة بما في ذلك التراص والبوزولانا [ 10] وأجرى أبحاثًا سوقية شاملة على الجير الهيدروليكي المتاح، وزار مواقع إنتاجه، ولاحظ أن "الهيدروليكية" للجير كانت مرتبطة بشكل مباشر بمحتوى الطين في الحجر الجيري المستخدم في صنعه. كان سميتون مهندسًا مدنيًا من حيث المهنة، ولم يأخذ الفكرة إلى أبعد من ذلك.

في ساحل جنوب المحيط الأطلسي بالولايات المتحدة، كان يتم استخدام القط المرقط الذي يعتمد على أكوام نفايات أصداف المحار التي كانت تستخدمها قبائل الهنود الحمر الأوائل في بناء المنازل من ثلاثينيات القرن الثامن عشر إلى ستينيات القرن التاسع عشر. [24]

في بريطانيا على وجه الخصوص، أصبحت أحجار البناء عالية الجودة أكثر تكلفة من أي وقت مضى خلال فترة النمو السريع، وأصبح من الممارسات الشائعة تشييد المباني المرموقة من الطوب الصناعي الجديد، وتشطيبها بالجص لتقليد الحجر. تم تفضيل الجير الهيدروليكي لهذا الغرض، لكن الحاجة إلى وقت تثبيت سريع شجعت على تطوير أنواع جديدة من الأسمنت. كان أشهرها " الأسمنت الروماني " لباركر. [25] تم تطويره بواسطة جيمس باركر في ثمانينيات القرن الثامن عشر، وأخيرًا تم تسجيل براءة اختراعه في عام 1796. لم يكن في الواقع مثل المادة التي استخدمها الرومان، بل كان "أسمنتًا طبيعيًا" مصنوعًا عن طريق حرق سبتاريا - عقيدات توجد في رواسب طينية معينة، وتحتوي على كل من معادن الطين وكربونات الكالسيوم . تم طحن العقيدات المحروقة إلى مسحوق ناعم. هذا المنتج، الذي تم تحويله إلى ملاط ​​بالرمل، يتم تثبيته في 5-15 دقيقة. دفع نجاح "الأسمنت الروماني" الشركات المصنعة الأخرى إلى تطوير منتجات منافسة عن طريق حرق أسمنت الجير الهيدروليكي الاصطناعي من الطين والطباشير . سرعان ما أصبح الأسمنت الروماني شائعًا ولكن تم استبداله إلى حد كبير بأسمنت بورتلاند في خمسينيات القرن التاسع عشر. [10]

القرن التاسع عشر

وعلى ما يبدو أن الفرنسي لويس فيكا لم يكن على علم بعمل سميتون ، ولكنه اكتشف نفس المبدأ في العقد الأول من القرن التاسع عشر. ثم شرع فيكا في ابتكار طريقة لدمج الطباشير والطين في خليط حميم، وبحرق هذا الخليط أنتج "أسمنتًا صناعيًا" في عام 1817 [26] والذي يعتبر "السابق الرئيسي" [10] للأسمنت البورتلاندي و"... حصل إدغار دوبس من ساوثوورك على براءة اختراع لأسمنت من هذا النوع في عام 1811." [10]

في روسيا، ابتكر إيجور تشيليف مادة رابطة جديدة عن طريق خلط الجير والطين. ونُشرت نتائجه في عام 1822 في كتابه "رسالة في فن تحضير ملاط ​​جيد" الذي نُشر في سانت بطرسبرغ . وبعد بضع سنوات في عام 1825، نشر كتابًا آخر، وصف فيه طرقًا مختلفة لصنع الأسمنت والخرسانة، وفوائد الأسمنت في تشييد المباني والسدود. [27] [28]

يُعتبر ويليام أسبدين مخترع الأسمنت البورتلاندي "الحديث" . [29]

تم تطوير الأسمنت البورتلاندي ، وهو النوع الأكثر شيوعًا من الأسمنت المستخدم بشكل عام في جميع أنحاء العالم كمكون أساسي للخرسانة والملاط والجص والحشو غير المتخصص ، في إنجلترا في منتصف القرن التاسع عشر، وعادةً ما ينشأ من الحجر الجيري . أنتج جيمس فروست ما أسماه " الأسمنت البريطاني" بطريقة مماثلة في نفس الوقت تقريبًا، لكنه لم يحصل على براءة اختراع حتى عام 1822. [30] في عام 1824، حصل جوزيف أسبدين على براءة اختراع لمادة مماثلة، أطلق عليها اسم أسمنت بورتلاند ، لأن الطلاء المصنوع منها كان في لون مشابه لحجر بورتلاند المرموق المستخرج من جزيرة بورتلاند ، دورست، إنجلترا. ومع ذلك، فإن أسمنت أسبدين لم يكن يشبه أسمنت بورتلاند الحديث ولكنه كان خطوة أولى في تطويره، ويسمى أسمنت بورتلاند الأولي . [10] كان ويليام أسبدين ، نجل جوزيف أسبدين ، قد ترك شركة والده، وفي تصنيع الأسمنت، أنتج عن طريق الخطأ سيليكات الكالسيوم في أربعينيات القرن التاسع عشر، وهي خطوة متوسطة في تطوير أسمنت بورتلاند. كان ابتكار ويليام أسبدين مخالفًا للحدس بالنسبة لمصنعي "الأسمنت الصناعي"، لأنهم كانوا يحتاجون إلى المزيد من الجير في الخليط (وهي مشكلة بالنسبة لوالده)، ودرجة حرارة فرن أعلى بكثير (وبالتالي المزيد من الوقود)، وكان الكلنكر الناتج صلبًا للغاية ويتآكل بسرعة أحجار الرحى ، والتي كانت تقنية الطحن الوحيدة المتاحة في ذلك الوقت. وبالتالي كانت تكاليف التصنيع أعلى بكثير، لكن المنتج كان ينضج ببطء معقول ويطور القوة بسرعة، وبالتالي فتح سوقًا للاستخدام في الخرسانة. نما استخدام الخرسانة في البناء بسرعة من عام 1850 فصاعدًا، وسرعان ما أصبح الاستخدام السائد للأسمنت. وهكذا بدأ أسمنت بورتلاند دوره المهيمن. صقل إسحاق تشارلز جونسون إنتاج أسمنت بورتلاند المتوسط ​​(المرحلة المتوسطة من التطوير) وادعى أنه الأب الحقيقي لأسمنت بورتلاند. [31]

يعد وقت التصلب و"القوة المبكرة" من الخصائص المهمة للأسمنت. تعتمد كل من الجير الهيدروليكي والأسمنت "الطبيعي" والأسمنت "الاصطناعي" على محتواها من البليت (2 CaO · SiO 2 ، والمختصر باسم C 2 S) لتطوير القوة . يتطور البليت ببطء. نظرًا لأنه تم حرقه في درجات حرارة أقل من 1250 درجة مئوية (2280 درجة فهرنهايت)، فإنه لا يحتوي على الأليت (3 CaO · SiO 2 ، والمختصر باسم C 3 S)، وهو المسؤول عن القوة المبكرة في الأسمنت الحديث. تم صنع أول أسمنت يحتوي باستمرار على الأليت بواسطة ويليام أسبدين في أوائل أربعينيات القرن التاسع عشر: وهذا ما نسميه اليوم أسمنت بورتلاند "الحديث". وبسبب جو الغموض الذي أحاط به ويليام أسبدين منتجه، فقد ادعى آخرون ( على سبيل المثال، فيكات وجونسون) الأسبقية في هذا الاختراع، ولكن التحليل الأخير [32] لكل من الخرسانة والأسمنت الخام أظهر أن منتج ويليام أسبدين المصنوع في نورثفليت ، كنت كان أسمنتًا حقيقيًا قائمًا على الأليت. ومع ذلك، كانت أساليب أسبدين "قاعدة عامة": كان فيكات مسؤولاً عن تحديد الأساس الكيميائي لهذه الأسمنتات، وأثبت جونسون أهمية تلبيد الخليط في الفرن .

في الولايات المتحدة، كان أول استخدام واسع النطاق للأسمنت هو أسمنت روزنديل ، وهو أسمنت طبيعي يتم استخراجه من رواسب ضخمة من الدولوميت تم اكتشافها في أوائل القرن التاسع عشر بالقرب من روزنديل، نيويورك . كان أسمنت روزنديل شائعًا للغاية لأساسات المباني ( على سبيل المثال ، تمثال الحرية ، مبنى الكابيتول ، جسر بروكلين ) وتبطين أنابيب المياه. [33] تم تسجيل براءة اختراع أسمنت سوريل ، أو الأسمنت القائم على المغنيسيا، في عام 1867 من قبل الفرنسي ستانيسلاس سوريل . [34] كان أقوى من أسمنت بورتلاند ولكن مقاومته الضعيفة للماء (التسرب) وخصائصه التآكلية ( التآكل النقطي بسبب وجود أنيونات الكلوريد القابلة للتسرب وانخفاض درجة الحموضة (8.5-9.5) لمياه مسامه) حدت من استخدامه كخرسانة مسلحة لبناء المباني. [35]

كان التطور التالي في تصنيع الأسمنت البورتلاندي هو إدخال الفرن الدوار . لقد أنتج خليطًا من الكلنكر أقوى، لأنه يتكون المزيد من الأليت (C3S ) عند درجة الحرارة الأعلى التي يصل إليها (1450 درجة مئوية)، وأكثر تجانسًا. نظرًا لأن المواد الخام يتم إدخالها باستمرار في الفرن الدوار، فقد سمح ذلك بعملية تصنيع مستمرة لتحل محل عمليات الإنتاج الدفعي ذات القدرة المنخفضة . [10]

القرن العشرين

مصنع جديد لشركة الأسمنت الوطنية الإثيوبية في ديرة داوا

تم تسجيل براءة اختراع أسمنت ألومينات الكالسيوم في عام 1908 في فرنسا بواسطة جول بيد لتحسين مقاومته للكبريتات. [36] وفي عام 1908 أيضًا، أجرى توماس إديسون تجارب على الخرسانة المصبوبة مسبقًا في المنازل في يونيون، نيوجيرسي [37]

في الولايات المتحدة، بعد الحرب العالمية الأولى، أدى وقت المعالجة الطويل الذي لا يقل عن شهر لأسمنت روزنديل إلى عدم شعبيته لبناء الطرق السريعة والجسور، وتحولت العديد من الولايات وشركات البناء إلى أسمنت بورتلاند. وبسبب التحول إلى أسمنت بورتلاند، بحلول نهاية عشرينيات القرن العشرين، نجت شركة واحدة فقط من شركات أسمنت روزنديل الخمس عشرة. ولكن في أوائل ثلاثينيات القرن العشرين، اكتشف البناؤون أنه على الرغم من أن أسمنت بورتلاند يتصلب بشكل أسرع، إلا أنه ليس متينًا بنفس القدر، وخاصة للطرق السريعة - إلى الحد الذي توقفت فيه بعض الولايات عن بناء الطرق السريعة والطرق بالأسمنت. أعجب بيرترين إتش ويت، المهندس الذي ساعدت شركته في بناء قناة كاتسكيل في مدينة نيويورك ، بمتانة أسمنت روزنديل، وتوصل إلى مزيج من أسمنت روزنديل وبورتلاند يتمتع بخصائص جيدة لكليهما. كان متينًا للغاية وكان وقت تصلب أسرع بكثير. أقنع وايت مفوض الطرق السريعة في نيويورك بإنشاء قسم تجريبي من الطريق السريع بالقرب من نيو بالتز، نيويورك ، باستخدام كيس واحد من روزنديل مقابل ستة أكياس من أسمنت بورتلاند. كان الأمر ناجحًا، ولعقود من الزمان تم استخدام مزيج أسمنت روزنديل وبورتلاند في بناء الطرق السريعة والجسور الخرسانية. [33]

لقد تم استخدام المواد الأسمنتية كمصفوفة لتثبيت النفايات النووية لأكثر من نصف قرن. [38] وقد تم تطوير ونشر تقنيات تثبيت النفايات على نطاق صناعي في العديد من البلدان. ​​تتطلب أشكال النفايات الأسمنتية عملية اختيار وتصميم دقيقة تتكيف مع كل نوع محدد من النفايات لتلبية معايير قبول النفايات الصارمة للتخزين والتخلص منها على المدى الطويل. [39]

أنواع

مكونات الأسمنت:
مقارنة بين الخصائص الكيميائية والفيزيائية [أ] [40] [41] [42]
ملكية
أسمنت بورتلاند		 رماد متطاير من السليكون [ب]
رماد متطاير كلسي [ ج]

أسمنت الخبث
دخان السيليكا
النسبة حسب الكتلة (%)
 ثاني أكسيد السيليكون 2 21.9 52 35 35 85–97
أ 2 أ 3 6.9 23 18 12 —
حديد 2 O3​ 3 11 6 1 —
أكسيد الكالسيوم 63 5 21 40 < 1
أكسيد الماغنيسيوم 2.5 — — — —
سو 3 1.7 — — — —
المساحة النوعية (م 2 /كجم) [د] 370 420 420 400 15000
– 30000
الثقل النوعي 3.15 2.38 2.65 2.94 2.22
غرض عام المجلد الأساسي استبدال الاسمنت استبدال الاسمنت استبدال الاسمنت مُعزز الخصائص
  1. ^ القيم المعروضة تقريبية: قد تختلف قيم مادة معينة.
  2. ^ ASTM C618 الفئة F
  3. ^ ASTM C618 الفئة ج
  4. ^ قياسات سطحية محددة لغبار السيليكا بواسطة طريقة امتصاص النيتروجين (BET)، والبعض الآخر بواسطة طريقة نفاذية الهواء (بلين).

بدأ التطوير الحديث للأسمنت الهيدروليكي مع بداية الثورة الصناعية (حوالي عام 1800)، مدفوعًا بثلاث احتياجات رئيسية:

  • ملاط أسمنتي هيدروليكي ( ستوكو ) لتشطيب المباني المصنوعة من الطوب في المناخات الرطبة
  • ملاط هيدروليكي للبناء الحجري لأعمال الموانئ وما إلى ذلك، على اتصال بمياه البحر
  • تطوير الخرسانة القوية

غالبًا ما تكون الأسمنتات الحديثة عبارة عن أسمنت بورتلاند أو مخاليط أسمنت بورتلاند، ولكن يتم استخدام مخاليط أسمنتية أخرى في بعض البيئات الصناعية.

أسمنت بورتلاند

الأسمنت البورتلاندي، وهو أحد أشكال الأسمنت الهيدروليكي، هو أكثر أنواع الأسمنت شيوعًا في الاستخدام العام في جميع أنحاء العالم. يتم تصنيع هذا الأسمنت عن طريق تسخين الحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) مع مواد أخرى (مثل الطين ) إلى 1450 درجة مئوية (2640 درجة فهرنهايت) في فرن ، في عملية تُعرف باسم التكليس والتي تحرر جزيء ثاني أكسيد الكربون من كربونات الكالسيوم لتكوين أكسيد الكالسيوم ، أو الجير الحي، والذي يتحد كيميائيًا مع المواد الأخرى في الخليط لتكوين سيليكات الكالسيوم وغيرها من المركبات الأسمنتية. ثم تُطحن المادة الصلبة الناتجة، والتي تسمى "الكلنكر"، مع كمية صغيرة من الجبس (CaSO4 ·2H2O ) إلى مسحوق لصنع الأسمنت البورتلاندي العادي ، وهو النوع الأكثر استخدامًا من الأسمنت (يشار إليه غالبًا باسم OPC). الأسمنت البورتلاندي هو أحد المكونات الأساسية للخرسانة والملاط ومعظم الجص غير المتخصص . الاستخدام الأكثر شيوعًا للأسمنت البورتلاندي هو صناعة الخرسانة. قد يكون الأسمنت البورتلاندي رماديًا أو أبيضًا .

مزيج الأسمنت البورتلاندي

تتوفر مخاليط الأسمنت البورتلاندي غالبًا كخليط بين الأرض من منتجي الأسمنت، ولكن غالبًا ما يتم أيضًا خلط تركيبات مماثلة من المكونات الأرضية في مصنع خلط الخرسانة.

يحتوي أسمنت خبث أفران الصهر البورتلاندي ، أو أسمنت أفران الصهر (وفقًا لتسميتي ASTM C595 وEN 197-1 على التوالي)، على ما يصل إلى 95% من خبث أفران الصهر الحبيبي المطحون ، مع بقية الكلنكر البورتلاندي وقليل من الجبس. تنتج جميع التركيبات قوة قصوى عالية، ولكن مع زيادة محتوى الخبث، تقل القوة المبكرة، بينما تزداد مقاومة الكبريتات وتقل تطور الحرارة. يستخدم كبديل اقتصادي لأسمنت بورتلاند المقاوم للكبريتات والمنخفض الحرارة.

يحتوي أسمنت رماد بورتلاند المتطاير على ما يصل إلى 40% من الرماد المتطاير وفقًا لمعايير ASTM (ASTM C595)، أو 35% وفقًا لمعايير EN (EN 197–1). الرماد المتطاير هو بوزولاني ، وبالتالي يتم الحفاظ على القوة القصوى. نظرًا لأن إضافة الرماد المتطاير تسمح بمحتوى مائي أقل للخرسانة، يمكن أيضًا الحفاظ على القوة المبكرة. عندما يتوفر رماد متطاير رخيص عالي الجودة، يمكن أن يكون هذا بديلاً اقتصاديًا للأسمنت البورتلاندي العادي. [43]

يتضمن أسمنت بورتلاند البوزولاني أسمنت الرماد المتطاير، حيث أن الرماد المتطاير هو من البوزولانيات ، ولكنه يشمل أيضًا الأسمنت المصنوع من أنواع أخرى من البوزولانيات الطبيعية أو الاصطناعية. في البلدان التي يتوفر فيها الرماد البركاني (مثل إيطاليا وتشيلي والمكسيك والفلبين)، غالبًا ما تكون هذه الأسمنتات هي الشكل الأكثر شيوعًا في الاستخدام. يتم تعريف نسب الاستبدال القصوى بشكل عام كما هو الحال بالنسبة لأسمنت الرماد المتطاير البورتلاندي.

أسمنت دخان السيليكا البورتلاندي . يمكن أن يؤدي إضافة دخان السيليكا إلى إنتاج قوى عالية بشكل استثنائي، ويتم إنتاج الأسمنت الذي يحتوي على 5-20% من دخان السيليكا أحيانًا، حيث يكون 10% هو الحد الأقصى للإضافة المسموح بها بموجب EN 197-1. ومع ذلك، يُضاف دخان السيليكا عادةً إلى أسمنت بورتلاند في الخلاطة الخرسانية. [44]

تُستخدم أسمنتات البناء لإعداد ملاط ​​البناء والجص ، ولا يجوز استخدامها في الخرسانة. وهي عادةً عبارة عن تركيبات خاصة معقدة تحتوي على كلنكر بورتلاند وعدد من المكونات الأخرى التي قد تشمل الحجر الجيري والجير المائي ومثبطات الهواء ومثبطات التجمد ومانعات تسرب المياه وعوامل التلوين. وهي مصممة لإنتاج ملاط ​​قابل للعمل يسمح بأعمال البناء السريعة والمتسقة. ومن بين الاختلافات الدقيقة لأسمنت البناء في أمريكا الشمالية الأسمنت البلاستيكي وأسمنت الجص. وهي مصممة لإنتاج رابطة محكومة مع كتل البناء.

تحتوي الأسمنتات التمددية ، بالإضافة إلى الكلنكر البورتلاندي، على الكلنكر التمددي (عادةً كلنكر سلفوألومينات)، وهي مصممة لتعويض تأثيرات الانكماش الناتج عن الجفاف الذي يحدث عادةً في الأسمنتات الهيدروليكية. يمكن لهذا الأسمنت أن يصنع خرسانة للبلاطات الأرضية (حتى 60 مترًا مربعًا) بدون وصلات انكماشية.

يمكن تصنيع الأسمنت المخلوط الأبيض باستخدام الكلنكر الأبيض (الذي يحتوي على القليل من الحديد أو لا يحتوي عليه على الإطلاق) ومواد تكميلية بيضاء مثل الميتاكاولين عالي النقاء . تخدم الأسمنتات الملونة أغراضًا زخرفية. تسمح بعض المعايير بإضافة الصبغات لإنتاج أسمنت بورتلاند الملون. لا تسمح معايير أخرى (مثل ASTM) بالأصباغ في أسمنت بورتلاند، ويتم بيع الأسمنت الملون على أنه أسمنت هيدروليكي مخلوط.

الأسمنت المطحون ناعماً جداً هو الأسمنت المخلوط بالرمل أو الخبث أو معادن أخرى من النوع البوزلاني المطحون ناعماً جداً معاً. يمكن أن يكون لهذه الأسمنتات نفس الخصائص الفيزيائية للأسمنت العادي ولكن بنسبة أسمنت أقل بنسبة 50%، وخاصة لأن هناك مساحة سطح أكبر للتفاعل الكيميائي. حتى مع الطحن المكثف، يمكن أن تستخدم ما يصل إلى 50% طاقة أقل (وبالتالي انبعاثات كربونية أقل) للتصنيع من الأسمنت البورتلاندي العادي. [45]

آخر

أسمنت البوزلان والجير عبارة عن خليط من البوزلان المطحون والجير . هذه هي الأسمنتات التي استخدمها الرومان، وهي موجودة في الهياكل الرومانية الباقية مثل البانثيون في روما. تكتسب هذه الأسمنتات القوة ببطء، لكن قوتها النهائية قد تكون عالية جدًا. إن منتجات الترطيب التي تنتج القوة هي نفسها الموجودة في أسمنت بورتلاند.

لا تعمل أسمنتات الخبث والجير - خبث الأفران العالية الحبيبي المطحون - هيدروليكيًا بمفردها، ولكن يتم "تنشيطها" بإضافة القلويات، باستخدام الجير بشكل اقتصادي. وهي تشبه أسمنتات الجير البوزولاني في خصائصها. فقط الخبث الحبيبي (أي الخبث الزجاجي المطفأ بالماء) فعال كمكون للأسمنت.

تحتوي الأسمنتات الفائقة الكبريتات على حوالي 80% من خبث فرن الصهر الحبيبي المطحون، و15% من الجبس أو الأنهيدريت وقليل من الكلنكر البورتلاندي أو الجير كمنشط. وهي تنتج القوة عن طريق تكوين الإترنجيت ، مع نمو قوة مماثل للأسمنت البورتلاندي البطيء. وهي تظهر مقاومة جيدة للعوامل العدوانية، بما في ذلك الكبريتات.

أسمنت ألومينات الكالسيوم عبارة عن أسمنتهيدروليكي مصنوع في المقام الأول من الحجر الجيري والبوكسيت. المكونات النشطة هي ألومينات أحادية الكالسيوم CaAl2O4 ( CaO · Al2O3 أو CA في تدوين كيميائي الأسمنت ، CCN ) ومايينيت Ca12Al14O33(12CaO · 7Al2O3 ، أو C12A7 في CCN) . تتشكل القوة عن طريق الترطيب إلى هيدرات ألومينات الكالسيوم . وهي تتكيف بشكل جيد للاستخدام في الخرسانة المقاومة للحرارة (المقاومة لدرجات الحرارة العالية ) ،على سبيل المثال، لبطانات الفرن.

تصنع أسمنتات سلفوألومينات الكالسيوم من الكلنكر الذي يتضمن الييليميت (Ca 4 (AlO 2 ) 6 SO 4 أو C 4 A 3 S في تدوين كيميائي الأسمنت ) كمرحلة أولية. يتم استخدامها في الأسمنت المتمدد، وفي الأسمنت عالي القوة المبكرة، وفي الأسمنت "منخفض الطاقة". ينتج الترطيب الإترنجيت، ويتم الحصول على خصائص فيزيائية متخصصة (مثل التمدد أو التفاعل السريع) عن طريق تعديل توفر أيونات الكالسيوم والكبريتات. تم استخدامهم كبديل منخفض الطاقة للأسمنت البورتلاندي في الصين، حيث يتم إنتاج عدة ملايين من الأطنان سنويًا. [46] [47] متطلبات الطاقة أقل بسبب انخفاض درجات حرارة الفرن المطلوبة للتفاعل، وكمية أقل من الحجر الجيري (الذي يجب إزالة الكربون منه حراريًا) في الخليط. بالإضافة إلى ذلك، يؤدي انخفاض محتوى الحجر الجيري وانخفاض استهلاك الوقود إلى ثاني أكسيد الكربون
2تبلغ انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت حوالي نصف الانبعاثات المرتبطة بكلينكر بورتلاند. ومع ذلك، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت عادة ما تكون أعلى بكثير.

إن الأسمنتات "الطبيعية" التي تتوافق مع بعض أنواع الأسمنت في عصر ما قبل بورتلاند، يتم إنتاجها عن طريق حرق الحجر الجيري الطيني في درجات حرارة معتدلة. إن مستوى مكونات الطين في الحجر الجيري (حوالي 30-35%) هو مستوى يسمح بتكوين كميات كبيرة من البليت (المعدن منخفض القوة في البداية وعالي القوة في النهاية في الأسمنت البورتلاندي) دون تكوين كميات مفرطة من الجير الحر. وكما هو الحال مع أي مادة طبيعية، فإن مثل هذه الأسمنتات لها خصائص متغيرة للغاية.

يتم تصنيع أسمنت الجيوبوليمر من خليط من سيليكات المعادن القلوية القابلة للذوبان في الماء، ومساحيق معدنية سيليكات الألومنيوم مثل الرماد المتطاير والميتاكاولين.

تُصنع الأسمنتات البوليمرية من مواد كيميائية عضوية تتبلمر. يستخدم المنتجون غالبًا مواد صلبة بالحرارة . ورغم أنها غالبًا ما تكون أكثر تكلفة بشكل كبير، إلا أنها يمكن أن توفر مادة مقاومة للماء تتمتع بقوة شد مفيدة.

أسمنت سوريل هو أسمنت صلب ومتين يتم تصنيعه عن طريق الجمع بين أكسيد المغنيسيوم ومحلول كلوريد المغنيسيوم

الخرسانة المسلحة بالألياف أو الأسمنت الشبكي هي أسمنت يتكون من مواد ليفية مثل الألياف الاصطناعية والألياف الزجاجية والألياف الطبيعية والألياف الفولاذية. يتم توزيع هذا النوع من الشبكة بالتساوي في جميع أنحاء الخرسانة الرطبة. الغرض من الشبكة الليفية هو تقليل فقدان الماء من الخرسانة بالإضافة إلى تعزيز سلامتها البنيوية. [48] عند استخدامها في الجص، تزيد الشبكة الليفية من التماسك وقوة الشد ومقاومة الصدمات وتقليل الانكماش؛ في النهاية، الغرض الرئيسي من هذه الخصائص مجتمعة هو تقليل التشقق. [49]

من المقترح أن يتم تصنيع الأسمنت الكهربائي عن طريق إعادة تدوير الأسمنت من مخلفات الهدم في فرن القوس الكهربائي كجزء من عملية تصنيع الصلب . ومن المقرر استخدام الأسمنت المعاد تدويره لاستبدال جزء أو كل الجير المستخدم في صناعة الصلب، مما ينتج عنه مادة تشبه الخبث وتشبه في المعادن الأسمنت البورتلاندي، مما يزيل معظم الانبعاثات الكربونية المرتبطة به. [50]

الإعداد والتصلب والمعالجة

يبدأ الأسمنت في التصلب عند خلطه بالماء، مما يتسبب في سلسلة من تفاعلات الترطيب الكيميائية. تترطب المكونات ببطء وتتصلب الهيدرات المعدنية وتتصلب. إن تشابك الهيدرات يعطي الأسمنت قوته. وعلى عكس الاعتقاد السائد، لا يتصلب الأسمنت الهيدروليكي بالجفاف - تتطلب المعالجة المناسبة الحفاظ على محتوى الرطوبة المناسب اللازم لتفاعلات الترطيب أثناء عملية التصلب والتصلب. إذا جفت الأسمنت الهيدروليكي أثناء مرحلة المعالجة، فقد يكون المنتج الناتج غير رطب بشكل كافٍ ويضعف بشكل كبير. يوصى بدرجة حرارة لا تقل عن 5 درجات مئوية، ولا تزيد عن 30 درجة مئوية. [51] يجب حماية الخرسانة في سن مبكرة من تبخر الماء بسبب أشعة الشمس المباشرة وارتفاع درجة الحرارة وانخفاض الرطوبة النسبية والرياح.

منطقة انتقال الواجهة (ITZ) هي منطقة من عجينة الأسمنت حول جزيئات الكتل في الخرسانة . في المنطقة، يحدث انتقال تدريجي في السمات البنيوية الدقيقة . [52] يمكن أن يصل عرض هذه المنطقة إلى 35 ميكرومترًا. [53] : 351  أظهرت دراسات أخرى أن العرض يمكن أن يصل إلى 50 ميكرومترًا. ينخفض ​​متوسط ​​محتوى طور الكلنكر غير المتفاعل وتقل المسامية تجاه سطح الكتل. وبالمثل، يزداد محتوى الإترينجيت في ITZ. [53] : 352 

قضايا السلامة

تُطبع تحذيرات الصحة والسلامة بشكل روتيني على أكياس الأسمنت لأن الأسمنت ليس قلويًا للغاية فحسب ، بل إن عملية التصلب طاردة للحرارة . ونتيجة لذلك، يكون الأسمنت الرطب كاويًا بشدة (درجة الحموضة = 13.5) ويمكن أن يسبب بسهولة حروقًا جلدية شديدة إذا لم يتم غسله على الفور بالماء. وبالمثل، يمكن أن يسبب مسحوق الأسمنت الجاف عند ملامسته للأغشية المخاطية تهيجًا شديدًا في العين أو الجهاز التنفسي. قد تسبب بعض العناصر النزرة، مثل الكروم، من الشوائب الموجودة بشكل طبيعي في المواد الخام المستخدمة لإنتاج الأسمنت التهاب الجلد التحسسي . [54] غالبًا ما تُضاف عوامل الاختزال مثل كبريتات الحديدوز (FeSO4 ) إلى الأسمنت لتحويل الكرومات السداسية المسرطنة (CrO42− ) إلى الكروم الثلاثي التكافؤ (Cr3 + )، وهو نوع كيميائي أقل سمية. يحتاج مستخدمو الأسمنت أيضًا إلى ارتداء القفازات والملابس الواقية المناسبة. [55]

صناعة الاسمنت في العالم

الإنتاج العالمي للأسمنت (2022)
إنتاج الأسمنت العالمي في عام 2022
الطاقة الإنتاجية العالمية للأسمنت (2022)
الطاقة الإنتاجية العالمية للأسمنت في عام 2022

في عام 2010، بلغ إنتاج العالم من الأسمنت الهيدروليكي 3300 ميجا طن (3600 × 10 6 طن قصير)^ . وكان أكبر ثلاثة منتجين هم الصين بـ 1800، والهند بـ 220، والولايات المتحدة بـ 63.5 مليون طن بإجمالي يزيد عن نصف إجمالي العالم من قبل الدول الثلاث الأكثر اكتظاظًا بالسكان في العالم. [56]

بالنسبة للقدرة العالمية على إنتاج الأسمنت في عام 2010، كان الوضع مماثلاً حيث كانت الدول الثلاث الكبرى (الصين والهند والولايات المتحدة) مسؤولة عن ما يقل قليلاً عن نصف إجمالي القدرة العالمية. [57]

وعلى مدى عامي 2011 و2012، واصل الاستهلاك العالمي ارتفاعه، حيث ارتفع إلى 3585 مليون طن في عام 2011 و3736 مليون طن في عام 2012، في حين تباطأت معدلات النمو السنوي إلى 8.3% و4.2% على التوالي.

وتظل الصين، التي تمثل حصة متزايدة من استهلاك الأسمنت في العالم، المحرك الرئيسي للنمو العالمي. وبحلول عام 2012، بلغ الطلب الصيني 2160 مليون طن، وهو ما يمثل 58% من الاستهلاك العالمي. ويبدو أن معدلات النمو السنوية، التي بلغت 16% في عام 2010، قد تباطأت، حيث تباطأت إلى 5-6% خلال عامي 2011 و2012، حيث يستهدف الاقتصاد الصيني معدل نمو أكثر استدامة .

وخارج الصين، ارتفع الاستهلاك العالمي بنسبة 4.4% إلى 1462 مليون طن في عام 2010، وبنسبة 5% إلى 1535 مليون طن في عام 2011، وأخيرا بنسبة 2.7% إلى 1576 مليون طن في عام 2012.

أصبحت إيران الآن ثالث أكبر منتج للأسمنت في العالم وزادت إنتاجها بأكثر من 10% من عام 2008 إلى عام 2011. [58] وبسبب ارتفاع تكاليف الطاقة في باكستان وغيرها من الدول الرئيسية المنتجة للأسمنت، فإن إيران في وضع فريد كشريك تجاري، حيث تستخدم فائضها من البترول لتشغيل مصانع الكلنكر. والآن، بعد أن أصبحت إيران من أكبر المنتجين في الشرق الأوسط، فإنها تعمل على زيادة مكانتها المهيمنة في الأسواق المحلية والخارجية. [59]

كان الأداء في أميركا الشمالية وأوروبا خلال الفترة 2010-2012 متناقضاً بشكل لافت للنظر مع أداء الصين، حيث تطورت الأزمة المالية العالمية إلى أزمة ديون سيادية للعديد من الاقتصادات في هذه المنطقة [ بحاجة لتوضيح ] وركود. وانخفضت مستويات استهلاك الأسمنت في هذه المنطقة بنسبة 1.9% في عام 2010 إلى 445 مليون طن، ثم تعافت بنسبة 4.9% في عام 2011، ثم انخفضت مرة أخرى بنسبة 1.1% في عام 2012.

وكان الأداء في بقية العالم، الذي يشمل العديد من الاقتصادات الناشئة في آسيا وأفريقيا وأميركا اللاتينية ويمثل نحو 1020 مليون طن من الطلب على الأسمنت في عام 2010، إيجابياً وعوض عن الانخفاضات في أميركا الشمالية وأوروبا. وسجل نمو الاستهلاك السنوي 7.4% في عام 2010، ثم تباطأ إلى 5.1% و4.3% في عامي 2011 و2012 على التوالي.

بحلول نهاية عام 2012، كانت صناعة الأسمنت العالمية تتألف من 5673 منشأة لإنتاج الأسمنت، بما في ذلك المرافق المتكاملة ومصانع الطحن، منها 3900 منشأة في الصين و1773 منشأة في بقية أنحاء العالم.

تم تسجيل إجمالي الطاقة الإنتاجية للأسمنت في جميع أنحاء العالم عند 5245 مليون طن في عام 2012، مع 2950 مليون طن في الصين و2295 مليون طن في بقية العالم. [5]

الصين

"على مدى السنوات الثماني عشرة الماضية، أنتجت الصين باستمرار كميات من الأسمنت تفوق ما تنتجه أي دولة أخرى في العالم. [...] (ومع ذلك) بلغت صادرات الأسمنت الصينية ذروتها في عام 1994 حيث تم شحن 11 مليون طن، ثم ظلت في انخفاض مستمر منذ ذلك الحين. ولم يتم تصدير سوى 5.18 مليون طن من الصين في عام 2002. وبسعر 34 دولاراً للطن، فإن الأسمنت الصيني أصبح خارج السوق، حيث تطلب تايلاند 20 دولاراً فقط لنفس الجودة." [60]

في عام 2006، قُدِّر أن الصين أنتجت 1.235 مليار طن من الأسمنت، وهو ما يمثل 44% من إجمالي إنتاج الأسمنت في العالم. [61] "ومن المتوقع أن يتقدم الطلب على الأسمنت في الصين بنسبة 5.4% سنويًا وأن يتجاوز مليار طن في عام 2008، مدفوعًا بالنمو البطيء ولكن الصحي في نفقات البناء. وسوف يبلغ استهلاك الأسمنت في الصين 44% من الطلب العالمي، وستظل الصين أكبر مستهلك وطني للأسمنت في العالم بهامش كبير." [62]

في عام 2010، تم استهلاك 3.3 مليار طن من الأسمنت على مستوى العالم. ومن هذا، كانت حصة الصين 1.8 مليار طن. [63]

التأثيرات البيئية

تتسبب صناعة الأسمنت في حدوث تأثيرات بيئية في جميع مراحل العملية. وتشمل هذه التأثيرات انبعاثات التلوث المحمول جواً في شكل غبار وغازات وضوضاء واهتزازات عند تشغيل الآلات وأثناء التفجير في المحاجر ، والأضرار التي تلحق بالريف نتيجة لاستخراج الأسمنت. وتُستخدم على نطاق واسع المعدات اللازمة للحد من انبعاثات الغبار أثناء استخراج الأسمنت وتصنيعه، كما يزداد استخدام المعدات اللازمة لحبس وفصل غازات العادم. وتشمل حماية البيئة أيضاً إعادة دمج المحاجر في الريف بعد إغلاقها من خلال إعادتها إلى الطبيعة أو إعادة زراعتها.

أول أكسيد الكربون
2الانبعاثات

انبعاثات الكربون العالمية حسب النوع حتى عام 2018
انبعاثات الكربون العالمية حسب النوع حتى عام 2018

يتراوح تركيز الكربون في الأسمنت من ≈5% في هياكل الأسمنت إلى ≈8% في حالة الطرق في الأسمنت. [64] تطلق صناعة الأسمنت ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بشكل مباشر عند تسخين كربونات الكالسيوم ، مما ينتج عنه الجير وثاني أكسيد الكربون ، [65] [66] وأيضًا بشكل غير مباشر من خلال استخدام الطاقة إذا كان إنتاجها يتضمن انبعاث ثاني أكسيد الكربون.
2تنتج صناعة الأسمنت حوالي 10% من ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية على مستوى العالم.
2الانبعاثات ، والتي 60% منها ناتجة عن العملية الكيميائية، و40% ناتجة عن حرق الوقود. [67] تقدر دراسة أجرتها مؤسسة تشاتام هاوس في عام 2018 أن 4 مليارات طن من الأسمنت المنتج سنويًا تمثل 8% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في جميع أنحاء العالم.
2الانبعاثات. [4]

ما يقرب من 900 كجم من ثاني أكسيد الكربون
2تنبعث 1000 كيلوجرام من الأسمنت البورتلاندي المنتج. وفي الاتحاد الأوروبي، انخفض استهلاك الطاقة المحدد لإنتاج كلنكر الأسمنت بنحو 30% منذ سبعينيات القرن العشرين. ويعادل هذا الانخفاض في متطلبات الطاقة الأولية ما يقرب من 11 مليون طن من الفحم سنويًا مع فوائد مقابلة في الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
2الانبعاثات. وهذا يمثل ما يقرب من 5% من ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية.
2[68] .

تنتج أغلب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في تصنيع الأسمنت البورتلاندي (حوالي 60%) من التحلل الكيميائي للحجر الجيري إلى الجير، وهو أحد مكونات الكلنكر المستخدم في صناعة الأسمنت البورتلاندي. ويمكن تقليل هذه الانبعاثات عن طريق خفض محتوى الكلنكر في الأسمنت. كما يمكن تقليلها عن طريق طرق تصنيع بديلة مثل طحن الأسمنت مع الرمل أو الخبث أو غيره من المعادن من النوع البوزلاني إلى مسحوق ناعم للغاية. [69]

لتقليل نقل المواد الخام الثقيلة وتقليل التكاليف المرتبطة بها، فمن الأكثر اقتصادية بناء مصانع الأسمنت بالقرب من محاجر الحجر الجيري بدلاً من مراكز المستهلكين. [70]

اعتبارًا من عام 2019، من المقرر تجربة التقاط الكربون وتخزينه ، لكن جدواه المالية غير مؤكدة. [71]

أول أكسيد الكربون
2امتصاص

تمتص المنتجات المائية من الأسمنت البورتلاندي، مثل الخرسانة والملاط، ببطء غاز ثاني أكسيد الكربون الجوي، الذي تم إطلاقه أثناء التكليس في الفرن. تسمى هذه العملية الطبيعية، التي تنعكس إلى التكليس، الكربنة. [72] نظرًا لأنها تعتمد على انتشار ثاني أكسيد الكربون في كتلة الخرسانة، فإن معدلها يعتمد على العديد من المعلمات، مثل الظروف البيئية ومساحة السطح المعرضة للغلاف الجوي. [73] [74] الكربنة مهمة بشكل خاص في المراحل الأخيرة من عمر الخرسانة - بعد هدم وسحق الحطام. وقد قُدِّر أنه خلال دورة حياة منتجات الأسمنت بأكملها، يمكن إعادة امتصاص ما يقرب من 30٪ من ثاني أكسيد الكربون الجوي الناتج عن إنتاج الأسمنت. [74]

تعتبر عملية الكربنة آلية لتدهور الخرسانة. فهي تقلل من درجة حموضة الخرسانة مما يعزز تآكل حديد التسليح. [72] ومع ذلك، نظرًا لأن ناتج كربنة Ca(OH)2، CaCO3، يشغل حجمًا أكبر، فإن مسامية الخرسانة تقل. وهذا يزيد من قوة وصلابة الخرسانة. [75]

هناك مقترحات لتقليل البصمة الكربونية للأسمنت الهيدروليكي من خلال استخدام الأسمنت غير الهيدروليكي، ملاط ​​الجير ، لتطبيقات معينة. فهو يعيد امتصاص بعض ثاني أكسيد الكربون
2أثناء التصلب، ويتطلب طاقة أقل في الإنتاج من الأسمنت البورتلاندي. [76]

تتضمن بعض المحاولات الأخرى لزيادة امتصاص ثاني أكسيد الكربون استخدام الأسمنتات القائمة على المغنيسيوم ( أسمنت سوريل ). [77] [78] [79]

انبعاثات المعادن الثقيلة في الهواء

في بعض الظروف، واعتمادًا بشكل أساسي على أصل وتركيب المواد الخام المستخدمة، يمكن لعملية التكليس عالية الحرارة للحجر الجيري والمعادن الطينية أن تطلق في الغلاف الجوي غازات وغبارًا غنيًا بالمعادن الثقيلة المتطايرة ، مثل الثاليوم، [80] والكادميوم والزئبق هما الأكثر سمية. غالبًا ما توجد المعادن الثقيلة (Tl وCd وHg و...) وكذلك السيلينيوم كعناصر أثرية في كبريتيدات المعادن الشائعة ( البيريت ( FeS 2 ) ومزيج الزنك (ZnS) والجالينا ( PbS ) و ...) الموجودة كمعادن ثانوية في معظم المواد الخام. توجد لوائح بيئية في العديد من البلدان للحد من هذه الانبعاثات. اعتبارًا من عام 2011 في الولايات المتحدة، يُسمح لأفران الأسمنت "قانونيًا بضخ سموم أكثر في الهواء مقارنة بمحارق النفايات الخطرة". [81]

المعادن الثقيلة الموجودة في الكلنكر

ينشأ وجود المعادن الثقيلة في الكلنكر من المواد الخام الطبيعية ومن استخدام المنتجات الثانوية المعاد تدويرها أو الوقود البديل . يحد الرقم الهيدروجيني المرتفع السائد في مياه مسام الأسمنت (12.5 < الرقم الهيدروجيني < 13.5) من حركة العديد من المعادن الثقيلة عن طريق تقليل قابليتها للذوبان وزيادة امتصاصها على المراحل المعدنية للأسمنت. يوجد النيكل والزنك والرصاص بشكل شائع في الأسمنت بتركيزات غير قابلة للإهمال. قد ينشأ الكروم أيضًا بشكل مباشر كشوائب طبيعية من المواد الخام أو كتلوث ثانوي من تآكل سبائك الفولاذ الكرومية الصلبة المستخدمة في مطاحن الكرات عند طحن الكلنكر. نظرًا لأن الكرومات (CrO4 2- ) سامة وقد تسبب حساسية جلدية شديدة عند تركيزات ضئيلة، فإنه يتم أحيانًا تقليله إلى Cr(III) ثلاثي التكافؤ عن طريق إضافة كبريتات الحديدوز (FeSO4 ) .

استخدام الوقود البديل والمواد الثانوية

يستهلك مصنع الأسمنت من 3 إلى 6 جيجاجول من الوقود لكل طن من الكلنكر المنتج، اعتمادًا على المواد الخام والعملية المستخدمة. تستخدم معظم أفران الأسمنت اليوم الفحم وفحم البترول كوقود أساسي، وبدرجة أقل الغاز الطبيعي ووقود الزيت. يمكن استخدام النفايات والمنتجات الثانوية المختارة ذات القيمة الحرارية القابلة للاسترداد كوقود في فرن الأسمنت (يشار إليها باسم المعالجة المشتركة )، لتحل محل جزء من الوقود الأحفوري التقليدي ، مثل الفحم، إذا كانت تلبي مواصفات صارمة. يمكن استخدام النفايات والمنتجات الثانوية المختارة التي تحتوي على معادن مفيدة مثل الكالسيوم والسليكا والألومينا والحديد كمواد خام في الفرن، لتحل محل المواد الخام مثل الطين والحجر الجيري. نظرًا لأن بعض المواد تحتوي على محتوى معدني مفيد وقيمة حرارية قابلة للاسترداد، فإن التمييز بين الوقود البديل والمواد الخام ليس واضحًا دائمًا. على سبيل المثال، تحتوي حمأة الصرف الصحي على قيمة حرارية منخفضة ولكنها مهمة، وتحترق لإعطاء رماد يحتوي على معادن مفيدة في مصفوفة الكلنكر. [82] تعتبر إطارات السيارات والشاحنات الخردة مفيدة في تصنيع الأسمنت لأنها ذات قيمة حرارية عالية والحديد الموجود في الإطارات مفيد كمادة خام. [83] : ص 27 

يتم تصنيع الكلنكر عن طريق تسخين المواد الخام داخل الموقد الرئيسي للفرن إلى درجة حرارة 1450 درجة مئوية. تصل درجة حرارة اللهب إلى 1800 درجة مئوية. تظل المادة عند 1200 درجة مئوية لمدة 12-15 ثانية عند 1800 درجة مئوية أو في بعض الأحيان لمدة 5-8 ثوانٍ (يشار إليها أيضًا باسم وقت الإقامة). توفر خصائص فرن الكلنكر هذه فوائد عديدة وتضمن تدميرًا كاملاً للمركبات العضوية وتحييدًا كاملاً للغازات الحمضية وأكاسيد الكبريت وكلوريد الهيدروجين. علاوة على ذلك، يتم تضمين آثار المعادن الثقيلة في بنية الكلنكر ولا يتم إنتاج أي منتجات ثانوية، مثل الرماد أو البقايا. [84]

تستخدم صناعة الأسمنت في الاتحاد الأوروبي بالفعل أكثر من 40% من الوقود المشتق من النفايات والكتلة الحيوية في توفير الطاقة الحرارية لعملية تصنيع الكلنكر الرمادي. وعلى الرغم من أن اختيار ما يسمى بالوقود البديل (AF) يعتمد عادة على التكلفة، إلا أن عوامل أخرى أصبحت أكثر أهمية. يوفر استخدام الوقود البديل فوائد لكل من المجتمع والشركة: ثاني أكسيد الكربون
2- الانبعاثات أقل من الوقود الأحفوري، ويمكن معالجة النفايات بشكل مشترك بطريقة فعالة ومستدامة ويمكن تقليل الطلب على بعض المواد الخام. ومع ذلك، هناك اختلافات كبيرة في حصة الوقود البديل المستخدمة بين الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي. يمكن تحسين الفوائد المجتمعية إذا زادت المزيد من الدول الأعضاء من حصتها من الوقود البديل. قامت دراسة Ecofys [85] بتقييم الحواجز والفرص لمزيد من استخدام الوقود البديل في 14 دولة عضو في الاتحاد الأوروبي. وجدت دراسة Ecofys أن العوامل المحلية تقيد إمكانات السوق إلى حد أكبر بكثير من الجدوى الفنية والاقتصادية لصناعة الأسمنت نفسها.

الأسمنت ذو البصمة المخفضة

أدت المخاوف البيئية المتزايدة والتكلفة المتزايدة للوقود الأحفوري، في العديد من البلدان، إلى انخفاض حاد في الموارد اللازمة لإنتاج الأسمنت، وكذلك النفايات السائلة (الغبار وغازات العادم). [86] الأسمنت ذو البصمة المنخفضة هو مادة أسمنتية تلبي أو تتجاوز قدرات الأداء الوظيفي للأسمنت البورتلاندي. هناك تقنيات مختلفة قيد التطوير. أحدها هو أسمنت الجيوبوليمر ، الذي يشتمل على مواد معاد تدويرها، وبالتالي يقلل من استهلاك المواد الخام والمياه والطاقة. نهج آخر هو تقليل أو القضاء على إنتاج وإطلاق الملوثات الضارة والغازات المسببة للانحباس الحراري، وخاصة ثاني أكسيد الكربون.
2[87] إعادة تدوير الأسمنت القديم في أفران القوس الكهربائي هو نهج آخر. [88] كما طور فريق من جامعة إدنبرة عملية "DUPE" القائمة على النشاط الميكروبي لـ Sporosarcina pasteurii ، وهي بكتيريا تترسب كربونات الكالسيوم، والتي عند خلطها بالرمل والبول ، يمكن أن تنتج كتل ملاط ​​بقوة ضغط تبلغ 70٪ من قوة الخرسانة. [89] يمكن العثور على نظرة عامة على الطرق الصديقة للمناخ لإنتاج الأسمنت هنا. [90]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ "Draeger: Guide for selection and use of filtering devices" (PDF) . Draeger. 22 مايو 2020. مؤرشف من الأصل (PDF) في 22 مايو 2020 . تم الاسترجاع 22 مايو 2020 .
  2. ^ أ ب رودجرز، لوسي (17 ديسمبر 2018). "مصدر انبعاث ثاني أكسيد الكربون الهائل الذي قد لا تعرفه". بي بي سي نيوز . تم الاسترجاع في 17 ديسمبر 2018 .
  3. ^ ab "Cement" (PDF) . هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) . تم الاسترجاع في 26 سبتمبر 2023 .
  4. ^ abc "Making Concrete Change: Innovation in Low-carbon Cement and Concrete". Chatham House . 13 يونيو 2018. مؤرشف من الأصل في 19 ديسمبر 2018 . تم الاسترجاع 17 ديسمبر 2018 .
  5. ^ ab Hargreaves, David (March 2013). "The Global Cement Report 10th Edition" (PDF) . International Cement Review . مؤرشف من الأصل (PDF) في 26 نوفمبر 2013.
  6. ^ كاو، تشي؛ مايرز، روبرت جيه؛ لوبتون، ريتشارد سي؛ دوان، هوابو؛ ساكي، رومان؛ تشو، نان؛ ريد ميلر، تي؛ كولين، جوناثان إم؛ جي، كوانشينج؛ ليو، جانج (29 يوليو 2020). "تأثير الإسفنج وإمكانات تخفيف انبعاثات الكربون لدورة الأسمنت العالمية". نيتشر كوميونيكيشنز . 11 (1): 3777. رمز Bibcode :2020NatCo..11.3777C. doi : 10.1038/s41467-020-17583-w . ISSN  2041-1723. PMC 7392754. PMID 32728073  . 
  7. ^ "فك شيفرة البنية الجزيئية الأساسية للأسمنت (MIT, 2009)". مؤرشف من الأصل في 21 فبراير 2013.
  8. ^ "نظرة عامة من وكالة حماية البيئة على الغازات المسببة للاحتباس الحراري". 23 ديسمبر 2015.
  9. ^ "تاريخ الخرسانة". قسم علوم وهندسة المواد، جامعة إلينوي، أوربانا-شامبين. مؤرشف من الأصل في 27 نوفمبر 2012. تم الاسترجاع في 8 يناير 2013 .
  10. ^ abcdefghi Blezard, Robert G. (12 November 2003). "The History of Calcareous Cements". في Hewlett, Peter (ed.). Lea's Chemistry of Cement and Concrete. Elsevier. ص. 1-24. ISBN 978-0-08-053541-8.
  11. ^ برابانت، مالكولم (12 أبريل 2011). ابتكر المقدونيون الأسمنت قبل الرومان بثلاثة قرون. أرشيف 9 أبريل 2019 على موقع واي باك مشين ، بي بي سي نيوز .
  12. ^ "من هرقل إلى الإسكندر الأكبر: كنوز من العاصمة الملكية المقدونية، مملكة يونانية في عصر الديمقراطية". متحف أشموليان للفنون والآثار، جامعة أكسفورد. مؤرشف من الأصل في 17 يناير 2012.
  13. ^ هيل، دونالد (19 نوفمبر 2013). تاريخ الهندسة في العصور الكلاسيكية والعصور الوسطى. روتليدج. ص. 106. ISBN 978-1-317-76157-0.
  14. ^ "تاريخ الأسمنت". www.understanding-cement.com . تم الاسترجاع في 17 ديسمبر 2018 .
  15. ^ ترينداكوستا، كاثرين (18 ديسمبر 2014). "كيف صنع الرومان القدماء الخرسانة أفضل مما نفعله الآن". جيزمودو .
  16. ^ "كيف تعمل البوزولانات الطبيعية على تحسين الخرسانة". رابطة البوزولانات الطبيعية . تم الاسترجاع في 7 أبريل 2021 .
  17. ^ Ridi, Francesca (April 2010). "Hydration of Cement: still a lot to be understanded" (PDF) . La Chimica & l'Industria (3): 110–117. مؤرشف من الأصل (PDF) في 17 نوفمبر 2015.
  18. ^ "أسمنت بوزولاني طبيعي نقي" (PDF) . مؤرشف من الأصل في 18 أكتوبر 2006. تم استرجاعه في 12 يناير 2009 .{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link). تشامورو.كوم
  19. ^ روسو، رالف (2006) "هندسة القنوات المائية: نقل المياه إلى الجماهير في روما القديمة" محفوظ في 12 أكتوبر 2008 على موقع واي باك مشين ، في الرياضيات في جمال وإدراك العمارة ، المجلد الرابع، وحدات المناهج الدراسية لزملاء معهد ييل-نيو هافن للمعلمين 1978-2012، معهد ييل-نيو هافن للمعلمين.
  20. ^ ab Cowan, Henry J. (1975). "An Historical Note on Concrete". Architectural Science Review . 18 : 10–13. doi :10.1080/00038628.1975.9696342.
  21. ^ Cabrera, JG; Rivera-Villarreal, R.; Sri Ravindrarajah, R. (1997). "خصائص ومتانة الخرسانة خفيفة الوزن قبل كولومبوس". SP-170: المؤتمر الدولي الرابع CANMET/ACI حول متانة الخرسانة . المجلد 170. ص 1215-1230. doi :10.14359/6874. ISBN 9780870316692. S2CID  138768044. {{cite book}}: |journal=تم تجاهله ( مساعدة )
  22. ^ ab Sismondo, Sergio (20 November 2009). مقدمة لدراسات العلوم والتكنولوجيا. Wiley. ISBN 978-1-4443-1512-7.
  23. ^ موكرجي، تشاندرا (2009). الهندسة المستحيلة: التكنولوجيا والإقليمية على قناة دو ميدي. مطبعة جامعة برينستون. ص 121. ISBN 978-0-691-14032-2.
  24. ^ ab < Taves, Loren Sickels (27 أكتوبر 2015). "Tabby Houses of the South Atlantic Seaboard". Old-House Journal . Active Interest Media, Inc.: 5.
  25. ^ فرانسيس، أيه جيه (1977) صناعة الأسمنت 1796-1914: تاريخ ، ديفيد وتشارلز. ISBN 0-7153-7386-2 ، الفصل 2. 
  26. ^ "من هو مكتشف الأسمنت". 12 سبتمبر 2012. مؤرشف من الأصل في 4 فبراير 2013.
  27. ^ زناتشكو-يافورسكي؛ إيل (1969). إيجور جيراسيموفيتش شيليدز، إيزوبريتاتيلتسمينتا. سابكوتا ساكارتفيلو. مؤرشفة من الأصلي في 1 فبراير 2014.
  28. ^ "تاريخ شركة لافارج للأسمنت". مؤرشف من الأصل في 2 فبراير 2014.
  29. ^ كورلاند، روبرت (2011). الكوكب الخرساني: القصة الغريبة والمثيرة للاهتمام لأكثر المواد التي صنعها الإنسان شيوعًا في العالم . أمهرست، نيويورك: كتب بروميثيوس. ص. 190. ISBN 978-1616144814.
  30. ^ فرانسيس، أيه جيه (1977) صناعة الأسمنت 1796-1914: تاريخ ، ديفيد وتشارلز. ISBN 0-7153-7386-2 ، الفصل 5. 
  31. ^ هان، توماس ف. وكيمب، إيموري ليلاند (1994). مطاحن الأسمنت على طول نهر بوتوماك . مورجانتاون، فيرجينيا الغربية: مطبعة جامعة فيرجينيا الغربية. ص. 16. ISBN 9781885907004 
  32. ^ هيويت، بيتر (2003). كيمياء ليا للأسمنت والخرسانة. باتروورث-هاينمان. ص. الفصل 1. ISBN 978-0-08-053541-8. تم أرشفة النسخة الأصلية في 1 نوفمبر 2015.
  33. ^ "عودة الأسمنت الطبيعي". مجلة العلوم الشعبية . شركة بونييه. أكتوبر 1941. ص 118.
  34. ^ ستانيسلاس سوريل (1867). "Sur un nouveau ciment magnésien". Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences ، المجلد 65، الصفحات 102-104.
  35. ^ Walling, Sam A.; Provis, John L. (2016). "أسمنتات تعتمد على المغنيسيا: رحلة 150 عامًا، وأسمنتات للمستقبل؟". المراجعات الكيميائية . 116 (7): 4170–4204. doi : 10.1021/acs.chemrev.5b00463 . ISSN  0009-2665. PMID  27002788.
  36. ^ ماك آرثر، هـ.؛ سبولدينج، د. (1 يناير 2004). علم المواد الهندسية: الخصائص، الاستخدامات، التدهور، المعالجة. إلسيفير. رقم ISBN 9781782420491.
  37. ^ "كيف تعمل الخلاطات الأسمنتية". HowStuffWorks . 26 يناير 2012 . تم الاسترجاع 2 أبريل 2020 .
  38. ^ Glasser F. (2011). تطبيق الأسمنتات غير العضوية على معالجة النفايات المشعة وتثبيتها. في: Ojovan MI (2011). دليل تقنيات معالجة النفايات المشعة المتقدمة. Woodhead، Cambridge، 512 صفحة.
  39. ^ عبد الرحمن ر.و، رحيموف ر.ز، رحيموفا ن.ر، أوجوفان م. آي (2015). مواد أسمنتية لتثبيت النفايات النووية. وايلي، تشيتشيستر 232 صفحة.
  40. ^ Holland, Terence C. (2005). "دليل مستخدم دخان السيليكا" (PDF) . جمعية دخان السيليكا ووزارة النقل الأمريكية، التقرير الفني للإدارة الفيدرالية للطرق السريعة FHWA-IF-05-016 . تم الاسترجاع في 31 أكتوبر 2014 .
  41. ^ Kosmatka, S.; Kerkhoff, B.; Panerese, W. (2002). تصميم ومراقبة الخلطات الخرسانية (الطبعة 14). رابطة أسمنت بورتلاند، سكوكى، إلينوي.
  42. ^ Gamble, William. "Cement, Mortar, and Concrete". في Baumeister؛ Avallone؛ Baumeister (eds.). دليل مارك للمهندسين الميكانيكيين (الطبعة الثامنة). McGraw Hill. القسم 6، الصفحة 177.
  43. ^ إدارة الطرق السريعة الفيدرالية الأمريكية . "الرماد المتطاير". مؤرشف من الأصل في 21 يونيو 2007. تم الاسترجاع في 24 يناير 2007 .
  44. ^ إدارة الطرق السريعة الفيدرالية الأمريكية . "Silica Fume". مؤرشف من الأصل في 22 يناير 2007. تم الاسترجاع في 24 يناير 2007 .
  45. ^ Justnes, Harald; Elfgren, Lennart; Ronin, Vladimir (2005). "Mechanism for performance of energyetically modified cement versus corresponding blended cement" (PDF) . Cement and Concrete Research . 35 (2): 315–323. doi :10.1016/j.cemconres.2004.05.022. مؤرشف من الأصل (PDF) في 10 يوليو 2011.
  46. ^ باي، جي سي (1999). أسمنت بورتلاند . الطبعة الثانية، توماس تيلفورد. ص 206-208. رقم ISBN 0-7277-2766-4 
  47. ^ Zhang, Liang; Su, Muzhen; Wang, Yanmou (1999). "تطوير استخدام أسمنت السلفو- والفيروألومينات في الصين". التقدم في أبحاث الأسمنت . 11 : 15-21. doi :10.1680/adcr.1999.11.1.15.
  48. ^ Munsell, Faith (31 ديسمبر 2019). "شبكة خرسانية: متى تستخدم شبكة الألياف أو شبكة الأسلاك | مجمعات الموانئ". مجمعات الموانئ . تم الاسترجاع في 19 سبتمبر 2022 .
  49. ^ "دليل الجص / الجص" (PDF) . Cement.org . 2003. ص. 13 . تم الاسترجاع في 12 أبريل 2021 .
  50. ^ برنارد، مايكل (30 مايو 2024). "العديد من الطرق الأسمنتية الخضراء تمر عبر أفران القوس الكهربائي الفولاذية". CleanTechnica . تم الاسترجاع في 11 يونيو 2024 .
  51. ^ "استخدام المنتجات القائمة على الأسمنت خلال أشهر الشتاء". sovchem.co.uk . 29 مايو 2018. مؤرشف من الأصل في 29 مايو 2018.
  52. ^ ab Scrivener, KL, Crumbie, AK, and Laugesen P. (2004). "منطقة انتقال الواجهة (ITZ) بين عجينة الأسمنت والركام في الخرسانة." Interface Science، 12 (4) ، 411–421. doi: 10.1023/B:INTS.0000042339.92990.4c.
  53. ^ abc HFW Taylor, Cement chemistry, الطبعة الثانية. لندن: T. Telford، 1997.
  54. ^ "Construction Information Sheet No 26 (revision2)" (PDF) . hse.gov.uk. مؤرشف من الأصل (PDF) في 4 يونيو 2011 . تم الاسترجاع في 15 فبراير 2011 .
  55. ^ "CIS26 – cement" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 4 يونيو 2011 . تم الاسترجاع 5 مايو 2011 .
  56. ^ هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. "تقرير برنامج المعادن للأسمنت التابع لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. (يناير 2011)" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 8 أكتوبر 2011.
  57. ^ إدواردز، ب؛ ماكافري، ر. دليل الأسمنت العالمي 2010. منشورات برو، مؤرشفة في 3 يناير 2014 على موقع واي باك مشين . إبسوم، المملكة المتحدة، 2010.
  58. ^ "باكستان تخسر حصة سوق الأسمنت الأفغانية لصالح إيران". مراجعة الأسمنت الدولية . 20 أغسطس 2012. مؤرشف من الأصل في 22 سبتمبر 2013. تم الاسترجاع 2 نوفمبر 2024 .
  59. ^ غرفة أخبار ICR. باكستان تخسر حصة في سوق الأسمنت الأفغانية لصالح إيران أرشيف 22 سبتمبر 2013 على موقع واي باك مشين . تم استرجاعه في 19 نوفمبر 2013.
  60. ^ يان، لي يونج (7 يناير 2004) الطريق إلى الأمام في الصين ممهد بالأسمنت، آسيا تايمز
  61. ^ "الصين الآن رقم 1 في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون؛ الولايات المتحدة في المركز الثاني: مزيد من المعلومات". NEAA . 19 يونيو 2007. مؤرشف من الأصل في 3 يوليو 2007.
  62. ^ "طلب الصين على الأسمنت سيتجاوز المليار طن في 2008". CementAmericas . نوفمبر 2004. مؤرشف من الأصل في 27 أبريل 2009.
  63. ^ "استخدامات الفحم والأسمنت". رابطة الفحم العالمية. مؤرشف من الأصل في 8 أغسطس 2011.
  64. ^ Scalenghe, R.; Malucelli, F.; Ungaro, F.; Perazzone, L.; Filippi, N.; Edwards, AC (2011). "تأثير 150 عامًا من استخدام الأراضي على مخزونات الكربون البشرية والطبيعية في منطقة إميليا رومانيا (إيطاليا)". العلوم البيئية والتكنولوجيا . 45 (12): 5112-5117. رمز Bibcode :2011EnST...45.5112S. doi :10.1021/es1039437. PMID  21609007.
  65. ^ "EIA – Emissions of Greenhouse Gases in the US 2006-Carbon Dioxide Emissions". وزارة الطاقة الأمريكية. مؤرشف من الأصل في 23 مايو 2011.
  66. ^ مطر، و.؛ الشرفاء، أ.م. (2017). "إيجاد التوازن بين الربح وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في صناعة الأسمنت السعودية". المجلة الدولية للتحكم في غازات الاحتباس الحراري . 61 : 111-123. رمز Bibcode :2017IJGGC..61..111M. doi : 10.1016/j.ijggc.2017.03.031 .
  67. ^ "اتجاهات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية: تقرير 2014" (PDF) . وكالة تقييم البيئة الهولندية ومركز البحوث المشترك للمفوضية الأوروبية. 2014. مؤرشف من الأصل (PDF) في 14 أكتوبر 2016.
  68. ^ ماهاسينان، ناتيسان؛ سميث، ستيف؛ همفريزم كينيث؛ كايا، ي. (2003). "صناعة الأسمنت وتغير المناخ العالمي: انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الحالية والمحتملة في صناعة الأسمنت في المستقبل". تقنيات التحكم في غازات الاحتباس الحراري – المؤتمر الدولي السادس . أكسفورد: بيرغامون. ص 995-1000. ISBN  978-0-08-044276-1.
  69. ^ "الأسمنت المخلوط". ساينس دايركت . 2015. تم الاسترجاع في 7 أبريل 2021 .
  70. ^ شانداك، شوبهيت. "تقرير عن صناعة الأسمنت في الهند". scribd. مؤرشف من الأصل في 22 فبراير 2012. تم الاسترجاع في 21 يوليو 2011 .
  71. ^ "أول مصنع أسمنت خالٍ من الانبعاثات في العالم يتشكل في النرويج". Euractiv.com Ltd. 13 ديسمبر 2018.
  72. ^ ab Pade, Claus; Guimaraes, Maria (1 September 2007). "امتصاص ثاني أكسيد الكربون للخرسانة في منظور 100 عام". أبحاث الأسمنت والخرسانة . 37 (9): 1348–1356. doi :10.1016/j.cemconres.2007.06.009. ISSN  0008-8846.
  73. ^ Xi, Fengming; Davis, Steven J.; Ciais, Philippe; Crawford-Brown, Douglas; Guan, Dabo; Pade, Claus; Shi, Tiemao; Syddall, Mark; Lv, Jie; Ji, Lanzhu; Bing, Longfei; Wang, Jiaoyue; Wei, Wei; Yang, Keun-Hyeok; Lagerblad, Björn (ديسمبر 2016). "الامتصاص العالمي الكبير للكربون من خلال كربنة الأسمنت". Nature Geoscience . 9 (12): 880–883. Bibcode :2016NatGe...9..880X. doi :10.1038/ngeo2840. ISSN  1752-0908.
  74. ^ ab Cao, Zhi; Myers, Rupert J.; Lupton, Richard C.; Duan, Huabo; Sacchi, Romain; Zhou, Nan; Reed Miller, T.; Cullen, Jonathan M.; Ge, Quansheng; Liu, Gang (29 يوليو 2020). "تأثير الإسفنج وإمكانات تخفيف انبعاثات الكربون لدورة الأسمنت العالمية". Nature Communications . 11 (1): 3777. Bibcode :2020NatCo..11.3777C. doi : 10.1038/s41467-020-17583-w . hdl : 10044/1/81385 . ISSN  2041-1723. PMC 7392754. PMID 32728073  . 
  75. ^ كيم، جين-كييون؛ كيم، تشين-يونج؛ يي، سيونج-تاي؛ لي، يون (1 فبراير 2009). "تأثير الكربنة على رقم الارتداد وقوة الضغط للخرسانة". الأسمنت والمركبات الخرسانية . 31 (2): 139-144. doi :10.1016/j.cemconcomp.2008.10.001. ISSN  0958-9465.
  76. ^ كينت، دوغلاس (22 أكتوبر 2007). "الرد: الجير خيار أكثر اخضرارًا من الأسمنت، كما يقول دوغلاس كينت". الغارديان . ISSN  0261-3077 . تم الاسترجاع في 22 يناير 2020 .
  77. ^ ""أسمنت 'سلبي الكربون' من شركة نوفاسيم"". الجمعية الأمريكية للسيراميك . 9 مارس 2011. تم الاسترجاع في 26 سبتمبر 2023 .
  78. ^ "Novacem". imperialinnovations.co.uk . مؤرشف من الأصل في 3 أغسطس 2009.
  79. ^ جها، ألوك (31 ديسمبر 2008). "كشف النقاب عن: الأسمنت الذي يأكل ثاني أكسيد الكربون". الجارديان . لندن. مؤرشف من الأصل في 6 أغسطس 2013. تم الاسترجاع في 28 أبريل 2010 .
  80. ^ "ورقة حقائق عن الثاليوم" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 11 يناير 2012 . تم الاسترجاع في 15 سبتمبر 2009 .
  81. ^ بيركس، هوارد (10 نوفمبر 2011). "لوائح وكالة حماية البيئة تمنح الأفران الإذن بالتلوث: NPR". NPR.org . مؤرشف من الأصل في 17 نوفمبر 2011. تم الاسترجاع في 17 نوفمبر 2011 .
  82. ^ "المبادئ التوجيهية لاختيار واستخدام الوقود والمواد الخام في عملية تصنيع الأسمنت" (PDF) . مجلس الأعمال العالمي للتنمية المستدامة. 1 يونيو 2005. مؤرشف من الأصل (PDF) في 10 سبتمبر 2008.
  83. ^ "زيادة استخدام الوقود البديل في مصانع الأسمنت: أفضل الممارسات الدولية" (PDF) . مؤسسة التمويل الدولية، مجموعة البنك الدولي. 2017.
  84. ^ "الإسمنت والخرسانة والاقتصاد الدائري" (PDF) . cembureau.eu . مؤرشف من الأصل (PDF) في 12 نوفمبر 2018.
  85. ^ دي بير، جيروين وآخرون (2017) حالة وآفاق المعالجة المشتركة للنفايات في مصانع الأسمنت بالاتحاد الأوروبي أرشيف 30 ديسمبر 2020 على موقع واي باك مشين . دراسة ECOFYS.
  86. ^ "الوقود البديل في تصنيع الأسمنت – كتيب CEMBUREAU، 1997" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2 أكتوبر 2013.
  87. ^ "مهندسون يطورون أسمنتًا ببصمة أقل من ثاني أكسيد الكربون والطاقة بنسبة 97 بالمائة - DrexelNow". DrexelNow . 20 فبراير 2012. مؤرشف من الأصل في 18 ديسمبر 2015 . تم الاسترجاع 16 يناير 2016 .
  88. ^ "كيفية صنع الخرسانة منخفضة الكربون من الأسمنت القديم". مجلة الإيكونوميست . ISSN  0013-0613 . تم الاسترجاع في 27 أبريل 2023 .
  89. ^ Monks, Kieron (22 May 2014). "هل ستعيش في منزل مصنوع من الرمل والبكتيريا؟ إنها فكرة جيدة بشكل مدهش". CNN. مؤرشف من الأصل في 20 يوليو 2014. تم الاسترجاع 20 يوليو 2014 .
  90. ^ “Top-Innovationen 2020: Zement lässt sich auch klimafreundlich produzieren”. www.spektrum.de (باللغة الألمانية) . تم الاسترجاع في 28 ديسمبر 2020 .

قراءة إضافية

  • تايلور، هاري ف.و. (1997). كيمياء الأسمنت. توماس تيلفورد. ISBN 978-0-7277-2592-9.
  • بيتر هيوليت؛ مارتن ليسكا (2019). كيمياء ليا للأسمنت والخرسانة. باتروورث-هاينمان. رقم ISBN 978-0-08-100795-2.
  • أيتسين، بيير كلود (2000). "أسمنت الأمس واليوم: خرسانة الغد". أبحاث الأسمنت والخرسانة . 30 (9): 1349-1359. doi :10.1016/S0008-8846(00)00365-3.
  • فان أوس، هندريك جي؛ بادوفاني، إيمي سي. (2002). "تصنيع الأسمنت والبيئة، الجزء الأول: الكيمياء والتكنولوجيا". مجلة علم البيئة الصناعية . 6 (1): 89-105. رمز Bibcode :2002JInEc...6...89O. doi :10.1162/108819802320971650. S2CID  96660377.
  • فان أوس، هندريك جي؛ بادوفاني، إيمي سي. (2003). "تصنيع الأسمنت والبيئة، الجزء الثاني: التحديات والفرص البيئية" (PDF) . مجلة علم البيئة الصناعية . 7 (1): 93-126. Bibcode :2003JInEc...7...93O. CiteSeerX  10.1.1.469.2404 . doi :10.1162/108819803766729212. S2CID  44083686. مؤرشف من الأصل (PDF) في 22 سبتمبر 2017. تم الاسترجاع 24 أكتوبر 2017 .
  • ديولالكار، إس بي (2016). تصميم مصانع الأسمنت الخضراء . أمستردام: باتروورث-هاينمان. رقم ISBN 9780128034354. OCLC  919920182.
  • فريدريش دبليو لوخر: الأسمنت: مبادئ الإنتاج والاستخدام ، دوسلدورف، ألمانيا: Verlag Bau + Technik GmbH، 2006، ISBN 3-7640-0420-7 
  • جافيد آي. باتي، ف. ماكجريجور ميلر، ستيفن إتش. كوزماتكا؛ المحررون: الابتكارات في تصنيع الأسمنت البورتلاندي ، SP400، رابطة الأسمنت البورتلاندي ، سكوكى، إلينوي، الولايات المتحدة، 2004، ISBN 0-89312-234-3 
  • "لماذا تشكل انبعاثات الأسمنت أهمية في تغير المناخ" أرشيف 21 مارس 2019 على موقع واي باك مشين Carbon Brief 2018
  • نيفيل، أيه إم (1996). خصائص الخرسانة. الطبعة الرابعة والأخيرة . بيرسون، برنتيس هول. رقم ISBN 978-0-582-23070-5. OCLC  33837400.
  • تايلور، إتش إف دبليو (1990). كيمياء الأسمنت . أكاديميك بريس. ص. 475. رقم ISBN 978-0-12-683900-5.
  • أولم، فرانز جوزيف؛ رولاند جيه-إم. بيلينك؛ أكيهيرو كوشيما؛ روزبه شاهسافاري؛ كريستين جيه. فان فليت؛ ماركوس جيه. بويلر؛ سيدني ييب (2009). "نموذج جزيئي واقعي لهيدرات الأسمنت". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 106 (38): 16102-16107. رمز Bibcode : 2009PNAS..10616102P. doi : 10.1073/pnas.0902180106 . PMC  2739865. PMID  19805265 .
تحتوي ويكيميديا ​​كومنز على وسائط متعلقة بـالأسمنت .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cement&oldid=1255011873"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate