חומרי בניה/חומרי מליטה/צמנט: הבדלים בין גרסאות בדף
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
אין תקציר עריכה |
אין תקציר עריכה |
||
שורה 6:
[[תמונה:Klinker.JPG|שמאל|ממוזער|250px|קלינקר]]
חומרי הגלם ליצור הקלינקר הם [[w:he:אבן גיר|אבן גיר]], [[w:he:חול|חול]] [[w:he:קוורץ|קוורצי]] ו[[w:he:חרסית|חרסית]]. אבן הגיר מהווה מקור ל[[w:he:סידן|סידן]] (C). החול מהווה מקור ל[[w:he:צורן|צורן]] (S). והחרסית מהווה מקור ל[[w:he:חמרן|חמרן]] (A). מאחר והחרסית איננה [[w:he:מינרל|מינרל]] נקי, היא מכילה גם [[w:he:ברזל|ברזל]] (F).
את חומרי הגלם טוחנים, ולאחר מכן קולים. במתקנים חדשים, הקליה מורכבת ממספר שלבים, המאפשרים מעבר חום בין תוצרי הקליה וגזי הפליטה, לבין חומרי הגלם. בצורה זו מפיקים יעילות גבוהה יותר בתהליך. עיקר הקליה מתבצעת בכבשן סובב. כבשן זה הוא למעשה צינור ארוך ורחב הסובב על צירו, ובעל שיפוע מתון היורד לכיוון היציאה. הצינור מצופה מצידו הפנימי בלבנים קרמיות מבודדות, המגנות עליו מהחום בצידו הפנימי, ומונעות בזבוז אנרגיה לסביבה. במרכז הצינור, בצד היציאה מהכבשן, מתבצעת בעירה של חומר דלק, כגון אבקת פחם או מזוט, המהווה את מקור החום לקליה. חומרי הגלם נכנסים מצידו הגבוה של הכבשן ונעים בהדרגה לכיוון היציאה. הטמפרטורה בכבשן נעה בין 1400 ל- 1640 מע"צ. כשחומרי הגלם מתחממים, קורים מספר תהליכים.
ראשית, חומרי הגלם מאבדים את מי המבנה שלהם. בשלב הבא, הגיר מתפרק לדו תחמוצת הפחמן ולסיד שרוף (תחמוצת הסידן - CaO). תהליך זה מתחיל כבר ב- 600 מע"צ, אבל מתרחש בצורה יעילה בין 800 ל- 1200 מע"צ. בשלב זה, חומרי הגלם עדיין במצב מוצק. כאשר הטמפרטורה בסביבות 1400 מע"צ, תחמוצות החמרן והברזל הופכות לנוזלים צמיגים. טמפרטורה זו נקראת טמפרטורת הבציקה. מעבר פאזה זה מתאפשר הודות לסביבה הבסיסית אותה מספק הסיד השרוף. ללא נוכחות הסיד, חומרים אלה היו נשארים מוצקים, כפי שקורה בהכנת קרמיקה. בסביבה הנוזלית, התהליכים הכימים מתרחשים בקצב גבוה יותר, והסיד מגיב עם תחמוצות הצורן ליצירת [[w:he:אליט|אליט]] ו[[w:he:בליט|בליט]], שהם מרכיבי הקלינקר העיקריים. ככול שטמפרטורת הכבשן עולה, כך נוצר יותר אליט. הבצק הצמיג של הפזות הנוזליות והמוצקות בקלינקר מתכדרר בתנועה הסיבובית של הכבשן.
הקלינקר יוצא מהכבשן בצורת אגרגטים בגודל של מספר מילמטרים עד מספר סנטימטרים. כשהקלינקר יוצא מהכבשן הוא מקורר במהירות בזרם אוויר חזק, ועובר לאחסון או ישירות לטחינה.
שורה 16:
===יצור סיגים===
הסיגים הם תוצר לואי של תעשיית ה[[w:he:פלדה|פלדה]]. בתהליך יצור הפלדה, משתמשים
===טחינה וערבוב===
שורה 30:
==כימיה של חומרים צמנטים==
מרבית החומרים הצמנטים מורכבים מתרכובות של תחמוצות [[w:he:סידן|סידן]], [[w:he:צורן|צורן]] ו[[w:he:אלומיניום|אלומיניום]] שלהן מבנה אמורפי. לצורך פישוט הכתיבה של הנוסחאות, מקובל ליצג כל תחמוצת באות אחת:<br />
C - תחמוצת סידן CaO<br />
S - [[w:he:צורן דו-חמצני|תחמוצת צורן]] SiO<sub>2</sub><br />
A - תחמוצת אלומיניום Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub><br />
F - תחמוצת ברזל Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub><br />
H - תחמוצת המימן (
הכימיה של החומרים הצמנטים מורכבת ביותר, ולכן מקובל להתייחס למינרליים הראשיים של צמנט פורטלנד (אליט ובליט)כאל מודל מייצג של המערכות הצמנטיות. התהליך הכימי של התקשרות והתקשות של חומר מליטה הידראולי נקרא '''הידרציה'''. ההתקשרות היא למעשה תוצאה פיזיקלית של ההידרציה.
תהליך ההידרציה מורכב ממספר שלבים ותהליכים. בחלוקה גסה, התהליכים הם: התמוססות מרכיבי ה'''צמנט''' במים ושקיעה של '''ג'ל צמנטי'''. הג'ל הצמנטי מורכב מאוליגומרים (שרשראות קצרות) של C-S-H (ע"פ הקיצורים המופיעים למעלה) בעלות שרשרת מרכזית של S העטופה ב- C. המים (H) מהווים חלק מהמבנה המרחבי של כל שרשרת כזו. היחס בין המרכיבים אינו קבוע, אבל בג'ל של צמנט פורטלנד, יחס הסיד (C) ל[[w:he:צורן דו-חמצני|סיליקה]] (S) הממוצע הוא כ- 1.7. מכיוון שיחס הסיד לסיליקה באליט ובבליט גדול יותר, בהדרציה שלהם משתחרר סיד עודף (CH).
חומרים שונים יוצרים בהדרציה ג'לים צמנטים בעלי תכונות שונות, ובעלי הרכב כימי שונה. לדוגמה, יחס הסיד לסיליקה בג'ל המתקבל בתגובה פוצלנית של [[w:he:מיקרו-סיליקה|מיקרו-סיליקה]] הוא 1.1, בעוד יחס זה בג'ל המתקבל מתגובה פוצלנית של [[w:he:זכוכית|זכוכית]] טחונה הוא 1.75.
לא הרבה ידוע על הכימיה של ההידרציה של צמנטים מעורבים. רבים מהחומרים הפוצלנים המשמשים בצמנטים המעורבים עשויים לעבור הידרציה גם שלא בנוכחות סיד, אם ה- [[w:he:pH|pH]] גבוה דיו. הג'ל הצמנטי שחומרים אלו יוצרים שונה אף הוא, וכנראה הוא מהווה מפתח לעמידות שלהם בתנאי סביבה קיצוניים.
קצב ההידרציה תלוי בשני גורמים: דקות הטחינה והכימיה. ככול שה'''צמנט''' טחון דק יותר, כך קצב ההידרציה מהיר יותר. תופעה זו היא תולדה של שני גורמים: שטח פנים ותווך לדיפוזיה. ההידרציה של ה'''צמנט''' עם המים מתרחשת על שטח הפנים של גרגרי ה'''צמנט'''. ככול שה'''צמנט''' טחון דק יותר, שטח הפנים שלו גדול יותר, ויותר '''צמנט''' עובר הידרציה בו זמנית. מוצרי ההידרציה הראשונים שוקעים על-פני גרגרי ה'''צמנט''' ומונעים את המשך ההידרציה המהירה. בשלב זה, הדיפוזיה של מרכיבי ה'''צמנט''' המומסים דרך הקליפה של מוצרי ההידרציה מהווה את הגורם קובע הקצב בהידרציה. לכן, ככול שההידרציה מתקדמת קצב ההידרציה יורד. זהו גם העיקרון המעקב את ההידרציה של ה[[w:he:טריקלציום אלומינט|טריקלציום אלומינט]]. הגבס מתמוסס מיד כאשר ה'''צמנט''' נוגע במים. הסולפט מהגבס מגיב מיד עם הטריקלציום אלומינט ויוצר [[w:he:אטרנגיט|אטרנגיט]] על-פני הטריקלציום אלומינט, ובצורה זו מעקב את ההידרציה של הטריקלציום אלומינט, שללא עיקוב זה היה מביא להתקשרות של העיסה הצמנטית תוך דקות.
לכול [[w:he:מינרל|מינרל]] ממרכיבי ה'''צמנט''' יש קצב הידרציה משלו. ללא עיקוב, הטריקלציום אלומינט עובר הידרציה תוך דקות ספורות. האליט עובר הידרציה תוך שעות. והבליט עובר הידרציה תוך כיומיים. חומרים פוצלנים עוברים הידרציה, בדרך כלל, בקצב איטי יותר. מיקרו-סיליקה עוברת הידרציה תוך יום, בערך, עקב גודלה הקטן. סיגים עוברים הידרציה בקצב יותר איטי מאשר בליט ולכן '''צמנט''' סיגים עובר טחינה דקה יותר מאשר צמנט פורטלנד. אפר פחם עובר הידרציה בסדר גודל של שבועות וחודשים.
==צמנט פורטלנד==
שורה 77:
אחוז קלינקר ב'''צמנט''' מצוין על ידי האותיות A, B, C. כאשר האות A מציינת אחוז גבוה של קלינקר, האות B מציינת אחוז נמוך של קלינקר, והאות C מציינת אחוז נמוך מאוד של קלינקר (ב'''צמנט''' סיגים בלבד) בתערובת. מהוא אחוז גבוה ומהוא נמוך, תלוי בסוג התוסף בתערובת. לדוגמה, עבור '''צמנט''' מעורב עם מיקרו-סיליקה (CEM II/A-D) אחוז גבוה של קלינקר הןא 90-94. בעוד עבור '''צמנט''' סיגים, אחוז גבוה (CEM III/A) הוא 35-64, ואחוז נמוך מאוד (CEM III/C) הוא 5-19.<br />
סוג התוסף מצוין על ידי אות המופרדת במקף מהאות המציינת את אחוז הקלינקר. התוספים הנפוצים בארץ הם:<br />
[[w:he:אפר פחם|אפר פחם]] - V (גם W)<br />
אבן [[w:he:גיר|גיר]] טחונה - L, ו- LL<br />
סיגים - S<br />
[[w:he:מיקרו-סיליקה|מיקרו-סיליקה]] - D<br />
סיווג לפי חוזק תקני נעשה ע"פ דרישה לחוזק מינימלי לחוזק של תערובת [[בטון]] תקנית שנעשית מהבטון, וחוזקה התקני נבדק בגיל 28 יום. סוגי החוזק התקני של הצמנטים הנמכרים בארץ: 42.5 ו- 52.5 מגפ"ס.
| |||