צמנט – הבדלי גרסאות

 

== הגדרות ==

 

מונחים קרובים הם:

 

 

 

== היסטוריה ==

===מהתקופה הפרה-היסטורית עד סוף התקופה הרומית===

מבני האבן הראשונים, מתקופות פרה-היסטוריות ב[[יוון]], נבנו כך שמשקל האבנים עצמן הוא המחזיק אותן במקומן. מבנים מסוג זה הם בעלי יציבות מוגבלת, ודורשים סיתות מדויק של האבנים. מבנים העשויים לִבְנֵי טיט (בוץ) נבנו אף הם כבר בתקופות קדומות ואף מוזכרים ב[[תורה]]. במבנים אלה, הטיט גם שימש כחומר מליטה בין הלבנים. אך מכיוון שהטיט הוא חומר מליטה אווירי הנמס במים, מבנים מסוג זה שרדו רק באקלים מדברי. ב[[מסופוטמיה]], לבני חרס, שהם למעשה לבני טיט שרופות, הודבקו זו לזו על ידי חומר ביטומני, שמקורו בחי והצומח הקדום. אבל סוג בנייה זה היה מוגבל לאזורים בהם ניתן היה למצוא [[ביטומן]] כמו [[אספלט]] או [[זפת]].

מכיוון שהמלט הרומי זקוק למים על-מנת להתקשר כימית, מרבית המבנים ההיסטוריים ששרדו מ[[התקופה הרומית]], הם כאלה שנבנו באזורים ובתקופות בהם הלחות באוויר הייתה מספקת להתקשרות והתקשות מלט זה.

 

 

למרות שהרומאים תיעדו בכתב את מפרט הכנת סוגי המלט והבטון, עם נפילת [[הקיסרות הרומית|האימפריה הרומית]], חלה הידרדרות באיכות הצמנט והמלט. במבנים מהמאה התשיעית עד [[המאה ה-11]] לספירה, איכות המלט הגיעה לשפל. הסיד ששימש להכנת מלט לא נשרף כראוי, והשימוש בחומרים פוצולאנים פסק לחלוטין בחלקים של [[אירופה]], כתוצאה מהיעלמות תרבות הבנייה הרומית.

המעבר ל[[כבשן]] סובב רציף, המצאתו של תומאס קרמפטון מ-[[1877]], היה הצעד הטכנולוגי הבא לשיפור הצמנט, יעילות הייצור שלו ובקרת האיכות. בעיות רבות נתגלו סביב הפעלת כבשן זה, ופיתוחו נמשך עד סוף [[המאה ה-19]]. ב-[[1898]], ב[[ארצות הברית]] נבנה הכבשן הסובב הראשון שעבד כמעט ללא תקלות, וב-[[1900]] נבנו באנגליה ששה כבשנים כאלה שעבדו ברצף זה אחר זה. הכבשנים הסובבים הראשונים שימשו בעיקר לתפוקה אחידה, ופחות לשם הגברת התפוקה.

 

 

במהלך [[המאה ה-20]], חוזקו של הצמנט פורטלנד הכפיל את עצמו פי חמישה, פחות או יותר. במהלך עשרות השנים האחרונות, נכנסו שיפורים נוספים בטכנולוגיית הייצור של הצמנט, ובכימיה של צמנטים מעורבים. מרבית התעשייה עברה לתהליכי ייצור יבשים, שהם חסכוניים יותר באנרגיה. שיטת טחינה חדשה - ''מטחנת גלילים'' - הולכת ותופסת בהדרגה את מקומן של מטחנות הכדורים. מטחנת גלילים מאפשרת שליטה טובה יותר של דוק הטחינה, והיא חסכונית יותר באנרגיה.

צמנטים מעורבים המכילים אחוזים גבוהים של תוצרי לוואי מתעשיות אחרות, הם אחד הכיוונים העיקריים בפיתוח צמנט בחצי המאה האחרונה. [[אפר פחם]] מ[[תחנת כח|תחנות כח]], המהווה חומר פסולת זול שמעוניינים להיפטר מהם באופן שאינו מזיק, וכך גם אפר מבערה של תוצרים חקלאיים, כמו קליפות [[אורז]] ו[[קנה סוכר]] סחוט, ואפר ממקורות אחרים הם תוספים פוצלנים, ולפעמים חומרים בעלי תכונות מליטה משל עצמם, שיכולים להחליף אחוז ניכר מהצמנט בצמנט-פורטלנד מעורב.

 

 

==ייצור צמנט==

 

===ייצור קלינקר===

[[קובץ:Clinker.jpg|שמאל|ממוזער|250px|קלינקר]] [[קובץ:Kiln ciment.png|שמאל|ממוזער|250px|כבשן סובב]]

חומרי הגלם לייצור הקלינקר הם [[אבן גיר]], [[חול]] [[קוורץ|קוורצי]] ו[[חרסית]]. אבן הגיר מהווה מקור ל[[סידן]] (Ca). החול מהווה מקור ל[[צורן]] (Si). והחרסית מהווה מקור ל[[חמרן]] (Al). מאחר שהחרסית איננה [[מינרל]] נקי, היא מכילה גם [[ברזל]] (Fe).

 

===ייצור סיגים===

 

===טחינה וערבוב===

הסיגים והקלינקר, כמות שהם, כמעט שאינם מגיבים עם מים. הסיבה לכך היא שהתגובה עם המים מתבצעת רק על שטח הפנים, ושטח הפנים המתקבל אינו גדול. על-מנת שיהיה ניתן להשתמש בהם כחומר מליטה, יש לטחון אותם לאבקה דקה. דקות הטחינה מבוטאת בשטח הפנים הסגולי, כלומר בשטח הפנים ליחידת משקל. [[שטח פנים סגולי]] אופייני של צמנט נע מ 300 עד 600 מ"ר לק"ג. ככול שדקות הטחינה גדולה יותר, כך העבידות וקצב ההידרציה יהיו גדולים יותר. [[צמנט פורטלנד]], העשוי ברובו מקלינקר, נטחן לדקות נמוכה מזו של צמנט סיגים. זאת מכיוון שקצב ההידרציה הסגולי של הסיגים קטן יותר, ויש לפצות על-כך על ידי הגדלת שטח הפנים. שטח פנים גדול מאוד, גם הוא אינו רצוי, שכן הוא יגרום לצמנט להתקשר מהר מידי.

 

 

===הגדלת נפח===

הגדלת נפח העיסה הצמנטית לאחר שהתקשתה עשוי לגרום נזק רב למבנה. הגדלת נפח העיסה הקשויה עשוי להיגרם מהידרציה מאוחרת של סיד שרוף עד מוות (תחמוצת הסידן C), הידרציה של מגנזיה ([[תחמוצת המגנזיום]] M), או היווצרות אטרינגיט עקב עודף סולפטים.

 

 

===משקל סגולי===

משקל סגולי הוא המשקל ליחידת נפח. כדי למדוד משקל סגולי של '''צמנט''', שוקלים דוגמת צמנט ומכניסים אותה לבקבוק לשטליה (ראו תמונה) הממולא עד קן האפס בנפט. באמצעות בקבוק לשטליה מודדים את נפח הדוגמה ומחלקים במשקלה.

 

==כימיה של חומרים צמנטים==

מרבית החומרים הצמנטים מורכבים מתרכובות של תחמוצות [[סידן]], [[צורן]] ו[[אלומיניום]] שלהן מבנה אמורפי. לצורך פישוט הכתיבה של הנוסחאות, מקובל ליצג כל תחמוצת באות אחת:{{ש}}

C - תחמוצת סידן CaO{{ש}}

 

==סיווג צמנט==

תקן ישראלי מס' 1 מסווג את סוגי ה'''צמנט''' לפי תקן ארופאי EN:197-1:2000. התקן מחלק את סוגי הצמנט המסחריים לפי הרכבם, חוזק תקני בגיל 28 יום, ומהירות היתקשות. הסיווג לפי הרכב מבחין בחמישה סוגים:{{ש}}

CEM I - צמנט פורטלנד (צ"פ){{ש}}

[[מיקרו-סיליקה]] - D{{ש}}

 

 

סיווג לפי מהירות היתקשות הוא R עבור '''צמנט''' מהיר התקשות (בעל חוזק גבוה בגיל מוקדם), ו- N עבור '''צמנט''' רגיל.

 

==סוגי צמנט מיוחדים==

מרבית הצמנט בשימוש הוא צמנט פורטלנד וצמנט פורטלנד מעורב. על-מנת לתת מענה לצרכים מיוחדים, פותחו צמנטים לשימושים ספציפיים. צמנטים אלו לרוב יקרים יותר מצמנט פורטלנד, או שיש להם מגבלות שימוש.

 

===צמנט חסין סולפטים===

צמנט זה מכיל תכולה נמוכה של טריקלציום אלומינט, שהוא הרכיב הרגיש לסולפטים בצמנט פורטלנד. צמנט זה מיועד לשימוש במקומות חשופים למים עם ריכוז סולפט גבוה. למעשה, בבטון שמיוצר עם יחס מים לצמנט נמוך, צמנט חסין סולפטים לא נותן עמידות טובה יותר מצמנט פורטלנד רגיל או מעורב. מסיבות אלו ואחרות, צמנט חסין סולפטים אינו מיוצר ונמכר בישראל.

 

===צמנט לבן===

צמנט זה משמש לייצור של אלמנטים ארכיטקטוניים בצבע לבן, או בצבע אחר על ידי הוספת פיגמנט מתאים.

 

 

===צמנט חוזק מוקדם גבוה===

צמנט בעל חוזק מוקדם גבוה משמש כשיש צורך בפרוק מוקדם של ה[[טפסות]], מסיבות שקשורות בניהול פרויקט הבנייה. צמנט בעל חוזק מוקדם גבוה מסומן באות R. חוזק מוקדם גבוה, מביא בדרך כלל לחוזק מאוחר נמוך יחסית ממה שהיה מתקבל מצמנט בעל הרכב כימי זהה, אבל בעל חוזק מוקדם רגיל.

 

 

===צמנט אלומיניום===

צמנט אלומיניום הוא למעשה צמנט המורכב בעיקר מתחמוצות חמרן וסידן (36 עד 90 אחוז תחמוצות חמרן). צמנט אלומיניום מיוצר על ידי קליה של [[בוקסיט|באוקסיט]] עם גיר.

 

 

===צמנטים פוצלנים משופעלים על ידי אלקלים===

צמנטים מסוג זה מפותחים על-מנת להוריד את מחירי ה'''צמנט''', ולפתור בעיות סביבתיות. בצמנטים אלו מתבצע שפעול של חומר פוצולני עשיר בסידן, כגון סיגים או אפר-פחם בעל תכולת סידן גבוהה, על ידי [[נתרן הידרוקסידי|סודה קאוסטית]]. צמנטים מסוג זה מתקשרים, בדרך-כלל, תוך זמן קצר מכדי שניתן יהיה לעשות בהם שימוש לייצור בטון מובא, ולכן אינם נמצאים בשימוש מסחרי.

 

===צמנט מגנזיום===

קיימים מספר צמנטים מבוססי [[מגנזיום]]. הפשוט מביניהם הוא תחמוצת המגנזיום (MgO) הנקראת גם מגנזיה, שבמגע עם מים מגיב ליצירת מימת המגנזיום (Mg(OH)₂).

 

 

===צמנט לבארות נפט===

צמנט לבארות נפט וגז משמש כדי ליצור בוצה (דייס), שניתן לשאוב אותה לעומק רב, ושמתקשה לאחר שהגיעה למקומה. התפקוד של החומר המתקבל הוא אטימת המרווח בין צינור השאיבה לבין שכבות הסלע בהן הוא עובר. בתקינה האמריקאית, יש תקן לצמנטים לבארות נפט, המסווג אותם על פי צורכי השימוש. מרבית הצמנטים לבארות נפט מורכבים בעיקר מקלינקר.

 

 

===צמנט סיגים===

צמנט סיגים מכיל אחוז גבוהה של סיגים ואחוז נמוך של קלינקר. הקלינקר משמש לקבלת חוזק מוקדם, וכמשפעל של הסיגים. מכיוון שהמינרלים בסיגים עוברים הידרציה לאט יותר מהמינרלי הקלינקר, צמנט סיגים טחון דק יותר מצמנט פורטלנד. צמנט סיגים מפתח את חוזקו לאט יותר מצמנט פורטלנד. צמנט סיגים יוצר בטון בעל עמידות גבוהה לסולפטים וחדירות נמוכה לכלוריד. תכונות אלו הופכות אותו לצמנט מועדף בעבודות תשתית לחוף הים.

 

==קישורים חיצוניים==

{{מיזמים|ויקימילון=צמנט}}

==הערות שוליים==

{{הערות שוליים}}