כיצד מיוצרים בטון ובטון

אם אתה חושב על לבנים כמו סלעים מלאכותיים, מלט עשוי להיחשב לבה מלאכותית - אבן נוזלית שנשפכת למקום בו היא מתקשה למוצקות.

אנשים רבים מדברים על מלט כשהם מתכוונים לבטון.

• בטון הוא תרכובת עדינה שהופכת למוצקה כאשר היא מעורבת במים. מלט משמש לקשירת תערובות של חומרים למוצק מורכב.
• בטון הוא תערובת של מלט, חול וחצץ. כלומר, מלט הוא הדבק של בטון.

עכשיו זה ברור, בואו נדבר על מלט. המלט מתחיל בסיד.

סיד הוא חומר ששימש מאז ימי קדם להכנת דברים שימושיים כמו טיח וטיט. סיד נוצר על ידי שריפה או סידן של אבן גיר - וככה אבן גיר מקבל את שמו. כימית, סיד הוא תחמוצת הסידן (CaO) והוא מיוצר על ידי צלייה קלציט (CaCO₃) כדי לגרש פחמן דו חמצני (CO₂). אותו CO₂, א גזי חממה, מיוצר בכמויות גדולות על ידי תעשיית המלט.

סיד נקרא גם quicklime או calx (מלטינית, שם אנו מקבלים גם את המילה סידן). בתעלומות רצח ישנות, זורק סיד על קורבנות כדי להמיס את גופם מכיוון שזה מאוד קאסטי.

מעורבב עם מים, סיד הופך לאט לאט לפורטלנדייט המינרלי בתגובה CaO + H₂O = Ca (OH)₂. סיד נטוש בדרך כלל, כלומר מעורבב עם עודף מים כך שהוא נשאר נוזל. סיד נטוי ממשיך להתקשות לאורך תקופה של שבועות. מעורבב עם חול ומרכיבים אחרים, ניתן לארוז מלט סיד נטוי בין אבנים או לבנים בקיר (כמו מרגמה) או להפיץ את פני השטח של הקיר (כעיבוד או טיח). שם, במהלך השבועות הבאים או יותר, הוא מגיב באמצעות CO

בטון העשוי מלט סיד ידוע מאתרים ארכיאולוגיים בעולם החדש והישן, כבן יותר מ 5000 שנה. זה עובד טוב מאוד בתנאים יבשים. יש לזה שני חסרונות:

• למלט סיד לוקח זמן רב לרפא, ובעוד שבעולם העתיק היה המון זמן, היום הזמן הוא כסף.
• מלט סיד אינו מתקשה במים אלא נשאר רך, כלומר אינו מלט הידראולי. אז ישנם מצבים שבהם לא ניתן להשתמש בה.

הפירמידות של מצרים אמורות להכיל א מלט הידראולי מבוסס על סיליקה מומסת. אם אותה פורמולה בת 4500 שנה יכולה להיות מאושרת ולהחיות אותה, זה יהיה דבר נהדר. אבל למלט של היום יש אילן יוחסין שונה שעדיין די עתיק.

בסביבות 1000 לפנה"ס היו היוונים הקדומים הראשונים בתאונת מזל, תוך שהם מערבבים סיד עם אפר וולקני משובח. אפשר לחשוב על אפר כמו סלע מסולסן באופן טבעי, ומשאיר את הסיליקון במצב כימי כמו הסידן באבן גיר מסולעת. כאשר תערובת אפר-סיד זו נטרפת, נוצר חומר חדש לחלוטין: סידן סיליקט הידרט או מה שכימאים מלט מכנים C-S-H (בערך SiCa₂O₄·איקסח₂O). בשנת 2009 החוקרים המשתמשים במודלים מספריים גילו את הנוסחה המדויקת: (CaO)_1.65(SiO₂) (ח₂O)_1.75.

C-S-H הוא עדיין חומר מסתורי בימינו, אך אנו יודעים שזה ג'ל אמורפי ללא מבנה גבישי מוגדר. זה מתקשה מהר, אפילו במים. וזה עמיד יותר ממלט סיד.

היוונים הקדמונים השתמשו במלט חדש זה בדרכים חדשות ויקרות ערך, ובנו בורות מים מבטון ששרדו עד היום. אבל המהנדסים הרומאים שלטו בטכנולוגיה ובנו נמלי ים, אמות מים ומקדשי בטון. חלק מהמבנים האלה טובים כמו תמיד, אלפיים שנה אחרי. אך הנוסחה למלט רומאי אבדה עם נפילת האימפריה הרומית. מחקר מודרני ממשיך לחשוף סודות מועילים מצד הקדמונים, כמו הלא שגרתיים הרכב הבטון הרומי בשובר גלים שנבנה בשנת 37 לפנה"ס, שמבטיח לעזור לנו לחסוך באנרגיה, להשתמש בפחות סיד ולייצר פחות CO₂.

בעוד שמלט סיד המשיך בשימוש לאורך כל ימי הביניים ובימי הביניים, מלט הידראולי אמיתי לא התגלה עד סוף 1700. ניסויים אנגלים וצרפתים למדו שאפשר להפוך תערובת מסולסנת של אבן גיר ואבן חרסית למלט הידראולי. גרסה אנגלית אחת זכתה לכינוי "צמנט פורטלנד" בזכות דמיונה לאבן הגיר הלבן של האי פורטלנד, והשם הורחב במהרה לכל המלט שנעשה בתהליך זה.

זמן קצר לאחר מכן מצאו היצרנים האמריקנים אבני גיר הנושאות חרסית שהניבו מלט הידראולי מעולה ללא עיבוד מועט או ללא. המלט הטבעי והזול הזה היווה את עיקר הבטון האמריקני ברוב שנות ה- 1800, ורובו הגיע מהגז העיר רוזנדייל בדרום ניו יורק. רוזנדייל היה למעשה שם כללי למלט טבעי, אם כי יצרנים אחרים היו בפנסילבניה, אינדיאנה וקנטאקי. מלט רוזנדייל נמצא בגשר ברוקלין, בניין הקפיטול של ארה"ב, רוב המבנים הצבאיים מהמאה ה -19, בסיס פסל החירות ומקומות רבים אחרים. עם הצורך הגובר לתחזק מבנים היסטוריים באמצעות חומרים מתאימים מבחינה היסטורית, המלט הטבעי של רוזנדייל מתחדש.

מלט פורטלנד אמיתי זכה לאט לאט לפופולריות באמריקה ככל שהתקנים התקנים וקצב הבנייה הואץ. מלט פורטלנד יקר יותר, אך ניתן לייצר אותו בכל מקום שניתן להרכיב את החומרים במקום להסתמך על היווצרות סלע ברי מזל. זה גם מרפא מהר יותר, יתרון כאשר בונים גורדי שחקים רצפה בכל פעם. המלט של ברירת המחדל של ימינו הוא גרסה מסוימת של מלט פורטלנד.

כיום סינטים המכילים אבן גיר וחרסית - נטועים יחד בטמפרטורת התכה כמעט - 1400 עד 1500 מעלות צלזיוס. המוצר הוא תערובת גושית של תרכובות יציבות הנקראות קלינקר. Clinker מכיל ברזל (Fe) ואלומיניום (Al) וכן סיליקון וסידן, בארבעה תרכובות עיקריות:

• Alite (Ca₃SiO₅)
• בליט (Ca₂SiO₄) הידוע לגאולוגים כ- Larnite
• אלומיניום (Ca₃אל₂O₆)
• פריט (Ca₂AlFeO₅)

Clinker נטחן לאבקה ומערבב עם כמות קטנה של גבס, שמאט את תהליך ההתקשות. זה מלט פורטלנד.

המלט מעורבב במים, חול וחצץ ליצירת בטון. מלט טהור הוא חסר תועלת מכיוון שהוא מתכווץ ונסדק; זה גם יקר בהרבה מחול וחצץ. כאשר התערובת מתרפאת, מיוצרים ארבעה חומרים עיקריים:

• C-S-H
• פורטלנדייט
• אטרטינגייט (Ca₆אל₂(כך₄)₃(אוה)₁₂· 26 ח₂O; כולל קצת Fe)
• מונוסולפט ([Ca₂(אל, פה) (אוה)₆] · (כך₄, אה וכו ') ·איקסח₂O)

הפרטים של כל זה הם התמחות מורכבת, הופכת בטון לטכנולוגיה מתוחכמת כמו כל דבר במחשב שלך. עם זאת, תערובת בטון בסיסית היא כמעט טיפשית-הוכחה, פשוטה מספיק בשבילך ואותי לשימוש.