الفرق الأساسي بين الخرسانة والأسمنت هو أن الخرسانة هي مادة مركبة مصنوعة من الماء والركام والأسمنت، بينما الاسمنت هو مسحوق ناعم جداً مصنوع من الحجر الجيري والمعادن الأخرى، والتي تمتص الماء ويعمل بمثابة الموثق لعقد الخرسانة معاً. في حين أن الاسمنت هو مادة البناء في حد ذاتها، لا يمكن إجراء الخرسانة من الاسمنت. وغالباً ما يتم استخدام المصطلحين بشكل غير صحيح بالتبادل، ولكن الخرسانة والأسمنت هي منتجات منفصلة بشكل واضح.
الاسمنت
يتم تصنيع الاسمنت من الحجر الجيري والكالسيوم والسليكون والحديد والألومنيوم، من بين مكونات أخرى. يتم تسخين هذا الخليط في أفران كبيرة إلى حوالي 2700 درجة فهرنهايت (1,482 درجة مئوية) لتشكيل منتج يعرف باسم الكلنكر، الذي يشبه الرخام تقريباً. وتُسحق المكونات لتتحول إلى مسحوق ويضاف الجبس، لتخلق مادة تشبه الدقيق الرمادي المعروف باسم الاسمنت. عندما يضاف الماء إلى الأسمنت، فإنه يؤدي إلى عملية كيميائية تسمح له أن يتصلب.
اسمنت بورتلاند
هناك أنواع مختلفة من الأسمنت، ولكن النوع الأكثر شيوعاً في البناء هو الاسمنت البورتلاندي. طور جوزيف أسبدين من بريطانيا مواد البناء في 1700م، عندما وجد أن إضافة الطين إلى الحجر الجيري و تسخين الخليط سمح للمزيج الناتج بالتطبيق في أي مكان.
أسمنت بورتلاند هو نوع من الاسمنت الهيدروليكي، وهو ما يعني أنه عندما يضاف الماء، يبدأ التفاعل الكيميائي الذي لا يعتمد على كمية المياه المضافة. وهذا يسمح للاسمنت بالتصلب تحت الماء ويبقى قوياً حتى في الظروف الرطبة. وتستخدم أنواع مختلفة من الاسمنت الهيدروليكي في المقام الأول في الخرسانة وقذائف الهاون.
الخرسانة
وعلى النقيض من ذلك، فإن الخرسانة هي مادة البناء التي تستخدم الأسمنت لربط الحجر المكسر والصخور والرمال، وتسمى أيضا الركام. ويشكل الأسمنت من 10٪ إلى 15٪ من إجمالي كتلة الخرسانة. وتختلف النسب الدقيقة تبعاً لنوع الخرسانة التي يتم إجراؤها. يتم خلط الخرسانة والأسمنت جيداً بالماء، والذي يبدأ التفاعل الكيميائي مما يؤدي إلى تصلب الأسمنت وتعيينه. قبل أن يحدث هذا، يمكن سكب المزيج الخرساني في قالب بحيث تصلب في شكل معين، سواء كان ذلك كتلة أو بلاطة.
نسب الخرسانة والاسمنت
وتعتمد خصائص الخرسانة على قدر كبير من نسبة الركام إلى الاسمنت إلى الماء في المزيج. نسبة المياه إلى الاسمنت هي الأكثر أهمية، حيث أن القليل جداً من المياه سيجعل من الصعب خلط الخرسانة مع العمل، في حين أن الكثير سوف يضعف المنتج النهائي. وتحسب هذه النسبة بالمعادلة التالية:
في هذا الحساب، r هو النسبة، وqH2O هو كمية المياه بالجالون، وWc هو وزن الاسمنت بالرطل. مطلوب نسبة 0.25 على الأقل للخرسانة لتصلب، في حين أن القيم من 0.35 إلى 0.4 هي نموذجية لمعظم التطبيقات.
كما أن الركام مهم أيضا، إذ أنه يشكل أكثر من 60٪ من مزيج الخرسانة – ويصل إلى 80٪ في بعض الحالات. تتطلب الصخور الأكبر حجما خرسانة أقل، مما يعني أن هناك حاجة إلى كميات أقل من المياه، ويمكن إنتاج منتج نهائي أقوى. كما أن الركام أقل تكلفة من الأسمنت، وبالتالي فإن النسبة الأعلى يمكن أن تخفض التكلفة.
وبصفة عامة، فإن الركام الجيد له مزيج من الصخور ذات أحجام مختلفة عديدة، مع متوسط محدد وحجم أقصى؛ يجب أن تكون هذه الحجارة نظيفة ودائمة، ويجب ألا تحتوي على الطين أو المعادن الأخرى التي يمكن أن تمتص الماء.
إن المحتوى الصخري العالي من الخرسانة يجعله متين للغاية، وغالباً ما يستخدم في التزيين في المسبح، وناطحات السحاب، ومترو الانفاق، ومصابيح الشوارع، فضلاً عن الأرصفة والممرات والطرق. المكونات في كل من الخرسانة والأسمنت هي من بين الأكثر وفرة على الأرض، وكلاهما يمكن إعادة تدويرها. ومع ذلك، فإن إنتاج الأسمنت يتطلب قدراً كبيراً من الطاقة، نظراً لارتفاع درجات الحرارة المطلوبة ويتم انتقاد هذه الصناعة لمساهماتها في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
مصدر الصورة/ CBN
