الأسمنت البورتلاندي هو المكون الأساسي للخرسانة. تتشكل الخرسانة عندما ينتج الأسمنت البورتلاندي معجونًا بالماء الذي يرتبط بالرمل والصخور لتتصلب.
يتم تصنيع الأسمنت من خلال مزيج كيميائي يتم التحكم فيه عن كثب من الكالسيوم والسيليكون والألمنيوم والحديد ومكونات أخرى.
تشمل المواد الشائعة المستخدمة في صناعة الأسمنت الحجر الجيري ، والأصداف ، والطباشير أو المرل مع الصخر الزيتي ، والطين ، والأردواز ، وخبث الفرن العالي ، ورمل السيليكا ، وخام الحديد. هذه المكونات ، عند تسخينها في درجات حرارة عالية ، تشكل مادة شبيهة بالصخور يتم طحنها إلى مسحوق ناعم نعتقد عادة أنه أسمنت.
قام عامل البناء جوزيف أسبدين من ليدز بإنجلترا بصنع الأسمنت البورتلاندي لأول مرة في أوائل القرن التاسع عشر عن طريق حرق مسحوق الحجر الجيري والطين في موقد مطبخه. بهذه الطريقة البدائية ، وضع الأساس لصناعة تقوم سنويًا بمعالجة جبال الحجر الجيري والطين والصخور الأسمنتية وغيرها من المواد إلى مسحوق ناعم جدًا بحيث يمر عبر غربال قادر على الاحتفاظ بالمياه.
تقوم مختبرات مصنع الأسمنت بفحص كل خطوة في تصنيع الأسمنت البورتلاندي من خلال الاختبارات الكيميائية والفيزيائية المتكررة. تقوم المعامل أيضًا بتحليل واختبار المنتج النهائي للتأكد من توافقه مع جميع مواصفات الصناعة.
الطريقة الأكثر شيوعًا لتصنيع الأسمنت البورتلاندي هي الطريقة الجافة. تتمثل الخطوة الأولى في استخراج المواد الخام الرئيسية ، خاصة الحجر الجيري والطين ومواد أخرى. بعد استخراج الحجارة ، يتم سحق الصخر. هذا ينطوي على عدة مراحل. يؤدي التكسير الأول إلى تقليل حجم الصخر إلى حد أقصى يبلغ حوالي 6 بوصات. ثم تذهب الصخور إلى الكسارات الثانوية أو مطاحن المطرقة لتقليلها إلى حوالي 3 بوصات أو أصغر.
يتم دمج الصخور المكسرة مع مكونات أخرى مثل خام الحديد أو الرماد المتطاير والأرض ، وخلطها ، وتغذيتها في فرن الأسمنت.
يسخن فرن الأسمنت جميع المكونات إلى حوالي 2700 درجة فهرنهايت في أفران دوارة أسطوانية ضخمة مبطنة بقرميد خاص. يبلغ قطر الأفران في كثير من الأحيان 12 قدمًا - وهي كبيرة بما يكفي لاستيعاب السيارات وأطول في كثير من الحالات من ارتفاع مبنى مكون من 40 طابقًا. يتم تثبيت الأفران الكبيرة مع ميل المحور قليلاً عن الأفقي.
يتم تغذية المواد الخام المطحونة بدقة أو الملاط إلى الطرف الأعلى. في الطرف السفلي يوجد انفجار هدير من اللهب ، ينتج عن الاحتراق الدقيق للتحكم في مسحوق الفحم أو الزيت أو الوقود البديل أو الغاز تحت السحب الإجباري.
عندما تتحرك المادة عبر الفرن ، تنطلق بعض العناصر في شكل غازات. تتحد العناصر المتبقية لتكوين مادة جديدة تسمى الكلنكر. يخرج الكلنكر من الفرن على شكل كرات رمادية بحجم الكرات.
يتم تفريغ الكلنكر وهو شديد السخونة من الطرف السفلي للفرن ويتم خفضه عمومًا إلى درجة حرارة التعامل في أنواع مختلفة من المبردات. يتم إرجاع الهواء الساخن من المبردات إلى الأفران ، وهي عملية توفر الوقود وتزيد من كفاءة الاحتراق.
بعد تبريد الكلنكر ، تطحنه مصانع الأسمنت وتخلطه بكميات قليلة من الجبس والحجر الجيري. الأسمنت ناعم جدًا لدرجة أن رطلًا واحدًا من الأسمنت يحتوي على 150 مليار حبة. الأسمنت جاهز الآن للنقل إلى شركات الخرسانة الجاهزة لاستخدامه في مجموعة متنوعة من مشاريع البناء.
على الرغم من أن العملية الجافة هي الطريقة الأكثر حداثة وشعبية لتصنيع الأسمنت ، إلا أن بعض الأفران في الولايات المتحدة تستخدم عملية رطبة. العمليتان متشابهتان بشكل أساسي باستثناء العملية الرطبة ، حيث يتم طحن المواد الخام بالماء قبل إدخالها في الفرن.
