সিমেন্টের রাসায়নিক গঠন

ভূমিকা

পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট সিমেন্ট এবং জল মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়ার থেকে তার শক্তি অর্জন করে। এই  প্রক্রিয়াকে জলয়োজন,পানিশূন্যতা বা হাইড্রেসন(Hydration) হিসাবে পরিচিত। এটি একটি জটিল প্রক্রিয়া যা বুঝার জন্যে সবার আগে সিমেন্টের রাসায়ন বুঝতে হবে।

সিমেন্ট উত্পাদন

পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট নিম্নলিখিত উপকরণ দ্বারা, নিষ্পেষণ(crushing),মিলের মধ্যে প্রক্রিয়াজাত করন(milling)এবং অনুপাত অনুযায়ী সুসমন্বিত করন(proportioning)  করে উত্পাদিত হয়: 

• চুন বা ক্যালসিয়াম অক্সাইড, CaO:- চুনাপাথর, খড়ি, জীবাশ্ম , নরম শীলা বা চুনসম্বলিত শিলা থেকে । 
• সিলিকা, SiO₂:- বালি, পুরাতন বোতল, কাদামাটি বা মৃন্ময় শিলাতে থাকে ।
• এলুমিনিয়া, Al₂O₃:-  বক্সাইট থেকে পুনর্ব্যবহৃত এলুমিনিয়াম, কাদামাটতে থাকে। 
• আয়রন, Fe₂O₃:- মাটি, লোহা আকরিক, স্ক্র্যাপ লোহা ও কারখানা থেকে নিঃসরিত ছাই থেকে পাওয়া যায়। 
• জীপসাম, CaSO₄.2H₂0:- চুনাপাথর সঙ্গে একসঙ্গে পাওয়া,খনিতে বা সার কারখানার উপজাত থেকে পাওয়া যায়।

জিপসাম ছাড়া অন্যান উপকরণ গুলো নিদিষ্ট অনুপাতে মিশিয়ে প্রথমে গুড়ো ও পরে কাদা জাতীয় মন্ড তৈরি করা হয়। এই কজটি দুটি প্রক্রিয়ায়  করা যায় এক - শুষ্ক প্রক্রিয়া বা দুই ভিজা প্রক্রিয়া। অতঃপর মন্ডটিকে কিলন মেশিনে ঢুকানো হয় যার তাপমাত্রা ২৬০০º ফারেনহাইট। পুড়ানোর ফলে ঈষৎ ধূসর কালো নুরির মত দলা বের হয় যা ক্লিংকার হিসাবে পরিচিত। এলুমিনিয়া এবং লোহা এখানে বালির গলনাঙ্ককে ৩০০০ থেকে ২৬০০º ফারেনহাইটে কমিয়ে আনে। তারপর ক্লিংকার গুলোকে ঠান্ডার করে সিমেন্ট মিলের ভিতর ঢুকানো হয় একে বারে গুড়ো/মিহি করার জন্যে। এই ক্ষেত্রে ক্লিংকারের সাথে জিপসামও নির্দিষ্ট অনুপাতে মশানো হয়।

রাসায়নিক ছক :-

সিমেন্টের জটিল রাসায়নিক চরিত্রের কারনে একটি রাসায়নিক ছক ব্যবহৃত হয় যাতে রাসায়নিক যৌগ গুলো সর্টহন্ডে প্রকাশ করা হয়। ছকটি নিম্নরুপ :-

যৌগের নাম	সুত্র	সর্টহেন্ড রুপ
Calcium oxide (lime) (ক্যালসিয়াম অক্সাইড (চুন))	Ca0	C
Silicon dioxide (silica) (সিলিকন ডাই অক্সাইড (সিলিকা)	SiO2	S
Aluminum oxide (alumina) (এলুমিনিয়াম অক্সাইড (এলুমিনিয়া)	Al2O3	A
Iron oxide  (আয়রন অক্সাইড)	Fe2O3	F
Water  (পানি )	H2O	H
Sulfate (সালফেট)	SO3	S

ক্লিংকারের রাসায়নিক গঠন :-

সিমেন্ট ক্লিংকারের রাসায়নিক গঠন  নিম্নরুপ :-

যৌগের নাম	সুত্র	সর্টহেন্ড রুপ	% ভর1
Tricalcium aluminate (ট্রাইকেলসিয়াম এলুমিনেট)	Ca3Al2O6	C3A	10
Tetracalcium aluminoferrite (ট্রাইকেলসিয়াম এলুমিনোফেরিট)	Ca4Al2Fe2O10	C4AF	8
Belite or dicalcium silicate (বিলাইট বা ডাইকেলসিয়াম সিলিকেট)	Ca2SiO5	C2S	20
Alite or tricalcium silicate (এলাইট বা ট্রাইকেলসিয়াম সিলিকেট)	Ca3SiO4	C3S	55
Sodium oxide (সোডিয়াম অক্সাইড)	Na2O	N	)  )Up to 2
Potassium oxide (পটাসিয়াম অক্সাইড)	K2O	K
Gypsum(জিপসাম)	CaSO4.2H2O	CSH2	5

          (গড় ভর মাত্র. প্রকৃত ওজন সিমেন্ট ধরনের সঙ্গে পরিবর্তিত হয়)

 সিমেন্ট যৌগের বৈশিষ্ট্য:-

 নিম্নের যৌগ সমূহ বিভিন্ন উপায়ে সিমেন্ট স্বাভাবিক ধর্ম বা গুন নিয়ন্ত্রনে ভুমিকা রাখে

Tricalcium aluminate, C₃A (ট্রাইকেলসিয়াম এলুমিনেট) :-

এটি হাইড্রেসনের(hydration) সময় প্রাথমিক পর্যায়ে অনেক তাপ বিকিরন করে। সিমেন্টের শক্তি সঞ্চয়ের সময় এটি সামান্য ভুমিকা রাখে। জিপসাম C₃A-এর হাইড্রেসন(hydration)ধীর গতির করে দেয়। সিমেন্টের মধ্যে C₃A পরিমান কম থাকলে তা সালফেটের প্রতিরোধী হয়।

Tricalcium silicate, C₃S (ট্রাইকেলসিয়াম সিলিকেট) :-
এই যৌগ দ্রুত জলয়োজন/পানিশূন্য(hydration) হয়। এটা পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের  প্রাথমিক সেট এবং তাড়াতাড়ি শক্তি লাভে মূল অবদান রাখে।

 

Dicalcium silicate, C₂S (ডাইকেলসিয়াম সিলিকেট) :-
 C2S ধীরে ধীরে জলয়োজন/পানিশূন্য(hydration) হয়। এটা মূলত এক সপ্তাহ পরে  সিমেন্টের শক্তি সঞ্চয়ে মূল অবদান রাখে।

Ferrite, C₄AF (ফেরাইট) :-  
এটি কিলন মিলের ভিতরের কাঁচামালের গলনাঙ্ক তাপমাত্রা কমিয়ে দেয়, (প্রায় ৩০০০ ^o  ফারেনহাইট থেকে ২৬০০ ^o ফারেনহাইট) ভাটি  গলে  যা একটি প্রবাহিত এজেন্ট. এটি দ্রুত জলয়োজন/পানিশূন্য (hydration) হয়।  কিন্তু সিমেন্ট শক্তি সঞ্চয়ে তেমন ভুমিকা রাখেনা ।

যথোপযুক্তভাবে এই সব যৌগ মিশিয়ে, নির্মাতারা বিভিন্ন নির্মাণ পরিবেশের অনুসারে বিভিন্ন ধরনের সিমেন্ট উত্পন্ন করতে পারে।