دراسة من جامعة الملك خالد توصي بتطبيق تقنية النانو في تصنيع الإسمنت
تنومة : كشفت أستاذ الكيمياء الغير عضوية المساعد بكلية العلوم و الآداب بفرع جامعة الملك خالد في تهامة, رئيس قسم النظم والمعلومات الدكتورة إيناس عبد السميع أحمد محمد أن تكنولوجيا المواد النانوميترية تتقدم بسرعة مذهلة، وسيتم تطبيقها على نطاق واسع حيث أنها تعد إحدى تكنولوجيات القرن الحادي والعشرين ، كما تعد المفتاح السحري للتقدم والإنماء الاقتصادي المبني على العلم والمعرفة حسب قولها.
و أشارت إلى أن هذه التقنية فريدة من نوعها بسبب مقاييس أبعادها الصغيرة موضحة أن من المجالات التي تطبق بها تقنية النانو مجال إنتاج مواد البناء مثل الإسمنت حيث أن استخدام المواد النانوية يحسن خواص الإسمنت ويخفض الطاقة المستهلكة في تصنيعه، ويسهم في إنتاج إسمنت منخفض التكاليف.
و أكدت من خلال الدراسة التي أجرتها في هذا الشأن أن إضافة المواد النانومترية تؤدي إلى زيادة التصلب وقوة التحمل الميكانيكية وذلك بسبب زيادة قوى التجاذب الإلكتروستاتيكية وزيادة مساحة السطح لهذه المواد.
وتناولت الدراسة استخدام المواد النانوميترية في تحضير مواد البناء منخفضة الطاقة, وهدفت إلى تحضير بعض المواد النانومترية مثل السيليكا من سيليكات الصوديوم، أيضاً هيدروكسيد الألمونيوم من خبث الألمونيوم ونترات الكالسيوم المحضرة من كربونات الكالسيوم وحمض النيتريك وذلك لاستخدامها في تحضير بعض إضافات الإسمنت مثل (بيتا سيليكات ثنائي الكالسيوم، وسلفوالومينات الكالسيوم وكالسيوم ألومونيوم أحادي) وتم تجهيز المواد الخام وإعداد عينات ممثلة منها وتم تحليلها باستخدام الأشعة السينية وصور المجهر الإلكتروني النافذ.
وقالت" وحدة النانومتر تستخدم للتعبير عن أبعاد ذرات وجزيئات المواد، والنانو متر الواحد يساوي جزءا من ألف مليون جزء من المتر و بتعبير آخر فإن المتر الواحد يحتوي على مليار جزء من النانومتر. و المواد النانوية Nanomaterial هي تلك الفئة المتميزة من المواد المتقدمة التي يمكن إنتاجها بحيث تتراوح أبعاد حبيباتها الداخلية بين 1- 100 نانومتر، وقد أدى صغر أحجام تلك المواد إلى أن تسلك سلوكا مغايرا للمواد التقليدية كبيرة الحجم."
وأشارت إلى أن استبدال نسب من الإسمنت البورتلاندي بتلك الإضافات أدى إلى تحسين التركيب الدقيق لعجائن الإسمنت ونقص زمن الشك وزيادة قوة التحمل الميكانيكية في المراحل الزمنية الأولى والمتأخرة. كما أن استبدال الإسمنت بتلك الإضافات أدى إلى انخفاض الطاقة المستهلكة في إنتاجه. و خلق أنواع من الإسمنتات الجديدة الصديقة للبيئة حيث تقل نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون المتكون عند تصنيعه والذى يعد من أكثر ملوثات البيئة.
و أكدت نتائج الدراسة أن المواد النانومترية المحضرة مثل السليكا كان أبعاد الجسيمات في المدى النانوى وهو ≈ 13 نانوميتر ومساحة السطح لها عالية. وكذلك هيدروكسيد الألومونيوم كان أبعاد الجسيمات ≈ 38 نانوميتر ومساحة سطح (m2⁄g295).
كما أظهرت النتائج أن تحضير إضافات الإسمنت السابق ذكرها من تلك المواد النانومترية أعطت أفضل النتائج بالمقارنة بالمواد التقليدية المستخدمة مثل كربونات الكالسيوم وأسيتات الكالسيوم و الكوارتز.
وأوصت الدراسة بتطبيق تقنية النانو في تصنيع الإسمنت لما له من تأثير كبير على تحسن التركيب الدقيق لعجائن الإسمنت وكذلك توفير المال والطاقة المستهلكة في تصنيع الإسمنت وكذلك حماية البيئة من التلوث.
و أشارت إلى أن هذه التقنية فريدة من نوعها بسبب مقاييس أبعادها الصغيرة موضحة أن من المجالات التي تطبق بها تقنية النانو مجال إنتاج مواد البناء مثل الإسمنت حيث أن استخدام المواد النانوية يحسن خواص الإسمنت ويخفض الطاقة المستهلكة في تصنيعه، ويسهم في إنتاج إسمنت منخفض التكاليف.
و أكدت من خلال الدراسة التي أجرتها في هذا الشأن أن إضافة المواد النانومترية تؤدي إلى زيادة التصلب وقوة التحمل الميكانيكية وذلك بسبب زيادة قوى التجاذب الإلكتروستاتيكية وزيادة مساحة السطح لهذه المواد.
وتناولت الدراسة استخدام المواد النانوميترية في تحضير مواد البناء منخفضة الطاقة, وهدفت إلى تحضير بعض المواد النانومترية مثل السيليكا من سيليكات الصوديوم، أيضاً هيدروكسيد الألمونيوم من خبث الألمونيوم ونترات الكالسيوم المحضرة من كربونات الكالسيوم وحمض النيتريك وذلك لاستخدامها في تحضير بعض إضافات الإسمنت مثل (بيتا سيليكات ثنائي الكالسيوم، وسلفوالومينات الكالسيوم وكالسيوم ألومونيوم أحادي) وتم تجهيز المواد الخام وإعداد عينات ممثلة منها وتم تحليلها باستخدام الأشعة السينية وصور المجهر الإلكتروني النافذ.
وقالت" وحدة النانومتر تستخدم للتعبير عن أبعاد ذرات وجزيئات المواد، والنانو متر الواحد يساوي جزءا من ألف مليون جزء من المتر و بتعبير آخر فإن المتر الواحد يحتوي على مليار جزء من النانومتر. و المواد النانوية Nanomaterial هي تلك الفئة المتميزة من المواد المتقدمة التي يمكن إنتاجها بحيث تتراوح أبعاد حبيباتها الداخلية بين 1- 100 نانومتر، وقد أدى صغر أحجام تلك المواد إلى أن تسلك سلوكا مغايرا للمواد التقليدية كبيرة الحجم."
وأشارت إلى أن استبدال نسب من الإسمنت البورتلاندي بتلك الإضافات أدى إلى تحسين التركيب الدقيق لعجائن الإسمنت ونقص زمن الشك وزيادة قوة التحمل الميكانيكية في المراحل الزمنية الأولى والمتأخرة. كما أن استبدال الإسمنت بتلك الإضافات أدى إلى انخفاض الطاقة المستهلكة في إنتاجه. و خلق أنواع من الإسمنتات الجديدة الصديقة للبيئة حيث تقل نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون المتكون عند تصنيعه والذى يعد من أكثر ملوثات البيئة.
و أكدت نتائج الدراسة أن المواد النانومترية المحضرة مثل السليكا كان أبعاد الجسيمات في المدى النانوى وهو ≈ 13 نانوميتر ومساحة السطح لها عالية. وكذلك هيدروكسيد الألومونيوم كان أبعاد الجسيمات ≈ 38 نانوميتر ومساحة سطح (m2⁄g295).
كما أظهرت النتائج أن تحضير إضافات الإسمنت السابق ذكرها من تلك المواد النانومترية أعطت أفضل النتائج بالمقارنة بالمواد التقليدية المستخدمة مثل كربونات الكالسيوم وأسيتات الكالسيوم و الكوارتز.
وأوصت الدراسة بتطبيق تقنية النانو في تصنيع الإسمنت لما له من تأثير كبير على تحسن التركيب الدقيق لعجائن الإسمنت وكذلك توفير المال والطاقة المستهلكة في تصنيع الإسمنت وكذلك حماية البيئة من التلوث.
