सिमेंट

विकिपीडिया, मुक्‍त ज्ञानकोशातून
सिमेंट प्लांट

प्रामुख्याने चुनखडीपासून बनवलेल्या बांधकामात विटांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या मिश्रणाला सिमेंट असे म्हणतात. सिमेंट हा पायाभूत सुविधा क्षेत्राचा आधारस्तंभ आहे असे मानले जाते. रस्ते, पुल, घरे, औद्योगिक व व्यावसायिक इमारती, धरण अशा सगळ्या बांधकामांसाठी त्याचा वापर होतो.

यासाठी काँक्रीट वापरले जाते त्यात सिमेंटचा प्रामुख्याने उपयोग होतो. वाळू, खडी, याचे व सिमेंटचे पाण्याबरोबर व इतर काही घटकांबरोबर मिश्रण करून त्यापासून काँक्रीट बनवले जाते. पाण्यामुळे रासायनिक क्रिया होऊन हे अतिशय मजबूत बनते.

चुनखडी, सिलिकॉन ऑक्साईड, ॲल्युमिनियम, आयर्न ऑक्साईड व इतर काही घटक यांचे मिश्रण मोठ्या भट्टीत प्रचंड उष्णतेत जाळून त्यापासून क्लिकर नावाचे मिश्रण बनते. यामध्ये जिप्सम, पोझ्झोलाना (एक प्रकारची चिकणमाती), फ्लायअश, स्लॅग असे आणखी काही घटक मिसळवून व त्याची बारीक भुकटी करून त्यापासून विविध प्रकारचे सिमेंट बनते.

बांधकामात वापरले जाणारे सिमेंट हे सहसा अजैविक असतात, बहुतेकदा चुना किंवा कॅल्शियम सिलिकेटवर आधारित असतात, ज्याला हायड्रॉलिक किंवा कमी सामान्य नॉन-हायड्रॉलिक म्हणून ओळखले जाऊ शकते, पाण्याच्या उपस्थितीत सिमेंटच्या सेट करण्याच्या क्षमतेवर अवलंबून असते.

इतिहास[संपादन]

२०१० मधील जागतिक सिमेंट उत्पादन

कदाचित सिमेंटची सर्वात जुनी घटना बारा दशलक्ष वर्षांपूर्वीची आहे. नैसर्गिक कारणांमुळे जाळलेल्या चुनखडीच्या पलंगाला लागून असलेल्या तेलाच्या शेलच्या घटनेनंतर सिमेंटचा साठा तयार झाला. १९६० आणि १९७० च्या दशकात या प्राचीन ठेवींची तपासणी करण्यात आली.[१]

पुरातन काळात वापरलेले सिमेंटचे पर्याय[संपादन]

सिमेंट, रासायनिकदृष्ट्या, एक उत्पादन आहे ज्यामध्ये प्राथमिक बंधनकारक घटक म्हणून चुना समाविष्ट आहे, परंतु ते सिमेंटेशनसाठी वापरल्या जाणाऱ्या पहिल्या सामग्रीपासून दूर आहे. बॅबिलोनियन आणि ॲसिरियन लोकांनी जळलेल्या वीट किंवा अलाबस्टर स्लॅब्स एकत्र बांधण्यासाठी बिटुमनचा वापर केला. प्राचीन इजिप्तमध्ये, दगडांचे ठोकळे वाळूने बनवलेले मोर्टार आणि साधारणपणे जळलेल्या जिप्सम सह सिमेंट केले होते, जे पॅरिसचे प्लास्टर आहे, ज्यामध्ये अनेकदा कॅल्शियम कार्बोनेट असते.[२]

प्राचीन ग्रीस आणि रोम[संपादन]

चुना (कॅल्शियम ऑक्साईड) क्रेटवर आणि प्राचीन ग्रीक लोकांनी वापरला होता. असे पुरावे आहेत की क्रीटच्या मिनोअन्सने हायड्रॉलिक सिमेंटसाठी कृत्रिम पोझोलन म्हणून कुस्करलेल्या कुंड्यांचा वापर केला.[२] हायड्रेटेड नॉन-हायड्रॉलिक चुना आणि पोझोलन यांच्या मिश्रणातून हायड्रॉलिक मिश्रण तयार होते हे प्रथम कोणी शोधले हे कोणालाही माहीत नाही, परंतु अशा काँक्रीटचा वापर ग्रीक, विशेषतः प्राचीन मॅसेडोनियन लोकांनी केला होता.[३][४] आणि तीन शतकांनंतर रोमन अभियंत्यांनी मोठ्या प्रमाणावर.[५][६][७]

ग्रीक लोक थेरा बेटावरील ज्वालामुखीय टफ त्यांच्या पोझोलान म्हणून वापरत होते आणि रोमन लोकांनी चुरलेल्या ज्वालामुखीय राख (सक्रिय ॲल्युमिनियम सिलिकेट्स) चुना वापरला होता. हे मिश्रण पाण्याखाली जाऊ शकते, गंज सारख्या क्षरणाला त्याचा प्रतिकार वाढवते.[८] नेपल्सच्या पश्चिमेकडील पोझुओली शहरातून या सामग्रीला पोझोलाना म्हटले गेले जेथे ज्वालामुखीची राख काढली गेली.[९] पॉझोलॅनिक राखच्या अनुपस्थितीत, रोमन लोकांनी चूर्ण विटा किंवा मातीची भांडी एक पर्याय म्हणून वापरली आणि रोमजवळ नैसर्गिक स्त्रोत शोधण्यापूर्वी त्यांनी या उद्देशासाठी ठेचलेल्या फरशा वापरल्या असाव्यात.[२] रोममधील पँथिऑनचा प्रचंड घुमट आणि कॅराकल्लाचे विशाल बाथ ही या काँक्रीटपासून बनवलेल्या प्राचीन वास्तूंची उदाहरणे आहेत, त्यापैकी अनेक अजूनही उभी आहेत.[१०][११] रोमन जलवाहिनीच्या विस्तीर्ण प्रणालीमध्ये हायड्रॉलिक सिमेंटचाही मोठ्या प्रमाणावर वापर करण्यात आला.[१२] इमारतींच्या बाहेर रोमन काँक्रिटचा वापर क्वचितच होत असे. दगड, वीट, भांडी, काँक्रीटचे पुनर्नवीनीकरण केलेले तुकडे, किंवा इतर इमारतींच्या ढिगाऱ्यांसह मिश्रित मोर्टारच्या भरावासाठी फॉर्मवर्क म्हणून विटांना तोंड देणारी सामग्री वापरणे हे सामान्य तंत्र होते.[१३]

मेसोअमेरिका[संपादन]

लाइटवेट काँक्रिटची ​​रचना आणि वापर स्ट्रक्चरल घटकांच्या बांधकामासाठी प्री-कोलंबियन बिल्डर्सद्वारे करण्यात आले होते जे मेक्सिकोमधील मेक्सिको सिटीजवळील एल ताजिन येथे अतिशय प्रगत सभ्यतेमध्ये राहत होते. एकत्रित आणि बाईंडरच्या रचनेचा तपशीलवार अभ्यास दर्शवितो की एकत्रित प्यूमिस होते आणि बाईंडर ज्वालामुखीची राख आणि चुना वापरून बनवलेले पोझोलॅनिक सिमेंट होते.[१४]

मध्ययुग[संपादन]

मध्ययुगातील साहित्यात या ज्ञानाचे कोणतेही जतन अज्ञात आहे, परंतु मध्ययुगीन गवंडी आणि काही लष्करी अभियंते यांनी कालवे, किल्ले, बंदर आणि जहाजबांधणी सुविधा यांसारख्या संरचनांमध्ये सक्रियपणे हायड्रॉलिक सिमेंटचा वापर केला.[१५][१६] पूर्व रोमन साम्राज्यात तसेच पश्चिमेकडील गॉथिक कालखंडात चुना तोफ आणि वीट किंवा दगडी सामग्रीसह एकत्रित मिश्रण वापरले गेले. जर्मन राईनलँडने संपूर्ण मध्ययुगात हायड्रोलिक मोर्टार वापरणे सुरू ठेवले, स्थानिक पोझोलाना ठेवी ज्याला ट्रास म्हणतात.[१३]

16 वे शतक[संपादन]

टॅबी हे ऑयस्टर शेल चुना, वाळू आणि संपूर्ण ऑयस्टर शेलपासून काँक्रिट तयार करण्यासाठी बनविलेले बांधकाम साहित्य आहे. स्पॅनिशांनी सोळाव्या शतकात अमेरिकेत याची ओळख करून दिली.

भारत[संपादन]

भारतात इ.स. १९१४ मध्ये पोरबंदर इथे पहिली वार्षिक १००० टन उत्पादनक्षमता असलेली सिमेंट कंपनी स्थापन करण्यात आली.

रसायनशास्त्र[संपादन]

सिमेंट सामग्रीचे दोन भिन्न वर्गांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: हायड्रॉलिक सिमेंट्स आणि नॉन-हायड्रॉलिक सिमेंट्स त्यांच्या संबंधित सेटिंग आणि हार्डनिंग यंत्रणेनुसार. हायड्रॉलिक सिमेंट सेटिंग आणि हार्डनिंगमध्ये हायड्रेशन प्रतिक्रियांचा समावेश होतो आणि त्यामुळे पाण्याची आवश्यकता असते, तर नॉन-हायड्रॉलिक सिमेंट केवळ वायूवर प्रतिक्रिया देतात आणि थेट हवेच्या खाली सेट करू शकतात.

हायड्रॉलिक सिमेंट[संपादन]

आतापर्यंत सिमेंटचा सर्वात सामान्य प्रकार म्हणजे हायड्रॉलिक सिमेंट, जे पाणी जोडल्यावर क्लिंकर खनिजांच्या हायड्रेशनमुळे कडक होते. हायड्रॉलिक सिमेंट (जसे की पोर्टलँड सिमेंट) सिलिकेट आणि ऑक्साईडच्या मिश्रणाने बनलेले असतात, क्लिंकरचे चार मुख्य खनिज टप्पे, सिमेंट केमिस्ट नोटेशनमध्ये संक्षिप्त केले जातात.

सिलिकेट्स सिमेंटच्या यांत्रिक गुणधर्मांसाठी जबाबदार असतात — भट्टीमध्ये उच्च तापमानात क्लिंकरच्या सिंटरिंग (फायरिंग) प्रक्रियेदरम्यान द्रव अवस्थेच्या निर्मितीसाठी ट्रायकेल्शियम ॲल्युमिनेट आणि ब्राऊनमिलेराइट आवश्यक असतात. या प्रतिक्रियांचे रसायनशास्त्र पूर्णपणे स्पष्ट नाही आणि अजूनही संशोधनाचा विषय आहे.[१७]

प्रथम, चुनखडी (कॅल्शियम कार्बोनेट) कार्बन काढून टाकण्यासाठी जाळला जातो, ज्यामुळे चुना (कॅल्शियम ऑक्साईड) तयार होतो ज्याला कॅल्सिनेशन प्रतिक्रिया म्हणून ओळखले जाते. ही एकच रासायनिक प्रतिक्रिया जागतिक कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जनाचे प्रमुख उत्सर्जक आहे.[१८]

चुना सिलिकॉन डायऑक्साइडवर प्रतिक्रिया देऊन डिकॅल्शियम सिलिकेट आणि ट्रायकेल्शियम सिलिकेट तयार करतो. चुना देखील ॲल्युमिनियम ऑक्साईडवर प्रतिक्रिया देऊन ट्रायकेल्शियम ॲल्युमिनेट तयार करतो. शेवटच्या टप्प्यात, कॅल्शियम ऑक्साईड, ॲल्युमिनियम ऑक्साईड आणि फेरिक ऑक्साईड ब्राउनमिलेराइट तयार करण्यासाठी एकत्रितपणे प्रतिक्रिया देतात.

नॉन-हायड्रॉलिक सिमेंट[संपादन]

सिमेंटचा कमी सामान्य प्रकार म्हणजे नॉन-हायड्रॉलिक सिमेंट, जसे की स्लेक्ड लाईम (कॅल्शियम ऑक्साईड पाण्यात मिसळलेले), जे हवेत असलेल्या कार्बन डायऑक्साइडच्या संपर्कात कार्बोनेशनमुळे कठोर होते. कॅल्शियम कार्बोनेट (चुनखडी किंवा खडू) पासून प्रथम कॅल्शियम ऑक्साईड (चुना) ८२५ °C (१,५१७ °F) पेक्षा जास्त तापमानात वातावरणाच्या दाबावर सुमारे १० तास कॅल्सीनेशनद्वारे तयार केला जातो.

कॅल्शियम ऑक्साईड नंतर पाण्यात मिसळून स्लेक्ड चुना (कॅल्शियम हायड्रॉक्साईड) बनवून खर्च केला जातो. एकदा जास्तीचे पाणी पूर्णपणे बाष्पीभवन झाल्यावर (या प्रक्रियेला तांत्रिकदृष्ट्या सेटिंग म्हणतात), कार्बोनेशन सुरू होते.

ही प्रतिक्रिया मंद आहे, कारण हवेतील कार्बन डायऑक्साइडचा आंशिक दाब कमी आहे. कार्बोनेशन प्रतिक्रियेसाठी कोरडे सिमेंट हवेच्या संपर्कात असणे आवश्यक आहे, म्हणून स्लेक केलेला चुना हा हायड्रॉलिक नसलेला सिमेंट आहे आणि पाण्याखाली वापरला जाऊ शकत नाही. या प्रक्रियेला चुना चक्र म्हणतात.

प्रकार[संपादन]

  1. ऑर्डीनरी पोर्टलँड सिमेंट,
  2. पोर्टलँड पोझ्झोलाना सिमेंट,
  3. व्हाईट सिमेंट
  4. ओईल वेळ सिमेंट
  5. रँँपिड हार्डनिग पोर्टलँड सिमेंट
  6. पोर्टलँड पोझोलोना सिमेंट
  7. सलफेट रेजिस्टीग पोर्टलँड सिमेंट
  8. एकसपांसिव सिमेंट
  9. कलर्ड सिमेंट
  10. हाय अँँल्युमिना सिमेंट अशा १३ प्रकारच्या सिमेंटचे देशात उत्पादन होते.[१९]

भारतातील सिमेंट बनवणाऱ्या कंपनी[संपादन]

  1. ए.सी.सी.
  2. बिरला
  3. जे.के.
  4. श्री
  5. प्रिजम
  6. अंबुजा
  7. विक्रम
  8. बिनानी[२०]
  9. श्री अल्ट्रा
  10. एल. अँँड टी.
  11. सी.सी.आय.
  12. दिगविजय

पर्यावरणीय परिणाम[संपादन]

सिमेंट उत्पादन प्रक्रियेच्या सर्व टप्प्यांवर पर्यावरणावर परिणाम करते. यामध्ये धूळ, वायू, ध्वनी आणि कंपन यांच्या स्वरूपातील उत्सर्जन यंत्रसामग्री चालविण्यात आणि उत्पादनांमध्ये स्फोट करताना आणि उत्खननातून ग्रामीण भागाला होणारे नुकसान यांचा समावेश होतो. सिमेंट उत्खनन आणि निर्मिती दरम्यान धूळ उत्सर्जन कमी करण्यासाठी उपकरणे मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात आणि एक्झॉस्ट गॅसेस पकडण्यासाठी आणि वेगळे करण्यासाठी उपकरणे वाढीव वापरात येत आहेत. पर्यावरण संरक्षणामध्ये खाणींचे ग्रामीण भागात पुन्हा एकत्रीकरण करणे देखील समाविष्ट आहे ते बंद केल्यानंतर ते निसर्गात परत देऊन किंवा त्यांची पुनर्शेती करून.

वाढत्या पर्यावरणीय चिंता आणि जीवाश्म इंधनाच्या वाढत्या खर्चामुळे, अनेक देशांमध्ये, सिमेंट, तसेच सांडपाणी (धूळ आणि एक्झॉस्ट वायू) तयार करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या संसाधनांमध्ये तीव्र घट झाली आहे.[२१] रिड्युस्ड-फूटप्रिंट सिमेंट हे सिमेंटीशिअस मटेरियल आहे जे पोर्टलँड सिमेंटच्या कार्यक्षम कार्यक्षमतेची पूर्तता करते किंवा त्यापेक्षा जास्त करते. विविध तंत्रे विकसित होत आहेत. एक जिओपॉलिमर सिमेंट आहे, ज्यामध्ये पुनर्नवीनीकरण केलेल्या सामग्रीचा समावेश होतो, ज्यामुळे कच्चा माल, पाणी आणि उर्जेचा वापर कमी होतो. आणखी एक दृष्टीकोन म्हणजे हानिकारक प्रदूषक आणि हरितगृह वायू, विशेषतः CO2 चे उत्पादन आणि प्रकाशन कमी करणे किंवा काढून टाकणे.[२२] इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेसमध्ये जुन्या सिमेंटचा पुनर्वापर करणे हा आणखी एक मार्ग आहे.[२३] तसेच, एडिनबर्ग युनिव्हर्सिटीच्या एका टीमने स्पोरोसार्सिना पेस्ट्युरी, कॅल्शियम कार्बोनेट हे बॅक्टेरियाच्या सूक्ष्मजीव क्रियांवर आधारित 'DUPE' प्रक्रिया विकसित केली आहे, जी वाळू आणि मूत्रात मिसळल्यावर 70% संकुचित शक्तीसह मोर्टार ब्लॉक काँक्रीटचा तयार करू शकते.[२४] सिमेंट उत्पादनासाठी हवामान अनुकूल पद्धतींचे विहंगावलोकन येथे आढळू शकते.[२५]

बाह्य दुवे[संपादन]

  1. युरोपियन सिमेंट असोसिएशन Archived 2010-07-04 at the Wayback Machine.
  2. सिमेंट बनवण्याचे चलचित्र

संदर्भ[संपादन]

  1. ^ "The History of Concrete: Textual". matse1.matse.illinois.edu. 2024-04-21 रोजी पाहिले.
  2. ^ a b c हेवलेट, पीटर (२००३). Lea's Chemistry of Cement and Concrete. एलसेवीर. pp. १–२४. ISBN 978-0-08-053541-8.
  3. ^ "Macedonians first to use cement" (इंग्रजी भाषेत).
  4. ^ "PAST EXHIBITIONS". www.ashmolean.org (इंग्रजी भाषेत). 2024-04-21 रोजी पाहिले.
  5. ^ हिल, डोनाल्ड (१९८४). A History of Engineering in Classical and Medieval Times. रोऊटलेज. p. १०६. ISBN 0415152917.
  6. ^ "History of cement". www.understanding-cement.com. 2024-04-21 रोजी पाहिले.
  7. ^ "How the Ancient Romans Made Better Concrete Than We Do Now". Gizmodo (इंग्रजी भाषेत). 2014-12-18. 2024-04-21 रोजी पाहिले.
  8. ^ "National Pozzolan Association: How Natural Pozzolans Improve Concrete". pozzolan.org. 2024-04-21 रोजी पाहिले.
  9. ^ रिडी, फ्रान्सिस्का (एप्रिल २०१०). ""Hydration of Cement: still a lot to be understood" (PDF)" (PDF). La Chimica & l'Industria. : ११०–११७.
  10. ^ "Climate change: The massive CO2 emitter you may not know about" (इंग्रजी भाषेत). 2018-12-17.
  11. ^ "Wayback Machine" (PDF). web.archive.org. Archived from the original (PDF) on 2006-10-18. 2024-04-21 रोजी पाहिले.
  12. ^ "06.04.04: Aqueduct Architecture: Moving Water to the Masses in Ancient Rome". web.archive.org. 2008-10-12. Archived from the original on 2008-10-12. 2024-04-21 रोजी पाहिले.CS1 maint: BOT: original-url status unknown (link)
  13. ^ a b कोवन, हेनरी जे. (१९७५). ""An Historical Note on Concrete"". Architectural Science Review. १८: १०–१३. doi:10.1080/00038628.1975.9696342.
  14. ^ कॅब्रेरा, जी.; रिवैरा-विलारिअल, आर.; आर., श्री रवींद्रराज (१९९७). ""Properties and Durability of a Pre-Columbian Lightweight Concrete"". Symposium Paper / American Concrete Institute, International Concrete Abstracts Portal. १७०: १२१५–१२३०. doi:10.14359/6874. ISBN 9780870316692.
  15. ^ सिस्मोन्डो, शेरजीओ (२० नोव्हेंबर २००९). An Introduction to Science and Technology Studies. Wiley. ISBN 978-1-4443-1512-7.
  16. ^ मुकर्जी, चंद्र (२००९). "Impossible Engineering: Technology and Territoriality on the Canal Du Midi". Princeton University Press: १२१. ISBN 978-0-691-14032-2.
  17. ^ "MIT - Cement's Basic Molecular Structure Revealed: Robustness Comes From Messiness, Not a Clean Geometric Arrangement | Department of Civil & Environmental Engineering, MIT". web.archive.org. 2013-02-21. Archived from the original on 2013-02-21. 2024-04-20 रोजी पाहिले.
  18. ^ US EPA, OAR (2015-12-23). "Overview of Greenhouse Gases". www.epa.gov (इंग्रजी भाषेत). 2024-04-20 रोजी पाहिले.
  19. ^ Chauhan, Vipin. "14 Types of Cement in hindi". Civil Engineering Hindi Me. 2019-11-05 रोजी पाहिले.
  20. ^ "सीमेंट की खोज किसने की". हिंदी ज्ञान बुक (इंग्रजी भाषेत). 2019-11-05 रोजी पाहिले.
  21. ^ "Wayback Machine" (PDF). web.archive.org. Archived from the original (PDF) on 2013-10-02. 2024-04-05 रोजी पाहिले.
  22. ^ "Engineers Develop Cement With 97 Percent Smaller Carbon Dioxide and Energy Footprint". drexel.edu (इंग्रजी भाषेत). 2012-02-20. 2024-04-05 रोजी पाहिले.
  23. ^ "How to make low-carbon concrete from old cement". ISSN 0013-0613.
  24. ^ Monks, Kieron (2014-05-21). "Would you live in a house made of sand and bacteria? It's a surprisingly good idea | CNN Business". CNN (इंग्रजी भाषेत). 2024-04-05 रोजी पाहिले.
  25. ^ "Top-Innovationen 2020: Zement lässt sich auch klimafreundlich produzieren". www.spektrum.de (जर्मन भाषेत). 2024-04-05 रोजी पाहिले.