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सीमेंट: कैसे बनता है और क्यों जमता है

सीमेंट एक स्लेटी पाउडर है। चूना-पत्थर और मिट्टी को लगभग 1450 °C पर पकाकर क्लिंकर बनता है, फिर उसे थोड़े जिप्सम के साथ पीसा जाता है। पानी मिलाने पर यह जमकर सख़्त हो जाता है। रेत और गिट्टी के साथ यह कंक्रीट बनाता है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. सीमेंट दो सीधी चीज़ों से शुरू होता है: सफ़ेद चूना-पत्थर और भूरी चिकनी मिट्टी। दोनों ज़मीन से खोदी जाती हैं।
  2. दोनों को चक्की में कूटकर पीसा जाता है। बारीक मिश्रण को कच्चा आटा (रॉ मील) कहते हैं।
  3. कच्चा आटा लंबी, घूमती भट्ठी में जाता है। वहाँ लगभग 1450 °C पर वह पककर कठोर काली गाँठें बनाता है। इन्हें क्लिंकर कहते हैं।
  4. क्लिंकर को थोड़े जिप्सम के साथ बारीक पीसते हैं। जिप्सम जमने की रफ़्तार धीमी करता है। यही पाउडर सीमेंट है।
  5. सीमेंट में रेत, गिट्टी और पानी मिलाते हैं। यह कंक्रीट है। पहले यह नरम रहता है, फिर जम जाता है।
  6. दिन वाला स्लाइडर चलाओ। कंक्रीट की ताकत पहले हफ़्ते में तेज़ी से बढ़ती है, फिर 28 दिन तक धीरे-धीरे।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

दो अलग कच्चे माल क्यों चाहिए?

चूना-पत्थर से चूना मिलता है, मिट्टी से सिलिका, एल्युमिना और लोहा। दोनों मिलकर वे यौगिक बनाते हैं जो सीमेंट को ताकत देते हैं।

कच्चे माल को इतना बारीक क्यों पीसते हैं?

बारीक पाउडर अच्छी तरह मिलता है और भट्ठी में पूरी क्रिया करता है। चक्की के बाद का चिकना ढेर देखो।

भट्ठी तिरछी और घूमती क्यों है?

घूमने से आटा मिलता रहता है और तिरछेपन से वह ठंडे सिरे से लौ वाले सिरे तक धीरे-धीरे सरकता है। इस तरह हर कण को बराबर गरमी मिलती है।

जिप्सम अंत में क्यों मिलाते हैं?

वह शुरुआती क्रिया को क़ाबू में रखता है, ताकि मिश्रण कुछ देर नरम रहे। उसके बिना लेई तुरंत अकड़ जाती।

कंक्रीट सूखता है या क्रिया करता है?

वह पानी से क्रिया करता है। इसीलिए वह पानी के नीचे भी जम जाता है और तराई में उसे पानी चाहिए।

क्या एक दिन में कंक्रीट पूरा मज़बूत हो जाता है?

नहीं। ताकत पहले तेज़ी से बढ़ती है और 28 दिन तक बढ़ती रहती है। स्लाइडर चलाकर वक्र देखो।

सीमेंट का कच्चा माल

सीमेंट के लिए चूना (कैल्सियम), सिलिका, एल्युमिना और थोड़ा लौह ऑक्साइड चाहिए।

कुछ कारख़ाने मिट्टी की जगह शेल, रेत या कारख़ाने के बचे पदार्थ (जैसे स्लैग) भी काम में लेते हैं।

बनाने की विधि, एक-एक क़दम

  1. कूटना और पीसना। चूना-पत्थर और मिट्टी को कूटकर सही अनुपात में बारीक पीसते और मिलाते हैं। यह कच्चा आटा है।
  2. भट्ठी में पकाना। आटा एक लंबी, हल्की तिरछी, धीरे घूमती लोहे की नली में नीचे की ओर सरकता है। निचले सिरे पर लौ उसे लगभग 1450 °C तक गरम करती है। पहले चूना-पत्थर टूटता है: CaCO3 से CaO + CO2 बनते हैं। फिर चूना, सिलिका, एल्युमिना और लोहा मिलकर कठोर स्लेटी गाँठें बनाते हैं। इन्हें क्लिंकर कहते हैं।
  3. ठंडा करना। क्लिंकर को हवा से जल्दी ठंडा करते हैं।
  4. जिप्सम के साथ पीसना। क्लिंकर को बहुत बारीक पीसते हैं और जिप्सम मिलाते हैं, ताकि सीमेंट बहुत जल्दी न जमे।
  5. भरना। पाउडर साइलो में रखते हैं और बोरियों में भरते हैं।

दो तरीके हैं: शुष्क विधि (सूखा आटा, ईंधन कम लगता है) और आर्द्र विधि (आटे में पानी मिलाकर घोल बनाते हैं, पुरानी विधि, ईंधन ज़्यादा लगता है)।

सीमेंट का जमना और सख़्त होना

पानी डालने पर सीमेंट सूखता नहीं है। वह पानी से क्रिया करता है। इसे जलयोजन (हाइड्रेशन) कहते हैं। इससे बनने वाले छोटे-छोटे क्रिस्टल रेत और गिट्टी को आपस में जकड़ लेते हैं।

सीमेंट के गुण और उपयोग

गुण: बारीक स्लेटी पाउडर; पानी से जमकर सख़्त होता है, पानी के नीचे भी; दबाव सहने में बहुत मज़बूत, खिंचाव सहने में कमज़ोर; जलता नहीं; दशकों चलता है।

उपयोग:

सावधानी: बोरियाँ सूखी रखो, दस्ताने और मास्क पहनो (सीमेंट की धूल और गीला मिश्रण त्वचा और फेफड़ों को नुक़सान करते हैं)। चूना-पत्थर और ईंधन से CO2 निकलती है, इसलिए इंजीनियर कम क्लिंकर वाला सीमेंट बनाने की कोशिश करते हैं।

खुद करके देखो

3D में दिन वाला स्लाइडर 0 से 28 तक चलाओ और ताकत पढ़ो। पहले अंदाज़ा लगाओ: 7 दिन पर ताकत आधे से ज़्यादा है या कम? फिर जाँचो। घर पर एक चम्मच प्लास्टर ऑफ़ पेरिस पानी में घोलकर देखो कि वह कैसे अकड़ता है। किसी बड़े से कहो कि गीले कपड़े से तराई की हुई दीवार दिखाएँ।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. सीमेंट के दो मुख्य कच्चे माल बताओ और हर एक से क्या मिलता है।

चूना-पत्थर से चूना (कैल्सियम) मिलता है। चिकनी मिट्टी से सिलिका, एल्युमिना और लौह ऑक्साइड मिलते हैं।

2. एक कारख़ाना 5 प्रतिशत जिप्सम वाला 100 kg सीमेंट बनाता है। कितना क्लिंकर लगा?

जिप्सम = 5 kg। क्लिंकर = 100 − 5 = 95 kg।

3. नए फ़र्श को कई दिन गीला क्यों रखते हैं?

सख़्त होना पानी से क्रिया है। फ़र्श जल्दी सूख गया तो क्रिया रुक जाती है और फ़र्श कमज़ोर रहकर चटक जाता है। गीला रखने से क्रिया चलती रहती है।

4. एक मिश्रण में आयतन से 1 भाग सीमेंट, 2 भाग रेत और 4 भाग गिट्टी है। 14 भाग सूखे मिश्रण में सीमेंट के कितने भाग हैं?

कुल भाग = 1 + 2 + 4 = 7। 14 भाग यानी दो बैच, तो सीमेंट = 2 × 1 = 2 भाग।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. भट्ठी से निकलने वाली कठोर काली गाँठें कहलाती हैं:
2. सीमेंट में जिप्सम क्यों मिलाते हैं?
3. भट्ठी का तापमान लगभग कितना होता है?
4. कंक्रीट किससे बनता है?
5. सीमेंट मुख्यतः इसलिए सख़्त होता है क्योंकि:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

सीमेंट किससे बनता है?

ज़्यादातर चूना-पत्थर और चिकनी मिट्टी से। इन्हें भट्ठी में पकाकर थोड़े जिप्सम के साथ पीसा जाता है।

सीमेंट, गारे और कंक्रीट में क्या अंतर है?

सीमेंट पाउडर है। गारा सीमेंट, रेत और पानी है। कंक्रीट सीमेंट, रेत, गिट्टी और पानी है।

कंक्रीट में लोहे की छड़ें क्यों डालते हैं?

कंक्रीट दबाव सहने में मज़बूत है पर खिंचाव में चटक जाता है। छड़ें खिंचाव सँभालती हैं, इसलिए दोनों मिलकर मज़बूत बीम और छत बनाते हैं।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

जापान高校(専門学科)1〜3年Ceramic Industry

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