الفهرس 
CHAPTER ONE INTRODUCTIONOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 141 |  |  |
| | | from | 141 | | |
Abstract
تهدف هذه الرسالة إلي دراسة إمكانية إستخدام خام صخور الطفل )Shale( المستخرج من محجر المشاش (غرب جبل لبني
في شمال وسط سيناء) وطبقة الركام الصخري )Overburden( والغير مستغله والتي تزال أثناء عمليات التحجيرمع بعض
بغرض تصنيع مادة الحمه منشطة قلويا كبديل لالسمنت
المخلفات مثل خبث الحديد المبرد بالماء، غبار نفايات أفران األسمنت
المستخدم في أعمال البناء.
تحتوي الرسالة علي عدة فصول لتوضيح أليات العمل وهى كما يلى: الفصل األول: عبارة عن مقدمة للرسالة تشمل إلقاء الضوء علي مشاكل صناعة األسمنت وماتستخدمه من مواد خام رئيسية
وهي صخور الكربونات للحصول على أكسيد الكالسيوم وصخوراأللومينوسيليكات (الطين) لـلحصول علي أكسيد السيليكا ،
أكسيد األلومينا وخالل تلك الصناعة يتم إنتاج كمية كبيرة من المنتجات الثانوية أو النفايات الصناعية لألسمنت (ركام المحاجر,
ثاني أكسيد الكربون وغبارنفايات أفران األسمنت) والتي تقدر بكميات كبيرة سنويا تنتج أثناء عمليات التجهيز واإلنتاج وتحتاج
إلى استغالل أكثر. معظم هذه النفايات لها تأثير بيئي سلبي وتهديدات محتملة. عالوة على ذلك، تعتبر مخلفات األسمنت من الملوثات التي تؤثر بشكل كبير على ظاهرة االحتباس الحراري وصحة اإلنسان. وتختلف إمكانية إعادة تدوير مخلفات األسمنت من دولة إلى أخرى حسب الجوانب االقتصادية والفنية. من ضمن الحلول المبتكرة لحل تلك المشكلة هو إنتاج منتج أخضر كبديل
لألسمنت وله نفس خواصه ويكون أقل إنتاجا لنسب التلوث وبإستخدام المخلفات الناتجة من تلك الصناعة.
كما تناول الفصل توضيح خواص المركبات المنشطة قلويا والجيوبوليمر كبديل مقترح وعرض بعض خواصة وطرق تحضيره من خالل تقديم نبذة عن محاوالت إنتاجة من خالل بعض الباحثين. وفي نهاية الفصل تم تقديم مقترح لتحضير المادة المنشطة قلويا من خالل إستغالل المواد الخام الطبيعية (صخور الطفل التابعه لمتكون الخبوبه بوادي المشاش ) وبعض النفايات
( الطبقة السطحية التي تغطي خام الطفل – خبث الحديد المبرد بالماء – غبار نفايات أفران األسمنت.)
الفصل الثاني: وتضمن هذا الفصل طرق الحصول علي العينات من منطقة المحجر وكذلك مصنع األسمنت حيث تم جمع
25 عينة من صخورالطفل، 5 عينات من مقلب النفايات الموجود بالمحجر(الركام الصخري)، 20 عينة من غبار نفايات مصنع األسمنت، 4 عينات من خبث الحديد المبرد بالماء والمورد إلي مصنع العريش لألسمنت إلستخدامه في صناعة األسمنت. كما تم إلقاء الضوء علي األدوات واألجهزة المستخدمة للتعرف علي توصيف المواد المستخدمة بالدراسة وتحضير المواد الخام والنفايات
وكذلك الكسارات والطواحين المعملية للحصول علي خام تصل نعومته إلي حجم حبيبات 45 ميكرون. كما تم دراسة العديد من
النقاط البحثية الخاصة بطرق تحضير وتقييم وتوصيف المواد الخام المستخدمة إلنتاج مادة منشطة قلويا بإستخدام العديد من التقنيات واألجهزة المتوفرة بمعامل شركة أسمنت العريش أو معامل اختبارات المركز القومي لبحوث اإلسكان والبناء. يلي ذلك إختيار كمية مناسبه من المحلول القلوى للوصول إلى قابلية التشغيل المثلى. كما تم تشكيل الخلطات المحضرة يدويا في قوالب معدنية بحجم 2 سم مكعب، ثم تم معالجتها عند 38 درجة مئوية ورطوبة نسبية %60 لمدة 24 ساعة، ثم تم فكها وحفظها ومعالجتها طبيعيا بالمعمل لمدة ,7 ,14 28 و 90 يوما. باإلضافة إلى ذلك، تم تجفيف العينات المعالجة عند درجة حرارة 105 درجة مئوية
لمدة 24 ساعة قبل بدء أي إختبار.
الفصل الثالث: يستعرض هذا الفصل النتائج التي تم الحصول عليها من خالل الدراسة ومناقشتها ومقارنتها مع أخرين وتشمل
خصائص المواد وتأثيرها وكذلك تقييم المنتج الذي تم الحصول عليه وتم مناقشة النتائج علي النحو التالي:
احتوائها علي نسبة عالية من األكاسيد
أ) تقييم وتوصيف المواد الخام المستخدمة إلنتاج المنتج القلوي المنشط :
.1 توضح تحاليل التركيب الكيميائي لعينات الصخرالطيني الخاص بوادي المشاش
الرئيسية وهي كما يلي أكسيد السليكا وأكسيد األلومينا وكذلك أكسيد الحديد وأكسيد الكالسيوم. واستدل علي ذلك أن تلك
النتائج في العينة تتقارب مع التركيب الكيميائي األكثر شيوعا للطين المصري منخفض الجودة.
.2 تم التعرف أيضا عن التركيب الكيميائي لخبث الحديد المبرد بالماء )WCS( ووجد أن العينة تتكون بشكل أساسي من مايلي بالترتيب أكسيد السليكا وأكسيد الكالسيوم يليه أكسيد األلومينيوم باإلضافة إلى أكسيد الماغنسيوم وآثار من األكاسيد
األخرى. النشاط الهيدروليكي للخبث المستخدم يساوي .1.29
.3 تتكون العينة الخاصة بالطبقة السطحية لمحجر المشاش بشكل رئيسي من أكسيد السليكا وأكسيد الكالسيوم وكال”من
أكسيد األلومنيوم والحديد بالترتيب.ويرجع محتوي الكبريتات الموجود في العينات بسبب وجود الجبس.
.4 تظهر عينة غبار نفايات فرن األسمنت )CKD( التي تم تحليلها أن األكاسيد الرئيسية تظهر بالترتيب األتي أكسيد
الكالسيوم يليه أكسيد السليكا باإلضافة إلى كميات صغيرة من أكسيد الماغنسيوم وأكسيد البوتاسيوم وكذلك الكبريتات.
.5 يوضح التحليل المعدني لعينة الصخرالطيني لوادي المشاش أن المعادن الطينية الموجودة هي المونتموريلونيت واإلليت
والكاولينيت بينما المعادن غير الطينية هي معادن الجبس والكوارتز والكالسيت.
.6 يتكون التركيب المعدني لعينة الطبقة السطحية لمحجرالمشاش من شدة تبلورعالية من الكوارتز، باإلضافة إلى معادن
الكالسيت والجبس واأللبيت.
.7 بينما يتكون التركيب المعدني لعينة غبار نفايات فرن األسمنت من الجيرالحر)CaO( كمعدن رئيسي والبورتالنديت
واألنهيدريت والهاليت والسيلفيت والالرنيت كمعادن ثانوية.
.8 يظهر نمط عينة خبث الحديد المستخدم علي هيئة غير متبلوره بالكامل مع تحدب واضح بينθ2=25-35o .
توضح نتائج تحليل األشعة تحت الحمراء بتحويالت فورير لعينة الصخر الطيني بوادي المشاش في النطاق مابين 400 إلي 4000 سم1- تمددات خاصة بروابط كال من األكسجين- الهيدروجين و األلومنيوم – مجموعة الهيدروكسيل وكذلك
السليكا- أكسجين – سليكا ويعمل ذلك علي فهم نمط الروابط المكونة للعينة.
نتائج التحليل الحراري التفاضلي لعينة خام الصخر الطيني)Shale( لمنطقة المشاش تظهر خمس منحنيات لتفاعالت ماصة للحرارة عند 88 و288 و543 و697 درجة مئوية مع منحنى صغير يتراوح من 800 إلى 950 درجة مئوية وجميع التفاعالت الماصة للحرارة المكتشفة للعينات مصحوبة بفقد إجمالي في الوزن تقدر بنسبة %23.5 حسب نتائج
التحليل الوزني الحراري .)TGA(
تظهر صور الميكرسكوب المجهري اإللكتروني لعينة الطين كجزيئات متكتلة تشبه التورق ذات شكل غير منتظم مع مظهر دقيق من معادن الكاولينيت (اللون الفاتح) والمونتموريلونيت (اللون الداكن.) عالوة على ذلك، تحتوي الصور
.9
.10
.11
على جزيئات ذات أحجام وتوزيعات مختلفة. بينما يعرض منحي مطيافية تشتت الطاقة باألشعة السينييه)EDX( قمما كبيرة لألكسجين واأللمنيوم والسيليكون، إلى جانب شدة قمم أقل للصوديوم والمغنيسيوم وآثار الكبريت. تبلغ نسبة ذروة
ارتفاع األلومونيوم : السليكا حوالي 2:1، كما هو متوقع بالنسبة للمونتموريلونيت.
.12 صور الميكرسكوب المجهري اإللكتروني لعينة خبث الحديد المبرد بالماء تظهرالحبيبات على شكل بقايا تشبة بقايا
الرمل الزجاجي بأحجام مختلفة تقريبا وحواف حادة.
في درجات حرارة تتراوح من 800 إلى
لمنطقة المشاش
ب) تقييم وتوصيف تأثير التنشيط الحراري لعينة الصخر الطيني
950 درجة مئوية إلنتاج مادة رابطة قلوية وقد تبين ما يلي:
درجة مئوية تظهر زيادة في
.1 نتيجة التحليل الكيميائي لـعينة الطين المنشط حراريا”عند درجات حرارة من 800 إلي 900
محتوي األكاسيد الرئيسية كلما زادت درجة الحرارة مع انخفاض قيمة الفاقد بالحرق.
.2 نمط التحليل المعدني لعينة طين المشاس المنشطة حراريا عند 800 درجة مئوية يظهر غياب وتحلل معادن طين الكاولينيت
والمونتموريللونيت بينما مازال يظهر اإلليت. من ناحية أخرى، أظهرت العينة المنشطة عند 850 درجة مئوية دليال على
الطور غير المتبلور باختفاء جميع المعادن الطينية. باإلضافة إلى ذلك، تظهر العينة المنشطة عند درجة حرارة 900 درجة
مئوية تحول جزء من المعادن الطينية الموجودة إلي طور الكريستوباليت المتبلور phase( .)Crystalline
.3 تظهر صور الميكرسكوب المجهري اإللكتروني لعينة الصخر الطيني المنشط حراريا أن النسيج أصبح هشا وضعيفا مع
زيادة درجة الحرارة مقارنة بصورة عينة الطين الخام. باإلضافة إلى ذلك، لوحظ تشكيل أطوارمعدنية متكتله في جميع
العينات.
.4 أظهرت نتائج قوة الضغط لعينات المشاش المنشط حراريا عند درجات حرارة مختلفة زيادة القوة لجميع العينات خالل
أوقات المعالجة وبناء علي ماسبق فإن عينات الطين المحروق عند 850 م0 أظهرت أفضل الخواص.
ج) تقييم وتوصيف تأثير نوع وتركيزالمحاليل القلويه المنشطه (هيدروكسيد الصويوم - سليكات الصوديوم) لعينات الطين
المنشطه حراريا‶عند 850 م0
.1 بشكل عام، يمكن أن تؤدي الزيادة في النسبة الموالريه المستخدمة للمنشط القلوي إلى زيادة صالبة المنتج في األوقات المبكره بسبب تعزيز التنشيط وحركية التفاعل. ومع ذلك، فإن المنشط القلوي المرتفع بشكل مفرط عن 14 موالر يؤدي إلى انخفاض
الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للمنتج.
.2 يلعب خلط المنشط القلوي (هيدروكسيد الصوديوم : سليكات الصوديوم) بنسبة 50:50 دورا مهما في تعزيز المقاومة لبعض األوساط مثل األحماض أو الكبريتات. ومع ذلك، فإن التأثيرات المحددة تعتمد على تركيبة المادة الرابطة وطبيعة وتركيز
المنشطات القلوية المستخدمة.
د) تلخيص تأثير وتقييم إضافة خبث الحديد المبرد بالماءإلى عينات الطين المكلسن من منطقة المشاش إلنتاج مادة رابطة
قلوية منشطة:
.1 يعتبر خبث الحديد المبرد بالماء عبارة عن مادة بوزوالنية في الظروف المناسبة والتي يمكن أن تساهم في تطوير رابطة
المواد المنشطة قلويا وتحسين خواص المنتج النهائي لها.
.2 كان إلضافة خبث الحديد المبرد بالماء إلى الطين المكلسن تأثير إيجابي لتعزيز قوة الربط على المدى الطويل بسبب تكوين
منتجات تفاعل إضافية.
.3 تؤدي نسب الخبث المرتفعة بشكل مفرط إلى تباطؤ نمو القوة في المراحل المبكرة للعينات المشكلة. ويمكن أن تؤثر إضافة خبث الحديد المبرد بالماء على زمن الشك الخاص بالمادة المنتجة. بشكل عام، تميل العينات المضاف إليها نسب أعلى من خبث الحديد المبرد بالماء إلى تمديد وقت اإلعداد بسبب التفاعالت البوزوالنية اإلضافية التي تحدث. يمكن أن يوفر هذا وقت
عمل أطول للخلط والصب.
الخبث المبرد بالماء تأثير كبير في خفض
.4 بخصوص قيمة المنشط/المادةالصلبه المستخدمة في مراحل اإلعداد أظهرت إضافة
القيمة من 0.37 إلى 0.26 مما أدى إلى توفير كمية مناسبة من السائل المنشط.
.5 عالوة على ذلك، لوحظ تغيير في خاصية قابلية للتشكيل والتشغيل للمادة المنشطة قلويا المنتجه من خالل إضافة خبث الحديد
المبرد ألن زيادة نسبة الخبث المستخدمة تعمل علي تقليل خواص التشكيل والتشغيل.
تكشيف محجر المشاش المكلسنة
هـ) تلخيص تأثيروتقييم استبدال الطفلة المكلسنه بغبارنفايات فرن األسمنت وكذلك طبقة
( oم 850 (
.1 إضافة كال”من غبار نفايات فرن األسمنت والخامة المكلسنة من تكشيف محجر المشاش اللذان يحتويان على مستويات عالية
من المركبات القلوية والمعادن غير المرغوب فيها أدت إلى تغيير ملحوظ وتراجع في قوة الرابطة القلوية للمنتج.
.2 لوحظ من خالل إستبدال الحجر المكلسن بتلك النفايات زيادة غير مرغوب فيها في الطلب على المياه، مما يزيد من صعوبة
العمل مع المادة الرابطة ويحتمل أن يؤثر على تطور قوتها ( أو ربما تحتاج إلي إضافة مواد مخفضة للماء بالخلطة) .
.3 ولكن إضافة كال من تللك النفايات بنسب بسيطة تتراوح مابين 1.5 إلي %3 له فوائد متعددة، بما في ذلك إدارة النفايات
للتخلص منها والمزايا االقتصادية التي تشمل التوفير في تكلفة اإلنتاج. تسلط هذه المزايا الضوء على إستخدام هذا النهج
كخيار مستدام وقابل للتطبيق لتطوير مواد بناء صديقة للبيئة.
و) استنادا إلى البحث التجريبي الوارد في هذه الرسالة، فقد خلصت الدراسة إلى أفضل النتائج وهي:
.1 أفضل النتائج الفيزيائية والميكانيكية كانت للخليط الرئيسي المكون من %50 من الطين المكلسن للمشاس ، %50 خبث
الحديد المبرد بالماء وإستخدام 10 مولر من محلول هيدروكسيد الصوديوم يليه الخليط الذي يحتوي علي %1.5 من طبقة
تكشيف المحجر السطحية المكلسن مع10 مولر من محلول هيدروكسيد الصوديوم. في حين أن أقل النتائج كانت بالنسبة للخلطات التي تحتوي علي %3 من النفايات المستخدمة ( الرسوبيات المكلسنه لطبقة تكشيف المحجر – نفايات غبار أفران
األسمنت.)
.2 أظهرت صور الميكرسكوب المجهري اإللكتروني دليال على وجود نسيج غير متجانس, مسام وجزيئات غير متفاعلة
في عينات الخلطات المصحوبة بإسستبدال الطين المكلسن ب %3 من النفايات نظرا لوجود محتوى منخفض من الروابط
المكونة للمنتج المنشط قلويا.
وإلقاء الضوء علي بعض الفوائد البيئية
وتعرض هذا الفصل لملخص ألهم الخصائص والنتائج المعمليه
الفصل الرابع:
وتقديم بعض التوصيات للدراسات المستقبلية من خالل المالحظات التي تمت أثناء التجارب ومن بينها:
أ) الفوائد البيئية واإلقتصادية من إعادة استخدام غبار نفايات فرن األسمنت يمكن تلخيصها كالتالى -:
)1 الحد من مشاكل تلوث الهواء.
)2 الحفاظ على الطاقة وتقليل نسبة من انبعاث غار ثانى اكسيد الكربون الى الغالف الجوى.
)3 استخدام نسبة كبيرة من غبار نفايات فرن األسمنت ان لم يكن كلها مرة أخرى في مجال إنتاج منتجات خضراء. )4 تقليل إستخدام نسبة كبيرة من الموارد الطبيعية مثل المواد الخام التي تستخدم فى الصناعة (الحجرالجيري
– الطين) وبالتالى الحفاظ على الموارد الطبيعية وتقليل العمليات الصناعية .
)5 التخلص النهائى من مشكلة مدافن النفايات الخاصة بمصنع األسمنت.
ب) التوصيات :
)1 العمل علي توصيف المواد الخام المستخدمة: يعد التوصيف الكامل للمواد أمرا حيويا لمراقبة الجودة وتقييم
األداء. وذلك لتقليل المحاوالت المعملية للوصول إلي نتائج مرضية تتضمن قوة الضغط، واالنكماش، والمتانة،
وغيرها من الخصائص ذات الصلة سيساعد في مقارنة وقياس التركيبات المختلفة وضمان جودة المنتج المتسقة.
)2 تحسين تصميم المزيج المستخدم: يؤثر اختيار المواد الخام وتناسبها بشكل كبير على أداء المنتج المنشط قلوي. ومن الضروري تحسين تصميم المزيج، مع األخذ في االعتبار عوامل مثل نوعوظروف المعالجة، والمواد
المضافة التكميلية. سيؤدي ذلك إلى إنشاء مجلدات مصممة خصيصا مع تحسين األداء وتقليل التأثير البيئي.
)3 تقييم دورة الحياة: يتيح إجراء إجراء تقييم شامل لألثر البيئي لـلمنتج. رؤية حول دورة الحياة بأكملها، بما في ذلك استخراج المواد الخام واإلنتاج والنقل والتطبيق واعتبارات نهاية العمر. يمكن لهذه المعلومات توجيه عملية
صنع القرار، وتسهيل التصميم البيئي، ودعم أهداف االستدامة.
)4 التقييس والقوانين: إن تطوير المواصفات الموحدة وطرق االختبار وقواعد الممارسة الخاصة للمنتج سوف يعزز قبولها على نطاق أوسع ويسهل دمجها في مع مواد البناء. يعد التعاون بين الباحثين ومحترفي الصناعة
والهيئات التنظيمية أمرا بالغ األهمية إلنشاء إطار قوي يضمن الجودة واألداء المتسقين.
)5 تبادل المعرفة والتعاون: يعد تشجيع تبادل المعرفة والتعاون ونشر أفضل الممارسات بين الباحثين والممارسين وأصحاب المصلحة في الصناعة أمرا ضروريا لنجاح اعتماد AAB وتطويره. تلعب المؤتمرات وورش العمل
والمنشورات الفنية دورا حيويا في نشر نتائج األبحاث ودراسات الحالة والدروس المستفادة.
)6 العمل المستقبلي علي محاولة إنتاج جيوبولمير منشط قلويا من خالل مرحلة واحدة تتضمن إضافة كميات قليلة
من الماء والعمل علي محاولة التحكم في درجة اللون للمنتج.
يليها ملخص باللغة العربية.
وفي نهاية الرسالة تم كتابة المراجع باللغة اإلنجليزية التى تم األستعانه بها خالل الدراسة