సిమెంట్/గాజు

సిమెంట్
భవనాలు, వంతెనలు, ఆనకట్టలు తదితర నిర్మాణాల్లో ఉపయోగించే అతి ముఖ్యమైన పదార్థం సిమెంట్. దీన్ని 1824లో జె.ఆస్పిడిన్ అనే తాపీమేస్త్రి కనుగొన్నాడు. సున్నపురాయి, బంకమట్టి మిశ్రమాన్ని అధిక ఉష్ణోగ్రతకు వేడిచేస్తే అది ఒక పొడిని ఏర్పరుస్తుందని, దీనికి తగినంత నీటిని కలిపితే కొన్ని గంటల్లో అది రాయిలా గట్టి పడుతుందని ఆస్పిడిన్ కనుగొన్నాడు. ఈ పదార్థం ‘పోర్‌‌టలాండ్’ అనే ప్రదేశంలో దొరికే రాయి లాంటి బలమైనది కావడం వల్ల దీన్ని ‘పోర్‌‌టలాండ్ సిమెంట్’గా వ్యవహరించారు.

• సిమెంట్ అనేది ప్రధానంగా కాల్షియం సిలికేట్‌లు, కాల్షియం అల్యూమినేట్ల మిశ్రమం. ఇందులో కొద్ది మొత్తంలో ఐరన్, సోడియం, పొటాషియం, మెగ్నీషియం లోహాల ఆక్సైడ్‌లు, కరిగిన సల్ఫర్ ట్రై ఆక్సైడ్‌లు ఉంటాయి.
• సిమెంటుకు ప్రధాన ముడి పదార్థాలు సున్నపురాయి, బంకమన్ను.
• సిమెంట్‌ను తడి పద్ధతి, పొడి పద్ధతి అనే రెండు విధానాల్లో తయారుచేస్తారు.
• ముడి స్లరీ (చూర్ణం)ను ‘ప్రగలన పదార్థం’ అంటారు. దీన్ని తిరుగుడు కొలిమిలో ‘గ్యాస్’ లేదా ‘బొగ్గు’ను మండించి వేడి చేస్తారు. ఈ విధానంలో ఏర్పడే పదార్థం ‘బూడిద రంగు’ఉన్న గట్టి బంతుల రూపంలో ఉంటుంది. వీటిని ‘సిమెంట్ క్లింకర్’లు అంటారు.
• సిమెంట్ క్లింకర్లను చూర్ణం చేసి 2 నుంచి 3 శాతం ‘జిప్సం’ను కలిపితే వచ్చేదే వ్యాపారాత్మక సిమెంట్.
• జిప్సం అనేది ఆర్ధ్ర కాల్షియం సల్ఫేట్. సిమెంట్ సెట్టింగ్‌ను కంట్రోల్ చేయడానికి జిప్సం కలుపుతారు. ఒకవేళ జిప్సంను కలుపకపోతే సిమెంట్‌కు నీరు కలిపిన వెంటనే గట్టి పడుతుంది.
• సిమెంట్ గట్టిపడే ప్రక్రియలో కాల్షియం అల్యూమినేట్లు వేగంగా ఆర్ధ్రీకరణం చెంది ‘కాల్షియం అల్యూమినియం హైడ్రేట్ (CAH)లుగా మారతాయి. ఇది ఉష్ణం వెలువడే చర్య (ఉష్ణమోచక చర్య).
• సిమెంట్ పరిశ్రమల్లో ఇటీవల ‘ఫ్లై యాష్’ను ఉపయోగిస్తున్నారు. థర్మల్ విద్యుత్ ప్లాంట్లలో ‘నేలబొగ్గు’ లేదా ‘కోక్’ను మండించడం వల్ల చివరగా మిగిలే బూడిదనే ఫ్లై యాష్ అంటారు.
• ఫ్లై యాష్‌లో ప్రధానంగా సిలికాన్ డై ఆక్సైడ్ (SiO2), అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ (Al2O3), కాల్షియం ఆక్సైడ్‌లు ఉంటాయి. అత్యల్ప ప్రమాణాల్లో ఆర్సెనిక్, బెరీలియం, బోరాన్, కాడ్మియం, క్రోమియం, కోబాల్ట్, లెడ్, మాంగనీస్, పాదరసం (మెర్య్కురీ), మాలిబ్డినం, సెలీనియం లాంటి మూలకాలు కూడా ఉంటాయి.
• ఫ్లై యాష్‌ను సిమెంట్‌లో ఉపయోగించడం వల్ల వాతావరణంలోకి విడుదలయ్యే ‘హరిత గృహ’ వాయువైన కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ (CO2) తగ్గుతుంది.

గాజు
గృహాలంకరణ వస్తువుల్లో గాజుకే ప్రాధాన్యం ఉంది. గ్లాస్ బ్లోయింగ్‌లో రోమన్‌లదే పైచేయి. ఘనరూపంలో ఉన్నప్పటికీ గాజు నిజమైన స్ఫటిక పదార్థం కాదు. ఇది అస్ఫటిక పదార్థం. గాజు ద్రవాన్ని త్వరగా చల్లబరచడం వల్ల దాని స్నిగ్ధత అధికమై ఘనరూపాన్ని సంతరించుకుంటుంది. అందువల్ల గాజును ‘అతి శీతలీకరణం చెందిన ద్రవం’ అంటారు.

• గాజు ప్రధానంగా సోడియం సిలికేట్, కాల్షియం సిలికేట్, సిలికాల మిశ్రమం.
• గాజుకు కావాల్సిన ముడి పదార్థాలు సోడాయాష్ (Na2CO3), సున్నపురాయి (CaCO3), ఇసుక (SiO2).
• ముడి పదార్థాల మిశ్రమ పొడిని ‘బాచ్’ అంటారు.
• బాచ్ ద్రవీభవన స్థానం (కరిగే ఉష్ణోగ్రత)ను తగ్గించడానికి కొన్ని పగిలిన గాజు ముక్కలను కలుపుతారు. వీటిని ‘కల్లెట్’ అంటారు.
• మొత్తం మిశ్రమాన్ని కొలిమిలో 1000°C వద్ద వేడి చేస్తే ద్రవగాజు ఏర్పడుతుంది. దీనిపై తేలియాడే మలినాలను ‘గాజుగాల్’ అంటారు.
• ద్రవ గాజును త్వరగా చల్లబరిస్తే పెళుసుగా మారే ప్రమాదం ఉంది. అందువల్ల ప్రత్యేక పద్ధతిలో నెమ్మదిగా చల్లబరుస్తారు. మంద శీతలీకరణం వల్ల గాజుకు అధిక బలం చేకూరుతుంది.
• గాజును వివిధ రంగుల్లో పొందడానికి ద్రవగాజుకు కొన్ని లోహ ఆక్సైడ్‌లను లేదా లోహ లవణాలను కలుపుతారు. క్రోమియం ఆక్సైడ్‌తో ఆకుపచ్చ, మాంగనీస్ ఆక్సైడ్‌తో ఊదా, కాపర్ సల్ఫేట్‌తో నీలం, బంగారం క్లోరైడ్‌తో కెంపు, క్యూప్రస్ ఆక్సైడ్‌తో ఎరుపు రంగులు లభిస్తాయి.
• గాజును ‘ఆక్సిజన్-ఎసిటలీన్’ మంటతో వేడిచేసి మెత్తబరుస్తారు. అందులోకి గాలిని పంపి కోరిన ఆకృతిలో గాజు వస్తువులను తయారు చేస్తారు. ఈ నైపుణ్యాన్నే ‘గ్లాస్ బ్లోయింగ్’ అంటారు.
• పెరైక్స్ గాజు, బోరోసిలికేట్ గాజు గ్లాస్ బ్లోయింగ్ ప్రక్రియలకు అనువైనవి.