የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ

የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ በክፍል ውስጥ የሙቀት እና ቅዝቃዜ መጠን ለማጠንከር የሚያገለግል የማያያዣ ስርዓት ነው፡፡

ይህም ለፖርትላንድ ሲሚንቶ በአማራጭነት የቀረበ ከአካባቢ ጋር ጥሩ ግንኙነት ያለው ምርት ነው፡፡ በብዙ የሂንዱ ቤተመቅደሶች ውስጥ በአገልግሎት ላይ ውሎ የነበረ ሲሆን እነዚህም ከሺህ አመታት በላይ እድሜ ያላቸው ናቸው  https://www.bloomberg.com/news/articles/2019-06-23/green-cement-struggles-to-expand-market-as-pollution-focus-grows ከፍተኛ የካርቦን ምልክት ያላቸውን የሲሚንቶ ምርት ለመቀነስ በተፈጥሮ ካሉት የአፈር አይነቶች ወይም ከኢንዱስትሪ ተረፈ ምርቶች የሚሰራ ሲሆን በብዙ የአርማታ የቆይታ ጊዜ ውስጥ በከፍተኛ ደረጃ ተከላካይ ሆኖ የሚያገለግል ነው፡፡

የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች ከፖርትላንድ ሲሚንቶ በላይ የሚገኙ እና የሚያገለግሉ ናቸው፡፡

 አመራረት 
የፖሊመር ሲሚንቶ ምርት አሉሚኒዮ ሲሊኬትን ለመፍጠር የሚያስፈልጉ እንደ ሜታ ፖሊን ወይም የአፈር ብናኝ የሚያስፈልግ ሲሆን እነዚህም ተጠቃሚ የሚገለገልባቸው እና ጉዳት የማያደርሱ የአልካላይን ሪኤጀንት ናቸውSee the examples at the Geopolymer Institute page http://www.geopolymer.org/applications/geopolymer-cement /ለምሳሌ የሶዲየም ወይም ፖታሺየም የሚሟሟ ሲሊኬት ከሞላር ሬሽዎ MR SiO2: M2O > 1.65 M ሶዲየም ወይም ፖታሺየም የሆነ ኤም/ እንዲሁም ውሃ (ከዚህ በታች ያለውን ተጠቃሚ የሚገለገልበት እና ጉዳት የማያደርስ ሪኤጀንት ፍቺ ይመልከቱ) ፡፡ የክፍል ሙቀት እና ቅዝቃዜ ማጠናከሪያ የካልሺየም ካታዮኖችን በመጨመር ይህም የማቅለጫ ሀይል በመጨመር  የሚሳካ ነው፡፡

የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች ከፖርትላንድ ሲሚንቶዎች በፍጥነት ለማዳን የተሰሩ ናቸው፡፡ የተወሰኑት ውህዶች በ24 ሰዓታት ጊዜ ውስጥ ከፍተኛ ጥንካሬያቸውን ያገኛሉ፡፡ ይሁን እንጂ በመቀላቀያ ፋብሪካ ውስጥ መቀላቀል እንዲችሉ በዝግታ መሰራት አለባቸው፡፡ ይህም ለስራውም ሆነ ወይም በአርማታ ማቀላቀያው ለማቅረብ ነው፡፡ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ በስሊኬት አለት ላይ ከተመሰረቱት ኮረቶች ጋር ጠንካራ የኬሚካል ቦንድ የመፍጠር ችሎታ አለው፡፡ በመጋቢት 2010 በዩኤስ የፌዴራል ትራንስፖርት የፍጥነት መንገድ አስተዳደር መምሪያ ጂኦፖሊመር አርማታ የተሰኘውን ቴክ ብሪፍ ለቅቆ የነበረ ሲሆን ይህም እንዲህ ይላል፡፡ሁለገብ የሆነ፣ ወጪ ቆጣቢ የሆኑ እና እንደ ፖርትላንድ ሲሚንቶ መቀላቀል እና ማጠንከር የሚችሉ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች የትራንስፖርት መሰረተ ልማት እና የግንባታ ኢንዱስትሪውን የግንባታ ደረጃ ማሻሻያ፣ ለውጥ እና ማሳደጊያ ሆኖ ሊወክል ችሏል፡፡

 የጂኦፖሊመር አርማታ 
አጂኦፖሊመር ሲሚንቶ በሚለው እና ጂኦፖሊመር አርማታ በሚሉት ቃላት መካከል ሁልጊዜም ውዝግብ አለ፡፡ ሲሚንቶው መያዣ ሲሆን አርማታ ግን ሲሚንቶውን ከውሃ ጋር በመቀላቀል እና በማጠናከር የሚገኝ የቅልቅል ምርት ውጤት ነው፡፡ (ወይም በጂኦፖሊመር ሲሚንቶ አገላለጽ የአልካላይን) እንዲሁም የድንጋይ ኮረት ውህድ ነው፡፡ የሁለቱ ምርቶች (ጂኦፖሊመር ሲሚንቶ እና ጂኦፖሊመር አርማታ) መሳሪያዎች በተለያዩ በአለም አቀፍ ደረጃ የሚገኙ ገበያዎች ውስጥ ይገኛሉ  

 ኬሚስትሪ፡ የፖርትላንድ ሲሚንቶ እና የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ 
ግራ፡ የፖርትላንድ ሲሚንቶ (ፒሲ) የካልሲየም ስልኬትን ወደ ካልሲየም ስልኬት ሀይድሬት (ሲ-ኤስ-ኤች) እና ፖርትላንዳይት፣ Ca (OH)2 በመቀየር ማጠናከር, Ca(OH)2፡፡

ቀኝ፡ የፖሊመር ሲሚንቶውን (ጂፒ) ፖታሺየም አሊጐ (ሴሊየት ሲሎክሶ) የተባለውን የፖሊ ማቀዝቀዣ እና ማጠንከሪያ ወደ ፖታሺየም ፖሊ (ሲሊየት ሲሎክሶ) በመቀየር በተገናኘ ትስስር በኩል ማጠናከር ነው፡፡

የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ ውህዱ ሙቀት የሚፈልግ ከሆነ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ የሚባል ሳይሆን የጂኦፖሊመር መያዣ ይባላል፡፡

 በአልካላይ የሚሰሩ መሳሪያዎች እና የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች 
የጂኦፖሊመራይዜሽን ኬሚስትሪ በፖርትላንድ ሲሚንቶ ባለሙያዎች አገልግሎት ላይ እየዋሉ ካሉት ቃላቶች እና ዝርዝሮች በተለየ ሁኔታ ትክክለኛ አገላለፆችን የሚፈልግ ነው፡፡ ጂኦፖሊመር አጠቃልሎ የሚይዘው ዋና ነገር የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች እንዴት በኦርጋኒት ፖሊመር ውስጥ እንደሚመደቡ ነው፡፡ በዚህ ጉዳይ ላይ የአውስትራሊያዊው ጂኦፖሊመር ባለሙያ የሚከተለውን መግለጫ በድህረ ገፁ ላይ አስቀምጧል፡፡ ጆሴፍ ዴቪዶቪት የፖሊመርን ሀሳብ  ፈጥሯል (የሲአይ/ኤኤል ኢንኦርጋኒክ ፖሊመር) ይህም እነዚህን የኬሚካል ሂደቶች እና የመሳሪያዎቹ ውጤቶችን በተሻለ ሁኔታ ለማብራራት ነው፡፡ ይህንን ለማድረግ በአንፃር ከፍተኛ ለውጥ ያስፈልጋል ይህም ከዋናው የክርስቲያላይን ሀይድሬሽን ኬሚስትሪ ማለት የተለመደው የሲሚንቶ ኬሚስትሪ ውጭ ማለት ነው፡፡ እስከዛሬ ድረስ ይህ ለውጥ በአልካላይን በሚሰሩ ሲሚንቶ ውስጥ በሚያገለግሉት ሀኪሞች ቀባይነት ያላገኘ ሲሆን እነዚህ አካላት መሰል ውህድን እስካሁንም በኬሚስትሪ የፖርትላንድ ሲሚንቶ ቃልን በመጠቀም ለማብራራት ይፈልጋሉ፡፡

በእርግጥ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ አንዳንድ ጊዜ በስህተት በአልካላይ የሚሰራ ሲሚንቶ እና አርማታ ተብሎ ይገለፃል፣ ከ50 አመታት በፊት በቪ.ዲ. ግሉሆቭስኪ በዩክሪን በቀድሞ ሶቪየት ህብረት ውስጥ የተሰራ የምርት አይነት ነውGluchovskij V.D.:"Gruntosilikaty" Gosstrojizdat Kiev 1959, Patent USSR 245 627 (1967), Patent USSR 449894 (Patent appl. 1958, granted 1974). እነዚህን በዋናነት የአፈር ስልኬት አርማታዎች እና የአፈር ሲሚንቶዎች ተብለው ይታወቁ ነበር፡፡ ምክንያቱም የፖርትላንድ አርማታ ሲሚንቶዎች በጐጂው የአልካላይ እና ኮረት ውህድ፣ በተቀላቀለ የኤኤአር ወይም ከኤኤስአር ጋር በተቀላቀለ የአልካላይ ሲልካ ውህድ ሊጐድ የሚችሉ ሰለሆነ ነው /ለምሳሌ የሪለም ኮሚቴ 2019- ኤሲኤስ በአርማታ መዋቅር ባለው የኮረት ውህድ የተቀመጠውን ይመልከቱ ፡፡) አልካላይ አክቲቬሽን የሚለው ቃል በሲቪል መሃንዲሶች ላይ አሉታዊ ተጽእኖ አለው፡፡ ይሁን እንጂ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች በጥቅሉ እነዚህን የሚጐዱ ውህዶች አያሳይም (ከዚህ በታች በውህዶች ውስጥ ያለውን ይመልከቱ) ትክክለኛ የመቀላቀያ ኮረት ሲመረት የጂኦፖሊመሮች በአሲዳዊ ምርት ውስጥ ሊሰሩ የሚችሉ ሲሆን ከዚህ በይበልጥም እነርሱን ከኤኤኤም በመለየት ይሰራል፡፡ በተጨማሪም በአልካላይ የሚሰሩ ምርቶች ፖሊመሮች አይደሉም፡፡ስለዚህ ፖሊመር ተብለው ሊጠሩ አይችሉም ወይም ስህተት ሊሆኑ አይችሉም፡፡ በእርግጥ የፖሊመር ኬሚስትሪ ከካልሺየም ሀይሬድት ወይም ፕሪስፒቴት ኬሚስትሪ ጋር ሲነፃፀር በእጅጉ የተለየ ነው፡፡ ይሁን እንጂ በርካታ የሲሚንቶ ሳይንቲስቶች በአልካላይ ከሚሰሩ መሳሪያዎች ወይም በአልካላይ ከሚሰሩ ፖሊመሮች ጋር የተገናኘውን ቃላት ማስተዋወቃቸውን ቀጥለዋል፡፡ እነዚህ የሲሚንቶ ምፃረ ቃላት ኤኤኤም ሲሆኑ ይህም በአካላይ የሚሰሩ ዝቃጮች፣ በአልካላይ የሚሰሩ የከሰል ብናኝ አፈር እና የተለያዩ የሲሚንቶ አሰራር ስርዓቶችን በተለየ ሁኔታ የያዘ ነው፡፡ (የሪለም ቴክኒካል ኮሚቴ 247-ዲቲኤ ይመልከቱ)፡፡

 ተጠቃሚው የሚገለገልባቸው ጉዳት የማያደርጉ የአልካላይን ሪኤጀንቶች 
ጂኦፖሊመራይዜሽን በመርዛም የኦርጋኒክ ውህዶች ላይ የተመሰረተ አይደለም ነገር ግን በውሃ ላይ ብቻ የተመሰረተ ነው፡፡ አደገኛ ሊሆኑ የሚችሉ የኬሚካል ቅመማ ቅመሞችን የሚፈልግ ሲሆን ስለዚህም የተወሰኑ የደህንነት መጠበቂያ ህጐች ያስፈልጉታል፡፡ የደህንነት መጠበቂያ ሕጐቹ የአልካላይን ምርቶችን በሁለት ጐራ ይመድቡታል፡፡ ይህም የሚያዝጉ ምርቶች (እዚህ ውስጥ ሆስታይል ተብለው የተገለፁ) እና የሚገነፍሉ ምርቶች (እዚህ ውስጥ ጉዳት የማያደርሱ ተብለው የተገለፁ ናቸው) ሁለቱ አይነቶች በአርማዎቻቸው ይታወቃሉ፡፡

ሰንጠረዡ የተወሰኑ  የአካላይን ኬሚካሎችን እና የደህንነት መጠበቂያ ደረጃቸውን አስቀምጧል፡፡See in ref. 2 የሚያዝጉ ምርቶች በጓንት፣ በመስታወት እና በጭምብል በመጠቀም የምንገለገልባቸው ናቸው፡፡ እነዚህም ተጠቃሚውን ሊጐዱ የሚችሉ እና ትክከለኛ የደህንነት መጠበቂያ ሕጐችን ሳንከተል በብዛት ልንተገብራቸው የማንችላቸው ናቸው በሁለተኛው ምድብ የፖርትላንድ ሲሚንቶ ወይም ሀድሬትድ ላየን የተባሉ አይነተኛ ከፍተኛ ምርቶች ይገኛሉ፡፡ የጂኦፖሊመራዊ አልካላየን ሪኤጀንቶች የተባሉ እና በዚህ ምድብ የሚገኙት ምርቶች ተጠቃሚን የማይጐዱ ተብለው ሊጠቀሱ ይችላሉ፡፡ እነዚህም የሚገነፍል ተፈጥሮ ያላቸው የአልካላይን ምርቶች ሲሆኑ የምርቶቻቸውን ዱቄቶች በአየር ወደ ውስጥ እንዳይገቡ ምርጫ እና ትክክለኛ የግል ደህንነት መጠበቂያ መሳሪያ መልበስን የሚጠይቅ ሲሆን ይህም በማንኛውም ሁኔታ ኬሚካሎች ወይም ዱቄቶች በሚያዙበት አያያዝ መፈፀም ይገባል፡፡

በአልካላየን የሚሰሩ ሲሚንቶች ወይም በአልካላይን የሚሰሩ ፖሊመሮች (በተወሳኑት አካላት በኋላ ላይ ትክክለኛ ያልሆነ ቃል መሆናቸውን አውቀዋል)፡፡ እንዲሁም የተወሰኑ ባለሙያዎች በስነ ጽሑፉ ውስጥ እና በኢንተርኔት የተገኙ የተለያዩ  አዘጋጃጀቶች በተለይም በብናኝ ላይ የተመሰረቱ የአልካላይን ስልኬቶችን ከሞላር ሬሽዎች SiO2: M2O ከ1.20 በታች ከሆነው ጋር ወይም በንፁህ የኤንኤኦኤች (8M ወይም 12M) ሲስተሞች ላይ ተመስርቶ የሚያገለግል ሆኖ ተገኝቷል፡፡ እነዚህ ሁኔታዎች ለማንኛውም ሰው አገልግሎት ለማዋል በተጠቃሚው ላይ ጉዳት የማያደርሱ አይደሉም፡፡ ስለዚህ በዚህ የስራ መስክ ላይ ከተቀጠሩ ከፍተኛ ጥንቃቄ እና የግል የአደጋ መከላከያ መሳሪያ መጠቀም ያስፈልጋል፡፡ በእርግጥ የወጡ ሕጐች እና ደንቦች እንዲሁም መመሪያዎች ለሰራተኞች የደህንነት እና የጤና አጠባበቅ እንዲሁም ፕሮቶኮላቸውን ለማስፈፀም የወጡ ናቸው፡፡

ከዚህ በተቃራኒ በመስክ ላይ የተሰማሩ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ አዘገጃጀት ሰራተኞች የአልሪላይን ውህድ ያላቸውን ስልኬቶች ከማስጀመሪያ የሞላር ሬሾ መጠኑ 1.45 እስከ 1.95 ከሆነው ጋር ያካትታሉ፡፡ በተለይም ከ1.60 እስከ 1.85 በሚያህለው በማካተት የሚፈጽሙ ሲሆን ይህም ተጠቃሚውን በማይጐዱ ሁኔታዎች የሚያገለግል ነው፡፡ ለምርምር አላማ የተወሰኑ የላብራቶሪ አዘገጃጀቶች ከ1.20 እስከ 1.45 የሚሆኑ  የሞላር ሬሾዎች ያላቸው ናቸው፡፡

 የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ ምድቦች 
የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ ምድቦች

 በዝቃጭ ላይ የተመሰረተ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ፡፡Davidovits, J. and Sawyer, J.L., (1985), Early high-strength mineral polymer, US Patent 4,509,985, 1985, filed February 22, 1984. 
 በአለት ላይ የተመሰረተ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ፡፡Gimeno, D.; Davidovits, J.; Marini, C.; Rocher, P.; Tocco, S.; Cara, S.; Diaz, N.; Segura, C. and Sistu, G. (2003), Development of silicate-based cement from glassy alkaline volcanic rocks: interpretation of preliminary data related to chemical- mineralogical composition of geologic raw materials. 
 በብናኝ አፈር ላይ የተመሰረተ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ 
 አይነት 1፡ በአልካላይ የሚሰራ የብናኝ አፈር የጂኦፖሊመር      ሲሚንቶ፡፡Palomo, A.; Grutzeck, M.W. and Blanco, M.T. (1999), Alkali-activated fly ashes: a cement for the future, Cement Concrete Res, 29, 1323–1329.
 አይነት 2፡ በዝቃጭ/በብናኝ አፈር ላይ የተመሰረተ የጂኦፖሊመር      ሲሚንቶ፡፡GEOASH (2004–2007), The GEOASH project was carried out with a financial grant from the Research Fund for Coal and Steel of the European Community, contract number RFC-CR-04005. Izquierdo, M.; Querol, X.; Davidovits, J.; Antenucci, D.; Nugteren, H. and Fernández-Pereira, C., (2009), Coal fly ash-based geopolymers: microstructure and metal leaching, Journal of Hazardous Materials, 166, 561–566.See: Chapter 12 in J. Davidovits' book Geopolymer Chemistry and Applications.
 የፌሮ ሴሊየት ላይ የተመሰረተ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ፡፡Davidovits, J. et al., Geopolymer cement of the Calcium-Ferroaluminium silicate polymer type and production process, PCT patent publication WO 2012/056125.

 በዝቃጭ ላይ የተመሰረተ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ 

 የተሰራባቸው ዝርዝሮች፡ ሜታ ኮሊን (MK-750) + የብረት ማቅለጫ ዝቃጭ + አልካላይ ስልኬት (ተገልጋይ የሚጠቀምባቸው እና የማይጐዳ)፡፡

 የጂኦፖሊመር ስሪት፡ Si:Al = 2 በእርግጥ የኤስአይ፡ ኤኤል = 1 ጠጣር ውህድ ነው፣ Si:Al=1(ዳይ-ስልኬት) (የአኖርታይት አይነት) + Si:Al =3, K- ፖሊ (ሲያሌት - ዳይሲሎክሶ) (ኦርቶ ክላስ አይነት) እና C-S-H ካልሺየም - ሲሊኬት ሀይድሬት፡፡

የመጀመሪያው የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ የተፈጠረው በ1980ዎቹ ሲሆን አይነቱ (ፓታሺየም፣ ሶዲየም፣ ካልሺየም) - ፖሊ (ሲያሌት) (ወይም በዝቃጭ ላይ የተመሰረተ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ ሆኖ) እንዲሁም በጆሴፍ ዴቭዶቪትስJoseph Davidovits እና በጄ.ኤል ሳውኢር በሎን ስታር ኢንዱስትሪዎች ዩኤስኤ ውስጥ ከተካሄዱት ምርምሮች የተገኘ ሲሆን እንዲሁም የፓይራሜንት አር ሲሚንቶ የተገኘበት ነው፡ የአሜሪካ የፈጠራ ተግባር የተመዘገበው በ1984 ሲሆን የዩኤስ የፈጠራ ባለቤትነቱ 4,509,985 የሚያህል በሚያዝያ 9/1985// ኢርሊ ሀይ ስትሬንግዝ ሚኒራል ፖሊመር በሚል ስያሜ የተሰጡ ናቸው፡፡

 በአለት ያለ የተመሰረተ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ 
አየተወሰኑ MK-750ምርት ከተመረቱት የቮልካኖ ውጤቶች የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ ጋር እንዲሁም በቀላል ዝቃጭ ላይ ከተመሰረተው የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ በላይ ዝቅተኛ የካርቦን ልቀት ባላቸው እና የተሳለ ምርት ባላቸው ውጤቶች መተካት፡፡

 የማምረቻ ግብአቶች፡ ሜታኮሊን  MK-750፣ የብረት ማቅለጫ፣ የቮልካኖ ውጤቶች (ወደ አመድነት የተቀየሩ ወይም ወደ አመድነት ያልተቀየሩ)፣ የድንጋይ ካቦች እና የአልካላይ ስሊኬት (ተጠቃሚውን የማይጐዱ) ናቸው፡፡

 የጂኦፖሊመሪክ ስሪት፡ Si:Al = 3  በእርግጥ የኤስአይ፡ ኤኤል = 1 ጠጣር ውህድ ነው፣ Si:Al=1 (ዳይ-ስልኬት) (የአኖርታይት አይነት) + Si:Al =3–5 (Na,K)- ፖሊ (ሲያሌት - ዳይሲሎክሶ) (ኦርቶ ክላስ አይነት) እና ሲ-ኤስ-ኤች ካልሺየም C-S-H Ca-- ሲሊኬት ሀይድሬት፡፡

 በብናኝ አፈር ላይ የተመሰረቱ  የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች 
በኋላም በ1997 በዝቃጭ ላይ  በተመሰረተው የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች ላይ በተካሄዱ ስራዎች በሌላው በኩል በመገንባት እና እንዲሁም ደግሞ በአንዱ በኩል ከዚኦላይትስ ስሪት በተገኙ በአፈር ብናኝ ላይ በመገንባት እነ ሲሊቨር ስትሪምSilverstrim, T.; Rostami, H.; Larralde, J.C and Samadi-Maybodi, A. (1997), Fly ash cementitious material and method of making a product, US Patent 5,601,643. እና ቫን ጃርስቬልድ እንዲሁም ቫንዴቨንተርVan Jaarsveld, J.G.S., van Deventer, J.S.J. and Lorenzen L. (1997), The potential use of geopolymeric materials to immobilize toxic metals: Part I. Theory and Applications, Minerals Engineering, 10 (7), 659–669. በብናኝ አፈር ላይ የተመሰረቱትን የጂኦፖሊመሪክ ሲሚንቶዎችን ለመፍጠር ችሏል፡፡ እነ ሲልቨርስትሪም 5,601,643  የዩኤስ የፈጠራ ባለቤትነት ፍላይ አሽ ሴሜንቲሺየስ ማቴሪያል እና የምርት አሰራር ዘዴ በሚል የተመዘገበ ነው፡፡

በአሁኑ ጊዜ ሁለት አይነት በሲሊከስ (EN 197) ወይም በደረጃ Class F (ASTM C618) የብናኝ አፈር አይነቶች ላይ የተመሰረቱ  ምርቶች አሉ፡፡

 ዓይነት 1: alkali-ስለጀመሩ ቅድሚያ በቀዳሚ geopolymer (የተጠቃሚ-ባለጋራ)፡፡

 በብዙ ሁኔታዎች የማሞቂያ ደረጃው ከ60-80  ዲግሪ ሴንቲግሬድ ላይ ነው፣ እንደ ሲሚንቶ ተለያይቶ የሚመረት ሳይሆን ልክ እንደ ብናኝ አፈር አርማታ በቀጥታ የሚመረት ነው፡፡ ናይትሮጂን ሀይድሬት (በተጠቃሚው ላይ ጉዳት የሚኖረው) + ብናኝ አፈር፡ በከፊል የተዋሀዱ የብናኝ አፈር ሆኖ በአሉሚኖ- ሲሊኬት ጄል የተያያዙ እና ኤስአይ፡ ኤኤል = 1 እስከ 2፣ ከዞሊን አይነት (ቻባዛይት- ናይትሮጂን እና ሶዳላይት) መዋቅሮች ጋር የተያያዘ ነው፡፡

 አይነት 2፡ የዝጋጭ/የብናኝ አፈር ላይ የተመሰረተ  የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ (ለተጠቃሚው ጉዳት የሌለው)፡፡

 በክፍል ሙቀት እና ቅዝቃዜ መጠን የማጠንከር ስራ ለተጠቃሚው ጉዳት የሌለው የስልኬት ውህድ + የብረት ማቅለጫ + ብናኝ አፈር፡ በጂኦፖሊመሪክ ማትሪክስ የተካተቱ የብናኝ አፈር ከ Si:Al= 2 (ካልሺየም፣ ፖታሺየም) - ፖሊ (ሲሊየት - ሲሎክሶ)

 በፌሮ - ሲሊየት ላይ የተመሰረተ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ 
የማምረቻ ዝርዝሮቹ በአለት ላይ ከተመሰረተው የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ ጋር ተመሳሳይነት ያለው ሆኖ ነገር ግን በከፍተኛ ደረጃ የኦክሲጅን ይዘት ባለው አይረን የጂኦለጂካል ኤሌመንቶችን ያካተተ ነው፡፡ የጂኦፖሊመር ስሪት አይነት የፖሊ (ፌሮ -  ሲሊየት) (ካልሺየም፣ ፖታሺየም) – (አይረን - ኦክሳይድ) – (ሲልከን - ኦክስጅን - አሉሙኒየም - ኦክስጂን) ናቸው፡፡ ይህ በተጠቃሚው ላይ ጉዳት የሌለው የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ በመመረት እና ለንግድ በማቅረብ ምዕራፍ ላይ ይገኛል፡፡See the Keynote Conference video of State of the Geopolymer R&D 2012 at 

 በማምረት ወቅት የሚኖሩ የካርቦን ዳይኦክሳይድ ልቀቶች 
እንደ አውስትራሊያዊው የአርማታ ባለሙያ ቢ. ቪ. ራንጋን ከሆነ እያደገ ያለው አለም ሁሉም የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ አይነቶችን ለማምረት ያለው የአርማታ ፍላጐት ከፍተኛ እድል ነው፡፡ ምክንያቱም በሚመረቱበት ወቅት ዝቅተኛ የካርቦንዳይኦክሳይድ መጠን ስለሚለቁ ነው፡፡Rangan, B.V., (2008), Low-Calcium Fly Ash-Based Geopolymer Concrete, Chapter 26 in Concrete Construction Engineering Handbook, Editor-in-Chief E.G. Nawy, Second Edition, CRC Press, New York.

 የካርቦንዳይኦክሳይድ ልቀት ንጽጽር 
የፖርትላንድ ሲሚንቶ ማምረቻው በሚከተሉት ውህዶችclinker መሰረት የካልሺየም ካርቦኔትን ወደ አመድነት የመቀየር አሰራርን አካትቷል፡፡

 3CaCO3 + SiO2 → Ca3SiO5 + 3CO2
 2CaCO3 + SiO2 → Ca2SiO4 + 2CO2

የአሉሚናን የሚያካትቱ ውህዶች የምርቱን የአሉሚኔት እና ፌሪት ይዘቶች ወደ መፍጠር የሚያመሩ ናቸው፡፡

አንድ ቶን የፖርትላንድ ክሊንከርን ማምረት በግምት 0.55 ቶን የሚያህሉ የካርቦንዳይኦክሳይድ ኬሚካልን በቀጥታ ያወጣል፡፡ ይህም የዚህ ምርት ውህዶች ሆኖ የሚወጣ ሲሆን ስለዚህ ደግሞ ተጨማሪ የ0.40  ቶን ካርቦንዳይኦክሳይድ ምርት ለማምረት የካርቦን ምርት ያለውን ነዳጅ መቀላቀል ያስፈልጋል፡፡ ይህንንም የስራውን ሂደት ብቃት  በማግኘት እና ቆሻሻዎችን እንደ ነዳጅ በመጠቀም መቀነስ ይቻላል፡፡ ይሁን እንጂ በአጠቃላይ 1 ቶን የፖርትላንድ ሲሚንቶ ከ0.8 እስከ 1.0 ቶን ካርቦንዳይኦክሳይድ የሚለቅ ይሆናል፡፡see section 5 of http://www.wbcsdcement.org/pdf/CSI%20GNR%20Report%20final%2018%206%2009.pdf 

በንጽጽር ሲታይ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች እንደ ቁልፍ ጥሬ እቃ  በካልሺየም ካርቦኔት ላይ አይመሰረቱም እንዲሁም በማምረቻ ወቅት ያነሰ የካርቦንዳይኦክሳይድ ልቀት የሚያወጡ ሲሆን ይህም ከ40  በመቶ እስከ 80-90 በመቶ መጠን ያለውን የሚቀንስ ነው፡፡ ጆሴፍ ዴቭዶቪትስJoseph Davidovits በዚህ ርዕሰ ጉዳይ ላይ በመጋቢት 13/1993 የመጀመሪያ ጽሑፉን ያቀረበ ሲሆን ይህም በአሜሪካ  ሲሚንቶ ማህበር በቺካጐ ኢሊኖይስ በተዘጋጀ ሲምፖዚየም ላይ ነው፡፡Davidovits, J. (1993), Carbon-Dioxide Greenhouse-Warming: What Future for Portland Cement, Emerging Technologies Symposium on Cements and Concretes in the Global Environment. 

የፖርትላንድ ሲሚንቶ ኢንዱስትሪ የሕግ ተቋማትን በማግባባት  በስሙ  የሚከራከሩ ሲሆን ይህም የሚለቁት የካርቦንዳይኦክሳይድ ልቀት ቁጥር ከካልሺየም ካርቦኔት ብስባሴ ጋር  የተገናኘውን ክፍል የማያካትት ሲሆን  ነገር  ግን በውህደቱ  ልቀት ላይ ብቻ ትኩረት የሚያደርጉ መሆኑን  ይናገራሉ፡፡ ኒው ሳይንቲስት  በተባለ ሳይንሳዊ መጽሔት ውስጥ የተፃፈው የ1997  አንቀጽ  እንዲህ ይላል …ከሲሚንቶ  ማምረቻ  የሚለኩ የካርቦንዳይኦክሳይድ ልቀት ግምቶች በቀድሞ ምንጭ (የነዳጅ ቅልቅል) ላይ ብቻ ትኩረት ያደረጉ ናቸው፡፡ በመንግስታት መካከል  የተደረገው እና በአየር  ንብረት ለውጥ ላይ የተካሄደው የዩኤን ፓነል ውይይት አጠቃላይ ኢንዱስትሪው  የሚለውቀው የካርቦንዳይኦክሳይድ መጠን 2.4 በመቶ መሆኑን እንዲሁም በታናሴ የኦክሪጅ ብሔራዊ ላብራቶሪ  ውስጥ የተገኘው የካርቦንዳይኦክሳይድ መረጃ ትንተና ማዕከሉ መጠን 2.6 ካርቦንዳይኦክሳይድ መሆኑን ይገልፃል፡፡ አሁን የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ ተቋሙ ጆሴፍ ዶቪዶቪትስJoseph Davidovits   ለመጀመሪያ ጊዜ በሁለቱም ምንጮች ምልክታዎችን አድርጓል፡፡ እርሱም  እንዳሰላው ከሆነ በአመት የሚመረተው 1.4  ቢሊየን ቶን የአለም ኤለመንት አሁን  ያለው የካርቦንዳይኦክሳይድ ልቀት /በአለም/ 7 በመቶ ያህል ያመርታል፡፡Pearce Fred, The concrete jungle overheats, New Scientist, issue 2091 (19 July 1997), page 14); https://www.newscientist.com/article/mg15520912.200-the-concrete-jungle-overheats.html ከ15 አመታት በኋላ /2012/ ሁኔታው በፖርትላንድ ሲሚንቶ የካርቦንዳይኦክሳይድ ይህም በአመት 3 ቢሊየን የሚሆን  በመሆኑ የከፋ ሆኗል፡፡See the video of the Keynote State of Geopolymer 2012, Section 3: Geopolymer Cements at time: 32 min, at 

የፖርትላንድ ሲሚንቶ ምርት ከዚህ የበለጠውን ካርቦንዳይኦክሳይድ የሚያወጣ ሲሆን ይህም ወደ አመድነት በሚቀየርበት ጊዜ አገልግሎቱ እና የመቆየት መጠኑ አገልግሎት ላይ በሚውለበት ጊዜ ማለት  ነው፡  ስለዚህ የጂኦፖሊመሮች በንጽጽሩ 40  በመቶ ወይም ከዚህ በታች ልቀቶች ሊኖራቸው የሚገባ ሲሆን ይህም ያለቀላቸው ምርቶች ሲታዩ ተመራጭ እንዲሆኑ ማለት ነው፡፡

 ንጽጽራዊ የሀይል አገልግሎት 
ለመደበኛው  የፖርትላንድ ሲሚንቶ፣ በአለት ላይ ለተመሰረተው ለጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች ለብናኝ አፈር ላይ ለተመሰረቱን የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች የሚያስፈልገው የሀይል መጠን እና የካርቦንዳይኦክሳይድ ልቀት፡፡ በፖርትላንድ ሲሚንቶ እና በጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች መካከል በተመሳሳይ ጥንቃቄ ያለው ንጽጽር በአማካይ በ28 ቀናት ውስጥ 40  ኤምፒኤ ነው፡፡ በዚህ ጉዳይ በርካታ  ጥናቶች የታተሙ  ሲሆንMcLellan, B. C; Williams, R. P; Lay, J.; Arie van Riessen, A. and Corder G. D., (2011), Costs and carbon emissions for geopolymer pastes in comparison to ordinary portland cement, Journal of Cleaner Production, 19, 1080–1090 ይህም በሚከተለው መንገድ ተጠቃልሏል፡፡

በአለት ላይ የተመሰረተ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ አመራረት የሚያካትተው፡  

 በክብደት 70 በመቶ  የሆኑ የጂኦሎኪል ኮምፓውንዶች (በ700 ዲግሪ ሴንቲግሬድወደ አመድነት     የተቀየረ)፡፡ 
 የብረት     ማቅለጫ  ዝቃጭ፡፡
 የአልካላይን  - ስልኬት ውህድ /የኢንዱስትሪ ኬሚካል፣ ተጠቃሚውን የማይጐዳ/፡፡

የብረት ማቅለጫ ዝቃጭ መኖሩ  ያለ ክፍል ቴምፕሬቸር ለማጠንከር እና የመካኒካል  ጥንካሬውን ለመጨመር ይረዳል፡፡  
+ለአንድ ቶን የፖርትላንድ ሲሚንቶ እና በአለት ላይ ለተመሰረተው የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ የሚያስፈልግ የሀይል መጠን እና ያለው የካርቦንዳይኦክሳይድ ልቀት ቅድሚያ የሚሰጡዋቸውን (MJ/tonne)CalcinationCrushingSilicate አዳዲስ ግምገማዎች.ድምርእንደPortland በረዳ4270430047000አዳዲስ ግምገማዎች-በረዳ, slag ነው-ምርት1200390375196559%አዳዲስ ግምገማዎች-በረዳ, slag ለማየት1950390375271543%ኃ2 እንዲጭኑ (tonne)Portland በረዳ1.0000.0201.0200አዳዲስ ግምገማዎች-በረዳ, slag ነው-ምርት0.1400,0180.0500.20880%አዳዲስ ግምገማዎች-በረዳ, slag ለማየት0.2400.0180.0500.30870%
የኃይል ፍላጎቶች

በዩኤስ የፖርትላንድ ሲሚንቶ ማህበር (2006) መሰረት ለፖርትላንድ ሲሚንቶ የሚያስፈልገን  የሀይል መጠን በአማካይ 4700  ኤምጄ/ቶን ነው፡፡ በአለት  ላይ የተመሰረተው የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ ስሌት በሚከተሉት ልኬቶች ላይ ተመስርቶ የተሰራ ነው፡፡

 - የብረት ማቅለጫ ዝቃጩ ከብረታ ብረት ኢንዱስትሪ  በተረፈ ምርት መልክ የሚገኝ ነው (ምንም አይነት ተጨማሪ ሀይል አያስፈልገውም)፡፡
 - ወይም መመረት  አለበት (ደቃቃ ካልሆነው ዝቃጭ ወይም ከጂኦሎጂካዊ  ሀብቶች በድጋሚ የቀለጠ)፡፡

በጣም ተመራጭ በሆነው ሁኔታ - በተረፈ ምርትነት መልክ የሚገኝ ዝቃጭ - በአለት ላይ የተመሰረተውን የፖሊመር ሲሚንቶ ማምረት ከፖርትላንድ ሲሚንቶ ጋር ሲነፃፀር የሚያስፈልገው የሀይል መጠን 59 በመቶ ይቀንሳል፡፡ ዝቅተኛ ተመራጭነት ባለው ሁኔታ ደግሞ የዝቃጭ  ማምረቻው - ቅነሳው 43 በመቶ ይደርሳል፡፡.  

በማምረት ወቅት  የሚኖር  የካርቦን ልቀት መጠን

በጣም ተመራጭ በሆነው ሁኔታ - በተረፈ ምርትነት መልክ የሚገኝ ዝቃጭ - በአለት ላይ የተመሰረተውን የፖሊመር ሲሚንቶ ማምረት ከፖርትላንድ ሲሚንቶ ጋር ሲነፃፀር የሚያስፈልገው የሀይል መጠን 80 በመቶ ይቀንሳል፡፡ ዝቅተኛ ተመራጭነት ባለው ሁኔታ ደግሞ የዝቃጭ  ማምረቻው - ቅነሳው 70 በመቶ ይደርሳል፡፡

በብናኝ አፈር ላይ የተመሰረቱ ደረጃ ኤፍ የሆኑ ሲሚንቶዎች

እነርሱ  ምንም አይነት ተጨማሪ ሙቀት  አያስፈልጋቸውም፡፡  ስለዚህም  ስሌቱ ቀላል  ነው፡፡ ይህም በብናኝ አፈር ላይ ለተመሰረተው የአንድ ቶን ሲሚንቶ የሚለቀው የካርቦንዳይኦክሳይድ መጠን ከ0.09 እስከ 0.25 ቶን ሲሆን ይህም  ማለት የካርቦንዳይኦክሳይድ ልቀቱን ከ75  እስከ 90 በመቶ  በሚያክል መቶን ይቀንሳል  ማለት  ነው፡፡

 በአለት ላይ ለተመሰረቱ ለጂኦፖሊመር ሲሚንቶ  የሚያስፈልጉ ግብአቶች (ካሊሺም፣ ፖታሺየም) – ፖሊ (ሲያሌት-ዳይሲሎክሶ) 
ይህንን ይመልከቱSee Chapters 16 and 17 in book Geopolymer Chemistry and Applications, Joseph Davidovits

 በሚሰራበት     ጊዜ ያለው የመሸብሸብ መጠን፡ ከ0.05 በመቶ በታች፣ አልተለካም፡፡
 ንጽጽራዊ     ጥንካሬ (አንድ አክሰስ)፡ በ28 ቀናት ከ90 MPa በላይ (ለከፍተኛ  የጥንካሬ      ስራ፣ ከ4 ሰዓታት  በኋላ 20 MPa፡፡ 
 የጉብጠት/ልምጠት     ጥንካሬ፡ በ28 ቀናት ከ10 እስከ 15 MPa  (ለከፍተኛ  የጥንካሬ      ስራ፣ ከ24 ሰዓታት  በኋላ 10 MPa) ፡፡ 
 የያንግ     ሞጁልስ፡ ከ2GPa በላይ፡፡
 የማቀዝቀዣ     - ታው፡ የክብደት መቀነስ ከ0.1 በመቶ  በታች (ASTM D4842)፣ የጥንካሬ መቀነስ ከ5 በመቶ  በታች ከ180 ኡደቶች     በኋላ፡፡


 የእርጥብ     - ደረቅ ፡ የክብደት መቀነስ ከ 0.1 በመቶ  በታች ((ASTM D4843)
 በውሃ     ውስጥ የመለየት መጠኑ፣ ከ180 ቀናት በኋላ፡ K2O ከ0.015  በመቶ በታች
 የውሃ     መምጠጥ መጠን፡ ከ3 በመቶ በታች፣ ከውሃ ማሳለፍ አቅም ጋር      የተገናኘ  አይደለም
 የውሃ     ማሳለፍ መጠን፡ 10-10 ሜትር በሰከንድ
 ሰልፈሪክ     አሲድ፣ 10 በመቶ፡ የክብደት መቀነስ 0.1  በመቶ በቀን
 ሀይድሮክሎሪክ     አሲድ፣ 5 በመቶ፡ የክብደት መቀነስ በቀን 1  በመቶ
 KOH     50 በመቶ፡ የክብደት መቀነስ በቀን 0.02 በመቶ 
 የአሞኒያ     ውህድ፡ የክብደት መቀነሱ አልታየም
 የሰልፌት     ውህድ፡ በ28 ቀናት ውስጥ 0.02 በመቶ ተሸብሽቧል
 የአልካላይ     እና የኮረት ውህድ፡ ከ250  ቀናት በኋላ ምንም የተስፋፋ     ነገር የለም (ሲቀነስ 0.01 በመቶ) በምስሉ ላይ እንደተመለከተው ከፖርትላንድ ሲሚንቶ (ኤኤስቲኤም ሲ227) ጋር ሲነፃፀር፡፡     እነዚህ ውጤቶች በ1993 የታተሙ ናቸው፡፡Davidovits, J., (1993), Geopolymer Cement to Minimize Carbon-dioxide Greenhouse- warming, in Cement-Based Materials: Present, Future and Environmental Aspects, Ceramic Transactions, 37, 165–182. የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች እና መያዣዎች ከአልካላይ ይዘቶች ጋር እስከ 10 በመቶ     ድረስ  ከፍተኛ ሲሆኑ ለመደበኛ ውህደት ከኮረት ጋር ሲጠቀሙ     ምንም አይነት የአልካላይ እና የኮረት ውህደት አደገኛነት አያስከትሉም ፡፡Li, K.-L.; Huang, G.-H.; Chen, J.; Wang, D. and Tang, X.-S., (2005), Early Mechanical Property and Durability of Geopolymer, Geopolymer 2005 Proceedings, 117–120. used another standard, ASTM C 441-97, by which powdered quartz glass is the reactive fine element. 

 የደረጃዎች አስፈላጊነት 
በሰኔ 2/2012 እ.ኤ.አ ኤኤስቲኤም ኢንተርናሽናል Aየተባለው ተቋም (የቀድሞው የአሜሪካ የምርመራ እና የአፈር፣ ኤኤስቲኤም ማህበር) በጂኦፖሊመር መያዣ ሲስተሞች ላይ ሲምፖዚየም አዘጋጅቶ  ነበር የሲምፖዚየሙ መግቢያ እንዲህ ይላል፡ ለፖርትላንድ ሲሚንቶ የአፈፃፀም ማብራሪያዎች ሲፃፉ ፖርትላንድ ያልሆኑ መያዣዎች የሚታወቁ አልነበሩም፡፡ እንደ  ጂኦፖሊመሮች የመሳሰሉ አዳዲስ መያዣዎች በከፍተኛ ደረጃ ምርምር ተካሂዶባቸው እንደ ልዩ ምርቶች በገበያ ላይ ውሎ በመዋቅራዊ አርማታ ላይ አገልግሎት ላይ ውሏል፡፡ ይህ ሲምፖዚየም የኤኤስቲኤም ተቋም ያሉትን የሲሚንቶ ደረጃዎች  አቅርቦት ከግምት እንዲያስገባ ይህም በአንዱ መንገድ ተጨማሪ  የጂኦፖሊመር መያዣዎችን ለማግኘት ውጤታማ ስራ እንዲሰራ እንዲሁም በሌላ መንገድ እነዚህን ምርቶች ለሚጠቀሙ አካላት አስተማማኝ ጥበቃ ለማቅረብ እድል እንዲሰጠው ታስቦ  የተካሄደ ነው፡፡ 

ያሉት የፖርትላንድ ሲሚንቶ ደረጃዎች ከጂኦፖሊመር ሲሚንቶ ጋር የሚሄዱ አይደሉም፡፡ በልዩ ኮሚቴ ሊፈጠሩ ይገባል፡፡ ነገር ግን ይህንን ለማድረግ ደረጃቸውን የጠበቁ የጂኦፖሊመር ሲሚንቶዎች መገኘት አለባቸው፡፡ በአሁኑ ጊዜ እያንዳንዱ ባለሙያ በሀገር ውስጥ ሕግ ላይ በመመስረት የራሱን አሰራር ዘዴ ማቅረብ ያለበት ሲሆን ይህም በምርቶቹ (ቆሻሻዎች፣ ተረፈ ምርቶች ወይም የተጣሉ ምርቶች)  ላይ በመመስረት ነው፡፡ ትክክለኛ የጂኦፖሊመር ሲንቶን ምድብ ለመምረጥ የሚያስፈልግ ነገር አለ የ2012  የጂኦፖሊመር ስቴት ጥናትና ምርምር.See the video at  ሁለት ስሞቻቸው ከዚህ በታች  የተጠቀሱ  ምድቦችን እንደ ሀሳብ አቅርበዋል፡፡

 የአይነት     2  ዝቃጭ/ በብናኝ አፈር ላይ የተፈሰረተ  የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ፡ የብናኝ አፈር የሚገኙት በዋናነት እያደጉ ባሉ  ሀገራት ውስጥ ነው፡፡ 
 እና
 በፌሮ     - ሲሊየት ላይ የተመሰረተ  የጂኦፖሊመር ሲሚንቶ፡ ይህ በገፀ     ምድር አይረን  የበለፀገው ጥሬ እቃ በአለም አቀፍ ደረጃ በሁሉም     ሀገራት ውስጥ የሚገኝ ነው፡፡ 
 እና 
 ትክክለኛ     ተጠቃሚን  የማይጐዳ የጂኦፖሊመር ሪኤጀንት

 ማጣቀሻዎች 

 Bibliography 

 Geopolymer Chemistry and Applications, Joseph Davidovits, Institut Géopolymère, Saint-Quentin, France, 2008,  (4th ed., 2015). In Chinese: National Defense Industry Press, Beijing, , 2012.
 Geopolymers Structure, processing, properties and industrial applications, John L. Provis and Jannie S. J. van Deventer, Woodhead Publishing, 2009, .

 Geopolymer ተቋም: http://www.geopolymer.org/
 Geopolymer አሊያንስ: https://web.archive.org/web/20130409024601/http://geopolymers.com.au/