구체적인 답변: 시멘트의 크기 및 모양 분석

시멘트는 건설 산업에서 가장 많이 사용되는 재료로 연간 40억 톤 이상 생산됩니다 (1). 시멘트는 규산염과 알루민산염과 같은 무기성분의 복합 혼합물로 구성되며 저렴하고 쉽게 생산할 수 있는 재료입니다. 시멘트의 경화는 주로 수화로 이루어지며, 이것은 물과 다른 시멘트 성분의 조합을 의미합니다.
시멘트에는 CEM I에서 CEM V까지 다섯 가지 유형이 있습니다. 일반적인 건축과 가장 관련성이 높은 것은 CEM I과 CEM II입니다. CEM I은 순수한 일반 포틀랜드 시멘트(OPC)이며 CEM II는 OPC와 비산회, 슬래그, 석회석 등의 첨가물을 최대 35%까지 첨가한 혼합물입니다 (2).
각 유형 내에서 만들어진 콘크리트는 28일 압축 강도에 따라 세 가지 등급으로 분류됩니다. 이 등급은 32.5, 42.5와 52.5입니다. 시멘트는 또한 강도 발현에 따라서도 분류됩니다: R은 초기에 얻는 강도를 나타내며 N은 일반 강도 발현을 나타냅니다. 예를 들어 CEM I 42.5 N은 순수한 OPC로 "정상적인" 강도 획득으로 42.5 MPa의 강도를 제공합니다.
일반적인 포틀랜드 시멘트 외에도 급결 시멘트와 같은 특수한 배합도 필요한 경우가 많이 있습니다. 이러한 특수한 유형의 시멘트는 물과 혼합한지 몇 분 이내에 경화 과정을 시작하며 통상적으로 한 시간 이내에 굳습니다. 급결 시멘트는 주로 OPC와 수화 과정의 촉매 역할을 하는 황산 알루미늄으로 구성됩니다.
또한 시멘트의 품질은 표면적, 압축 강도, 경화 시간에 영향을 주는 입자의 크기와 형태에 따라서도 큰 영향을 받습니다. 입자가 너무 미세하면 완제품의 발열 응결이 발생하며 입자가 너무 크면 완전히 수화가 되지 않습니다. 입자 크기에 더하여 입자의 형태도 잘 관찰해야 하는 중요한 파라미터입니다. 시멘트 유동성과 물 요구량은 규칙적(구체) 및 불규칙적 입자에 따라 크게 달라질 수 있습니다 (3; 4; 5).
여기서 저희는 Anton Paar의 동적 이미지 분석기인 Litesizer DIA 500을 이용하여 여러 제조사에서 만든 다양한 시멘트 유형을 평가할 것입니다. Litesizer DIA 500(그림 1)은 프레임 속도가 높은 카메라를 사용하여 단시간에 많은 개별 입자 이미지를 캡처합니다. 그 결과 몇 초 안에 입자 크기와 모양 분포가 모두 나타납니다.