Odpowiedź na mur beton: analiza wielkości i kształtu cementu

Cement jest najczęściej stosowanym materiałem w budownictwie, którego produkcja wynosi ponad 4 miliardy ton rocznie (1). Jest to niedrogi i łatwy w produkcji materiał, który składa się ze złożonej mieszaniny składników nieorganicznych, takich jak krzemiany i gliniany. Twardnienie cementu następuje głównie w wyniku hydratacji, czyli połączenia wody z różnymi składnikami cementu.
Istnieje pięć różnych rodzajów cementu, a mianowicie CEM I do CEM V. Najważniejsze dla budownictwa ogólnego są CEM I i CEM II. CEM I to czysty, zwykły cement portlandzki (OPC), natomiast CEM II to mieszanka OPC i dodatków, takich jak popiół lotny, żużel lub wapień do maksymalnej zawartości dodatków 35% (2).
W ramach każdego typu istnieją trzy klasy, oparte na 28-dniowej wytrzymałości na ściskanie produkowanego według nich betonu. Są to klasy 32,5, 42,5 i 52,5. Cement jest również klasyfikowany według rozwoju wytrzymałości: R oznacza wczesny przyrost wytrzymałości, a N oznacza normalny przyrost wytrzymałości. Na przykład cement CEM I 42,5 N to czysty OPC dający wytrzymałość 42,5 MPa z „normalnym” przyrostem wytrzymałości.
Oprócz zwykłego cementu portlandzkiego często potrzebne są specjalne mieszanki, takie jak cement szybkowiążący. Ten specjalny rodzaj cementu rozpoczyna proces twardnienia już po kilku minutach od zmieszania z wodą i zazwyczaj zastyga w czasie krótszym niż jedna godzina. Cement szybkowiążący składa się głównie z OPC i siarczanu glinu jako katalizatora procesu hydratacji.
Ponadto jakość cementu zależy w dużym stopniu od wielkości i kształtu jego cząstek, które wpływają na jego powierzchnię, wytrzymałość na ściskanie i czas utwardzania. Zbyt drobne cząstki powodują egzotermiczne wiązanie produktu końcowego, natomiast zbyt duże cząstki nie ulegają pełnej hydratacji. Oprócz wielkości cząstek, krytycznym parametrem do monitorowania jest kształt cząstek. Płynność cementu i zapotrzebowanie na wodę mogą się drastycznie różnić w przypadku cząstek regularnych (kulistych) i nieregularnych (3; 4; 5).
Poniżej preyentujemy zastosowanie Litesizer DIA 500 – dynamicznego analizatora obrazu firmy Anton Paar – do oceny różnych typów cementu od różnych producentów. Litesizer DIA 500 (Rysunek 1) wykorzystuje kamerę o wysokiej częstotliwości odświeżania, aby w krótkim czasie uchwycić obraz ogromnej liczby pojedynczych cząstek. W rezultacie w ciągu kilku sekund uzyskuje się zarówno rozkład wielkości, jak i kształtu cząstek.