モルフォロギG3-IDを用いたセメントの成分の特性評価

毎年、約30億トンのセメントが製造されています。 この膨大な量は、世界のCO2生産量の10％、産業における世界のエネルギー消費量の10～15％を占めています。

発展途上国の増加によりセメントの需要は拡大しており、その結果、CO2生産とエネルギー消費量が増加しています。 これは、環境の社会的責任に関する懸念と固有のコストを生み出します。

セメントの生産によって生じる CO2 排出量の約 50％は、石灰岩の脱炭酸によるものです。 石灰岩の脱炭酸から生成されたクリンカーは、石膏と混合されてポルトランド セメントを生成し、これは市場で入手できるほとんどのコンクリートとセメントの重要な成分です。

しかし、ポルトランド セメントは常にセメントの主要成分であったわけではありません。

イタリアのローマにあるパンテオンは、ポゾラン石灰セメントで造られた構造物の一例で、そのほとんどは2000年経った今でも残っています。

火山灰やフライアッシュなどのポゾラン材料は、ポルトランドセメントの代替として、工業用セメント生産でますます使用されるようになってきています。 これは、コストと CO2 排出量を削減するだけでなく、Pantheon で証明されたように寿命も延びます。

粒子レベルでのセメントの理解を深めることは、利益を増やし、最終的にコストを削減することにつながります。

セメント混合物中の異なる成分の形状や大きさは、Morphologi G3- ID による形態指向ラマン分析によって個別に評価することが可能です。 ラマン分析の結果は、生産上の問題の解決、製品開発への洞察、製品やバッチの比較に役立ちます。

Methodology

2つの会社から5種類のセメントサンプルを選び、モフォロギG3-IDを使用してテストしました。セメントを分散させるには、小さなアリコートを溶剤中に懸濁させ超音波を採用した蒸発法が使用されます。 分析の前に、懸濁液のアリコートを顕微鏡のスライド上に広げ、乾燥させる。 図1はこの分散液の画像例である

Figure 1. セメントの分散液の50倍拡大画像。

形態指向ラマン分析では、まずサンプルの形態画像解析を行い、粒子画像から形状や大きさに関連する情報を取得する。 この調査で得られた位置情報を利用して、ラマンスペクトルを得るべきターゲット粒子に自動的に戻ることができます。 得られた粒子のスペクトルは、参照スペクトルに対して評価され、その後、相関計算が行われます。

このようにして、ラマン分光の結果は、粒子を別々の成分として分類するために使用されます。 触れている粒子の画像は、分析後の形状フィルターを使用して分析から除外しました。

この研究では、1粒子あたり30秒の取得時間を使用して、3μm以上の約1000～2000個の粒子が化学分析の対象となりました。

この情報は、Malvern Panalyticalが提供する資料から引用、検討、翻案しました。

このソースに関する詳細については、 Malvern Panalyticalをご覧ください。