Lapszámok

Az egyre változatosabb felhasználási és beépítési körülmények miatt magasak a modern építőipari termékekkel szemben támasztott minőségi elvárások. Ezzel párhuzamosan, a fenntartható fejlődés elvét szem előtt tartva, egyre több területen alkalmaznak alternatív anyagokat, újrahasznosított termékeket, ez pedig újabb kihívást jelent a vizsgálólaboratóriumok számára, hogy a termék teljesítményértékei — és ezáltal az építmények, szerkezetek megfelelősége — igazolható legyen. Az elmúlt két évtizedben elérhetőbbé és megbízhatóbbá vált több olyan vizsgálati eljárás is, melyek korábban jórészt csak nemzetközi ipari óriásvállalatok, illetve azok kutatólaboratóriumai számára voltak hozzáférhetők.

A röntgen-fluoreszcencia spektroszkópia (XRF), más néven röntgenemissziós színképelemzés segítségével gyors és pontos elemanalízisre van lehetőség, lefedve a periódusos rendszerben található elemek jelentős részét. A módszer lényege röviden, hogy nagy energiájú röntgensugárzással gerjesztjük a mintát, majd a gerjesztett állapotból alapállapotba visszatérő elektronok által emittált karakterisztikus röntgensugárzást detektáljuk, melynek hullámhossza az anyagot alkotó elemek minőségi jellemzője, a sugárzás intenzitása pedig a mennyiséggel arányos. A gyártásközi ellenőrzésben régóta elterjedt és jól bevált módszer, különösen népszerű a cementiparban. Kiválóan alkalmas egyéb ipari tevékenységhez szükséges szervetlen alapanyagok, kőzetek, nyersanyagok, melléktermékek vagy akár a késztermékek elemösszetételének vizsgálatára is. Kiemelten előnyös az alkalmazása, amikor egy termék vagy termékcsalád tulajdonságainak időbeni állandóságát akarjuk ellenőrizni, illetve amikor egy ismeretlen anyagmintát az elemösszetétele alapján akarunk gyorsan azonosítani. Néhány érdekes műszaki feladat, melyeknél jól hasznosítható az elemösszetételről nyert információ:

- A betonösszetétel tervezésénél elsődleges gazdasági szempont az alkalmazott cement mennyisége, ezért a kivitelezésben gyakran a minőségi kifogások tárgya. Emiatt létező igény a cementtartalom utólagos meghatározása. Amennyiben rendelkezünk mintával a beton készítéséhez használt adalékanyagokból és cementből, az XRF-fel meghatározott oxidos elemösszetételből, illetve az összetevőkben meghatározott arányokból jó közelítéssel számolható az eredeti cementtartalom.

- A műemléki védelem alatt álló épületek restaurálásánál törekednek az alkalmazott építőanyagok eredeti összetételének reprodukálására, ezért a helyettesíteni kívánt régi anyagok összetételéről szerzett információk megszerzésében lehet segítségünkre a röntgen-fluoreszcencia.

- Az épületeket, műtárgyakat károsító különböző korróziós folyamatok (foltosodás, kivirágzás, repedések, szilárdságcsökkenés) okainak feltárásában is fontos szerepe van az elemösszetételnek. Segítségével könynyeben azonosítható a korrózió forrása és mértéke, továbbá könnyebben tervezhető az anyag védelme.

Ezeket a vizsgálatokat sokszor érdemes kiegészíteni egy másik módszerrel, mert a legtöbb ilyen jelenség hátterében az anyagszerkezetben végbemenő fázisátalakulások állnak. Ezeknek a vizsgálatában nélkülözhetetlen eszköz a röntgendiffrakció: a röntgenfotonok a kristályos anyagok kristályrácsán szóródnak (diffrakció), és az anyag rácsszerkezetének periodikussága miatt egymással interferálva jellegzetes mintázatot eredményeznek. Ezek a mintázatok a kristályos fázis fizikai jellemzőire vezethetők vissza. A vizsgálat lehetővé tesz minőségi és mennyiségi meghatározást is. Az XRF-fel megállapított elemösszetétellel kombinálva az XRD-s vizsgálati eredményeket átfogó képet kapunk a vizsgált anyagról, a két eljárás tökéletesen kiegészíti egymást. Erre jó példa a szilícium-dioxid, ami a természetben megjelenhet kvarc, tridimit és krisztobalit formájában, ezek ugyanannak a vegyületnek (SiO2 ) a különböző kristályszerkezettel rendelkező módosulatai. Az eltérő kristályszerkezet sokszor szabad szemmel is érzékelhető formákban jelenik meg, de az alapvető fizikai tulajdonságaikban is jelentős különbségek lehetnek.

Bármilyen építési alapanyagként felhasznált természetes kőzet vagy mesterséges melléktermék esetében fontos, hogy a környezeti, kémiai, fizikai hatásoknak való ellenállóság, a teherbíró képesség ismerete és a tervezhetőség miatt milyen annak az ásványos összetétele. Néhány konkrét példán bemutatva a vizsgálat sokoldalúságát:

- A kitermelt kőzetek, ásványok azonosítása és besorolása a megfelelő terméktípusokba.

- Hatékonyan kiválthatók a nem szelektív analitikai módszerek a pontosabb meghatározás érdekében (termogravimetriás fázisazonosítás vagy komplexometriás szabad mészmeghatározás).

- Cement kiegészítő anyagok aktiválható amorftartalmának meghatározása.

- Szálló porból vett úgynevezett respirábilis kristályos SiO2 fázisok mennyiségének röntgendiffrakciós meghatározása, melynek rendszeres mérése a 25/2000. (IX. 30.) EüM-SzCsM együttes rendelet a munkahelyek kémiai biztonságáról, 1. melléklet, 2. fejezetnek a biztonságos munkakörnyezet biztosítása érdekében, valamint a megfelelő munkavédelmi eszközök használata miatt kiemelt fontosságú. (Lásd BETON lap 2018. április: Levegőtisztaság-védelmi mérések szerepe a cement- és betoniparban)

A cement klinkerásványainak vizsgálata; a betonban kialakuló kristályos fázisok, a beton korróziós folyamatainak megismerése; különböző hidratált fázisok meghatározása; a felhasznált alapanyagokról, esetleg alkalmazni kívánt alternatív anyagokról szerezhető információ. Ezen vizsgálatok nem csak az előzőekben felvázolt mindennapi kihívások során alkalmazhatók, hanem komplex kutatási, fejlesztési projektek megvalósítása során is. További kiemelt terület a CeMBeton–MABESZ együttműködés keretében megvalósuló gyakorlatorientált, naprakész tudásanyag átadása a felsőfokú szakemberképzés keretében a jövő mérnökei számára.

Az XRF és XRD nagyműszerek beszerzésével a Cemkut Kft. vizsgálati képességének (Lásd BETON lap 2016. október: Az építőanyagok kémiai és mechanikai vizsgálata) fejlesztése újabb jelentős lépés vizsgálólaboratóriumunk nemzetközi versenyképességének fenntartásához.

A Cemkut Kft. modern infrastruktúrájával, korszerű műszereivel, gyakorlott technikusaival és szakembereivel (12 fő felsőfokú végzettséggel - 2 fő doktori fokozattal) európai színvonalú szervezetté fejlődött, mely az építőipar széles spektrumán (cement, mész, beton, habarcsok, betontermékek, gipsz alapú anyagok, üveg és kerámia, környezetvédelem és munkaegészségügy) képes nemzetközileg is magas színvonalú megfelelőségértékelési (vizsgálat, tanúsítás, műszaki értékelés) és K+F megbízások teljesítésére.