আগের লেখায় বলেছিলাম, ক্লিংকারে চারটি প্রধান খনিজ থাকে। আজ একটু গভীরে যাই। কোন খনিজ কী করে, আর ল্যাবের অক্সাইড রিপোর্ট থেকে এদের পরিমাণ কীভাবে আন্দাজ করা যায়?
এই হিসাব অনেক কোয়ালিটি ল্যাবে নিয়মিত কাজে লাগে। তাই ধাপে ধাপে দেখি।
চার খনিজ, চার স্বভাব
সিমেন্টের সংক্ষিপ্ত সংকেতটা মনে করিয়ে দিই: C = CaO, S = SiO₂, A = Al₂O₃, F = Fe₂O₃।
| খনিজ | নাম | স্বভাব |
|---|---|---|
| C₃S | Alite | দ্রুত বিক্রিয়া করে, শুরুর ও মূল শক্তির প্রধান উৎস |
| C₂S | Belite | ধীরে বিক্রিয়া করে, পরের দিকে শক্তি জোগায় |
| C₃A | Aluminate | খুব দ্রুত বিক্রিয়া করে, অনেক তাপ ছাড়ে, জিপসাম দিয়ে সামলাতে হয় |
| C₄AF | Ferrite | শক্তিতে অবদান কম, ক্লিংকারের রঙে ভূমিকা রাখে |
একটা সহজ তুলনা: C₃S হলো দৌড়বিদ, যে শুরুতেই এগিয়ে যায়। C₂S হলো ম্যারাথনার, যে ধীরে কিন্তু শেষ পর্যন্ত টানে। C₃A হলো এমন একজন, যে শুরুতেই হুড়মুড় করে ছুটে যায় আর লাগাম না টানলে সমস্যা বাধায়।
প্রতিটি খনিজের সাধারণ পরিসর (ভর অনুযায়ী): অ্যালাইট (C₃S) ৫০–৭০%, বেলাইট (C₂S) ১৫–৩০%, অ্যালুমিনেট (C₃A) ৫–১০%, ফেরাইট (C₄AF) ৫–১৫%। এটি সাধারণ পোর্টল্যান্ড ক্লিংকারের পরিসর। কারখানা ও কাঁচামালভেদে এটি বদলায়।
উৎস: H.F.W. Taylor, Cement Chemistry (২য় সংস্করণ)।
Bogue হিসাব কী?
ক্লিংকার বা সিমেন্ট মাইক্রোস্কোপে দেখে খনিজ গুনতে অনেক সময় লাগে। তাই বহু ল্যাবে সহজ পথ নেওয়া হয়: রাসায়নিক বিশ্লেষণে অক্সাইডের শতাংশ বের করে একটি সূত্রে বসিয়ে খনিজের আনুমানিক পরিমাণ হিসাব করা। এর নাম Bogue হিসাব (Bogue calculation)।
এখানে CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ ও SO₃ হলো অক্সাইড বিশ্লেষণের শতাংশ (ভর অনুযায়ী)। সূত্র দুই ধরনের, কারণ ক্লিংকার ও সিমেন্ট আলাদা।
ক্লিংকারের জন্য (Taylor-এর সূত্র): ক্লিংকারে SO₃ ধরা হয় না। CaO থেকে আগে মুক্ত চুন (free lime) বিয়োগ করে নিতে হয়:
সিমেন্টের জন্য (ASTM C150 Annex A1): সিমেন্টে জিপসাম থেকে আসা SO₃ থাকে, তাই এই রূপে SO₃-এর জন্য একটি পদ আছে। এখানে মুক্ত চুন বিয়োগ করা হয় না। এই রূপটি প্রযোজ্য যখন Al₂O₃/Fe₂O₃ অনুপাত ০.৬৪ বা তার বেশি:
উৎস: ASTM C150/C150M-22, Annex A1 (A1.1–A1.4)। উপরের সহগ ও A/F ≥ ০.৬৪ শর্ত এই অ্যানেক্স থেকে। A/F ০.৬৪-এর কম হলে স্ট্যান্ডার্ড আলাদা নিয়ম দেয় (A1.3.1), সেখানে এই সূত্র ব্যবহার হয় না। H.F.W. Taylor-এর Cement Chemistry (§3.1.3) ক্লিংকারের জন্য উপরের ইউরোপীয় সূত্র দেয়, আর সিমেন্টের জন্য CaO থেকে 0.7 SO₃ বাদ দেওয়ার কথা বলে।
একটি কাল্পনিক উদাহরণ
নিচের সংখ্যাগুলো সম্পূর্ণ কাল্পনিক, শুধু হিসাব বোঝানোর জন্য। কোনো আসল কারখানার তথ্য নয়।
| অক্সাইড | CaO | SiO₂ | Al₂O₃ | Fe₂O₃ | SO₃ |
|---|---|---|---|---|---|
| % | 65.0 | 21.5 | 5.5 | 3.3 | 2.0 |
প্রথমে A/F অনুপাত দেখি: 5.5 ÷ 3.3 ≈ 1.67। এটি ০.৬৪-এর বেশি, তাই সূত্রগুলো খাটে।
C₃S:
C₂S:
C₃A:
C₄AF:
চার খনিজ মিলিয়ে হলো প্রায় ৯৩.৯%। বাকিটা আসে মূলত calcium sulfate থেকে (এই উদাহরণে SO₃ 2.0% মানে প্রায় 3.4% CaSO₄), এবং MgO, ক্ষার, free lime ও অন্যান্য উপাদান থেকে। এটা স্বাভাবিক।
ক্লিংকারের উদাহরণ (Taylor সূত্র)
উপরের কাল্পনিক অক্সাইডই ধরি, এবার ক্লিংকারের সূত্রে। ক্লিংকারের সূত্রে SO₃ ধরা হয় না। আসলে ২.০% SO₃ ক্লিংকারের জন্য বাস্তবসম্মত নয়। এই উদাহরণটি শুধু দুটি সূত্রের তুলনার জন্য।
একই অক্সাইডে সিমেন্টের সূত্রে C₃S ৫৩.৮ আর C₂S ২১.০, আর ক্লিংকারের সূত্রে C₃S ৫৯.৫ আর C₂S ১৬.৮ আসে। পার্থক্যের কারণ দুটি সূত্র আলাদা: সিমেন্টের সূত্রে SO₃-এর জন্য বিয়োগ পদ আছে, ক্লিংকারের সূত্রে নেই।
এই হিসাব কতটা নির্ভরযোগ্য?
সৎ উত্তর: আনুমানিক। কারণ:
- সূত্রটি ধরে নেয় ক্লিংকার সম্পূর্ণ ভারসাম্য অবস্থায় আছে এবং খনিজগুলো বিশুদ্ধ (আসলে Alite ও Belite হলো C₃S ও C₂S-এর অশুদ্ধ রূপ)। বাস্তবে খনিজে অন্য মৌলের অল্প অনুপ্রবেশ থাকে
- ঠান্ডা হওয়ার গতি খনিজের গঠন বদলে দিতে পারে, কিন্তু সূত্রে তা ধরা পড়ে না
- মাইক্রোস্কোপি বা XRD পদ্ধতির ফলের সঙ্গে কিছু পার্থক্য হতে পারে
তবু প্রতিদিনের কোয়ালিটি কন্ট্রোলে এটি খুব কাজের। কারণ এক ব্যাচ থেকে আরেক ব্যাচে খনিজের প্রবণতা বদলাচ্ছে কি না, তা এক নজরে ধরা যায়।
একটি ছোট প্র্যাকটিক্যাল টিপ
হিসাব নিজে করতে গেলে ভুল হয় দুই জায়গায়: সংখ্যা বসানোর সময় আর চিহ্ন ধরার সময়। তাই একবার স্প্রেডশিটে সূত্র বসিয়ে রাখুন। এরপর শুধু অক্সাইডের পাঁচটি সংখ্যা বদলালেই ফল পেয়ে যাবেন। এই সাইটের Bogue ক্যালকুলেটরে ক্লিংকার ও সিমেন্ট দুই মোডেই হিসাব করা যায়।
সারকথা
- চার খনিজ: C₃S (মূল শক্তি), C₂S (দেরির শক্তি), C₃A (দ্রুত ও ঝামেলাবাজ), C₄AF (রঙ)
- Bogue হিসাব অক্সাইড বিশ্লেষণ থেকে খনিজের আনুমানিক পরিমাণ দেয়
- ক্লিংকারের জন্য Taylor-এর সূত্র (SO₃ ছাড়া), সিমেন্টের জন্য ASTM C150-এর সূত্র (SO₃ সহ)
- ফল আনুমানিক, তবে প্রবণতা বোঝার জন্য খুব কাজের
