Novi razvoj zagotavljanja kakovosti betonskih pločnikov lahko nudi pomembne informacije o kakovosti, trajnosti in skladnosti s hibridnimi oblikovalskimi kodami.
Gradnja betonskega pločnika si lahko ogleda nujne primere, izvajalec pa mora preveriti kakovost in trajnost betona v litem. Ti dogodki vključujejo izpostavljenost dežju med postopkom nalivanja, po nastopu ozdravitve spojin, plastično krčenje in ure pokanje v nekaj urah po nalivanju ter betonske teksturirane in strjevanja. Tudi če so izpolnjene zahteve glede trdnosti in drugi materialni testi, lahko inženirji zahtevajo odstranitev in zamenjavo pločnikov, ker jih skrbi, ali materiali na situ ustrezajo specifikacijam za oblikovanje mešanice.
V tem primeru lahko petrografija in druge komplementarne (vendar profesionalne) testne metode zagotavljajo pomembne informacije o kakovosti in trajnosti betonskih mešanic in o tem, ali ustrezajo delovnim specifikacijam.
Slika 1. Primeri fluorescenčnih mikroskopskih mikrografij betonske paste pri 0,40 w/c (zgornji levi vogal) in 0,60 w/c (zgornji desni vogal). Spodnja leva slika prikazuje napravo za merjenje upornosti betonskega valja. Spodnja desna slika prikazuje razmerje med volumsko upornostjo in w/c. Chunyu Qiao in DRP, podjetje za pobrateno podjetje
Abramov zakon: "Tlakna trdnost betonske mešanice je obratno sorazmerna z njegovim razmerjem voda."
Profesor Duff Abrams je najprej opisal razmerje med razmerjem med vodnim cementom (w/c) in tlačno trdnostjo leta 1918 [1] ter oblikoval tako imenovano Abramovo zakon: "tlačna trdnost betonskega razmerja vode/cementa." Poleg nadzora nad tlačno trdnostjo je zdaj naklonjeno razmerje vodnega cementa (w/cm), ker prepozna zamenjavo portlandskega cementa z dodatnimi cementnimi materiali, kot sta leteči pepel in žlindra. Je tudi ključni parameter konkretne trajnosti. Številne študije so pokazale, da so betonske mešanice z w/cm nižje od ~ 0,45 v agresivnih okoljih trajne, na primer območja, ki so izpostavljena cikli zamrznitve-odmrzovanja z odstranjevanjem soli ali območij, kjer je v tleh visoka koncentracija sulfata.
Kapilarne pore so inherentni del cementne gnojevke. Sestavljeni so iz prostora med cementnimi hidratacijskimi produkti in nehidriranimi cementnimi delci, ki so bili nekoč napolnjeni z vodo. [2] Kapilarne pore so veliko lepše od zaprtih ali ujetih pore in jih ne smete zamenjati z njimi. Ko so kapilarne pore povezane, se lahko tekočina iz zunanjega okolja preseli skozi pasto. Ta pojav se imenuje penetracija in ga je treba zmanjšati, da se zagotovi trajnost. Mikrostruktura trajne betonske mešanice je, da so pore segmentirane in ne povezane. To se zgodi, ko je w/cm manjši od ~ 0,45.
Čeprav je zelo težko natančno izmeriti w/cm utrjenega betona, lahko zanesljiva metoda zagotovi pomembno orodje za zagotavljanje kakovosti za raziskovanje utrjenega betona. Fluorescentna mikroskopija zagotavlja rešitev. Tako deluje.
Fluorescentna mikroskopija je tehnika, ki uporablja epoksi smolo in fluorescentna barvila za osvetlitev podrobnosti materialov. Najpogosteje se uporablja v medicinskih znanostih, prav tako pa ima pomembne aplikacije v znanosti o materialih. Sistematična uporaba te metode v betonu se je začela pred skoraj 40 leti na Danskem [3]; Leta 1991 je bil v nordijskih državah standardiziran za oceno w/c utrjenega betona in je bil posodobljen leta 1999 [4].
Za merjenje w/cm cementnih materialov (tj. Beton, malta in fugiranje) se fluorescentna epoksi uporablja za izdelavo tankega odseka ali betonskega bloka z debelino približno 25 mikronov ali 1/1000 palcev (slika 2). Postopek vključuje betonsko jedro ali valj razrežemo na ravne betonske bloke (imenovane prazne plošče) s površino približno 25 x 50 mm (1 x 2 palca). Prazno je prilepljeno na stekleni diapozitiv, nameščen v vakuumsko komoro, epoksi smola pa se uvede pod vakuum. Ko se w/cm povečuje, se bosta povezljivost in število pore povečala, zato bo v pasto prodoralo več epoksi. Klapeke pod mikroskopom preučimo z naborom posebnih filtrov, da vzbudimo fluorescentna barvila v epoksi smoli in filtriramo odvečne signale. Na teh slikah črna območja predstavljajo agregatne delce in nehidrirane cementne delce. Poroznost obeh je v bistvu 0%. Svetlo zeleni krog je poroznost (ne poroznost), poroznost pa je v bistvu 100%. Ena od teh značilnosti je pikčasta zelena "snov" pasta (slika 2). Ko se w/cm in kapilarna poroznost betona povečujeta, edinstvena zelena barva paste postane svetlejša in svetlejša (glej sliko 3).
Slika 2. Fluorescenčna mikrografija kosmičev, ki prikazujejo agregirane delce, praznine (V) in pasto. Širina vodoravne polja je ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao in DRP, podjetje za pobrateno podjetje
Slika 3. Fluorescenčne mikrografije kosmičev kažejo, da se s povečanjem w/cm zelena pasta postopoma postane svetlejša. Te mešanice so pretresene in vsebujejo leteči pepel. Chunyu Qiao in DRP, podjetje za pobrateno podjetje
Analiza slike vključuje pridobivanje kvantitativnih podatkov iz slik. Uporablja se na številnih različnih znanstvenih področjih, iz mikroskopa na daljavo. Vsak piksel na digitalni sliki v bistvu postane podatkovna točka. Ta metoda nam omogoča, da pritrdimo številke na različne ravni zelene svetlosti, ki jih vidimo na teh slikah. V zadnjih 20 letih je z revolucijo v namizni računalniški moči in pridobivanju digitalnih slik analiza slik zdaj postala praktično orodje, ki ga lahko uporabljajo številni mikroskopi (vključno z betonskimi petrologi). Pogosto uporabljamo analizo slike za merjenje kapilarne poroznosti gnojevke. Sčasoma smo ugotovili, da obstaja močna sistematična statistična korelacija med w/cm in kapilarno poroznostjo, kot je prikazano na naslednji sliki (slika 4 in slika 5)).
Slika 4. Primer podatkov, pridobljenih iz fluorescenčnih mikrografij tankih odsekov. Ta graf v enem samem fotomikrografiji nariše število slikovnih pik na dani sivi ravni. Trije vrhovi ustrezajo agregatom (oranžna krivulja), paste (sivo območje) in praznine (neizpolnjen vrh na skrajni desni strani). Krivulja paste omogoča izračun povprečne velikosti por in njegovega standardnega odstopanja. Chunyu Qiao in DRP, Twining Company Slika 5. Ta graf povzema niz povprečnih kapilarnih meritev w/cm in 95 -odstotne intervale zaupanja v mešanici, sestavljene iz čistega cementa, letečega pepela in naravnega pozzolanskega veziva. Chunyu Qiao in DRP, podjetje za pobrateno podjetje
V končni analizi so potrebni trije neodvisni testi, da se dokažejo, da je beton na kraju samem v skladu s specifikacijo zasnove mešanice. Kolikor je mogoče, pridobite jedrne vzorce iz umestitve, ki izpolnjujejo vsa merila sprejemanja, in vzorce iz povezanih umestitve. Jedro iz sprejete postavitve se lahko uporabi kot kontrolni vzorec in ga lahko uporabite kot merilo za oceno skladnosti ustrezne postavitve.
Po naših izkušnjah, ko inženirji z zapisi vidijo podatke, pridobljene iz teh testov, običajno sprejmejo umestitev, če so izpolnjene druge ključne inženirske značilnosti (na primer tlačna trdnost). Z zagotavljanjem kvantitativnih meritev w/cm in faktorja tvorbe lahko presežemo teste, določene za številna opravila, da dokažemo, da ima zadevna mešanica lastnosti, ki bodo pomenile dobro trajnost.
Dr. David Rothstein, PG, Faci je glavni litograf DRP, dvojnega podjetja. Ima več kot 25 let izkušenj s profesionalnim petrologom in osebno pregleda več kot 10.000 vzorcev iz več kot 2000 projektov po vsem svetu. Dr. Chunyu Qiao, glavni znanstvenik DRP, dvojnega podjetja, je geolog in znanstvenik za materiale z več kot deset let izkušenj s cementiranjem materialov in naravnih in predelanih kamnitih izdelkov. Njegovo strokovno znanje vključuje uporabo analize slik in fluorescentne mikroskopije za preučevanje trajnosti betona, s posebnim poudarkom na škodi, ki jo povzročajo deicing soli, reakcije alkalij-silikon in kemični napad v čistilnih napravah.
Čas objave: SEP-07-2021