Nový vývoj v oblasti zabezpečenia kvality betónových chodníkov môže poskytnúť dôležité informácie o kvalite, trvanlivosti a dodržiavaní kódov hybridných dizajnu.
Konštrukcia betónového chodníka môže vidieť mimoriadne udalosti a dodávateľ musí overiť kvalitu a trvanlivosť betónu na mieste. Tieto udalosti zahŕňajú vystavenie dažďu počas procesu nalievania, post-aplikácia vytvrdzovacích zlúčenín, plastové zmršťovanie a praskanie hodín v priebehu niekoľkých hodín po naliatí a problémy s textúrovaním a vytvrdzovaním betónu. Aj keď sú splnené požiadavky na pevnosť a iné materiálové testy, inžinieri môžu vyžadovať odstránenie a výmenu častí vozovky, pretože sa obávajú, či materiály in situ spĺňajú špecifikácie konštrukcie zmesi.
V tomto prípade môžu petrografia a ďalšie doplnkové (ale profesionálne) testovacie metódy poskytnúť dôležité informácie o kvalite a trvanlivosti zmesí betónu ao tom, či spĺňajú pracovné špecifikácie.
Obrázok 1. Príklady mikrografov fluorescenčného mikroskopu betónovej pasty pri 0,40 W/C (ľavý horný roh) a 0,60 W/C (v pravom hornom rohu). Vľavo dole vľavo zobrazuje zariadenie na meranie odporu betónového valca. Spodný pravý obrázok ukazuje vzťah medzi odporom objemu a w/c. Chunyu Qiao a DRP, Twining Company
Abramov zákon: „Sila v tlaku betónovej zmesi je nepriamo úmerná pomeru jej vodného cementu.“
Profesor Duff Abrams najskôr opísal vzťah medzi pomerom vodného cementu (W/C) a pevnosťou v tlaku v roku 1918 [1] a sformuloval to, čo sa dnes nazýva Abramov zákon: „Súčasná pevnosť pomeru betónovej vody/cementu.“ Okrem regulácie pevnosti v tlaku je teraz uprednostňovaný pomer vodného cementu (W/CM), pretože rozpoznáva výmenu portlandského cementu doplnkovými cementovacími materiálmi, ako je popolček a troska. Je to tiež kľúčový parameter trvanlivosti betónu. Mnoho štúdií ukázalo, že betónové zmesi s w/cm nižšími ako ~ 0,45 sú odolné v agresívnych prostrediach, ako sú oblasti vystavené cyklom zmrazenia a rozmrazenia s defekčnými soľami alebo oblasťami, kde je v pôde vysoká koncentrácia síranu.
Kapilárne póry sú inherentnou súčasťou cementovej kalu. Pozostávajú z priestoru medzi výrobkami z hydratácie cementu a nehydratovanými cementovými časticami, ktoré boli kedysi naplnené vodou. [2] Kapilárne póry sú oveľa jemnejšie, ako sú zadržiavané alebo uväznené póry a nemali by sa s nimi zamieňať. Keď sú kapilárne póry pripojené, tekutina z vonkajšieho prostredia môže migrovať cez pastu. Tento jav sa nazýva penetrácia a musí sa minimalizovať, aby sa zabezpečila trvanlivosť. Mikroštruktúra trvanlivej betónovej zmesi spočíva v tom, že póry sú skôr segmentované ako pripojené. Stáva sa to, keď je w/cm menší ako ~ 0,45.
Aj keď je notoricky ťažké presne zmerať W/CM tvrdeného betónu, spoľahlivá metóda môže poskytnúť dôležitý nástroj zabezpečenia kvality na skúmanie tvrdeného betónu odliatkov. Fluorescenčná mikroskopia poskytuje roztok. Takto to funguje.
Fluorescenčná mikroskopia je technika, ktorá využíva epoxidovú živicu a fluorescenčné farbivá na osvetlenie detailov materiálov. Najčastejšie sa používa v lekárskych vedách a má tiež dôležité aplikácie vo vede o materiáloch. Systematické uplatňovanie tejto metódy v betóne sa začalo takmer pred 40 rokmi v Dánsku [3]; V roku 1991 bol štandardizovaný v severských krajinách na odhad W/C tvrdeného betónu a bol aktualizovaný v roku 1999 [4].
Na meranie W/cm materiálov na báze cementu (tj betón, malta a škárovacia šnamäť) sa fluorescenčný epoxid používa na vytvorenie tenkého sekcie alebo betónového bloku s hrúbkou približne 25 mikrónov alebo 1/1000 palca (obrázok 2). Proces zahŕňa betónové jadro alebo valc, ktorý sa nakrája na ploché betónové bloky (nazývané medzery) s plochou približne 25 x 50 mm (1 x 2 palce). Plan je prilepený na sklenený posúvač, umiestnený vo vákuovej komore a epoxidová živica sa zavádza vo vákuu. Keď sa W/CM zvyšuje, zvýši sa konektivita a počet pórov, takže do pasty prenikne viac epoxidu. Preskúmame vločky pod mikroskopom pomocou súboru špeciálnych filtrov na vzrušenie fluorescenčných farbív v epoxidovej živici a odfiltrovanie prebytočných signálov. Na týchto obrázkoch predstavujú čierne oblasti agregované častice a nehydratované cementové častice. Pórovitosť týchto dvoch je v podstate 0%. Jasne zelený kruh je pórovitosť (nie pórovitosť) a pórovitosť je v podstate 100%. Jednou z týchto funkcií je škvrna zelená „látka“ pasta (obrázok 2). Keďže W/CM a kapilárna pórovitosť pri zvyšovaní betónu, jedinečná zelená farba pasty sa stáva jasnejšou a jasnejšou (pozri obrázok 3).
Obrázok 2. Fluorescenčná mikrograf vločiek vykazujúcich agregované častice, dutiny (V) a pastu. Šírka vodorovného poľa je ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao a DRP, Twining Company
Obrázok 3. Fluorescenčné mikrografy vločiek ukazujú, že so zvyšovaním W/CM sa zelená pasta postupne stáva jasnejšou. Tieto zmesi sú prevzdušnené a obsahujú popolček. Chunyu Qiao a DRP, Twining Company
Analýza obrazu zahŕňa extrahovanie kvantitatívnych údajov z obrázkov. Používa sa v mnohých rôznych vedeckých poliach, od mikroskopu diaľkového snímania. Každý pixel v digitálnom obrázku sa v podstate stáva dátovým bodom. Táto metóda nám umožňuje pripevniť čísla k rôznym úrovniam zeleného jasu, ktoré sú uvedené na týchto obrázkoch. Približne za posledných 20 rokov, s revolúciou v pracovnej výpočtovej sile a získavaní digitálneho obrazu sa analýza obrazu stala praktickým nástrojom, ktorý môže použiť mnoho mikroskopistov (vrátane konkrétnych petroológov). Na meranie kapilárnej pórovitosti suspenzie často používame analýzu obrazu. Postupom času sme zistili, že existuje silná systematická štatistická korelácia medzi W/CM a kapilárnou pórovitosťou, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku (obrázok 4 a obrázok 5)).
Obrázok 4. Príklad údajov získaných z fluorescenčných mikrografov tenkých rezov. Tento graf vynáša počet pixelov na danej úrovni šedej v jednom fotomikrografe. Tri vrcholy zodpovedajú agregátom (oranžová krivka), pasta (šedá plocha) a prázdnota (neobsadený vrchol úplne vpravo). Krivka pasty umožňuje vypočítať priemernú veľkosť pórov a jej štandardnú odchýlku. Chunyu Qiao a DRP, Twining Company Obrázok 5. Tento graf sumarizuje sériu priemerných kapilárnych meraní W/cm a 95% intervalov spoľahlivosti v zmesi zloženej z čistého cementu, cementu popolcu a prírodného Pozzolanského spojiva. Chunyu Qiao a DRP, Twining Company
V konečnej analýze sú potrebné tri nezávislé testy, aby sa dokázali, že betón na mieste je v súlade so špecifikáciou návrhu zmesí. Pokiaľ je to možné, získajte vzorky jadra z umiestnení, ktoré spĺňajú všetky kritériá akceptácie, ako aj vzorky z súvisiacich umiestnení. Jadro z akceptovaného rozloženia sa môže použiť ako kontrolná vzorka a môžete ju použiť ako referenčnú hodnotu na vyhodnotenie dodržiavania príslušného rozloženia.
Podľa našich skúseností, keď inžinieri s záznamami pozri údaje získané z týchto testov, zvyčajne akceptujú umiestnenie, ak sú splnené iné kľúčové inžinierske charakteristiky (napríklad pevnosť v tlaku). Poskytnutím kvantitatívnych meraní W/CM a faktora formovania môžeme ísť nad rámec testov špecifikovaných pre mnoho pracovných miest, aby sme dokázali, že príslušná zmes má vlastnosti, ktoré sa premietajú do dobrej trvanlivosti.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI je hlavným litografom spoločnosti DRP, Twining Company. Má viac ako 25 rokov profesionálnych petrologických skúseností a osobne skontroloval viac ako 10 000 vzoriek z viac ako 2 000 projektov po celom svete. Chunyu Qiao, hlavný vedec DRP, Twining Company, je vedec geológa a materiálov s viac ako desiatimi rokmi skúseností s cementovými materiálmi a prírodnými a spracovanými skalnými výrobkami. Jeho odbornosť zahŕňa použitie analýzy obrazu a fluorescenčnú mikroskopiu na štúdium trvanlivosti betónu, so osobitným dôrazom na škody spôsobené deikingovými solami, alkalickým klikačným reakciám a chemickým útokom v čistiarni odpadových vôd.
Čas príspevku: sep-07-2021