Nauji betoninių dangų kokybės užtikrinimo pokyčiai gali suteikti svarbios informacijos apie kokybę, ilgaamžiškumą ir atitiktį hibridiniams projektavimo kodams.
Betoninės dangos statyboje gali atsirasti avarinių situacijų, o rangovas turi patikrinti betoninio betono kokybę ir ilgaamžiškumą. Šie įvykiai apima poveikį lietui liejant, kietėjančių junginių panaudojimą, plastiko susitraukimą ir įtrūkimus per kelias valandas po išpylimo, betono tekstūros ir kietėjimo problemas. Net jei tenkinami stiprumo reikalavimai ir kiti medžiagų bandymai, inžinieriai gali reikalauti pašalinti ir pakeisti dangos dalis, nes jie nerimauja dėl to, ar in situ medžiagos atitinka mišinio projektavimo specifikacijas.
Šiuo atveju petrografija ir kiti papildomi (bet profesionalūs) tyrimo metodai gali suteikti svarbios informacijos apie betono mišinių kokybę ir ilgaamžiškumą bei ar jie atitinka darbo specifikacijas.
1 pav. Betono tešlos fluorescencinio mikroskopo mikrografijų pavyzdžiai, kai 0,40 w/c (viršutiniame kairiajame kampe) ir 0,60 w/c (viršutiniame dešiniajame kampe). Apatiniame kairiajame paveikslėlyje pavaizduotas betoninio cilindro savitosios varžos matavimo prietaisas. Apatiniame dešiniajame paveikslėlyje parodytas santykis tarp tūrio varžos ir w/c. Chunyu Qiao ir DRP, „Twining Company“.
Abramo dėsnis: „Betono mišinio stipris gniuždant yra atvirkščiai proporcingas jo vandens ir cemento santykiui“.
Profesorius Duffas Abramsas pirmą kartą aprašė santykį tarp vandens ir cemento santykio (w/c) ir gniuždymo stiprio 1918 m. [1] ir suformulavo tai, kas dabar vadinama Abramo dėsniu: „Betono gniuždymo stipris Vandens ir cemento santykis“. Be gniuždymo stiprumo kontrolės, dabar pirmenybė teikiama vandens cemento santykiui (w/cm), nes jis pripažįsta portlandcemenčio pakeitimą papildomomis cementuojančiomis medžiagomis, tokiomis kaip lakieji pelenai ir šlakas. Tai taip pat pagrindinis betono patvarumo parametras. Daugelis tyrimų parodė, kad betono mišiniai, kurių w/cm mažesnis nei ~0,45, yra patvarūs agresyvioje aplinkoje, pvz., vietose, kuriose vyksta užšalimo-atšildymo ciklai su ledą tirpinančiomis druskomis arba vietose, kur dirvožemyje yra didelė sulfato koncentracija.
Kapiliarinės poros yra neatskiriama cemento srutos dalis. Jie susideda iš tarpo tarp cemento hidratacijos produktų ir nehidratuotų cemento dalelių, kurios kažkada buvo užpildytos vandeniu. [2] Kapiliarinės poros yra daug smulkesnės nei įtrauktos ar įstrigusios poros, todėl jų nereikėtų painioti su jomis. Susijungus kapiliarų poroms, per pastą gali migruoti skystis iš išorinės aplinkos. Šis reiškinys vadinamas prasiskverbimu ir turi būti sumažintas, kad būtų užtikrintas ilgaamžiškumas. Patvaraus betono mišinio mikrostruktūra yra ta, kad poros yra segmentuotos, o ne sujungtos. Taip atsitinka, kai w/cm yra mažesnis nei ~0,45.
Nors žinoma, kad sunku tiksliai išmatuoti sukietėjusio betono w/cm, patikimas metodas gali būti svarbus kokybės užtikrinimo įrankis tiriant sukietėjusį liejamą betoną. Fluorescencinė mikroskopija suteikia sprendimą. Tai veikia taip.
Fluorescencinė mikroskopija yra metodas, kai medžiagų detalėms apšviesti naudojama epoksidinė derva ir fluorescenciniai dažai. Jis dažniausiai naudojamas medicinos moksluose, taip pat turi svarbių pritaikymų medžiagų moksle. Sistemingas šio metodo taikymas betone pradėtas beveik prieš 40 metų Danijoje [3]; Šiaurės šalyse jis buvo standartizuotas 1991 m., siekiant įvertinti sukietėjusio betono w/c, o atnaujintas 1999 m. [4].
Norint išmatuoti cemento pagrindo medžiagų (ty betono, skiedinio ir glaistymo) w/cm, fluorescencinė epoksidinė medžiaga naudojama plonam pjūviui arba betono blokui, kurio storis yra maždaug 25 mikronai arba 1/1000 colių, pagaminti (2 pav.). Procesas apima Betono šerdį arba cilindrą supjaustoma į plokščius betoninius blokus (vadinamus ruošiniais), kurių plotas yra maždaug 25 x 50 mm (1 x 2 coliai). Ruošinys priklijuojamas prie stiklinio stiklelio, dedamas į vakuuminę kamerą ir vakuume įvedama epoksidinė derva. Didėjant w/cm, padidės jungiamumas ir porų skaičius, todėl į pastą prasiskverbs daugiau epoksidinės dervos. Mes tiriame dribsnius mikroskopu, naudodami specialių filtrų rinkinį, kad sužadintume epoksidinės dervos fluorescencinius dažus ir išfiltruotų perteklinius signalus. Šiuose vaizduose juodos sritys žymi užpildų daleles ir nehidratuoto cemento daleles. Dviejų poringumas iš esmės yra 0%. Ryškiai žalias apskritimas yra poringumas (ne poringumas), o poringumas iš esmės yra 100%. Viena iš šių savybių Dėmėta žalia „medžiaga“ yra pasta (2 pav.). Didėjant betono w/cm ir kapiliariniam poringumui, unikali žalia pastos spalva tampa vis ryškesnė (žr. 3 pav.).
2 pav. Dribsnių fluorescencinė mikrografija, kurioje matomos susikaupusios dalelės, tuštumos (v) ir pasta. Horizontalaus lauko plotis ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao ir DRP, „Twining Company“.
3 pav. Dribsnių fluorescencinės mikrografijos rodo, kad didėjant w/cm, žalia pasta palaipsniui tampa šviesesnė. Šie mišiniai yra aeruojami ir juose yra lakiųjų pelenų. Chunyu Qiao ir DRP, „Twining Company“.
Vaizdo analizė apima kiekybinių duomenų ištraukimą iš vaizdų. Jis naudojamas daugelyje skirtingų mokslo sričių, pradedant nuo nuotolinio stebėjimo mikroskopo. Kiekvienas skaitmeninio vaizdo pikselis iš esmės tampa duomenų tašku. Šis metodas leidžia mums pridėti skaičius prie skirtingų žalios spalvos ryškumo lygių, matomų šiuose vaizduose. Per pastaruosius 20 metų, įvykus stalinių kompiuterių galios ir skaitmeninių vaizdų gavimo revoliucijai, vaizdų analizė tapo praktiška priemone, kurią gali naudoti daugelis mikroskopų (įskaitant betono petrologus). Srutų kapiliariniam poringumui matuoti dažnai naudojame vaizdo analizę. Laikui bėgant nustatėme, kad yra stipri sisteminė statistinė koreliacija tarp w/cm ir kapiliarų poringumo, kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje (4 ir 5 pav.).
4 pav. Duomenų, gautų iš plonų pjūvių fluorescencinių mikrografijų, pavyzdys. Šioje diagramoje vaizduojamas pikselių skaičius tam tikrame pilkumo lygyje vienoje mikrofotografijoje. Trys smailės atitinka agregatus (oranžinė kreivė), pasta (pilka sritis) ir tuštuma (neužpildyta smailė dešinėje). Pastos kreivė leidžia apskaičiuoti vidutinį porų dydį ir jo standartinį nuokrypį. Chunyu Qiao ir DRP, „Twining Company“ 5 pav. Šioje diagramoje apibendrinama serija w/cm vidutinių kapiliarų matavimų ir 95 % pasikliautinųjų intervalų mišinyje, sudarytame iš gryno cemento, lakiųjų pelenų cemento ir natūralaus pucolano rišiklio. Chunyu Qiao ir DRP, „Twining Company“.
Galutinėje analizėje reikalingi trys nepriklausomi bandymai, siekiant įrodyti, kad vietoje naudojamas betonas atitinka mišinio projektavimo specifikaciją. Kiek įmanoma, gaukite pagrindinius pavyzdžius iš paskirties vietų, kurios atitinka visus priėmimo kriterijus, taip pat pavyzdžius iš susijusių vietų. Priimto išdėstymo šerdis gali būti naudojama kaip kontrolinis pavyzdys, o jūs galite naudoti jį kaip etaloną vertindami atitinkamo išdėstymo atitiktį.
Mūsų patirtis rodo, kad kai įrašus turintys inžinieriai mato duomenis, gautus atliekant šiuos bandymus, jie paprastai priima vietą, jei tenkinamos kitos pagrindinės inžinerinės charakteristikos (pvz., atsparumas gniuždymui). Pateikdami kiekybinius w/cm ir formavimosi koeficiento matavimus, galime atlikti daugiau nei daugeliui darbų atliktus bandymus, kad įrodytume, jog aptariamas mišinys turi savybių, kurios bus patvarios.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI yra DRP, A Twining Company vyriausiasis litografas. Jis turi daugiau nei 25 metų profesionalaus petrologo patirtį ir asmeniškai patikrino daugiau nei 10 000 mėginių iš daugiau nei 2 000 projektų visame pasaulyje. Dr. Chunyu Qiao, DRP, Twining Company vyriausiasis mokslininkas, yra geologas ir medžiagų mokslininkas, turintis daugiau nei dešimties metų patirtį cementavimo medžiagų ir natūralių bei apdorotų uolienų gaminių srityje. Jo kompetencija apima vaizdo analizės ir fluorescencinės mikroskopijos naudojimą betono patvarumui tirti, ypatingą dėmesį skiriant žalai, kurią sukelia ledą tirpinančios druskos, šarminės silicio reakcijos ir cheminis poveikis nuotekų valymo įrenginiuose.
Paskelbimo laikas: 2021-07-07