Novi razvoj u osiguranju kvalitete betonskih pločnika mogu pružiti važne informacije o kvaliteti, izdržljivosti i poštivanju hibridnih dizajnskih kodova.
Slika 1. Primjeri mikrografih mikroskopa za fluorescenciju od betonske paste na 0,40 W / C (gornji lijevi ugao) i 0,60 W / C (gornji desni ugao). Donja lijeva slika prikazuje uređaj za mjerenje otpornosti betonskog cilindra. Donja desna figura prikazuje odnos između resičnosti za jačinu i w / c. Chunyu Qiao i DRP, Twining Company
ABRAM-ov zakon: "Kompresivna čvrstoća betonske smeše obrnuto je proporcionalna njegovom omjeru vodenog cementa."
Professor Duff Abrams first described the relationship between water-cement ratio (w/c) and compressive strength in 1918 [1], and formulated what is now called Abram's law: “The compressive strength of concrete Water/cement ratio.” In addition to controlling the compressive strength, the water cement ratio (w/cm) is now favored because it recognizes the replacement of Portland cement with supplementary cementing materials such as fly ash and slag. To je ujedno i ključni parametar izdržljivosti betona. Many studies have shown that concrete mixtures with w/cm lower than ~0.45 are durable in aggressive environments, such as areas exposed to freeze-thaw cycles with deicing salts or areas where there is a high concentration of sulfate in the soil.
Kapilarne pore su svojstveni dio cementne gnojive. Sastoje se od prostora između proizvođača hidratacije cementa i nehidriranih čestica cementa koje su nekada napunjene vodom. [2] Kapilarne pore su mnogo sitnije od ugrađenih ili zarobljenih pora i ne bi ih trebalo zbuniti s njima. Kada su kapilarne pore povezane, tekućina iz vanjskog okruženja može migrirati kroz pastu. Ovaj fenomen se naziva prodor i mora se minimizirati kako bi se osigurala izdržljivost. Mikrostruktura izdržljive betonske smjese je da se pore segmentiraju, a ne povezani. To se događa kada je w / cm manja od ~ 0.45.
Although it is notoriously difficult to accurately measure the w/cm of hardened concrete, a reliable method can provide an important quality assurance tool for investigating hardened cast-in-place concrete. Fluorescentna mikroskopija pruža rešenje. Ovako funkcionira.
Fluorescentna mikroskopija je tehnika koja koristi epoksidnu smolu i fluorescentne boje za osvjetljavanje detalja materijala. Najčešće se koristi u medicinskim naukama, a ima i važne aplikacije u nauci o materijalima. Sistematična primjena ove metode u betonu započela je prije 40 godina u Danskoj [3]; Standardiziran je u nordijskim zemljama 1991. godine za procjenu w / C očvrsnutog betona, a ažurirana je 1999. [4].
To measure the w/cm of cement-based materials (ie concrete, mortar, and grouting), fluorescent epoxy is used to make a thin section or concrete block with a thickness of approximately 25 microns or 1/1000 inch (Figure 2). The process involves The concrete core or cylinder is cut into flat concrete blocks (called blanks) with an area of approximately 25 x 50 mm (1 x 2 inches). Prazno je zalijepljen za stakleni slajd, postavljen u vakuumsku komoru, a epoksidna smola se uvodi pod vakuum. Kako se W / cm povećava, povezivanje i broj pora će se povećati, pa će se epoksiji prodrijeti u pastu. We examine the flakes under a microscope, using a set of special filters to excite the fluorescent dyes in the epoxy resin and filter out excess signals. Na tim se slikama crne površine predstavljaju zbirne čestice i nehidrirane čestice cementa. Poroznost dviju u osnovi je 0%. Svijetli zeleni krug je poroznost (ne poroznost), a poroznost je u osnovi 100%. Jedna od tih karakteristika Spackleal zelena "supstanca" je pasta (slika 2). Kao w / cm i kapilarna poroznost povećanja betona, jedinstvena zelena boja paste postaje svjetliji i svjetliji (vidi sliku 3).
Slika 2. Fluorescentna mikrografija pahuljica pokazuje agregirane čestice, praznine (V) i zalijepi. Horizontalna širina polja je ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao i DRP, Twining Company
Slika 3. Fluorescentna mikrografija pahuljica pokazuju da se kao što se W / cm povećava, zelena pasta postepeno postaje svjetlija. Te se mješavine prodaju i sadrže leteći pepeo. Chunyu Qiao i DRP, Twining Company
Analiza slike uključuje izvlačenje kvantitativnih podataka sa slika. Koristi se u mnogim različitim naučnim poljima, od daljinskog mirisanog mikroskopa. Svaki piksel u digitalnoj slici u osnovi postaje podatkovna točka. Ova metoda omogućava nam da priložimo brojeve na različita nivoa zelene svjetline viđene u ovim slikama. Over the past 20 years or so, with the revolution in desktop computing power and digital image acquisition, image analysis has now become a practical tool that many microscopists (including concrete petrologists) can use. Često koristimo analizu slika za mjerenje kapilarne poroznosti gnodstva. Over time, we found that there is a strong systematic statistical correlation between w/cm and the capillary porosity, as shown in the following figure (Figure 4 and Figure 5) ).
Slika 4. Primjer podataka dobivenih iz fluorescentnih mikrografija tankih dijelova. Ovaj graf zakupi broj piksela na datom sivom nivou u jednom fotomikrografu. Tri vrha odgovaraju agregatima (narančastim krivuljama), pasta (siva površina), i nevažeće (nepopunjeni vrhunac na krajnjem desnom stanju). Krivulja paste omogućava izračunavanje prosječne veličine pora i njegovo standardno odstupanje. Chunyu Qiao and DRP, Twining Company Figure 5. This graph summarizes a series of w/cm average capillary measurements and 95% confidence intervals in the mixture composed of pure cement, fly ash cement, and natural pozzolan binder. Chunyu Qiao i DRP, Twining Company
U konačnoj analizi potrebna su tri nezavisna testova da bi se dokazalo da je konkretan na licu mjesta u skladu sa specifikacijom dizajna mješavine. Koliko je to moguće, pribavite jezgre uzoraka iz plasmana koji ispunjavaju sve kriterije prihvaćanja, kao i uzorke sa povezanih plasmana. The core from the accepted layout can be used as a control sample, and you can use it as a benchmark for evaluating the compliance of the relevant layout.
Dr David Rothstein, PG, Faci glavni je litograf DRP-a, Twining Company. He has more than 25 years of professional petrologist experience and personally inspected more than 10,000 samples from more than 2,000 projects around the world. Dr. Chunyu Qiao, the chief scientist of DRP, a Twining Company, is a geologist and materials scientist with more than ten years of experience in cementing materials and natural and processed rock products. His expertise includes the use of image analysis and fluorescence microscopy to study the durability of concrete, with special emphasis on the damage caused by deicing salts, alkali-silicon reactions, and chemical attack in wastewater treatment plants.
Vrijeme objavljivanja: Sep-07-2021