Novi razvoji u osiguranju kvaliteta betonskih pločnika mogu pružiti važne informacije o kvaliteti, trajnosti i usklađenosti sa kodeksima hibridnog dizajna.
Izgradnja betonskog kolovoza može uočiti hitne slučajeve, a izvođač mora provjeriti kvalitet i trajnost betona koji se izlijeva na mjestu. Ovi događaji uključuju izlaganje kiši tokom procesa izlijevanja, naknadnu nanošenje smjese za očvršćavanje, skupljanje plastike i sate pucanja u roku od nekoliko sati nakon izlivanja, te probleme s teksturom i očvršćavanjem betona. Čak i ako su zahtjevi za čvrstoću i drugi testovi materijala ispunjeni, inženjeri mogu zahtijevati uklanjanje i zamjenu dijelova kolovoza jer su zabrinuti da li materijali na licu mjesta ispunjavaju specifikacije dizajna mješavine.
U ovom slučaju, petrografija i druge komplementarne (ali profesionalne) metode ispitivanja mogu pružiti važne informacije o kvaliteti i trajnosti betonskih mješavina te da li ispunjavaju radne specifikacije.
Slika 1. Primjeri mikrografa fluorescentnog mikroskopa betonske paste pri 0,40 w/c (gornji lijevi ugao) i 0,60 w/c (gornji desni ugao). Na donjoj lijevoj slici prikazan je uređaj za mjerenje otpornosti betonskog cilindra. Donja desna slika prikazuje odnos između zapreminskog otpora i w/c. Chunyu Qiao i DRP, Twining Company
Abramov zakon: “Čvrstoća betonske mješavine na pritisak je obrnuto proporcionalna njenom odnosu voda-cement.”
Profesor Duff Abrams prvi je opisao odnos između vodocementnog omjera (w/c) i tlačne čvrstoće 1918. godine [1] i formulirao ono što se danas zove Abramov zakon: “Čvrstoća betona na pritisak od vode/cementa”. Osim kontrole tlačne čvrstoće, sada se favorizira omjer vodenog cementa (w/cm) jer prepoznaje zamjenu portland cementa dodatnim materijalima za cementiranje kao što su leteći pepeo i šljaka. To je također ključni parametar trajnosti betona. Mnoga istraživanja su pokazala da su betonske mješavine s w/cm nižim od ~0,45 izdržljive u agresivnim okruženjima, kao što su područja izložena ciklusima smrzavanja-odmrzavanja sa solima za odmrzavanje ili područja gdje postoji visoka koncentracija sulfata u tlu.
Kapilarne pore su sastavni dio cementne suspenzije. Sastoje se od prostora između produkata hidratacije cementa i nehidratisanih cementnih čestica koje su nekada bile ispunjene vodom. [2] Kapilarne pore su mnogo finije od uvučenih ili zarobljenih pora i ne treba ih brkati s njima. Kada su kapilarne pore spojene, tekućina iz vanjskog okruženja može migrirati kroz pastu. Ovaj fenomen se naziva penetracija i mora se svesti na minimum da bi se osigurala trajnost. Mikrostruktura trajne betonske mješavine je da su pore segmentirane, a ne povezane. Ovo se dešava kada je w/cm manji od ~0,45.
Iako je poznato da je teško precizno izmjeriti w/cm očvrslog betona, pouzdana metoda može pružiti važan alat za osiguranje kvaliteta za ispitivanje očvrslog betona koji se izlijeva na mjestu. Fluorescentna mikroskopija pruža rješenje. Ovako to radi.
Fluorescentna mikroskopija je tehnika koja koristi epoksidnu smolu i fluorescentne boje za osvjetljavanje detalja materijala. Najčešće se koristi u medicinskim naukama, a ima i važnu primjenu u nauci o materijalima. Sistematska primjena ove metode u betonu započela je prije skoro 40 godina u Danskoj [3]; standardiziran je u nordijskim zemljama 1991. godine za procjenu w/c očvrslog betona, a ažuriran je 1999. [4].
Za mjerenje w/cm materijala na bazi cementa (tj. betona, maltera i fugiranja), fluorescentni epoksid se koristi za izradu tankog preseka ili betonskog bloka debljine približno 25 mikrona ili 1/1000 inča (Slika 2). Proces uključuje Betonsko jezgro ili cilindar se reže u ravne betonske blokove (zvane praznine) s površinom od približno 25 x 50 mm (1 x 2 inča). Uzorak se zalijepi na staklo, stavi u vakuumsku komoru, a epoksidna smola se unese pod vakuumom. Kako w/cm raste, povezanost i broj pora će se povećati, tako da će više epoksida prodrijeti u pastu. Pahuljice ispitujemo pod mikroskopom, koristeći set specijalnih filtera za pobuđivanje fluorescentnih boja u epoksidnoj smoli i filtriranje viška signala. Na ovim slikama, crna područja predstavljaju čestice agregata i nehidratizirane čestice cementa. Poroznost ova dva je u osnovi 0%. Svijetlo zeleni krug je poroznost (ne poroznost), a poroznost je u osnovi 100%. Jedna od ovih karakteristika Šarena zelena „supstanca“ je pasta (slika 2). Kako se povećava w/cm i kapilarna poroznost betona, jedinstvena zelena boja paste postaje svjetlija i svjetlija (vidi sliku 3).
Slika 2. Fluorescentna mikrografija pahuljica koja prikazuje agregirane čestice, šupljine (v) i pastu. Širina horizontalnog polja je ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao i DRP, Twining Company
Slika 3. Fluorescentne mikrografije pahuljica pokazuju da kako w/cm raste, zelena pasta postepeno postaje svjetlija. Ove mješavine su gazirane i sadrže elektrofilterski pepeo. Chunyu Qiao i DRP, Twining Company
Analiza slike uključuje izdvajanje kvantitativnih podataka iz slika. Koristi se u mnogim različitim naučnim oblastima, od mikroskopa na daljinu. Svaki piksel u digitalnoj slici u suštini postaje tačka podataka. Ova metoda nam omogućava da dodamo brojeve različitim nivoima zelene svjetline koji se vide na ovim slikama. U proteklih 20-ak godina, sa revolucijom u moći desktop računara i akvizicije digitalnih slika, analiza slike je sada postala praktičan alat koji mnogi mikroskopisti (uključujući konkretne petrologe) mogu koristiti. Često koristimo analizu slike za mjerenje kapilarne poroznosti suspenzije. Vremenom smo otkrili da postoji jaka sistematska statistička korelacija između w/cm i kapilarne poroznosti, kao što je prikazano na sljedećoj slici (Slika 4 i Slika 5) ).
Slika 4. Primjer podataka dobivenih fluorescentnim mikrografijama tankih preseka. Ovaj grafikon prikazuje broj piksela na datom nivou sive boje na jednoj mikrofotografiji. Tri vrha odgovaraju agregatima (narandžasta kriva), pasti (siva oblast) i praznini (neispunjeni vrh krajnje desno). Krivulja paste omogućava da se izračuna prosječna veličina pora i njena standardna devijacija. Chunyu Qiao i DRP, Twining Company Slika 5. Ovaj grafikon sumira seriju prosječnih kapilarnih mjerenja w/cm i 95% intervala pouzdanosti u mješavini koja se sastoji od čistog cementa, cementa od elektrofilterskog pepela i prirodnog pucolanskog veziva. Chunyu Qiao i DRP, Twining Company
U konačnoj analizi, potrebna su tri nezavisna ispitivanja kako bi se dokazalo da je beton na licu mjesta u skladu sa specifikacijom za dizajn mješavine. Koliko god je to moguće, pribavite osnovne uzorke sa pozicija koje ispunjavaju sve kriterijume prihvatanja, kao i uzorke sa povezanih mesta. Jezgro iz prihvaćenog izgleda može se koristiti kao kontrolni uzorak, a možete ga koristiti kao mjerilo za procjenu usklađenosti relevantnog izgleda.
Prema našem iskustvu, kada inženjeri sa evidencijom vide podatke dobijene iz ovih testova, oni obično prihvataju postavljanje ako su zadovoljene druge ključne inženjerske karakteristike (kao što je čvrstoća na pritisak). Pružajući kvantitativna mjerenja w/cm i faktora formiranja, možemo ići dalje od testova određenih za mnoge poslove kako bismo dokazali da dotična mješavina ima svojstva koja će se pretvoriti u dobru izdržljivost.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI je glavni litograf kompanije DRP, A Twining Company. Ima više od 25 godina profesionalnog petrologa i lično je pregledao više od 10.000 uzoraka iz više od 2.000 projekata širom svijeta. Dr. Chunyu Qiao, glavni naučnik kompanije DRP, Twining Company, je geolog i naučnik za materijale sa više od deset godina iskustva u cementiranju materijala i prirodnih i obrađenih stenskih proizvoda. Njegova stručnost uključuje korištenje analize slike i fluorescentne mikroskopije za proučavanje trajnosti betona, s posebnim naglaskom na oštećenja uzrokovana solima za odleđivanje, alkalno-silicijumskim reakcijama i hemijskim napadom u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda.
Vrijeme objave: Sep-07-2021