Новите случувања во обезбедувањето квалитет на бетонските коловози можат да обезбедат важни информации за квалитетот, издржливоста и усогласеноста со хибридните кодови за дизајн.
При изградбата на бетонски коловоз може да се појават итни случаи, а изведувачот треба да го потврди квалитетот и издржливоста на бетонот што се фрла на самото место. Овие настани вклучуваат изложеност на дожд за време на процесот на истурање, по нанесувањето на стврднувачките соединенија, пластично собирање и пукање во рок од неколку часа по истурањето, како и проблеми со текстурирањето и стврднувањето на бетонот. Дури и ако се исполнети барањата за цврстина и други тестови за материјалот, инженерите може да бараат отстранување и замена на делови од коловозот бидејќи се загрижени дали материјалите на самото место ги исполнуваат спецификациите за дизајн на мешавината.
Во овој случај, петрографијата и другите комплементарни (но професионални) методи за тестирање можат да обезбедат важни информации за квалитетот и трајноста на бетонските мешавини и дали тие ги исполнуваат работните спецификации.
Слика 1. Примери за флуоресцентни микроскопски микрографии на бетонска паста при 0,40 w/c (горен лев агол) и 0,60 w/c (горен десен агол). Долната лева слика го прикажува уредот за мерење на отпорноста на бетонски цилиндар. Долната десна слика ја покажува врската помеѓу волуменската отпорност и w/c. Чунју Ќао и DRP, компанија на Твининг
Абрамов закон: „Компресивната јачина на бетонската мешавина е обратно пропорционална на нејзиниот однос вода-цемент“.
Професорот Даф Абрамс прв го опишал односот помеѓу односот вода-цемент (w/c) и цврстината на притисок во 1918 година [1] и го формулирал она што сега се нарекува Абрамов закон: „Цврстината на притисок на бетонот Однос вода/цемент“. Покрај контролирањето на цврстината на притисок, односот вода-цемент (w/cm) сега е фаворизиран бидејќи ја признава замената на Портланд цементот со дополнителни материјали за цементирање како што се пепел и згура. Тој е исто така клучен параметар за издржливоста на бетонот. Многу студии покажаа дека бетонските мешавини со w/cm пониски од ~0,45 се издржливи во агресивни средини, како што се области изложени на циклуси на замрзнување-одмрзнување со соли за одмрзнување или области каде што има висока концентрација на сулфат во почвата.
Капиларните пори се составен дел од цементната кашеста маса. Тие се состојат од просторот помеѓу производите за хидратација на цементот и нехидрираните честички на цемент кои некогаш биле исполнети со вода. [2] Капиларните пори се многу пофини од заробените или заробените пори и не треба да се мешаат со нив. Кога капиларните пори се поврзани, течноста од надворешната средина може да мигрира низ пастата. Овој феномен се нарекува пенетрација и мора да се минимизира за да се обезбеди издржливост. Микроструктурата на трајната бетонска смеса е таква што порите се сегментирани, а не поврзани. Ова се случува кога w/cm е помала од ~0,45.
Иако е познато дека е тешко прецизно да се измери w/cm на стврднат бетон, сигурен метод може да обезбеди важна алатка за обезбедување квалитет за истражување на стврднат бетон што се лее на место. Флуоресцентната микроскопија нуди решение. Еве како функционира.
Флуоресцентната микроскопија е техника која користи епоксидна смола и флуоресцентни бои за осветлување на деталите на материјалите. Најчесто се користи во медицинските науки, а има и важни примени во науката за материјали. Систематската примена на овој метод во бетон започна пред речиси 40 години во Данска [3]; беше стандардизиран во нордиските земји во 1991 година за проценка на w/c вредноста на стврднатиот бетон, а беше ажуриран во 1999 година [4].
За мерење на w/cm на материјали на база на цемент (т.е. бетон, малтер и фугирање), се користи флуоресцентен епоксид за да се направи тенок дел или бетонски блок со дебелина од приближно 25 микрони или 1/1000 инчи (Слика 2). Процесот вклучува: Бетонското јадро или цилиндарот се сече на рамни бетонски блокови (наречени празни места) со површина од приближно 25 x 50 mm (1 x 2 инчи). Празната површина се лепи на стаклено лизгало, се става во вакуумска комора и се воведува епоксидна смола под вакуум. Како што се зголемува w/cm, поврзаноста и бројот на пори ќе се зголемат, па повеќе епоксид ќе навлезе во пастата. Ги испитуваме снегулките под микроскоп, користејќи сет специјални филтри за да ги возбудиме флуоресцентните бои во епоксидната смола и да ги филтрираме вишокот сигнали. На овие слики, црните области претставуваат агрегатни честички и нехидрирани цементни честички. Порозноста на двете е во основа 0%. Светлозелениот круг е порозноста (не порозноста), а порозноста е во основа 100%. Една од овие карактеристики е шарената зелена „супстанца“ е паста (Слика 2). Како што се зголемуваат w/cm и капиларната порозност на бетонот, единствената зелена боја на пастата станува сè посветла и посветла (видете Слика 3).
Слика 2. Флуоресцентна микрографска слика на снегулки што прикажува агрегирани честички, празнини (v) и паста. Ширината на хоризонталното поле е ~ 1,5 mm. Чунју Ќао и DRP, компанија за твининг
Слика 3. Флуоресцентните микрографии на снегулките покажуваат дека со зголемувањето на w/cm, зелената паста постепено станува посветла. Овие смеси се аерирани и содржат летечка пепел. Чунју Ќао и DRP, компанија на Твининг
Анализата на слики вклучува извлекување квантитативни податоци од слики. Се користи во многу различни научни области, од микроскопи за далечинско набљудување. Секој пиксел во дигитална слика во суштина станува точка на податоци. Овој метод ни овозможува да прикачиме броеви на различните нивоа на осветленост на зелената боја што се гледаат на овие слики. Во текот на изминатите 20 години, со револуцијата во моќта на десктоп компјутерите и дигиталните снимки, анализата на слики сега стана практична алатка што многу микроскописти (вклучувајќи ги и петролозите за бетон) можат да ја користат. Често користиме анализа на слики за мерење на капиларната порозност на кашестата смеса. Со текот на времето, откривме дека постои силна систематска статистичка корелација помеѓу w/cm и капиларната порозност, како што е прикажано на следната слика (Слика 4 и Слика 5).
Слика 4. Пример за податоци добиени од флуоресцентни микрографии на тенки пресеци. Овој графикон го прикажува бројот на пиксели на дадено ниво на сива боја во еден фотомикрографски графикон. Трите врвови одговараат на агрегати (портокалова крива), паста (сива област) и празнина (непополнет врв на крајната десна страна). Кривата на пастата овозможува да се пресмета просечната големина на порите и нејзината стандардна девијација. Чунју Ќао и DRP, компанија Twining Слика 5. Овој графикон сумира серија од w/cm просечни капиларни мерења и 95% интервали на доверба во смесата составена од чист цемент, цемент од летечка пепел и природно врзивно средство од пуцолан. Чунју Ќао и DRP, компанија Twining
Во конечната анализа, потребни се три независни тестови за да се докаже дека бетонот на самото место е во согласност со спецификацијата за дизајн на смесата. Доколку е можно, набавете примероци од јадрото од местата што ги исполнуваат сите критериуми за прифаќање, како и примероци од поврзани места. Јадрото од прифатениот распоред може да се користи како контролен примерок, а вие можете да го користите како репер за оценување на усогласеноста на релевантниот распоред.
Според нашето искуство, кога инженерите со евиденција ги гледаат податоците добиени од овие тестови, тие обично го прифаќаат поставувањето ако се исполнети други клучни инженерски карактеристики (како што е цврстината на притисок). Со обезбедување квантитативни мерења на w/cm и фактор на формирање, можеме да одиме подалеку од тестовите специфицирани за многу работни места за да докажеме дека предметната смеса има својства што ќе се претворат во добра издржливост.
Дејвид Ротштајн, доктор на науки, магистер по инженерство, FACI е главен литограф на DRP, компанија на Твининг. Тој има повеќе од 25 години професионално искуство како петролог и лично прегледал повеќе од 10.000 примероци од повеќе од 2.000 проекти низ целиот свет. Д-р Чунју Ќао, главен научник на DRP, компанија на Твининг, е геолог и научник за материјали со повеќе од десет години искуство во цементирање материјали и природни и преработени карпести производи. Неговата експертиза вклучува употреба на анализа на слики и флуоресцентна микроскопија за проучување на издржливоста на бетонот, со посебен акцент на штетата предизвикана од соли за одмрзнување, алкално-силициумски реакции и хемиски напад во постројки за третман на отпадни води.
Време на објавување: 07.09.2021