Нови развоји у осигурању квалитета бетонских коловоза могу пружити важне информације о квалитету, трајности и усклађености са кодексима хибридног дизајна.
Изградња бетонског коловоза може видети хитне случајеве, а извођач треба да провери квалитет и трајност бетона који се излива на месту. Ови догађаји укључују излагање киши током процеса изливања, накнадну наношење смеша за очвршћавање, скупљање пластике и сате пуцања у року од неколико сати након изливања, и проблеме са текстуром и очвршћавањем бетона. Чак и ако су испуњени захтеви за чврстоћу и други тестови материјала, инжењери могу захтевати уклањање и замену делова коловоза јер су забринути да ли материјали на лицу места испуњавају спецификације дизајна мешавине.
У овом случају, петрографија и друге комплементарне (али професионалне) методе испитивања могу пружити важне информације о квалитету и трајности бетонских мешавина и да ли испуњавају радне спецификације.
Слика 1. Примери микрографа флуоресцентног микроскопа бетонске пасте при 0,40 в/ц (горњи леви угао) и 0,60 в/ц (горњи десни угао). На доњој левој слици приказан је уређај за мерење отпорности бетонског цилиндра. Доња десна слика показује однос између запреминског отпора и в/ц. Цхуниу Киао и ДРП, компанија за твининг
Абрамов закон: „Чврстоћа бетонске мешавине на притисак је обрнуто пропорционална њеном односу вода-цемент.”
Професор Дуфф Абрамс је први описао однос између водоцементног односа (в/ц) и тлачне чврстоће 1918. године [1] и формулисао оно што се данас зове Абрамов закон: „Чврстоћа на притисак бетона Однос вода/цемент“. Поред контроле чврстоће на притисак, сада се фаворизује однос воденог цемента (в/цм) јер препознаје замену портланд цемента додатним материјалима за цементирање као што су летећи пепео и шљака. То је такође кључни параметар трајности бетона. Многе студије су показале да су бетонске мешавине са в/цм нижим од ~0,45 издржљиве у агресивним срединама, као што су подручја изложена циклусима смрзавања-одмрзавања са солима за одмрзавање или областима где постоји висока концентрација сулфата у земљишту.
Капиларне поре су саставни део цементне суспензије. Састоје се од простора између производа хидратације цемента и нехидратисаних цементних честица које су некада биле испуњене водом. [2] Капиларне поре су много финије од увучених или заробљених пора и не треба их мешати са њима. Када су капиларне поре повезане, течност из спољашње средине може да мигрира кроз пасту. Ова појава се назива пенетрација и мора се свести на минимум да би се обезбедила трајност. Микроструктура издржљиве бетонске мешавине је да су поре сегментиране, а не повезане. Ово се дешава када је в/цм мањи од ~0,45.
Иако је познато да је тешко прецизно измерити в/цм очврслог бетона, поуздана метода може пружити важан алат за осигурање квалитета за испитивање очврслог бетона који се излива на месту. Флуоресцентна микроскопија пружа решење. Овако то ради.
Флуоресцентна микроскопија је техника која користи епоксидну смолу и флуоресцентне боје за осветљавање детаља материјала. Најчешће се користи у медицинским наукама, а такође има значајну примену у науци о материјалима. Систематска примена ове методе у бетону почела је пре скоро 40 година у Данској [3]; стандардизован је у нордијским земљама 1991. за процену в/ц очврслог бетона, а ажуриран је 1999. године [4].
За мерење в/цм материјала на бази цемента (тј. бетона, малтера и фугирања), флуоресцентни епоксид се користи за прављење танког пресека или бетонског блока дебљине приближно 25 микрона или 1/1000 инча (Слика 2). Процес укључује Бетонско језгро или цилиндар се исече на равне бетонске блокове (зване празнине) са површином од приближно 25 к 50 мм (1 к 2 инча). Празан је залепљен на стакло, постављен у вакуумску комору, а епоксидна смола се уводи под вакуумом. Како се в/цм повећава, повезаност и број пора ће се повећати, тако да ће више епоксида продрети у пасту. Испитујемо пахуљице под микроскопом, користећи сет специјалних филтера да побуђујемо флуоресцентне боје у епоксидној смоли и филтрирамо вишак сигнала. На овим сликама, црне области представљају честице агрегата и нехидратисане честице цемента. Порозност ова два је у основи 0%. Светло зелени круг је порозност (не порозност), а порозност је у основи 100%. Једна од ових карактеристика Пегаста зелена „супстанца“ је паста (слика 2). Како се повећавају в/цм и капиларна порозност бетона, јединствена зелена боја пасте постаје светлија и светлија (види слику 3).
Слика 2. Флуоресцентна микрографија пахуљица која приказује агрегиране честице, шупљине (в) и пасту. Ширина хоризонталног поља је ~ 1,5 мм. Цхуниу Киао и ДРП, компанија за твининг
Слика 3. Флуоресцентне микрографије пахуљица показују да како се в/цм повећава, зелена паста постепено постаје светлија. Ове смеше су газиране и садрже летећи пепео. Цхуниу Киао и ДРП, компанија за твининг
Анализа слике укључује издвајање квантитативних података из слика. Користи се у многим различитим научним областима, од микроскопа на даљину. Сваки пиксел у дигиталној слици у суштини постаје тачка података. Овај метод нам омогућава да додамо бројеве различитим нивоима зелене осветљености који се виде на овим сликама. Током протеклих 20-ак година, са револуцијом у рачунарској снази и аквизицији дигиталних слика, анализа слике је сада постала практичан алат који многи микроскописти (укључујући конкретне петрологе) могу да користе. Често користимо анализу слике за мерење капиларне порозности суспензије. Временом смо открили да постоји јака систематска статистичка корелација између в/цм и капиларне порозности, као што је приказано на следећој слици (Слика 4 и Слика 5)).
Слика 4. Пример података добијених флуоресцентним микрографијама танких пресека. Овај графикон приказује број пиксела на датом нивоу сиве на једној микроснимци. Три врха одговарају агрегатима (наранџаста крива), пасти (сива област) и празнини (непопуњени врх крајње десно). Крива пасте омогућава да се израчуна просечна величина пора и њена стандардна девијација. Цхуниу Киао и ДРП, Твининг Цомпани Слика 5. Овај графикон сумира низ просечних капиларних мерења в/цм и интервала поверења од 95% у смеши која се састоји од чистог цемента, цемента од летећег пепела и природног пуцоланског везива. Цхуниу Киао и ДРП, компанија за твининг
У коначној анализи, потребна су три независна испитивања како би се доказало да је бетон на лицу места у складу са спецификацијом за пројектовање мешавине. Колико је то могуће, прибавите основне узорке са позиција које испуњавају све критеријуме прихватања, као и узорке са сродних пласмана. Језгро из прихваћеног распореда може се користити као контролни узорак, а можете га користити као репер за процену усклађености релевантног распореда.
Према нашем искуству, када инжењери са евиденцијом виде податке добијене из ових тестова, обично прихватају постављање ако су испуњене друге кључне инжењерске карактеристике (као што је чврстоћа на притисак). Пружајући квантитативна мерења в/цм и фактора формирања, можемо ићи даље од тестова одређених за многе послове да бисмо доказали да мешавина у питању има својства која ће се претворити у добру издржљивост.
Давид Ротхстеин, Пх.Д., ПГ, ФАЦИ је главни литограф компаније ДРП, А Твининг Цомпани. Има више од 25 година професионалног петролога и лично је прегледао више од 10.000 узорака из више од 2.000 пројеката широм света. Др Цхуниу Киао, главни научник компаније ДРП, Твининг Цомпани, је геолог и научник о материјалима са више од десет година искуства у цементирању материјала и природних и обрађених стенских производа. Његова стручност обухвата коришћење анализе слике и флуоресцентне микроскопије за проучавање трајности бетона, са посебним нагласком на оштећења изазвана солима за одмрзавање, алкално-силицијумским реакцијама и хемијским нападом у постројењима за пречишћавање отпадних вода.
Време поста: 07.09.2021