Новите разработки в осигуряването на качеството на бетонните настилки могат да предоставят важна информация за качеството, издръжливостта и съответствието с кодовете за хибридно проектиране.
Изграждането на бетонна настилка може да възникне в извънредни ситуации и изпълнителят трябва да провери качеството и издръжливостта на бетона, излят на място.Тези събития включват излагане на дъжд по време на процеса на изливане, след нанасяне на втвърдяващи съединения, часове на пластично свиване и напукване в рамките на няколко часа след изливането и проблеми с текстурата и втвърдяването на бетона.Дори ако изискванията за якост и други тестове на материалите са изпълнени, инженерите може да изискат премахването и подмяната на частите на настилката, защото се притесняват дали материалите на място отговарят на спецификациите за проектиране на сместа.
В този случай петрографията и други допълнителни (но професионални) методи за изпитване могат да предоставят важна информация за качеството и издръжливостта на бетоновите смеси и дали отговарят на работните спецификации.
Фигура 1. Примери за флуоресцентни микроскопски снимки на бетонна паста при 0,40 w/c (горен ляв ъгъл) и 0,60 w/c (горен десен ъгъл).Долната лява фигура показва устройството за измерване на съпротивлението на бетонен цилиндър.Долната дясна фигура показва връзката между обемното съпротивление и w/c.Chunyu Qiao и DRP, туининг компания
Законът на Абрам: „Якостта на натиск на бетонната смес е обратно пропорционална на съотношението вода-цимент.“
Професор Дъф Ейбрамс за първи път описва връзката между съотношението вода-цимент (w/c) и якостта на натиск през 1918 г. [1] и формулира това, което сега се нарича закон на Абрам: „Якостта на натиск на бетона на съотношението вода/цимент.“В допълнение към контролирането на якостта на натиск, съотношението вода цимент (w/cm) сега е предпочитано, защото разпознава замяната на портландцимента с допълнителни циментиращи материали като летлива пепел и шлака.Това също е ключов параметър за издръжливостта на бетона.Много проучвания показват, че бетонови смеси с w/cm по-ниски от ~0,45 са издръжливи в агресивни среди, като например зони, изложени на цикли на замръзване-размразяване с размразяващи соли или зони, където има висока концентрация на сулфат в почвата.
Капилярните пори са неразделна част от циментовата суспензия.Те се състоят от пространството между продуктите за хидратиране на цимента и нехидратирани циментови частици, които някога са били пълни с вода.[2] Капилярните пори са много по-фини от увлечените или уловените пори и не трябва да се бъркат с тях.Когато капилярните пори са свързани, течността от външната среда може да мигрира през пастата.Това явление се нарича проникване и трябва да бъде сведено до минимум, за да се осигури издръжливост.Микроструктурата на трайната бетонна смес е, че порите са сегментирани, а не свързани.Това се случва, когато w/cm е по-малко от ~0,45.
Въпреки че е изключително трудно да се измери точно w/cm на втвърдения бетон, един надежден метод може да осигури важен инструмент за осигуряване на качеството за изследване на втвърден отлят на място бетон.Флуоресцентната микроскопия предоставя решение.Ето как работи.
Флуоресцентната микроскопия е техника, която използва епоксидна смола и флуоресцентни багрила за осветяване на детайлите на материалите.Най-често се използва в медицинските науки и има важни приложения и в материалознанието.Систематичното прилагане на този метод в бетона започва преди близо 40 години в Дания [3];той беше стандартизиран в скандинавските страни през 1991 г. за оценка на w/c на втвърден бетон и беше актуализиран през 1999 г. [4].
За измерване на w/cm материали на циментова основа (т.е. бетон, хоросан и фугираща смес), флуоресцентна епоксидна смола се използва за направата на тънък профил или бетонен блок с дебелина приблизително 25 микрона или 1/1000 инча (Фигура 2).Процесът включва Бетонното ядро или цилиндърът се нарязва на плоски бетонни блокове (наречени заготовки) с площ от приблизително 25 x 50 mm (1 x 2 инча).Заготовката се залепва към предметно стъкло, поставя се във вакуумна камера и се въвежда епоксидна смола под вакуум.С увеличаването на w/cm свързването и броят на порите ще се увеличи, така че повече епоксидна смола ще проникне в пастата.Ние изследваме люспите под микроскоп, като използваме набор от специални филтри за възбуждане на флуоресцентните багрила в епоксидната смола и филтриране на излишните сигнали.В тези изображения черните зони представляват агрегатни частици и нехидратирани циментови частици.Порьозността на двете е основно 0%.Яркозеленият кръг е порьозността (не порьозността), а порьозността е основно 100%.Една от тези характеристики Петнистото зелено „субстанция“ е паста (Фигура 2).Тъй като w/cm и капилярната порьозност на бетона се увеличават, уникалният зелен цвят на пастата става все по-ярък и по-ярък (вижте Фигура 3).
Фигура 2. Флуоресцентна микроснимка на люспи, показваща агрегирани частици, кухини (v) и паста.Ширината на хоризонталното поле е ~ 1,5 mm.Chunyu Qiao и DRP, туининг компания
Фигура 3. Флуоресцентни микрографии на люспите показват, че с увеличаването на w/cm зелената паста постепенно става по-ярка.Тези смеси са аерирани и съдържат летлива пепел.Chunyu Qiao и DRP, туининг компания
Анализът на изображения включва извличане на количествени данни от изображения.Използва се в много различни научни области, от микроскоп за дистанционно наблюдение.Всеки пиксел в цифрово изображение по същество се превръща в точка от данни.Този метод ни позволява да прикрепим числа към различните нива на зелена яркост, които се виждат в тези изображения.През последните около 20 години, с революцията в настолната изчислителна мощност и придобиването на цифрови изображения, анализът на изображения вече се превърна в практичен инструмент, който много микроскописти (включително конкретни петролози) могат да използват.Често използваме анализ на изображения, за да измерим капилярната порьозност на суспензията.С течение на времето установихме, че има силна систематична статистическа корелация между w/cm и капилярната порьозност, както е показано на следващата фигура (Фигура 4 и Фигура 5) .
Фигура 4. Пример за данни, получени от флуоресцентни микроснимки на тънки срезове.Тази графика изобразява броя на пикселите при дадено ниво на сивото в една микрофотография.Трите пика съответстват на агрегати (оранжева крива), паста (сива област) и празнота (незапълнен пик най-вдясно).Кривата на пастата позволява да се изчисли средният размер на порите и тяхното стандартно отклонение.Chunyu Qiao и DRP, Twining Company Фигура 5. Тази графика обобщава серия от w/cm средни капилярни измервания и 95% доверителни интервали в сместа, съставена от чист цимент, цимент от летлива пепел и естествен пуцолан свързващо вещество.Chunyu Qiao и DRP, туининг компания
В окончателния анализ са необходими три независими теста, за да се докаже, че бетонът на място отговаря на спецификацията за проектиране на сместа.Доколкото е възможно, вземете основни проби от места за настаняване, които отговарят на всички критерии за приемане, както и проби от сродни места за настаняване.Ядрото от приетото оформление може да се използва като контролна проба и можете да го използвате като еталон за оценка на съответствието на съответното оформление.
Според нашия опит, когато инженери с досиета видят данните, получени от тези тестове, те обикновено приемат поставяне, ако са изпълнени други ключови инженерни характеристики (като якост на натиск).Чрез предоставяне на количествени измервания на w/cm и коефициент на образуване, ние можем да отидем отвъд тестовете, определени за много работни места, за да докажем, че въпросната смес има свойства, които ще се превърнат в добра издръжливост.
Дейвид Ротщайн, Ph.D., PG, FACI е главен литограф на DRP, A Twining Company.Той има повече от 25 години професионален петрологичен опит и лично инспектира повече от 10 000 проби от повече от 2 000 проекта по целия свят.Д-р Chunyu Qiao, главният учен на DRP, туининг компания, е геолог и учен по материали с повече от десет години опит в циментирането на материали и естествени и обработени скални продукти.Неговият опит включва използването на анализ на изображения и флуоресцентна микроскопия за изследване на издръжливостта на бетона, със специален акцент върху щетите, причинени от соли за размразяване, алкално-силициеви реакции и химическа атака в пречиствателните станции за отпадъчни води.
Време на публикуване: 7 септември 2021 г