Nuwe ontwikkelings in kwaliteitsversekering van betonpaadjies kan belangrike inligting verskaf oor kwaliteit, duursaamheid en voldoening aan hibriede ontwerpkodes.
Die konstruksie van beton sypaadjie kan noodgevalle sien, en die kontrakteur moet die kwaliteit en duursaamheid van in-plek beton verifieer.Hierdie gebeure sluit in blootstelling aan reën tydens die gietproses, na-toediening van uithardingsmiddels, plastiese krimp en krakeure binne 'n paar uur na giet, en betonteksturering en uithardingskwessies.Selfs al word aan die sterktevereistes en ander materiaaltoetse voldoen, kan ingenieurs die verwydering en vervanging van sypaadjieonderdele vereis omdat hulle bekommerd is oor of die in-situ-materiale aan die mengselontwerpspesifikasies voldoen.
In hierdie geval kan petrografie en ander komplementêre (maar professionele) toetsmetodes belangrike inligting verskaf oor die kwaliteit en duursaamheid van betonmengsels en of dit aan werkspesifikasies voldoen.
Figuur 1. Voorbeelde van fluoressensiemikroskoopmikrofoto's van betonpasta teen 0.40 w/c (linkerbovenhoek) en 0.60 w/c (regterbovenhoek).Die figuur links onder toon die toestel om die weerstand van 'n betonsilinder te meet.Die figuur regs onder toon die verband tussen volume weerstand en w/c.Chunyu Qiao en DRP, 'n Twining Company
Abram se wet: "Die druksterkte van 'n betonmengsel is omgekeerd eweredig aan sy water-sementverhouding."
Professor Duff Abrams het die eerste keer in 1918 die verwantskap tussen water-sementverhouding (w/c) en druksterkte beskryf [1], en geformuleer wat nou Abram se wet genoem word: "Die druksterkte van beton Water/sementverhouding."Benewens die beheer van die druksterkte, word die watersementverhouding (w/cm) nou bevoordeel omdat dit die vervanging van Portland-sement met aanvullende sementmateriaal soos vliegas en slak erken.Dit is ook 'n sleutelparameter van betonduursaamheid.Baie studies het getoon dat betonmengsels met w/cm laer as ~0.45 duursaam is in aggressiewe omgewings, soos gebiede wat blootgestel is aan vries-ontdooi-siklusse met ontdooiingsoute of gebiede waar daar 'n hoë konsentrasie sulfaat in die grond is.
Kapillêre porieë is 'n inherente deel van sementmis.Hulle bestaan uit die spasie tussen sementhidrasieprodukte en ongehidreerde sementdeeltjies wat eens met water gevul is.[2] Kapillêre porieë is baie fyner as meegesleurde of vasgevange porieë en moet nie daarmee verwar word nie.Wanneer die kapillêre porieë verbind is, kan vloeistof uit die eksterne omgewing deur die pasta migreer.Hierdie verskynsel word penetrasie genoem en moet tot die minimum beperk word om duursaamheid te verseker.Die mikrostruktuur van die duursame betonmengsel is dat die porieë eerder gesegmenteer as verbind is.Dit gebeur wanneer w/cm minder as ~0.45 is.
Alhoewel dit berug moeilik is om die w/cm van geharde beton akkuraat te meet, kan 'n betroubare metode 'n belangrike gehalteversekeringsinstrument verskaf om geharde in-plek beton te ondersoek.Fluoresensiemikroskopie bied 'n oplossing.Dit is hoe dit werk.
Fluoresensiemikroskopie is 'n tegniek wat epoksiehars en fluoresserende kleurstowwe gebruik om besonderhede van materiale te verlig.Dit word die meeste in mediese wetenskappe gebruik, en dit het ook belangrike toepassings in materiaalwetenskap.Die sistematiese toepassing van hierdie metode in beton het byna 40 jaar gelede in Denemarke begin [3];dit is in 1991 in die Nordiese lande gestandaardiseer vir die skatting van die w/c van geharde beton, en is in 1999 opgedateer [4].
Om die w/cm van sement-gebaseerde materiale (dws beton, mortel en voegvoeg) te meet, word fluoresserende epoksie gebruik om 'n dun gedeelte of betonblok met 'n dikte van ongeveer 25 mikron of 1/1000 duim te maak (Figuur 2).Die proses behels dat die betonkern of silinder in plat betonblokke (genoem spasies) gesny word met 'n oppervlakte van ongeveer 25 x 50 mm (1 x 2 duim).Die spasie word op 'n glasskyfie vasgeplak, in 'n vakuumkamer geplaas, en epoksiehars word onder vakuum ingebring.Soos w/cm toeneem, sal die konnektiwiteit en aantal porieë toeneem, so meer epoksie sal in die pasta binnedring.Ons ondersoek die vlokkies onder 'n mikroskoop en gebruik 'n stel spesiale filters om die fluoresserende kleurstowwe in die epoksiehars op te wek en oortollige seine uit te filter.In hierdie beelde verteenwoordig die swart areas aggregaatdeeltjies en ongehidreerde sementdeeltjies.Die porositeit van die twee is basies 0%.Die heldergroen sirkel is die porositeit (nie die porositeit nie), en die porositeit is basies 100%.Een van hierdie kenmerke Die gespikkelde groen "stof" is 'n pasta (Figuur 2).Soos die w/cm en kapillêre porositeit van beton toeneem, word die unieke groen kleur van die pasta helderder en helderder (sien Figuur 3).
Figuur 2. Fluoresensiemikrograaf van vlokkies wat saamgevoegde deeltjies, leemtes (v) en pasta toon.Die horisontale veldwydte is ~ 1,5 mm.Chunyu Qiao en DRP, 'n Twining Company
Figuur 3. Fluoresensie-mikrograwe van die vlokkies wys dat soos die w/cm toeneem, die groen pasta geleidelik helderder word.Hierdie mengsels is deurlug en bevat vliegas.Chunyu Qiao en DRP, 'n Twining Company
Beeldanalise behels die onttrekking van kwantitatiewe data uit beelde.Dit word in baie verskillende wetenskaplike velde gebruik, van afstandwaarnemingsmikroskoop.Elke pixel in 'n digitale beeld word in wese 'n datapunt.Hierdie metode stel ons in staat om getalle te heg aan die verskillende groen helderheidsvlakke wat in hierdie beelde gesien word.Oor die afgelope 20 jaar of so, met die rewolusie in rekenaarrekenaarkrag en digitale beeldverkryging, het beeldanalise nou 'n praktiese hulpmiddel geword wat baie mikroskopiste (insluitend betonpetroloë) kan gebruik.Ons gebruik dikwels beeldanalise om die kapillêre porositeit van die suspensie te meet.Met verloop van tyd het ons gevind dat daar 'n sterk sistematiese statistiese korrelasie tussen w/cm en die kapillêre porositeit is, soos getoon in die volgende figuur (Figuur 4 en Figuur 5) ).
Figuur 4. Voorbeeld van data verkry uit fluoressensie mikrograwe van dun snitte.Hierdie grafiek teken die aantal pixels op 'n gegewe grysvlak in 'n enkele mikrofotograaf.Die drie pieke stem ooreen met aggregate (oranje kromme), plak (grys area) en leemte (ongevulde piek heel regs).Die kromme van die pasta laat 'n mens toe om die gemiddelde poriegrootte en sy standaardafwyking te bereken.Chunyu Qiao en DRP, Twining Company Figuur 5. Hierdie grafiek som 'n reeks w/cm gemiddelde kapillêre metings en 95% vertrouensintervalle op in die mengsel wat bestaan uit suiwer sement, vliegas sement en natuurlike pozzolan bindmiddel.Chunyu Qiao en DRP, 'n Twining Company
Uiteindelik word drie onafhanklike toetse vereis om te bewys dat die beton op die perseel aan die mengselontwerpspesifikasie voldoen.Verkry sover moontlik kernmonsters van plasings wat aan alle aanvaardingskriteria voldoen, asook monsters van verwante plasings.Die kern van die aanvaarde uitleg kan as 'n kontrolemonster gebruik word, en jy kan dit as 'n maatstaf gebruik om die nakoming van die betrokke uitleg te evalueer.
In ons ervaring, wanneer ingenieurs met rekords die data sien wat uit hierdie toetse verkry is, aanvaar hulle gewoonlik plasing as daar aan ander sleutelingenieurseienskappe (soos druksterkte) voldoen word.Deur kwantitatiewe metings van w/cm en formasiefaktor te verskaf, kan ons verder gaan as die toetse wat vir baie take gespesifiseer is om te bewys dat die betrokke mengsel eienskappe het wat in goeie duursaamheid sal vertaal.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI is die hooflitograaf van DRP, A Twining Company.Hy het meer as 25 jaar professionele petroloog-ervaring en het persoonlik meer as 10 000 monsters van meer as 2 000 projekte regoor die wêreld geïnspekteer.Dr. Chunyu Qiao, die hoofwetenskaplike van DRP, 'n Twining Company, is 'n geoloog en materiaalwetenskaplike met meer as tien jaar ondervinding in die sementering van materiale en natuurlike en verwerkte rotsprodukte.Sy kundigheid sluit in die gebruik van beeldanalise en fluoressensiemikroskopie om die duursaamheid van beton te bestudeer, met spesiale klem op die skade wat veroorsaak word deur ontdooiingsoute, alkali-silikonreaksies en chemiese aanval in afvalwatersuiweringsaanlegte.
Postyd: Sep-07-2021