Ny udvikling inden for kvalitetssikring af konkrete fortove kan give vigtige oplysninger om kvalitet, holdbarhed og overholdelse af hybrid designkoder.
Konstruktionen af betonbelægning kan se nødsituationer, og entreprenøren skal verificere kvaliteten og holdbarheden af støbt beton. Disse begivenheder inkluderer eksponering for regn under hældningsprocessen, efter anvendelse af hærdningsforbindelser, krympning af plast og revner inden for få timer efter hældning og betonteksturerings- og hærdningsproblemer. Selv hvis styrkekravene og andre materialetest er opfyldt, kan ingeniører kræve fjernelse og udskiftning af fortovsdele, fordi de er bekymrede for, om in-situ-materialerne opfylder mix-designspecifikationerne.
I dette tilfælde kan petrografi og andre komplementære (men professionelle) testmetoder give vigtige oplysninger om kvaliteten og holdbarheden af konkrete blandinger, og om de opfylder arbejdsspecifikationer.
Figur 1. Eksempler på fluorescensmikroskopmikrografer af betonpasta ved 0,40 vægt/øvre venstre hjørne) og 0,60 vægt/c (øverste højre hjørne). Den nederste venstre figur viser enheden til måling af resistiviteten af en betoncylinder. Den nederste højre figur viser forholdet mellem volumenresistivitet og w/c. Chunyu Qiao og DRP, et Twining Company
Abrams lov: "Den trykstyrke af en betonblanding er omvendt proportional med dens vandcementforhold."
Professor Duff Abrams beskrev først forholdet mellem vandcementforhold (w/c) og trykstyrke i 1918 [1] og formulerede det, der nu kaldes Abrams lov: "Den trykstyrke i betonvand/cementforhold." Ud over at kontrollere trykstyrken er vandcementforholdet (w/cm) nu foretrukket, fordi det genkender udskiftningen af Portland -cement med supplerende cementeringsmaterialer såsom flyveaske og slagge. Det er også en nøgleparameter for konkret holdbarhed. Mange undersøgelser har vist, at konkrete blandinger med w/cm lavere end ~ 0,45 er holdbare i aggressive miljøer, såsom områder, der udsættes for frysetøningscyklusser med deiseringssalte eller områder, hvor der er en høj koncentration af sulfat i jorden.
Kapillære porer er en iboende del af cementopslæmning. De består af mellemrummet mellem cementhydratiseringsprodukter og uhydrerede cementpartikler, der engang var fyldt med vand. [2] Kapillære porer er meget finere end indførte eller fangede porer og bør ikke forveksles med dem. Når kapillærporerne er forbundet, kan væske fra det ydre miljø migrere gennem pastaen. Dette fænomen kaldes penetration og skal minimeres for at sikre holdbarhed. Mikrostrukturen af den holdbare betonblanding er, at porerne er segmenteret snarere end tilsluttet. Dette sker, når w/cm er mindre end ~ 0,45.
Selvom det er notorisk vanskeligt at nøjagtigt måle w/cm af hærdet beton, kan en pålidelig metode give et vigtigt kvalitetssikringsværktøj til at undersøge hærdede støbt-på-sted beton. Fluorescensmikroskopi giver en løsning. Sådan fungerer det.
Fluorescensmikroskopi er en teknik, der bruger epoxyharpiks og fluorescerende farvestoffer til at belyse detaljer om materialer. Det bruges mest i medicinske videnskaber, og det har også vigtige anvendelser inden for materialevidenskab. Den systematiske anvendelse af denne metode i beton startede for næsten 40 år siden i Danmark [3]; Det blev standardiseret i de nordiske lande i 1991 for at estimere W/C for hærdet beton og blev opdateret i 1999 [4].
For at måle w/cm af cementbaserede materialer (dvs. beton, mørtel og fugning) bruges fluorescerende epoxy til at fremstille en tynd sektion eller betonblok med en tykkelse på ca. 25 mikron eller 1/1000 tommer (figur 2). Processen involverer betonkernen eller cylinderen skæres i flade betonblokke (kaldet blanke) med et areal på ca. 25 x 50 mm (1 x 2 tommer). Det tomme er limet på et glasglas, anbragt i et vakuumkammer, og epoxyharpiks introduceres under vakuum. Når w/cm øges, vil forbindelsen og antallet af porer stige, så mere epoxy vil trænge ind i pastaen. Vi undersøger flagerne under et mikroskop ved hjælp af et sæt specielle filtre til at begejstre de fluorescerende farvestoffer i epoxyharpiksen og filtrere overskydende signaler. På disse billeder repræsenterer de sorte områder samlede partikler og uhydrerede cementpartikler. Porøsiteten af de to er dybest set 0%. Den lysegrønne cirkel er porøsiteten (ikke porøsiteten), og porøsiteten er dybest set 100%. En af disse funktioner Det flekkede grønne "stof" er en pasta (figur 2). Efterhånden som w/cm og kapillær porøsitet af betonforøgelse bliver den unikke grønne farve på pastaen lysere og lysere (se figur 3).
Figur 2. Fluorescensmikrograf af flager, der viser aggregerede partikler, hulrum (V) og pasta. Den vandrette feltbredde er ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao og DRP, et Twining Company
Figur 3. fluorescensmikrografer af flagerne viser, at når w/cm øges, bliver den grønne pasta gradvist lysere. Disse blandinger er luftede og indeholder flyveaske. Chunyu Qiao og DRP, et Twining Company
Billedanalyse involverer at udtrække kvantitative data fra billeder. Det bruges i mange forskellige videnskabelige felter fra fjernmåling af mikroskop. Hver pixel i et digitalt billede bliver i det væsentlige et datapunkt. Denne metode giver os mulighed for at fastgøre numre til de forskellige grønne lysstyrke niveauer i disse billeder. I løbet af de sidste 20 år eller deromkring, med revolutionen inden for desktop computing power og digital billedoptagelse, er billedanalyse nu blevet et praktisk værktøj, som mange mikroskopister (inklusive konkrete petrologer) kan bruge. Vi bruger ofte billedanalyse til at måle den kapillære porøsitet af opslæmningen. Over tid fandt vi, at der er en stærk systematisk statistisk sammenhæng mellem w/cm og den kapillære porøsitet, som vist i følgende figur (figur 4 og figur 5)).
Figur 4. Eksempel på data opnået fra fluorescensmikrografer af tynde sektioner. Denne graf planlægger antallet af pixels på et givet gråt niveau i et enkelt mikrofotografi. De tre toppe svarer til aggregater (orange kurve), pasta (gråt område) og ugyldigt (ufyldt top på yderste højre side). Kurven for pastaen giver en mulighed for at beregne den gennemsnitlige porestørrelse og dens standardafvigelse. Chunyu Qiao og DRP, Twining Company Figur 5. Denne graf opsummerer en række w/cm gennemsnitlige kapillærmålinger og 95% konfidensintervaller i blandingen sammensat af ren cement, flyveaskecement og naturlig Pozzolan -bindemiddel. Chunyu Qiao og DRP, et Twining Company
I den endelige analyse kræves tre uafhængige tests for at bevise, at beton på stedet overholder Mix Design-specifikationen. Så vidt muligt skal du få kerneprøver fra placeringer, der opfylder alle acceptkriterier, såvel som prøver fra relaterede placeringer. Kernen fra det accepterede layout kan bruges som en kontrolprøve, og du kan bruge det som et benchmark til evaluering af overholdelsen af det relevante layout.
Efter vores erfaring, når ingeniører med poster ser de data, der er opnået fra disse tests, accepterer de normalt placering, hvis andre nøgletekniske egenskaber (såsom trykstyrke) er opfyldt. Ved at tilvejebringe kvantitative målinger af w/cm og formationsfaktor kan vi gå ud over de test, der er specificeret for mange job for at bevise, at den pågældende blanding har egenskaber, der vil oversættes til god holdbarhed.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI er den vigtigste litograf for DRP, et Twining Company. Han har mere end 25 års professionel petrologerfaring og inspicerede personligt mere end 10.000 prøver fra mere end 2.000 projekter over hele verden. Dr. Chunyu Qiao, chefforskeren for DRP, et Twining Company, er en geolog og materialeforsker med mere end ti års erfaring med cementeringsmaterialer og naturlige og forarbejdede rockprodukter. Hans ekspertise inkluderer brug af billedanalyse og fluorescensmikroskopi til at undersøge holdbarheden af beton, med særlig vægt på skader forårsaget af afiseringssalte, alkalisiliciumreaktioner og kemisk angreb i spildevandsrensningsanlæg.
Posttid: SEP-07-2021