Ny utveckling av kvalitetssäkring av konkreta trottoarer kan ge viktig information om kvalitet, hållbarhet och efterlevnad av hybriddesignkoder.
Konstruktionen av betongbeläggning kan se nödsituationer, och entreprenören måste verifiera kvaliteten och hållbarheten hos gjuten på plats. Dessa händelser inkluderar exponering för regn under hällprocessen, efter ansökan om härdningsföreningar, plastkrympning och sprickningstimmar inom några timmar efter hällning och konkreta strukturerings- och härdningsproblem. Även om styrka krav och andra materialprov uppfylls, kan ingenjörer kräva borttagning och utbyte av trottoardelar eftersom de är oroliga för om in-situ-materialen uppfyller mixdesignspecifikationerna.
I detta fall kan petrografi och andra kompletterande (men professionella) testmetoder ge viktig information om kvaliteten och hållbarheten hos betongblandningar och om de uppfyller arbetsspecifikationer.
Figur 1. Exempel på fluorescensmikroskopmikrografer av betongpasta vid 0,40 W/C (övre vänstra hörnet) och 0,60 W/C (övre högra hörnet). Den nedre vänstra figuren visar enheten för att mäta resistiviteten hos en betongcylinder. Den nedre högra figuren visar förhållandet mellan volymmotivitet och w/c. Chunyu Qiao och DRP, ett tvillingföretag
Abrams lag: "Kompressionsstyrkan hos en betongblandning är omvänt proportionell mot dess vattencementförhållande."
Professor Duff Abrams beskrev först förhållandet mellan vattencementförhållande (W/C) och tryckhållfasthet 1918 [1] och formulerade det som nu kallas Abrams lag: "Kompressionsstyrkan hos betongvatten/cementförhållande." Förutom att kontrollera tryckhållfastheten, gynnas nu vattencementförhållandet (W/CM) eftersom det känner igen ersättningen av Portland -cement med kompletterande cementeringsmaterial såsom flygaska och slagg. Det är också en nyckelparameter för konkret hållbarhet. Många studier har visat att betongblandningar med W/cm lägre än ~ 0,45 är hållbara i aggressiva miljöer, såsom områden som utsätts för frys-töcykler med avisande salter eller områden där det finns en hög koncentration av sulfat i jorden.
Kapillärporer är en inneboende del av cementuppslamning. De består av utrymmet mellan cementhydreringsprodukter och oydratiserade cementpartiklar som en gång var fyllda med vatten. [2] Kapillärporer är mycket finare än fångade eller fångade porer och bör inte förväxlas med dem. När kapillärporerna är anslutna kan vätska från den yttre miljön migrera genom pastan. Detta fenomen kallas penetration och måste minimeras för att säkerställa hållbarhet. Mikrostrukturen för den hållbara betongblandningen är att porerna är segmenterade snarare än anslutna. Detta händer när w/cm är mindre än ~ 0,45.
Även om det är notoriskt svårt att exakt mäta W/CM för härdad betong, kan en pålitlig metod ge ett viktigt kvalitetssäkringsverktyg för att undersöka härdad gjutning på plats. Fluorescensmikroskopi ger en lösning. Så här fungerar det.
Fluorescensmikroskopi är en teknik som använder epoxiharts- och fluorescerande färgämnen för att belysa detaljer om material. Det används oftast inom medicinska vetenskaper, och det har också viktiga tillämpningar inom materialvetenskap. Den systematiska tillämpningen av denna metod i betong startade för nästan 40 år sedan i Danmark [3]; Det standardiserades i de nordiska länderna 1991 för att uppskatta W/C för härdad betong och uppdaterades 1999 [4].
För att mäta W/CM för cementbaserade material (dvs. betong, murbruk och injektering) används fluorescerande epoxi för att göra en tunn sektion eller betongblock med en tjocklek av cirka 25 mikron eller 1/1000 tum (figur 2). Processen involverar betongkärnan eller cylindern skärs i platta betongblock (kallas tomma) med ett område på cirka 25 x 50 mm (1 x 2 tum). Blanketten är limmad på en glasskiva, placerad i en vakuumkammare, och epoxiharts införs under vakuum. När w/cm ökar kommer anslutningen och antalet porer att öka, så att mer epoxi kommer att tränga in i pastan. Vi undersöker flingorna under ett mikroskop, med hjälp av en uppsättning speciella filter för att locka fluorescerande färgämnen i epoxihartset och filtrera bort överskottssignaler. I dessa bilder representerar de svarta områdena aggregerade partiklar och oydratiserade cementpartiklar. Porositeten hos de två är i princip 0%. Den ljusa gröna cirkeln är porositeten (inte porositeten), och porositeten är i princip 100%. En av dessa funktioner Det fläckiga gröna "substansen" är en pasta (figur 2). När W/CM och kapillärporositeten hos konkret ökar blir pastaens unika gröna färg ljusare och ljusare (se figur 3).
Figur 2. Fluorescensmikrografi av flingor som visar aggregerade partiklar, tomrum (V) och klistra in. Den horisontella fältbredden är ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao och DRP, ett tvillingföretag
Figur 3. Fluorescensmikrografer av flingorna visar att när W/CM ökar blir den gröna pastan gradvis ljusare. Dessa blandningar luftas och innehåller flygaska. Chunyu Qiao och DRP, ett tvillingföretag
Bildanalys involverar extrahering av kvantitativa data från bilder. Det används inom många olika vetenskapliga områden, från fjärravkänningsmikroskop. Varje pixel i en digital bild blir i huvudsak en datapunkt. Denna metod gör det möjligt för oss att fästa siffror till de olika gröna ljusstyrkan som ses i dessa bilder. Under de senaste 20 åren eller så, med revolutionen inom stationär datorkraft och digital bildförvärv, har bildanalys nu blivit ett praktiskt verktyg som många mikroskopister (inklusive betongpetrologer) kan använda. Vi använder ofta bildanalys för att mäta kapillärporositeten i uppslamningen. Med tiden fann vi att det finns en stark systematisk statistisk korrelation mellan W/CM och kapillärporositeten, såsom visas i följande figur (figur 4 och figur 5)).
Figur 4. Exempel på data erhållna från fluorescensmikrografer av tunna sektioner. Denna graf plottar antalet pixlar på en given grå nivå i en enda fotomikrograf. De tre topparna motsvarar aggregat (orange kurva), klistra in (grått område) och tomrum (ofylld topp längst till höger). Pastaens kurva gör att man kan beräkna den genomsnittliga porstorleken och dess standardavvikelse. Chunyu Qiao och DRP, Twining Company Figur 5. Denna graf sammanfattar en serie W/CM -genomsnittliga kapillärmätningar och 95% konfidensintervall i blandningen som består av ren cement, flygaskacement och naturligt pozzolanbindemedel. Chunyu Qiao och DRP, ett tvillingföretag
I den slutliga analysen krävs tre oberoende tester för att bevisa att betong på plats överensstämmer med mixdesignspecifikationen. Så långt som möjligt, erhålla kärnprover från placeringar som uppfyller alla acceptanskriterier samt prover från relaterade placeringar. Kärnan från den accepterade layouten kan användas som ett kontrollprov, och du kan använda den som ett riktmärke för att utvärdera efterlevnaden av den relevanta layouten.
Enligt vår erfarenhet, när ingenjörer med poster ser de uppgifter som erhållits från dessa tester, accepterar de vanligtvis placering om andra viktiga tekniska egenskaper (t.ex. tryckhållfasthet) uppfylls. Genom att tillhandahålla kvantitativa mätningar av W/CM och bildningsfaktor kan vi gå utöver de tester som anges för många jobb för att bevisa att blandningen i fråga har egenskaper som kommer att översätta till god hållbarhet.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI är Chief Litograf för DRP, ett tvillingföretag. Han har mer än 25 års erfarenhet av professionell petrolog och inspekterat personligen mer än 10 000 prover från mer än 2 000 projekt runt om i världen. Dr. Chunyu Qiao, huvudforskaren för DRP, ett tvillingföretag, är en geolog och materialforskare med mer än tio års erfarenhet av cementeringsmaterial och naturliga och bearbetade rockprodukter. Hans expertis inkluderar användning av bildanalys och fluorescensmikroskopi för att studera hållbarhet hos betong, med särskild tonvikt på skadorna orsakade av avisningssalter, alkali-kiselreaktioner och kemisk attack i avloppsreningsverk.
Posttid: Sep-07-2021