Новые разработки в области обеспечения качества бетонных тротуаров могут предоставить важную информацию о качестве, долговечности и соблюдении гибридных кодов проектирования.
Строительство бетонного покрытия может видеть чрезвычайные ситуации, и подрядчик должен проверить качество и долговечность бетона листового на месте. Эти события включают в себя воздействие дождя во время процесса заливки, после применения лечения соединений, пластиковую усадку и часы растрескивания в течение нескольких часов после заливки, а также бетонные текстурирование и проблемы с отверстием. Даже если требования к прочности и другие тесты на материалы выполняются, инженеры могут потребовать удаления и замены частей покрытия, потому что они обеспокоены тем, соответствуют ли материалы на месте материалы конструкции смеси.
В этом случае петрография и другие дополнительные (но профессиональные) методы испытаний могут предоставить важную информацию о качестве и долговечности бетонных смесей и о том, соответствуют ли они спецификациям работы.
Рисунок 1. Примеры микроскопических микрофотографий бетонной пасты при 0,40 Вт/с (верхний левый угол) и 0,60 Вт/с (верхний правый угол). Нижний левый рисунок показывает устройство для измерения удельного сопротивления бетонного цилиндра. На нижнем правом рисунке показана взаимосвязь между удельным сопротивлением объема и W/C. Chunyu Qiao и Drp, компания -пособие
Закон Абрама: «Прочность на сжатие бетонной смеси обратно пропорциональна соотношению водоема».
Профессор Дафф Абрамс впервые описал взаимосвязь между соотношением водного цемента (W/C) и прочностью сжатия в 1918 году [1], и сформулировал то, что сейчас называется законом Абрама: «Прочность на сжатие бетонной воды/цемента». В дополнение к управлению прочностью сжатия, соотношение водного цемента (W/см) теперь предпочтительнее, потому что оно распознает замену портлендского цемента дополнительными цементирующими материалами, такими как летучая зола и шлак. Это также ключевой параметр долговечности бетона. Многие исследования показали, что бетонные смеси с w/см ниже ~ 0,45 долговечны в агрессивных средах, такие как области, подверженные воздействию циклов замораживания-оттаивания, с проницательными солями или областями, где в почве наблюдается высокая концентрация сульфата.
Капиллярные поры являются неотъемлемой частью цементной суспензии. Они состоят из пространства между продуктами увлажнения цемента и негидратированными цементными частицами, которые когда -то были заполнены водой. [2] Поры капилляров намного лучше, чем увлеченные или пойманные поры, и не должны быть запутаны с ними. Когда капиллярные пор подключены, жидкость из внешней среды может мигрировать через пасту. Это явление называется проникновением и должно быть сведено к минимуму для обеспечения долговечности. Микроструктура прочной бетонной смеси состоит в том, что поры сегментируются, а не подключены. Это происходит, когда W/CM меньше ~ 0,45.
Хотя общеизвестно сложно точно измерить W/CM закаленного бетона, надежный метод может обеспечить важный инструмент обеспечения качества для изучения закаленного листового бетона. Флуоресцентная микроскопия обеспечивает раствор. Вот как это работает.
Флуоресцентная микроскопия - это метод, который использует эпоксидную смолу и флуоресцентные красители для освещения деталей материалов. Он чаще всего используется в медицинских науках, а также имеет важные применения в области материаловедения. Систематическое применение этого метода в бетоне началось почти 40 лет назад в Дании [3]; Он был стандартизирован в северных странах в 1991 году для оценки W/C закаленного бетона и был обновлен в 1999 году [4].
Чтобы измерить W/см материалов на основе цемента (то есть бетон, раствор и затирку), флуоресцентная эпоксидная смола используется для изготовления тонкого участка или бетонного блока с толщиной приблизительно 25 микрон или 1/1000 дюйма (рис. 2). Процесс включает в себя бетонное ядро или цилиндр разрезан на плоские бетонные блоки (называемые пробелами) площадью приблизительно 25 х 50 мм (1 х 2 дюйма). Бланк приклеен к стеклянному горку, помещается в вакуумную камеру, а эпоксидная смола вводится в вакууме. По мере увеличения W/CM подключение и количество пор будут увеличиваться, поэтому в пасту будет проникать больше эпоксидной смолы. Мы исследуем хлопья под микроскопом, используя набор специальных фильтров, чтобы возбудить флуоресцентные красители в эпоксидной смоле и отфильтровать избыточные сигналы. На этих изображениях черные области представляют собой агрегатные частицы и неридрированные цементные частицы. Пористость двух составляет в основном 0%. Ярко -зеленый круг - это пористость (не пористость), а пористость в основном на 100%. Одной из этих особенностей зеленое «вещество» является паста (рис. 2). Поскольку w/см и капиллярная пористость бетона увеличения, уникальный зеленый цвет пасты становится ярче и ярче (см. Рисунок 3).
Рисунок 2. Флуоресцентная микрофотография хлопьев, показывающих агрегированные частицы, пустоты (V) и пасты. Горизонтальная ширина поля составляет ~ 1,5 мм. Chunyu Qiao и Drp, компания -пособие
Рисунок 3. Микрофотографии флуоресценции хлопьев показывают, что с увеличением W/CM зеленая паста постепенно становится ярче. Эти смеси аэрированы и содержат летучую пепел. Chunyu Qiao и Drp, компания -пособие
Анализ изображений включает извлечение количественных данных из изображений. Он используется во многих различных научных областях, из дистанционного зондирования. Каждый пиксель в цифровом изображении по сути становится точкой данных. Этот метод позволяет нам прикреплять числа к различным уровням зеленой яркости, наблюдаемых на этих изображениях. За последние 20 лет или около того, с революцией в настольных вычислительных компьютерах и сборе цифровых изображений, анализ изображений теперь стал практическим инструментом, который могут использовать многие микроскописты (включая бетонных петрологов). Мы часто используем анализ изображения для измерения капиллярной пористости суспензии. Со временем мы обнаружили, что существует сильная систематическая статистическая корреляция между W/CM и капиллярной пористостью, как показано на следующем рисунке (рис. 4 и рисунок 5)).
Рисунок 4. Пример данных, полученных из флуоресцентных микрофотографий тонких срезов. Этот график указывает количество пикселей на заданном сером уровне на одном микрофотографии. Три пика соответствуют агрегатам (оранжевая кривая), пасты (серая область) и недействительную (незаполненный пик в правом правом). Кривая пасты позволяет рассчитать средний размер пор и его стандартное отклонение. Chunyu Qiao и DRP, Twining Company Рисунок 5. Этот график суммирует серию средних капиллярных измерений W/см и 95% доверительных интервалов в смеси, состоящей из чистого цемента, летучей золы и естественного пуццоланского связующего. Chunyu Qiao и Drp, компания -пособие
В последнем анализе требуются три независимых теста, чтобы доказать, что бетон на месте соответствует спецификации конструкции смеси. Насколько это возможно, получите образцы основных выборок от размещения, которые соответствуют всем критериям принятия, а также образцам из соответствующих размещений. Ядро из принятого макета может использоваться в качестве управляющего образца, и вы можете использовать его в качестве эталона для оценки соответствия соответствующей планировке.
По нашему опыту, когда инженеры с записями видят данные, полученные из этих тестов, они обычно принимают размещение, если выполняются другие ключевые инженерные характеристики (такие как прочность на сжатие). Предоставляя количественные измерения W/CM и коэффициента формирования, мы можем выйти за рамки тестов, указанных для многих заданий, чтобы доказать, что рассматриваемая смесь обладает свойствами, которые приведут к хорошей долговечности.
Дэвид Ротштейн, доктор философии, PG, FACI является главным литографом DRP, Twining Company. У него более 25 лет профессионального опыта петролога и лично проверил более 10 000 образцов из более чем 2000 проектов по всему миру. Д -р Чуню Цяо, главный ученый DRP, компанию -пилоты, является геологом и научным сотрудником с более чем десятилетним опытом в области цементных материалов и натуральных и обработанных горных пород. Его опыт включает в себя использование анализа изображений и флуоресцентной микроскопии для изучения долговечности бетона, с особым акцентом на ущерб, вызванные обезжиренными солями, щелочными реакциями и химическими атаками на станциях очистки сточных вод.
Время публикации: сентябрь-07-2021