A betonburkolatok minőségbiztosításának új fejlesztései fontos információkkal szolgálhatnak a minőségről, a tartósságról és a hibrid tervezési előírásoknak való megfelelésről.
A betonburkolat építésénél előfordulhatnak vészhelyzetek, és a kivitelezőnek ellenőriznie kell az öntött beton minőségét és tartósságát.Ilyen események közé tartozik az esőnek való kitettség az öntési folyamat során, a kikeményítő anyagok felhordása után, a plasztikus zsugorodás és repedés az öntést követő néhány órán belül, valamint a beton textúrájának és kikeményedési problémái.Még ha a szilárdsági követelmények és az egyéb anyagvizsgálatok teljesülnek is, a mérnökök megkövetelhetik a járdarészek eltávolítását és cseréjét, mert aggódnak amiatt, hogy az in situ anyagok megfelelnek-e a keverék tervezési előírásainak.
Ebben az esetben a petrográfia és más kiegészítő (de professzionális) vizsgálati módszerek fontos információkkal szolgálhatnak a betonkeverékek minőségéről és tartósságáról, valamint arról, hogy megfelelnek-e a munkavégzési előírásoknak.
1. ábra. Példák betonpaszta fluoreszcens mikroszkópos mikroszkópos felvételére 0,40 w/c (bal felső sarokban) és 0,60 w/c (jobb felső sarok) mellett.A bal alsó ábra a betonhenger fajlagos ellenállásának mérésére szolgáló eszközt mutatja.A jobb alsó ábra a térfogat-ellenállás és a w/c közötti összefüggést mutatja.Chunyu Qiao és a DRP, a Twining Company
Abrám törvénye: "A betonkeverék nyomószilárdsága fordítottan arányos a víz-cement arányával."
Duff Abrams professzor 1918-ban írta le először a víz-cement arány (w/c) és a nyomószilárdság közötti összefüggést [1], és megfogalmazta az úgynevezett Abram-törvényt: „A beton nyomószilárdsága Víz/cement arány”.A nyomószilárdság szabályozása mellett most a vízcement arányt (w/cm) részesítik előnyben, mert felismeri a portlandcement helyettesítését kiegészítő cementáló anyagokkal, például pernyével és salakkal.Ez a beton tartósságának kulcsparamétere is.Számos tanulmány kimutatta, hogy a ~0,45-nél kisebb w/cm-es betonkeverékek tartósak agresszív környezetben, például olyan területeken, amelyek jégoldó sókat tartalmazó fagyás-olvadási ciklusoknak vannak kitéve, vagy ahol magas a szulfátkoncentráció a talajban.
A kapilláris pórusok a cementiszap szerves részét képezik.Ezek a cementhidratációs termékek és az egykor vízzel töltött hidratálatlan cementrészecskék közötti térből állnak.[2] A kapilláris pórusok sokkal finomabbak, mint a bezárt vagy beszorult pórusok, ezért nem szabad összetéveszteni velük.Amikor a kapilláris pórusok összekapcsolódnak, a külső környezetből származó folyadék átvándorolhat a pasztán.Ezt a jelenséget penetrációnak nevezik, és minimálisra kell csökkenteni a tartósság érdekében.A tartós betonkeverék mikroszerkezete az, hogy a pórusok szegmentálódnak, nem pedig összekapcsolódnak.Ez akkor történik, ha a w/cm kisebb, mint ~0,45.
Bár köztudottan nehéz pontosan megmérni a megszilárdult beton w/cm-ét, egy megbízható módszer fontos minőségbiztosítási eszközt jelenthet a megszilárdult öntött beton vizsgálatához.A fluoreszcens mikroszkópia megoldást nyújt.Ez így működik.
A fluoreszcens mikroszkóp egy olyan technika, amely epoxigyantát és fluoreszcens festékeket használ az anyagok részleteinek megvilágítására.Leggyakrabban az orvostudományban használják, és fontos alkalmazásai vannak az anyagtudományban is.A módszer szisztematikus alkalmazása betonban közel 40 évvel ezelőtt kezdődött Dániában [3];1991-ben szabványosították a skandináv országokban a megkeményedett beton w/c becslésére, és 1999-ben frissítették [4].
A cement alapú anyagok (pl. beton, habarcs és fugázóanyag) w/cm mérésére fluoreszcens epoxit használnak egy körülbelül 25 mikron vagy 1/1000 hüvelyk vastagságú vékony metszet vagy betontömb készítésére (2. ábra).A folyamat magában foglalja a betonmagot vagy hengert lapos betontömbökre (úgynevezett nyersdarabokra) vágják, körülbelül 25 x 50 mm (1 x 2 hüvelyk) területtel.A nyersdarabot üveglemezre ragasztják, vákuumkamrába helyezik, és vákuum alatt epoxigyantát vezetnek be.A w/cm növekedésével a kapcsolat és a pórusok száma nő, így több epoxi jut be a pasztába.A pelyheket mikroszkóp alatt vizsgáljuk, speciális szűrők segítségével gerjesztjük az epoxigyantában lévő fluoreszkáló festékeket, és kiszűrjük a felesleges jeleket.Ezeken a képeken a fekete területek adalékanyag-részecskéket és hidratálatlan cementrészecskéket jelentenek.A kettő porozitása alapvetően 0%.Az élénkzöld kör a porozitást jelenti (nem a porozitást), és a porozitás alapvetően 100%.Az egyik ilyen tulajdonság A pettyes zöld „anyag” egy paszta (2. ábra).A beton w/cm és kapilláris porozitásának növekedésével a paszta egyedi zöld színe egyre világosabbá válik (lásd 3. ábra).
2. ábra: A pelyhek fluoreszcens mikroképe, amely aggregált részecskéket, üregeket (v) és pasztát mutat.A vízszintes mező szélessége ~ 1,5 mm.Chunyu Qiao és a DRP, a Twining Company
3. ábra: A pelyhek fluoreszcens mikroképei azt mutatják, hogy a w/cm növekedésével a zöld paszta fokozatosan fényesebbé válik.Ezek a keverékek levegőztetettek és pernyét tartalmaznak.Chunyu Qiao és a DRP, a Twining Company
A képelemzés magában foglalja a kvantitatív adatok kinyerését a képekből.Számos különböző tudományterületen használják, a távérzékelő mikroszkóptól kezdve.A digitális kép minden pixele lényegében adatponttá válik.Ezzel a módszerrel számokat rendelhetünk a képeken látható különböző zöld fényerőszintekhez.Az elmúlt körülbelül 20 évben, az asztali számítógépek teljesítményének és a digitális képalkotásnak a forradalmával a képelemzés mára olyan gyakorlati eszközzé vált, amelyet sok mikroszkópos (beleértve a betonkőzettani szakembereket is) használhat.A hígtrágya kapilláris porozitásának mérésére gyakran használunk képanalízist.Idővel azt találtuk, hogy erős szisztematikus statisztikai korreláció van a w/cm és a kapilláris porozitás között, amint azt a következő ábra mutatja (4. ábra és 5. ábra)).
4. ábra. Példa vékony metszetek fluoreszcens mikrográfiáiból nyert adatokra.Ez a grafikon a pixelek számát ábrázolja egy adott szürkeségi szinten egyetlen mikrofényképen.A három csúcs megfelel az aggregátumoknak (narancssárga görbe), a pasztának (szürke terület) és az üresnek (a kitöltetlen csúcs a jobb szélen).A paszta görbéje lehetővé teszi az átlagos pórusméret és szórásának kiszámítását.Chunyu Qiao és DRP, Twining Company 5. ábra Ez a grafikon a tiszta cementből, pernyecementből és természetes puccolán kötőanyagból álló keverék w/cm átlagos kapilláris méréseinek és 95%-os konfidencia intervallumainak sorozatát foglalja össze.Chunyu Qiao és a DRP, a Twining Company
Végső soron három független vizsgálatra van szükség annak bizonyítására, hogy a helyszíni beton megfelel a keverék tervezési előírásainak.Amennyire lehetséges, szerezzen be alapmintákat olyan elhelyezésekből, amelyek megfelelnek minden elfogadási feltételnek, valamint mintákat a kapcsolódó elhelyezésekből.Az elfogadott elrendezés magja ellenőrző mintaként használható, és benchmarkként is használható az adott elrendezés megfelelőségének értékeléséhez.
Tapasztalataink szerint, amikor a nyilvántartásokkal rendelkező mérnökök látják az ezekből a tesztekből nyert adatokat, általában elfogadják az elhelyezést, ha más kulcsfontosságú műszaki jellemzők (például nyomószilárdság) teljesülnek.A w/cm és a képzõdési tényezõ mennyiségi mérésével túlléphetünk a sok munkához meghatározott teszteken, és bebizonyíthatjuk, hogy a kérdéses keverék olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek jó tartósságot eredményeznek.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI a DRP, A Twining Company vezető litográfusa.Több mint 25 éves professzionális petrológus tapasztalattal rendelkezik, és több mint 2000 projektből több mint 10 000 mintát vizsgált meg személyesen szerte a világon.Dr. Chunyu Qiao, a DRP, a Twining Company vezető tudósa geológus és anyagtudós, aki több mint tíz éves tapasztalattal rendelkezik cementáló anyagok, valamint természetes és feldolgozott kőzettermékek terén.Szakterülete a képelemzés és a fluoreszcens mikroszkóp használata a beton tartósságának vizsgálatára, különös tekintettel a jégtelenítő sók, az alkáli-szilícium reakciók, valamint a szennyvíztisztító telepeken történő vegyi támadások által okozott károkra.
Feladás időpontja: 2021.07.07