Noile evoluții în asigurarea calității pavajelor concrete pot oferi informații importante despre calitate, durabilitate și respectarea codurilor de proiectare hibridă.
Construcția trotuarului de beton poate vedea situații de urgență, iar contractantul trebuie să verifice calitatea și durabilitatea betonului turnat în loc. Aceste evenimente includ expunerea la ploaie în timpul procesului de turnare, post-aplicarea compușilor de întărire, contracția plastică și orele de fisură în câteva ore după turnare și probleme de textură și de întărire a betonului. Chiar dacă sunt îndeplinite cerințele de rezistență și alte teste materiale, inginerii pot necesita îndepărtarea și înlocuirea pieselor trotuare, deoarece sunt îngrijorați dacă materialele in situ îndeplinesc specificațiile de proiectare a amestecului.
În acest caz, petrografia și alte metode de testare complementare (dar profesionale) pot oferi informații importante despre calitatea și durabilitatea amestecurilor de beton și dacă îndeplinesc specificațiile de muncă.
Figura 1. Exemple de micrografe microscopice fluorescente ale pastei de beton la 0,40 W/C (colțul din stânga sus) și 0,60 W/C (colțul din dreapta sus). Figura din stânga jos arată dispozitivul pentru măsurarea rezistivității unui cilindru de beton. Figura din dreapta jos arată relația dintre rezistivitatea volumului și W/C. Chunyu Qiao și DRP, o companie înfiorătoare
Legea lui Abram: „Rezistența la compresiune a unui amestec de beton este invers proporțională cu raportul său de apă de apă.”
Profesorul Duff Abrams a descris pentru prima dată relația dintre raportul de apă-ciment (W/C) și rezistența la compresiune în 1918 [1] și a formulat ceea ce acum se numește Legea lui Abram: „Rezistența la compresiune a raportului de apă/ciment din beton.” În plus față de controlul rezistenței la compresiune, raportul de ciment de apă (W/cm) este acum favorizat, deoarece recunoaște înlocuirea cimentului Portland cu materiale de cimentare suplimentare, cum ar fi cenușa de muscă și zgură. Este, de asemenea, un parametru cheie al durabilității concrete. Multe studii au arătat că amestecurile de beton cu W/cm mai mic de ~ 0,45 sunt durabile în medii agresive, cum ar fi zonele expuse la cicluri de îngheț cu dezghețare cu săruri de declanșare sau zone în care există o concentrație mare de sulfat în sol.
Porii capilari sunt o parte inerentă a suspensiei de ciment. Ele constau în spațiul dintre produsele de hidratare a cimentului și particulele de ciment netermiate care au fost odată umplute cu apă. [2] Porii capilari sunt mult mai fin decât porii antrenați sau prinși și nu ar trebui să fie confundați cu ei. Când porii capilari sunt conectați, lichidul din mediul extern poate migra prin pastă. Acest fenomen se numește penetrare și trebuie minimizat pentru a asigura durabilitatea. Microstructura amestecului de beton durabil este ca porii să fie segmentați mai degrabă decât conectați. Acest lucru se întâmplă atunci când w/cm este mai mic de ~ 0,45.
Deși este în mod notoriu dificil să măsoare cu exactitate W/cm de beton întărit, o metodă fiabilă poate oferi un instrument important de asigurare a calității pentru investigarea betonului întărit în loc. Microscopia fluorescentă oferă o soluție. Așa funcționează.
Microscopia fluorescentă este o tehnică care folosește rășină epoxidică și coloranți fluorescenți pentru a ilumina detalii despre materiale. Este cel mai frecvent utilizat în științele medicale și are, de asemenea, aplicații importante în știința materialelor. Aplicarea sistematică a acestei metode în beton a început acum aproape 40 de ani în Danemarca [3]; A fost standardizat în țările nordice în 1991 pentru estimarea W/C a betonului întărit și a fost actualizat în 1999 [4].
Pentru a măsura cu W/cm de materiale pe bază de ciment (adică beton, mortar și chiting), epoxidul fluorescent este utilizat pentru a face o secțiune subțire sau un bloc de beton cu o grosime de aproximativ 25 microni sau 1/1000 inch (Figura 2). Procesul implică miezul de beton sau cilindrul este tăiat în blocuri de beton plat (numite semifabricate) cu o suprafață de aproximativ 25 x 50 mm (1 x 2 inci). Semifabricatul este lipit de un tobogan de sticlă, așezat într -o cameră de vid, iar rășina epoxidică este introdusă sub vid. Pe măsură ce W/cm crește, conectivitatea și numărul de pori vor crește, astfel încât mai mult epoxid să pătrundă în pastă. Examinăm fulgii sub microscop, folosind un set de filtre speciale pentru a excita coloranții fluorescenți din rășina epoxidică și pentru a filtra semnalele în exces. În aceste imagini, zonele negre reprezintă particule agregate și particule de ciment netermiate. Porozitatea celor doi este practic 0%. Cercul verde strălucitor este porozitatea (nu porozitatea), iar porozitatea este practic 100%. Una dintre aceste caracteristici „substanța” verde specială este o pastă (figura 2). Pe măsură ce W/cm și porozitatea capilară a betonului crește, culoarea verde unică a pastei devine mai strălucitoare și mai strălucitoare (a se vedea figura 3).
Figura 2. Micrografia fluorescentă a fulgilor care prezintă particule agregate, goluri (V) și pastă. Lățimea câmpului orizontal este de ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao și DRP, o companie înfiorătoare
Figura 3. Micrografiile fluorescente ale fulgilor arată că pe măsură ce W/CM crește, pasta verde devine treptat mai strălucitoare. Aceste amestecuri sunt aerate și conțin cenușă zburătoare. Chunyu Qiao și DRP, o companie înfiorătoare
Analiza imaginii implică extragerea datelor cantitative din imagini. Este utilizat în multe domenii științifice diferite, de la microscopul de teledetecție. Fiecare pixel dintr -o imagine digitală devine în esență un punct de date. Această metodă ne permite să atașăm numere la diferite niveluri de luminozitate verde observate în aceste imagini. În ultimii 20 de ani, odată cu revoluția în puterea de calcul desktop și achiziția de imagini digitale, analiza imaginilor a devenit acum un instrument practic pe care mulți microscopici (inclusiv petrologi de beton) îl pot folosi. Adesea folosim analiza imaginilor pentru a măsura porozitatea capilară a suspensiei. De -a lungul timpului, am constatat că există o corelație statistică sistematică puternică între W/cm și porozitatea capilară, așa cum se arată în figura următoare (Figura 4 și Figura 5)).
Figura 4. Exemplu de date obținute din micrografe fluorescente ale secțiunilor subțiri. Acest grafic complotează numărul de pixeli la un nivel gri dat într -un singur fotomicrograf. Cele trei vârfuri corespund agregatelor (curba portocalie), pasta (zona gri) și golul (vârf neumplat în extrema dreaptă). Curba pastei permite unuia să calculeze dimensiunea medie a porilor și abaterea standard a acesteia. Chunyu Qiao și DRP, Compania Twining Figura 5. Acest grafic rezumă o serie de măsurători capilare medii W/CM și intervale de încredere de 95% în amestecul compus din ciment pur, ciment de cenușă zburătoare și liant de pozzolan natural. Chunyu Qiao și DRP, o companie înfiorătoare
În analiza finală, sunt necesare trei teste independente pentru a demonstra că betonul la fața locului respectă specificația de proiectare a mixului. Pe cât posibil, obțineți probe de bază din destinații de plasare care îndeplinesc toate criteriile de acceptare, precum și eșantioane din plasamente conexe. Nucleul din aspectul acceptat poate fi utilizat ca eșantion de control și îl puteți utiliza ca referință pentru evaluarea respectării aspectului relevant.
În experiența noastră, atunci când inginerii cu înregistrări văd datele obținute din aceste teste, aceștia acceptă de obicei plasarea dacă sunt îndeplinite alte caracteristici cheie de inginerie (cum ar fi rezistența la compresiune). Prin furnizarea de măsurători cantitative ale W/cm și factor de formare, putem depăși testele specificate pentru multe locuri de muncă pentru a demonstra că amestecul în cauză are proprietăți care se vor traduce într -o durabilitate bună.
David Rothstein, doctorat, PG, FACI este lithograful principal al DRP, o companie înfiorătoare. El are mai mult de 25 de ani de experiență profesională petrolog și a inspectat personal mai mult de 10.000 de probe din peste 2.000 de proiecte din întreaga lume. Dr. Chunyu Qiao, omul de știință șef al DRP, o companie înfiorătoare, este un om de știință geolog și materiale cu mai mult de zece ani de experiență în cimentarea materialelor și produse rock naturale și procesate. Experiența sa include utilizarea analizei imaginilor și a microscopiei fluorescente pentru a studia durabilitatea betonului, cu un accent special pe daunele cauzate de declanșarea sărurilor, reacțiile alcaline-silicon și atacul chimic în stațiile de tratare a apelor uzate.
Timpul post: 07-2021 septembrie