Nova dostignuća u osiguranju kvalitete betonskih kolnika mogu pružiti važne informacije o kvaliteti, trajnosti i usklađenosti s kodovima hibridnog dizajna.
Izgradnja betonskog kolnika može vidjeti hitne slučajeve, a izvođač mora provjeriti kvalitetu i trajnost ugrađenog betona.Ti događaji uključuju izloženost kiši tijekom procesa izlijevanja, naknadnu primjenu spojeva za stvrdnjavanje, skupljanje plastike i pucanje nekoliko sati nakon izlijevanja, te probleme s teksturom i stvrdnjavanjem betona.Čak i ako su zahtjevi čvrstoće i drugi testovi materijala ispunjeni, inženjeri mogu zahtijevati uklanjanje i zamjenu dijelova kolnika jer su zabrinuti zadovoljavaju li materijali na licu mjesta specifikacije projektiranja mješavine.
U ovom slučaju, petrografija i druge komplementarne (ali profesionalne) ispitne metode mogu pružiti važne informacije o kvaliteti i trajnosti betonskih mješavina i ispunjavaju li radne specifikacije.
Slika 1. Primjeri fluorescentnih mikroskopa betonske paste pri 0,40 w/c (gornji lijevi kut) i 0,60 w/c (gornji desni kut).Lijeva donja slika prikazuje uređaj za mjerenje otpora betonskog cilindra.Donja desna slika prikazuje odnos između volumnog otpora i w/c.Chunyu Qiao i DRP, twinning tvrtka
Abramov zakon: “Tlačna čvrstoća betonske mješavine obrnuto je proporcionalna vodocementnom omjeru.”
Profesor Duff Abrams prvi je opisao odnos između vodocementnog omjera (w/c) i tlačne čvrstoće 1918. [1], te je formulirao ono što se danas naziva Abramovim zakonom: "Tlačna čvrstoća betona Vodocementni omjer."Uz kontrolu tlačne čvrstoće, omjer vodocementa (w/cm) sada je favoriziran jer prepoznaje zamjenu Portland cementa s dodatnim materijalima za cementiranje kao što su leteći pepeo i troska.To je također ključni parametar trajnosti betona.Mnoga su istraživanja pokazala da su betonske mješavine s w/cm nižim od ~0,45 izdržljive u agresivnim okruženjima, kao što su područja izložena ciklusima smrzavanja i odmrzavanja sa solima za odleđivanje ili područja s visokom koncentracijom sulfata u tlu.
Kapilarne pore sastavni su dio cementne kaše.Sastoje se od prostora između proizvoda hidratacije cementa i nehidratiziranih čestica cementa koje su nekad bile ispunjene vodom.[2] Kapilarne pore mnogo su finije od uvučenih ili zarobljenih pora i ne treba ih brkati s njima.Kada su kapilarne pore spojene, tekućina iz vanjskog okoliša može migrirati kroz pastu.Taj se fenomen naziva penetracija i mora se svesti na minimum kako bi se osigurala trajnost.Mikrostruktura trajne betonske smjese je da su pore segmentirane, a ne povezane.To se događa kada je w/cm manji od ~0,45.
Iako je poznato da je teško točno izmjeriti w/cm očvrslog betona, pouzdana metoda može pružiti važan alat za osiguranje kvalitete za ispitivanje očvrslog livenog betona.Fluorescentna mikroskopija nudi rješenje.Ovako to funkcionira.
Fluorescentna mikroskopija je tehnika koja koristi epoksidnu smolu i fluorescentne boje za osvjetljavanje detalja materijala.Najčešće se koristi u medicinskim znanostima, a također ima važnu primjenu u znanosti o materijalima.Sustavna primjena ove metode u betonu započela je prije gotovo 40 godina u Danskoj [3];standardiziran je u nordijskim zemljama 1991. za procjenu w/c očvrslog betona, a ažuriran je 1999. [4].
Za mjerenje w/cm materijala na bazi cementa (tj. betona, morta i injektiranja), fluorescentni epoksid se koristi za izradu tankog dijela ili betonskog bloka debljine približno 25 mikrona ili 1/1000 inča (Slika 2).Proces uključuje betonsku jezgru ili cilindar izrezan u ravne betonske blokove (koji se nazivaju praznine) s površinom od približno 25 x 50 mm (1 x 2 inča).Uzorak se zalijepi na predmetno staklo, stavi u vakuumsku komoru i pod vakuumom se unese epoksidna smola.Kako w/cm raste, povezivost i broj pora će se povećati, tako da će više epoksida prodrijeti u pastu.Ispitujemo ljuskice pod mikroskopom, koristeći set posebnih filtera za pobuđivanje fluorescentnih boja u epoksidnoj smoli i filtriranje viška signala.Na ovim slikama, crna područja predstavljaju čestice agregata i nehidratizirane čestice cementa.Poroznost ove dvije je u osnovi 0%.Svijetli zeleni krug je poroznost (ne poroznost), a poroznost je u osnovi 100%.Jedna od tih karakteristika Pjegava zelena "supstanca" je pasta (Slika 2).Kako se w/cm i kapilarna poroznost betona povećavaju, jedinstvena zelena boja paste postaje sve svjetlija i svjetlija (vidi sliku 3).
Slika 2. Fluorescentna mikrofotografija pahuljica koja prikazuje agregirane čestice, šupljine (v) i pastu.Horizontalna širina polja je ~ 1,5 mm.Chunyu Qiao i DRP, twinning tvrtka
Slika 3. Fluorescencijske mikrofotografije pahuljica pokazuju da kako w/cm raste, zelena pasta postupno postaje svjetlija.Ove smjese su prozračne i sadrže leteći pepeo.Chunyu Qiao i DRP, twinning tvrtka
Analiza slike uključuje izdvajanje kvantitativnih podataka iz slika.Koristi se u mnogim različitim znanstvenim područjima, od mikroskopa za daljinsko očitavanje.Svaki piksel u digitalnoj slici u biti postaje podatkovna točka.Ova nam metoda omogućuje pridavanje brojeva različitim razinama svjetline zelene boje koje se vide na ovim slikama.Tijekom proteklih 20-ak godina, s revolucijom u snazi stolnog računala i prikupljanju digitalnih slika, analiza slike sada je postala praktičan alat koji mnogi mikroskopisti (uključujući konkretne petrologe) mogu koristiti.Često koristimo analizu slike za mjerenje kapilarne poroznosti gnojnice.S vremenom smo otkrili da postoji jaka sustavna statistička korelacija između w/cm i kapilarne poroznosti, kao što je prikazano na sljedećoj slici (Slika 4 i Slika 5) .
Slika 4. Primjer podataka dobivenih iz fluorescentnih mikrofotografija tankih presjeka.Ovaj grafikon iscrtava broj piksela na danoj razini sive boje na jednoj fotomikrografiji.Tri vrha odgovaraju agregatima (narančasta krivulja), tijestu (sivo područje) i praznini (neispunjeni vrh krajnje desno).Krivulja paste omogućuje izračunavanje prosječne veličine pora i njezine standardne devijacije.Chunyu Qiao i DRP, tvrtka Twining Slika 5. Ovaj grafikon sažima niz prosječnih kapilarnih mjerenja w/cm i 95% intervala pouzdanosti u smjesi koja se sastoji od čistog cementa, cementa od letećeg pepela i prirodnog pucolanskog veziva.Chunyu Qiao i DRP, twinning tvrtka
U konačnoj analizi, potrebna su tri neovisna testa kako bi se dokazalo da je beton na licu mjesta u skladu sa specifikacijom dizajna mješavine.Koliko god je to moguće, uzmite uzorke jezgre iz mjesta koja zadovoljavaju sve kriterije prihvatljivosti, kao i uzorke iz srodnih mjesta.Jezgra iz prihvaćenog izgleda može se koristiti kao kontrolni uzorak, a možete je koristiti i kao mjerilo za procjenu usklađenosti relevantnog izgleda.
Prema našem iskustvu, kad inženjeri s evidencijom vide podatke dobivene ovim testovima, obično prihvaćaju smještaj ako su zadovoljene druge ključne tehničke karakteristike (kao što je tlačna čvrstoća).Pružanjem kvantitativnih mjerenja w/cm i faktora formiranja, možemo ići dalje od testova navedenih za mnoge poslove kako bismo dokazali da dotična smjesa ima svojstva koja će se pretočiti u dobru izdržljivost.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI je glavni litograf DRP-a, twining tvrtke.Ima više od 25 godina profesionalnog petrološkog iskustva i osobno je pregledao više od 10.000 uzoraka iz više od 2.000 projekata diljem svijeta.Dr. Chunyu Qiao, glavni znanstvenik DRP-a, twining tvrtke, geolog je i znanstvenik s materijalima s više od deset godina iskustva u cementiranju materijala i prirodnih i prerađenih kamenih proizvoda.Njegova stručnost uključuje korištenje analize slike i fluorescentne mikroskopije za proučavanje trajnosti betona, s posebnim naglaskom na oštećenja uzrokovana solima za odmrzavanje, reakcijama alkalije i silicija i kemijskim napadima u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda.
Vrijeme objave: 7. rujna 2021