Новыя распрацоўкі ў галіне забеспячэння якасці бетонных пакрыццяў могуць даць важную інфармацыю аб якасці, даўгавечнасці і адпаведнасці нормам гібрыднага праектавання.
Пры будаўніцтве бетоннага пакрыцця могуць узнікаць надзвычайныя сітуацыі, і падрадчыку неабходна праверыць якасць і трываласць літога бетону. Да гэтых падзей адносяцца ўздзеянне дажджу падчас залівання, наступствы нанясення сумесяў для зацвярдзення, пластычная ўсаджванне і расколіны праз некалькі гадзін пасля залівання, а таксама праблемы з тэкстурай і зацвярдзеннем бетону. Нават калі патрабаванні да трываласці і іншыя выпрабаванні матэрыялаў выкананы, інжынеры могуць запатрабаваць выдалення і замены частак пакрыцця, бо яны занепакоеныя тым, ці адпавядаюць матэрыялы на месцы патрабаванням да праектнай сумесі.
У гэтым выпадку петраграфія і іншыя дадатковыя (але прафесійныя) метады выпрабаванняў могуць даць важную інфармацыю аб якасці і даўгавечнасці бетонных сумесяў, а таксама аб тым, ці адпавядаюць яны рабочым спецыфікацыям.
Малюнак 1. Прыклады флуарэсцэнтных мікраскопаў бетоннай пасты пры шчыльнасці ўтрымання вады ў/ц 0,40 (верхні левы кут) і 0,60 (верхні правы кут). На ніжнім левым малюнку паказана прылада для вымярэння ўдзельнага супраціўлення бетоннага цыліндру. На ніжнім правым малюнку паказана залежнасць паміж аб'ёмным удзельным супраціўленнем і шчыльнасцю ў/ц. Чунью Цяо і DRP, кампанія Twining.
Закон Абрама: «Трываласць бетоннай сумесі на сціск адваротна прапарцыйная яе водацэментнаму суадносінам».
Прафесар Даф Абрамс упершыню апісаў сувязь паміж водацэментным суадносінамі (в/ц) і трываласцю на сціск у 1918 годзе [1] і сфармуляваў тое, што цяпер называецца законам Абрамса: «Трываласць бетону на сціск — гэта водацэментнае суадносіны». Акрамя кантролю трываласці на сціск, водацэментнае суадносіны (в/ц) цяпер пераважнейшае, бо яно дазваляе замяніць портландцэмент дадатковымі цэментуючымі матэрыяламі, такімі як попел і шлак. Гэта таксама ключавы параметр даўгавечнасці бетону. Шматлікія даследаванні паказалі, што бетонныя сумесі з в/ц ніжэй за ~0,45 трывалыя ў агрэсіўных асяроддзях, такіх як зоны, якія падвяргаюцца цыклам замярзання-адтавання з солямі для барацьбы з абледзяненнем, або зоны з высокай канцэнтрацыяй сульфатаў у глебе.
Капілярныя пары з'яўляюцца неад'емнай часткай цэментнага раствора. Яны складаюцца з прасторы паміж прадуктамі гідратацыі цэменту і негідратаванымі часцінкамі цэменту, якія калісьці былі запоўненыя вадой. [2] Капілярныя пары значна драбнейшыя за захопленыя або затрыманыя пары, і іх не варта блытаць з імі. Калі капілярныя пары злучаныя, вадкасць з знешняга асяроддзя можа міграваць праз пасту. Гэта з'ява называецца пранікненнем і павінна быць мінімізавана для забеспячэння трываласці. Мікраструктура трывалай бетоннай сумесі заключаецца ў тым, што пары сегментаваныя, а не злучаныя. Гэта адбываецца, калі w/cm менш за ~0,45.
Нягледзячы на тое, што дакладна вымераць вагу зацвярдзелага бетону (w/cm) вельмі складана, надзейны метад можа стаць важным інструментам забеспячэння якасці пры даследаванні зацвярдзелага літальнага бетону. Флуарэсцэнтная мікраскапія прапануе рашэнне. Вось як гэта працуе.
Флуарэсцэнтная мікраскапія — гэта метад, які выкарыстоўвае эпаксідную смалу і флуарэсцэнтныя фарбавальнікі для асвятлення дэталяў матэрыялаў. Ён найбольш распаўсюджаны ў медыцынскіх навуках, а таксама мае важнае прымяненне ў матэрыялазнаўстве. Сістэматычнае прымяненне гэтага метаду ў бетоне пачалося амаль 40 гадоў таму ў Даніі [3]; ён быў стандартызаваны ў скандынаўскіх краінах у 1991 годзе для ацэнкі в/ц зацвярдзелага бетону і абноўлены ў 1999 годзе [4].
Для вымярэння w/cm матэрыялаў на цэментнай аснове (г.зн. бетону, раствора і заціркі) выкарыстоўваецца флуарэсцэнтная эпаксідная смала для вырабу тонкага сячэння або бетоннага блока таўшчынёй прыблізна 25 мікронаў або 1/1000 цалі (малюнак 2). Працэс уключае ў сябе наступнае: бетонны стрыжань або цыліндр разразаюць на плоскія бетонныя блокі (якія называюцца загатоўкамі) плошчай прыблізна 25 х 50 мм (1 х 2 цалі). Загатоўка прыляпляецца да шклянога прадмета, змяшчаецца ў вакуумную камеру, і пад вакуумам уводзіцца эпаксідная смала. Па меры павелічэння w/cm злучальнасць і колькасць пор павялічваюцца, таму больш эпаксіднай смалы пранікае ў пасту. Мы даследуем лускавінкі пад мікраскопам, выкарыстоўваючы набор спецыяльных фільтраў для ўзбуджэння флуарэсцэнтных фарбавальнікаў у эпаксіднай смале і фільтрацыі лішніх сігналаў. На гэтых выявах чорныя ўчасткі ўяўляюць сабой часціцы агрэгата і негідратаваныя часціцы цэменту. Сітаватасць абодвух фактараў практычна роўная 0%. Ярка-зялёны круг - гэта сітаватасць (не сітаватасць), і сітаватасць практычна роўная 100%. Адной з такіх асаблівасцей зялёная «рэчыва» з плямкамі з'яўляецца паста (малюнак 2). Па меры павелічэння суадносін вады на ватны кубічны сантиметр і капілярнай парыстасці бетону ўнікальны зялёны колер пасты становіцца ўсё ярчэйшым (гл. малюнак 3).
Малюнак 2. Флуарэсцэнтная мікрафатаграфія шматкоў, на якой паказаны агрэгаваныя часціцы, пустэчы (v) і паста. Шырыня гарызантальнага поля складае ~ 1,5 мм. Chunyu Qiao і DRP, кампанія Twining.
Малюнак 3. Флуарэсцэнтныя мікрафатаграфіі шматкоў паказваюць, што па меры павелічэння суадносін w/cm зялёная паста паступова становіцца больш яркай. Гэтыя сумесі аэраваныя і ўтрымліваюць попел. Chunyu Qiao і DRP, кампанія Twining.
Аналіз малюнкаў прадугледжвае выманне колькасных дадзеных з малюнкаў. Ён выкарыстоўваецца ў многіх розных навуковых галінах, пачынаючы ад дыстанцыйнага зандзіравання і мікраскопа. Кожны піксель на лічбавым малюнку па сутнасці становіцца кропкай дадзеных. Гэты метад дазваляе нам прывязваць лічбы да розных узроўняў яркасці зялёнага колеру, якія бачныя на гэтых малюнках. За апошнія 20 гадоў ці каля таго, з рэвалюцыяй у магутнасці настольных кампутараў і атрыманні лічбавых малюнкаў, аналіз малюнкаў стаў практычным інструментам, які могуць выкарыстоўваць многія мікраскапісты (у тым ліку спецыялісты па бетонных петролагах). Мы часта выкарыстоўваем аналіз малюнкаў для вымярэння капілярнай парыстасці суспензіі. З часам мы выявілі, што існуе моцная сістэматычная статыстычная карэляцыя паміж в/см і капілярнай парыстасцю, як паказана на наступным малюнку (малюнак 4 і малюнак 5).
Малюнак 4. Прыклад дадзеных, атрыманых з флуарэсцэнтных мікрафатаграфій тонкіх зрэзаў. Гэты графік адлюстроўвае колькасць пікселяў на зададзеным узроўні шэрага на адной мікрафатаграфіі. Тры пікі адпавядаюць агрэгатам (аранжавая крывая), пасце (шэрая вобласць) і пустэчам (незапоўнены пік справа). Крывая пасты дазваляе разлічыць сярэдні памер пор і яго стандартнае адхіленне. Чунью Цяо і DRP, Twining Company Малюнак 5. Гэты графік падсумоўвае серыю сярэдніх капілярных вымярэнняў w/cm і 95% даверных інтэрвалаў у сумесі, якая складаецца з чыстага цэменту, цэменту з попелу і натуральнага пуцаланавага звязальнага рэчыва. Чунью Цяо і DRP, Twining Company
У канчатковым выніку, каб даказаць, што бетон, угнаены на будаўнічай пляцоўцы, адпавядае спецыфікацыям праекта сумесі, патрабуюцца тры незалежныя выпрабаванні. Па магчымасці вазьміце пробы керна з месцаў размяшчэння, якія адпавядаюць усім крытэрыям прымальнасці, а таксама пробы з адпаведных месцаў размяшчэння. Керн з прынятай разметкі можа быць выкарыстаны ў якасці кантрольнага ўзору, і вы можаце выкарыстоўваць яго ў якасці эталона для ацэнкі адпаведнасці адпаведнай разметкі.
Паводле нашага вопыту, калі інжынеры з вопытам бачаць дадзеныя, атрыманыя ў выніку гэтых выпрабаванняў, яны звычайна згаджаюцца на размяшчэнне, калі адпавядаюць іншым ключавым інжынерным характарыстыкам (напрыклад, трываласці на сціск). Забяспечваючы колькасныя вымярэнні в/см і каэфіцыента фармавання, мы можам выйсці за рамкі выпрабаванняў, указаных для многіх праектаў, каб даказаць, што дадзеная сумесь мае ўласцівасці, якія прывядуць да добрай трываласці.
Дэвід Ротштэйн, доктар філасофіі, старшы інспектар па архітэктуры, з'яўляецца галоўным літографам DRP, кампаніі Twining. Ён мае больш за 25 гадоў прафесійнага вопыту петралогіі і асабіста агледзеў больш за 10 000 узораў з больш чым 2000 праектаў па ўсім свеце. Доктар Чунью Цяо, галоўны навуковец DRP, кампаніі Twining, — геолаг і матэрыялазнаўца з больш чым дзесяцігадовым вопытам работы ў галіне цэментавых матэрыялаў, а таксама прыродных і апрацаваных горных парод. Яго вопыт уключае выкарыстанне аналізу малюнкаў і флуарэсцэнтнай мікраскапіі для вывучэння трываласці бетону, з асаблівым акцэнтам на пашкоджаннях, выкліканых солямі для барацьбы з абледзяненнем, шчолачна-крэмніевымі рэакцыямі і хімічным уздзеяннем на ачышчальных збудаваннях сцёкавых вод.
Час публікацыі: 7 верасня 2021 г.