Новыя распрацоўкі ў галіне забеспячэння якасці бетонных тратуараў могуць даць важную інфармацыю аб якасці, даўгавечнасці і адпаведнасці кодам гібрыднага праектавання.
Пры будаўніцтве бетоннага пакрыцця могуць узнікнуць аварыйныя сітуацыі, і падрадчыку неабходна праверыць якасць і даўгавечнасць монолитного бетону. Гэтыя падзеі ўключаюць уздзеянне дажджу падчас працэсу залівання, пасля нанясення сумесяў для отвержденія, усаджванне пластыка і парэпанне 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 дэталяў дарожнага пакрыцця, таму што іх турбуе, ці адпавядаюць матэрыялы на месцы патрабаванням праектавання сумесі.
У гэтым выпадку петраграфія і іншыя дадатковыя (але прафесійныя) метады выпрабаванняў могуць даць важную інфармацыю пра якасць і даўгавечнасць бетонных сумесяў і пра тое, ці адпавядаюць яны працоўным характарыстыкам.
Малюнак 1. Прыклады флуарэсцэнтных мікрафатаграфій бетоннай пасты пры 0,40 w/c (левы верхні кут) і 0,60 w/c (правы верхні кут). На левым ніжнім малюнку паказаны прыбор для вымярэння ўдзельнага супраціўлення бетоннага балона. Ніжні правы малюнак паказвае залежнасць паміж удзельным аб'ёмным супраціўленнем і w/c. Chunyu Qiao і DRP, кампанія-пабрацім
Закон Абрама: «Сіла бетоннай сумесі на сціск зваротна прапарцыйная яе водоцементному стаўленню».
У 1918 годзе прафесар Даф Абрамс упершыню апісаў залежнасць паміж вода-цэментавым стаўленнем (w/c) і трываласцю на сціск [1] і сфармуляваў тое, што цяпер называецца законам Абрама: «Стаўленне трываласці бетону на сціск вода-цэмент». У дадатак да кантролю трываласці на сціск цяпер перавага аддаецца каэфіцыенту водацэменту (вт/см), таму што ён прызнае замену портландцэменту дадатковымі цэментуючымі матэрыяламі, такімі як лятучая попел і дзындра. Гэта таксама важны параметр даўгавечнасці бетону. Шматлікія даследаванні паказалі, што бетонныя сумесі з масай масы на см ніжэй за ~0,45 даўгавечныя ў агрэсіўных асяроддзях, такіх як зоны, якія падвяргаюцца цыклам замярзання-адтавання з дапамогай соляў супраць абледзянення, або раёны з высокай канцэнтрацыяй сульфату ў глебе.
Капілярныя пары з'яўляюцца неад'емнай часткай цэментавага раствора. Яны складаюцца з прасторы паміж прадуктамі гідратацыі цэменту і негидратированными часціцамі цэменту, якія калісьці былі запоўненыя вадой. [2] Капілярныя пары значна больш тонкія, чым захопленыя або захопленыя пары, і іх нельга з імі блытаць. Калі капілярныя пары злучаны, вадкасць з знешняга асяроддзя можа міграваць праз пасту. Гэта з'ява называецца пранікненнем і павінна быць зведзена да мінімуму, каб забяспечыць даўгавечнасць. Мікраструктура трывалай бетоннай сумесі заключаецца ў тым, што пары сегментаваныя, а не злучаныя. Гэта адбываецца, калі вага/см менш за ~0,45.
Нягледзячы на тое, што дакладна вымераць вага/см зацвярдзелага бетону, як вядома, складана, надзейны метад можа стаць важным інструментам забеспячэння якасці для даследавання зацвярдзелага монолитного бетону. Флуарэсцэнтная мікраскапія дае рашэнне. Вось як гэта працуе.
Флуарэсцэнтная мікраскапія - гэта метад, які выкарыстоўвае эпаксідную смалу і флуоресцентные фарбавальнікі для асвятлення дэталяў матэрыялаў. Ён часцей за ўсё выкарыстоўваецца 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 каэфіцыента цвёрдасці зацвярдзелага бетону і абноўлены ў 1999 годзе [4].
Для вымярэння вага/см матэрыялаў на аснове цэменту (напрыклад, бетону, будаўнічага раствора і заліўкі) флуоресцентная эпаксідная смола выкарыстоўваецца для вырабу тонкага профілю або бетоннага блока таўшчынёй прыкладна 25 мікрон або 1/1000 цалі (малюнак 2). Працэс прадугледжвае, што бетонны стрыжань або цыліндр разразаюць на плоскія бетонныя блокі (так званыя загатоўкі) плошчай прыблізна 25 х 50 мм (1 х 2 цалі). Нарыхтоўку прыляпляюць да прадметнага шкла, змяшчаюць у вакуумную камеру і пад вакуумам ўводзяць эпаксідную смалу. Па меры павелічэння w/cm звязнасць і колькасць пор будуць павялічвацца, таму больш эпаксіднай смалы будзе пранікаць у пасту. Мы разглядаем шматкі пад мікраскопам, выкарыстоўваючы набор спецыяльных фільтраў для ўзбуджэння флуоресцентных фарбавальнікаў у эпаксіднай смале і фільтрацыі лішніх сігналаў. На гэтых малюнках чорныя вобласці ўяўляюць часціцы запаўняльніка і часціцы негидратированного цэменту. Сітаватасць абодвух у асноўным роўная 0%. Ярка-зялёны круг - гэта сітаватасць (не сітаватасць), а сітаватасць у асноўным роўная 100%. Адна з гэтых асаблівасцей. Зялёнае «субстанцыя» з плямамі ўяўляе сабой пасту (малюнак 2). Па меры павелічэння w/cm і капілярнай сітаватасці бетону унікальны зялёны колер пасты становіцца ўсё ярчэй і ярчэй (гл. малюнак 3).
Малюнак 2. Флуарэсцэнтная мікрафатаграфія шматкоў, якая паказвае агрэгаваныя часціцы, пустэчы (v) і пасту. Шырыня гарызантальнага поля ~ 1,5 мм. Chunyu Qiao і DRP, кампанія-пабрацім
Малюнак 3. Флуарэсцэнтныя мікрафатаграфіі шматкоў паказваюць, што па меры павелічэння w/cm зялёная паста паступова становіцца ярчэйшай. Гэтыя сумесі аэраваныя і ўтрымліваюць лятучую попел. Chunyu Qiao і DRP, кампанія-пабрацім
Аналіз малюнкаў прадугледжвае выманне колькасных дадзеных з малюнкаў. Ён выкарыстоўваецца ў розных галінах навукі, пачынаючы ад мікраскопа дыстанцыйнага зандзіравання. Кожны піксель у лічбавай выяве, па сутнасці, становіцца кропкай даных. Гэты метад дазваляе нам прывязаць лічбы да розных узроўняў яркасці зялёнага колеру, якія можна ўбачыць на гэтых малюнках. За апошнія 20 гадоў або каля таго, з рэвалюцыяй у настольных вылічальных магутнасцях і атрыманні лічбавых відарысаў, аналіз відарысаў цяпер стаў практычным інструментам, які могуць выкарыстоўваць многія мікраскапісты (у тым ліку канкрэтныя петролагі). Мы часта выкарыстоўваем аналіз малюнкаў для вымярэння капілярнай сітаватасці завісі. З часам мы выявілі, што існуе моцная сістэматычная статыстычная карэляцыя паміж вт/см і капілярнай сітаватасцю, як паказана на наступным малюнку (малюнак 4 і малюнак 5).
Малюнак 4. Прыклад даных, атрыманых з флуарэсцэнтных мікрафатаграфій тонкіх зрэзаў. Гэты графік адлюстроўвае колькасць пікселяў пры дадзеным узроўні шэрага на адной мікрафатаграфіі. Тры пікі адпавядаюць агрэгатам (аранжавая крывая), пасце (шэрая вобласць) і пустэчы (незапоўнены пік справа). Крывая пасты дазваляе разлічыць сярэдні памер часу і яго стандартнае адхіленне. Chunyu Qiao і DRP, Twining Company Малюнак 5. Гэты графік абагульняе серыю сярэдніх капілярных вымярэнняў w/cm і 95% даверных інтэрвалаў у сумесі, якая складаецца з чыстага цэменту, цэменту лятучай попелу і натуральнага пуцаланавага злучнага. Chunyu Qiao і DRP, кампанія-пабрацім
У канчатковым рахунку, неабходныя тры незалежныя выпрабаванні, каб даказаць, што бетон на пляцоўцы адпавядае спецыфікацыі праектавання сумесі. Наколькі гэта магчыма, атрымлівайце асноўныя ўзоры з месцаў размяшчэння, якія адпавядаюць усім крытэрыям прыняцця, а таксама ўзоры з сумежных месцаў размяшчэння. Ядро з прынятага макета можа быць выкарыстана ў якасці кантрольнага ўзору, і вы можаце выкарыстоўваць яго ў якасці эталона для ацэнкі адпаведнасці адпаведнага макета.
Згодна з нашым вопытам, калі інжынеры з запісамі бачаць дадзеныя, атрыманыя ў выніку гэтых выпрабаванняў, яны звычайна прымаюць размяшчэнне, калі выконваюцца іншыя ключавыя інжынерныя характарыстыкі (напрыклад, трываласць на сціск). Забяспечваючы колькасныя вымярэнні w/cm і каэфіцыента фарміравання, мы можам выйсці за рамкі выпрабаванняў, прызначаных для многіх работ, каб даказаць, што сумесь, пра якую ідзе гаворка, валодае ўласцівасцямі, якія прывядуць да добрай трываласці.
Дэвід Ротштэйн, доктар філасофіі, PG, FACI з'яўляецца галоўным літографам DRP, кампаніі Twining. Ён мае больш чым 25-гадовы вопыт прафесійнага петролага і асабіста праверыў больш за 10 000 узораў з больш чым 2000 праектаў па ўсім свеце. Доктар Чунью Цяо, галоўны навуковы супрацоўнік DRP, кампаніі Twining, з'яўляецца геолагам і матэрыялазнаўцам з больш чым дзесяцігадовым вопытам работы ў галіне цэментавання матэрыялаў і вырабаў з натуральных і апрацаваных горных парод. Яго экспертыза ўключае ў сябе выкарыстанне аналізу малюнкаў і флуарэсцэнтнай мікраскапіі для вывучэння даўгавечнасці бетону, з асаблівым акцэнтам на шкоду, нанесеную солямі для барацьбы з абледзяненнем, рэакцыямі шчолач-крэмній і хімічным уздзеяннем на ачышчальных збудаваннях.
Час публікацыі: 7 верасня 2021 г