Nije ûntjouwings yn kwaliteitsfersekering fan betonnen ferhurdingen kinne wichtige ynformaasje jaan oer kwaliteit, duorsumens en neilibjen fan hybride ûntwerpkoades.
De oanlis fan betonnen dykflakken kin needgefallen tsjinkomme, en de oannimmer moat de kwaliteit en duorsumens fan yn-situ getten beton ferifiearje. Dizze barrens omfetsje bleatstelling oan rein tidens it gietproses, nei it oanbringen fan úthardingsmiddels, plastyske krimp en barsten binnen in pear oeren nei it gieten, en problemen mei betontekstuer en útharding. Sels as oan de sterkte-easken en oare materiaaltests foldien wurdt, kinne yngenieurs it fuortheljen en ferfangen fan dykflakken fereaskje, om't se har soargen meitsje oft de yn-situ materialen foldogge oan de spesifikaasjes fan it mingselûntwerp.
Yn dit gefal kinne petrografy en oare oanfoljende (mar profesjonele) testmetoaden wichtige ynformaasje jaan oer de kwaliteit en duorsumens fan betonmingsels en oft se foldogge oan wurkspesifikaasjes.
Figuer 1. Foarbylden fan fluoreszinsjemikroskoopmikrografen fan betonpasta by 0.40 w/c (linkerboppehoeke) en 0.60 w/c (rjochterboppehoeke). De ûnderste linkerfiguer lit it apparaat sjen foar it mjitten fan de wjerstân fan in betonsilinder. De ûnderste rjochterfiguer lit de relaasje sjen tusken folumewjerstân en w/c. Chunyu Qiao en DRP, in Twining Company
De wet fan Abram: "De druksterkte fan in betonmingsel is omgekeerd evenredich mei de wetter-sementferhâlding."
Professor Duff Abrams beskreau foar it earst de relaasje tusken wetter-sementferhâlding (w/c) en druksterkte yn 1918 [1], en formulearre wat no de wet fan Abram neamd wurdt: "De druksterkte fan beton Wetter/sementferhâlding." Neist it kontrolearjen fan 'e druksterkte wurdt de wettersementferhâlding (w/cm) no foarkar jûn, om't it de ferfanging fan Portlandsement erkent mei oanfoljende sementmaterialen lykas fleanas en slak. It is ek in wichtige parameter fan betonduorsumens. In protte stúdzjes hawwe oantoand dat betonmingsels mei w/cm leger as ~0,45 duorsum binne yn agressive omjouwings, lykas gebieten dy't bleatsteld wurde oan fries-dooisyklusen mei ûntdooiingssâlt of gebieten wêr't in hege konsintraasje sulfaat yn 'e boaiem is.
Kapillêre poaren binne in ynherint ûnderdiel fan semintslurry. Se besteane út 'e romte tusken seminthydrataasjeprodukten en net-hydratearre semintdieltsjes dy't eartiids fol wiene mei wetter. [2] Kapillêre poaren binne folle finer as ynsletten of fêstsleine poaren en moatte net mei har betize wurde. As de kapillêre poaren ferbûn binne, kin floeistof út 'e eksterne omjouwing troch de pasta migrearje. Dit ferskynsel wurdt penetraasje neamd en moat minimalisearre wurde om duorsumens te garandearjen. De mikrostruktuer fan it duorsume betonmingsel is dat de poaren segmintearre binne ynstee fan ferbûn. Dit bart as w/cm minder is as ~0,45.
Hoewol it notorysk lestich is om de w/cm fan ferhurde beton sekuer te mjitten, kin in betroubere metoade in wichtich ark foar kwaliteitsfersekering leverje foar it ûndersykjen fan ferhurde beton dat yn it plak getten is. Fluoreszinsjemikroskopie biedt in oplossing. Sa wurket it.
Fluoreszinsjemikroskopie is in technyk dy't epoxyhars en fluorescerende kleurstoffen brûkt om details fan materialen te ferljochtsjen. It wurdt it meast brûkt yn 'e medyske wittenskippen, en it hat ek wichtige tapassingen yn 'e materiaalkunde. De systematyske tapassing fan dizze metoade yn beton begon hast 40 jier lyn yn Denemarken [3]; it waard yn 1991 yn 'e Noardske lannen standerdisearre foar it skatten fan 'e w/c fan ferhurde beton, en waard yn 1999 bywurke [4].
Om de w/cm fan semint-basearre materialen (d.w.s. beton, mortier en grouting) te mjitten, wurdt fluoreszinte epoxy brûkt om in tinne seksje of betonblok te meitsjen mei in dikte fan sawat 25 mikron of 1/1000 inch (figuer 2). It proses omfettet dat de betonkearn of silinder yn platte betonblokken (blanks neamd) snien wurdt mei in oerflak fan sawat 25 x 50 mm (1 x 2 inch). De blank wurdt oan in glêzen dia lijmd, yn in fakuümkeamer pleatst, en epoxyhars wurdt ûnder fakuüm ynfierd. As w/cm tanimt, sil de ferbining en it oantal poaren tanimme, sadat mear epoxy yn 'e pasta penetrearje sil. Wy ûndersykje de flakes ûnder in mikroskoop, mei in set spesjale filters om de fluoreszinte kleurstoffen yn 'e epoxyhars te stimulearjen en oerstallige sinjalen te filterjen. Yn dizze ôfbyldings fertsjintwurdigje de swarte gebieten aggregaatpartikels en net-hydratearre semintpartikels. De porositeit fan 'e twa is yn prinsipe 0%. De heldergriene sirkel is de porositeit (net de porositeit), en de porositeit is yn prinsipe 100%. Ien fan dizze skaaimerken De stippele griene "substân" is in pasta (Ofbylding 2). As de w/cm en kapillêre porositeit fan beton tanimme, wurdt de unike griene kleur fan 'e pasta hieltyd helderder (sjoch Ofbylding 3).
Figuer 2. Fluoreszinsjemikrograaf fan flakjes dy't aggregearre dieltsjes, holtes (v) en pasta sjen litte. De horizontale fjildbreedte is ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao en DRP, in Twining Company
Figuer 3. Fluoreszinsjemikrofoto's fan 'e flakes litte sjen dat as de w/cm tanimt, de griene pasta stadichoan helderder wurdt. Dizze mingsels binne belucht en befetsje fleanesj. Chunyu Qiao en DRP, in Twining Company
Ofbyldingsanalyse omfettet it ekstrahearjen fan kwantitative gegevens út ôfbyldings. It wurdt brûkt yn in protte ferskillende wittenskiplike fjilden, fan remote sensing mikroskoop. Elke piksel yn in digitale ôfbylding wurdt yn essinsje in gegevenspunt. Dizze metoade lit ús sifers keppele oan 'e ferskate griene helderheidsnivo's dy't yn dizze ôfbyldings te sjen binne. Yn 'e ôfrûne 20 jier of sa, mei de revolúsje yn buroblêdkompjûterkrêft en digitale ôfbyldingswinning, is ôfbyldingsanalyse no in praktysk ark wurden dat in protte mikroskopisten (ynklusyf betonpetrologen) brûke kinne. Wy brûke faak ôfbyldingsanalyse om de kapillêre porositeit fan 'e slurry te mjitten. Mei de tiid hawwe wy fûn dat der in sterke systematyske statistyske korrelaasje is tusken w/cm en de kapillêre porositeit, lykas te sjen is yn 'e folgjende figuer (figuer 4 en figuer 5).
Figuer 4. Foarbyld fan gegevens krigen fan fluoreszinsjemikrografen fan tinne seksjes. Dizze grafyk toant it oantal piksels op in bepaald griisnivo yn ien fotomikrograaf. De trije pieken komme oerien mei aggregaten (oranje kromme), pasta (griis gebiet) en leechte (ûnfolde pyk oan 'e uterste rjochterkant). De kromme fan 'e pasta lit it mooglik meitsje om de gemiddelde poargrutte en syn standertôfwiking te berekkenjen. Chunyu Qiao en DRP, Twining Company Figuer 5. Dizze grafyk jout in gearfetting fan in searje w/cm gemiddelde kapillêre mjittingen en 95% fertrouwensyntervallen yn it mingsel besteande út suver semint, fleanas semint en natuerlik pozzolaanbindmiddel. Chunyu Qiao en DRP, in Twining Company
Uteinlik binne trije ûnôfhinklike testen nedich om te bewizen dat it beton op it plak foldocht oan de spesifikaasje fan it mingselûntwerp. Safier mooglik, helje kearnmonsters fan pleatsingen dy't foldogge oan alle akseptaasjekritearia, lykas monsters fan relatearre pleatsingen. De kearn fan 'e akseptearre yndieling kin brûkt wurde as in kontrôlemonster, en jo kinne it brûke as in benchmark foar it evaluearjen fan 'e neilibjen fan' e relevante yndieling.
Yn ús ûnderfining, as yngenieurs mei records de gegevens sjogge dy't út dizze testen binne krigen, akseptearje se meastentiids pleatsing as oan oare wichtige technyske skaaimerken (lykas druksterkte) foldien wurdt. Troch kwantitative mjittingen fan w/cm en formaasjefaktor te jaan, kinne wy fierder gean as de testen dy't foar in protte taken spesifisearre binne om te bewizen dat it mingsel yn kwestje eigenskippen hat dy't oerset wurde yn goede duorsumens.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI is de haadlitograaf fan DRP, in Twining Company. Hy hat mear as 25 jier profesjonele ûnderfining as petrolooch en hat persoanlik mear as 10.000 samples fan mear as 2.000 projekten oer de hiele wrâld ynspektearre. Dr. Chunyu Qiao, de haadwittenskipper fan DRP, in Twining Company, is in geolooch en materiaalkundige mei mear as tsien jier ûnderfining yn it semintearjen fan materialen en natuerlike en ferwurke rotsprodukten. Syn ekspertize omfettet it brûken fan ôfbyldingsanalyse en fluoreszinsjemikroskopie om de duorsumens fan beton te bestudearjen, mei spesjale klam op 'e skea feroarsake troch ûntdooiingssâlt, alkali-silisiumreaksjes en gemyske oanfallen yn ôffalwettersuveringsynstallaasjes.
Pleatsingstiid: 7 septimber 2021