Neue Entwicklungen bei der Qualitätssicherung von Betonrandschaften können wichtige Informationen zu Qualität, Haltbarkeit und Einhaltung von Hybrid -Designcodes liefern.
Der Bau von Betonpflaster kann Notfälle sehen, und der Auftragnehmer muss die Qualität und Haltbarkeit von Betonguss-in-Place-Beton überprüfen. Zu diesen Ereignissen gehören die Exposition gegenüber Regen während des Gossenprozesses, nach der Anwendung von Härtungsverbindungen, Plastikschrumpfung und Risszeiten innerhalb weniger Stunden nach dem Eingießen sowie konkrete Textur- und Härtungsprobleme. Auch wenn die Festigkeitsanforderungen und andere Materialtests erfüllt sind, müssen die Ingenieure möglicherweise das Entfernen und Austausch von Fahrbahnteilen erfordern, da sie besorgt darüber sind, ob die In-situ-Materialien den Mix-Designspezifikationen entsprechen.
In diesem Fall können Petrographie und andere komplementäre (aber professionelle) Testmethoden wichtige Informationen über die Qualität und Haltbarkeit von Betonmischungen und die Erfüllung der Arbeitsspezifikationen liefern.
Abbildung 1. Beispiele für Fluoreszenzmikroskopmikroskopmikroskopie von Betonpaste bei 0,40 W/c (obere linke Ecke) und 0,60 W/c (obere rechte Ecke). Die untere linke Abbildung zeigt das Gerät zur Messung des Widerstands eines Betonzylinders. Die untere rechte Abbildung zeigt die Beziehung zwischen Volumenwiderstand und W/c. Chunyu Qiao und DRP, eine Twining -Firma
Abrams Gesetz: „Die Druckfestigkeit einer Betonmischung ist umgekehrt proportional zu ihrem Wasserzementverhältnis.“
Professor Duff Abrams beschrieb erstmals 1918 die Beziehung zwischen Wasserzementverhältnis (W/C) und Druckfestigkeit [1] und formulierte das, was heute als Abram-Gesetz bezeichnet wird: „Die Druckfestigkeit von Betonwasser/Zementverhältnis.“ Neben der Steuerung der Druckfestigkeit wird das Wasserzementverhältnis (W/cm) jetzt bevorzugt, da es den Ersatz von Portlandzement durch ergänzende Zementmaterialien wie Flugasche und Schlacke erkennt. Es ist auch ein Schlüsselparameter für die Haltbarkeit der Beton. Viele Studien haben gezeigt, dass Betonmischungen mit w/cm weniger als ~ 0,45 in aggressiven Umgebungen langlebig sind, z.
Kapillarporen sind ein inhärenter Teil der Zementschlammung. Sie bestehen aus dem Raum zwischen Zementhydratationsprodukten und ungehydrierten Zementpartikeln, die einst mit Wasser gefüllt waren. [2] Kapillarporen sind viel feiner als mitgenommene oder eingeschlossene Poren und sollten nicht mit ihnen verwechselt werden. Wenn die Kapillarporen angeschlossen sind, kann Flüssigkeit aus der externen Umgebung durch die Paste migrieren. Dieses Phänomen wird als Penetration bezeichnet und muss minimiert werden, um die Haltbarkeit zu gewährleisten. Die Mikrostruktur des dauerhaften Betongemisches ist, dass die Poren eher segmentiert als angeschlossen sind. Dies geschieht, wenn W/cm weniger als ~ 0,45 ist.
Obwohl es notorisch schwierig ist, das W/cm von gehärtetem Beton genau zu messen, kann eine zuverlässige Methode ein wichtiges Instrument zur Qualitätssicherung zur Untersuchung des konkreten Gussgusss bieten. Die Fluoreszenzmikroskopie liefert eine Lösung. So funktioniert es.
Fluoreszenzmikroskopie ist eine Technik, die Epoxidharz und Fluoreszenzfarbstoffe verwendet, um Details von Materialien zu beleuchten. Es wird am häufigsten in medizinischen Wissenschaften verwendet und hat auch wichtige Anwendungen in der Materialwissenschaft. Die systematische Anwendung dieser Methode in Beton begann vor fast 40 Jahren in Dänemark [3]; Es wurde 1991 in den nordischen Ländern standardisiert, um den W/C von gehärtetem Beton abzuschätzen, und wurde 1999 aktualisiert [4].
Um den W/cm von Materialien auf Zementbasis (dh Beton, Mörtel und Fugen) zu messen, wird fluoreszierendes Epoxid-Epoxid verwendet, um einen Dünnschnitt oder einen Betonblock mit einer Dicke von ungefähr 25 Mikrometern oder 1/1000 Zoll herzustellen (Abbildung 2). Der Prozess umfasst den Betonkern oder Zylinder wird in flache Betonblöcke (als Blätter genannt) mit einer Fläche von ungefähr 25 x 50 mm (1 x 2 Zoll) geschnitten. Die Lücke wird auf einen Glasrutschen geklebt, der in eine Vakuumkammer gelegt wird, und das Epoxidharz wird unter Vakuum eingeführt. Mit zunehmendem W/cm erhöhen sich die Konnektivität und die Anzahl der Poren, sodass mehr Epoxid in die Paste eindringt. Wir untersuchen die Flocken unter einem Mikroskop und verwenden einen Satz spezieller Filter, um die fluoreszierenden Farbstoffe im Epoxidharz zu erregen und überschüssige Signale herauszufiltern. In diesen Bildern repräsentieren die schwarzen Bereiche aggregierte Partikel und ungehydrierte Zementpartikel. Die Porosität der beiden beträgt im Grunde 0%. Der hellgrüne Kreis ist die Porosität (nicht die Porosität) und die Porosität beträgt im Grunde 100%. Eines dieser Merkmale Die gesprenkelte grüne „Substanz“ ist eine Paste (Abbildung 2). Wenn die W/cm und die Kapillarporosität der Beton zunehmen, wird die einzigartige grüne Farbe der Paste heller und heller (siehe Abbildung 3).
Abbildung 2. Fluoreszenzmikroskopische Flocken mit aggregierten Partikeln, Hohlräumen (V) und Paste. Die horizontale Feldbreite beträgt ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao und DRP, eine Twining -Firma
Abbildung 3. Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen der Flocken zeigen, dass die grüne Paste mit zunehmender W/cm -Steigerung allmählich heller wird. Diese Gemische sind belüftet und enthalten Flugasche. Chunyu Qiao und DRP, eine Twining -Firma
Die Bildanalyse umfasst das Extrahieren quantitativer Daten aus Bildern. Es wird in vielen verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen vom Fernerkundungsmikroskop verwendet. Jedes Pixel in einem digitalen Bild wird im Wesentlichen zum Datenpunkt. Diese Methode ermöglicht es uns, Zahlen an den verschiedenen in diesen Bildern zu sehenen grünen Helligkeitsstufen anzubringen. In den letzten 20 Jahren ist die Bildanalyse nun zu einem praktischen Werkzeug geworden, das viele Mikroskopisten (einschließlich Beton -Petrologen) verwenden können, da die Revolution in der Desktop -Computerleistung und in der digitalen Bildaufnahme verwendet wird. Wir verwenden häufig die Bildanalyse, um die Kapillarporosität der Aufschlämmung zu messen. Im Laufe der Zeit stellten wir fest, dass es eine starke systematische statistische Korrelation zwischen W/cm und der Kapillarporosität gibt, wie in der folgenden Abbildung gezeigt (Abbildung 4 und Abbildung 5)).
Abbildung 4. Beispiel für Daten, die aus Fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen von Dünnschnitten erhalten wurden. Diese Grafik zeichnet die Anzahl der Pixel in einem bestimmten Graustufen in einem einzelnen Photomikrograph auf. Die drei Peaks entsprechen Aggregaten (Orangenkurve), Paste (Grauzone) und nichtig (nicht nach rechts). Die Kurve der Paste ermöglicht es, die durchschnittliche Porengröße und ihre Standardabweichung zu berechnen. Chunyu Qiao und DRP, Twining Company Abbildung 5. Diese Grafik fasst eine Reihe von w/cm -durchschnittlichen Kapillarmessungen und 95% -Konfidenzintervalle in der Mischung zusammen, die aus reinem Zement, Flugaschezement und natürlichen Pozzolan -Bindemittel besteht. Chunyu Qiao und DRP, eine Twining -Firma
Letztendlich sind drei unabhängige Tests erforderlich, um nachzuweisen, dass der Beton vor Ort der Mix-Designspezifikation entspricht. Holen Sie sich so weit wie möglich Kernproben von Platzierungen, die alle Akzeptanzkriterien sowie Stichproben aus verwandten Platzierungen erfüllen. Der Kern aus dem akzeptierten Layout kann als Kontrollprobe verwendet werden, und Sie können ihn als Benchmark für die Bewertung der Einhaltung des relevanten Layouts verwenden.
Nach unserer Erfahrung akzeptieren Ingenieure mit Aufzeichnungen die Daten, die aus diesen Tests erhalten wurden, normalerweise die Platzierung, wenn andere wichtige technische Merkmale (z. B. Druckfestigkeit) erfüllt sind. Durch die Bereitstellung von quantitativen Messungen von W/CM und Formationsfaktor können wir über die für viele Jobs angegebenen Tests hinausgehen, um zu beweisen, dass die fragliche Mischung Eigenschaften hat, die zu einer guten Haltbarkeit führen.
David Rothstein, Ph.D., PG, Faci ist der Hauptlithographer von DRP, einem Twining Company. Er verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung im professionellen Petrologen und hat persönlich mehr als 10.000 Proben aus mehr als 2.000 Projekten auf der ganzen Welt inspiziert. Dr. Chunyu Qiao, der Chefwissenschaftler von DRP, einem Twining -Unternehmen, ist Geologe und Materialwissenschaftler mit mehr als zehn Jahren Erfahrung in Zementmaterialien und natürlichen und verarbeiteten Rockprodukten. Sein Fachwissen umfasst die Verwendung von Bildanalyse und Fluoreszenzmikroskopie, um die Haltbarkeit von Beton zu untersuchen, wobei der Schwerpunkt auf den Schäden liegt, die durch die Enttäuschung von Salzen, Alkali-Silizium-Reaktionen und chemischen Angriffe in Abwasserbehandlungsanlagen verursacht werden.
Postzeit: Sep-07-2021