Nei Entwécklungen an der Qualitéitssécherung vu Betonsflächen kënne wichteg Informatiounen iwwer Qualitéit, Haltbarkeet a Konformitéit mat Hybrid-Designcoden liwweren.
Beim Bau vu Betonbelag kann et zu Noutfäll kommen, an den Entrepreneur muss d'Qualitéit an d'Haltbarkeet vum am-Plaz gegossene Beton iwwerpréiwen. Zu dëse Virfäll gehéieren d'Beliichtung duerch Reen beim Gutschëdden, d'Applikatioun vun Härtungsmëttel no der Applikatioun, d'plastesch Schrumpfung an d'Rëssbildung bannent e puer Stonnen nom Gutschëdden, souwéi Problemer mat der Texturéierung an der Härtung vum Beton. Och wann d'Festigkeitsfuerderungen an aner Materialtester erfëllt sinn, kënnen Ingenieuren d'Entfernung an den Ersatz vun Deeler vum Belag verlaangen, well se sech Suergen maachen, ob d'Materialien am-Plaz den Designspezifikatioune vum Mix entspriechen.
An dësem Fall kënnen d'Petrographie an aner komplementär (awer professionell) Testmethoden wichteg Informatiounen iwwer d'Qualitéit an d'Haltbarkeet vu Betonmëschungen a fir d'Fro, ob se d'Aarbechtsspezifikatioune erfëllen, liwweren.
Figur 1. Beispiller vu Fluoreszenzmikroskopmikroskopopname vu Betonpaste bei 0,40 w/c (iewescht lénks Eck) an 0,60 w/c (iewescht riets Eck). Déi ënnescht lénks Figur weist den Apparat fir d'Miessung vum Widderstand vun engem Betonzylinder. Déi ënnescht riets Figur weist d'Bezéiung tëscht dem Volumenwidderstand an dem W/c. Chunyu Qiao an DRP, eng Twining Firma
Abram säin Gesetz: "D'Drockfestigkeit vun enger Betonmëschung ass ëmgekéiert proportional zu hirem Waasser-Zement-Verhältnes."
De Professer Duff Abrams huet 1918 fir d'éischt d'Bezéiung tëscht dem Waasser-Zement-Verhältnis (w/c) an der Drockfestigkeit beschriwwen [1], an huet dat formuléiert, wat haut d'Abram-Gesetz genannt gëtt: "D'Drockfestigkeit vum Beton Waasser-Zement-Verhältnis." Nieft der Kontroll vun der Drockfestigkeit gëtt de Waasser-Zement-Verhältnis (w/cm) elo favoriséiert, well en den Ersatz vu Portlandzement duerch zousätzlech Zementéierungsmaterialien wéi Flieghasch a Schlak unerkennt. Et ass och e Schlësselparameter vun der Haltbarkeet vu Beton. Vill Studien hunn gewisen, datt Betonmëschunge mat w/cm manner wéi ~0,45 an aggressiven Ëmfeld haltbar sinn, wéi zum Beispill Gebidder, déi Gefrier-Tau-Zyklen mat Enteisungssalzer ausgesat sinn oder Gebidder, wou et eng héich Konzentratioun vu Sulfat am Buedem gëtt.
Kapillarporen sinn en inherenten Deel vum Zementschlamm. Si bestinn aus dem Raum tëscht Zementhydratatiounsprodukter an onhydratiséierten Zementpartikelen, déi fréier mat Waasser gefëllt waren. [2] Kapillarporen si vill méi fein wéi ageklemmte oder agefaangen Poren a sollten net mat hinnen verwiesselt ginn. Wann d'Kapillarporen verbonne sinn, kann Flëssegkeet aus der externer Ëmwelt duerch d'Paste migréieren. Dëst Phänomen gëtt Penetratioun genannt a muss miniméiert ginn, fir d'Haltbarkeet ze garantéieren. D'Mikrostruktur vun der haltbarer Betonmëschung besteet doran, datt d'Poren segmentéiert anstatt verbonne sinn. Dëst geschitt wann d'w/cm manner wéi ~0,45 ass.
Och wann et bekanntlech schwéier ass, de W/cm vun gehärtetem Beton genee ze moossen, kann eng zouverlässeg Method e wichtegt Qualitéitssécherungsinstrument fir d'Untersuchung vu gehärtetem Plazgussbeton sinn. D'Fluoreszenzmikroskopie bitt eng Léisung. Sou funktionéiert et.
Fluoreszenzmikroskopie ass eng Technik, déi Epoxyharz a fluoreszent Faarfstoffer benotzt fir Detailer vu Materialien ze beliichten. Si gëtt am meeschten an der Medizin benotzt, an huet och wichteg Uwendungen an der Materialwëssenschaft. Déi systematesch Uwendung vun dëser Method a Beton huet viru bal 40 Joer an Dänemark ugefaangen [3]; si gouf 1991 an den nordesche Länner standardiséiert fir d'Schätzung vum Waasser/Kalzium (W/C) vu gehärtetem Beton, an 1999 aktualiséiert [4].
Fir d'w/cm² vu Materialien op Zementbasis (z.B. Beton, Mörtel a Fugen) ze moossen, gëtt fluoreszent Epoxy benotzt fir eng dënn Sektioun oder e Betonblock mat enger Déckt vun ongeféier 25 Mikrometer oder 1/1000 Zoll ze maachen (Figur 2). De Prozess besteet doran, datt de Betonkär oder Zylinder a flaach Betonblöcke (genannt Blanks) mat enger Fläch vun ongeféier 25 x 50 mm (1 x 2 Zoll) geschnidden gëtt. D'Blankette gëtt op e Glasträger gepecht, an eng Vakuumkammer gesat, an Epoxyharz gëtt ënner Vakuum agefouert. Wann d'w/cm² eropgeet, wäert d'Konnektivitéit an d'Zuel vun de Poren eropgoen, sou datt méi Epoxy an d'Paste andréngt. Mir ënnersichen d'Flacken ënner engem Mikroskop a benotzen e Set vu spezielle Filteren, fir d'fluoreszent Faarfstoffer am Epoxyharz unzeréieren an iwwerschësseg Signaler erauszefilteren. An dëse Biller representéieren déi schwaarz Beräicher Aggregatpartikelen an nethydratiséiert Zementpartikelen. D'Porositéit vun deenen zwee ass am Fong 0%. De hellgrénge Krees ass d'Porositéit (net d'Porositéit), an d'Porositéit ass am Fong 100%. Ee vun dësen Eegeschaften, déi gefleckt gréng "Substanz" ass eng Paste (Figur 2). Mat der Zounimm vun der Gewiicht/cm an der Kapillarporositéit vum Beton gëtt déi eenzegaarteg gréng Faarf vun der Paste ëmmer méi hell (kuckt Figur 3).
Figur 2. Fluoreszenzmikrographie vu Flacken, déi aggregéiert Partikelen, Lächer (v) a Paste weisen. D'horizontal Feldbreet ass ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao an DRP, eng Twining Company
Figur 3. Fluoreszenzmikroskopesch Opname vun de Flacken weisen, datt mat der Zounimm vun der w/cm déi gréng Paste lues a lues méi hell gëtt. Dës Mëschunge si belëft a enthalen Flieghasch. Chunyu Qiao an DRP, eng Twining Company
Bildanalyse ëmfaasst d'Extraktioun vu quantitativen Donnéeën aus Biller. Si gëtt a ville verschiddene wëssenschaftleche Beräicher benotzt, vum Fernerkundungsmikroskop un. All Pixel an engem digitale Bild gëtt am Fong zu engem Datenpunkt. Dës Method erlaabt eis, Zuelen un déi verschidde gréng Hellegkeetsniveauen ze bannen, déi an dëse Biller ze gesi sinn. An de leschten 20 Joer oder esou, mat der Revolutioun an der Desktop-Rechenleistung an der digitaler Bilderfassung, ass d'Bildanalyse elo zu engem prakteschen Instrument ginn, dat vill Mikroskopisten (och Betonpetrologen) benotze kënnen. Mir benotzen d'Bildanalyse dacks fir d'Kapillarporositéit vum Schlamm ze moossen. Mat der Zäit hu mir festgestallt, datt et eng staark systematesch statistesch Korrelatioun tëscht w/cm an der Kapillarporositéit gëtt, wéi an der folgender Figur gewisen (Figur 4 a Figur 5).
Figur 4. Beispill vun Daten, déi aus Fluoreszenzmikroskopesch Opname vu dënne Schnëtter kritt goufen. Dëse Grafik weist d'Zuel vun de Pixel bei engem bestëmmte Groniveau an enger eenzeger Photomikrographie. Déi dräi Spëtzten entspriechen Aggregater (orange Kurve), Paste (groe Beräich) a Void (ongefëllte Spëtz ganz riets). D'Kurve vun der Paste erlaabt et, déi duerchschnëttlech Poregréisst an hir Standardofwäichung ze berechnen. Chunyu Qiao an DRP, Twining Company Figur 5. Dëse Grafik resüméiert eng Serie vu w/cm duerchschnëttleche Kapillarmiessungen an 95%-Konfidenzintervaller an der Mëschung, déi aus purem Zement, Flieghaschezement an natierlechem Pozzolanbindemëttel besteet. Chunyu Qiao an DRP, eng Twining Company
Schlussendlech sinn dräi onofhängeg Tester noutwendeg fir ze beweisen, datt de Beton virun Ort der Spezifikatioun vum Mëschungsdesign entsprécht. Sou wäit wéi méiglech, sollten Kärprouwen aus Plazéierungen, déi all Akzeptanzkriterien erfëllen, souwéi Prouwen aus ähnleche Plazéierungen, kritt ginn. De Kär aus dem akzeptéierte Layout kann als Kontrollprouf benotzt ginn, an Dir kënnt en als Benchmark fir d'Evaluatioun vun der Konformitéit vum jeeweilege Layout benotzen.
Eiser Erfahrung no, wann Ingenieuren mat Dossieren d'Donnéeën aus dësen Tester gesinn, akzeptéiere si normalerweis d'Placement, wa aner wichteg technesch Charakteristiken (wéi z. B. Drockfestigkeit) erfëllt sinn. Indem mir quantitativ Miessunge vu w/cm an dem Bildungsfaktor ubidden, kënne mir iwwer déi fir vill Aarbechtsplazen spezifizéiert Tester erausgoen, fir ze beweisen, datt déi jeeweileg Mëschung Eegeschafte huet, déi sech an eng gutt Haltbarkeet iwwersetzen.
Den David Rothstein, Ph.D., PG, FACI ass de Cheflithograph vun DRP, enger Twining Company. Hie huet méi wéi 25 Joer professionell Erfahrung als Petrolog a perséinlech méi wéi 10.000 Proben aus méi wéi 2.000 Projeten weltwäit inspizéiert. Den Dr. Chunyu Qiao, de Chefwëssenschaftler vun DRP, enger Twining Company, ass e Geolog a Materialwëssenschaftler mat méi wéi zéng Joer Erfahrung am Zementéiere vu Materialien an natierlechen a veraarbechte Gestengsprodukter. Seng Expertise ëmfaasst d'Benotzung vun der Bildanalyse a Fluoreszenzmikroskopie fir d'Haltbarkeet vu Beton ze studéieren, mat engem besonnesche Schwéierpunkt op de Schued, deen duerch Enteisungssalzer, Alkali-Silizium-Reaktiounen a chemeschen Attacken a Kläranlagen verursaacht gëtt.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 07.09.2021