Os novos desenvolvementos na garantía de calidade de beirarrúas de formigón poden proporcionar información importante sobre a calidade, a durabilidade e o cumprimento dos códigos de deseño híbrido.
A construción do pavimento de formigón pode ver emerxencias e o contratista necesita verificar a calidade e a durabilidade do formigón fundido no lugar. Estes eventos inclúen a exposición á choiva durante o proceso de vertido, a post-aplicación de compostos de curación, o encollemento de plástico e as horas de craqueo dentro dunhas horas despois do vertido e os problemas de texturación e curación de formigón. Mesmo se se cumpren os requisitos de forza e outras probas de material, os enxeñeiros poden requirir a eliminación e substitución de pezas de pavimento porque están preocupados por se os materiais in situ cumpren as especificacións de deseño da mestura.
Neste caso, a petrografía e outros métodos de proba complementarios (pero profesionais) poden proporcionar información importante sobre a calidade e durabilidade das mesturas concretas e se cumpren as especificacións de traballo.
Figura 1. Exemplos de micrografías de microscopio de fluorescencia de pasta de formigón a 0,40 p/c (esquina superior esquerda) e 0,60 p/c (esquina superior dereita). A figura inferior esquerda mostra o dispositivo para medir a resistividade dun cilindro de formigón. A figura inferior dereita mostra a relación entre a resistividade do volume e W/C. Chunyu Qiao e DRP, unha empresa de xemelgos
Professor Duff Abrams first described the relationship between water-cement ratio (w/c) and compressive strength in 1918 [1], and formulated what is now called Abram's law: “The compressive strength of concrete Water/cement ratio.” In addition to controlling the compressive strength, the water cement ratio (w/cm) is now favored because it recognizes the replacement of Portland cement with supplementary cementing materials such as fly ash and slag. Tamén é un parámetro clave da durabilidade do formigón. Moitos estudos demostraron que as mesturas de formigón con W/cm inferiores a ~ 0,45 son duradeiras en ambientes agresivos, como as áreas expostas a ciclos de conxelación con sales ou áreas de desgraza onde hai unha alta concentración de sulfato no chan.
Os poros capilares son unha parte inherente á suspensión de cemento. Consisten no espazo entre os produtos de hidratación de cemento e as partículas de cemento non hidratadas que antes estaban cheas de auga. [2] Os poros capilares son moito máis finos que os poros atrapados ou atrapados e non se deben confundir con eles. Cando os poros capilares están conectados, o fluído do ambiente externo pode migrar pola pasta. Este fenómeno chámase penetración e debe minimizarse para garantir a durabilidade. A microestrutura da mestura de formigón resistente é que os poros están segmentados en vez de conectados. Isto sucede cando w/cm é inferior a ~ 0,45.
Although it is notoriously difficult to accurately measure the w/cm of hardened concrete, a reliable method can provide an important quality assurance tool for investigating hardened cast-in-place concrete. A microscopía de fluorescencia proporciona unha solución. Así funciona.
A microscopía de fluorescencia é unha técnica que usa resina epoxi e colorantes fluorescentes para iluminar detalles dos materiais. É máis usado en ciencias médicas e tamén ten importantes aplicacións na ciencia dos materiais. A aplicación sistemática deste método en formigón comezou hai case 40 anos en Dinamarca [3]; Estandarizouse nos países nórdicos en 1991 para estimar o piloto de formigón endurecido e actualizouse en 1999 [4].
Para medir o w/cm de materiais a base de cemento (é dicir, formigón, morteiro e engrenaxe), a epoxi fluorescente úsase para facer unha sección fina ou bloque de formigón cun grosor de aproximadamente 25 micras ou 1/1000 polgada (figura 2). O proceso inclúe o núcleo de formigón ou o cilindro córtase en bloques de formigón planos (chamados brancos) cunha superficie de aproximadamente 25 x 50 mm (1 x 2 polgadas). O branco está pegado a unha diapositiva de vidro, colocado nunha cámara de baleiro, e a resina epoxi introdúcese ao baleiro. A medida que aumenta o w/cm, a conectividade e o número de poros aumentarán, polo que máis epoxi penetrará na pasta. Examinamos os flocos baixo un microscopio, empregando un conxunto de filtros especiais para excitar os colorantes fluorescentes na resina epoxi e filtrar os excesos de sinais. Nestas imaxes, as áreas negras representan partículas agregadas e partículas de cemento non hidratadas. A porosidade dos dous é basicamente do 0%. O círculo verde brillante é a porosidade (non a porosidade), e a porosidade é basicamente do 100%. Unha destas presenta a "substancia" verde manchada é unha pasta (figura 2). A medida que o w/cm e a porosidade capilar do formigón aumentan, a cor verde única da pasta faise máis brillante e brillante (ver figura 3).
Figura 2. Micrografía de fluorescencia de flocos que mostran partículas, baleiros (v) e pasta agregadas. O ancho do campo horizontal é de ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao e DRP, unha empresa de xemelgos
Figura 3. As micrografías de fluorescencia dos flocos demostran que a medida que aumenta o w/cm, a pasta verde faise gradualmente máis brillante. Estas mesturas están aireadas e conteñen cinzas de mosca. Chunyu Qiao e DRP, unha empresa de xemelgos
A análise de imaxes implica extraer datos cuantitativos de imaxes. Úsase en moitos campos científicos diferentes, desde o microscopio de teledetección. Cada píxel nunha imaxe dixital convértese esencialmente nun punto de datos. Este método permítenos unir números aos diferentes niveis de brillo verde vistos nestas imaxes. Nos últimos 20 anos máis ou menos, coa revolución no poder de computación de escritorio e a adquisición de imaxes dixitais, a análise de imaxes converteuse agora nunha ferramenta práctica que moitos microscopistas (incluídos os petrólogos de formigón) poden usar. A miúdo empregamos a análise de imaxes para medir a porosidade capilar da suspensión. Co tempo, descubrimos que existe unha forte correlación estatística sistemática entre W/cm e a porosidade capilar, como se mostra na seguinte figura (Figura 4 e Figura 5)).
Figura 4. Exemplo de datos obtidos de micrografías de fluorescencia de seccións finas. Esta gráfica representa o número de píxeles a un determinado nivel gris nun único fotomicrografo. Os tres picos corresponden a agregados (curva laranxa), pasta (área gris) e baleiro (pico non cuberto na extrema dereita). A curva da pasta permite calcular o tamaño medio dos poros e a súa desviación estándar. Chunyu Qiao and DRP, Twining Company Figure 5. This graph summarizes a series of w/cm average capillary measurements and 95% confidence intervals in the mixture composed of pure cement, fly ash cement, and natural pozzolan binder. Chunyu Qiao e DRP, unha empresa de xemelgos
Na última análise, son necesarias tres probas independentes para demostrar que o formigón no lugar cumpre a especificación do deseño da mestura. Na medida do posible, obtén mostras básicas de colocacións que cumpran todos os criterios de aceptación, así como mostras de colocacións relacionadas. O núcleo do esquema aceptado pódese usar como mostra de control e podes usalo como punto de referencia para avaliar o cumprimento do esquema pertinente.
David Rothstein, doutora, PG, Faci é o principal litografía de DRP, unha empresa xemelga. Ten máis de 25 anos de experiencia de petrólogo profesional e inspeccionou persoalmente máis de 10.000 mostras de máis de 2.000 proxectos de todo o mundo. Chunyu Qiao, o científico xefe de DRP, unha empresa de xemelgos, é un xeólogo e científico de materiais con máis de dez anos de experiencia en cimentar materiais e produtos rochosos naturais e procesados. A súa experiencia inclúe o uso de análise de imaxes e microscopía de fluorescencia para estudar a durabilidade do formigón, con especial énfase no dano causado pola división de sales, reaccións alcalinas-silicio e ataque químico en plantas de tratamento de augas residuais.
Tempo de publicación: setembro de 07-2021