Els nous desenvolupaments en garantia de qualitat de paviments de formigó poden proporcionar informació important sobre la qualitat, la durabilitat i el compliment dels codis de disseny híbrids.
La construcció del paviment de formigó pot veure emergències i el contractista ha de verificar la qualitat i la durabilitat del formigó al lloc. Aquests esdeveniments inclouen l’exposició a la pluja durant el procés d’abocament, post-aplicació de compostos de curació, contracció de plàstic i hores d’esquerdament en poques hores després de l’abocament, i problemes de textura i curació de formigó. Fins i tot si es compleixen els requisits de força i altres proves de material, els enginyers poden requerir l’eliminació i la substitució de les peces del paviment perquè estan preocupats per si els materials in situ compleixen les especificacions de disseny de la barreja.
En aquest cas, la petrografia i altres mètodes de prova complementaris (però professionals) poden proporcionar informació important sobre la qualitat i la durabilitat de les barreges de formigó i si compleixen les especificacions laborals.
Figura 1. Exemples de micrografies de micrògraf de fluorescència de pasta de formigó a 0,40 W/C (cantonada superior esquerra) i 0,60 W/c (cantonada superior dreta). La figura inferior esquerra mostra el dispositiu per mesurar la resistivitat d’un cilindre de formigó. La figura inferior dreta mostra la relació entre la resistivitat del volum i la W/C. Chunyu Qiao i Drp, una empresa agent
La llei d’Abram: “La força de compressió d’una barreja de formigó és inversament proporcional a la seva relació d’aigua-ciment”.
El professor Duff Abrams va descriure per primera vegada la relació entre la relació d’aigua-ciment (W/C) i la força de compressió el 1918 [1], i va formular el que ara s’anomena llei d’Abram: “La força de compressió de la relació d’aigua/ciment de formigó”. A més de controlar la força de compressió, ara s’afavoreix la proporció de ciment d’aigua (p/cm) perquè reconeix la substitució del ciment de Portland per materials de cimentació suplementària com la cendra de mosca i l’escòria. També és un paràmetre clau de durabilitat de formigó. Molts estudis han demostrat que les barreges de formigó amb W/cm inferiors a ~ 0,45 són duradores en entorns agressius, com ara zones exposades a cicles de congelació amb sals de desemmotllament o zones on hi ha una alta concentració de sulfat al sòl.
Els porus capil·lars són una part inherent a la purina de ciment. Consisteixen en l’espai entre els productes d’hidratació de ciment i les partícules de ciment no hidratades que abans es van omplir d’aigua. [2] Els porus capil·lars són molt més fins que els porus entrenats o atrapats i no s’han de confondre amb ells. Quan els porus capil·lars estan connectats, el fluid de l’entorn extern pot migrar a través de la pasta. Aquest fenomen s’anomena penetració i s’ha de minimitzar per assegurar la durabilitat. La microestructura de la barreja de formigó duradora és que els porus estan segmentats en lloc de connectar -se. Això passa quan W/cm és inferior a ~ 0,45.
Tot i que és notòriament difícil mesurar amb precisió el W/cm de formigó endurit, un mètode fiable pot proporcionar una important eina de garantia de qualitat per investigar el formigó endurit al lloc. La microscòpia de fluorescència proporciona una solució. Així funciona.
La microscòpia de fluorescència és una tècnica que utilitza resina epoxi i colorants fluorescents per il·luminar els detalls dels materials. S’utilitza més freqüentment en ciències mèdiques i també té aplicacions importants en la ciència dels materials. L’aplicació sistemàtica d’aquest mètode en formigó va començar fa gairebé 40 anys a Dinamarca [3]; Es va estandarditzar als països nòrdics el 1991 per estimar el W/c del formigó endurit i es va actualitzar el 1999 [4].
Per mesurar el W/cm de materials basats en ciment (és a dir, formigó, morter i esqueix), l’epoxi fluorescent s’utilitza per fer una secció fina o un bloc de formigó amb un gruix d’aproximadament 25 micres o 1/1000 polzades (figura 2). El procés implica que el nucli o el cilindre de formigó es talla en blocs de formigó plans (anomenats blancs) amb una àrea d’aproximadament 25 x 50 mm (1 x 2 polzades). El blanc està enganxat a un tobogan de vidre, col·locat en una cambra de buit i la resina epoxi s’introdueix al buit. A mesura que augmenta W/cm, la connectivitat i el nombre de porus augmentaran, de manera que més epoxi penetrarà en la pasta. Examinem els flocs a un microscopi, utilitzant un conjunt de filtres especials per excitar els colorants fluorescents de la resina epoxi i filtrar els senyals d’excés. En aquestes imatges, les zones negres representen partícules agregades i partícules de ciment no disminuïdes. La porositat dels dos és bàsicament del 0%. El cercle verd brillant és la porositat (no la porositat) i la porositat és bàsicament al 100%. Una d’aquestes característiques La “substància” verda tacada és una pasta (figura 2). A mesura que el W/cm i la porositat capil·lar del formigó augmenten, el color verd únic de la pasta es fa més brillant i més brillant (vegeu la figura 3).
Figura 2. Micrograf de fluorescència de flocs que mostren partícules agregades, buits (v) i pasta. L’amplada del camp horitzontal és de ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao i Drp, una empresa agent
Figura. Aquestes barreges estan airejades i contenen cendra de mosca. Chunyu Qiao i Drp, una empresa agent
L’anàlisi d’imatges consisteix en extreure dades quantitatives d’imatges. S'utilitza en molts camps científics diferents, del microscopi de teledetecció. Cada píxel d’una imatge digital es converteix essencialment en un punt de dades. Aquest mètode ens permet unir números als diferents nivells de brillantor verd vistos en aquestes imatges. Durant els darrers vint anys més o menys, amb la revolució en la potència informàtica d’escriptori i l’adquisició d’imatges digitals, l’anàlisi d’imatges s’ha convertit en una eina pràctica que molts microscopistes (inclosos els petròlegs concrets) poden utilitzar. Sovint utilitzem l’anàlisi d’imatges per mesurar la porositat capil·lar de la purina. Amb el pas del temps, vam trobar que hi ha una forta correlació estadística sistemàtica entre W/cm i la porositat capil·lar, com es mostra a la figura següent (figura 4 i figura 5)).
Figura 4. Exemple de dades obtingudes a partir de micrografies de fluorescència de seccions primes. Aquest gràfic traça el nombre de píxels a un nivell gris determinat en un sol fotomicrograf. Els tres pics corresponen a agregats (corba de taronja), enganxar (àrea grisa) i buid (pic sense omplir a l’extrema dreta). La corba de la pasta permet calcular la mida mitjana dels porus i la seva desviació estàndard. Chunyu Qiao i DRP, Companyia Twining Figura 5. Aquest gràfic resumeix una sèrie de mesures capil·lars mitjanes de W/cm i intervals de confiança del 95% en la barreja compostes per ciment pur, ciment de cendra de mosca i aglutinant natural pozzolan. Chunyu Qiao i Drp, una empresa agent
En l'anàlisi final, es requereixen tres proves independents per demostrar que el formigó in situ compleix l'especificació de disseny de mix. En la mesura del possible, obteniu mostres bàsiques de ubicacions que compleixin tots els criteris d’acceptació, així com mostres de ubicacions relacionades. El nucli de la disposició acceptada es pot utilitzar com a mostra de control i podeu utilitzar -lo com a punt de referència per avaluar el compliment del disseny pertinent.
Segons la nostra experiència, quan els enginyers amb registres veuen les dades obtingudes d’aquestes proves, solen acceptar la col·locació si es compleixen altres característiques d’enginyeria clau (com la força compressiva). Proporcionant mesures quantitatives de W/cm i factor de formació, podem anar més enllà de les proves especificades per a molts llocs de treball per demostrar que la barreja en qüestió té propietats que es traduiran en una bona durabilitat.
David Rothstein, doctor PG, PG, SAPI és el principal litògraf de DRP, una empresa de bessones. Té més de 25 anys d’experiència en petròleg professional i ha inspeccionat personalment més de 10.000 mostres de més de 2.000 projectes a tot el món. El doctor Chunyu Qiao, el científic principal de DRP, una empresa de bessones, és un geòleg i un científic de materials amb més de deu anys d'experiència en materials de ciment i productes de roca natural i processat. La seva experiència inclou l’ús de l’anàlisi d’imatges i la microscòpia de fluorescència per estudiar la durabilitat del formigó, amb especial èmfasi en el dany causat per les sals de boles, les reaccions alcalí-silicons i l’atac químic en les plantes de tractament d’aigües residuals.
Posada: el 07 de setembre de 2011