Els nous desenvolupaments en l'assegurament de la qualitat dels 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 colat al lloc.Aquests esdeveniments inclouen l'exposició a la pluja durant el procés d'abocament, la postaplicació de compostos de curat, la contracció plàstica i les hores d'esquerdes en poques hores després de l'abocament, i problemes de textura i curat del formigó.Fins i tot si es compleixen els requisits de resistència i altres proves de materials, els enginyers poden requerir l'eliminació i la substitució de les peces del paviment perquè els preocupa 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 mescles de formigó i si compleixen les especificacions de treball.
Figura 1. Exemples de micrografies de microscopi de fluorescència de pasta de formigó a 0,40 w/c (angle superior esquerre) i 0,60 w/c (angle superior dret).La figura inferior esquerra mostra l'aparell per mesurar la resistivitat d'un cilindre de formigó.La figura inferior dreta mostra la relació entre la resistivitat del volum i w/c.Chunyu Qiao i DRP, una empresa d'agermanament
Llei d'Abram: "La resistència a la compressió d'una mescla de formigó és inversament proporcional a la seva relació aigua-ciment".
El professor Duff Abrams va descriure per primera vegada la relació entre la relació aigua-ciment (w/c) i la resistència a la compressió l'any 1918 [1], i va formular el que ara s'anomena llei d'Abram: "La resistència a la compressió del formigó relació aigua/ciment".A més de controlar la resistència a la compressió, ara s'afavoreix la proporció de ciment d'aigua (w/cm) perquè reconeix la substitució del ciment Portland per materials de cimentació suplementaris com les cendres volants i l'escòria.També és un paràmetre clau de la durabilitat del formigó.Molts estudis han demostrat que les mescles de formigó amb w/cm inferiors a ~ 0,45 són duradores en entorns agressius, com ara zones exposades a cicles de congelació-descongelació amb sals de desglaç o zones on hi ha una alta concentració de sulfat al sòl.
Els porus capil·lars són una part inherent de la purina de ciment.Consisteixen en l'espai entre els productes d'hidratació del ciment i les partícules de ciment no hidratades que abans s'omplien d'aigua.[2] Els porus capil·lars són molt més fins que els porus atrapats 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 garantir la durabilitat.La microestructura de la barreja de formigó duradora és que els porus estan segmentats en lloc de connectats.Això passa quan w/cm és inferior a ~ 0,45.
Tot i que és notòriament difícil mesurar amb precisió el w/cm del formigó endurit, un mètode fiable pot proporcionar una eina de garantia de qualitat important per investigar el formigó endurit colat al lloc.La microscòpia de fluorescència proporciona una solució.Així és com funciona.
La microscòpia de fluorescència és una tècnica que utilitza resina epoxi i tints fluorescents per il·luminar detalls dels materials.S'utilitza més habitualment en ciències mèdiques i també té aplicacions importants en la ciència dels materials.L'aplicació sistemàtica d'aquest mètode al 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 a base de ciment (és a dir, formigó, morter i rejuntat), s'utilitza epoxi fluorescent per fer una secció prima o bloc de formigó amb un gruix d'aproximadament 25 micres o 1/1000 de polzada (Figura 2).El procés implica que el nucli o cilindre de formigó es talla en blocs de formigó plans (anomenats espais en blanc) amb una àrea d'aproximadament 25 x 50 mm (1 x 2 polzades).El blanc s'enganxa a un portaobjectes de vidre, es col·loca en una cambra de buit i s'introdueix resina epoxi al buit.A mesura que augmenta w/cm, la connectivitat i el nombre de porus augmentaran, de manera que més epoxi penetrarà a la pasta.Examinem els flocs al microscopi, utilitzant un conjunt de filtres especials per excitar els colorants fluorescents de la resina epoxi i filtrar els senyals en excés.En aquestes imatges, les zones negres representen partícules agregades i partícules de ciment no hidratades.La porositat dels dos és bàsicament del 0%.El cercle verd brillant és la porositat (no la porositat), i la porositat és bàsicament del 100%.Una d'aquestes característiques La "substància" verda motejada és una pasta (figura 2).A mesura que augmenten el w/cm i la porositat capil·lar del formigó, el color verd únic de la pasta es torna més i més brillant (vegeu la figura 3).
Figura 2. Micrografia de fluorescència de flocs que mostren partícules agregades, buits (v) i pasta.L'amplada del camp horitzontal és d'~ 1,5 mm.Chunyu Qiao i DRP, una empresa d'agermanament
Figura 3. Les micrografies de fluorescència dels flocs mostren que a mesura que augmenta la w/cm, la pasta verda es torna més brillant.Aquestes mescles estan airejades i contenen cendres volants.Chunyu Qiao i DRP, una empresa d'agermanament
L'anàlisi d'imatges consisteix a extreure dades quantitatives de les imatges.S'utilitza en molts camps científics diferents, des del microscopi de teledetecció.Cada píxel d'una imatge digital es converteix essencialment en un punt de dades.Aquest mètode ens permet adjuntar números als diferents nivells de brillantor verda que es veuen en aquestes imatges.Durant els darrers 20 anys aproximadament, 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 fem servir l'anàlisi d'imatges per mesurar la porositat capil·lar de la purín.Amb el temps, vam trobar que hi ha una forta correlació estadística sistemàtica entre w/cm i la porositat capil·lar, tal 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 representa el nombre de píxels a un nivell de gris donat en una sola fotomicrografia.Els tres pics corresponen a agregats (corba taronja), pasta (àrea grisa) i buit (pic sense omplir a l'extrem dret).La corba de la pasta permet calcular la mida mitjana dels porus i la seva desviació estàndard.Chunyu Qiao i DRP, Twining Company Figura 5. Aquest gràfic resumeix una sèrie de mesures capil·lars mitjanes w/cm i intervals de confiança del 95% en la mescla composta de ciment pur, ciment de cendres volants i aglutinant natural de puzolana.Chunyu Qiao i DRP, una empresa d'agermanament
En l'anàlisi final, es requereixen tres proves independents per demostrar que el formigó in situ compleix amb les especificacions de disseny de la barreja.En la mesura del possible, obteniu mostres bàsiques de col·locacions que compleixin tots els criteris d'acceptació, així com mostres de col·locacions relacionades.El nucli del disseny acceptat es pot utilitzar com a mostra de control i el podeu utilitzar com a referència per avaluar el compliment del disseny rellevant.
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 clau d'enginyeria (com ara la resistència a la compressió).En proporcionar mesures quantitatives de w/cm i factor de formació, podem anar més enllà de les proves especificades per a molts treballs per demostrar que la mescla en qüestió té propietats que es traduiran en una bona durabilitat.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI és el litògraf en cap de DRP, A Twining Company.Té més de 25 anys d'experiència professional en petròleg i va inspeccionar personalment més de 10.000 mostres de més de 2.000 projectes a tot el món.El Dr. Chunyu Qiao, el científic en cap de DRP, una empresa Twining, és un geòleg i científic de materials amb més de deu anys d'experiència en materials de cimentació i productes de roca natural i processada.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 els danys causats per les sals de desglaç, les reaccions àlcali-silici i l'atac químic a les plantes de tractament d'aigües residuals.
Hora de publicació: Set-07-2021