Những phát triển mới trong đảm bảo chất lượng của mặt đường bê tông có thể cung cấp thông tin quan trọng về chất lượng, độ bền và tuân thủ mã thiết kế lai.
Việc xây dựng mặt đường bê tông có thể thấy các trường hợp khẩn cấp, và nhà thầu cần xác minh chất lượng và độ bền của bê tông đúc tại chỗ. Những sự kiện này bao gồm tiếp xúc với mưa trong quá trình đổ, sau khi áp dụng các hợp chất chữa bệnh, co ngót nhựa và giờ nứt trong vòng vài giờ sau khi đổ, và các vấn đề về kết cấu và bảo dưỡng cụ thể. Ngay cả khi các yêu cầu sức mạnh và các thử nghiệm vật liệu khác được đáp ứng, các kỹ sư có thể yêu cầu loại bỏ và thay thế các bộ phận mặt đường vì họ lo lắng về việc liệu các vật liệu tại chỗ có đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế hỗn hợp hay không.
Trong trường hợp này, Petrography và các phương pháp thử nghiệm bổ sung (nhưng chuyên nghiệp) khác có thể cung cấp thông tin quan trọng về chất lượng và độ bền của hỗn hợp bê tông và liệu chúng có đáp ứng các thông số kỹ thuật công việc hay không.
Hình 1. Ví dụ về kính hiển vi kính hiển vi huỳnh quang của dán bê tông ở 0,40 W/c (góc trên bên trái) và 0,60 W/c (góc trên bên phải). Hình dưới bên trái cho thấy thiết bị đo điện trở suất của xi lanh bê tông. Hình dưới bên phải cho thấy mối quan hệ giữa điện trở suất âm lượng và w/c. Chunyu Qiao và DRP, một công ty Twining
Luật của Abram: Hồi Sức mạnh nén của hỗn hợp bê tông tỷ lệ nghịch với tỷ lệ xi măng nước của nó.
Giáo sư Duff Abrams lần đầu tiên mô tả mối quan hệ giữa tỷ lệ xi măng nước (w/c) và cường độ nén vào năm 1918 [1], và hình thành cái mà ngày nay được gọi là luật của Abram: Hồi Sức mạnh nén của tỷ lệ nước/xi măng bê tông. Ngoài việc kiểm soát cường độ nén, tỷ lệ xi măng nước (w/cm) hiện được ưa chuộng vì nó nhận ra việc thay thế xi măng Portland bằng các vật liệu xi măng bổ sung như tro bay và xỉ. Nó cũng là một tham số chính của độ bền cụ thể. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hỗn hợp bê tông có W/cm thấp hơn ~ 0,45 là bền trong môi trường hung hăng, chẳng hạn như các khu vực tiếp xúc với chu kỳ đóng băng với muối khử trùng hoặc các khu vực có nồng độ sunfat cao trong đất.
Lỗ chân lông mao dẫn là một phần vốn có của bùn xi măng. Chúng bao gồm không gian giữa các sản phẩm hydrat hóa xi măng và các hạt xi măng không có nước từng chứa đầy nước. . Khi lỗ chân lông mao quản được kết nối, chất lỏng từ môi trường bên ngoài có thể di chuyển qua dán. Hiện tượng này được gọi là thâm nhập và phải được giảm thiểu để đảm bảo độ bền. Cấu trúc vi mô của hỗn hợp bê tông bền là các lỗ chân lông được phân đoạn thay vì kết nối. Điều này xảy ra khi w/cm nhỏ hơn ~ 0,45.
Mặc dù rất khó để đo chính xác W/cm của bê tông cứng, một phương pháp đáng tin cậy có thể cung cấp một công cụ đảm bảo chất lượng quan trọng để điều tra bê tông đúc cứng tại chỗ. Kính hiển vi huỳnh quang cung cấp một giải pháp. Đây là cách nó hoạt động.
Kính hiển vi huỳnh quang là một kỹ thuật sử dụng nhựa epoxy và thuốc nhuộm huỳnh quang để chiếu sáng các chi tiết của vật liệu. Nó được sử dụng phổ biến nhất trong khoa học y tế, và nó cũng có các ứng dụng quan trọng trong khoa học vật liệu. Ứng dụng có hệ thống của phương pháp này trong bê tông đã bắt đầu gần 40 năm trước tại Đan Mạch [3]; Nó đã được tiêu chuẩn hóa ở các quốc gia Bắc Âu vào năm 1991 để ước tính W/C của bê tông cứng và được cập nhật vào năm 1999 [4].
Để đo w/cm của vật liệu dựa trên xi măng (ví dụ: bê tông, vữa và vữa), epoxy huỳnh quang được sử dụng để tạo ra một phần mỏng hoặc khối bê tông với độ dày khoảng 25 micron hoặc 1/1000 inch (Hình 2). Quá trình này liên quan đến lõi bê tông hoặc xi lanh được cắt thành các khối bê tông phẳng (được gọi là khoảng trống) với diện tích khoảng 25 x 50 mm (1 x 2 inch). Khoảng trống được dán vào một phiến kính, được đặt trong buồng chân không và nhựa epoxy được giới thiệu dưới chân không. Khi w/cm tăng, kết nối và số lượng lỗ chân lông sẽ tăng lên, do đó, nhiều epoxy sẽ xâm nhập vào dán. Chúng tôi kiểm tra các mảnh dưới kính hiển vi, sử dụng một bộ bộ lọc đặc biệt để kích thích thuốc nhuộm huỳnh quang trong nhựa epoxy và lọc các tín hiệu dư thừa. Trong những hình ảnh này, các khu vực màu đen đại diện cho các hạt tổng hợp và các hạt xi măng không bảo vệ. Độ xốp của cả hai về cơ bản là 0%. Vòng tròn màu xanh lá cây sáng là độ xốp (không phải độ xốp) và độ xốp về cơ bản là 100%. Một trong những tính năng này, chất có màu xanh lá cây lốm đốm là một hỗn hợp (Hình 2). Khi độ xốp W/cm và mao quản của bê tông tăng, màu xanh lá cây độc đáo của dán trở nên sáng hơn và sáng hơn (xem Hình 3).
Hình 2. Vi mô huỳnh quang của các mảnh cho thấy các hạt tổng hợp, khoảng trống (V) và dán. Chiều rộng trường ngang là ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao và DRP, một công ty Twining
Hình 3. Các vi sóng huỳnh quang của các mảnh cho thấy khi W/cm tăng lên, dán màu xanh lá cây dần trở nên sáng hơn. Những hỗn hợp này được sục khí và chứa tro bay. Chunyu Qiao và DRP, một công ty Twining
Phân tích hình ảnh liên quan đến việc trích xuất dữ liệu định lượng từ hình ảnh. Nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau, từ kính hiển vi viễn thám. Mỗi pixel trong một hình ảnh kỹ thuật số về cơ bản trở thành một điểm dữ liệu. Phương pháp này cho phép chúng ta gắn các số vào các mức độ sáng màu xanh lá cây khác nhau được thấy trong những hình ảnh này. Trong khoảng 20 năm qua, với cuộc cách mạng trong điện toán máy tính để bàn và thu nhận hình ảnh kỹ thuật số, phân tích hình ảnh giờ đây đã trở thành một công cụ thực tế mà nhiều nhà kính hiển vi (bao gồm cả các nhà hóa chất bê tông) có thể sử dụng. Chúng ta thường sử dụng phân tích hình ảnh để đo độ xốp mao quản của bùn. Theo thời gian, chúng tôi thấy rằng có một mối tương quan thống kê hệ thống mạnh mẽ giữa W/cm và độ xốp mao quản, như trong hình dưới đây (Hình 4 và Hình 5)).
Hình 4. Ví dụ về dữ liệu thu được từ các vi sóng huỳnh quang của các phần mỏng. Biểu đồ này biểu thị số lượng pixel ở một mức màu xám đã cho trong một máy chụp ảnh quang học duy nhất. Ba đỉnh tương ứng với các tập hợp (đường cong màu cam), dán (diện tích màu xám) và khoảng trống (đỉnh không được lấp đầy ở phía bên phải). Đường cong của dán cho phép người ta tính toán kích thước lỗ rỗng trung bình và độ lệch chuẩn của nó. Chunyu Qiao và DRP, Công ty Twining Hình 5. Biểu đồ này tóm tắt một loạt các phép đo mao quản trung bình W/cm và khoảng tin cậy 95% trong hỗn hợp bao gồm xi măng nguyên chất, xi măng tro bay và chất kết dính pozzolan tự nhiên. Chunyu Qiao và DRP, một công ty Twining
Trong phân tích cuối cùng, ba thử nghiệm độc lập được yêu cầu để chứng minh rằng bê tông tại chỗ tuân thủ đặc tả thiết kế hỗn hợp. Càng xa càng tốt, lấy các mẫu lõi từ các vị trí đáp ứng tất cả các tiêu chí chấp nhận, cũng như các mẫu từ các vị trí liên quan. Lõi từ bố cục được chấp nhận có thể được sử dụng làm mẫu điều khiển và bạn có thể sử dụng nó như một điểm chuẩn để đánh giá sự tuân thủ của bố cục có liên quan.
Theo kinh nghiệm của chúng tôi, khi các kỹ sư có hồ sơ thấy dữ liệu thu được từ các thử nghiệm này, họ thường chấp nhận vị trí nếu các đặc điểm kỹ thuật quan trọng khác (như cường độ nén) được đáp ứng. Bằng cách cung cấp các phép đo định lượng của W/CM và yếu tố hình thành, chúng ta có thể vượt ra ngoài các bài kiểm tra được chỉ định cho nhiều công việc để chứng minh rằng hỗn hợp trong câu hỏi có các thuộc tính sẽ chuyển thành độ bền tốt.
David Rothstein, Tiến sĩ, PG, FACI là nhà viết hoa chính của DRP, một công ty Twining. Ông có hơn 25 năm kinh nghiệm về học thuật chuyên nghiệp và cá nhân kiểm tra hơn 10.000 mẫu từ hơn 2.000 dự án trên khắp thế giới. Tiến sĩ Chunyu Qiao, nhà khoa học trưởng của DRP, một công ty Twining, là một nhà khoa học địa chất và vật liệu với hơn mười năm kinh nghiệm trong các vật liệu xi măng và các sản phẩm đá tự nhiên và chế biến. Chuyên môn của ông bao gồm việc sử dụng phân tích hình ảnh và kính hiển vi huỳnh quang để nghiên cứu độ bền của bê tông, đặc biệt nhấn mạnh vào thiệt hại do muối khử, phản ứng kiềm-silicon và tấn công hóa học trong các nhà máy xử lý nước thải.
Thời gian đăng: Tháng 9-07-2021