التقدم في ضمان الجودة لتصميم مزيج الرصيف الخرساني باستخدام بيتروغرافيا ومجهر مضان

يمكن أن توفر التطورات الجديدة في ضمان الجودة للأرصفة الملموسة معلومات مهمة حول الجودة والمتانة والامتثال لرموز التصميم المختلطة.
يمكن أن يرى بناء الرصيف الخرساني حالات الطوارئ ، ويحتاج المقاول إلى التحقق من جودة ومتانة الخرسانة في مكانها. تشمل هذه الأحداث التعرض للأمطار أثناء عملية صب ، وبعد تطبيق مركبات المعالجة ، والانكماش البلاستيكي وساعات التكسير في غضون ساعات قليلة بعد أن تتدفق ، والخرسانة المشكلات والمعالجة. حتى إذا تم استيفاء متطلبات القوة واختبارات المواد الأخرى ، فقد يتطلب المهندسون إزالة واستبدال أجزاء الرصيف لأنهم قلقون بشأن ما إذا كانت المواد في الموقع تلبي مواصفات تصميم المزيج.
في هذه الحالة ، يمكن أن توفر أساليب الاختبار التكميلية الأخرى (ولكن المهنية) معلومات مهمة حول جودة ومتانة الخلطات الخرسانية وما إذا كانت تفي بمواصفات العمل.
الشكل 1. أمثلة على مجهرات مجهر مضان من عجينة الخرسانة عند 0.40 واط/م (الزاوية اليسرى العلوية) و 0.60 واط/م (الزاوية اليمنى العلوية). يوضح الشكل السفلي الأيسر الجهاز لقياس مقاومة اسطوانة خرسانية. يوضح الشكل الأيمن السفلي العلاقة بين مقاومة الحجم و/ج. Chunyu Qiao و DRP ، شركة توأمة
قانون أبرام: "إن قوة الضغط لخليط الخرسانة تتناسب عكسيا مع نسبة سمنت الماء."
وصف البروفيسور داف أبرامز لأول مرة العلاقة بين نسبة سمنت الماء (ث/ج) وقوة الضغط في عام 1918 [1] ، وصياغة ما يسمى الآن قانون أبرام: "قوة ضغط الماء/نسبة الأسمنت الخرسانية". بالإضافة إلى التحكم في قوة الضغط ، يتم الآن تفضيل نسبة أسمنت الماء (W/CM) لأنها تعترف باستبدال الأسمنت بورتلاند بمواد أسمنت تكميلية مثل الرماد المتطاير والخبث. وهي أيضًا معلمة رئيسية من المتانة الخرسانية. أظهرت العديد من الدراسات أن الخلائط الخرسانية مع ث/سم أقل من ~ 0.45 متينة في البيئات العدوانية ، مثل المناطق المعرضة لدورات ذوبان الجليد مع الأملاح أو المناطق التي يكون فيها ارتفاع تركيز الكبريتات في التربة.
المسام الشعرية هي جزء متأصل من ملاط ​​الأسمنت. وهي تتألف من المسافة بين منتجات ترطيب الأسمنت وجزيئات الأسمنت غير المليئة التي كانت مليئة بالماء. [2] المسام الشعرية أدق بكثير من المسام المحاصرة أو المحاصرة ويجب عدم الخلط بينها. عندما يتم توصيل المسام الشعرية ، يمكن للسوائل من البيئة الخارجية أن تتحول عبر العجينة. وتسمى هذه الظاهرة الاختراق ويجب تقليلها لضمان المتانة. البنية المجهرية لخليط الخرسانة المتينة هي أن المسام مجزأة بدلاً من توصيلها. يحدث هذا عندما يكون ث/سم أقل من ~ 0.45.
على الرغم من أنه من الصعب للغاية قياس د/سم من الخرسانة الملموسة بدقة ، إلا أن الطريقة الموثوقة يمكن أن توفر أداة مهمة لضمان الجودة للتحقيق في الخرسانة الملموسة الملموسة. يوفر الفحص المجهري مضان الحل. هذه هي الطريقة التي تعمل بها.
الفحص المجهري مضان هو تقنية تستخدم راتنج الايبوكسي والأصباغ الفلورية لإلقاء الضوء على تفاصيل المواد. يتم استخدامه بشكل شائع في العلوم الطبية ، كما أنه يحتوي على تطبيقات مهمة في علوم المواد. بدأ التطبيق المنهجي لهذه الطريقة بالخرسانة منذ ما يقرب من 40 عامًا في الدنمارك [3] ؛ تم توحيده في بلدان الشمال في عام 1991 لتقدير W/C للخرسانة المتصلب ، وتم تحديثه في عام 1999 [4].
لقياس ث/سم للمواد القائمة على الأسمنت (أي الخرسانة ، الهاون ، والحشو) ، يتم استخدام الايبوكسي الفلورسنت لصنع قسم رفيع أو كتلة خرسانية بسمك حوالي 25 ميكرون أو 1/1000 بوصة (الشكل 2). تتضمن العملية أن يتم قطع النواة الملموسة أو الأسطوانة إلى كتل خرسانية مسطحة (تسمى الفراغات) بمساحة حوالي 25 × 50 مم (1 × 2 بوصة). يتم لصق الفراغ على شريحة زجاجية ، وضعت في غرفة فراغ ، ويتم إدخال راتنج الايبوكسي تحت الفراغ. مع زيادة ث/سم ، سوف يزداد اتصال وعدد المسام ، وبالتالي فإن المزيد من الايبوكسي سوف يخترق العجينة. ندرس الرقائق الموجودة أسفل المجهر ، باستخدام مجموعة من المرشحات الخاصة لإثارة الأصباغ الفلورية في راتنج الايبوكسي وتصفية الإشارات الزائدة. في هذه الصور ، تمثل المناطق السوداء الجسيمات الإجمالية وجزيئات الأسمنت غير المقيدة. مسامية الاثنين هي في الأساس 0 ٪. الدائرة الخضراء الزاهية هي المسامية (وليس المسامية) ، والمسامية هي في الأساس 100 ٪. واحدة من هذه الميزات "المادة" الخضراء المرقة هي معجون (الشكل 2). مع زيادة W/cm ومسامية شعرية للخرسانة ، يصبح اللون الأخضر الفريد للعجينة أكثر إشراقًا وأكثر إشراقًا (انظر الشكل 3).
الشكل 2. مجهرية مضان من الرقائق التي تظهر الجزيئات المجمعة ، الفراغات (V) واللصق. عرض المجال الأفقي هو ~ 1.5 مم. Chunyu Qiao و DRP ، شركة توأمة
الشكل 3. تظهر الصور المجهرية للفلور من الرقائق أنه مع زيادة ث/سم ، يصبح العجينة الخضراء أكثر إشراقًا تدريجياً. يتم تهوية هذه الخلائط وتحتوي على الرماد المتطاير. Chunyu Qiao و DRP ، شركة توأمة
يتضمن تحليل الصور استخراج البيانات الكمية من الصور. يتم استخدامه في العديد من المجالات العلمية المختلفة ، من مجهر الاستشعار عن بُعد. كل بكسل في صورة رقمية تصبح بشكل أساسي نقطة بيانات. تتيح لنا هذه الطريقة إرفاق أرقام بمستويات السطوع الأخضر المختلفة التي شوهدت في هذه الصور. على مدار العشرين عامًا الماضية أو نحو ذلك ، مع وجود ثورة في طاقة الحوسبة على سطح المكتب واكتساب الصور الرقمية ، أصبح تحليل الصور الآن أداة عملية يمكن أن يستخدمها العديد من علماء المجهريين (بما في ذلك خبراء الخرسانة). نستخدم في كثير من الأحيان تحليل الصور لقياس المسامية الشعرية للطيور. بمرور الوقت ، وجدنا أن هناك علاقة إحصائية منهجية قوية بين ث/سم والمسامية الشعرية ، كما هو مبين في الشكل التالي (الشكل 4 والشكل 5)).
الشكل 4. مثال على البيانات التي تم الحصول عليها من الصور المجهرية الفلورية للأقسام الرقيقة. يرسم هذا الرسم البياني عدد البكسلات على مستوى رمادي معين في صورة مجهرية واحدة. تتوافق القمم الثلاث مع المجاميع (منحنى البرتقال) ، واللصق (المنطقة الرمادية) ، والباطرة (الذروة غير المملوءة على أقصى اليمين). يسمح منحنى العجينة لأحد بحساب متوسط ​​حجم المسام وانحرافه المعياري. Chunyu Qiao و DRP ، الشركة التوأم الشكل 5. يلخص هذا الرسم البياني سلسلة من القياسات الشعرية في متوسط ​​ث/سم وفواصل الثقة 95 ٪ في الخليط المكون من الأسمنت النقي ، الأسمنت الرماد المتطاير ، وترابط بوزولان الطبيعي. Chunyu Qiao و DRP ، شركة توأمة
في التحليل النهائي ، هناك حاجة إلى ثلاثة اختبارات مستقلة لإثبات أن الخرسانة في الموقع تتوافق مع مواصفات تصميم المزيج. قدر الإمكان ، الحصول على عينات أساسية من المواضع التي تلبي جميع معايير القبول ، وكذلك عينات من المواضع ذات الصلة. يمكن استخدام جوهر التصميم المقبول كعينة تحكم ، ويمكنك استخدامها كمعيار لتقييم الامتثال للتخطيط ذي الصلة.
في تجربتنا ، عندما يرى المهندسون الذين لديهم سجلات البيانات التي تم الحصول عليها من هذه الاختبارات ، فإنهم عادة ما يقبلون الموضع إذا تم استيفاء خصائص هندسة رئيسية أخرى (مثل قوة الضغط). من خلال توفير قياسات كمية لـ W/CM وعامل التكوين ، يمكننا تجاوز الاختبارات المحددة للعديد من الوظائف لإثبات أن الخليط المعني له خصائص تترجم إلى متانة جيدة.
ديفيد روثستين ، دكتوراه ، PG ، FACI هو رئيس الطباعة الحجرية الرئيسية لشركة DRP ، شركة توأمة. لديه أكثر من 25 عامًا من خبرة أخصائي الخبراء المحترفين وتفتيش شخصياً أكثر من 10،000 عينة من أكثر من 2000 مشروع في جميع أنحاء العالم. الدكتور تشونيو تشياو ، كبير العلماء في شركة DRP ، وهي شركة توأم ، هي عالم جيولوجي وعالم مواد يتمتع بأكثر من عشر سنوات من الخبرة في مواد الأسمنت والمنتجات الصخرية الطبيعية والمعالجة. تتضمن خبرته استخدام تحليل الصور والمجهر الفلوري لدراسة متانة الخرسانة ، مع التركيز بشكل خاص على الأضرار الناجمة عن أملاح الأملاح ، وردود الفعل القلوية السيليكون ، والهجوم الكيميائي في مصانع معالجة مياه الصرف الصحي.