I novi sviluppi in l'assicurazione di a qualità di i pavimenti in cimentu ponu furnisce informazioni impurtanti nantu à a qualità, a durabilità è a conformità cù i codici di cuncepimentu ibridu.
A custruzzione di pavimentazione in cimentu pò vede emergenze, è l'imprenditore hà bisognu di verificà a qualità è a durabilità di u cimentu gettatu in situ. Questi eventi includenu l'esposizione à a pioggia durante u prucessu di colata, dopu l'applicazione di cumposti di stagionatura, ritiru plasticu è ore di screpolatura in poche ore dopu a colata, è prublemi di testurizazione è stagionatura di u cimentu. Ancu s'è i requisiti di resistenza è altri testi di materiale sò soddisfatti, l'ingegneri ponu richiede a rimuzione è a sustituzione di e parti di a pavimentazione perchè sò preoccupati di sapè se i materiali in situ rispondenu à e specificazioni di cuncepimentu di a mistura.
In questu casu, a petrografia è altri metudi di prova cumplementari (ma prufessiunali) ponu furnisce informazioni impurtanti nantu à a qualità è a durabilità di e miscele di cimentu è s'elle rispondenu à e specificazioni di travagliu.
Figura 1. Esempi di micrografie à microscopiu à fluorescenza di pasta di cimentu à 0,40 w/c (angulu superiore sinistro) è 0,60 w/c (angulu superiore destro). A figura in basso a sinistra mostra u dispusitivu per misurà a resistività di un cilindru di cimentu. A figura in basso a destra mostra a relazione trà a resistività di volume è w/c. Chunyu Qiao è DRP, una sucietà Twining
A lege d'Abram: "A resistenza à a compressione di una mistura di cimentu hè inversamente proporzionale à u so rapportu acqua-cimentu".
U prufessore Duff Abrams hà discrittu per a prima volta a relazione trà u rapportu acqua-cimentu (w/c) è a resistenza à a compressione in u 1918 [1], è hà furmulatu ciò chì oghje si chjama a lege d'Abram: "A resistenza à a compressione di u béton Rapportu acqua/cimentu". In più di cuntrullà a resistenza à a compressione, u rapportu acqua-cimentu (w/cm) hè oghje favuritu perchè ricunnosce a sustituzione di u cimentu Portland cù materiali cementanti supplementari cum'è a cenere volante è a scoria. Hè ancu un parametru chjave di a durabilità di u béton. Parechji studii anu dimustratu chì e miscele di béton cù w/cm inferiore à ~0,45 sò durevuli in ambienti aggressivi, cum'è e zone esposte à cicli di gelu-scongelamentu cù sali di scongelamentu o zone induve ci hè una alta concentrazione di sulfatu in u terrenu.
I pori capillari sò una parte inerente di a pasta di cimentu. Sò custituiti da u spaziu trà i prudutti d'idratazione di u cimentu è e particelle di cimentu micca idratate chì eranu una volta piene d'acqua. [2] I pori capillari sò assai più fini di i pori trascinati o intrappulati è ùn devenu micca esse cunfusi cun elli. Quandu i pori capillari sò cunnessi, u fluidu di l'ambiente esternu pò migrà attraversu a pasta. Stu fenomenu hè chjamatu penetrazione è deve esse minimizatu per assicurà a durabilità. A microstruttura di a mistura di cimentu durevule hè chì i pori sò segmentati piuttostu chè cunnessi. Questu accade quandu w/cm hè menu di ~0,45.
Ancu s'ellu hè notoriamente difficiule di misurà accuratamente u w/cm di u béton induratu, un metudu affidabile pò furnisce un strumentu impurtante di garanzia di qualità per investigà u béton induratu gettatu in situ. A microscopia à fluorescenza furnisce una suluzione. Eccu cumu funziona.
A microscopia à fluorescenza hè una tecnica chì usa resina epossidica è coloranti fluorescenti per illuminà i dettagli di i materiali. Hè più cumunamente aduprata in e scienze mediche, è hà ancu applicazioni impurtanti in a scienza di i materiali. L'applicazione sistematica di stu metudu in u béton hè cuminciata quasi 40 anni fà in Danimarca [3]; hè stata standardizata in i paesi nordici in u 1991 per stimà u rapportu aereu/cellulosa di u béton indurito, è hè stata aggiornata in u 1999 [4].
Per misurà u rapportu w/cm di i materiali à basa di cimentu (vale à dì cimentu, mortaiu è stuccatura), l'epossidu fluorescente hè adupratu per fà una sezione fina o un bloccu di cimentu cù un spessore di circa 25 micron o 1/1000 di pollice (Figura 2). U prucessu implica chì u core o cilindru di cimentu hè tagliatu in blocchi di cimentu piatti (chjamati spazii) cù una superficia di circa 25 x 50 mm (1 x 2 pollici). U spaziu hè incollatu à un vetru vetrino, piazzatu in una camera à vuoto, è a resina epossidica hè introdutta sottu vuoto. Cù l'aumentu di w/cm, a connettività è u numeru di pori aumenteranu, cusì più epossidu penetrerà in a pasta. Esaminemu i fiocchi sottu à un microscopiu, aduprendu un inseme di filtri speciali per eccità i coloranti fluorescenti in a resina epossidica è filtrà i segnali in eccessu. In queste immagini, e zone nere rapprisentanu particelle aggregate è particelle di cimentu non idratate. A porosità di i dui hè basicamente 0%. U cerchju verde brillanti hè a porosità (micca a porosità), è a porosità hè basicamente 100%. Una di queste caratteristiche A "sustanza" verde maculata hè una pasta (Figura 2). À misura chì a porosità w/cm è capillare di u béton aumentanu, u culore verde unicu di a pasta diventa sempre più luminosu (vede Figura 3).
Figura 2. Micrografia di fluorescenza di fiocchi chì mostranu particelle aggregate, vuoti (v) è pasta. A larghezza di u campu urizzuntale hè ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao è DRP, una sucietà Twining
Figura 3. E micrografie di fluorescenza di i fiocchi mostranu chì à misura chì u w/cm aumenta, a pasta verde diventa gradualmente più luminosa. Queste miscele sò aerate è cuntenenu cenere volante. Chunyu Qiao è DRP, una sucietà Twining
L'analisi di l'imagine implica l'estrazione di dati quantitativi da l'imagine. Hè aduprata in parechji campi scientifichi diversi, da u microscopiu di teledetezione. Ogni pixel in una imagine digitale diventa essenzialmente un puntu di dati. Stu metudu ci permette di attaccà numeri à i diversi livelli di luminosità verde visti in queste imagine. In l'ultimi 20 anni circa, cù a rivoluzione in a putenza di l'informatica desktop è l'acquisizione di l'imagine digitale, l'analisi di l'imagine hè diventata avà un strumentu praticu chì parechji microscopisti (cumpresi i petrologhi di u béton) ponu aduprà. Spessu usemu l'analisi di l'imagine per misurà a porosità capillare di a sospensione. Cù u tempu, avemu trovu chì ci hè una forte currelazione statistica sistematica trà w/cm è a porosità capillare, cum'è mostratu in a figura seguente (Figura 4 è Figura 5)).
Figura 4. Esempiu di dati ottenuti da micrografie di fluorescenza di sezioni fini. Stu graficu traccia u numeru di pixel à un livellu di grisgiu datu in una sola fotomicrografia. I trè picchi currispondenu à aggregati (curva aranciu), pasta (zona grisgia) è viotu (piccu micca pienu à l'estrema diritta). A curva di a pasta permette di calculà a dimensione media di i pori è a so deviazione standard. Chunyu Qiao è DRP, Twining Company Figura 5. Stu graficu riassume una seria di misurazioni capillari medie w/cm è intervalli di fiducia di 95% in a mistura cumposta da cimentu puru, cimentu di cenere volante è legante pozzolanu naturale. Chunyu Qiao è DRP, una Twining Company
In l'analisi finale, sò necessarii trè testi indipendenti per pruvà chì u béton in situ hè cunforme à e specificazioni di cuncepimentu di a mistura. In quantu pussibule, ottene campioni di carote da piazzamenti chì rispondenu à tutti i criteri d'accettazione, è ancu campioni da piazzamenti correlati. A carota di u layout accettatu pò esse aduprata cum'è campione di cuntrollu, è pudete aduprà cum'è benchmark per valutà a cunfurmità di u layout pertinente.
Sicondu a nostra sperienza, quandu l'ingegneri cù registri vedenu i dati ottenuti da sti testi, di solitu accettanu u piazzamentu se altre caratteristiche ingegneristiche chjave (cum'è a resistenza à a compressione) sò soddisfatte. Fornendu misurazioni quantitative di w/cm è di u fattore di furmazione, pudemu andà al di là di i testi specificati per parechji travagli per dimustrà chì a mistura in quistione hà proprietà chì si traducenu in una bona durabilità.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI hè u litografu principale di DRP, una sucietà Twining. Hà più di 25 anni di sperienza prufessiunale cum'è petrologu è hà ispezionatu personalmente più di 10.000 campioni da più di 2.000 prughjetti in u mondu sanu. U duttore Chunyu Qiao, u scientistu principale di DRP, una sucietà Twining, hè un geologu è un scientistu di i materiali cù più di dece anni di sperienza in materiali di cementazione è prudutti di roccia naturali è trasfurmati. A so cumpetenza include l'usu di l'analisi di l'imagine è a microscopia à fluorescenza per studià a durabilità di u béton, cù una enfasi particulare nantu à i danni causati da i sali di scongelamentu, e reazzioni alcali-siliciu è l'attaccu chimicu in l'impianti di trattamentu di l'acque reflue.
Data di publicazione: 07 di settembre di u 2021