Beton kaplamaların kalite güvencesindeki yeni gelişmeler, kalite, dayanıklılık ve hibrit tasarım kodlarına uygunluk hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.
Beton kaldırım yapımında acil durumlar görülebilir ve müteahhitin yerinde dökülen betonun kalitesini ve dayanıklılığını doğrulaması gerekir. Bu olaylar arasında döküm işlemi sırasında yağmura maruz kalma, kürleme bileşiklerinin uygulanmasından sonra, dökümden birkaç saat sonra plastik büzülme ve çatlama ve beton doku ve kür sorunları yer alır. Mukavemet gereklilikleri ve diğer malzeme testleri karşılansa bile, mühendisler yerinde malzemelerin karışım tasarım özelliklerini karşılayıp karşılamadığı konusunda endişe duydukları için kaldırım parçalarının çıkarılmasını ve değiştirilmesini isteyebilirler.
Bu durumda petrografi ve diğer tamamlayıcı (ancak profesyonel) test yöntemleri, beton karışımlarının kalitesi ve dayanıklılığı ile iş şartnamelerine uyup uymadıkları hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.
Şekil 1. 0,40 w/c (sol üst köşe) ve 0,60 w/c (sağ üst köşe) oranlarında beton hamurunun floresan mikroskop mikrografilerinin örnekleri. Sol alttaki şekil, bir beton silindirin özdirencini ölçmek için kullanılan cihazı göstermektedir. Sağ alttaki şekil, hacim özdirenci ile w/c arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Chunyu Qiao ve DRP, bir Twining Şirketi
Abram Yasası: “Bir beton karışımının basınç dayanımı, su-çimento oranıyla ters orantılıdır.”
Profesör Duff Abrams, su-çimento oranı (s/çimento) ile basınç dayanımı arasındaki ilişkiyi ilk olarak 1918'de tanımladı [1] ve günümüzde Abram yasası olarak adlandırılan şeyi formüle etti: "Betonun basınç dayanımı Su/çimento oranı." Basınç dayanımını kontrol etmenin yanı sıra, su-çimento oranı (s/cm) günümüzde Portland çimentosunun uçucu kül ve cüruf gibi tamamlayıcı çimentolama malzemeleriyle değiştirilmesini tanıdığı için tercih edilmektedir. Ayrıca beton dayanıklılığının da önemli bir parametresidir. Birçok çalışma, s/cm'si ~0,45'ten düşük olan beton karışımlarının, buz çözücü tuzlarla donma-çözülme döngülerine maruz kalan alanlar veya toprakta yüksek sülfat konsantrasyonu bulunan alanlar gibi agresif ortamlarda dayanıklı olduğunu göstermiştir.
Kılcal gözenekler çimento bulamacının doğal bir parçasıdır. Çimento hidratasyon ürünleri ile bir zamanlar suyla dolu olan hidratlanmamış çimento parçacıkları arasındaki boşluktan oluşurlar. [2] Kılcal gözenekler, sürüklenen veya sıkışan gözeneklerden çok daha incedir ve onlarla karıştırılmamalıdır. Kılcal gözenekler birbirine bağlandığında, dış ortamdan gelen sıvı macun boyunca göç edebilir. Bu olguya penetrasyon denir ve dayanıklılığı sağlamak için en aza indirilmelidir. Dayanıklı beton karışımının mikro yapısı, gözeneklerin birbirine bağlı olmaktan ziyade bölümlenmiş olmasıdır. Bu, w/cm2 ~0,45'ten az olduğunda olur.
Sertleşmiş betonun w/cm'sini doğru bir şekilde ölçmek bilindiği üzere zor olsa da, güvenilir bir yöntem sertleşmiş yerinde dökülmüş betonu araştırmak için önemli bir kalite güvence aracı sağlayabilir. Floresan mikroskopisi bir çözüm sunar. İşleyiş şekli şöyledir.
Floresan mikroskopisi, malzemelerin ayrıntılarını aydınlatmak için epoksi reçine ve floresan boyalar kullanan bir tekniktir. En yaygın olarak tıp bilimlerinde kullanılır ve malzeme biliminde de önemli uygulamaları vardır. Bu yöntemin betonda sistematik uygulaması yaklaşık 40 yıl önce Danimarka'da başladı [3]; sertleştirilmiş betonun s/ç'sini tahmin etmek için 1991'de İskandinav ülkelerinde standartlaştırıldı ve 1999'da güncellendi [4].
Çimento esaslı malzemelerin (yani beton, harç ve derz dolgusu) w/cm'sini ölçmek için, yaklaşık 25 mikron veya 1/1000 inç kalınlığında ince bir kesit veya beton blok yapmak için floresan epoksi kullanılır (Şekil 2). İşlem şunları içerir: Beton çekirdek veya silindir, yaklaşık 25 x 50 mm (1 x 2 inç) alana sahip düz beton bloklara (boşluk olarak adlandırılır) kesilir. Boş, bir cam slayta yapıştırılır, bir vakum odasına yerleştirilir ve vakum altında epoksi reçinesi sokulur. w/cm arttıkça, bağlantı ve gözenek sayısı artacaktır, bu nedenle macuna daha fazla epoksi nüfuz edecektir. Pulları, epoksi reçinesindeki floresan boyaları uyarmak ve fazla sinyalleri filtrelemek için bir dizi özel filtre kullanarak bir mikroskop altında inceliyoruz. Bu görüntülerde, siyah alanlar agrega parçacıklarını ve hidratlanmamış çimento parçacıklarını temsil eder. İkisinin gözenekliliği temelde %0'dır. Parlak yeşil daire gözenekliliktir (gözeneklilik değil) ve gözeneklilik temelde %100'dür. Bu özelliklerden biri Benekli yeşil "madde" bir macundur (Şekil 2). Betonun w/cm ve kılcal gözenekliliği arttıkça, macunun benzersiz yeşil rengi giderek daha parlak hale gelir (bkz. Şekil 3).
Şekil 2. Birikmiş parçacıkları, boşlukları (v) ve macunu gösteren pulların floresan mikrografisi. Yatay alan genişliği ~ 1,5 mm'dir. Chunyu Qiao ve DRP, bir Twining Şirketi
Şekil 3. Pulların floresan mikrografları, w/cm arttıkça yeşil hamurun giderek daha parlak hale geldiğini göstermektedir. Bu karışımlar havalandırılmıştır ve uçucu kül içerir. Chunyu Qiao ve DRP, bir Twining Şirketi
Görüntü analizi, görüntülerden niceliksel veri çıkarmayı içerir. Uzaktan algılama mikroskobundan birçok farklı bilimsel alanda kullanılır. Dijital bir görüntüdeki her piksel esasen bir veri noktası haline gelir. Bu yöntem, bu görüntülerde görülen farklı yeşil parlaklık seviyelerine sayılar eklememizi sağlar. Son 20 yılda veya daha uzun bir süredir, masaüstü bilgisayar gücünde ve dijital görüntü ediniminde yaşanan devrimle birlikte, görüntü analizi artık birçok mikroskopistin (beton petrol uzmanları dahil) kullanabileceği pratik bir araç haline geldi. Genellikle bulamacın kılcal gözenekliliğini ölçmek için görüntü analizini kullanırız. Zamanla, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi (Şekil 4 ve Şekil 5) ) w/cm ile kılcal gözeneklilik arasında güçlü bir sistematik istatistiksel korelasyon olduğunu bulduk.
Şekil 4. İnce kesitlerin floresan mikrograflarından elde edilen veri örneği. Bu grafik, tek bir fotomikrografta belirli bir gri seviyedeki piksel sayısını çizer. Üç tepe, agregalara (turuncu eğri), macuna (gri alan) ve boşluğa (en sağdaki doldurulmamış tepe) karşılık gelir. Macunun eğrisi, ortalama gözenek boyutunu ve standart sapmasını hesaplamayı sağlar. Chunyu Qiao ve DRP, Twining Company Şekil 5. Bu grafik, saf çimento, uçucu kül çimentosu ve doğal puzolan bağlayıcıdan oluşan karışımda bir dizi w/cm ortalama kılcal ölçümü ve %95 güven aralıklarını özetler. Chunyu Qiao ve DRP, Twining Company
Son tahlilde, şantiye betonunun karışım tasarım spesifikasyonuna uyduğunu kanıtlamak için üç bağımsız test gereklidir. Mümkün olduğunca, tüm kabul kriterlerini karşılayan yerleşimlerden ve ilgili yerleşimlerden çekirdek örnekleri alın. Kabul edilen yerleşimden çekirdek, kontrol örneği olarak kullanılabilir ve ilgili yerleşimin uyumluluğunu değerlendirmek için bir kıstas olarak kullanabilirsiniz.
Deneyimlerimize göre, kayıtları olan mühendisler bu testlerden elde edilen verileri gördüklerinde, genellikle diğer temel mühendislik özellikleri (basınç dayanımı gibi) karşılanırsa yerleştirmeyi kabul ederler. w/cm ve oluşum faktörünün nicel ölçümlerini sağlayarak, söz konusu karışımın iyi dayanıklılığa dönüşecek özelliklere sahip olduğunu kanıtlamak için birçok iş için belirtilen testlerin ötesine geçebiliriz.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI, DRP, A Twining Company'nin baş litografçısıdır. 25 yılı aşkın profesyonel petrol uzmanı deneyimine sahiptir ve dünya çapında 2.000'den fazla projeden 10.000'den fazla numuneyi kişisel olarak incelemiştir. DRP, a Twining Company'nin baş bilim insanı olan Dr. Chunyu Qiao, çimentolama malzemeleri ve doğal ve işlenmiş kaya ürünleri konusunda on yılı aşkın deneyime sahip bir jeolog ve malzeme bilimcisidir. Uzmanlığı, özellikle buz çözücü tuzların, alkali-silikon reaksiyonlarının ve atık su arıtma tesislerindeki kimyasal saldırının neden olduğu hasara özel vurgu yaparak, betonun dayanıklılığını incelemek için görüntü analizi ve floresan mikroskopisinin kullanımını içerir.
Gönderi zamanı: Sep-07-2021