Beton kaplamaların kalite güvencesindeki yeni gelişmeler kalite, dayanıklılık ve hibrit tasarım kurallarına uygunluk hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.
Beton kaplamanın inşaatı acil durumları görebilir ve yüklenicinin yerinde dökme betonun kalitesini ve dayanıklılığını doğrulaması gerekir.Bu olaylar arasında dökme işlemi sırasında yağmura maruz kalma, kür bileşiklerinin uygulanması sonrası, plastik büzülme ve döküldükten sonraki birkaç saat içinde çatlama ve betonun tekstüre edilmesi ve kürlenme sorunları yer alır.Mukavemet gereklilikleri ve diğer malzeme testleri karşılansa bile mühendisler, yerinde kullanılan malzemelerin karışım tasarımı spesifikasyonlarını karşılayıp karşılamadığı konusunda endişe duydukları için kaplama parçalarının sökülüp değiştirilmesini talep edebilirler.
Bu durumda petrografi ve diğer tamamlayıcı (ancak profesyonel) test yöntemleri, beton karışımlarının kalitesi, dayanıklılığı ve iş spesifikasyonlarını karşılayıp karşılamadığı hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.
Şekil 1. 0,40 w/c (sol üst köşe) ve 0,60 w/c (sağ üst köşe) beton macununun floresans mikroskobu mikrograflarına örnekler.Sol alt şekil, beton bir silindirin direncini ölçen cihazı göstermektedir.Sağ alttaki şekil hacim direnci ile w/c arasındaki ilişkiyi göstermektedir.Chunyu Qiao ve DRP, Eşleştirme Şirketi
Abram Yasası: “Beton karışımının basınç dayanımı, su-çimento oranıyla ters orantılıdır.”
Profesör Duff Abrams, su-çimento oranı (w/c) ile basınç dayanımı arasındaki ilişkiyi ilk kez 1918'de tanımladı [1] ve şu anda Abram yasası olarak adlandırılan şeyi formüle etti: “Betonun basınç dayanımı Su/çimento oranı.”Basınç dayanımını kontrol etmenin yanı sıra, su çimento oranı (w/cm) artık tercih edilmektedir çünkü Portland çimentosunun uçucu kül ve cüruf gibi tamamlayıcı çimentolama malzemeleriyle değiştirilmesini kabul etmektedir.Aynı zamanda betonun dayanıklılığının da önemli bir parametresidir.Birçok çalışma, w/cm'si ~0,45'ten düşük olan beton karışımlarının, buz çözücü tuzlarla donma-çözülme döngülerine maruz kalan alanlar veya toprakta yüksek konsantrasyonda sülfat 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 sürüklenmiş veya sıkışmış gözeneklerden çok daha incedir ve bunlarla karıştırılmamalıdır.Kılcal gözenekler bağlandığında, dış ortamdan gelen sıvı macun içinden geçebilir.Bu olguya penetrasyon denir ve dayanıklılığın sağlanması için en aza indirilmesi gerekir.Dayanıklı beton karışımının mikro yapısı, gözeneklerin birbirine bağlı olmak yerine bölümlere ayrılmış olmasıdır.Bu, w/cm ~0,45'ten az olduğunda meydana gelir.
Sertleşmiş betonun w/cm'sini doğru bir şekilde ölçmek herkesin bildiği gibi zor olmasına rağmen, güvenilir bir yöntem, sertleşmiş yerinde dökme betonun araştırılması için önemli bir kalite güvence aracı sağlayabilir.Floresan mikroskobu bir çözüm sağlar.Bu nasıl çalışır.
Floresan mikroskobu, malzemelerin ayrıntılarını aydınlatmak için epoksi reçine ve floresan boyaların kullanıldığı bir tekniktir.En yaygın olarak tıp bilimlerinde kullanılır ve malzeme biliminde de önemli uygulamalara sahiptir.Bu yöntemin betonda sistematik uygulaması yaklaşık 40 yıl önce Danimarka'da başlamıştır [3];sertleşmiş betonun su/çimento değerini tahmin etmek için 1991 yılında İskandinav ülkelerinde standartlaştırılmış ve 1999 yılında güncellenmiştir [4].
Çimento bazlı malzemelerin (yani beton, harç ve derz) 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 bloklar (boşluklar olarak adlandırılır) halinde kesilir.İşlenmemiş parça bir cam slayta yapıştırılır, bir vakum odasına yerleştirilir ve epoksi reçinesi vakum altında uygulanır.W/cm arttıkça bağlantı ve gözenek sayısı artacak, dolayısıyla macuna daha fazla epoksi nüfuz edecektir.Epoksi reçinedeki floresan boyaları uyarmak ve fazla sinyalleri filtrelemek için bir dizi özel filtre kullanarak pulları mikroskop altında inceliyoruz.Bu görüntülerde siyah alanlar agrega parçacıklarını ve hidratlanmamış çimento parçacıklarını temsil etmektedir.İkisinin gözenekliliği temel olarak %0'dır.Parlak yeşil daire gözenekliliktir (gözeneklilik değil) ve gözeneklilik temel olarak %100'dür.Bu özelliklerden biri de benekli yeşil “madde”nin macun kıvamında olmasıdır (Şekil 2).Betonun w/cm ve kılcal gözenekliliği arttıkça, hamurun kendine özgü yeşil rengi giderek daha parlak hale gelir (bkz. Şekil 3).
Şekil 2. Toplanmış parçacıkları, boşlukları (v) ve macunu gösteren pulların floresans mikrografı.Yatay alan genişliği ~ 1,5 mm'dir.Chunyu Qiao ve DRP, Eşleştirme Şirketi
Şekil 3. Pulların floresans mikrografları, w/cm arttıkça yeşil macunun giderek daha parlak hale geldiğini göstermektedir.Bu karışımlar havalandırılmıştır ve uçucu kül içerir.Chunyu Qiao ve DRP, Eşleştirme Şirketi
Görüntü analizi, görüntülerden niceliksel verilerin çıkarılmasını içerir.Uzaktan algılama mikroskobuna kadar pek çok farklı bilimsel alanda kullanılmaktadır.Dijital görüntüdeki her piksel esasen bir veri noktası haline gelir.Bu yöntem, bu görüntülerde görülen farklı yeşil parlaklık düzeylerine sayılar eklememize olanak tanır.Yaklaşık son 20 yılda, masaüstü bilgi işlem gücünde ve dijital görüntü elde etmede yaşanan devrimle birlikte görüntü analizi artık birçok mikroskopistin (beton petrolologları dahil) kullanabileceği pratik bir araç haline geldi.Bulamacın kılcal gözenekliliğini ölçmek için sıklıkla görüntü analizini kullanırız.Zamanla, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi w/cm ile kılcal gözeneklilik arasında güçlü bir sistematik istatistiksel korelasyon olduğunu bulduk (Şekil 4 ve Şekil 5)).
Şekil 4. İnce kesitlerin floresans mikrograflarından elde edilen verilere örnek.Bu grafik, tek bir fotomikrografta belirli bir gri seviyedeki piksel sayısını gösterir.Üç tepe noktası agregalara (turuncu eğri), macuna (gri alan) ve boşluğa (en sağdaki doldurulmamış tepe noktası) karşılık gelir.Macunun eğrisi ortalama gözenek boyutunun ve bunun standart sapmasının hesaplanmasına olanak sağlar.Chunyu Qiao ve DRP, Twining Şirketi Şekil 5. Bu grafik, saf çimento, uçucu kül çimentosu ve doğal puzolan bağlayıcıdan oluşan karışımdaki bir dizi w/cm ortalama kılcal ölçümleri ve %95 güven aralıklarını özetlemektedir.Chunyu Qiao ve DRP, Eşleştirme Şirketi
Son analizde, sahadaki betonun karışım tasarımı spesifikasyonuna uygunluğunu kanıtlamak için üç bağımsız test yapılması gerekmektedir.Mümkün olduğunca, tüm kabul kriterlerini karşılayan yerleştirmelerden çekirdek numunelerin yanı sıra ilgili yerleştirmelerden numuneler alın.Kabul edilen düzenin çekirdeği bir kontrol örneği olarak kullanılabilir ve bunu ilgili düzenin uyumluluğunu değerlendirmek için bir kıyaslama olarak kullanabilirsiniz.
Deneyimlerimize göre, kayıtları olan mühendisler bu testlerden elde edilen verileri gördüklerinde genellikle diğer temel mühendislik özelliklerinin (basınç dayanımı gibi) karşılanması durumunda yerleştirmeyi kabul ederler.W/cm ve oluşum faktörünün kantitatif ölçümlerini sağlayarak, birçok iş için belirlenen testlerin ötesine geçerek söz konusu karışımın iyi bir dayanıklılığa dönüşecek özelliklere sahip olduğunu kanıtlayabiliriz.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI, Bir Twining Şirketi olan DRP'nin baş litografi uzmanıdır.25 yıldan fazla profesyonel petrololog deneyimine sahiptir ve dünya çapında 2.000'den fazla projeden 10.000'den fazla numuneyi kişisel olarak denetlemiştir.Bir Twining Şirketi olan DRP'nin baş bilim adamı Dr. Chunyu Qiao, malzemeleri ve doğal ve işlenmiş kaya ürünlerini çimentolama konusunda on yıldan fazla deneyime sahip bir jeolog ve malzeme bilimcisidir.Uzmanlığı, betonun dayanıklılığını incelemek için görüntü analizi ve floresan mikroskobunun kullanımını içerir; özellikle buz çözücü tuzların, alkali-silisyum reaksiyonlarının ve atık su arıtma tesislerinde kimyasal saldırının neden olduğu hasara vurgu yapar.
Gönderim zamanı: Eylül-07-2021