Nýjar framfarir í gæðaeftirliti á steinsteyptum gangstéttum geta veitt mikilvægar upplýsingar um gæði, endingu og samræmi við blönduð hönnunarreglugerðir.
Neyðarástand getur komið upp við gerð steypts hellulagnar og verktaki þarf að staðfesta gæði og endingu steypu sem steypt er á staðnum. Þessi atvik fela í sér rigningu við steypu, eftir ásetningu herðiefna, rýrnun og sprungur innan nokkurra klukkustunda eftir steypu og vandamál með áferð og herðingu steypu. Jafnvel þótt styrkkröfur og aðrar efnisprófanir séu uppfylltar geta verkfræðingar krafist þess að hlutar slitlagsins séu fjarlægðir og skipt út vegna þess að þeir hafa áhyggjur af því hvort efnin sem steypt er á staðnum uppfylli forskriftir blöndunnar.
Í þessu tilviki geta jarðfræði og aðrar viðbótar (en faglegar) prófunaraðferðir veitt mikilvægar upplýsingar um gæði og endingu steypublandna og hvort þær uppfylla vinnuforskriftir.
Mynd 1. Dæmi um flúrljómunarsmásjármyndir af steypupasta við 0,40 w/c (efra vinstra hornið) og 0,60 w/c (efra hægra hornið). Myndin neðst til vinstri sýnir tækið til að mæla viðnám steypusívalnings. Myndin neðst til hægri sýnir sambandið milli rúmmálsviðnáms og w/c. Chunyu Qiao og DRP, fyrirtæki í eigu Twining.
Lögmál Abrams: „Þrýstiþol steypublöndu er í öfugu hlutfalli við hlutfall vatns og sements.“
Prófessor Duff Abrams lýsti fyrst tengslum vatns-sementshlutfalls (w/c) og þrýstiþols árið 1918 [1] og setti fram það sem nú er kallað lögmál Abrams: „Þrýstiþol steypu Vatns-sementshlutfall.“ Auk þess að stjórna þrýstiþolinu er vatnssementshlutfallið (w/cm) nú vinsælt þar sem það tekur mið af því að Portland-sement er skipt út fyrir viðbótar sementsefni eins og flugösku og gjall. Það er einnig lykilþáttur í endingu steypu. Margar rannsóknir hafa sýnt að steypublöndur með w/cm lægra en ~0,45 eru endingargóðar í erfiðu umhverfi, svo sem á svæðum sem verða fyrir frost-þíðingu með afísingarsöltum eða á svæðum þar sem mikil súlfatsþéttni er í jarðveginum.
Háræðasótur eru óaðskiljanlegur hluti af sementsblöndu. Þær mynda bilið milli sementsvökvunarafurða og óvötnaðra sementagna sem eitt sinn voru fylltar af vatni. [2] Háræðasótur eru mun fínni en fastar eða meðfylgjandi svitaholur og ætti ekki að rugla þeim saman við þær. Þegar háræðasóturnar eru tengdar saman getur vökvi úr ytra umhverfi flust í gegnum blönduna. Þetta fyrirbæri kallast gegndræpi og verður að lágmarka það til að tryggja endingu. Örbygging endingargóðrar steypublöndu er sú að svitaholurnar eru sundraðar frekar en tengdar saman. Þetta gerist þegar w/cm er minna en ~0,45.
Þótt það sé alræmt erfitt að mæla nákvæmlega w/cm í harðnuðum steinsteypu, getur áreiðanleg aðferð veitt mikilvægt gæðaeftirlitstæki við rannsóknir á harðnuðum staðsteyptum steinsteypu. Flúrljómunarsmásjá veitir lausn. Svona virkar það.
Flúrljómunarsmásjá er tækni sem notar epoxy plastefni og flúrljómandi litarefni til að lýsa upp smáatriði í efnum. Hún er algengust í læknavísindum og hefur einnig mikilvæga notkun í efnisfræði. Kerfisbundin notkun þessarar aðferðar í steinsteypu hófst fyrir næstum 40 árum í Danmörku [3]; hún var stöðluð á Norðurlöndunum árið 1991 til að meta vatnsþéttni (w/c) í hertu steinsteypu og var uppfærð árið 1999 [4].
Til að mæla w/cm í sementsbundnum efnum (þ.e. steypu, múr og fúguefnum) er flúrljómandi epoxy notað til að búa til þunnan hluta eða steypublokk með þykkt upp á um það bil 25 míkron eða 1/1000 tommu (mynd 2). Ferlið felur í sér að steypukjarninn eða sívalningurinn er skorinn í flata steypublokka (kallaða eyður) með flatarmáli upp á um það bil 25 x 50 mm (1 x 2 tommur). Eyðublaðið er límt á gler, sett í lofttæmishólf og epoxy plastefni er sett inn í lofttæmi. Þegar w/cm eykst eykst tengingin og fjöldi sviga, þannig að meira epoxy mun komast inn í límið. Við skoðum flögurnar undir smásjá og notum sérstök síur til að örva flúrljómandi litarefni í epoxy plastefninu og sía út umfram merki. Á þessum myndum tákna svörtu svæðin agnir úr agnum og óvatnsbundnar sementagnir. Götnun þessara tveggja er í grundvallaratriðum 0%. Björt græni hringurinn er gegndræpið (ekki gegndræpið) og gegndræpið er í grundvallaratriðum 100%. Einn af þessum eiginleikum. Græna flekkótta „efnið“ er pasta (mynd 2). Þegar w/cm og háræðarholþéttni steypunnar eykst, verður einstaki græni litur pastasins bjartari og bjartari (sjá mynd 3).
Mynd 2. Flúrljómunarsmásjármynd af flögum sem sýnir samanlagðar agnir, holrúm (v) og mauk. Lárétt sviðsbreidd er ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao og DRP, fyrirtæki í eigu Twining.
Mynd 3. Flúrljómunarsmásjármyndir af flögum sýna að þegar w/cm eykst verður græna maukið smám saman bjartara. Þessar blöndur eru loftaðar og innihalda flugösku. Chunyu Qiao og DRP, fyrirtæki í eigu Twining.
Myndgreining felur í sér að draga út megindleg gögn úr myndum. Hún er notuð á mörgum mismunandi vísindasviðum, allt frá fjarkönnunarsmásjá. Hver pixla í stafrænni mynd verður í raun gagnapunktur. Þessi aðferð gerir okkur kleift að tengja tölur við mismunandi grænu birtustigin sem sjást á þessum myndum. Á síðustu 20 árum eða svo, með byltingu í tölvuaflinu og stafrænni myndatöku, hefur myndgreining nú orðið hagnýtt tæki sem margir smásjárfræðingar (þar á meðal steinsteypufræðingar) geta notað. Við notum oft myndgreiningu til að mæla háræðarholleika í leðjunni. Með tímanum komumst við að því að það er sterk kerfisbundin tölfræðileg fylgni milli w/cm og háræðarholleika, eins og sést á eftirfarandi mynd (mynd 4 og mynd 5)).
Mynd 4. Dæmi um gögn sem fengust úr flúrljómunarsmásjármyndum af þunnum sneiðum. Þetta línurit sýnir fjölda pixla við gefið grástig í einni smásjármynd. Topparnir þrír samsvara samanlögðum grófum efnum (appelsínugulur ferill), mauki (grár svæði) og holrúmi (ófylltur toppur lengst til hægri). Ferillinn á maukinu gerir kleift að reikna út meðalstærð pora og staðalfrávik þess. Chunyu Qiao og DRP, Twining Company Mynd 5. Þetta línurit sýnir röð af meðalháræðumælingum á w/cm og 95% öryggisbilum í blöndunni sem samanstendur af hreinu sementi, flugöskusementi og náttúrulegu pozzolan bindiefni. Chunyu Qiao og DRP, fyrirtæki í eigu Twining Company.
Að lokum þarf þrjár óháðar prófanir til að sanna að steypan á staðnum sé í samræmi við forskrift blönduhönnunar. Eins og kostur er skal fá kjarnasýni frá stöðum sem uppfylla öll viðurkenningarskilyrði, sem og sýni frá skyldum stöðum. Kjarninn úr samþykktu skipulagi má nota sem samanburðarsýni og hægt er að nota hann sem viðmið til að meta hvort viðkomandi skipulag uppfylli kröfur.
Okkar reynsla er sú að þegar verkfræðingar með sjúkraskrá sjá gögnin sem aflað er úr þessum prófunum, samþykkja þeir venjulega staðsetningu ef aðrir lykileiginleikar verkfræðinnar (eins og þjöppunarstyrkur) eru uppfylltir. Með því að veita megindlega mælingar á w/cm og myndunarstuðli getum við farið lengra en þær prófanir sem tilgreindar eru fyrir mörg verkefni til að sanna að viðkomandi blanda hefur eiginleika sem skila sér í góðri endingu.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI, er yfirsteinografi DRP, fyrirtækis í eigu Twining. Hann hefur meira en 25 ára reynslu sem jarðfræðing og skoðaði persónulega meira en 10.000 sýni frá meira en 2.000 verkefnum um allan heim. Dr. Chunyu Qiao, yfirvísindamaður DRP, fyrirtækis í eigu Twining, er jarðfræðingur og efnisfræðingur með meira en tíu ára reynslu af sementsefni og náttúrulegum og unnum bergafurðum. Sérþekking hans felur í sér notkun myndgreiningar og flúrljómunarsmásjár til að rannsaka endingu steinsteypu, með sérstakri áherslu á skemmdir af völdum afísingarsalta, basa-kísill efnahvarfa og efnaárása í skólphreinsistöðvum.
Birtingartími: 7. september 2021