Novos desenvolvimentos na garantia de qualidade de pavimentos de concreto podem fornecer informações importantes sobre qualidade, durabilidade e conformidade com os códigos de design híbridos.
A construção do pavimento de concreto pode ver emergências e o contratado precisa verificar a qualidade e a durabilidade do concreto elenco no local. Esses eventos incluem exposição à chuva durante o processo de vazamento, pós-aplicação de compostos de cura, encolhimento de plástico e horas de rachaduras dentro de algumas horas após o derramamento e problemas de textura e cura concretos. Mesmo que os requisitos de força e outros testes de materiais sejam atendidos, os engenheiros podem exigir a remoção e a substituição das peças do pavimento, porque estão preocupadas se os materiais in situ atendem às especificações do projeto da mistura.
Nesse caso, a petrografia e outros métodos de teste complementares (mas profissionais) podem fornecer informações importantes sobre a qualidade e a durabilidade das misturas de concreto e se atendem às especificações do trabalho.
Figura 1. Exemplos de microscópio de fluorescência microscópio de pasta de concreto a 0,40 W/c (canto superior esquerdo) e 0,60 p/c (canto superior direito). A figura inferior esquerda mostra o dispositivo para medir a resistividade de um cilindro de concreto. A figura inferior direita mostra a relação entre resistividade de volume e w/c. Chunyu Qiao e DRP, uma empresa entrelaçada
A lei de Abrão: "A força de compressão de uma mistura de concreto é inversamente proporcional à sua proporção de água-cimento".
O professor Duff Abrams descreveu pela primeira vez a relação entre a relação de água-cimento (w/c) e a resistência à compressão em 1918 [1], e formulou o que agora é chamado de lei de Abrão: "A resistência à compressão da taxa de água/cimento de concreto". Além de controlar a resistência à compressão, a taxa de cimento de água (W/cm) agora é favorecida porque reconhece a substituição do cimento Portland por materiais de cimentação suplementares, como cinzas volantes e escória. É também um parâmetro -chave da durabilidade do concreto. Muitos estudos mostraram que as misturas de concreto com W/cm inferiores a ~ 0,45 são duráveis em ambientes agressivos, como áreas expostas a ciclos de congelamento-descida com sais de degelo ou áreas onde há uma alta concentração de sulfato no solo.
Os poros capilares são uma parte inerente da pasta de cimento. Eles consistem no espaço entre produtos de hidratação de cimento e partículas de cimento não hidratadas que antes eram preenchidas com água. [2] Os poros capilares são muito mais finos que os poros arrastados ou presos e não devem ser confundidos com eles. Quando os poros capilares são conectados, o fluido do ambiente externo pode migrar através da pasta. Esse fenômeno é chamado de penetração e deve ser minimizado para garantir a durabilidade. A microestrutura da mistura de concreto durável é que os poros são segmentados em vez de conectados. Isso acontece quando W/cm é menor que ~ 0,45.
Embora seja notoriamente difícil medir com precisão o W/cm de concreto endurecido, um método confiável pode fornecer uma importante ferramenta de garantia de qualidade para investigar o concreto endurecido fundido no local. A microscopia de fluorescência fornece uma solução. É assim que funciona.
A microscopia de fluorescência é uma técnica que usa resina epóxi e corantes fluorescentes para iluminar detalhes dos materiais. É mais comumente usado em ciências médicas e também possui aplicações importantes na ciência dos materiais. A aplicação sistemática desse método no concreto começou há quase 40 anos na Dinamarca [3]; Foi padronizado nos países nórdicos em 1991 para estimar o W/C de concreto endurecido e foi atualizado em 1999 [4].
Para medir o W/cm de materiais à base de cimento (ou seja, concreto, argamassa e rejunte), o epóxi fluorescente é usado para fazer uma seção fina ou bloco de concreto com uma espessura de aproximadamente 25 mícrons ou 1/1000 polegadas (Figura 2). O processo envolve o núcleo ou cilindro de concreto é cortado em blocos de concreto plano (chamados em branco) com uma área de aproximadamente 25 x 50 mm (1 x 2 polegadas). O espaço em branco é colado a uma lâmina de vidro, colocado em uma câmara de vácuo, e a resina epóxi é introduzida sob vácuo. À medida que o W/CM aumenta, a conectividade e o número de poros aumentam, portanto, mais epóxi penetrará na pasta. Examinamos os flocos sob um microscópio, usando um conjunto de filtros especiais para excitar os corantes fluorescentes na resina epóxi e filtrar sinais de excesso. Nessas imagens, as áreas pretas representam partículas agregadas e partículas de cimento não hidratadas. A porosidade dos dois é basicamente 0%. O círculo verde brilhante é a porosidade (não a porosidade) e a porosidade é basicamente 100%. Uma dessas características que a “substância” verde manchada é uma pasta (Figura 2). À medida que o W/CM e a porosidade capilar do concreto aumentam, a cor verde única da pasta se torna mais brilhante (veja a Figura 3).
Figura 2. Micrografia de fluorescência de flocos mostrando partículas agregadas, vazios (V) e pasta. A largura do campo horizontal é de ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao e DRP, uma empresa entrelaçada
Figura 3. As micrografias de fluorescência dos flocos mostram que, à medida que o W/CM aumenta, a pasta verde se torna gradualmente mais brilhante. Essas misturas são arejadas e contêm cinzas volantes. Chunyu Qiao e DRP, uma empresa entrelaçada
A análise de imagem envolve extrair dados quantitativos de imagens. É usado em muitos campos científicos diferentes, do microscópio de sensoriamento remoto. Cada pixel em uma imagem digital se torna essencialmente um ponto de dados. Esse método nos permite anexar números aos diferentes níveis de brilho verde vistos nessas imagens. Nos últimos 20 anos, com a revolução no poder de computação de desktop e na aquisição de imagens digitais, a análise de imagens agora se tornou uma ferramenta prática que muitos microscopistas (incluindo petrólogos concretos) podem usar. Frequentemente usamos a análise de imagem para medir a porosidade capilar da pasta. Com o tempo, descobrimos que existe uma forte correlação estatística sistemática entre W/cm e a porosidade capilar, como mostrado na figura a seguir (Figura 4 e Figura 5).
Figura 4. Exemplo de dados obtidos a partir de micrografias de fluorescência de seções finas. Este gráfico plota o número de pixels em um determinado nível cinza em um único fotomicrografia. Os três picos correspondem a agregados (curva laranja), pasta (área cinzenta) e vazios (pico não preenchido na extrema direita). A curva da pasta permite calcular o tamanho médio dos poros e seu desvio padrão. Chunyu Qiao e DRP, Twining Company Figura 5. Este gráfico resume uma série de medições capilares médias com c/cm e intervalos de confiança de 95% na mistura composta de cimento puro, cimento de cinzas volantes e fichário de pozzolano natural. Chunyu Qiao e DRP, uma empresa entrelaçada
Na análise final, são necessários três testes independentes para provar que o concreto no local está em conformidade com a especificação do design da mistura. Na medida do possível, obtenha amostras principais de canais que atendem a todos os critérios de aceitação, bem como amostras de canais relacionados. O núcleo do layout aceito pode ser usado como uma amostra de controle e você pode usá -lo como uma referência para avaliar a conformidade do layout relevante.
Em nossa experiência, quando os engenheiros com registros veem os dados obtidos a partir desses testes, eles geralmente aceitam a colocação se outras características de engenharia -chave (como resistência à compressão) forem atendidas. Ao fornecer medições quantitativas de W/CM e fator de formação, podemos ir além dos testes especificados para muitos trabalhos para provar que a mistura em questão possui propriedades que se traduzirão em boa durabilidade.
David Rothstein, Ph.D., PG, Faci é o principal litógrafo do DRP, uma empresa de entrega. Ele tem mais de 25 anos de experiência profissional de petrólogo e inspecionou pessoalmente mais de 10.000 amostras de mais de 2.000 projetos em todo o mundo. O Dr. Chunyu Qiao, cientista -chefe do DRP, uma empresa de turbilhão, é geóloga e cientista de materiais com mais de dez anos de experiência em materiais de cimentação e produtos rochosos naturais e processados. Sua experiência inclui o uso de análise de imagem e microscopia de fluorescência para estudar a durabilidade do concreto, com ênfase especial nos danos causados por sais de degelo, reações de alcalino-silício e ataque químico nas plantas de tratamento de águas residuais.
Tempo de postagem: set-07-2021