Карта подбора состава бетона образец: Страница не найдена – +74993471716 заказать – купить бетон, смеси, растворы, цена за куб. Москва и область

Содержание

Карта подбора состава бетонной смеси образец

карта подбора состава бетонной смеси образец

Расчет состава бетонной смеси с заданными свойствами. Изготовлено серий контрольных образцов размером _см, с маркировкой _. После приобретения БСУ возникла необходимость подбора составов бетонных смесей. Рабочий состав бетона принимают при переходе на другой номинальный образец и дальше при получение новой. Существуют основные рецепты, которыми руководствуются на производстве, регулируя состав бетонной смеси. Расчет степени уплотнения при подборе состава | Расчеты характеристик бетона от состава до. Подвижные и малоподвижные бетонные смеси применяют более широко из-за сравнительной легкости. Продажа и доставка бетона * Прочность бетонных образцов будет колебаться, отклоняясь от среднего значения в. Получена карточка подбора состава бетонной смеси на. ПОДБОР НОМИНАЛЬНОГО. Область применения: производство, строительство. Подбор состава бетонной смеси производится с целью получения смеси с заданными свойствами. В её состав входят щебень, песок, цемент и пластификаторы,.Режим твердения образцов должен быть таким. Не секрет, что от правильного подбора состава бетонных смесей зависит конечный результат – долговечность, прочность и надежность бетонного фундамента. Задание на подбор состава бетона. Журнал испытания образцов,взятых из асфальтобетонной смеси, взятых из смесителя. Подбор состава бетонной смеси. Прочность и долговечность монолитных бетонных конструкций фундаментов напрямую. Б) и загрузку бетонной смеси заданного состава (смГОСТ 10180-90 Бетоны. В данной статье приведен список примеров результатов предварительного расчета состава бетонной смеси для. Журнал подбора состава бетонной смеси (бетона). АКТ отбора образцов (проб) бетонной смеси. По вашему запросу найдено : образец паспорт качества документ о качестве бетонной смеси. Состав бетонной смеси и водо-цементное отношение, № карточки подбора состава. Соломенцев А.Б. Бетоны: требования, подбор состава, испытания бетонных смесей и контрольных образцов бетона.Состав бетона необходимо подбирать в соответствии с требованиями. Рекомендации Рекомендации по подбору составов тяжелых и. Она так податлива, но так глубоко — до на смеси, поскольку вообще так и бетонные. И второй вопрос: достаточно ли для образцов газобетона проверки. Заказчика Подбор состава бетона плит, Плиты из пробных замесов. Предварительный расчет состава бетонной смеси равен (в кг):. Настоящую типовую технологическую карту рекомендуется применять при разработке проектов. Задание для подбора состава смеси бетонной. При тепловлажностной обработке образцов испытание ведут через. Подбор состава бетонной смеси следует производить с целью получения бетона с техническими характеристиками (. Подбор состава бетона зависит от того, для каких целей идет. При подборе состава бетонной смеси должны применяться те же материалы, Подбор состава бетона. Макет из архива типографии РИОН: бланк RA0246.Правила подбора состава. В заключительной части подбора состава бетона следует произвести расчет дозировки составляющих бетонной смеси. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДБОРА СОСТАВА Водоцементное отношение. Из состава бетонной смеси с. В итоге подбора состава должны быть выполнены два основных условия: бетон должен иметь заданную прочность, а бетонная смесь — заданную. Подбором состава бетонной смеси занимается. Подбор состава бетона: расчет пористости. Из полученного начального состава бетонной смеси изготавливают контрольные образцы для. Подбор состава бетонной смеси состоит в том, чтобы для принятых материалов в соответствии. Ежегодно создаются уникальные составы бетонных смесей, которые не применялись ранее, для. Подбор состава бетона должен выполняться лабораторией предприятия-изготовителя бетонной смеси. Состав бетона по карте подбора В20 F300. Программа подсчитывает компоненты состава бетонной смеси, чтобы впоследствии создать образцы для испытания.Подбор состава сводится к установлению рационального соотношения между составляющими материалами. Подбор состава бетона следует производить в соответствии с требованиями. Друзья, пишу дипломную работу, необходимо расчитать состав бетонной смеси для. Изготовление непосредственно самой балясины начинается с приготовления бетонной смеси. Документ О Качестве Бетонной Смеси Образец. Одним из таких вопросов является подбор состава, такого, чтобы то место, где он используется, прослужило. Либо нужно производить подбор состава и испытание образцов. Акт отбора проб бетонной смеси. Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ уплотнения образцов при подборе состава бетонной смеси, вклкяаюший подъем прессуюшего давления до. В инете нашел методику упрощеного подбора состава бетона изучив, его в. Подбор состава бетонной смеси: полевой, компьютерный методы. Уплотнение легкобетонной смеси в образцах и их термообработка. Данную информацию представляют в картах подбора состава бетона.

<center><ins class="adsbygoogle" style="display:block" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="3076124593" data-ad-format="auto" data-full-width-responsive="true"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></center><div id="yandex_rtb_5" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744182-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744182-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_5",blockId:rtbBlockID,pageNumber:5,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_5").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_5");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script><center><ins class="adsbygoogle" style="display:inline-block;width:580px;height:400px" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="8813674614"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></center><div id="yandex_rtb_4" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744182-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744182-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_4",blockId:rtbBlockID,pageNumber:4,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_4").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_4");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script>

Состав бетонной смеси для устройства _ (покрытия, основания) на автомобильной дороге _ с ПК _ до.В соответствии с правилами подбора состава по ГОСТ 27006-86 подобран состав бетона без добавки с расходом материалов, кг/м3.Карта трудового процесса.Режим твердения образцов должен соответствовать принятому.Чтобы сократить риск появления трещин, важно правильно подобрать состав бетонной смеси.Карта подбора состава бетонной смеси образец хочет знать, каким.Подбор состава бетонной смеси и расчет материалов на замес бетономешалки.Испытание бетонной смеси и изготовление контрольных образцов бетона должно быть начато не позднее чем через 10 мин после.Используемые материалы: вяжущее (портландцемент), щебень, арматура, песок, вода.Журнал подбора состава бетонной смеси – один из важнейших строительных документов.

Подбор состава бетона/раствора | «Политех-СКиМ-Тест» Строительная лаборатория с Росаккредитацией

Лаборатория аккредитована в области подбора состава: тяжёлого, легкого, ячеистого и плотного силикатного, а также специального бетона.

Актуальность испытаний: правильно подобранный состав экономит время и финансовую составляющую строительства, а также обеспечивает полученный бетон требуемыми характеристиками: прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и т.д. Состав подбирается под конкретный объект и конкретные конструкции, с учетом армирования, погодных условий, доступа на объект, пожеланий заказчика и т.д.

Подбор состава бетона можно проводить в комплексе с разработкой технологического регламента производства бетонных работ.

Наша лаборатория оснащена всем необходимым оборудованием для качественного подбора состава с проверкой всех требуемых характеристик. Подбор состава бетона включает в себя определение номинального состава, расчет и корректировку рабочего состава. Для подбора состава необходимо утвержденное задание для конструкций конкретной номенклатуры, изготовляемых из бетона одного вида и качества по определенной технологии.

Нормативные документы: ГОСТ 27006-86 Бетоны. Правила подбора состава.

Этапы проведения испытаний:

Выбор и определение необходимых характеристик для материалов, из которых будет изготавливаться бетон;
Расчёт 1 состава;
Расчёт дополнительных составов, отличающихся от 1 состава в большую или меньшую сторону;
Изготовление в лаборатории пробных замесов всех составов, с отбором проб для контроля характеристик бетонной смеси и характеристик по контрольным образцам;
Обработка результатов с выявлением зависимостей между 1 и дополнительными составами;
Назначение номинального состава бетона, обеспечивающего получение бетонной смеси и бетона с заданными характеристиками при минимальном расходе вяжущего;
Назначение и корректировка рабочего состава бетона (подробнее этапы и требования к подбору состава см. в ГОСТ 27006-86).

Сроки проведения работ: более месяца.

С расценками на подбор состава Вы можете ознакомиться на странице с ценами.

Подбор состава бетона в Ставрополе компания Стройресурс СК

Правильный подбор состава бетона позволит существенно сэкономить смету расходов на строительство объекта в Ставрополе. Расчет заключается в установлении наиболее точного соотношения компонентов (песка, гравия, цемента, воды и щебня). Нужные параметры обеспечивают требуемую подвижность и жесткость смеси для принятого способа ее уплотнения, включая получение бетоном нужной степени прочности (морозостойкости, плотности и водонепроницаемости) в заданный период времени при сокращении издержек на закупку материала.

Для выполнения требуемых подсчетов следует знать данные о бетоне, возводимой конструкции, отчеты об испытаниях материала, используемых для приготовления строительной смеси. В результате проектная конструкция получит необходимую прочность и долгий срок эксплуатации, стойкость к атмосферным осадкам, водо- и огнеупорность.

Компания ООО «Стройресурс СК» предлагает услуги по подбору состава бетона. Учитывая будущее использование материала и особенности постройки, наши специалисты высчитают верные параметры ингредиентов. После этого в стенах лаборатории сотрудники проведут исследования, выполнят пробные замесы.

Показатели качества

Бетон – стройматериал, получаемый синтетическим путем. Для достижения нужного состава с приемлемыми значениями прочности и качества следует верно подобрать компоненты раствора, обоснованно и в точных пропорциях. Дополнительно следует перемещать все элементы и уплотнить их определенным объемом воды.

Для получения добавочных свойств и прочности состава необходимо добавлять различные компоненты. В качестве мелких заполнителей производители используют разные пески, гравий и щебень. На характеристики бетона влияет и качество применяемых материалов. Именно поэтому важно подобрать все элементы с учетом требований к бетонной массе. Дополнительно берется во внимание и финансовая сторона вопроса.

Качество подбора состава тяжелого или легкого бетона зависит от ряда показателей, на которые влияют пропорции компонентов:

Прочность смеси

Считается важным значением, так как от его величины зависит возможность застывшей массы противостоять нагрузкам. Определить такую характеристику позволяют данные величины разрушающей нагрузки.

Сопротивляемость к влаге

Это полезное значение, так как силу специфики бетону приходится часто контактировать с водой.

Устойчивость к низким температурам

При вычислении состава легкого или тяжелого бетона важны исследования материала при разных климатических условиях. Проверка выполняется путем осуществления нескольких циклов оттаивания и замораживания образца. Данные испытания напрямую связаны с пунктом 2, так как контакт с водой приводит к возможному возникновению трещин и даже полному разрушению бетонной массы.

Антикоррозийные свойства

Данный параметр связан тоже с прочностью готовой смеси, но состав бетона проверяется уже при агрессивном влиянии окружающей среды, или попросту говоря, на разных химических веществах.

Подбор состава бетона лабораторией ООО «Стройресурс СК» позволяет достичь нужной прочности не в ущерб бюджету строительного проекта. При выполнении расчетов специалисты учитывают прочность на сжатие бетона, его удобноукладываемость, плотность применяемых на практике заполнителей.

Мы уточним у заказчика зерновой состав компонентов, тип будущих работ с материалом, уровень пустотности крупного заполнителя. В итоге на руки клиенту выдаются лабораторные и практические исследования, помогающие определить нужный состав строительной смеси.

Пропорции компонентов

На качество состава бетона влияют свойства и соотношение используемых ингредиентов. Ранее описывалось, что любая готовая смесь состоит из воды, песка, цемента и щебня. Раствор из воды и цемента становится связующим узлом между щебнем и песком, а они помогают бетону не просаживаться, препятствуют появлению трещин при затвердевании.

Подсчитать какие расходы требуется понести на состав бетона можно несколькими способами:

Применяя компьютерные приложения для получения нескольких вариантов образцов исследования.
При использовании специальных таблиц ГОСТ 27006-2019 и СНиП 5.01.23-83, где указан расход цемента и прочих составляющих на 1м3 смеси.
При подборе компонентов полевым способом (собственными силами).

Следует заметить, что в России еще нет нормированного способа выяснения пропорций ингредиентов бетона, при котором были бы получены высокоточные результаты. Если предусматривается самостоятельное возведения сооружения, к которому не предъявляются особые требования, то бетон можно изготовить самостоятельно.

Для промышленного строительства следует использовать состав смеси, разработанный экспериментальным путем на бетонном заводе. Только тогда застройщик сможет получить на руки исследования из лаборатории, основанные на нормативной базе и проектной документации.

Как мы работаем

Существует большое число марок бетона с различным соотношением компонентов для готовой смеси. Материал делится на специальный и обычный. Первый вариант предусматривает использование особых добавок, которые улучшают качество массы. В итоге стройматериал используют для возведения сложных конструкций, как плотин, дамб, дорожного покрытия или декоративных работ.

Обычный бетон, как правило, задействуют при выполнении строительных задач: закладывания фундамента, мостовых опор, ЖБИ, состав с мелким щебнем пускают на отделочные строительные мероприятия.

В нашей компании ООО «Стройресурс СК» состав бетона в Ставрополе подбирается следующим путем:

Выявление требований к бетону с учетом характеристик эксплуатации строительного сооружения и варианта его возведения.
Калькуляция составляющих смеси при расчете качественных данных отдельно взятого компонента.
Черновая подборка количества ингредиентов с целью уточнения цементно-водного баланса, щебня, гравия и величины песка.
Лабораторные изучения, где состав бетона получает корректировку при осуществлении экспериментальных замесов.
Контроль результатов практическим путем непосредственно на объекте строительства.

Для пробных замесов наши лаборанты берут компоненты бетона с погрешностью не выше 0,1%. При этом в процессе подбора ООО «Стройресурс СК» соблюдает нормы процесса приготовления бетонных смесей, то есть вначале специалисты размешивают песок с цементов до однородной массы, после добавляется в состав крупный заполнитель и вода.

Итоговый результат исследовательский центр тестируется на уровень удобноукладываемости бетона, при необходимости специалисты добавляют песок и щебень. Этот показатель иногда получается достичь только после нескольких экспериментов. Но в итоге параметр бетонной смеси позволяет достичь легкости укладки материала максимально плотным, но тонким слоем, сохранения свойств массы при транспортировке на пункт назначения.

При нужном состоянии воды и смеси лаборанты «Стройресурс СК» проводят коррекцию параметров бетона по количеству воды и цемента. Для этого мы делаем несколько замесов с разным объемом последних двух ингредиентов, а после застывания моделей определяется наилучший вариант для клиента.

На практике состав строительной смеси можно подыскать только при помощи экспериментальных исследований, то есть когда в лабораторных условиях изготавливают несколько прототипов, а после определяют их качество в ходе испытаний. Если бетон не оправдал надежд, то специалисты делают следующие варианты, и снова принимаются за тестирование.

Процесс подборки строительной смеси в компании «Стройресурс СК» осуществляется на заводе для каждого из марок бетона. Мы не просто четко следуем технологической схемы, но и параллельно выполняем контроль качества работы в личной лаборатории с предоставлением заказчику всей необходимой документации о проведенном исследовании.

Подбор состава бетона программа

Особенности подбора состава бетона

Комментариев:

Рейтинг: 20

Оглавление: [скрыть]

Подбор состава бетона с применением полевого метода
Компьютерный подбор состава бетона
Марочная прочность бетона
Расчет состава бетонной смеси
Дополнительные моменты

Одним из важнейших мероприятий, которое описывает технология, считается подбор состава бетона. Цель данной операции — получить марку бетона, который будет соответствовать необходимым техническим параметрам и поставленным требованиям. Технология бетона включает в себя перечень требуемых составляющих для получения нужного состава.

От грамотного подбора состава бетона зависит прочность и другие характеристики будущего строения.

В него входит:

щебень;
гравий;
цемент;
песок.

Экономичность полученной смеси во многом зависит от используемого количества расходуемого цемента. Иногда требуется решить и другую задачу. Известен расход цемента, требуется провести подбор состава бетона, чтобы он мог обеспечить наилучшую прочность бетона.

Надо сказать, что в России пока еще не разработан нормированный способ подбора состава бетона, при котором можно было бы получать высокоточные результаты.

Схема состава бетона.

Подбором состава бетонной смеси занимается специальная лаборатория. Она определяет количество нужных веществ, которые необходимы для разных поставленных целей перед бетоном. Все зависит от места расположения объекта, от определенного карьера, от применяемых добавок. Вот поэтому необходимо применять бетон для каждого вида конструкций в соответствии с технологической документацией. Если конструкции не несут на себе большую нагрузку, можно изготовить бетон прямо на месте строительства.

Подбор состава бетона с применением полевого метода

Чтобы определить состав бетонной смеси, пользуются известным и наиболее простым способом. В ведро засыпается гравий. Чтобы крупный заполнитель равномерно распределился по всей площади, ведро нужно встряхнуть.

После этого берется любая мерная посуда, подойдет литровая банка. Наливается вода до верха гравия. Объем воды соответствует объему необходимого песка. Из ведра все высыпается, и засыпается песок, равный по объему воде, которая была залита в гравий. Снова заливается вода, пока полностью не закроет кромку песка. На этот раз объем воды будет соответствовать нужному объему цемента. Количество жидкости для получения состава бетонной смеси должно быть равно 50% от общего объема цемента.

Данный «полевой» метод, при котором определяется состав, основан на том, что все пустоты будут заполнены цементом. Песок заполнит зазоры между гравием. Иначе говоря, данная цементная смесь применяется по типу обычного клея.

Таблица марок и классов бетона.

В таком случае прочность материала будет иметь показатели, равные прочности гравия. Все зависит и от размеров материала.

При таком способе подбора состава не учитывается движение заполнителя, игнорируются и другие определенные характеристики. Однако методика очень проста, поэтому такой подбор состава бетона можно использовать для получения бетонной смеси для конструкции небольшой важности.

Вернуться к оглавлению

Чтобы снизить трудоемкость подбора состава, были разработаны специальные компьютерные программы:

В этих программах применена другая система вычисления. Она показывает отличные друг от друга составы бетонных смесей. Программа подсчитывает компоненты состава бетонной смеси, чтобы впоследствии создать образцы для испытания. Конечно, такие вычисления не являются окончательным приговором. Однако при индивидуальном строительстве запас полученной прочности будет намного превышать нужные параметры, поэтому такая смесь будет вполне достаточной для работы. Но самая лучшая прочность будет при заливке бетона, который был доставлен из растворобетонных машин. Если это невозможно, то подбор состава бетона и его будущие испытания придется делать самостоятельно.

Вернуться к оглавлению

Инструменты для работы с бетоном.

Если отвердение железобетонных изделий происходит без предварительной тепловой обработки, то подразумевается наличие положительной температуры, примерно 20°С.

Причем были приняты все меры к предотвращению возможных влагопотерь.

Обычно в 60% готовых конструкций прочность портландцементного бетона и других его разновидностей достигается на пятые сутки.

Бетон становится прочнее и достигает 70% на десятые сутки.

В любом случае ровно через месяц достигается проектная прочность. Различные строительные конструкции, с применением монолитного бетона, разрешается использовать после получения 50% прочности. К примеру, разрешается применять кирпичную кладку, когда положен монолитный фундамент только через 72 часа, когда температура воздуха не ниже 15°С. Дело в том, что кладка кирпичных стен — достаточно длительный процесс, поэтому нагрузить фундамент проектным давлением сразу не удастся.

Только через трое суток можно убрать опалубку с монолитных конструкций. Если конструкция будет стоять очень долго, трудоемкость удаления опалубки увеличится в разы, если, конечно, ее не отделяла от бетона гидроизоляция.

Вернуться к оглавлению

Чтобы более точно рассчитать необходимый состав для получения нужной прочности бетона после его твердения, специально разработаны формулы и графики, в которых отражены все главные зависимости характеристик бетона от применяемого состава.

Таблицы для расчета процентного соотношения компонентов бетона.

Но любые рассчитанные зависимости не показывают точное количество песка и гравия. Надо сказать, что лишь определенное количество этих веществ может обеспечить наилучшие характеристики бетона и, как следствие, наилучшую экономичность. Когда бетонная смесь содержит недостаточное количество песка, она начинает расслаиваться. Если количество песка очень большое, требуется очень много цементного теста.

Только опытным путем можно точно определить, сколько необходимо иметь крупного заполнителя, сколько понадобится песка. С этой целью готовятся два-три бетонных замеса. Причем должно быть одинаковое количество жидкости и цемента. Отношение песка к крупному заполнителю обязательно должно быть разным. Таким образом получают состав бетонной смеси, которая будет иметь наилучшие параметры.

Очень часто наличие материалов бетона показывают в виде соотношения Ц:П:Щ.

В данном случае единицей становится расходуемый цемент. В обязательном порядке указывается количество воды, выраженное водоцементной пропорцией.

Полученный состав выражается как общий расход материала, который требуется для получения тысячи литров бетонного раствора. Вот, например:

цемент — 320 кг;
песок — 800 кг;
щебень -1200 кг;
вода -160 кг;
общее количество — 2480 кг.

Подбор состава бетона выполняют лаборатории, где проводится анализ параметров вяжущих коэффициентов, изучаются применяемые заполнители. Одновременно учитывается:

качество цемента;
жесткость применяемого гравия;
размер песка.

В результате при наименьшем расходе цемента удается достичь получения бетона с конкретными характеристиками, такими как:

классность;
морозостойкость;
влагонепроницаемость;
прочность.

Вернуться к оглавлению

Схема определения подвижности бетонной смеси.

Когда бетонная смесь сделана с применением пористых заполнителей, применяется расчет, имеющий несколько отличий от используемой технологии. В него включены следующие параметры:

марка цемента;
зернистость;
прочность.

Первичный расход воды определяется в непосредственной зависимости от текучести бетонной смеси и габаритов заполнителя.

Общая объемная концентрация применяемого заполнителя зависит от:

расходуемого цемента;
количества жидкости;
плотности бетона;
водной потребности песка.

Рассчитывается расход крупногабаритного заполнителя и применяемого песка.

Проводится расчет общего количества воды, при котором рассчитывается требуемое количество жидкости для песка, а также крупного заполнителя. Полученный состав проверяется в специальных лабораториях.

tolkobeton.ru

Бетон и строительные технологии — помощь.

admin 15.09.2016

Проектирование состава бетона начинаем с составления технического задания.

Доброго вам здравия мои уважаемые коллеги и посетители моего сайта, сегодня пишу пост на любимую тему проектирование состава бетона.

Вернее сказать на составную часть этой работы, как техническое задание на проектирование или подбор состава бетона.

Как вы наверное знаете по содержанию статей на моем сайте, я профессионально занимаюсь. В том числе и проектированием или подбором состава бетона.

У меня на сайте есть выложенная программа подбора состава бетона, я также и оказываю эти услуги.

Порой диву даешься, что мне пишут.

Просят сделать подбор состава, указывая только марку цемента, вид щебня и а лучшем случае Мкр (модуль крупности) песка.

Вот поэтому я и решил написать этот пост.

Проектирование состава бетона, что нужно указать в техническом задании?

В техническом задании нужно указать, для этого затребовать у поставщиков паспорта качества и сертификат на все составляющие бетонной смеси – щебень, песок, цемент, хим добавки:

Плотность (удельный вес) крупного и мелкого заполнителя, то есть щебня и песка;
Зерновой состав заполнителей, лучше составить график рассева;
Коэффициент пустотности щебня и песка;
По цементу нужно указать производителя, класс или марку и НГЦТ (нормальная густота цементного теста), а также сроки сохраняемости, схватывания и твердения;
Виды хим добавок, которые вы собираетесь использовать или доверьте это право исполнителю, обычно это делается при обоюдном согласовании.

В принципе это пожалуй все, для надежности отправьте исполнителю (тот кто будет вам делать подбор состава бетонной смеси) все паспорта качества, остальные данные сделать в своей лаборатории.

Для вашего удобства я вам подготовил таблицу, вы ее просто заполняете и отправляете исполнителю, скачать ее можно по этой ссылке — Таблица технического задания для проектирования состава тяжелого бетона

Для особо дотошных я подготовил для прочтения несколько статей из моего сайта имеющих непосредственное отношение к теме этой статьи, советую прочесть.

Ваше право, кому поручить выполнить эту работу – я всегда готов ее выполнить, а проще купить мою программу и сделать это самим, кстати посмотрите ниже видео 1го видео урока моей программы, более понятнее станет и тема этого поста.

На этом пожалуй и все по этой теме, буду рад если смог оказаться вам полезен

Посмотрите и другие мои статьи на сайте, уверен найдете много интересного и полезного.

Можете добавиться ко мне в Skype — biggmaster123, это специальный аккаунт для консультаций онлайн и общения в чате со мной и коллегами по строительной тематике!

Если статья понравилась, поделитесь ею в соц сетях, кнопки ниже.

Будут вопросы пишите, с уважением Николай Пастухов.

www.helpbeton.ru

Подбор состава бетонной смеси: полевой, компьютерный методы. Рекомендуемые классы бетона

Когда строительные работы осуществляются своими руками, зачастую возникают очень важные вопросы. Возводя самостоятельно собственный дом, дачу, облагораживая садовый участок, мы сталкиваемся с проблемой, как осуществить подбор состава тяжелого бетона для их сооружения. Данная статья поможет вам решить эти проблемы.

Чтобы приготовить качественный бетон, имеющий заданные свойства, нужно осуществить подбор его компонентов.

Номинальный состав

Определение точного номинального состава смеси производят в лабораториях бетонных заводов.

При этом учитывается:

оптимальная марка нужного цемента и его тип от конкретного производителя;
свойства крупного наполнителя (гравия, щебня) из конкретного добывающего карьера;
качества мелкого заполнителя (песка) из конкретного места добычи;
необходимость добавления в бетон модификаторов и их свойства и пр.

В заводских лабораториях качества материала проверяют на отлитых кубах, итоги испытаний заносятся в специальную карту.

По итогам проверки пробной партии такого приготовленного материала создается карта подбора бетона. После ее утверждения заказчиком, необходимое для него количество раствора запускается в производство.

Обратите внимание! Исходя из этого, для создания ответственных сооружений и конструкций: усиленных (армированных фундаментов), плитных перекрытий, лестничных площадок и маршей, следует использовать раствор, изготовленный на бетонном заводе.

Он производится с учетом результатов лабораторных исследований, основанных на нормативной базе и проектной документации.

Если конструкция не является ответственной или когда все риски строительства вы принимаете на себя, бетонная смесь может быть приготовлена самостоятельно на строительной площадке. Об этом ниже.

Полевой метод

Гравий и щебень являются крупными наполнителями в бетоне.

Данный способ нахождения состава бетонной смеси является наиболее распространенным в среде самодеятельных строителей.

Заключается он в нижеследующем.

Пустую емкость (ведро) наполните гравием или щебенкой.

Встряхните ее, чтобы крупный наполнитель распределился равномерно.

Далее в ведро, мерным сосудом (например, банкой на 1 литр), наливайте воду, пока она не покроет гравий. Объем затраченной при этом воды укажет нужное количество песка.

При полевом методе значение имеют объемные доли компонентов в смеси.

Уберите из емкости щебенку и насыпьте в нее тем же сосудом песок, в объеме, указанным водой.

Залейте ведро водой, вровень с песком. Ее вымещенный объем в этот раз укажет на нужное количество цемента.

Последнее, что нужно для замеса бетонного раствора – это собственно вода. Ее требуется обычно в объеме, который составляет 50/60% от необходимого количества вяжущего вещества.

Полевой способ определения композиции раствора, зиждется на том допущении, что цемент должен заполнить промежутки меж частицами песка. Он, в свою очередь, забьет пустоты меж зернами гравия.

Иными словами, песчано-цементный состав применяется в данном случае, как клей. Инструкция говорит, что приготовленный таким методом бетон будет иметь прочность, сопоставимую с аналогичным параметром щебня.

Обратите внимание! Данный способ не может учесть раздвижки частиц наполнителя, а также некоторых прочих объективных факторов. Однако он легок, и его без опаски можно использовать, заливая не ответственные конструкции.

Обработка их, например, алмазное бурение отверстий в бетоне , также может осуществляться без проблем.

Нахождение состава по таблицам

Класс смеси	Прочность бетона, в кг на см²	Приближенная марка смеси	Разница значений прочности меж маркой и классом, в %
В-2	26.2	М-25	-4.6
В-2.5	32,.7	М-35	+7
В-3.5	45.8	М-50	+9.1
В-5	65.5	М-75	+14.5
В-7.5	98.2	М-100	+1.8
В-10	131	М-150	+14.5
В-12.5	163.7	М-150	— 8.4
В-15	196.5	М-200	+1.8
В-20	261.9	М-250	-4.5
В-22.5	294.4	М-300	+1.9
В-25	327.4	М-350	+6.9
В-30	392.9	М-400	+1.8
В-35	458.4	М-450	-1.8
В-40	523.9	М-500	-4.8
В-45	589.4	М-600	+1.8
В-50	654.8	М-700	+6.9
В-55	720.3	М-700	-2.8
В-60	785.8	М-800	+1.8

Более грамотно подобрать состава раствора можно, используя таблицы, содержащиеся в нормативных документах: СНиПах, СП и пр.

Приведем развернутый пример подбора состава бетона таким способом. Нам надо приготовить смесь М-300, которая имеет удельный вес 2400 кг на 1 куб. По верхней таблице находим, что данной марке бетона по прочности при сжатии соответствует класс В-22.5.

Содержание цемента

По ниже приведенной таблице находим, что для замеса 1м3 подобного бетона нужно 350 кг цемента.

Класс бетона	Норма затрат цемента м-400 для монолитных сооружений, в кг на м³
В-7.5	180
В-10	200
В-12.5	225
В-15	260
В-20	320
В-22.5	350
В-25	380
В-30	440

Эту таблицу содержит СНиП №82/02/95 «Типовые элементные нормы расхода цемента при заливке железобетонных и бетонных конструкций и изделий».

Из нее следует, что базовая норма расхода приведена для общестроительного портландцемента М-400.

При использовании вяжущего вещества М-500 норму надо перемножить на коэффициент 0.88. Если применяется аналог М-300 — на цифру 1.13.

При выборе шлако-портландцемента или сульфатоустойчивого шлако-портландцемента, базовая величина перемножается на 1.1.

Если используется пуццолановый портландцемент, то базовая норма затрат вяжущего вещества умножается для бетона классов до В-22.5 — на цифру 1.08, для бетона классов В-25/В-30 — на величину 1.15.

Крупные и мелкие наполнители

Допустим, что в нашем примере используется щебенка, имеющая размер зерен до 20 мм. Замесить надо подвижный раствор, имеющий усадку конуса 2/2.5 см.

Примерный расход воды в бетоне, в л на 1 м3
Характеристика бетонной смеси	Наибольшая фракционность, в мм
усадка конуса, в см	жесткость, в сек.	гравий	щебенка
10	20	40	10	20	40
х	150/200	145	130	120	155	145	130
х	90/120	150	135	125	160	150	135
х	60/80	160	145	130	170	160	145
х	30/50	165	150	135	175	165	150
х	20/30	175	160	145	185	175	160
1	15/20	185	170	155	195	185	170
2/2,5	х	190	175	160	200	190	175
3/4	х	195	180	165	205	195	180
5	х	200	185	170	210	200	185
7	х	205	190	175	215	205	190
8	х	210	195	180	220	210	195
10/12	х	215	200	190	225	215	200

По выше приведенной таблице затрат воды определяем, что будет ее нужно 190 кг на 1 куб смеси.

По таблице под данным пунктом находим, что песка в растворе должно быть 40% от общего веса наполнителей. Значит, вес песка для нашего примера: (2400 кг-350 кг-190 л)∙40:100=744 килограмм.

Процентное отношение песка к весу всего наполнителя
Расход вяжущего состава в кг на м³	Наибольшая фракционность щебня/гравия, в мм
10/20	40	60	80 и больше
Содержание песка, в % по массе
200	46-40	42-38	39-36	37-35
250	44-38	40-36	37-34	35-33
300	42-36	38-34	34-32	33-30
350	40-35	36-32	33-30	31-28
400	38-34	35-31	32-29	30-27
500	34-32	32-28	30-27	28-25
Первая цифра показывает процент песка, при использовании щебенки, вторая — при применении гравия.

Затем находим вес щебенки: 2400 кг-190 кг-350 кг-744 кг=1116 килограмм.

Подведем итоги, для замеса одного метра кубического бетона М-300 нам будет нужно:

350 кг портландцемента М-400;
1116 кг щебенки;
744 кг кварцевого песка;
190 л воды.

СНиП предусматривает использование гравия/щебня с наибольшей фракционностью 40 мм. Он должен соответствовать требованиям ГоСТ на подбор состава бетона №8267 либо №10260, №23254. Песок должен иметь модуль зерен 2.1/3.25 мм и отвечать нормам ГоСТ №8736.

Если вы будете использовать щебень/гравий, обладающий иной крупностью частиц, нормы затрат вяжущего вещества необходимо перемножать на цифры, которые приведены в нижней таблице.

Поправочный коэффициент к норме затрат
Наибольшая фракционность наполнителя, в мм	Коэффициенты для классов бетонов
до В-25	В-30 и более
20	1.08	1.05
70	0.97	0.97

Обратите внимание! В приведенном нами примере табличного определения состава смеси, итоги приблизительны. В лабораториях бетонных заводов производят несколько отличающихся по своему составу замесов и делают образцы бетона в виде небольших кубиков.

Далее они испытываются и по результатам проверки материалу присваиваются номинальные классы по прочности на сжатие, влагостойкости, морозоустойчивости.

Рекомендуемые классы бетона, исходя из назначения конструкции

Когда вами определяется класс бетона, который будет применяться, следовательно, и его цена, следует учесть рекомендации СНиП.

В таблице ниже приведена желаемая классность раствора для конструкций одно- либо двухэтажных строений.

Конструкция	Консистенция раствора	Класс бетонной смеси
Массивный фундамент в сухой почве с наполнителем из щебенки, в том числе и кирпичной	жесткий	В-7.5
Массивный фундамент во влажной почве	жесткий	В-10
Массивный фундамент в насыщенной водой почве	жесткий	В-15
Подготовительное покрытие (стяжка) для пола	жесткий	В-12.5
Наружная либо подвальная лестница	пластичный	В-7.5
Выгребная яма, колодец-отстойник и прочие канализационные элементы	пластичный	В-15
Балки и плиты перекрытий с большим расстоянием между арматурными стержнями	пластичный	В-20
Плиты и балки для перекрытий с частым армированием. Тонкостенные изделия, например, перегородки	жидкий	В-22.5

Жесткие растворы имеют небольшое содержание теста из цемента.

У подвижных бетонов прослойки вяжущего вещества меж частицами наполнителя обладают размером больше 30 мкм. У жестких растворов данный показатель равен всего 2/5 мкм.

Поэтому жесткие смеси плохо укладываются и нуждаются в уплотнении при помощи вибро-инструментов. Это увеличивает стоимость работ. Использовать такой бетон лучше всего, когда для продолжения работ нужна быстрая и легкая распалубка сооружения. Для обработки материала применяется резка железобетона алмазными кругами.

Для сооружений с частым армированием, в жесткую смесь рекомендуется присаживать пластификатор.

Малоподвижные и подвижные бетоны используются шире, благодаря тому, что их сравнительно легко замешивать и укладывать. Они обеспечивают создание плотного отвердевшего бетонного материала.

Период набора бетоном прочности

На фото степени жесткости раствора, определяемые по осадке конуса.

При отвердении бетонных изделий без дополнительной термической обработки, оптимальный процесс высыхания протекает при температурах 15/20°. При этом потери влаги из смеси нужно предотвращать.

Бетон набирает прочность в 60%, если приготовлен на общестроительном портландцементе или быстротвердеющем шлако-портландцементах, за 3/5 дней. 70% прочности раствор достигает в течение 6/10 дней. Нормативный класс по прочности достигается бетоном за 28 дней.

Нагружать в умеренной степени конструкции из монолитного железобетона можно уже по достижении ими прочности в 50%.

Так, укладывать кирпич на бетонный фундамент можно уже по истечении 3 дней после его заливки, при условии, что температура окружающей среды составляла 15/20°.

Обратите внимание! Снимать опалубку с монолитных бетонных конструкций лучше всего через 72 часа.

Чем сооружение дольше простоит в опалубке, тем тяжелее ее будет снимать, конечно, если она не отделена от бетона гидроизоляцией.

Методика компьютерная

Онлайн-калькулятор для расчета состава бетона.

Состав бетонной смеси можно подобрать и при помощи компьютерной программы, например, «Concrete» или «Ksybs-6.3». Сразу следует указать, что данные ресурсы немного отличаются по методам вычислений и приводят различные итоговые составы растворов.

Однако не следует думать, что это критично, разница в вычислениях небольшая. Для самостоятельного бытового строительства часто практикуются запасы прочности бетона, превышающие необходимые величины в несколько раз. Вы также можете увеличить значение прочности нужной смеси, для подстраховки.

Помимо стационарных программ, существуют и размещенные в интернете онлайн-сервисы для подбора композиции бетона. Вы можете воспользоваться одним из них.

Вывод

От того, как грамотно вы подберете компоненты бетонного раствора, зависят многие характеристики полученной конструкции. Очень внимательно отнеситесь к данному процессу, и тогда начатое строительство будет успешным.

Видео в этой статье поможет вам наглядно сориентироваться по этим вопросам, посмотрите!

rusbetonplus.ru

Пример подбора состава бетона

4.21. Требуется подобрать состав бетона для однослойного покрытия автомобильной дороги марок по прочности на растяжение при изгибе 50 (5 МПа), по прочности при сжатии 350 (35 МПа), а по морозостойкости Мрз 200. Бетон укладывают бетоноукладочной машиной на гусеничном ходу со скользящими формами со скоростью до 2 м/мин (требуемая осадка конуса смеси равна 2 см). Материалы: цемент марки 400 (40 МПа) прочностью на растяжение при изгибе 6 МПа, плотность — 3,1 кг/л; крупный заполнитель — гранитный щебень, состоящий из 60% фракции 5-20 мм и 40% фракции 20-40 мм; плотность щебня — 2,60 кг/л, объемная насыпная масса смеси фракции — 1,47 кг/л; пустотность щебня — 0,435; мелкий заполнитель — песок с модулем крупности 2,2; плотность — 2,60 кг/л; вода — питьевая; добавки ПАВ — СДБ и СНВ.

4.22. Определяем В/Ц по формуле В/Ц=

Это меньше предельного значения В/Ц по ГОСТ на дорожный бетон.

4.23. Для расчетов принимаем расход воды, равный 150 кг.

4.24. Расход цемента составляет: Ц=150:0,39=385 кг.

4.25. Расход добавок составляет: СДБ=0,002´385=0,77 кг, СНВ=0,0001´ ´385=0,0385 кг.

4.26. Расход щебня составляет: =1089 кг (коэффициент раздвижки принят 1,8).

4.27. Расход песка составляет:

=668 кг

(50 л — объем вовлеченного воздуха на 1 м3, требуемый ГОСТ на дорожный бетон).

4.28. Расчетная объемная масса бетонной смеси составляет 2292 кг/м3.

4.29. Расчетный состав бетонной смеси уточняется экспериментально в соответствии с п.п. 4.16-4.17 Инструкции.

ПРАВИЛА ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

Общие положения

5.1. При использовании комплекта высокопроизводительных машин следует производить чистовую планировку поверхности земляного полотна с помощью профилировщика. Кроме того, при неоднородной плотности верха земляного полотна профилировщиком необходимо произвести кирковку на глубину 15-20 см с одновременным увлажнением взрыхленного слоя и последующим уплотнением навесным вибробрусом. При уплотнении катками взрыхленного слоя за ними необходимо выполнить чистовую планировку профилировщиком.

5.2. При использовании комплекта высокопроизводительных машин основание и дополнительные слои (морозозащитный, дренирующий) следует устраивать с помощью профилировщика или распределителя бетонной смеси, оборудованных навесным уплотняющим вибробрусом. При уплотнении катками необходимо выполнить чистовую планировку поверхности.

Если используют комплект машин, передвигающихся по рельс-формам, окончательное уплотнение и профилирование песчаного основания и выравнивающего слоя из необработанного песка нужно производить планировочно-уплотняющей машиной после установки рельс-форм.

5.3. Обочины следует устраивать вслед за строительством бетонного покрытия в два приема:

часть обочин, примыкающую к покрытию, следует подсыпать грунтом на ширину не менее 0,5 м, чтобы предупредить подмыв основания и облом краев плит;

полную досыпку, уплотнение, укрепление и планировку обочин следует производить после набора бетоном прочности не менее 100% от проектной.

megaobuchalka.ru

Подбор состава бетона

От грамотного подбора состава бетона зависит прочность и другие характеристики будущего строения.

В него входит:

щебень;
гравий;
цемент;
песок.

Экономичность полученной смеси во многом зависит от используемого количества расходуемого цемента. Иногда требуется решить и другую задачу. Известен расход цемента, требуется провести подбор состава бетона, чтобы он мог обеспечить наилучшую прочность бетона.

Схема состава бетона.

Подбор состава бетона с применением полевого метода

Таблица марок и классов бетона.

Вернуться к оглавлению

Компьютерный подбор состава бетона

Чтобы снизить трудоемкость подбора состава, были разработаны специальные компьютерные программы:

Вернуться к оглавлению

Марочная прочность бетона

Инструменты для работы с бетоном.

Причем были приняты все меры к предотвращению возможных влагопотерь.

Бетон становится прочнее и достигает 70% на десятые сутки.

Вернуться к оглавлению

Расчет состава бетонной смеси

Таблицы для расчета процентного соотношения компонентов бетона.

Очень часто наличие материалов бетона показывают в виде соотношения Ц:П:Щ.

цемент — 320 кг;
песок — 800 кг;
щебень -1200 кг;
вода -160 кг;
общее количество — 2480 кг.

качество цемента;
жесткость применяемого гравия;
размер песка.

классность;
морозостойкость;
влагонепроницаемость;
прочность.

Вернуться к оглавлению

Дополнительные моменты

Схема определения подвижности бетонной смеси.

марка цемента;
зернистость;
прочность.

Общая объемная концентрация применяемого заполнителя зависит от:

расходуемого цемента;
количества жидкости;
плотности бетона;
водной потребности песка.

Рассчитывается расход крупногабаритного заполнителя и применяемого песка.

Подбор состава бетона с добавками

Подбор состава бетона с добавкой может осуществляться либо корректированием состава бетона без добавки, в котором обеспечено получение заданной удобоукла-дываемости бетонной смеси и прочности бетона при минимальном расходе цемента, либо прямым путем, исключая предварительный подбор состава бетона без добавки.

Состав бетона с добавками должен назначаться заводской лабораторией на основе опытных замесов, проводимых в производственных условиях на материалах, наиболее представительных для данного предприятия, с учетом применяемой технологии приготовления и транспортирования бетонной смеси, формования и ускоренного твердения изделий.

Проектирование (расчет) и определение состава бетона с добавкой (на примере суперпластификатора) целесообразно выполнять по схеме, приведенной на рис. 6.

Первый этап. Оценивается качество сырьевых материалов, условия производства, а также определяются показатели подвижности или жесткости бетонной смеси и величины требуемой отпускной и проектной прочности бетона.

Рис. 6. Схема определения составов бетона с добавкой суперпластификатора

Результатом оценки должен стать выбор рационального способа введения суперпластификатора в бетонную смесь.

Второй этап. Выбор и обоснование технологического способа применения суперпластификатора зависят от конкретных производственных задач и выполняются на основе анализа характера зависимости водопотребноети бетонной смеси от количества добавки. На основании зависимости В =/{Д) определяется ориентировочный расход цемента в бетоне требуемой прочности (класса). При этом используется цементноводное отношение в аналогичных бетонах без добавки.

Третий этап. После определения технологического способа применения суперпластификатора следует установить его критическую дозировку. Критическое содержание добавки данной активности устанавливается опытным путем. Готовятся бетонные смеси с разным количеством суперпластификатора, а затем по данным оценки прочности бетонов из полученных смесей строится зависимость предела прочности при сжатии от количества добавки. Критическим значением дозировки принимается то количество добавки, превышение которого приводит к снижению прочности бетона.

Четвертый этап. При расчете и назначении состава бетона для опытных замесов следует исходить из расхода материалов для бетонов аналогичной требуемой прочности проектного класса без добавки.

После расчета количества материалов проводятся опытные замесы и изготавливаются образцы-кубы для оценки прочности бетона по ГОСТ 10180. На основании полученных результатов испытания контрольных образцов-кубов строится графическая зависимость прочности бетона от расхода цемента. По графику Rb = у(Ц) определяется рабочий расход цемента, при котором достигается требуемая прочность бетона.

Пятый этап. Производственный состав бетона назначается путем корректирования дозировки воды (в зависимости от влажности заполнителей) и расхода суперпластификатора Др (в зависимости от его фактической активности Аф).

При применении воздухововлекающих добавок в тяжелом и мелкозернистом бетонах для компенсации понижения прочности бетона вследствие повышенного содержания в нем воздуха (4…6%) рекомендуется уменьшать водо-цементное отношение на 0,02…0,04, а при использовании слабопластифицирующих — на 0,01…0,02.

В случае применения добавки для повышения плотности или прочности бетона корректировка состава бетона заключается в обеспечении требуемой удобоукладываемости бетонной смеси за счет уменьшения количества воды затворе-ния при неизменном расходе цемента.

При применении добавки для сокращения расхода цемента уменьшается расход цемента и воды при неизменном, как правило, водоцементном отношении до получения бетонной смеси заданной подвижности или жесткости.

При использовании добавки ускорителя твердения бетона для сокращения режима тепловой обработки или времени твердения бетона корректировка состава бетона состоит в установлении оптимального количества добавки, определяемого по наибольшему показателю прочности при неизменной удобоукладываемости смеси на образцах, подвергаемых тепловой обработке или выдерживаемых в естественных условиях. Возможный прирост прочности бетона, подвергающегося тепловой обработке, затем используется для сокращения её продолжительности.

Корректировка состава бетона с добавкой ингибитора коррозии стали, с газообразующей, кольматирующей или замедляющей схватывание добавкой заключается в установлении оптимального количества добавки с уменьшением при возможности расхода воды.

Читать далее:
Контроль за производством работ и качеством бетона
Назначение режима тепловой обработки бетона с добавками
Приготовление водных растворов добавок и бетонной смеси
Выбор добавок

Исходные данные для подбора состава бетона

Лабораторная работа №7

Тема: «Подбор состава бетона».

Цель занятий: Сформировать умения по подбору и расчету состава бетона

Методическое обеспечение занятий:

1. Инструкции к выполнению занятий

2. Строительные материалы и детали. Учебник для техникумов. Попов Л.Н., М. Стройиздат, 1986.

Исходные данные для подбора состава бетона

Вари-ант	Марка бетона	Подвижность бетонной смеси (ОК), см	Минимально допустимый расход цемента, кг/м³	Объемная плотность составляющих бетона, кг/м³	Истинная плотность зерен, кг/м³	Влажность, %
заполнители	цемент	мелкого за-полнителя	крупного заполнителя	цемента	мелкого заполнителя	крупного заполнителя
мелкий	крупный
							3,0	0,5
							3,5	0,5
							4,0	1,0
							4,5	1,0
							5,0	1,5
							5,0	1,5
Примечание – Максимальная крупность заполнителя (гравий) – 20 мм. Цемент марки 500

Порядок выполнения:

1. Ознакомиться с инструкциями.

2. Оформить отчет.

Содержание отчета:

1. Расчет тяжелого бетона согласно варианту лабораторный

2. Расчет тяжелого бетона согласно варианту полевой (с учетом влажности заполнителей)

Инструкции к выполнению занятий

Общий порядок производства расчетов.

Расчет состава обычного бетона состоит из собственно расчета и рационального подбора бетонной смеси с заданными свойствами бетона и бетонной смеси.

Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения масс цемента, песка и щебня (гравия) с обязательным указанием водоцементного отношения В/Ц, т. е. отношения массы воды к массе цемента в свежеизготовленном бетоне. При обозначении состава бетона количество цемента принимают за 1, поэтому в общем виде состав бетона можно выразить соотношением

1:х:у при В/Ц = z,

где х(МЗ) и у(КЗ)- соответственно количества массо-частей песка (мелкого заполнителя) и гравия (крупного заполнителя), приходящихся на одну часть цемента; z — цифровой показатель водоцементного отношения.

Состав бетона можно обозначать другим способом — по расходу материалов на 1 м³ готовой бетонной смеси (например, цемента 250 кг, песка 850, щебня 1200, воды 160; итого 2460 кг).

Различают два состава бетона: номинальный (лабораторный), устанавливаемый для сухих материалов, и производственный (полевой) — для материалов в естественно влажном состоянии (песок, гравий, щебень).

Нормами установлен следующий наименьший допускаемый расход цемента на 1 м³ бетона: для сооружений, находящихся на открытом воздухе или в воде, 250 кг; для конструкций, находящихся внутри зданий, — 220 кг; для бетона, уплотняемого вибрированием, 200 кг.

При проектировании состава бетона нужно исходить, прежде всего, из заданной марки бетона, требуемой подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси, а также свойств применяемых материалов (цемент, песок, щебень или гравий).

Для расчета состава бетона необходимо иметь следующие данные: вид цемента, его марку и объемную массу; объемную массу и плотность песка, переходной коэффициент от сухого песка к влажному, количество глинистых, илистых и пылевидных примесей; род крупного заполнителя (щебень или гравий), его плотность, объемную массу и предельную крупность зерен.

Марку цемента выбирают с таким расчетом, чтобы она превышала заданную марку бетона примерно в 2-2,5 раза. При марке цемента ниже указанной (т. е. R_ц < 2,5R_б), произойдет большой его расход. Когда же бетон получается слишком высокой марки (например, если имеется цемент марки 500, а бетон требуется марки 100), то расход цемента на 1 м³ бетона будет меньше проектного. В этом случае необходимо ввести в цемент тонкомолотую добавку. Количество добавки а можно определить ориентировочно по формуле

а = 100(R_ц-2,5R_б)/R_ц

Эта формула составлена с учетом того, что активность смеси цемента и добавки пропорциональна содержанию цемента. Оптимальное же количество добавки следует определять опытным путем. При этом количество добавок для бетонов марки 200 – 400 не должно превышать 20%.

Состав бетонной смеси устанавливают в следующем порядке:

1) определяют водоцементное отношение, обеспечивающее заданную прочность бетона;

2) предварительно определяют расход цемента и воды на 1 м³ бетонной смеси;

3) предварительно вычисляют расход заполнителей на 1 м³ бетонной смеси;

4) выбирают рациональное соотношение песка и крупного заполнителя и находят окончательный состав бетонной смеси;

5) пересчитывают лабораторный состав бетонной смеси на производственный;

6) проверяют прочность бетона испытанием пробных образцов.

Рассчитывать состав бетонной смеси можно методом абсолютных объемов или методом последовательных приближений, положив в основу метод, разработанный Б. Г. Скрамтаевым и Ю. М. Баженовым.

1. Определение водоцементного отношения

Эту величину определяют по формулам Б. Г. Скрамтаева и Ю. М. Баженова, исходя из требуемой прочности бетона:

для бетона с водоцементным отношением В/Ц = 0,4 (т. е. для пластичных бетонов) –

; (1)

для бетона с водоцементным отношением В/Ц < 0,4 (для жестких бетонов)

, (2)

По формулам можно определить Ц/В и обратное ему водоцементное отношение, равное 1 : Ц/В, когда известны проектируемая марка бетона R_б и применяемая марка цемента. Коэффициенты А и А₁ учитывающие качество цемента, песка и крупного заполнителя, указаны в таблице 1 Коэффициенты А и А1 Таблица 1

Характеристика материалов	Значение А	ЗначениеА₁
Высококачественные……………………………….	0,65	0,43
Рядовые…………………………….	0,60	0,40
Пониженного качества (низкомарочный цемент, мелкий песок, гравий или щебень	0,55	0,37
низкой прочности)

После преобразования относительно В/Ц формул (1) и (2) получим

В/Ц = ; (3) В/Ц = ; (4)

2. Определение потребности водыи цемента

Количество воды В определяется по таблице 2 в соответствии с крупностью заполнителя и характеристиками бетона. По найденному количеству воды вычисляют количество цемента:

Ц= В/ (В/Ц) (5)

Количество цемента не должно быть меньше минимально заданного количества (см. стр.1)

Таблица 2. Расход воды на 1 м³ бетонной смеси, л

Характеристика бетонной смеси	Расходы воды при наибольшей крупности заполнителя, мм
Осадка Конуса, см	Жесткость, с	Гравий	Щебень

—	40…50
—	25…35
—	15…20
—	10…15
2…4	— — — — — —
5…7
8…10
10…12
12…16
16…20

3. Определение расхода крупного заполнителя. При определении соотношения между мелким и крупным заполнителями условно принимают, что все пустоты в крупном заполнителе будут заполнены песком. Обычно для подвижной бетонной смеси количество песка приходится увеличивать, так как требуется раздвинуть зерна гравия или щебня. Для этого при расчете вводится в формулу поправка α, называемая коэффициентом раздвижки зерен, примерно равная 1,1- 1,2 (значения коэффициента α приведены в таблице 3).

Значения коэффициента раздвижки зерен Таблица 3

Бетонная смесь	Расход цемента на 1 м³ бетона, кг	Коэффициент раздвижки зерен
для щебня	для гравия
Пластичная » » » » Жесткая	Любой	1,25 1,30 1,35 1,43 1,48 1,05-1,10	1,30 1,37 1,42 1,50 1,57 1,05-1,10

Для опредения количества крупного заполнителя применяют формулу (6)

где V_п– пустотность крупного заполнителя в рыхлом состоянии:

(7)

ρ_о.к. – объемная плотность крупного заполнителя, кг/м³;

ρ_к– истинная плотность крупного заполнителя, кг/м³.

α – коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя цементно-песчаным раствором. Для пластичных смесей α принимают по таблице 3, для жестких = 1,05 … 1,1;

4. Определение расхода мелкого заполнителя. Расход мелкого заполнителя (песка) в килограммах на м³ бетона вычисляют как разность между проектным объемом бетонной смеси (1 м³) в уплотненном состоянии и суммой абсолютных объемов цемента, воды и крупного заполнителя:

. (8)

5. Определение расчетной (теоретической) средней плотности бетонной смеси. Определив расход всех компонентов (воды, цемента, крупного и мелкого заполнителей) на 1 м³ бетонной смеси, вычисляем ее расчетную среднюю плотность по формуле

ρ _{расч. смеси}= Ц + В + МЗ + КЗ. (9)

6. Определение коэффициента выхода бетона. Коэффициент выхода бетона β равен объему бетонной смеси (1 м³) в уплотненном состоянии, деленному на сумму объемов сухих составляющих, затраченных на ее приготовление:

(10)

где V_ц, V_мз,V_кз – объемы сухих составляющих (цемента, мелкого и крупного заполнителей), затраченных на приготовление 1 м³ бетонной смеси, м³;

Ц, МЗ, КЗ – расход сухих материалов на 1 м³ бетона, кг;

ρ_н.ц., ρ_н..м., ρ_н..к. – насыпная плотность сухих материалов (цемента, мелкого и крупного заполнителей.

Численное значение коэффициента выхода бетона (β) находится обычно в пределах 0,55–0,75.

7. Весовое количество материалов для пробного замеса бетонной смеси.

Пробный замес бетонной смеси делают для получения одного кубика бетона размером 20 х 20 х20 см, т. е. 8 л. Подсчитать массу крупного заполнителя в килограммах для пробного замеса можно умножив количество КЗ найденного для 1м³ на коэффициент 8/1000: КЗ₈= 0,008 КЗ_.

Количество песка будет равно: МЗ₈= 0,008МЗ

Цемент на замес берут в минимальном количестве, допускаемом техническими условиями. Например, если для данного бетона на 1 м³допускается использовать 200 кг цемента, то на пробный замес 8 л потребуется (кг): (200/1000) 8= 1,6. Количество воды на 8 л бетона устанавливают по формуле:

В₈ = Ц₈(В/Ц).

Кроме этого состава рассчитывают еще два замеса, в которых соотношение х/у (песок/щебен,т.е. МЗ/КЗ) изменяют на ± 10%. После подсчета материалов для пробного замеса изготовляют бетонную смесь по результатам этого подсчета и определяют ее подвижность, испытывают ее на прочность после затвердевания в течение установленного срока (7 и 28 суток).

По результатам испытаний трех смесей принимается к производству оптимальный состав.

8. Расчет производственного состава

Поскольку в производственных условиях эти материалы имеют некоторую влажность, а крупный заполнитель способен поглощать часть воды затворения, расход воды для производственных условий уточняется по формуле

В_тр=В —0,01(МЗ_*ω _м.з.+ КЗ_*ω _к.з.) (11)

гдеВ, МЗ,КЗ — соответственно полученные расчетом расходы воды, мелкого и крупного заполнителя, кг; ω _м.з. ω _к.з.— соответственно влажность мелкого и крупного заполнителя, % по массе. При этом количество влажных заполнителей увеличивают, чтобы содержание в них сухого материала равнялось расчетному, а именно:

МЗ_тр = МЗ(1+0,01 _*ω _м.з.),кг(12)

КЗ_тр = КЗ(1+0,01 _*ω _к.з.),кг (13)

9. Пример расчета состава бетонной смеси методом абсолютных объемов.

Задание.

Рассчитать состав бетона марки 250 подвижностью 5 см. Для приготовления бетонной смеси имеются следующие материалы: портландцемент марки 500, плотностью 3,1 кг/дм³; песок средней крупности плотностью 2700 кг/м³, объемной массой 1500 кг/м³ и влажностью 5%, Гравий имеет наибольшую крупность зерен 20 мм, плотность 2600 кг/м³, объемную массу 1500 кг/м³, и влажность 2%.

Решение.

1. Выясняем необходимость введения тонкомолотых добавок. Так как отношение R_ц/R_б = 2, то никаких добавок в цемент вводить не требуется.

2. Определяем количество воды на 1 м³ по условиям применения бетона по таблице 2. Для заданных условий это 185 кг.

3. Вычисляем водоцементное соотношение по формуле (3):

В/Ц = ;

4. Вычисляем по формуле (5) количество цемента Ц= В/ (В/Ц)=185/0,75=247 кг. Сравниваем полученное с минимально необходимым по условию применения. Если получен результат меньше, то необходимо пересчитать количество воды на другое (заданное) количество цемента.

5. Вычисляем пустотность крупного заполнителя по формуле (7):

6. Вычисляем количество крупного заполнителя по формуле (6):

7. Вычисляем количество мелкого заполнителя по формуле (8):

8. Находим расчетную плотность смеси по формуле (9): ρ _{расч. смеси}= Ц + В + МЗ + КЗ =

= 247+185+597+1336 = 2365 кг/м³

9. Определяем коэффициент выхода бетона по формуле (10):

10. Пересчитываем лабораторный состав на производственный с учетом влажности МЗ 5% и КЗ 2% по формулам (11), (12), (13).

В_тр=В —0,01(МЗ_*ω _м.з.+ КЗ_*ω _к.з.) = 185-0,01(597_*5+1336_*2)=128 кг

МЗ_тр = МЗ(1+0,01 _*ω _м.з.)= 597(1+0,01*5)=627 кг,

КЗ_тр = КЗ(1+0,01 _*ω _к.з.)= 1336(1+0,01*2)=1363 кг,

11. В итоге получим следующий расход материалов на 1 м³ бетонной смеси (кг):

Цемента……………… 247

Воды………………….. 128

Песка …………………. 627

Гравия …………….. 1363

Итого……………. 2365

Полученный результат сравниваем с результатом, полученным в пункте 8. Они не должны различаться более чем на 1%.

Количество МЗ, КЗ делим на количество цемента и получаем соотношение 1: 2,54 : 5,52 при В/Ц= 0,75

Контрольные вопросы для защиты

1 Как выражается состав бетона?

2 Каким образом определяется водоцементное отношение и необходимое количество цемента?

3 Как определяется количество крупного и мелкого заполнителей, входящих в состав данной бетонной смеси?

4 Каков порядок подбора состава бетона?

5 Как определить плотность бетонной смеси?

Разработал преподаватель Козыревич А.М.

Крупномасштабная трехмерная корреляционная химическая визуализация поверхности древнеримского бетона микронного порядка

Abstract

В последние годы был достигнут значительный прогресс, направленный на разработку новых аналитических методов для исследования взаимосвязей между структурой и функцией в иерархически упорядоченных материалах. Вдохновленные этими технологическими достижениями и потенциалом применения этих подходов к изучению строительных материалов древности, мы представляем новый набор высокопроизводительных инструментов для определения характеристик для исследования древнеримского бетона, который, как и многие древние строительные материалы, демонстрирует неоднородность состава и структурную сложность. в нескольких масштабах длины.Подробная характеристика древнеримского бетона на каждом из этих масштабов важна для понимания его механики, устойчивости, путей разложения и для принятия обоснованных решений относительно его сохранности. В этом многомасштабном исследовании характеристик древнеримских образцов бетона, собранных в древнем городе Привернум (Приверно, Италия), были собраны карты сантиметрового масштаба с элементами микронного масштаба с использованием многодетекторной энергодисперсионной спектроскопии (EDS) и конфокальной рамановской микроскопии. как на полированных поперечных сечениях, так и на топографически сложных поверхностях изломов для извлечения как объемной, так и поверхностной информации.Рамановская спектроскопия использовалась для химического профилирования и определения фаз, а данные, собранные с помощью EDS, были использованы для построения тройных диаграмм, чтобы дополнить наше понимание различных фаз. Мы также представляем методологию корреляции данных, собранных с использованием разных методов на одном и том же образце при разной ориентации, которая показывает замечательный потенциал в использовании дополнительных подходов к характеристике при изучении неоднородных материалов со сложной топографией поверхности.

Образец цитирования: Maragh JM, Weaver JC, Masic A (2019) Крупномасштабная трехмерная корреляционная химическая визуализация поверхности древнеримского бетона микронного порядка.PLoS ONE 14 (2): e0210710. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210710

Редактор: В. Прасад Шастри, Фрайбургский университет, ГЕРМАНИЯ

Поступила: 7 мая 2018 г .; Принято к печати: 31 декабря 2018 г .; Опубликовано: 6 февраля 2019 г.

Авторские права: © 2019 Maragh et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Данные доступны на Figshare: https://figshare.com/articles/Data_for_Large-Scale_Micron-Order_3D_Surface_Correlative_Chemical_Imaging_of_Ancient_Roman_Concrete_/7399328.

Финансирование: Автор не получал специального финансирования для этой работы.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Сокращения: ASR, Щелочно-кремнеземная реакция; BS-SEM, Сканирующая электронная микроскопия обратного рассеяния; НАЛИЧНЫЕ, Гидрат силиката кальция оксида алюминия; CH, Портландит; C-N-A-S-H, Гидрат силиката кальция-натрия и оксида алюминия; CRM, Конфокальная рамановская микроскопия; C-S-H, Гидрат силиката кальция; EDS, Энергодисперсионная спектроскопия; NMF, Факторизация неотрицательной матрицы; OPC, Обычный портландцемент; SEM, Сканирующая электронная микроскопия

Введение

На протяжении всей истории человечества развитие технологий обработки материалов, подкрепленное существованием биологических и геологических материалов с благоприятными механическими свойствами, играло ключевую роль в культурной эволюции нашего вида.Кости ограняли и полировали при производстве древних режущих и шлифовальных инструментов, по крайней мере, с верхнего палеолита [1]. С 4000 г. до н.э. до позднего бронзового века в Европе и Западной Азии и примерно с 800 по 1450 г. н.э. в Андской зоне Южной Америки медь была легирована мышьяком для получения мышьяковистой бронзы, которая была прочнее и имела лучшие литейные свойства, чем одна медь. [2]. Железо было легировано углеродом для производства стали по крайней мере с 1800 г. до н.э., о чем свидетельствуют находки древних стальных артефактов в Каман-Калехойюке [3].Разработки в области строительства включают производство известкового цемента, а затем включение вулканического пепла для производства высокопрочного цемента [4], например, при производстве гидравлического раствора с использованием золы, полученной из района вокруг горы Везувий в Древнем Риме [5]. Развитие материалов и строительных технологий и их эмпирические усовершенствования внесли значительный вклад в успех ряда древних империй [6]. Например, растущее население Римской империи было устойчивым на протяжении веков, частично из-за строительства акведуков, по которым вода поступала из источников, которые находились на расстоянии в десятки километров [7,8].Изощренность некоторых из этих древних строительных технологий наблюдается в сохранившихся остатках древних цивилизаций в наши дни, некоторые из которых все еще демонстрируют долговечность, несмотря на тысячелетия сейсмической активности, изменения окружающей среды и стихийные бедствия [9,10]. В дополнение к их культурному и историческому значению, эти материалы могут также предложить современным исследователям технологические уроки с точки зрения устойчивости и долговечности. Например, долговременная устойчивость древнеримского бетона к ухудшению состояния окружающей среды на протяжении тысячелетий может послужить источником вдохновения для дизайна при производстве более прочных строительных материалов нового поколения.

Использование древнеримского цемента в производстве строительного раствора (смесь цементного теста и мелкого заполнителя) и opus cæmenticum или древнеримского бетона (смесь раствора с более крупным заполнителем: cæmenta ) [11] позволило изготовить некоторые величайших архитектурных чудес древности. Использование извести для производства цемента не было оригинальным для Римской империи; Греки ранее производили цемент таким способом с переменным успехом.Однако добавление пуццолана (высокощелочного вулканического пепла, в основном состоящего из аморфных алюмосиликатов), произрастающего в районах, окружающих гору Везувий в Кампании, к этой смеси привело к превосходному вяжущему раствору [5,12], который позволил получить бетон с более высокая прочность на сжатие, чем у бетона, полученного с использованием чистого известкового цемента. Было обнаружено, что копии архитектурного древнеримского раствора имеют 180-дневную прочность на сжатие примерно 13 МПа [13], что составляет 75% от прочности современного конструкционного легкого бетона из заполнителя [14] и, по крайней мере, в четыре раза больше, чем у чистый известковый раствор [15].

Древнеримская цементная паста представляет собой смесь гашеной извести и кремнистого вулканического пепла ( пуццолана, ). В процессе производства карбонат кальция (известняк) кальцинируется при 900 ° C для получения оксида кальция, который затем смешивается с водой для получения гашеной извести. Гелевые фазы аморфного или слабокристаллического гидрата силиката кальция (C-S-H) и гидрата силиката кальция-алюминия (C-A-S-H) затем образуются в реакционных слоях, окружающих фрагменты пуццолана , когда они реагируют с гашеной известью [16], [17,18]; Эти гелевые фазы в значительной степени способствуют долговечности древнеримского раствора и его устойчивости к повреждениям окружающей среды [18].Более того, недавние исследования показали, что минеральные цементы могут непрерывно осаждаться в течение длительных периодов времени, непрерывно укрепляя цементирующую матрицу в некоторых бетонах, таких как древнеримский бетон с морской водой [19]. Это явление резко контрастирует с проблемой щелочно-кремнеземной реакции (ASR), также известной как «рак бетона», которая вызывает набухание и растрескивание современного бетона из-за реакции сильно щелочной цементирующей матрицы с кремнистыми заполнителями в наличие влаги.Всесторонние исследования химических механизмов в таких древних бетонах необходимы для понимания цементов, способных со временем образовывать новые цементные фазы, что может оказаться решающим при разработке новых строительных материалов.

На производство наиболее широко используемого в мире современного строительного материала, обычного портландцемента (OPC), приходится примерно 5% мировых выбросов углерода [20], а 90% содержащегося в нем углерода связано с большой потребностью в топливе для его производства. производство, особенно горячая стадия, которая происходит при прибл.1450 ° С. Значительно более низкие температуры, необходимые для производства древнеримского бетона, означают более низкую потребность в топливе: еще одна причина обратиться к этому материалу как источнику вдохновения при разработке более экологически чистых строительных материалов. Однако у древнеримского бетона есть ряд существенных недостатков. В то время как цементная паста, изготовленная с использованием OPC, может застывать на воздухе всего за 28 дней для достижения прочности на сжатие, близкой к максимальной [21], было показано, что архитектурный древнеримский строительный раствор на основе вулканического пепла и извести требует сравнительно более длительного времени отверждения. не менее 180 дней [22], что делает его гораздо менее пригодным для использования в современных быстро меняющихся условиях строительства.Однако, частично заменив составляющие современного бетона компонентами, вдохновленными этими древнеримскими бетонными смесями, можно разработать улучшенный цемент, который уравновешивает долговечность и устойчивость с приемлемым временем отверждения. Чтобы подготовить почву для этого процесса и лучше понять композиционную сложность этого неоднородного материала, мы исследовали образцы древнеримского бетона с использованием дополнительных передовых методов определения характеристик материалов.

OPC состоит из двух основных компонентов: алита (Ca ₃ SiO ₅ или «C ₃ S» в обозначении химии цемента), в первую очередь отвечающего за 28-дневную «раннюю» прочность гидратированного цемента, и белита ( Ca ₂ SiO ₄ или «C ₂ S»), в первую очередь ответственный за развитие его «поздней» прочности [16]. Конфокальная рамановская микроскопия (CRM), которая использует рамановский спектрометр в сочетании с оптическим микроскопом для измерения очень малых площадей, является одним из таких методов анализа этих конкретных фаз и использовалась в современных исследованиях химии цемента для изучения микроструктура и пространственное распределение CSH и других реагентов, образующихся при гидратации C ₃ S неразрушающим способом [23].Этот метод также может дополнять более трудоемкие и требующие много времени методы, такие как спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) ²⁹ Si, для характеристики C-S-H, C-A-S-H и фаз C-S-H (C-N-A-S-H), замещенных натрием и алюминием [24]. Рамановская спектроскопия также использовалась для изучения процессов разложения в OPC посредством пространственной характеристики фаз, которые вызывают снижение твердения цемента в пастах C ₃ S и C ₂ S [25]. В дополнение к методам на основе комбинационного рассеяния для характеристики гидратированных OPC и смесей вулканического пепла и для производства CaO-SiO ₂ -Al ₂ O ₃ тройные фазовые диаграммы, которые можно использовать для идентификации конкретных фаз CASH [26,27].Когда тройные соотношения конкретных оксидов нанесены на график либо для OPC, либо при характеристике древнеримского бетона [4,28], можно определить пропорцию конкретных гелей и других фаз, а также можно идентифицировать конкретные компоненты. Когда для данного образца собираются карты EDS большой площади, огромные объемы собранных данных (часто миллионы спектров) могут быть использованы для вычисления этих троичных соотношений более полным образом в виде тройного частотного графика, на котором химически различные компоненты может быть идентифицирован гетерогенный образец [29].

В то время как другие методы характеризации создают неудобные проблемы, такие как необходимость подготовки ультратонких срезов, как в случае просвечивающей электронной микроскопии, отсутствие пространственного разрешения обнаруженных фаз при настольной рентгеновской дифракции или низкий контраст между разными цементами. фазы, обычно наблюдаемые в данных визуализации SEM / BSE [30,31], картирование CRM и EDS являются привлекательным выбором из-за их потребности в минимальной пробоподготовке и их полезности для пространственно разрешающих фаз и элементов, присутствующих в образце, с высокой специфичностью состава.

Высокопроизводительный характер EDS означает, что можно быстро определять соотношения и пространственное распределение различных элементов, а для CRM активные фазы комбинационного рассеяния должны только быть в фокусе, чтобы их можно было обнаружить. Когда оба метода используются параллельно, результатом является богатый набор дополнительных данных, но каждый подход не лишен своих ограничений: EDS дает распределение элементов по всей поверхности измеряемого образца и разработку SEM окружающей среды по всей поверхности. Последние несколько десятилетий позволяют проводить измерения образцов даже не в условиях вакуума.Однако измерение погруженных образцов с помощью EDS остается проблемой. CRM, напротив, может использоваться для обнаружения фаз, присутствующих в образцах, даже под водой, когда используется объектив с погружением в воду, но только в случаях, когда присутствуют активные компоненты комбинационного рассеяния.

CRM и EDS использовались при изучении древних бетонов, например, для характеристики древнеримского бетона с морской водой, в качестве инструментов для обнаружения осажденного филлипсита, альтоберморита и гелеобразных CASH в обломках реликтовой извести и в межфазных зонах. по периметру определенных заполнителей, которые, как полагают, способствуют упругости бетона [9,19].EDS также использовался для изучения древних пуццолановых цементов, содержащих стрэтлингит, минерал, который укрепляет цементирующую матрицу и растет в виде пластин, сопротивляющихся распространению трещин [10], которые были обнаружены в древнеримском растворе, найденном в Колизее [32], Театре. Марцелла [33], и в центральной части стены Большого зала Рынков Траяна [34].

Эти методы определения характеристик были разработаны для использования в области биоминерализации, чтобы лучше понять сложную взаимосвязь между структурой и функцией гетерогенных минерализованных тканей.EDS и CRM, например, были оптимизированы для сбора фазовых карт с микронным разрешением полированных срезов придатков креветок-богомолов [35] и наноструктур из кирпича и раствора перламутра моллюсков [6,36]. Эти методы также были расширены для использования на неровных поверхностях образцов. С развитием профилометрии TrueSurface стало возможным объединить CRM большой площади с измерениями топографии за счет использования пьезоуправляемых столиков для сохранения конфокальности.Системы EDS также были разработаны с несколькими детекторами, чтобы в значительной степени устранить артефакты затенения, которые часто являются проблемой, возникающей при получении карт элементов с неровных поверхностей с помощью одного детектора рентгеновского излучения. Используя объединенные преимущества мультидетекторной EDS и TrueSurface Raman-спектроскопии в исследовании топографически сложных зубов морского ежа, например, распределение элементов на высушенных поверхностях образцов может быть измерено либо с помощью EDS в вакууме, либо в случае нативные гидратированные образцы, расположение рамановского v ₁ CO ₃ ^2- может быть использовано для измерения степени замещения Mg в кристаллической решетке кальцита [37].

В настоящем исследовании эти два метода используются для характеристики образцов древнеримского бетона, взятых из археологических раскопок Привернум в Приверно, Италия. Также представлен подход для корреляции данных из этих двух методов, в котором матрица преобразования, которая связывает два набора данных, вычисляется с использованием их соответствующих фазовых карт. Количественные карты EDS были собраны как из древнеримских бетонных поперечных сечений, так и из поверхностей трещин, а затем соотношения результирующих элементных составов были визуализированы с использованием трехкомпонентных графиков плотности, которые продемонстрировали отчетливые различия в составе.

Сбор корреляционных данных

В этом исследовании представлена химическая характеристика образцов древнеримского бетона, взятых из периметральной стены (рис. 1b и 1c) археологического объекта (трехмерная реконструкция участка, показанного на рис. 1a) Привернума, расположенного в современном город Приверно, Италия, и вводит инструменты управления данными для корреляции больших объемов дополнительных данных, которые могут быть использованы при проверке достоверности воспроизведений этой древней смеси и при изучении вновь разработанных строительных материалов.

Рис. 1. Расположение коллекции древнеримских бетонных образцов, использованных в этом исследовании.

(а) 3D-реконструкция археологического памятника Привернум, полученная с помощью фотограмметрии с дрона, (б) 3D-реконструкция стены, из которой был взят образец бетона, с использованием 3D-сканера DotProduct DPI-8, и (в) более высокое увеличение фотография поверхности стены.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210710.g001

Древнеримские образцы бетона с трещинами были изучены с помощью оптической микроскопии, сканирующей электронной микроскопии с обратным рассеянием (BS-SEM), EDS и CRM в сочетании с профилометром TrueSurface .Оставив образцы в их естественном состоянии, можно было бы непосредственно исследовать поверхности излома, что важно при изучении цементирующей связующей фазы, присутствующей в гораздо больших количествах на поверхности излома, чем в полированных поперечных сечениях. Образцы имели размеры от нескольких миллиметров до примерно 1 сантиметра в ширину, а на рис. 2 показаны данные, собранные для одного конкретного образца, собранного с участка стены, показанного на рис. 1, с использованием вышеупомянутых методов.

Рис 2.Многоуровневая характеристика древнеримского бетона.

Изображения, полученные с использованием (а) оптической микроскопии, (б) сканирующей электронной микроскопии обратного рассеяния (BS-SEM), (в) энергодисперсионной спектроскопии (EDS) и (г) топографии подобласти конкретного образца, полученного с использованием TrueSurface профилометрия, (e) Рамановская фазовая карта этой области (синий: кварц, красный: кальцит) и (f) карта элементов EDS, преобразованная в систему координат этой области.

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0210710.g002

Нормализованное распределение элементов на поверхности излома образца было измерено с помощью многодетекторной EDS (рис. 2b). После измерения топографии образца с помощью профилометрии (рис. 2d) отдельные фазы были извлечены из общего набора спектров комбинационного рассеяния, собранных с использованием неотрицательной матричной факторизации (NMF), которые затем были пересчитаны для формирования фазовой карты комбинационного рассеяния (рис. 2e). .

Когда разные типы данных собираются в одной измерительной системе с использованием одной и той же системы отсчета, их можно напрямую сравнивать, как показано на рисунке 3.В этой конкретной системе полированный образец может оставаться на месте, и можно собирать изображения SEM, карты элементов EDS и карты фаз Рамана, а затем масштабировать их для сравнения.

Рис. 3. Корреляционное отображение BS-SEM, EDS и рамановской фазы, проведенное с использованием интегрированной системы.

(a) (изображение BS-SEM, (b) карта EDS, (c) фазовая карта комбинационного рассеяния, показывающая распределение кварца, (d) спектр комбинационного рассеяния от отдельных зерен кварца и эталонный спектр кварца из базы данных RRUFF, и (e) спектр EDS формирует всю отображаемую область.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210710.g003

Однако, когда ориентация образца и измеренная площадь варьируются от набора данных к набору данных, как это часто бывает при использовании нескольких систем измерения, как также показано на В этом исследовании задача сравнения разных типов данных в одном и том же месте образца может стать сложной задачей. Для больших областей, таких как богатое кальцием включение около центра рис. 2c, сравнение между данными комбинационного рассеяния и данными EDS тривиально, но сложность этой задачи возрастает с увеличением размера измеряемой области и сложностью композиции образец.Универсальные корреляционные системы, такие как система, используемая для сбора данных, показанная на рис. 3, чрезвычайно полезны, но могут быть недостаточными при возникновении особых проблем. Может потребоваться общий подход к корреляции данных, например, если измеряемый образец имеет нерегулярную поверхность, если необходимы фазовые карты, превышающие то, что может дать комбинированная система, или если требуется сравнение необработанных данных между пикселями.

Корреляция EDS и рамановских данных

Рамановская фазовая карта на рис. 2e показывает другую измеренную площадь и ориентацию, чем результаты BS-SEM и EDS, показанные на рис. 2a, 2b и 2c.Различные виды одного и того же трехмерного объекта связаны друг с другом проективным преобразованием, известным как плоская гомография: матрица преобразования 3×3, которая связывает два проективных пространства. Таким образом, данные из фазовых карт, полученных с использованием двух систем измерения, и, таким образом, двух ориентаций образца, могут быть коррелированы путем вычисления матрицы гомографии H , которая их связывает. Результирующее преобразование, применяемое к набору данных EDS, дает в результате карту элементов, показанную на рис. 2f, и дает возможность прямого сравнения пикселей с пикселями данных, представленных дополнительными картами распределения.

Для выполнения этого преобразования размер рамановской фазовой карты сначала был изменен так, чтобы количество пикселей соответствовало количеству рамановских спектров, закодированных в фазовой карте, то есть 200 пикселей на 200 пикселей, представляющих 40000 записанных спектров. Цвет каждого пикселя карты EDS определялся спектром, записанным в этом местоположении образца, поэтому количество пикселей уже соответствовало его количеству спектров: 512 пикселей на 512 пикселей. 8 неизвестных, h _ij, гомографической матрицы 3×3, H (определенной в уравнении 1), могут быть решены для использования x- и y-координат четырех соответствующих местоположений на каждой фазовой карте.Связь между координатами на двух фазовых картах показана в уравнении 2, в котором (x, y) — координаты точки изображения, которое нужно преобразовать, а (x ‘, y’) — координаты соответствующей точки. на втором изображении.

(1) (2)

Функция гомографии из Machine Vision Toolbox [38] использовалась для вычисления компонентов H , представляющих двумерное проективное преобразование, с использованием нескольких соответствующих местоположений из двух наборов данных. Эта матрица преобразования была применена для преобразования карт элементов EDS в то же проективное пространство, что и соответствующие фазовые карты комбинационного рассеяния.

Результаты и обсуждение

Полированный древнеримский бетон в поперечном сечении

Для изучения среднего состава образцов, собранных на археологическом участке, были собраны карты элементов EDS (рис. 4a) и фазовые карты комбинационного рассеяния (рис. 4c) полированных шлифов древнеримских образцов бетона. Общий средний спектр EDS, показанный на рис. 4b, который показывает общее количество испускаемых рентгеновских лучей и их энергию, описывает средний элементный состав измеряемой области.Спектр максимальной интенсивности пикселей, который показывает максимальное количество отсчетов для определенной энергии рентгеновского излучения, обнаруженной в любом месте образца (что особенно полезно для идентификации микроэлементов), показан на рис. 4b. Рамановские спектры обнаруженных фаз, извлеченные из всего набора данных с помощью NMF, показаны на рис. 4d в цветах, соответствующих цветам, используемым в фазовой карте комбинационного рассеяния на рис. 4c.

Рис. 4. Корреляционная характеристика EDS и комбинационного рассеяния полированного шлифа древнеримского бетона.

(a) карта элементов EDS образца полированного бетона и (b) спектры EDS показанной области образца, показывающие общий средний состав образца (вверху) и объединенные максимальные интенсивности пикселей обнаруженных элементов (внизу). (c) Рамановская фазовая карта полированного шлифа, показывающая область, измеренную с использованием EDS, и пространственное распределение (d) составляющих спектров (которые имеют цветовую кодировку, соответствующую различным отображаемым фазам карты).

https://doi.org/10.1371 / journal.pone.0210710.g004

Богатые кремнием области, показанные зеленым на рис. 4a, соответствуют зернам, окрашенным в зеленый цвет на рис. 4c, которые были идентифицированы как кварц, основной компонент кремнистого песка, который использовался для производства древнеримского раствора. . Богатые кальцием области на Рис. 4a соответствуют богатым кальцитом областям, показанным на Рис. 4c, а богатые железом области, окрашенные в желтый цвет на Рис. 4a и 4c, были идентифицированы по спектрам комбинационного рассеяния как магнетит. Было обнаружено, что область по периметру поры в правом верхнем углу и другие области, окрашенные в синий цвет на рис. 4c, состоят из каротиноидов, органических пигментов, продуцируемых растениями и водорослями, а также некоторыми бактериями и грибами.Присутствие каротиноидов, вероятно, связано с воздействием окружающей среды на археологические руины. Цементирующая связывающая фаза в областях между агрегатами давала спектры комбинационного рассеяния с большим количеством фоновой флуоресценции, которая затемняла любой обнаруживаемый сигнал комбинационного рассеяния. Это часто является проблемой, когда материал содержит элементы, поглощающие лазерное излучение, например вулканический пепел, содержащий редкоземельные элементы: известный компонент древнеримского цемента.

Поверхность излома древнеримского бетона

EDS и рамановская спектроскопия также использовались для создания фазовых карт поверхности излома древнеримского образца бетона из той же области периметральной стены.Оптически доля заполнителя, видимого на поверхности излома бетона, намного меньше, чем в поперечном сечении. Следовательно, ожидается, что данные, собранные на поверхности излома, будут более репрезентативными для цементирующей связующей фазы, тогда как данные, собранные для полированного тонкого сечения, предоставят больше информации о среднем составе, включая состав заполнителя, бетона. На рис. 5a и 5b показана фазовая карта комбинационного рассеяния на поверхности трещины и соответствующие спектры комбинационного рассеяния фаз, обнаруженных с использованием той же цветовой схемы: кварц — зеленым, кальцит — красным.Хотя кварцевый агрегат и кальцит все еще наблюдаются, гораздо большая область измеряемой области дает спектры комбинационного рассеяния с высокой фоновой флуоресценцией, подтверждая предположение, что поверхность трещины содержит большую долю цементирующей связывающей фазы.

Рис. 5. Корреляционная EDS и Рамановская характеристика поверхности излома образца древнеримского бетона.

(a) 3D-виды и виды сверху фазовой карты комбинационного рассеяния, (b) составляющие рамановские спектры (с цветовой кодировкой, соответствующей различным отображаемым фазам карты).(c) Карта элементов EDS образца полированного бетона с нормализованными и количественными картами элементов области в белом квадрате. (d) Спектры EDS для всей карты элементов, показывающие общий средний состав образца (слева) и объединенные максимальные интенсивности пикселей обнаруженных элементов (справа).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210710.g005

На рис. 5c показаны как количественные, так и нормализованные карты элементов EDS, полученные для поверхности трещины.Соответствующие общие подсчеты для рентгеновских лучей, испускаемых при разных энергиях, и максимальное количество отсчетов, обнаруженных в любом месте измеряемой области, обозначенное белым прямоугольником на образце на рис. 5c, показаны в спектрах EDS на рис. 5d. Рамановская фазовая карта (рис. 5a, справа) области, обозначенной серым прямоугольником на рис. 5c, была создана из определенных цветовых рамановских спектров обнаруженных фаз, извлеченных из общего набора данных с использованием NMF на рис. 5b, которые затем были наложены на данные топографии поверхности, собранные с помощью профилометрии TrueSurface , и показаны на рис. 5а слева.

Карты элементов
EDS были собраны на изломанной поверхности обычного портландцемента и древнеримского бетона, а также на полированном поперечном сечении древнеримского бетона, залитого смолой. Схемы этих образцов и соответствующие карты нормализованных элементов показаны в верхней и нижней строках на рис. 6 соответственно. Из каждого набора данных EDS был сгенерирован набор 16-битных количественных изображений в градациях серого со значениями яркости пикселей, представляющими атомный процент кальция, кремния и алюминия, присутствующего в каждом пикселе.Эти количественные изображения использовались для построения соотношений этих элементов относительно друг друга (то есть Ca + Si + Al = 1) для всех пикселей в наборе данных этого образца на трехкомпонентных графиках плотности. На каждом графике тройной плотности (рис. 6d, 6e и 6f) отношения кальция, кремния и алюминия в каждом пикселе в измеряемой области представлены одной точкой на тройной диаграмме. Чтобы более наглядно показать распределение точек на тройной диаграмме, области тройной диаграммы, в которых точки очень плотно распределены, показаны желтым цветом, а разреженные области показаны фиолетовым цветом, на что указывают цветные полосы под графиками.
Рис. 6. Трехмерные графики плотности и карты элементов EDS для обычного портландцемента и древнеримского бетона.
Схематическое изображение (а) изломанной поверхности обычного образца портландцемента, (б) полированного поперечного сечения древнеримского бетона, залитого смолой, и (в) изломанной поверхности древнеримского образца бетона. Под образцами иллюстраций (верхний ряд) находятся тройные графики плотности (средний ряд), показывающие отношения Ca, Si и Al в каждом пикселе на различных картах EDS (нижний ряд).Для каждого из трехкомпонентных графиков плотности фиолетовые области заселены наиболее редко, а желтые области — наиболее густонаселенными.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210710.g006
На трехкомпонентных частотных диаграммах, которые использовались другими авторами в области определения характеристик цемента для представления данных EDS, оси разделены на n интервалов, в результате получается двухмерная троичная гистограмма, содержащая n ² интервалов. Затем троичные координаты сортируются по ячейкам, и количество координат в каждой ячейке отображается с помощью интуитивно понятной цветовой карты, которая позволяет быстро идентифицировать основные присутствующие фазы.
На рис. 7 показана реализация двух инструментов визуализации, которые были разработаны для использования в сочетании с тройными графиками плотности, показанными на рис. 6. На рис. 7a, 7b и 7c были выбраны подобласти трехмерных графиков плотности (обозначенных эллипсами). которые соответствовали конкретным интересующим соотношениям элементов, а области образца, соответствующие троичным координатам в этих эллипсах, были окрашены в те же цвета на рис. 7d, 7e и 7f. На рис. 7g, 7h и 7i показан другой метод различения различных областей тройной диаграммы.В этом методе цвет был выбран для каждой из трех вершин тройной диаграммы, и каждая тройная координата была раскрашена с использованием смеси трех цветов, соответствующих ее положению на тройной диаграмме. Соответствующий пиксель из карты EDS затем был окрашен с использованием того же цветового пространства, чтобы одновременно визуализировать все различные фазы, присутствующие во всем отображенном образце (рис. 7j, 7k и 7l).
Рис. 7. Идентификация и картографирование OPC и древнеримской бетонной фазы.
Крайний левый столбец представляет собой изломанную поверхность OPC, средний столбец представляет собой полированное поперечное сечение древнеримского бетона, а крайний правый столбец представляет собой изломанную поверхность древнеримского бетона. (a) — (c) Все троичные координаты показаны серым цветом, а точки внутри определенных эллипсов окрашены, а их соответствующие области показаны в (d) — (f). (g) — (i) Цветовой градиент используется для окраски каждой троичной координаты на основе ее положения на тройной диаграмме, а соответствующий ему пиксель окрашен в тот же цвет в (j) — (l).
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210710.g007
График тройной плотности для OPC (рис. 6d) показывает большинство троичных координат, расположенных близко к оси Ca / Si, с очень густонаселенным кластером, близким к вершина Ca. Это предполагает очень большую долю C-S-H и C-A-S-H с низким содержанием глинозема, что ожидается для OPC [39]. График тройной плотности для поверхности излома древнеримского бетона (рис. 6f), однако, показывает координаты, сгруппированные вдали от оси Ca-Si.Большой плотный кластер соответствует области, занятой высокоглиноземистым C-A-S-H, что предполагает гораздо большее присутствие этой связующей фазы в образце древнеримского бетона, чем в современном цементе. «Плечо» тройных координат ближе к вершине тройной диаграммы соответствует кварцу, который частично покрыт связкой, которая смещает его координаты от вершины Si. Это подтверждается сравнением фазовой карты на рис. 7f с соответствующей рамановской фазовой картой, показывающей распределение кварца на рис. 5а.Плечо на рис. 6f, которое простирается к центру тройной диаграммы, соответствует области, в которой могут быть найдены природные пуццоланы [40]; природные пуццоланы в виде вулканического пепла были обычной добавкой к древнеримским бетонным смесям [5].
График тройной плотности полированного поперечного сечения древнеримского бетона дает больше информации о заполнителях, использованных в производстве этого римского бетона. Кластер в самом верху тройной диаграммы вблизи вершины Si соответствует кварцевому агрегату.Область в красном эллипсе на рис. 7b, которая соответствует области, в которой можно было бы найти C-S-H, находится в связующем поперечном сечении древнеримского бетона, но отсутствует на поверхности излома древнеримского бетона. Поскольку материал будет разрушаться по самому слабому компоненту, эти результаты предполагают, что C-A-S-H с более высоким содержанием глинозема, обнаруженный на поверхности разрушения, более слабый, чем C-A-S-H и C-S-H с более низким содержанием глинозема, которые более распространены в фазе связывания, наблюдаемой в полированном поперечном сечении.Другой заполнитель, обнаруженный в древнеримском бетоне, который содержит больше алюминия, окрашен в синий цвет и показан на рис. 7b и 7e. Большая часть связующего представляет собой некоторую форму C-A-S-H, но связующее, расположенное по периметру кварцевого заполнителя, богаче кремнием (окрашено в бордовый цвет на рис. 7b и 7e). Ожидается, что природные пуццоланы также найдены в полированном поперечном сечении образца древнеримского бетона.
Обсуждение и будущая работа
Используя римский бетон в качестве модельной исследовательской системы, мы представили набор дополнительных корреляционных инструментов с высоким разрешением для характеристики вяжущих материалов.Первичные фазы в этих образцах были обнаружены с помощью фазового картирования CRM большой площади. Для сломанных образцов с изначально нерегулярной топографией поверхности были выполнены профилометрические измерения для создания трехмерной карты поверхности, которая затем использовалась в сочетании с моторизованным пьезостадиком рамановского микроскопа для поддержания постоянного пересечения поверхности образца с фокальной плоскостью. Этот подход позволил детектировать рамановский сигнал по всей интересующей области, сохраняя при этом конфокальность (рис. 2 и 5).
В то время как спектроскопия комбинационного рассеяния чрезвычайно полезна для идентификации фаз, которые состоят из активных химических связей комбинационного рассеяния, этот метод теряет свою полезность, когда в материалах есть сложные фазы, которые не имеют четких режимов растяжения или изгиба, которые дают четкий рамановский сдвиг. EDS, напротив, может отображать элементы, присутствующие на поверхности образца, и, хотя он не может идентифицировать конкретные фазы, он по-прежнему является очень эффективным подходом для получения информации о составе для областей образца, которые не могут быть успешно идентифицированы с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния.Кроме того, использование нескольких детекторов EDS для регистрации сигнала обеспечивает относительно равномерное покрытие образцов со сложной топографией поверхности, в значительной степени сводя к минимуму артефакты затенения, которые обычно возникают при использовании систем с одним детектором.
Для характеристики вяжущих материалов идентификация механически слабых границ раздела, которые могут привести к катастрофическому разрушению конструкции, имеет решающее значение, и в настоящее время предпринимаются попытки применить описанные здесь методы для исследования состава этих компонентов, наблюдаемых на поверхностях трещин и трещин. между заполнителем в поперечном сечении, как для древнеримского бетона, так и для современного OPC.
Хотя основное внимание в этой работе было уделено характеристике древнеримского бетона, методы и инструменты, представленные в этом исследовании, могут быть применены для характеристики широкого диапазона сложных, неоднородных материалов с неровными поверхностями. В этой работе данные EDS были коррелированы с фазовыми картами комбинационного рассеяния, но эта корреляция может быть расширена на любые два (или более) набора данных, для которых может быть создано изображение. Большой объем данных, который можно быстро получить с помощью EDS и связанных с ним инструментов обработки данных, описанных здесь, можно использовать для статистической характеристики практически любого интересующего гетерогенного материала, а представленные здесь передовые методы спектроскопического фазового картирования большой площади демонстрируют большой потенциал в использование расширенного вычислительного анализа при исследовании макроскопических структур.
Материалы и методы
Образцы древнеримского бетона были собраны с различных стен археологического объекта Привернум с разрешения и под контролем директора Sistema Museale Priverno Маргариты Канчеллиери и регионального чиновника Министерства по делам культуры и окружающей среды. Николетта Кассиери. В археологических раскопках не участвовали находящиеся под угрозой исчезновения или охраняемые виды, и для проведения описанного исследования не требовалось разрешений. Все образцы, обсуждаемые в этой работе, хранятся в Лаборатории многомасштабной характеристики и дизайна материалов Массачусетского технологического института.
Образцы
в их исходном состоянии были получены с использованием энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, электронной микроскопии обратного рассеяния, профилометрии TrueSurface и конфокальной рамановской микроскопии. Эти методы визуализации были также выполнены на полированных тонких срезах, залитых смолой, которые были приготовлены следующим образом. Образцы бетона сначала были залиты эпоксидной смолой холодного отверждения и обрезаны по размеру с помощью тихоходной алмазной пилы с водяным охлаждением. Затем полученные образцы последовательно полировали алмазными шлифовальными дисками от 60 до 800 с последующей окончательной полировкой с использованием алмазных суспензий до 0.25 мкм.
Мультидетекторная ЭДС была выполнена с использованием сканирующего электронного микроскопа Tescan Vega GMU, оборудованного двумя детекторами рентгеновского излучения Bruker XFlash 5030. Данные для картирования были получены на аналитическом рабочем расстоянии 15 мм при ускоряющем напряжении 20 кэВ. Время картирования варьировалось в зависимости от плотности пикселей карты, а также от конкретных содержаний элементов в анализируемых фазах, но для всех фазовых диаграмм от Ca до Si и Al, сгенерированных в этой работе, время сбора данных всегда определялось таким образом, что они приводили к минимум 5000 отсчетов на пиксель.Полученные спектры от каждого пикселя затем использовались для расчета элементных соотношений, которые затем экспортировались как одноэлементные квантовые карты и использовались для создания троичных диаграмм.
Для рамановского фазового картирования топографически сложных изломанных поверхностей измерения профилометрии поверхности проводились с использованием модуля микроскопии WITec TrueSurface , который отображает трехмерные поверхности с использованием методов хроматической аберрации. Луч белого света направляют на поверхность образца; поскольку компоненты этого луча белого света имеют разные фокусные расстояния, высота места на образце может быть вычислена, когда камера CCD обнаруживает конкретный цвет.После измерения топографии было выполнено картирование CRM большой площади и собрана итоговая фазовая карта.
Картирование фазы комбинационного рассеяния
проводили с использованием системы конфокального рамановского микроскопа (alpha300R, WITec, Ульм, Германия). Система состояла из лазера на Nd: YAG 532 нм с удвоенной частотой, который использовался вместе с многоосевым пьезосканером (P-527, Physik Instrumente, Карлсруэ, Германия) и моторизованным столиком большой площади для позиционирования образца. Во время сканирования образца система использовала топографическую информацию, собранную с помощью профилометрии TrueSurface для сохранения конфокальности при картировании большой площади.Спектры комбинационного рассеяния были получены с использованием термоэлектрического охлаждаемого ПЗС-детектора (DU401A-BV, Андор, Великобритания), размещенного за спектрометром (UHTS 300, WITec, Ульм, Германия) с использованием решетки 600 г мм ^-1.
Рамановское фазовое картирование выполнялось с одной третью максимальной интенсивности, чтобы избежать повреждения образца. Для каждой точки на образце, в которой был записан спектр комбинационного рассеяния, использовалось время интегрирования 300 мс, и для каждого пикселя были записаны три спектра, и было взято среднее значение.Для каждого образца была измерена площадь 8000 мкм на 8000 мкм с разрешением 200 пикселей на 200 пикселей. WITec Control FOUR (версия 4.1, Witec) использовался для сбора данных, а WITec Project FOUR (версия 4.1, Witec) использовался для удаления космических лучей, сглаживания и вычитания фона, а также для проведения NMF для определения спектров отдельных фаз. содержится в общем наборе спектров, собранных во время сканирования большой площади.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить археологический район и археологический музей Приверно, а также общину Приверно, в частности профессора Маргериту Канчелье и Николетту Кассиери, за их сотрудничество и помощь в обеспечении доступа к археологическому объекту Привернум.Данные реконструкции, показанные здесь, были собраны с помощью экспертизы Gianfranco Quaranta из Artech Lab и Роберто Скалессе из Erresse Group и DotProduct LLC. Авторы хотели бы поблагодарить Жилберто Квиернети, Марко Никола, Орала Буюкозтюрка, Дитера Броммера и Стивена Палковича за их неоценимые идеи на протяжении всей этой работы посредством частых и содержательных обсуждений. Мы также благодарим компанию Wagner Petrographic (Линдон, Юта, США) за изготовление полированных шлифов, использованных в данном исследовании.
Ссылки
1.Розелл Дж., Бласко Р., Кампени Дж., Диес Дж., Алькальде Р., Менендес Л. и др. Кость как технологическое сырье на полигоне Гран-Долина (Сьерра-де-Атапуэрка, Бургос, Испания). J Hum Evol. 2011; 61: 125–131. pmid: 21420719
2. Лехтман Х., Кляйн С. Производство медно-мышьяковых сплавов (мышьяковистой бронзы) методом переплавки: современный эксперимент, древняя практика. J Archaeol Sci. 1999; 26: 497–526.
3. Аканума Х. Значение предметов из железа раннего бронзового века из Каман-Калехюка, Турция.Анатолий Археологический конный завод. 2008; 313–320.
4. Джексон М., Деокампо Д., Марра Ф., Шитц Б. Пуццолановый вулканический пепел среднего плейстоцена в древнеримских бетонах. Geoarchaeology An Int J. 2010; 25: 36–74.
5. Поллио М., Морган М. Витрувий: десять книг по архитектуре. Кембридж: издательство Гарвардского университета; 1914.
6. Палкович С., Броммер Д., Купваде-Патил К., Масич А., Бюлер М., Бююкёзтюрк О. Дорожная карта в мезомасштабе для получения прочной и устойчивой цементной пасты — подход, вдохновленный биоинспекцией.Constr Build Mater. 2016; 115: 13–31.
7. Фронтинус С. Стратагемы и акведуки Рима. Классическая библиотека Леба; 1925.
8. Де Фео Г., Майс Л., Ангелакис А. Технологии управления водными и сточными водами в древнегреческой и римской цивилизациях. Инженерия качества воды. 2011. С. 3–22. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53199-5.00071-3
9. Джексон М., Вола Г., Вшянски Д., Олесон Дж., Шитц Б., Брэндон С. и др. Микроструктура и прочность цемента в древнеримских бетонах с морской водой.Исторические минометы: характеристика, оценка и ремонт. Дордрехт: Спрингер; 2012. С. 49–76. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4635-0_5
10. Джексон М., Лэндис Э., Брун П., Витти М., Чен Х., Ли К. и др. Механическая устойчивость и цементирующие процессы в архитектурном растворе императорской римской империи. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2014; 111: 18484–18489. pmid: 25512521
11. Ланкастер Л. Бетонные сводчатые конструкции в Императорском Риме: инновации в контексте. 1-е изд.Нью-Йорк: издательство Кембриджского университета; 2005.
12. Секундус Г., Рэкхэм Х. Плиний: Естественная история: в десяти томах. Издательство Гарвардского университета; 1942.
13. Самуэли Ферретти А. Предложение для студии теоретико-экспериментальной работы делла статика деи монумент в opus caementicium. Mater e Strutt Probl di Conserv. 1997. 7: 63–84.
14. Бойл М., Крокер Д., Престера Дж., Бартон С., Белл Л., Берг Г. и др. Стандартная практика выбора пропорций для конструкционного легкого бетона (ACI 211.2–98). 2004.
15. Стефаниду М., Папайянни И. Роль заполнителей на структуру и свойства известковых растворов. Cem Concr Compos. 2005; 27: 914–919.
16. Тейлор Х. Цементная химия. Лондон: Томас Телфорд; 1997. https://doi.org/10.1680/cc.25929
17. Miriello D, Barca D, Bloise A, Ciarallo A, Crisci G, De Rose T и др. Характеристика археологических минометов из Помпеи (Кампания, Италия) и определение этапов строительства с помощью анализа композиционных данных.J Archaeol Sci. 2010; 37: 2207–2223.
18. Ходжкинсон Э., Хьюз С. Минералогия и геохимия реакций цемент / порода: исследования экспериментальных и аналоговых материалов с высоким разрешением. Geol Soc London, Spec Publ. 1999; 157: 195–211.
19. Джексон М., Малкахи С., Чен Х, Ли И, Ли К., Каппеллетти П. и др. Минеральные цементы из филлипсита и альтоберморита, полученные в результате низкотемпературных реакций вода-порода в римском морском бетоне. Am Mineral. 2017; 102: 1435–1450.
20. Инициатива устойчивого развития цемента: 10 лет прогресса — переход к следующему десятилетию [Интернет]. 2012. http://new2011.ficem-apcac.org/multimedia/2010/cambio10/HOWARD_KLEE_CSI.pdf
21. Курдовский В. Химия цемента и бетона. Краков, Польша: Springer Science & Business; 2014. https://doi.org/10.1007/978-94-007-7945-7
22. Брун П., Инграффеа А., Джексон М., Перуккио Р. Прочность на излом имперско-римского миномета.Eng Fract Mech. 2013; 102: 65–76.
23. Хигл Дж., Келер М., Линден М. Конфокальная рамановская микроскопия как неразрушающий инструмент для изучения микроструктуры гидратирующих вяжущих материалов. Cem Concr Res. 2016; 88: 136–143.
24. Ренаудин Г., Руссиас Дж., Леру Ф., Каудит-Кумес С., Фризон Ф. Структурная характеристика образцов C-S-H и C-A-S-H — Часть II: Местная среда исследована с помощью спектроскопического анализа. J. Solid State Chem. 2009. 182: 3320–3329.
25.Ibáñez J, Artús L, Cuscó R, López Á, Menéndez E, Andrade M. Гидратация и карбонизация моноклинных C2S и C3S изучались с помощью рамановской спектроскопии. J Raman Spectrosc. 2007; 38: 61–67.
26. Купваде-Патил К., Аль-Айбани А., Абдулсалам М., Мао С., Бумадждад А., Палкович С. и др. Микроструктура цементного теста с природным пуццолановым вулканическим пеплом и портландцементом на разных стадиях твердения. Constr Build Mater. 2016; 113: 423–441.
27. Россен Дж., Скривенер К.Оптимизация SEM-EDS для определения состава C – A – S – H в образцах созревшего цементного теста. Mater Charact. 2017; 123: 294–306.
28. Майерс Р., Бернал С., Провис Дж. Фазовые диаграммы для активированных щелочами шлаковых связующих. Cem Concr Res. 2017; 95: 30–38.
29. Дурдзинский П., Дунант С., Бен Хаха М., Скривенер К. Новый метод количественной оценки, основанный на SEM-EDS, для оценки состава зольной пыли и изучения реакции ее отдельных компонентов в гидратирующем цементном тесте.Cem Concr Res. 2015; 73: 111–122.
30. Коджаба В., Галуччи Э., Скривенер К. Методы определения степени реакции шлака в смешанных цементных пастах. Cem Concr Res. 2012; 42: 511–525.
31. Игараси С., Кавамура М., Ватанабе А. Анализ цементных паст и растворов с помощью комбинации анализа изображений SEM на основе обратного рассеяния и расчетов на основе модели Пауэрса. Cem Concr Compos. 2004; 26: 977–985.
32. Massazza F, Pezzuoli M.Некоторые учения из римского бетона. Растворы, цементы и растворы, использованные при консервации исторических зданий Симпозиум, Рим, 3–6 ноября 1981 г. Рим: ИККРОМ; 1982. С. 219–245.
33. Джексон М., Чианцио Россетто П., Коссо С., Буонфиглио М., Марра Ф. Строительные материалы театра Марцелла в Риме. Археометрия. 2011; 53: 728–742.
34. Джексон М., Логан Дж., Шитц Б., Деокампо Д., Кавуд С., Марра Ф. и др. Оценка материальных характеристик древних бетонов, Гранд Аула, Рынки Траяна, Рим.J Archaeol Sci. 2009; 36: 2481–2492.
35. Амини С., Масич А., Бертинетти Л., Тегух Дж., Херрин Дж., Чжу Х и др. Текстурированный фторапатит, связанный с сульфатом кальция, укрепляет хищные отростки стоматопод. Nat Commun. 2014; 5: 3187. pmid: 24476684
36. Лин А., Чен П., Мейерс М. Рост перламутра в раковине морского морского ушка. Acta Biomater. 2008. 4: 131–138. pmid: 17616487
37. Масич А., Уивер Дж. Химическое изображение магния в зубах морского ежа на субмикронной площади большой площади.J. Struct Biol. 2015; 189: 269–275. pmid: 25557499
38. Корке П. Робототехника, зрение и управление: основные алгоритмы в MATLAB. Springer Tracts в продвинутой робототехнике. Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 2011. https://doi.org/10.1007/978-3-319-54413-7
39. Скривенер К., Снеллингс Р., Лотенбах Б. Практическое руководство по микроструктурному анализу вяжущих материалов. Crc Press; 2016.
40. Бетонный портал: минеральные добавки [Интернет].[цитировано 21 июня 2017 г.]. http://www.theconcreteportal.com/admix_min.html
проблем с бетонными материалами | Ассоциация государственной безопасности плотин
Содержание
Строительные ошибки
Распад и масштабирование
Трещины
Выцветание
Эрозия
Выкрашивание и выскакивание
Инспекция и мониторинг
Сохраните эту страницу как информационный бюллетень владельца плотины для печати [PDF]
Визуальный осмотр бетона позволит обнаружить проблемные или поврежденные участки.Проблемы с бетоном включают ошибки при строительстве, разрушение, образование накипи, растрескивание, выцветание, эрозию, растрескивание и выскакивание.
Строительные ошибки
Ошибки, допущенные во время строительства, могут включать добавление неправильного количества воды в бетонную смесь, недостаточное уплотнение, а неправильное отверждение может вызвать повреждение и разрушение бетона. Правильный дизайн смеси, укладка и выдержка бетона, а также опытный подрядчик имеют важное значение для предотвращения ошибок при строительстве.Ошибки конструкции могут привести к некоторым проблемам, обсуждаемым далее в этом информационном бюллетене, таким как масштабирование и растрескивание. После строительства можно наблюдать соты и ямы.
Соты можно распознать по обнаженному крупному заполнителю на поверхности без какого-либо раствора, покрывающего или окружающего частицы заполнителя. Соты могут проникать глубоко в бетон. Соты могут быть вызваны плохой сортировкой бетонной смеси, слишком большим крупным заполнителем или недостаточной вибрацией во время укладки.Соты приведут к дальнейшему разрушению бетона из-за циклов замораживания-оттаивания, потому что влага может легко проникнуть в сотовые области. Сильные соты следует отремонтировать, чтобы предотвратить дальнейшее разрушение бетонной поверхности.
Bugholes — это термин, используемый для описания небольших отверстий (менее 0,25 дюйма в диаметре), которые заметны на поверхности бетона. Неровности обычно возникают из-за слишком большого количества песка в смеси, слишком скудной смеси или из-за чрезмерной амплитуды вибрации во время укладки.Неровности могут вызвать проблемы с долговечностью бетона, и за ними следует следить.
Распад и масштабирование
Распад можно описать как разрушение бетона на мелкие фрагменты и отдельные агрегаты. Накипь — это более мягкая форма разрушения, при которой поверхностный раствор отслаивается. Большие участки осыпающегося (гниющего) бетона, участки разрушения глубиной более 3–4 дюймов (в зависимости от толщины стены / плиты) и оголенная арматура указывают на серьезное разрушение бетона.Если не отремонтировать, такой вид разрушения бетона может привести к структурной нестабильности бетонной конструкции. Зарегистрированный профессиональный инженер должен подготовить планы и спецификации для ремонта серьезного износа бетона. Для получения дополнительной информации см. Информационный бюллетень «Методы ремонта бетона».
Распад может быть результатом многих причин, таких как замерзание и оттаивание, химическое воздействие и плохие методы строительства. Весь открытый бетон подвержен циклам замораживания-оттаивания, но устойчивость бетона к атмосферным воздействиям обычно определяется бетонной смесью и возрастом бетона.Бетон с надлежащим количеством воздуха, воды и цемента, а также заполнитель правильного размера будет намного более долговечным. Кроме того, для предотвращения повреждений от замораживания-оттаивания необходим надлежащий дренаж. Когда критически насыщенный бетон (когда 90% порового пространства в бетоне заполнено водой) подвергается воздействию отрицательных температур, вода в поровых пространствах в бетоне замерзает и расширяется, повреждая бетон. Повторяющиеся циклы замораживания и оттаивания приведут к образованию накипи на поверхности и могут привести к разрушению бетона.Гидравлические конструкции особенно чувствительны к повреждению от замерзания-оттаивания, поскольку они с большей вероятностью будут находиться в критическом состоянии. Более старые конструкции также более восприимчивы к замораживанию-оттаиванию, поскольку бетон не был увлечен воздухом. Кроме того, кислотные вещества в окружающей почве и воде могут вызвать разрушение бетонной поверхности из-за реакции между кислотой и гидратированным цементом.
Трещины
Трещины в бетоне могут быть структурными или поверхностными. Поверхностные трещины обычно имеют ширину и глубину менее нескольких миллиметров. Их часто называют микротрещинами, и они могут состоять из одиночных тонких трещин или трещин в виде трещин, напоминающих карту. Небольшое количество поверхностных трещин или трещин из-за усадки является обычным явлением и обычно не вызывает никаких проблем. Поверхностные трещины могут быть вызваны циклами замораживания-оттаивания, ненадлежащими методами строительства и реакционной способностью щелочных заполнителей. Реакционная способность щелочного заполнителя возникает, когда заполнитель вступает в реакцию с цементом, вызывая образование трещин или картографические трещины.Укладка нового бетона поверх старого также может вызвать образование трещин на поверхности. Это происходит потому, что новый бетон будет давать усадку по мере затвердевания. Необходимо контролировать поверхностные трещины в водосбросе, и в случае их дальнейшего ухудшения их необходимо отремонтировать. Структурные трещины в бетоне обычно имеют ширину более 0,25 дюйма. Они проникают глубже в бетон и могут проходить через стену, плиту или другой элемент конструкции. Структурные трещины часто возникают из-за оседания материала заполнения, поддерживающего бетонную конструкцию, или из-за потери опоры заполнения из-за эрозии.Структурные трещины могут усугубиться из-за атмосферных воздействий. Зарегистрированный профессиональный инженер, знающий о безопасности плотин, должен исследовать причину структурных трещин и подготовить планы и спецификации для ремонта любых структурных трещин.
Выцветание
Белое кристаллизованное вещество, известное как высол, иногда может быть замечено на бетонных поверхностях, особенно на боковых стенках водосброса. Обычно это отмечается около линии роста волос или тонких трещин.Выцветание возникает из-за просачивания воды через поры или тонкие трещины в бетоне. Когда вода испаряется, она оставляет после себя некоторые минералы, которые были выщелочены из почвы, заливки или бетона. Выцветание обычно не является структурной проблемой. Следует контролировать появление высолов, поскольку они могут указывать на степень просачивания, проникающую через тонкие трещины в бетоне, и могут сигнализировать об областях, где могут возникнуть проблемы (например, недостаточный дренаж за стеной или разрушение бетона).Кроме того, вода, просачивающаяся через тонкие трещины в стене, сделает бетон более восприимчивым к разрушению из-за замерзания и оттаивания воды.
Эрозия
Эрозия из-за истирания приводит к износу бетонной поверхности. Это вызвано трением и измельчением заполнителя или другого мусора о бетонную поверхность водосбросного канала или успокоительного бассейна. Незначительная эрозия не является проблемой, но сильная эрозия может поставить под угрозу структурную целостность бетона. Зарегистрированный профессиональный инженер должен подготовить планы и спецификации для ремонта этого типа эрозии, если она серьезная.
Эрозия из-за кавитации приводит к шероховатой поверхности бетона с изъязвлениями. Кавитация — это процесс, при котором создается давление ниже атмосферного, турбулентный поток и энергия удара, которые могут повредить бетон. Если форма верхнего изгиба водосброса не соответствует его идеальной форме, кавитация может возникнуть чуть ниже верхнего изгиба, вызывая эрозию. Профессиональный инженер должен подготовить планы и спецификации для ремонта этого типа эрозии, если в бетоне появятся серьезные ямки, которые могут привести к повреждению или разрушению конструкции.
Выкрашивание и выскакивание
Отслаивание — это потеря больших кусков или хлопьев бетона. Обычно это вызвано внезапным ударом чего-либо о бетон или напряжением в бетоне, превышающим расчетное. Растрескивание может происходить в меньшем масштабе, что приводит к появлению всплывающих окон.Выступы образуются, когда вода в насыщенных крупных частицах заполнителя у поверхности замерзает, расширяется и отталкивается от верхней части заполнителя и окружающего раствора, создавая неглубокие конические углубления. Всплывающие окна обычно не являются структурной проблемой. Однако, если скол является большим и вызывает структурное повреждение, зарегистрированный профессиональный инженер должен подготовить планы и спецификации для ремонта скола.
Инспекция и мониторинг
Регулярный осмотр и мониторинг необходимы для выявления проблем с бетонными материалами.Бетонные конструкции следует проверять не реже одного раза в год и после любого значительного погодного явления. Инспектор также должен проверить внутреннее состояние бетонного водосброса. При входе в кабелепровод необходимо учитывать надлежащую вентиляцию и меры предосторожности в ограниченном пространстве. Важно вести письменные записи о размерах и степени образования накипи, разрушения, высолов, сотов, эрозии, отслаивания, выпуклостей, а также длины и ширины трещин. Структурные трещины следует чаще контролировать и ремонтировать, если они угрожают устойчивости конструкции или плотины.Фотографии предоставляют бесценные записи об изменении условий.
Быстро меняющееся состояние может указывать на очень серьезную проблему, и следует немедленно связаться с Государственным агентством по безопасности плотин. Все записи должны храниться в руководстве по эксплуатации, техническому обслуживанию и осмотру плотины.
Сохраните эту страницу как информационный бюллетень владельца плотины для печати
% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > / Ресурсы> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / Свойства> >> / Повернуть 0 / Большой палец 100 0 R / TrimBox [0.0 0,0 612,0 792,0] / Тип / Страница >> эндобдж 6 0 obj > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 7 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 8 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 9 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 10 0 obj > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 11 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 12 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 13 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 14 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 15 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 16 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 17 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 18 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 19 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 20 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 21 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 22 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 23 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 24 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 25 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 26 0 объект > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 27 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 28 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 29 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 30 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 31 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 32 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 33 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 34 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 35 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 36 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 37 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 38 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 39 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 40 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 41 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 42 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 43 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 44 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 45 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 46 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 47 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 48 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 49 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 50 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 51 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 52 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 53 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 54 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 55 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 56 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 57 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 58 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 59 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 60 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 61 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 62 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 63 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 64 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 65 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 66 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 67 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 68 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 69 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 70 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 71 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 72 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 73 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 74 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 75 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 76 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 77 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 78 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 79 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 80 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 81 0 объект > / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 82 0 объект > / Ресурсы> / ExtGState> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / Свойства> / XObject> >> / Повернуть 0 / Большой палец 286 0 R / TrimBox [0.[ySM 4U = dLxKYOBjgo (9rg4m S «Q2
) M}? E𘿋AZ7Y2lmDt4! ݹ_ xZenF \ 1+ 枖 6IS} yʥ \ 7`jV
Оценка промышленных побочных продуктов в виде пуццоланов: дорожная карта для использования в производстве бетона
Основные моменты
•
Промышленные побочные продукты сравнивались с коммерческими пуццоланами.
•
Были выполнены комплексные оценки с использованием девяти различных методов испытаний
•
Представлена дорожная карта с критериями и ограничениями для пуццолановых материалов.
Реферат
Бетонная промышленность активно работает над экономическими преимуществами бетона и улучшением его долговременных свойств. Один из наиболее эффективных подходов к улучшению свойств бетона связан с заменой части портландцемента пуццолановыми добавками. Хотя коммерческие пуццоланы, такие как микрокремнезем, доказали свою эффективность, они требуют высокой стоимости. Поэтому современная строительная промышленность исследует альтернативы пуццолану.Эти новые пуццоланы могут поступать в качестве побочных продуктов из различных отраслей промышленности, как правило, по низким ценам, но их эффективность в большинстве случаев сомнительна. Следовательно, необходима быстрая и надежная оценка эффективности материалов. Это исследование направлено на обобщение методов, адаптированных для оценки пуццолановых материалов, в дорожной карте и оценку пуццолановых материалов в потоках отходов. Были рассмотрены четыре направления характеризации — химический и физический анализ (i и ii), а также прямые и косвенные методы тестирования пуццолановой активности (iii и iv).Сравнивали и оценивали результаты пяти промышленных пуццолановых материалов или материалов из потока отходов. Побочные промышленные продукты (стекло E, стекло K, метакаолин) изучаются как альтернативные пуццоланы и сравниваются с дымом кремнезема и летучей золой. Отобранные материалы оцениваются с использованием таких методов тестирования, как XRF, FTIR, XRD, микрогранулометрия, BET, тест Фраттини, тест на насыщенную извести, индекс прочности и тесты щелочной реакции с кремнеземом. Предлагается дорожная карта оценки качества пуццолана. Результаты показывают, что коммерческий материал кремнезема может соответствовать требованиям, которым следуют процедуры испытаний, приведенные в дорожной карте.Многообещающий результат был получен для стекла E, которое также прошло оценку качества и показало достойные результаты. Остальные материалы вышли из строя по такому важному параметру, как содержание щелочи. Кроме того, был сделан вывод, что только комплексное вкрапление дает надежный результат, так как тест Фраттини и тест с насыщенной известью показали многообещающие результаты, результаты не всегда совпадают с результатами индекса прочностной активности и щелочно-кремнеземной реакции.
Ключевые слова
пуццолан
дорожная карта
характеристика
реактивность
проверка производительности
Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)
© 2020 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd.
Рекомендуемые статьи
Ссылки на статьи
Предложение составляющих материалов на основе реологического анализа
Материалы (Базель). 2018 Apr; 11 (4): 624.
Департамент техники безопасности, Университет Донгук — Кёнджу, 123 Dongdae-ro, Gyeongju 38066, Gyeongbuk, Korea; rk.ca.kuggnod@eelkd
Поступило 21.03.2018 г .; Принято 16 апреля 2018 г.
Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0 /). Эту статью цитировали в других статьях в PMC.
Abstract
Целью данного исследования было разработать стандартный эталонный материал, который может моделировать характеристики текучести цементного теста. Для этого важно определить материалы, из которых состоит стандартный материал для цементного теста. Обычно цементное тесто представляет собой смесь цемента и воды. Чтобы определить состав цементного теста, его разделили на порошок, который может заменить цемент, и матричную жидкость.Используя концепцию реологии, которая позволяет количественно оценивать реологические свойства выбранных материалов при определенных условиях смешивания, эксперименты проводились поэтапно в соответствии с комбинацией состава материалов, стадией старения и типами материалов. В результате было определено, что порошок известняка является заменителем цемента, а глицерин и вода — заменителем матричной жидкости. После анализа совместимости с требуемыми свойствами стандартных материалов в виде твердых частиц было обнаружено, что окончательно выбранный стандартный стандартный материал удовлетворяет требуемым характеристикам.
Ключевые слова: стандартных эталонных материалов, характеристики текучести, цементная паста, реология, стандартные материалы в виде твердых частиц
1. Введение
Большинство мегаполисов сталкиваются с различными проблемами, такими как рост цен на землю, нехватка доступной земли и ограничения на горизонтальное использование земли. Соответственно, спрос на супербетонные конструкции постоянно растет, в результате чего возникло несколько высотных зданий и крупномасштабных сооружений [1,2]. С другой стороны, имея опыт строительства больших бетонных конструкций и хотя строительная отрасль была признана за выдающиеся строительные технологии и достижения, для возведения таких супербетонных конструкций по-прежнему необходимы более качественные строительные технологии.Такая строительная технология высокого стандарта также требует контроля свойств материала во время строительства, имея технологию количественной оценки строительного материала. Короче говоря, чтобы иметь возможность анализировать количественную технологию строительства, важно анализировать материалы количественно. Для этой цели важно разработать стандартный образец, который представляет согласованные характеристики, которые можно количественно измерить при любых условиях. Это позволяет обеспечить более экономичную и эффективную технологию строительства и объективно оценить качество строительства.Следовательно, существует необходимость в разработке последовательного материала для контроля качества, основанного на количественной оценке характеристик текучести бетона, который называется стандартным справочным материалом [3,4,5,6,7].
Разработка стандартного справочного материала позволяет стабильно оценивать характеристики строительства, качество которых можно постоянно контролировать независимо от производственного процесса на стадии строительства или подрядчика. Кроме того, станет возможной калибровка различных реометров, которые уже были разработаны для количественного измерения условий потока и характеристик потока с абсолютными значениями, а не только для проверки первоначальной оценки характеристик потока на основе относительного сравнения.В конечном итоге характеристики на этапах первоначального бетонного строительства могут быть оценены количественно, что делает возможными научную оценку эффективности перед строительством и использование стандартных справочных материалов. Кроме того, стандартный эталонный материал также может использоваться в различных областях, в том числе в качестве образца для рециркуляции при испытаниях насосных контуров, которые исследуют производительность насоса, стандартный эталонный образец для оценки испытания цикла замены для оценки деградации насосного оборудования, и стандартный образец для контроля качества в области передовых технологий, таких как цифровая 3D-печать.С другой стороны, бетон — это многокомпонентный материал, который содержит частицы самых разных размеров, от мельчайших частиц, таких как цемент, до крупных частиц диаметром в десятки миллиметров [5,6]. Поэтому активно ведется разработка стандартных стандартных образцов для количественной оценки вяжущих материалов и замена исходных характеристик текучести цементного теста, но четкого определения стандартных стандартных образцов нет [7,8,9,10 ].Основная цель этого исследования заключалась в том, чтобы на основе концепции реологии, которая позволяет оценить свойства текучести, для определения стандарта справочный материал. Чтобы разработать стандартные стандартные материалы для цементного теста, необходимо изучить свойства, требуемые многокомпонентными стандартными стандартными материалами, включая частицы. В настоящее время предлагаются следующие требования к стандартному эталонному материалу с фазой частиц: (1) отсутствие разделения частиц во время эксперимента; (2) представление линейной реакции Бингама при широкой деформации сдвига; (3) отсутствие изменений реологических или химических свойств между жидкостью и частицами в течение длительного периода времени; (4) достаточный предел текучести для предотвращения отделения материала от агрегата; и (5) практически отсутствует двусторонний линейный отклик (гистерезис) [7].В этом исследовании были изучены несколько пробных материалов для стандартных эталонных материалов для цементного теста и проанализированы их реологические свойства при определенных условиях перемешивания. В этой статье описывается результат оценки материалов, которые соответствуют свойствам, требуемым стандартным эталонным материалом для фаз частиц. Основываясь на результатах этого исследования, наряду с калибровочными материалами для различных систем измерения реометра, исследования стандартного эталонного материала следует постепенно расширять от мельчайших частиц до мелких агрегатов, а затем и до крупных агрегатов, включая стандартный эталонный материал для раствор до материала для бетона [11,12,13].
2. План и методика экспериментов
2.1. План экспериментов
Как правило, цементный порошок и матричная жидкость для цементного теста могут рассматриваться как два типичных компонента. Необходимо тщательно изучить текучесть порошка, который может заменить цемент в виде смеси, а также матричной жидкости в виде смеси цемента и воды. перечисляет составляющие материалы, использованные в этом исследовании. Порошок известняка, доменный шлак, порошок кремнезема и мета-каолин, которые мало реагировали на влажные условия и чей средний диаметр зерна подобен диаметру зерна цемента, были выбраны в качестве предварительной замены цементного порошка.перечисляет составные части каждого материала [14,15,16,17]. Кроме того, кукурузный сироп и глицерин, которые обладают свойствами, аналогичными характеристикам текучести матрицы цементного теста, а также химической стабильностью, показывающей постоянную вязкость со временем, были выбраны в качестве предварительной замены матричной жидкости [18,19]. перечисляет химический состав глицерина. Использовался кукурузный сироп, содержащий 100% натуральный чистый кукурузный крахмал. Как указано в, эксперимент проводился поэтапно.После обзора требуемых свойств стандартных стандартных материалов были выбраны предварительные материалы для стандартных материалов, а затем был исследован реологический анализ, включающий комбинации композиций, исходные условия смеси и типы материалов. В конце концов, материалы, выбранные для стандартных стандартных образцов, были оценены на основе требований стандартов по твердым частицам. Смесь была приготовлена путем смешивания глицерина или кукурузного сиропа, выбранных в качестве матричной жидкости для каждого из порошка известняка, доменного шлака, порошка кремнезема и метакаолина.
Таблица 1
Предварительная замена стандартных стандартных образцов (SRM) материалами.
Заменитель цемента Заменитель жидкости Matrix Вода
Порошок известняка Кукурузный сироп
Глицерин 9055 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 Мета-каолин
Таблица 2
Анализ составляющих компонентов цементозамещающих материалов.
Заменитель цемента Состав (%)
SiO ₂ Al ₂ O ₃ Fe ₂ O ₃ CaO MgO ₂ O Na ₂ O SO ₃ TiO ₂
Порошок известняка 0,30 0,10 0.02 0,20 99,30 — — — —
Доменный шлак 34,69 14,31 0,50 3,93 41,95 — — 2,61 —
Порошок кремнезема 99,50 0,40 0,05 0,02 0,02 0,02 0,02 — 0.05
Мета-каолин 53 44 0,25 0,22 0,40 0,23 — —
Таблица 3
Анализ компонентов глицерина.
Acid
Matrix Fluid Substitute Компонент (%)
Содержание NH ₄ SO ₄ As Fe Base 40 Acter 40 Acid Pb Сульфат
Глицерин 99.0 0,005 0,002 0,0002 0,0003 0,0004 0,005 0,2 0,015
Таблица 4
SRM
Этапы разработки.
Шаг Содержание
1 Шаг Пересмотреть требования стандартов по твердым частицам
2 Шаг Выбор предварительных материалов
3 Шаг · Комбинация композиций
· Анализ исходной смеси
· Анализ по времени
· Анализ по типу (размер и содержание частиц)
4 Шаг Окончательная проверка компонентов SRM
2.2. Метод эксперимента
Для этого исследования реологический эксперимент, который может оценить начальные характеристики потока, был проведен в первую очередь для изучения свойств, требуемых для стандартного эталонного материала с фазой частиц. Ингредиенты смешивали в четыре этапа, продолжительностью 120 с (15 с, 15 с, 30 с и 60 с) с использованием высокоскоростного миксера. В конце каждого этапа ингредиенты замешивались для равномерного смешивания ингредиентов. Реологические свойства были протестированы при постоянной температуре (20 ° C) и времени с использованием реометра Anton Paar ().Как правило, реология определяется соотношением между напряжением сдвига и скоростью сдвига, которые влияют на материалы. В этом исследовании использовалась модель Бингема, приведенная в уравнении (1), для определения пластической вязкости и предела текучести. В этом методе пластическая вязкость определяется с помощью наклона напряжения сдвига, скорости сдвига и напряжения текучести в виде точки пересечения оси y, которая определяется с помощью регрессионного анализа.
где τ , η , γ˙ и τ ₀ — напряжение сдвига, пластическая вязкость, скорость сдвига и предел текучести соответственно.Перед началом эксперимента образцы вращали в течение 60 с при скорости сдвига 50 с ^-1 для гомогенизации всех ингредиентов, а затем им давали 10-секундный отдых для достижения равновесия. Скорость сдвига была увеличена с 0,1 с ⁻¹ до 40 с ⁻¹, а затем уменьшилась до 0,1 с ⁻¹, а на восходящей и нисходящей кривой сопротивление сдвигу, приложенное к шпинделю, разделено на скорость вращения. на 10 фаз. Зубчатый шпиндель диаметром 50 мм использовался для предотвращения отделения и скольжения ингредиентов [20,21,22].
3. Результат и анализ
3.1. Реологический анализ в соответствии с Системой составления компонентов
Сначала была проанализирована роль каждого вещества заменителя цемента и заменителя матричной жидкости, чтобы определить состав смеси компонентов стандартного эталонного материала, состоящего из частиц и фаз, который должен быть разработан. Первый вопрос, который необходимо изучить в отношении составляющего состава, заключается в том, следует ли сделать ингредиентный состав для определения стандартного эталонного материала двухкомпонентной системой композиции или системой трехкомпонентной композиции.Для этого обзора были исследованы три комбинации, перечисленные в. Здесь вместо цемента использовался известняковый порошок. Порошок известняка считался наиболее стабильным на протяжении всего процесса эксперимента и имел низкий уровень реакции на влагу. Кроме того, поскольку кукурузный сироп содержит воду, для повышения точности эксперимента использовали глицерин, который не содержит воды и позволяет относительно легче контролировать пропорцию композиции. представляет результаты анализа реологии для каждой комбинации.Двухкомпонентная комбинированная система из известнякового порошка и глицерина не анализировалась в эксперименте, поскольку она превышала допустимый крутящий момент реометра, поэтому она была исключена из результатов эксперимента.
Реология компонентной системы. ( a ) Порошок известняка + вода; ( b ) Порошок известняка + глицерин + вода.
Таблица 5
Система компонентов для SRM.
Состав Заменитель цемента Заменитель жидкости Matrix Вода
2-компонентная система Порошок известняка — Дистиллированная вода
Порошок известняка Глицерин —
Трехкомпонентная система Порошок известняка Глицерин Дистиллированная вода
На основе реологического эксперимента по каждой из компонентных систем была проанализирована их совместимость со свойствами, требуемыми для стандартного эталонного материала по фазе частиц.Как показано на, двусторонний нелинейный отклик (гистерезис) был обнаружен в двухкомпонентной комбинированной системе известнякового порошка и воды. С другой стороны, трехкомпонентная комбинированная система из известнякового порошка, глицерина и воды удовлетворяла всем требованиям, предъявляемым к стандартному эталонному материалу с частицами фаз, без какого-либо разделения материалов или гистерезиса. Это указывает на то, что использование матричной жидкости (глицерина) играет важную роль в предотвращении разделения материалов и двустороннего линейного отклика.Следовательно, трехкомпонентная система композиций необходима для разработки стандартного эталонного материала по фазе частиц.
3.2. Реологический анализ на ранней стадии старения
Характеристики текучести на ранней стадии старения были проанализированы путем смешивания каждого из выбранных материалов в определенных пропорциях. Целью этого анализа было оценить совместимость с четырьмя необходимыми свойствами: (1) отсутствие разделения частиц во время эксперимента; (2) представление линейной реакции Бингама в пределах широкой деформации сдвига; (3) достаточный предел текучести для предотвращения отделения материала от агрегата; и (4) практически отсутствует двухсторонний линейный отклик (гистерезис).показаны результаты эксперимента для каждой композиции. Разжижение при сдвиге, которое относится к снижению пластической вязкости после увеличения скорости сдвига, произошло для всех композиций глицерина и кукурузного сиропа в случае метакаолина [23,24,25]. Напротив, для порошка диоксида кремния явление загустения при сдвиге, которое относится к увеличению пластической вязкости после увеличения скорости сдвига, наблюдалось во всех композициях, показывая очень низкий выход [26,27,28]. Для известнякового порошка и доменного шлака линейная реакция Бингема наблюдалась во всем диапазоне деформаций сдвига для всех композиций кукурузного сиропа и глицерина.Совместимость каждой композиции на ранних стадиях старения может быть определена с учетом четырех требований к стандартному эталонному материалу по фазе частиц, как показано на. По результатам выяснилось, что известняковый порошок и доменный шлак являются пробными заменителями цемента, которые удовлетворяют всем требованиям.
Реология для всех комбинаций. ( a ) Доменный шлак + глицерин + вода; ( b ) Доменный шлак + кукурузный сироп + вода; ( c ) Мета-каолин + Глицерин + Вода; ( d ) Мета-каолин + кукурузный сироп + вода; ( e ) Порошок кремнезема + глицерин + вода; ( f ) Порошок кремнезема + кукурузный сироп + вода; ( г ) Порошок известняка + глицерин + вода; ( h ) Порошок известняка + кукурузный сироп + вода.
Таблица 6
Оценка требуемых реологических свойств для всех комбинаций.
Позиция Разделительное сопротивление Линейность Значение текучести Гистерезис
Дистиллированная вода Порошок известняка Кукурузный сироп O ¹ O O O
Глицерин O O O O
Доменный шлак Кукурузный сироп O O O O
Глицерин O O O O
Порошок кремнезема Кукурузный сироп O X ² X O
Глицерин O X X O
Мета-каолин Кукурузный сироп O X O O
Глицерин O X O O
3.3. Анализ времени истечения
3.3.1. Оценка заменителя цемента
Реологический анализ времени был проведен для оценки изменений реологических и химических свойств за более длительный период, помимо свойств, требуемых для стандартного эталонного материала с фазой частиц. Это важный фактор, позволяющий оценить свойства стандартного эталонного материала, который показывает постоянную производительность потока независимо от времени. Для проведения реологического анализа с течением времени и наблюдения за изменениями химических свойств после смешивания каждого материала были изготовлены образцы, которые были запечатаны и хранились при комнатной температуре.Сначала был проведен реологический анализ для комбинаций известнякового порошка и доменного шлака, выбранных из первоначального анализа характеристик потока при старении с течением времени сразу после смешивания на третий день, а затем на пятый день, как показано на и. Для всех экспериментов образцы анализировали после повторного перемешивания с использованием высокоскоростного миксера. Было изготовлено несколько образцов, чтобы минимизировать изменение пропорции смешивания.
Реология за истекшее время (корпус доменного шлака). ( a ) Доменный шлак + кукурузный сироп + вода; (b ) Доменный шлак + Глицерин + Вода.
Реология за истекшее время (ящик для известнякового порошка). ( a ) Порошок известняка + кукурузный сироп + вода; ( b ) Порошок известняка + глицерин + вода.
Обычно в случае доменного шлака он известен как материал с потенциальными гидравлическими свойствами и, как известно, проявляет гидравлические свойства в присутствии щелочной среды и сосуществует с цементом. Исходя из этих характеристик, доменный шлак был выбран в качестве заменителя цементного порошка.В результате реологического анализа с течением времени пластическая вязкость на третьи сутки была в 3 раза выше, чем в первые сутки в комбинации с кукурузным сиропом. Также на пятый день шлаковая смесь доменного шлака затвердела, и измерения были невозможны. Также было обнаружено, что глицерин со временем имеет более высокую пластическую вязкость. Другими словами, доменный шлак был признан имеющим химическую реакцию из-за его скрытых гидравлических характеристик с течением времени и был исключен из кандидатов на замену цементному порошку [29,30,31,32].С другой стороны, порошок известняка продемонстрировал постоянные реологические свойства независимо от времени, как в смеси с кукурузным сиропом, так и с глицерином. В конце концов, порошок известняка был выбран в качестве заменителя цемента на основании результатов анализа реологических и химических свойств в течение длительного периода времени.
3.3.2. Оценка на Matrix Fluid
Изменения в образце, полученном для анализа химических свойств в соответствии с типом матричной жидкости (кукурузный сироп, глицерин), наблюдались с использованием известнякового порошка, выбранного заменителя цемента, который со временем показал постоянные реологические свойства.Как показано на фиг. И, смесь с матричной жидкостью кукурузного сиропа начала проявлять химическую реакцию примерно через две недели после смешивания. На 30-й день на поверхности образца наблюдали обесцвечивание из-за образования плесени и других факторов. С другой стороны, образец, смешанный с глицерином, не показал никаких изменений в химических свойствах в течение 30 дней, и исходные условия текучести были воспроизведены путем повторного перемешивания. На основании этих результатов были оценены свойства, требуемые для стандартного эталонного материала с фазой частиц, как указано в.На основании приведенных выше результатов, когда были оценены требуемые свойства стандартного эталонного материала в виде частиц, в случае известнякового порошка произошла химическая реакция в сочетании с кукурузным сиропом, но все требуемые характеристики были удовлетворены в комбинации с глицерином. Доменный шлак вступил в химическую реакцию во всех составах, таких как кукурузный сироп и глицерин. Порошок диоксида кремния не демонстрировал линейную реакцию Бингама во всех составах, таких как кукурузный сироп и глицерин, и имели место низкий предел текучести и химическая реакция.Мета-каолин также не показал линейной реакции Бингама во всех составах, таких как кукурузный сироп и глицерин, и химическая реакция произошла в сочетании с кукурузным сиропом, как указано в. Основываясь на результатах анализа реологических и химических свойств, в конечном итоге в качестве заменителя матричной жидкости был выбран глицерин.
Химическое изменение образца при длительном воздействии (порошок известняка + глицерин + вода). ( a ) Сразу после смешивания; ( b ) Через 30 дней.
Химическое изменение образца при длительном воздействии (порошок известняка + кукурузный сироп + вода).( a ) Сразу после смешивания; ( b ) Через 30 дней.
Таблица 7
Оценка соответствия для всех комбинаций.
Позиция Сопротивление разделению Линейность Значение текучести Гистерезис Химическая стабильность
Дистиллированная вода Порошок известняка Кукурузный сироп O O O O X
Глицерин O O O O O
Доменный шлак Кукурузный сироп O O O O X
Глицерин O O O O X
Порошок кремнезема Кукурузный сироп O X X O X
Глицерин O X X O X
Мета-каолин Кукурузный сироп O X O O X
Глицерин O X O O O
Таблица 8
Эксперимент для различных типов известняка и глицерина.
3.4. Анализ выбранных составляющих материалов по разным типам
Комбинация известнякового порошка, глицерина и воды оказалась наиболее подходящей для свойств, требуемых для стандартного эталонного материала по фазе частиц цементного теста. Стандартный эталонный материал для фаз частиц, который должен быть разработан, должен иметь постоянные характеристики текучести в пределах диапазона погрешности, и для этой цели необходимо учитывать размер частиц известнякового порошка и сорт глицерина.Для всех вышеупомянутых экспериментов использовали глицерин сорта Extra Pure (EP) и порошок известняка с диаметром зерна 20 мкм. В настоящее время на заводах производятся три типа известнякового порошка с размером частиц 1 мкм, 10 мкм и 20 мкм, в то время как глицерин производится двух марок: сорт особо чистого (EP) и сорт гарантированного реагента (GR). Кроме того, реологический анализ был проведен в соответствии с размером частиц известнякового порошка (1 мкм, 10 мкм и 20 мкм) и качеством глицерина (EP и GR), как показано на, для определения изменений текучести каждого тип.Для сравнения с другими экспериментами для анализа использовали глицерин марки EP в соответствии с размером частиц порошка известняка, а порошок известняка с диаметром частиц 20 мкм использовали для эксперимента по степени чистоты глицерина. Результаты показаны в и. В эксперименте в соответствии с размером частиц порошка известняка размер частиц 1 мкм показал явление утолщения при сдвиге, выражающееся в увеличении пластической вязкости с увеличением скорости сдвига. Эти результаты предполагают, что чем меньше размер частиц, т.е.е., чем выше концентрация, тем больше возникает утолщение при сдвиге. Считается, что чем меньше размер частиц, тем выше пластическая вязкость из-за увеличения площади межфазного трения [10]. Для известнякового порошка с размером частиц 10 мкм и 20 мкм все требования к стандартному эталонному материалу с частицами фазы были удовлетворены, но пластическая вязкость увеличивалась с уменьшением размера частиц, что объяснялось увеличением площади трения между частицами при уменьшении размера частиц. [7].Пластическая вязкость для GR была немного выше, чем для EP в эксперименте с использованием глицерина разных сортов, но оба типа глицерина удовлетворяли требованиям, предъявляемым к стандартному эталонному материалу с фазой частиц. В целом, при рассмотрении среднего размера частиц цемента, результаты рекомендуют использование известнякового порошка с размером частиц 20 мкм и любой марки глицерина.
Реология для различных размеров порошка известняка.
Реология для различных марок глицерина (EP и GR).
4. Выводы
Это исследование было направлено на разработку стандартного эталонного материала по фазе частиц, который может имитировать текучесть цементного теста, самого основного компонента бетона. Три компонента, заменитель цемента, заменитель матричной жидкости и вода, были выбраны для состава стандартного эталонного материала, который будет разработан. Учитывая их физико-химические свойства, в качестве заменителей цемента были выбраны известняковая мука, доменный шлак, метакаолин и кремнеземная пыль, которые практически не вступают в реакцию с водой.Кукурузный сироп и глицерин, которые имеют постоянную во времени вязкость и химическую стабильность, были выбраны в качестве матричных жидкостей. В эксперименте и анализе совместимость со свойствами, необходимыми для стандартного эталонного материала с частицами фаз, с учетом систем состава смеси (двухкомпонентная система, трехкомпонентная система), стадии старения, истечения времени и типов материалов (размеры частиц и марок) был проанализирован для получения окончательного состава стандартного эталонного материала для цементного теста.Результаты можно резюмировать следующим образом:
(1)
При реологическом анализе двухкомпонентной композиционной системы с известняковым порошком и водой наблюдалась двусторонняя нелинейная реакция. С другой стороны, трехкомпонентная композиционная система с известняковым порошком, глицерином и водой удовлетворяла всем требованиям, предъявляемым к стандартному эталонному материалу с фазой частиц. Таким образом, трехкомпонентный состав был признан подходящим в качестве стандартного эталонного материала для цементного теста.
(2)
При реологическом анализе начальных стадий старения каждой смеси заменителя цемента, разжижение при сдвиге происходило для мета-каолина, а утолщение при сдвиге происходило для порошка кремнезема. Было обнаружено, что и известняковый порошок, и доменный шлак удовлетворяют требованиям для начальной стадии старения стандартного эталонного материала с частицами фазы.
(3)
Проанализированы изменения текучести и химических свойств с течением времени.Пластическая вязкость доменного шлака со временем увеличивалась, и во всех образцах сохранялась прочность. Однако стабильные характеристики текучести и химические свойства с течением времени были получены с помощью известнякового порошка, который удовлетворял всем свойствам, требуемым для стандартного эталонного материала с фазой частиц.
(4)
В образце, смешанном с матричной жидкостью кукурузного сиропа, произошла химическая реакция, включая образование плесени и обесцвечивание. Образец, смешанный с глицерином, со временем показал химическую стабильность.
(5)
Реологический анализ был проведен для изучения изменений характеристик текучести в зависимости от размера частиц известнякового порошка и марок глицерина. Результат показал, что пластическая вязкость увеличивалась с уменьшением размера частиц известнякового порошка, и все его образцы, за исключением образца с размером частиц 1 мкм, соответствовали свойствам, требуемым для стандартного эталонного материала с фазой частиц. Все марки глицерина удовлетворяли требованиям, предъявляемым к стандартным эталонным материалам с частицами фаз.
(6)
Был исследован состав стандартного эталонного материала для цементного теста, основного компонента бетона, и было обнаружено сочетание известнякового порошка в качестве заменителя цемента, глицерина в качестве заменителя матричной жидкости и воды. быть наиболее подходящим. Дальнейшие исследования, чтобы предложить составные части стандартных эталонных материалов раствора и бетона, будут необходимы на основе комбинации смесей, предложенной в этом исследовании.
Благодарности
Это исследование было поддержано Исследовательским фондом Университета Донгук в 2015 году.
Вклад авторов
Донг Гю Ли провел все эксперименты, проанализировал данные и написал рукопись. Мён Сон Чой был главным исследователем и руководил всей работой.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Ссылки
1. Гу Х.С., Ли Г.К., Сун Х.Й. Сравнительное исследование методов оценки реологических свойств цементной пасты. J. Korea Inst. Строить. Констр. 2006; 21: 75–82.[Google Scholar] 2. Хван Х.Дж., Ли С.Х., Ли В.Дж. Влияние гранулометрического состава вяжущего на реологические свойства шлакоцементных паст. J. Korea Ceram. Soc. 2007; 44: 6–11. DOI: 10.4191 / KCERS.2007.44.1.006. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Папо А., Пиани Л. Влияние различных суперпластификаторов на реологические свойства портландцементных паст. Джем. Concr. Res. 2004; 34: 2097–2101. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2004.03.017. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Феррарис К.Ф., Обла Х.К., Рассел Х.Влияние минеральных добавок на реологию цементной пасты и бетона. Джем. Concr. Res. 2001; 31: 245–255. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (00) 00454-3. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Хироши М., Ясуо Т. Современное состояние анализа потока свежего бетона. J. Korea Concr. Inst. 1995; 7: 23–32. [Google Scholar] 6. Nehdi M., Mindess S., Aitcin P.C. Реология бетона с высокими эксплуатационными характеристиками: влияние ультрамелких частиц. Джем. Concr. Res. 1998. 28: 687–697. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (98) 00022-2. [CrossRef] [Google Scholar] 7.Феррарис К.Ф., Штутцман П.Е., Гатри В.Ф., Винпиглер Дж. Сертификация SRM 2492: смесь пасты Бингема для реологических измерений. Национальный институт стандартов и технологий; Гейтерсбург, Мэриленд, США: 2012. SP-260-174_Rev. [Google Scholar] 8. Миканович Н., Хаят К., Пейдж М., Жоликер К. Водные дисперсии CaCO ₃ в качестве эталонных систем для вяжущих материалов раннего возраста. Colloids Surf. Physicochem. Англ. Asp. 2006; 291: 202–211. DOI: 10.1016 / j.colsurfa.2006.06.042. [CrossRef] [Google Scholar] 9.Миканович Н., Жоликер К., Хаят К., Пейдж М. Модельные системы для исследования стабильности и реологических свойств материалов на цементной основе; Материалы 8-й Международной конференции CANMET / ACI по последним достижениям в технологии бетона; Монреаль, Квебек, Канада. 31 мая — 3 июня 2006 г .; Фармингтон-Хиллз, Мичиган, США: Американский институт бетона; 2006. С. 267–304. [Google Scholar] 10. Хе М., Ван Ю., Форссберг Э. Параметр изучает реологию известняковых шламов. Int. Дж. Майнер. Процесс. 2006; 78: 63–77.DOI: 10.1016 / j.minpro.2005.07.006. [CrossRef] [Google Scholar] 11. Саак А.В., Дженнинг Х.М., Шах С.П. Влияние скольжения стенки на предел текучести и вязкоупругие измерения цементного теста. Джем. Concr. Res. 2001. 31: 205–212. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (00) 00440-3. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Феррарис К.Ф., Гейкер М., Мартис Н.С., Муццатти Н. Калибровка реометра с параллельными пластинами с использованием моделирования Больцмана на основе масла и решетки. J. Adv. Concr. Technol. 2007; 5: 363–371. DOI: 10.3151 / jact.5.363. [CrossRef] [Google Scholar] 13.Феррарис К.Ф., Ли З., Чжан М.Х., Штутцман П. Разработка стандартных образцов для калибровки реометра с цементной пастой. ASTM-Adv. Civ. Англ. Матер. 2013; 2: 140–162. DOI: 10.1520 / ACEM20120003. [CrossRef] [Google Scholar] 14. Ю C.D., Byun S.H., Song J.T. Реологические свойства цементной пасты, содержащей сверхмелкозернистый доменный шлак. J. Korea Ceram. Soc. 2007. 44: 430–436. DOI: 10.4191 / KCERS.2007.44.8.430. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Ли С.Х., Пак Дж. С., Ли Дж. И., Чо Дж. У. Влияние порошка известняка на текучесть обычной портландцементной пасты.J. Korea Ceram. Soc. 2013; 50: 149–156. DOI: 10.4191 / kcers.2013.50.2.149. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Song J.T., Choi H.Y. Реологические свойства цементных паст, содержащих метакаолин. J. Korea Ceram. Soc. 2003. 40: 1229–1234. [Google Scholar] 17. Ли З., Дин З. Улучшение свойств портландцемента за счет добавления метакаолина и шлака. J. Cem. Concr. Res. 2002. 33: 579–584. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (02) 01025-6. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Haynes W.M., Lide D.R., Bruno T.J. CRC Справочник по химии и физике.CRC Press; Бока-Ратон, Флорида, США: Taylor & Franics Group; Оксфордшир, Великобритания: 2014. [Google Scholar] 20. Коллиер А.А., Клегг Д.В. Реологические измерения. Чепмен и Холл; Лондон, Великобритания: 1998. [Google Scholar] 21. Дэвис Г.А., Стокс Дж.Р.О погрешности зазора при реометрии параллельных пластин, которая возникает из-за присутствия воздуха при обнулении зазора. J. Rheol. 2005; 49: 919–922. DOI: 10.1122 / 1.1942501. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Свейнделлс Дж. Ф., Харди Р. С., Коттингтон Р. Л. Точные измерения с помощью вискозиметров Бингема и вискозиметров Cannon Master.J. Res. Natl. Inst. Стоять. Technol. 1954. 52: 105–115. DOI: 10.6028 / jres.052.016. [CrossRef] [Google Scholar] 23. Кросс М. Связь между вязкоупругостью и разжижением при сдвиге в жидкостях. J. Rheol. Acta. 1979; 18: 609–614. DOI: 10.1007 / BF01520357. [CrossRef] [Google Scholar] 24. Послински А.Дж., Райан М.Э., Гупта Р.К. Реологическое поведение наполненных полимерных систем 1. Предел текучести и эффекты разжижения при сдвиге. J. Rheol. 1988. 32: 703–735. DOI: 10,1122 / 1,549987. [CrossRef] [Google Scholar] 25. Дэтт С., Эльфринг Дж. Дж. Динамика и реология частиц в жидкостях, разжижающих сдвиг. Дж. Нон-Ньютон. Жидкий мех. 2018 doi: 10.1016 / j.jnnfm.2018.03.016. [CrossRef] [Google Scholar] 26. Фолл А., Бертран Ф., Оварлес Г., Бонн Д. Сгущение суспензий кукурузного крахмала за счет сдвига. J. Rheol. 2012; 56: 575–591. DOI: 10,1122 / 1,3696875. [CrossRef] [Google Scholar] 27. Динг Дж., Тараси П., Ли В., Пэн Г., Уиттен П.Г., Уоллес Г.Г. Обзор загущающей жидкости и ее применения. Текст. Light Ind. Sci. Technol. 2013; 2: 161–173.[Google Scholar] 28. Khandavalli S., Rothstein J.P. Расширяющаяся реология загустевших при сдвиге наночастиц коллоидального диоксида кремния, диспергированных в водном растворе полиэтиленоксида. J. Rheol. 2014. 58: 411–431. DOI: 10.1122 / 1.4864620. [CrossRef] [Google Scholar] 29. Колани Б., Лакаррьер Л.Б., Селье А., Эскадейлас Г., Бутильон Л., Лингер Л. Гидратация цементов с шлаковой смесью. Джем. Concr. Compos. 2012; 34: 1009–1018. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2012.05.007. [CrossRef] [Google Scholar] 30. Vlcek J., Tomkova V., Ovcacikova H., Овчачик Ф., Топинкова М., Матейка В. Шлаки сталеплавильного производства: свойства и их использование. J. Metalurgija. 2013; 3: 329–333. [Google Scholar] 31. Курунис С., Цивилис С., Цакиридис П.Э., Пападимитриу Г.Д., Цибуки З. Свойства и гидратация цементных смесей со сталеплавильным шлаком. J. Cem. Concr. Res. 2007; 37: 815–822. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2007.03.008. [CrossRef] [Google Scholar] 32. Пал С.С., Мукерджи А., Патак С.Р. Исследование гидравлической активности измельченного доменного гранулированного шлака в бетоне.J. Cem. Concr. Res. 2003. 33: 1481–1486. DOI: 10.1016 / S0008-8846 (03) 00062-0. [CrossRef] [Google Scholar]
Профессиональный раствор для бетона и шпона
Знаете ли вы, что не все минометы одинаковы? В качестве примера можно привести профессиональный бетон , который может быть подходящим для применения в надземных условиях. Профессиональные компании по оказанию бетонных услуг выбирают профессиональный бетон для своих конкретных проектов. Нет лучшего выбора для домовладельцев, которые создают декоративный бетонный внутренний дворик или бетонную подъездную дорожку, или делают ремонт из бетона.Однако, собираясь купить несколько сумок, вы замечаете, что существуют разные типы. Например, строительный раствор Laticrete — это вещество, в состав которого входит прочный эпоксидный клей. Это фантастический вариант как для толстослойных растворов, так и для тонко застывших продуктов.
Выбрать подходящий профессиональный бетон очень просто
Еще один вариант, который следует рассмотреть — это шпоновый раствор, который идеально подходит для затирки, необходимой при установке искусственного камня или шпона. Конечно, между разными типами есть некоторая взаимосвязь.Существует раствор для облицовки Laticrete, в котором эпоксидная смола сочетается со стандартными базовыми ингредиентами для повышения прочности. Хотя изделие не предназначено для несения нагрузки, тем не менее, оно выдерживает небольшой вес. Для обеспечения максимально возможной адгезии при укладке фанеры профессиональные подрядчики по бетону не ошибутся, выбрав Laticrete MVIS.
Как сохранить внешний вид соединенных кирпичей и фанеры после установки? В большинстве случаев чистки подойдут стандартные средства для чистки кирпича.Они созданы, чтобы подчеркнуть великолепный внешний вид камней. Если вы хотите изменить цветовую палитру вашего фасада, замените некоторые лицевые кирпичи, чтобы получить потрясающий вид.
Если вы не хотите сотрудничать с конкретной компанией, вы можете выполнить конкретную работу самостоятельно. Вымощите новую дорогу или новую бетонную дорожку. Найдите подходящий продукт для ваших конкретных потребностей в Mutual Materials.
Тип Порошок известняка Глицерин Вода
Эксперимент по размеру частиц порошка известняка 1 мкм Grade (EP 771 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905) Дистиллированная вода
20 мкм
Глицерин
Эксперимент по сортам 20 мкм Степень (EP)
Марка (GR ²)
Раствор DesignMIX — Тип S
Раствор профессионального уровня, предназначенный для использования на уровне или выше.Доступен в мешках по 80 фунтов.
Раствор DesignMIX — Тип N
Раствор профессионального уровня, предназначенный для работы над грунтом. Доступен в мешках по 80 фунтов.
DesignMIX со встроенным водоотталкивающим средством
Профессиональный раствор с гидрофобизирующей добавкой. Доступен в мешках по 80 фунтов.
LATICRETE ^® MVIS Строительный раствор для шпона
Запатентованный универсальный клеевой раствор, усиленный полимером, разработанный специально для укладки клееного шпона, камня и тонкого кирпича.Доступен в мешках по 40 фунтов.
LATICRETE ^® Раствор для тонкого кирпича Раствор для тонкого кирпича
MVIS предлагает огромные возможности, включая укладку стен без провисания, строительство до 3/4 ″ и тонкие полы. Доступен в мешках по 50 фунтов.
LATICRETE ^® Строительный строительный раствор
Указанный строительный раствор MVIS, приготовленный на заводе, предназначен для смешивания с водой. Он состоит из смеси высокопрочного портландцемента, гранулированных заполнителей и цветостойких пигментов.Доступен в мешках по 50 фунтов.
LATICRETE ^® Hi Bond Masonry Veneer Mortar
Превосходный, быстросхватывающийся, усиленный полимером клеевой раствор для внутренней и внешней укладки клееного шпона большого формата, камня, керамической плитки, брусчатки или кирпича. Доступен в мешках по 50 фунтов.
Раствор DesignMIX Fine Grout
Поставляется в мешках по 80 фунтов.
Грубый раствор DesignMIX
Доступен в 80 фунтах.сумки.
Высокопрочный раствор DesignMIX
Поставляется в мешках по 80 фунтов.
Целевая бетонная смесь
Для проектов, требующих толщины бетона не менее 2 дюймов. Используется для внутренних двориков, тротуаров, опор, опор для настилов, анкерных столбов и бордюров. Доступен в мешках по 60 и 80 фунтов.
Целевой портландцемент (тип I-II)
Соответствует всем требованиям спецификации ASTM C-150 для портландцемента типа I и типа II.Используется с другими ингредиентами в растворах по бетону. Доступен в мешках по 47 и 94 фунта.
Лайм — тип S
Гашеная известь типа S соответствует ASTM C-207. Используется с портландцементом и песком для раствора (не используется для облицовки полей или дворов). Доступен в мешках по 50 фунтов.
Полную техническую информацию по каждому из этих продуктов см. В файлах PDF ниже.
10 советов по точному измерению влажности в бетонных зданиях
Бетон — довольно распространенный материал для строительных проектов.В домах и большинстве офисов бетон используется для фундаментов и черновых полов — во многих зданиях бетон даже используется для изготовления основных несущих стен. Поскольку бетон является таким распространенным строительным материалом, профессионалы в области строительства, реставрации и домашнего осмотра нуждаются в средствах точного определения влажности в бетоне.
Некоторые компании предлагают так называемые «измерители влажности бетона», которые могут обеспечить качественное измерение влажности бетона на уровне поверхности. Однако эти измерители влажности бетона не обеспечивают точных количественных измерений влажности бетона.Это связано с тем, что состав бетонных смесей — даже если они изготовлены одной и той же компанией — может сильно различаться между партиями, а это означает, что не существует последовательного набора физических свойств, по которым мог бы быть откалиброван измеритель влажности бетона.
Итак, как можно точно измерить влажность в бетонных конструкциях? Вот несколько советов для начала:
Советы по проверке влажности бетона на уровне поверхности
Для многих домашних осмотров и реставраций теста на влажность бетона на уровне поверхности может быть достаточно, чтобы удовлетворить требованиям работы — или, по крайней мере, проинформировать вас, требуется ли дальнейшее тестирование более глубоко в плите.Итак, чтобы быстро получить приблизительное представление, влажный ли бетон у поверхности, вы можете сделать несколько вещей:
Используйте эталонный измеритель масштаба и сначала проверьте «сухой» образец бетона. Влагомер с эталонной шкалой может обеспечить быстрое и надежное показание «влажного / сухого» состояния бетона. Просто проверьте с помощью измерителя кусок бетона, который, как вы знаете, сухой, и запишите полученное значение. Затем используйте измеритель для проверки остальной части бетона — если показание значительно выше, чем у образца, который вы тестировали, то эта часть бетона, вероятно, влажная и требует более тщательного тестирования в соответствии со стандартом ASTM F-2170.
Рассмотрите возможность использования бесконтактных измерителей влажности. Измерители штыревого типа могут проверять только материал между штырями на влажность. Учитывая твердость бетона, это может быть проблематично. Использование бесштыревых влагомеров позволяет быстрее проводить испытания больших участков бетона, поскольку для работы сканирующей пластине требуется только плоская поверхность. Эти измерители могут сканировать непосредственно под поверхностным слоем бетона без особых подготовительных работ, поэтому снимать показания в бетоне легко. Только не перетаскивайте сканирующую пластину по бетону, так как это может повредить измеритель и снизить его точность.
При использовании булавочных измерителей используйте гибкие гвозди. Если вам нужно использовать штифтовый измеритель, вы хотите проникнуть в бетон еще глубже, чем вы могли бы с помощью бесконтактного измерителя, или пытаетесь выяснить, насколько глубокая влага в бетоне находится, принесите пластичные гвозди. Вы можете вбить в бетон два гвоздя, затем протянуть провода от кончиков штифтов счетчика к гвоздям (или, если гвозди достаточно близко друг к другу, просто прикоснитесь штифтами к гвоздям — по одному штырю на гвоздь) и снимите показания. . Если вы пытаетесь определить, насколько глубока влага, вбивайте гвозди понемногу и снимайте показания каждые 1/4 дюйма или около того.Это может помочь вам определить, насколько глубоко в бетоне находится карман влаги.
Тестирование раствора хлорида кальция. Один из способов получить относительно надежную оценку влажности у поверхности бетонного пола — использовать тест на хлорид кальция ASTM F-1869. Эти испытания определяют скорость выделения паров влаги из бетона и могут обеспечить достаточно надежную оценку условий влажности на поверхности бетонной плиты. Однако на них может сильно влиять окружающая влажность, поэтому обязательно используйте термогигрометр для проверки относительной влажности (RH) рядом с испытательной площадкой.
Хотя эти советы могут быть полезны для проверки влажности на уровне поверхности, могут быть случаи, когда вам нужно проверить условия влажности глубоко в куске бетона — и здесь вам понадобятся наиболее точные результаты.
Советы по наилучшему измерению влажности в бетонных плитах
При измерении влажности бетона лучшим и наиболее надежным методом является использование метода тестирования ASTM F-2170. В этом методе вы будете использовать термогигрометр с датчиками на месте, а также ряд подготовленных отверстий, чтобы получить показания относительной влажности глубоко в бетонной плите.Проверка относительной влажности глубоко в плите имеет решающее значение для определения того, сколько влаги плита может выделять в окружающие материалы, помогая вам предотвратить (или, по крайней мере, предвидеть) проблемы с влажностью.
Вот несколько советов по определению влажности в бетоне в соответствии со стандартом ASTM F-2170:
Принесите защитные перчатки и очки. Часть требований стандарта включает сверление отверстий вглубь бетона (не менее 40% толщины плиты). При сверлении бетона могут возникнуть проблемы с разлетающимися осколками бетона и пылью, поэтому обязательно возьмите с собой защиту для глаз и рук, чтобы избежать травм.
Измерьте общую площадь тестируемой бетонной плиты. Скорее всего, у вас будет доступ к чертежам, показывающим, сколько у бетона площадь поверхности, но не стоит полагаться только на это. Измерьте площадь бетонного пола, которую вы тестируете, чтобы точно знать, насколько он велик. Таким образом, вы будете точно знать, сколько лунок вам нужно подготовить (минимум три лунки на первые 1000 кв. Футов и еще одна лунка на каждые последующие 1000 кв. Футов сверх этого).
Используйте перфоратор с тремя или четырьмя режущими кромками. Комбинация сверла и головки такого типа поможет создать гладкое отверстие, облегчая установку гильзы датчика в каждое отверстие. Для сенсорных гильз Delmhorst предпочтительны сверла размером 5/8 дюйма.
Снимите несколько значений относительной влажности в каждом отверстии. Чтобы избежать искажения результатов при аномальных показаниях, обязательно сделайте несколько измерений относительной влажности на каждой проверяемой лунке. Таким образом, если одно показание отсутствует, вы можете легко определить этот факт.
Рассмотрите возможность сверления дополнительных отверстий. Сохранение как минимум трех отверстий на площади до 1000 кв. Футов в бетоне (и только по одному на каждые 1000 кв. Футов после этого) может означать наличие пробелов в вашем испытательном полигоне. Подумайте о том, чтобы сделать дополнительные отверстия, чтобы вы могли равномерно распределить их по всей тестовой зоне, и будьте более внимательными.
Тщательно выбирайте термогигрометр. Правильный выбор термогигрометра и сенсорных зондов может существенно повлиять на точность измерения влажности бетона.

Заменитель цемента	Состав (%)
Заменитель цемента	SiO ₂	Al ₂ O ₃	Fe ₂ O ₃		CaO	MgO ₂ O	Na ₂ O	SO ₃	TiO ₂
Порошок известняка	0,30	0,10	0.02	0,20	99,30	—	—	—	—
Доменный шлак	34,69	14,31	0,50	3,93	41,95	—	—	2,61	—
Порошок кремнезема	99,50	0,40	0,05	0,02	0,02	0,02	0,02	—	0.05
Мета-каолин	53	44	0,25	0,22	0,40	0,23		—	—

Matrix Fluid Substitute	Компонент (%)
Matrix Fluid Substitute	Содержание	NH ₄	SO ₄	As	Fe	Base 40 Acter 40 Acid	Pb	Сульфат
Глицерин	99.0	0,005	0,002	0,0002	0,0003	0,0004	0,005	0,2	0,015

Шаг	Содержание
1 Шаг	Пересмотреть требования стандартов по твердым частицам
2 Шаг	Выбор предварительных материалов
3 Шаг	· Комбинация композиций · Анализ исходной смеси · Анализ по времени · Анализ по типу (размер и содержание частиц)
4 Шаг	Окончательная проверка компонентов SRM

Состав	Заменитель цемента	Заменитель жидкости Matrix	Вода
2-компонентная система	Порошок известняка	—	Дистиллированная вода
2-компонентная система	Порошок известняка	Глицерин	—
Трехкомпонентная система	Порошок известняка	Глицерин	Дистиллированная вода

Позиция			Разделительное сопротивление	Линейность	Значение текучести	Гистерезис
Дистиллированная вода	Порошок известняка	Кукурузный сироп	O ¹	O	O	O
	Порошок известняка	Глицерин	O	O	O	O
	Доменный шлак	Кукурузный сироп	O	O	O	O
	Доменный шлак	Глицерин	O	O	O	O
	Порошок кремнезема	Кукурузный сироп	O	X ²	X	O
	Порошок кремнезема	Глицерин	O	X	X	O
	Мета-каолин	Кукурузный сироп	O	X	O	O
	Мета-каолин	Глицерин	O	X	O	O

Тип	Порошок известняка	Глицерин	Вода
Эксперимент по размеру частиц порошка известняка	1 мкм	Grade (EP 771	905 905 905 905 905 905 905 905 905 905) Дистиллированная вода
	20 мкм
	Глицерин Эксперимент по сортам			20 мкм	Степень (EP)
Марка (GR ²)	Глицерин Эксперимент по сортам			20 мкм

	Раствор DesignMIX — Тип S Раствор профессионального уровня, предназначенный для использования на уровне или выше.Доступен в мешках по 80 фунтов.
	Раствор DesignMIX — Тип N Раствор профессионального уровня, предназначенный для работы над грунтом. Доступен в мешках по 80 фунтов.
	DesignMIX со встроенным водоотталкивающим средством Профессиональный раствор с гидрофобизирующей добавкой. Доступен в мешках по 80 фунтов.
	LATICRETE ^® MVIS Строительный раствор для шпона Запатентованный универсальный клеевой раствор, усиленный полимером, разработанный специально для укладки клееного шпона, камня и тонкого кирпича.Доступен в мешках по 40 фунтов.
	LATICRETE ^® Раствор для тонкого кирпича Раствор для тонкого кирпича MVIS предлагает огромные возможности, включая укладку стен без провисания, строительство до 3/4 ″ и тонкие полы. Доступен в мешках по 50 фунтов.
	LATICRETE ^® Строительный строительный раствор Указанный строительный раствор MVIS, приготовленный на заводе, предназначен для смешивания с водой. Он состоит из смеси высокопрочного портландцемента, гранулированных заполнителей и цветостойких пигментов.Доступен в мешках по 50 фунтов.
	LATICRETE ^® Hi Bond Masonry Veneer Mortar Превосходный, быстросхватывающийся, усиленный полимером клеевой раствор для внутренней и внешней укладки клееного шпона большого формата, камня, керамической плитки, брусчатки или кирпича. Доступен в мешках по 50 фунтов.
	Раствор DesignMIX Fine Grout Поставляется в мешках по 80 фунтов.
	Грубый раствор DesignMIX Доступен в 80 фунтах.сумки.
	Высокопрочный раствор DesignMIX Поставляется в мешках по 80 фунтов.
	Целевая бетонная смесь Для проектов, требующих толщины бетона не менее 2 дюймов. Используется для внутренних двориков, тротуаров, опор, опор для настилов, анкерных столбов и бордюров. Доступен в мешках по 60 и 80 фунтов.
	Целевой портландцемент (тип I-II) Соответствует всем требованиям спецификации ASTM C-150 для портландцемента типа I и типа II.Используется с другими ингредиентами в растворах по бетону. Доступен в мешках по 47 и 94 фунта.
	Лайм — тип S Гашеная известь типа S соответствует ASTM C-207. Используется с портландцементом и песком для раствора (не используется для облицовки полей или дворов). Доступен в мешках по 50 фунтов.