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In questo articolo

  • Riepilogo
  • Abstract
  • Introduzione
  • Protocollo
  • Risultati
  • Discussione
  • Divulgazioni
  • Riconoscimenti
  • Materiali
  • Riferimenti
  • Ristampe e Autorizzazioni

Riepilogo

Per questo abbiamo proposto un protocollo per illustrare l'effetto della morfologia della superficie aggregata sulla microstruttura IT. L'immagine SEM-BSE è stata analizzata quantitativamente per ottenere il gradiente di porosità di IT tramite l'elaborazione digitale delle immagini e un algoritmo di clustering K-mezzi è stato ulteriormente impiegato per stabilire una relazione tra gradiente di porosità e rugosità della superficie.

Abstract

Qui, presentiamo un metodo completo per illustrare la distribuzione irregolare della zona di transizione interfacciale (IT) intorno all'aggregato e l'effetto della morfologia della superficie aggregata sulla formazione dell'IT. In primo luogo, un campione di calcestruzzo modello viene preparato con una particella di ceramica sferica nella parte centrale approssimativa della matrice di cemento, agendo come un aggregato grossolano utilizzato nel calcestruzzo/mortaio comune. Dopo la stagionatura fino all'età progettata, il campione viene scansionato dalla tomografia computerizzata a raggi X per determinare la posizione relativa della particella ceramica all'interno della matrice del cemento. Vengono scelte tre posizioni dell'IT: sopra l'aggregato, sul lato dell'aggregato e al di sotto dell'aggregato. Dopo una serie di trattamenti, i campioni vengono scansionati con un rilevatore SEM-BSE. Le immagini risultanti sono state ulteriormente elaborate utilizzando un metodo di elaborazione delle immagini digitali (DIP) per ottenere caratteristiche quantitative dell'IT. La morfologia della superficie è caratterizzata a livello di pixel in base all'immagine digitale. Successivamente, K-significa metodo di clustering viene utilizzato per illustrare l'effetto della rugosità della superficie sulla formazione di IT.

Introduzione

Su scala mesoscopica, i materiali a base di cemento possono essere considerati come un composito a tre fasi composto dalla pasta di cemento, dall'aggregato e dalla zona di transizione interfacciale (IT) traloro 1,2. L'IT è spesso trattato come un anello debole poiché la sua maggiore porosità potrebbe fungere da canali per l'ingresso di specie aggressive3,4 o fornire percorsi più facili per la crescita delle crepe5,6,7,8,

Protocollo

1. Preparazione del calcestruzzo del modello con una singola particella ceramica

  1. Preparazione muffa
    1. Utilizzare un pennello per pulire lo stampo (25 mm x 25 mm x 25 mm) e assicurarsi che le superfici interne dello stampo siano prive di impurità.
    2. Utilizzare un altro pennello per applicare uniformemente l'olio diesel sulle superfici interne dello stampo per un più facile rilascio dello stampo.
      NOTA: Qui, non abbiamo usato lo stampo comune per la preparazione della malta o del calcestruzzo. Poiché la particella ceramica ha un diametro di circa 15 mm, per la preparazione del campione viene utilizzato uno stampo di plastica cubica di circa 30....

Risultati

La distribuzione della porosità delle aree IT al di sopra dell'aggregazione, sul lato dell'aggregato e al di sotto dell'aggregato, viene confrontata e illustrata nella Figura 432. La porosità dell'IT sopra la superficie superiore sembra essere più piccola di quella sul lato o sopra l'aggregato, indicando una microstruttura IT- più densa, mentre l'IT al di sotto dell'aggregato è sempre la più porosa a causa della micro-bleeding. La figura 4

Discussione

La tecnica X-CT è stata applicata per determinare approssimativamente il centro geometrico della particella ceramica per garantire che la superficie analizzata sia attraverso l'equatore della particella. Pertanto, la sopraelevazione dello spessore IT, causato dagli artefatti 2D, potrebbe essere evitata38 . Qui, l'accuratezza dei risultati ottenuti dipende fortemente dalla planarità delle superfici esaminate. In generale, un tempo di macinazione e lucidatura più lungo contribuisce ad una superfi.......

Divulgazioni

Con la presente confermiamo che questo manoscritto è il nostro lavoro originale e tutti gli autori elencati hanno approvato il manoscritto e non hanno conflitti di interesse su questo documento.

Riconoscimenti

Gli autori riconoscono con gratitudine il sostegno finanziario del Programma di Ricerca e Sviluppo nazionale della Cina (2017YFB0309904), della National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51508090 e 51808188), del Programma 973 (2015CB655100), del Materiali di ingegneria civile ad alte prestazioni (2016CEM005). Inoltre, apprezzano molto il Jiangsu Research Institute of Building Science Co., Ltd e il Laboratorio Chiave dello Stato di Materiali di Ingegneria Civile ad alte Prestazioni per il finanziamento del progetto di ricerca.

....

Materiali

NameCompanyCatalog NumberComments
Auto Sputter CoaterCressington108 Auto/SE
Automatic polishing machineBuehlerPhoenix4000
BrushHuoniu3#
CementChina United Cement CorporationP.I. 42.5
Cement paste mixerWuxi Construction and EngineeringNJ160
Ceramic particleHaoqiangΦ15 mm
Cling filmMiaojie65300
Cold mounting machineBuehlerCast N' Vac 1000
Conductive tapeNissin Corporation7311
CupBuehler20-8177-100
Cutting machineBuehlerIsomet 4000
Cylindrical plastic moldBuehler20-8151-100
Diamond pasteBuehler00060210, 00060190, 00060170
Diesel oilChina Petroleum0#
Electronic balanceSetraBL-4100F
Epoxy resinBuehler20-3453-128
HardenerBuehler20-3453-032
High precision cutting machineBuehler2215
Image JNational Institutes of Health1.52o
Isopropyl alcoholSinopharmM0130-241
MatlabMathWorksR2014a
PaperDeliA4
Plastic boxBeichen3630
Plastic moldYoukea=b=c=25mm
Polished flanneletteBuehler242150, 00242050, 00242100
Release agentBuehler20-8186-30
Scanning Electron MicroscopyFEIQuanta 250
Scrape knifeJinzheng Building MaterialsCD-3
SiC paperBuehlerP180, P320, P1200
Ultrasonic cleanerZhixinDLJ
Vacuum boxHehengDZF-6020
Vacuum drying ovenZKZK30
Vibrating tableJianyiGZ-75
Wooden stickBuehler20-8175
X-ray Computed TomographyYXLONY.CT PRECISION S

Riferimenti

  1. Scrivener, K. L., Crumbie, A. K., Laugesen, P. The Interfacial Transition Zone (ITZ) Between Cement Paste and Aggregate in Concrete. Interface Science. 12 (4), 411-421 (2004).
  2. Scrivener, K. L.

Ristampe e Autorizzazioni

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IngegneriaNumero 154Area di transizione interfacciale ITmorfologia della superficie aggregataSEM BSEmetodo di elaborazione delle immagini digitaliclustering K means

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