Determinazione della morfologia di superficie aggregata nella zona di transizione interfacciale (IT)

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) tra^{loro 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 aggressive^3,4 o fornire percorsi più facili per la crescita delle crepe^5,6,^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 evitata^{38 .} 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.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Auto Sputter Coater	Cressington	108 Auto/SE
Automatic polishing machine	Buehler	Phoenix4000
Brush	Huoniu	3#
Cement	China United Cement Corporation	P.I. 42.5
Cement paste mixer	Wuxi Construction and Engineering	NJ160
Ceramic particle	Haoqiang	Φ15 mm
Cling film	Miaojie	65300
Cold mounting machine	Buehler	Cast N' Vac 1000
Conductive tape	Nissin Corporation	7311
Cup	Buehler	20-8177-100
Cutting machine	Buehler	Isomet 4000
Cylindrical plastic mold	Buehler	20-8151-100
Diamond paste	Buehler	00060210, 00060190, 00060170
Diesel oil	China Petroleum	0#
Electronic balance	Setra	BL-4100F
Epoxy resin	Buehler	20-3453-128
Hardener	Buehler	20-3453-032
High precision cutting machine	Buehler	2215
Image J	National Institutes of Health	1.52o
Isopropyl alcohol	Sinopharm	M0130-241
Matlab	MathWorks	R2014a
Paper	Deli	A4
Plastic box	Beichen	3630
Plastic mold	Youke	a=b=c=25mm
Polished flannelette	Buehler	242150, 00242050, 00242100
Release agent	Buehler	20-8186-30
Scanning Electron Microscopy	FEI	Quanta 250
Scrape knife	Jinzheng Building Materials	CD-3
SiC paper	Buehler	P180, P320, P1200
Ultrasonic cleaner	Zhixin	DLJ
Vacuum box	Heheng	DZF-6020
Vacuum drying oven	ZK	ZK30
Vibrating table	Jianyi	GZ-75
Wooden stick	Buehler	20-8175
X-ray Computed Tomography	YXLON	Y.CT PRECISION S