Name: determination of aggregate surface morphology at the interfacial transition zone (itz)
Uploaded: 2019-12-16T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determination of Aggregate Surface Morphology at the Interfacial Transition Zone ITZ at JoVE.com

Forfatterne taknemmeligt anerkender den finansielle støtte fra det nationale Key R & D program i Kina (2017YFB0309904), National Natural Science Foundation i Kina (Grant NOS. 51508090 og 51808188), 973 program (2015CB655100), State Key Laboratory af Højtydende ingeniørmateriel (2016CEM005). Også, sætter stor pris på Jiangsu Research Institute of Building Science Co., Ltd og staten nøgle laboratorium for højtydende Civil Engineering materialer til finansiering af forskningsprojektet.

1. fremstilling af model beton med en enkelt keramisk partikel
<ol><li>Skimmelsvamp forberedelse<ol>
<li>Brug en børste til at rengøre formen (25 mm x 25 mm x 25 mm) og sørg for, at de indvendige overflader af formen er urenhed-fri.</li>
		<li>Brug en anden børste til ensartet anvendelse dieselolie på de indvendige overflader af formen for lettere skimmel-frigivelse. Bemærk: her har vi ikke bruge den fælles skimmelsvamp til mørtel eller beton forberedelse. Da den keramiske partikel er ca. 15 mm i diameter, a...

<ol>
	<li>Scrivener, K. L., Crumbie, A. K., Laugesen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Interfacial+Transition+Zone+(ITZ)+Between+Cement+Paste+and+Aggregate+in+Concrete.">The Interfacial Transition Zone (ITZ) Between Cement Paste and Aggregate in Concrete.</a> Interface Science. 12 (4), 411-421 (2004).</li><li>Scrivener, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Backscattered+electron+imaging+of+cementitious+microstructures:+understanding+and+quantification.">Backscattered electron imaging of cementitious microstructures: understanding and quantification.</a> Cement and Concrete Composites. 26 (8), 935-945 (2004).</li><li>Houst, Y. F., Sadouki, H., Wittmann, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+aggregate+concentration+on+the+diffusion+of+CO2+and+O2.">Influence of aggregate concentration on the diffusion of CO2 and O2.</a> Concrete. , 279-288 (1993).</li><li>Halamickova, P., Detwiler, R. J., Bentz, D. P., Garboczi, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+permeability+and+chloride+ion+diffusion+in+portland+cement+mortars:+Relationship+to+sand+content+and+critical+pore+diameter.">Water permeability and chloride ion diffusion in portland cement mortars: Relationship to sand content and critical pore diameter.</a> Cement &amp; Concrete Research. 25 (4), 790-802 (1995).</li><li>Yang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-situ+X-ray+computed+tomography+characterisation+of+3D+fracture+evolution+and+image-based+numerical+homogenisation+of+concrete.">In-situ X-ray computed tomography characterisation of 3D fracture evolution and image-based numerical homogenisation of concrete.</a> Cement and Concrete Composites. 75, 74-83 (2017).</li><li>Skar&#380;y&#324;ski, &. #. 3. 2. 1. ;., Nitka, M., Tejchman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+of+concrete+fracture+at+aggregate+level+using+FEM+and+DEM+based+on+X-ray+&#181;CT+images+of+internal+structure.">Modelling of concrete fracture at aggregate level using FEM and DEM based on X-ray &#181;CT images of internal structure.</a> Engineering Fracture Mechanics. 147, 13-35 (2015).</li><li>K&#246;nigsberger, M., Pichler, B., Hellmich, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micromechanics+of+ITZ-Aggregate+Interaaction+in+Concrete+Part+II:+Stength+Upscaling.">Micromechanics of ITZ-Aggregate Interaaction in Concrete Part II: Stength Upscaling.</a> Journal of the American Ceramic Society. 97 (2), 543-551 (2014).</li><li>Shahbazi, S., Rasoolan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Meso-scale+finite+element+modeling+of+non-homogeneous+three-phase+concrete.">Meso-scale finite element modeling of non-homogeneous three-phase concrete.</a> Case Studies in Construction Materials. 6, 29-42 (2017).</li><li>Ak&#231;ao&#287;lu, T., Tokyay, M., &#199;elik, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+the+ITZ+microcracking+via+scanning+electron+microscope+and+its+effect+on+the+failure+behavior+of+concrete.">Assessing the ITZ microcracking via scanning electron microscope and its effect on the failure behavior of concrete.</a> Cement and Concrete Research. 35 (2), 358-363 (2005).</li><li>Chang, H., Feng, P., Lyu, K., Liu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+method+for+assessing+C-S-H+chloride+adsorption+in+cement+pastes.">A novel method for assessing C-S-H chloride adsorption in cement pastes.</a> Construction &amp; Building Materials. 225, 324-331 (2019).</li><li>Wang, P., Jia, Y., Li, T., Hou, D., Zheng, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+dynamics+study+on+ions+and+water+confined+in+the+nanometer+channel+of+Friedel's+salt:+structure+dynamics+and+interfacial+interaction.">Molecular dynamics study on ions and water confined in the nanometer channel of Friedel's salt: structure dynamics and interfacial interaction.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 20, 27049-27058 (2018).</li><li>Ma, H., Li, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Multi-Aggregate+Approach+For+Modeling+The+Interfacial+Transition+Zone+In+Concrete.">A Multi-Aggregate Approach For Modeling The Interfacial Transition Zone In Concrete.</a> ACI Materials Journal. 111 (2), (2014).</li><li>Yun, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+ITZ+in+ternary+blended+cementitious+composites:+Experiment+and+simulation.">Characterization of ITZ in ternary blended cementitious composites: Experiment and simulation.</a> Construction &amp; Building Materials. 41 (2), 742-750 (2013).</li><li>Garboczi, E. J., Bentz, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Digital+simulation+of+the+aggregate-cement+paste+interfacial+zone+in+concrete.">In Digital simulation of the aggregate-cement paste interfacial zone in concrete.</a> International Conference on Electric Information and Control Engineering (ICEICE), 2011. , 196-201 (2011).</li><li>Winslow, D. N., Cohen, M. D., Bentz, D. P., Snyder, K. A., Garboczi, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Percolation+and+pore+structure+in+mortars+and+concrete.">Percolation and pore structure in mortars and concrete.</a> Cement &amp; Concrete Research. 24 (1), 25-37 (1994).</li><li>Sim&#245;es, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Mechanical Characterization of Fiber/Paste and Aggregate/Paste Interfaces (ITZ) in Reinforced Concrete with Fibers. , (2018).</li><li>Xiao, J., Li, W., Sun, Z., Lange, D. A., Shah, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Properties+of+interfacial+transition+zones+in+recycled+aggregate+concrete+tested+by+nanoindentation.">Properties of interfacial transition zones in recycled aggregate concrete tested by nanoindentation.</a> Cement and Concrete Composites. 37, 276-292 (2013).</li><li>Bentz, D. P., Garboczi, E. J., Stutzman, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer+Modelling+of+the+Interfacial+Transition+Zone+in+Concrete.">Computer Modelling of the Interfacial Transition Zone in Concrete.</a> Interfaces in Cementitious Composites. , 107-116 (1993).</li><li>Kai, L., Wei, S., Changwen, M., Honglei, C., Yue, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+characterization+of+pore+morphology+in+hardened+cement+paste+via+SEM-BSE+image+analysis.">Quantitative characterization of pore morphology in hardened cement paste via SEM-BSE image analysis.</a> Construction &amp; Building Materials. 202, 589-602 (2019).</li><li>Ondracek, G., Underwood, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+stereology.">Quantitative stereology.</a> Journal of Nuclear Materials. 42 (2), 237-237 (1972).</li><li>Xu, J., Wang, B., Zuo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modification+effects+of+nanosilica+on+the+interfacial+transition+zone+in+concrete:+A+multiscale+approach.">Modification effects of nanosilica on the interfacial transition zone in concrete: A multiscale approach.</a> Cement and Concrete Composite. 81, 1-10 (2017).</li><li>Zhu, Z., Chen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Overestimation of ITZ thickness around regular polygon and ellipse aggregate. , 205-218 (2017).</li><li>Head, M. K., Wong, H. S., Buenfeld, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterising+aggregate+surface+geometry+in+thin-sections+of+mortar+and+concrete.">Characterising aggregate surface geometry in thin-sections of mortar and concrete.</a> Cement and Concrete Research. 38 (10), 1227-1231 (2008).</li><li>Gao, Y., De Schutter, G., Ye, G., Tan, Z., Wu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ITZ+microstructure,+thickness+and+porosity+in+blended+cementitious+composite:+Effects+of+curing+age,+water+to+binder+ratio+and+aggregate+content.">The ITZ microstructure, thickness and porosity in blended cementitious composite: Effects of curing age, water to binder ratio and aggregate content.</a> Composites Part B: Engineering. 60, 1-13 (2014).</li><li>Erdem, S., Dawson, A. R., Thom, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+the+micro-+and+nanoscale+local+mechanical+properties+of+the+interfacial+transition+zone+on+impact+behavior+of+concrete+made+with+different+aggregates.">Influence of the micro- and nanoscale local mechanical properties of the interfacial transition zone on impact behavior of concrete made with different aggregates.</a> Cement and Concrete Research. 42 (2), 447-458 (2012).</li><li>Elsharief, A., Cohen, M. D., Olek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+aggregate+size,+water+cement+ratio+and+age+on+the+microstructure+of+the+interfacial+transition+zone.">Influence of aggregate size, water cement ratio and age on the microstructure of the interfacial transition zone.</a> Cement &amp; Concrete Research. 33 (11), 1837-1849 (2003).</li><li>Pan, T., Tutumluer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+Coarse+Aggregate+Surface+Texture+Using+Image+Analysis.">Quantification of Coarse Aggregate Surface Texture Using Image Analysis.</a> Journal of Testing &amp; Evaluation. 35 (2), 177-186 (2006).</li><li>Erdogan, S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+shape+analysis+of+coarse+aggregates:+New+techniques+for+and+preliminary+results+on+several+different+coarse+aggregates+and+reference+rocks.">Three-dimensional shape analysis of coarse aggregates: New techniques for and preliminary results on several different coarse aggregates and reference rocks.</a> Cement &amp; Concrete Research. 36 (9), 1619-1627 (2006).</li><li>Santos, B. O., Valen&#231;a, J., Fowler, D. W., Saleh, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Livings+patterns+on+concrete+surfaces+with+biological+stains+using+hyperspectral+images+processing.">Livings patterns on concrete surfaces with biological stains using hyperspectral images processing.</a> Structural Control and Health Monitoring. , (2019).</li><li>Santos, B. O., Valen&#231;a, J., J&#250;lio, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Classification+of+biological+colonization+on+concrete+surfaces+using+false+colour+HSV+images,+including+near-infrared+information.">In Classification of biological colonization on concrete surfaces using false colour HSV images, including near-infrared information.</a> Optical Sensing and Detection V, International Society for Optics and Photonics. , 106800 (2018).</li><li>Stock, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+X-ray+microtomography+applied+to+materials.">Recent advances in X-ray microtomography applied to materials.</a> International Materials Reviews. 53 (3), 129-181 (2013).</li><li>Lyu, K., Garboczi, E. J., She, W., Miao, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+rough+vs.+smooth+aggregate+surfaces+on+the+characteristics+of+the+interfacial+transition+zone.">The effect of rough vs. smooth aggregate surfaces on the characteristics of the interfacial transition zone.</a> Cement and Concrete Composites. 99, 49-61 (2019).</li><li>Wong, H. S., Head, M. K., Buenfeld, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pore+segmentation+of+cement-based+materials+from+backscattered+electron+images.">Pore segmentation of cement-based materials from backscattered electron images.</a> Cement &amp; Concrete Research. 36 (6), 1083-1090 (2006).</li><li>Liao, K. -. Y., Chang, P. -. K., Peng, Y. -. N., Yang, C. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+on+characteristics+of+interfacial+transition+zone+in+concrete.">A study on characteristics of interfacial transition zone in concrete.</a> Cement and Concrete Research. 34 (6), 977-989 (2004).</li><li>Barnes, B. D., Diamond, S., Dolch, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+contact+zone+between+portland+cement+paste+and+glass+&#8220;aggregate&#8221;+surfaces.">The contact zone between portland cement paste and glass &#8220;aggregate&#8221; surfaces.</a> Cement &amp; Concrete Research. 8 (2), 233-243 (1978).</li><li>Hamerly, G., Elkan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alternatives+to+the+k-means+algorithm+that+find+better+clusterings.">Alternatives to the k-means algorithm that find better clusterings.</a> Proceedings of the eleventh international conference on Information and knowledge management, ACM. , 600-607 (2002).</li><li>Celebi, M. E., Kingravi, H. A., Vela, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A comparative study of efficient initialization methods for the k-means clustering algorithm. , 200-210 (2013).</li><li>Lu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+mortars+using+real-shaped+sand+particles+and+uniform+thickness+interfacial+transition+zones:+Artifacts+seen+in+2D+slices.">Three-dimensional mortars using real-shaped sand particles and uniform thickness interfacial transition zones: Artifacts seen in 2D slices.</a> Cement and Concrete Research. , (2018).</li><li>Gao, Y., De Schutter, G., Ye, G., Huang, H., Tan, Z., Wu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porosity+characterization+of+ITZ+in+cementitious+composites:+Concentric+expansion+and+overflow+criterion.">Porosity characterization of ITZ in cementitious composites: Concentric expansion and overflow criterion.</a> Construction and Building Materials. 38, 1051-1057 (2013).</li><li>Celebi, M. E., Kingravi, H. A., Vela, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+of+efficient+initialization+methods+for+the+k-means+clustering+algorithm.">A comparative study of efficient initialization methods for the k-means clustering algorithm.</a> Expert Systems with Applications. 40 (1), 200-210 (2013).</li></ol>

X-CT teknikken blev anvendt til groft at bestemme den geometriske centrum af den keramiske partikel for at sikre, at den analyserede overflade er gennem ækvator af partiklen. Således kan over vurderingen af ITZ tykkelse forårsaget af 2D artefakter undgås38. Heri, nøjagtigheden af opnåede resultater er meget afhængig af fladhed af de undersøgte overflader. Generelt bidrager en længere slibe-og polerings tid til en tilstrækkelig glat overflade til testning. Men på grund af den varierende ...

På den mesoskopiske skala kan cementbaserede materialer betragtes som en trefaset komposit bestående af cement pastaen, aggregatet og grænseflade overgangszone (ITZ) mellem dem1,2. ITZ behandles ofte som et svagt led, da dens øgede porøsitet kan fungere som kanaler for indtrængen af aggressive arter3,4 eller give lettere veje til crack vækst5,6,7,8,9,10,11. Efterfølgende er det af stor interesse præcist at beskrive egenskaberne for ITZ for at evaluere og forudsige makro ydeevnen af de cementbaserede materialer.
For at undersøge ITZ, har der været overdreven forskning i dens mikrostrukturelle egenskaber, danner mekanismer, og påvirker faktorer12,13,14 ved hjælp af både eksperimentelle og numeriske metoder. Forskellige teknikker er blevet koblet til ITZ karakterisering herunder: mekaniske tests, transport tests, kviksølv indtrængen porosimetry (MIP) tests15,16 og nano-indrykning17. Det er almindeligt accepteret, at ITZ primært er forårsaget af vægeffekten, samt vandfilm, mikro-blødning, en side vækst, og gel syneresis18.
Med udviklingen af digital billedbehandling metode (DIP) i de sidste to årtier19, de morfologiske egenskaber af ITZ (f. eks, volumenfraktion, tykkelse, og porøsitet gradient) kan kvantitativt bestemmes. Baseret på undersøgelse af plane sektioner ved hjælp af scanning elektronmikroskopi (SEM) med en sensorer elektron detektor (BSE), de tre dimensionelle (3D) funktioner i ITZ kan udledes fra 2D resultater via stereology Theory20. Ligesom SEM-BSE-teknikken er Nano-indryknings teknikken også baseret på gennemgangen af polerede overflader, men den fokuserer mere på den elastiske modulus i de eksisterende faser21. I både SEM-BSE-analysen og nano-indryknings testen kan ITZ-tykkelsen dog overvurderes, da det undersøgte tværsnit sjældent går gennem den normale retning fra en aggregeret overflade22. Men, kobling dette med fluorescerende 3D Konfokal mikroskopi, overvurdering af ITZ kunne elimineres, og en reel ITZ porøsitet og vandfri cement indhold kunne opnås23.
Tidligere undersøgelser af indflydelsesfaktorer primært fokuseret på cementpasta, ignorerer rollen som den samlede og dens overflade tekstur24,25,26. Da den form og morfologiske egenskaber af aggregatet er blevet udførligt beskrevet baseret på kvantitativ analyse af digitale skiver opnået fra SEM eller x-ray computertomografi (x-CT)27,28. Der er imidlertid ikke foretaget nogen forskning med fokus på effekten af den samlede overflade tekstur på dannelsen af ITZ-regionen.
Hermed præsenterer vi en protokol til at undersøge effekten af den samlede overflade morfologi på ITZ-mikrostrukturdannelsen baseret på kvantitativ analyse af SEM-BSE-billeder og en K-betyder klyngedannelse algoritme. En model beton prøve blev fremstillet med sfærisk keramisk partikel fungerer som den grove aggregat. X-CT blev brugt til groft at bestemme den relative placering af partiklen i den uigennemsigtige cement matrix før halvering af prøven. Efter forarbejdningen til opnåede SEM-BSE-billeder blev den ulige fordeling af ITZ omkring enkelt aggregat observeret. Der blev også defineret en indeks overflade ruhed (SR), som beskriver den samlede overfladestruktur på pixelniveau. Den K-betyder klyngedannelse algoritme, oprindeligt anvendt i området for signalbehandling og nu udbredt til billed klynge29,30, blev introduceret til etableret et forhold mellem overflade ruhed (SR) og porøsitet gradient (SL).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Auto Sputter Coater</td>
			<td>Cressington</td>
			<td>108 Auto/SE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automatic polishing machine</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>Phoenix4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brush</td>
			<td>Huoniu</td>
			<td>3#</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cement</td>
			<td>China United Cement Corporation</td>
			<td>P.I. 42.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cement paste mixer</td>
			<td>Wuxi Construction and Engineering</td>
			<td>NJ160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ceramic particle</td>
			<td>Haoqiang</td>
			<td>&#934;15 mm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cling film</td>
			<td>Miaojie</td>
			<td>65300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cold mounting machine</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>Cast N&#39; Vac 1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conductive tape</td>
			<td>Nissin Corporation</td>
			<td>7311</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cup</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>20-8177-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cutting machine</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>Isomet 4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cylindrical plastic mold</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>20-8151-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diamond paste</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>00060210, 00060190, 00060170</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diesel oil</td>
			<td>China Petroleum</td>
			<td>0#</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electronic balance</td>
			<td>Setra</td>
			<td>BL-4100F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy resin</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>20-3453-128</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hardener</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>20-3453-032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High precision cutting machine</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>2215</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image J</td>
			<td>National Institutes of Health</td>
			<td>1.52o</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol</td>
			<td>Sinopharm</td>
			<td>M0130-241</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>R2014a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paper</td>
			<td>Deli</td>
			<td>A4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic box</td>
			<td>Beichen</td>
			<td>3630</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic mold</td>
			<td>Youke</td>
			<td>a=b=c=25mm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polished flannelette</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>242150, 00242050, 00242100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Release agent</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>20-8186-30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning Electron Microscopy</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Quanta 250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scrape knife</td>
			<td>Jinzheng Building Materials</td>
			<td>CD-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SiC paper</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>P180, P320, P1200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cleaner</td>
			<td>Zhixin</td>
			<td>DLJ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum box</td>
			<td>Heheng</td>
			<td>DZF-6020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum drying oven</td>
			<td>ZK</td>
			<td>ZK30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibrating table</td>
			<td>Jianyi</td>
			<td>GZ-75</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wooden stick</td>
			<td>Buehler</td>
			<td>20-8175</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-ray Computed Tomography</td>
			<td>YXLON</td>
			<td>Y.CT PRECISION S</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

determination of aggregate surface morphology at the interfacial transition zone (itz)

Her præsenterer vi en omfattende metode til at illustrere den ulige fordeling af grænseflade overgangszone (ITZ) omkring den samlede og effekten af den samlede overflade morfologi på dannelsen af ITZ. For det første er en model beton prøve fremstillet med en sfærisk keramisk partikel i omtrent den centrale del af cement matrix, der fungerer som en grov aggregat anvendes i almindelig beton/mørtel. Efter hærdning indtil den designede alder scannes prøven af røntgen-computertomografi for at bestemme den relative placering af den keramiske partikel inde i cement matrixen. Tre placeringer af ITZ vælges: over aggregatet, på siden af aggregatet, og under aggregatet. Efter en række behandlinger scannes prøverne med en SEM-BSE-detektor. De resulterende billeder blev yderligere behandlet ved hjælp af en digital billedbehandling metode (DIP) for at opnå kvantitative egenskaber af ITZ. Overflade morfologien er karakteriseret på pixelniveau baseret på det digitale billede. Derefter, K-betyder klyngedannelse metode bruges til at illustrere effekten af overfladens RUHED på ITZ dannelse.

Porøsitet fordelingen af ITZ-regioner over aggregatet, på siden af aggregatet og under aggregatet sammenlignes og vises i figur 432. Den porøsitet af itz over den øvre overflade synes at være mindre end den på siden eller over aggregatet, hvilket indikerer en tættere ITZ mikrostruktur, mens ITZ under aggregatet er altid den mest porøse på grund af mikro-blødning. Figur 432 viser, at selv omkring det samme...

Watch this Scientific Journal Video about Determination of Aggregate Surface Morphology at the Interfacial Transition Zone ITZ at JoVE.com

Determination of Aggregate Surface Morphology at the Interfacial Transition Zone ITZ

Hermed foreslog vi en protokol for at illustrere virkningen af den samlede overflade morfologi på ITZ-mikrostrukturen. SEM-BSE-billedet blev kvantitativt analyseret for at opnå ITZ ' porøsitet gradient via digital billedbehandling og en K-betyder klyngedannelse algoritme blev yderligere ansat til at etablere en sammenhæng mellem porøsitet gradient og overflade ruhed.

Bestemmelse af den samlede overflade morfologi ved interfacial overgangs zone (ITZ)

Here, we present a comprehensive method to illustrate the uneven distribution of the interfacial transition zone (ITZ) around the aggregate and the effect ...

Vi præsenterer en protokol til at undersøge effekten af den samlede overflade morfologi på dannelsen af individuelle overgange zoner i cement-baserede materialer. Den kombinerer forsøgsmetoden med databehandlingsmetode for at illustrere effekten af den samlede overflade ruhed på ITZ-formationen. Begynd med at støbe modelbetonen.Vej 1, 000 gram cement og 350 gram vand med en elektronisk balance, og tør de fem liter blande pot med et vådt håndklæde til at fugte det. Tilsæt vand og cement til gryden, læg det på mixeren og løft det til omrøring position. Bland ved 65 omdrejninger i 90 sekunder og lad blandingen sidde stille i 30 sekunder.Skrab i pastaen af den indre væg af potten. Derefter blandes ved 130 omdrejninger i 60 sekunder. Fjern gryden fra mixeren og læg den keramiske partikel i pastaen, og bland den derefter grundigt med cementpanden i hånden.Halv-fylde formen med den friske cement pasta, placere den keramiske partikel på toppen af pastaen og fylde resten af formen med pastaen. Tør overskydende cementpakker af med en skraberkniv, og vibrere formen på et vibrerende bord i et minut. Forsegle formen overflade med plastfolie for at forhindre fugt fordampning.Hærd prøven i et hærdende rum i 24 timer og fjern derefter prøven fra formen og hær i 28 dage under de samme miljøforhold. Scan prøven med røntgentaktomografi for at opnå en stak skiver og vælg groft sagt en skive, hvor den keramiske partikel ser ud til at være størst. Sæt grænsen af den keramiske partikel med cirklen og bestemme midten af cirklen som det geometriske centrum af partiklen.Brug en skæremaskine til at skære prøven i to dele gennem den keramiske partikels geometriske centrum. Derefter nedsænkes de to dele i isopropylalkohol i tre dage for at fjerne ubundet vand og afslutte intern hydrering. Sørg for at udskifte isopropylopløsningen hver 24.Tør de to dele i en vakuumtørreovn i syv dage ved en temperatur på 40 grader Celsius. For at størkne mikrostrukturen skal du bruge en finger til at smøre den indvendige overflade af to cylindriske plastforme med demolding pasta. Placer et stykke af prøven i hver form med overfladen, der skal undersøges nedad.I en papirkop, vejer 50 gram lav viskositet epoxy harpiks, tilsæt fem gram hærder, og manuelt røre blandingen i to minutter. Placer formen i den kolde monteringsmaskine sammen med papirkoppen. Start vakuum på maskinen og hæld epoxy harpiks i formen, indtil det fusionerer med hver prøve.Hold formen i maskinen i 24 timer til hårdere epoxy harpiks. På den næste dag, fjerne bunden af hver form og presse ud prøven. Opbevar den i en vakuumtørreovn.Når prøven er klar, slibes prøven med siliciumcarbidpapir og alkohol på en automatisk poleringsmaskine som beskrevet i tekstmanuskriptet. Fastgør derefter flannelette til drejebordet på maskinen og polere prøven med diamantpap på tre, et og 0,25 mikrometer med en hastighed på 150 omdrejninger i minuttet. Fjern snavs i en ultralydsrenser med alkohol efter hver slibning og polering trin.Når den er færdig, opbevares hver prøve i en plastkasse med den overflade, der skal undersøges, opad, og kasserne opbevares i en støvsugtørre ovn. I et vakuummiljø skal du sprøjte et tyndt lag guldfolie på overfladen, der skal undersøges med en automatisk sputtercoater. Der anbringes en strimmel tape på prøvens side for at forbinde prøveoverfladen og den modsatte overflade, hvorefter prøven anbringes på prøvebænken med prøvefladen opad.Flyt prøven for at fokusere på region et derefter støvsuge SEM og skifte til backscattered elektron mode. Indstil forstørrelsen til 1000X, og juster forsigtigt lysstyrken og kontrasten. Flyt objektivet langs retningen af den samlede grænse til en anden position, og tag et andet billede.Få mindst 15 billeder til statistisk analyse. Gentag derefter billeddannelsesprocessen på region to og tre. Efter billedbehandling skal du bruge Billede J til at forbehandle billederne med en passer bedst egnet og tre gange tre medianfilter tre gange for at reducere støjen og forbedre grænsen for forskellige faser.Manuelt fange grænsen af den keramiske partikel og skære denne del fra det oprindelige billede. Bestemmer groft den øvre tærskelværdi for porefaser ved at angive forskellige tærskelværdier og segmentere billedet for at sammenligne med det oprindelige. Få gråtonefordelingen af den resterende del af billedet.Vælg to omtrent lineære dele af kurven, lige over den forudbestemte øvre tærskelværdi, og tilpas disse to dele med den lineære kurve. Skæringspunktet indstilles til den nøjagtige øvre tærskelværdi for dette billede. Brug denne værdi til at udføre segmentering og sammenligne det binære billede med det oprindelige gråtonebillede for endelig bestemmelse af tærskelværdier.Konverter derefter gråtonebilledet til et binært billede med hvid, der repræsenterer porefasen, og sort, der repræsenterer en fast fase. Porøsitetsfordelingen af ITZ-regioner ovenfor på siden af og under den samlede blev sammenlignet. Porøsiteten over den øverste overflade var mindre end på siden eller over den samlede, mens ITZ under den samlede var den mest porøse på grund af microbleeding.Den samlede overflademorfologi blev undersøgt ved at montere den manuelt erobrede, uregelmæssige grænse med den lige linje og en cirkulær bue. Den lige linje syntes at være en bedre pasform til den valgte grænse. De definerede parametre for overfladenrenshed og porøsitetsgradient blev beregnet, og K-midlernes klyngealgoritme blev anvendt til at opdele spredningspunkterne i to grupper, en grov gruppe og en jævn gruppe.Som porøsitet gradient falder, overflade ruhed stiger. De porøsitet distributioner af ITZ's i den ru og glatte gruppe blev gennemsnit og sammenlignet på næsten alle afstande, porøsitet af ITZ omkring glatte overflader var betydeligt lavere end porøsitet omkring ru overflader, bevise, at overfladen morfologi faktisk spiller en vigtig rolle i ITZ dannelse. Der bør vælges en korrekt formalings- og poleringsproces for at opnå en tilstrækkelig glat overflade til BSE-undersøgelse.På grundlag af den kvantitative analyse af BSE-foranstaltningerne med gaussisk blandingsmodel kunne volumenfraktionerne af forskellige faser i cementbaserede materialer også bestemmes. BSE er en stærk teknik i kvantitativ analyse af sammensætningen af flerfasede materialer.

Research

JoVE Journal

Engineering

Determination of Aggregate Surface Morphology at the Interfacial Transition Zone (ITZ)

Experimental Measurement of Settling Velocity of Spherical Particles in Unconfined and Confined Surfactant-based Shear Thinning Viscoelastic Fluids

Eksperimentel måling af afregningshastigheden af sfæriske partikler i udefinerede og begrænsede overfladeaktive-baserede Shear Thinning Vicoelastic Fluids

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic ...

Laboratory Drop Towers for the Experimental Simulation of Dust-aggregate Collisions in the Early Solar System

Laboratorium Drop Towers for Eksperimentel Simulering af Dust-aggregerede kollisioner i tidlige solsystem

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust ...

Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics

Drage fordel af reducerede Droplet-overflade Interaktion Optimer Transport af Bioanalytes i Digital Microfluidics

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; ...

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

Ambient fremgangsmåde til fremstilling af et ionisk Gated kulstof nanorør fælles katode i Tandem organiske solceller

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

Sådan Ignite en Atmosfærisk tryk Mikroovn Plasma Torch uden yderligere Tændrørene

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Kvantificering af Hydrogen Koncentrationer i Surface og Interface-Lag og Bulk Materials gennem Dybde Profilering med kernereaktion Analysis

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe

Målingen af ​​Usikker Surface Pressure Ved hjælp af en fjernbetjening mikrofon Probe

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Spektroskopisk Boundary Layer Undersøgelse under ablative Material Testing i PlasmaTron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol

Udarbejdelse af Liquid-afstødes Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets med kontrolleret størrelse og tykkelse: En State of the Art protokollen

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. ...

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

Orienterende overgang i en flydende krystal udløst af den termodynamiske vækst af grænseflader

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...