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

Os autores reconhecem com gratidão o apoio financeiro do Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Fundamental da China (2017YFB030309904), National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51508090 e 51808188), 973 Program (2015CB655100), State Key Laboratory of Materiais de Engenharia Civil de Alto Desempenho (2016CEM005). Além disso, apreciar muito Jiangsu Research Institute of Building Science Co., Ltd e do Estado Key Laboratory of High-Performance Civil Engineering Materials para financiar o projeto de pesquisa.

1. Preparação do modelo de concreto com uma única partícula cerâmica
<ol><li>Preparação do molde<ol>
<li>Use um pincel para limpar o molde (25 mm x 25 mm x 25 mm) e certifique-se de que as superfícies internas do molde são livres de impureza.</li>
		<li>Use outra escova para aplicar uniformemente o óleo diesel nas superfícies internas do molde para uma mold-liberação mais fácil. NOTA: Aqui, nós não usamos o molde comum para argamassa ou preparação de concreto. Como a partícula cerâmica tem cerca ...

<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>

A técnica X-CT foi aplicada para determinar aproximadamente o centro geométrico da partícula cerâmica para garantir que a superfície analisada seja através do equador da partícula. Assim, a superestimação da espessura itz causada pelos artefatos 2D poderia ser evitada38. Aqui, a precisão dos resultados obtidos é altamente dependente da planicidade das superfícies examinadas. Geralmente, um tempo de moagem e polimento mais longo contribui para uma superfície adequadamente lisa para tes...

Na escala mesoscópica, os materiais à base de cimento podem ser considerados um composto de três fases composto pela pasta de cimento, o agregado e a zona de transição interfacial (ITZ) entre eles1,2. O ITZ é muitas vezes tratado como um elo fraco, uma vez que a sua porosidade aumentada poderia atuar como canais para a entrada de espécies agressivas3,4 ou fornecer caminhos mais fáceis para o crescimento do crack5,6,7,8,9,10,11. Posteriormente, é de grande interesse caracterizar com precisão as propriedades do ITZ avaliar e prever o desempenho macro dos materiais à base de cimento.
Para investigar o ITZ, tem havido pesquisas excessivas sobre suas características microestruturais, formando mecanismos e influenciando fatores12,13,14 usando métodos experimentais e numéricos. Várias técnicas foram combinadas para a caracterização itz incluindo: testes mecânicos, testes de transporte, porosimetry intrusão de mercúrio (MIP) testes15,16 e nano-recuo17. É amplamente aceito que o ITZ é causado principalmente pelo efeito da parede, bem como filme de água, micro-sangramento, crescimento de um lado, e sinérse de gel18.
Com o desenvolvimento do método de processamento de imagem digital (DIP) nas últimas duas décadas19,as características morfológicas do ITZ (por exemplo, fração de volume, espessura e gradiente de porosidade) podem ser determinadas quantitativamente. Com base no exame das seções de plano usando microscopia eletrônica de varredura (SEM) com um detector de elétrons backscattered (BSE), as características tridimensionais (3D) de ITZ podem ser derivadas dos resultados 2D através da teoria da estereologia20. Assim como a técnica SEM-BSE, a técnica de nanorecuo também é baseada no exame de superfícies polidas, mas mais se concentra no modulus elástico das fases existentes21. No entanto, tanto na análise SEM-BSE quanto no teste de nanorecuo, a espessura do ITZ pode ser superestimada, pois a seção transversal examinada raramente passa pela direção normal a partir de uma superfície agregada22. No entanto, acodimoniando isso com microscopia confocal 3D fluorescente, a superestimação do ITZ poderia ser eliminada e um verdadeiro conteúdo de porosidade itz e cimento anidro poderia ser obtido23.
Estudos anteriores de fatores de influência se concentraram principalmente na pasta de cimento, ignorando o papel do agregado e sua textura superficial24,25,26. Uma vez que as propriedades morfológicas e morfológicas do agregado têm sido amplamente descritas com base na análise quantitativa das fatias digitais obtidas da tomografia computadorizada sem ou raio-X (TC)27,28. No entanto, nenhuma pesquisa com foco no efeito da textura da superfície agregada na formação da região itz foi realizada.
Por meio disso, apresentamos um protocolo para investigar o efeito da morfologia agregada da superfície na formação da microestrutura ITZ com base na análise quantitativa de imagens SEM-BSE e um algoritmo de agrupamento de meios K. Uma amostra de concreto modelo foi preparada com partículas cerâmicas esféricas atuando como agregado grosseiro. O X-CT foi usado para determinar aproximadamente a localização relativa da partícula na matriz de cimento opaco antes de reduzir para metade a amostra. Após o processamento para imagens obtidas SEM-BSE, observou-se a distribuição desigual de ITZ em torno de um único agregado. Além disso, uma aspereza da superfície do índice (SR) descrevendo a textura agregada da superfície no nível do pixel foi definida. O algoritmo de agrupamento de k-means, originalmente usado na área de processamento de sinal e agora amplamente utilizado para agrupamento de imagem29,30,foi introduzido para estabelecer uma relação entre rugosidade superficial (SR) e gradiente de porosidade (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)

Aqui, apresentamos um método abrangente para ilustrar a distribuição desigual da zona de transição interfacial (ITZ) em torno do agregado e o efeito da morfologia agregada da superfície na formação do ITZ. Primeiro, uma amostra de concreto modelo é preparada com uma partícula cerâmica esférica em aproximadamente a parte central da matriz de cimento, atuando como um agregado grosseiro usado em concreto/argamassa comum. Após a cura até a idade projetada, a amostra é digitalizada por tomografia computadorizada de raios-X para determinar a localização relativa da partícula cerâmica dentro da matriz de cimento. Três locais do ITZ são escolhidos: acima do agregado, do lado do agregado e abaixo do agregado. Após uma série de tratamentos, as amostras são digitalizadas com um detector SEM-BSE. As imagens resultantes foram processadas por meio de um método de processamento de imagem digital (DIP) para obter características quantitativas do ITZ. A morfologia superficial é caracterizada no nível do pixel com base na imagem digital. Depois disso, K-significa que o método de agrupamento é usado para ilustrar o efeito da rugosidade superficial na formação DE ITZ.

A distribuição porosidade das regiões itz acima do agregado, do lado do agregado, e abaixo do agregado são comparadas e mostradas na Figura 432. A porosidade do ITZ acima da superfície superior parece ser menor do que na lateral ou acima do agregado, indicando uma microestrutura ITZ mais densa, enquanto o ITZ abaixo do agregado é sempre o mais poroso devido ao microsangramento. A Figura 432 mostra que, mesmo ...

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

Por meio disso, propusemos um protocolo para ilustrar o efeito da morfologia agregada da superfície na microestrutura ITZ. A imagem SEM-BSE foi analisada quantitativamente para obter o gradiente de porosidade da ITZ através do processamento de imagem digital e um algoritmo de agrupamento de meios K foi ainda empregado para estabelecer uma relação entre gradiente de porosidade e aspereza superficial.

Determinação da morfologia agregada da superfície na Zona de Transição Interfacial (ITZ)

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

Apresentamos um protocolo para investigar o efeito da morfologia da superfície agregada na formação de zonas de transição individuais em materiais à base de cimento. Combina o método experimental com o método de processamento de dados para ilustrar o efeito da rugosidade da superfície agregada na formação de ITZ. Comece moldando o modelo de concreto.Pesar 1.000 gramas de cimento e 350 gramas de água com equilíbrio eletrônico, e limpar a panela de mistura de cinco litros com uma toalha molhada para umedecer. Adicione a água e o cimento na panela, coloque-a na batedeira e levante-a na posição de agitação. Misture a 65 rpm por 90 segundos e deixe a mistura ficar parada por 30 segundos.Raspe na pasta da parede interna da panela. Em seguida, misture a 130 rpm por mais 60 segundos. Retire a panela da batedeira e coloque a partícula de cerâmica na pasta, em seguida, misture-a completamente com a pasta de cimento à mão.Encha o molde com a pasta de cimento fresco, coloque a partícula de cerâmica em cima da pasta e encha o resto do molde com a pasta. Limpe o excesso de pasta de cimento com uma faca raspadora e vibre o molde em uma mesa vibratória por um minuto. Sele a superfície do molde com filme de aderência para evitar a evaporação da umidade.Cure o espécime em uma sala de cura por 24 horas e remova o espécime do molde e cure por 28 dias sob as mesmas condições ambientais. Escaneie a amostra com tomografia computadorizada de raio-x para obter uma pilha de fatias e escolha aproximadamente uma fatia onde a partícula cerâmica pareça ser maior. Encaixe o limite da partícula cerâmica com o círculo e determine o centro do círculo como o centro geométrico da partícula.Use uma máquina de corte para cortar o espécime em duas partes através do centro geométrico da partícula cerâmica. Em seguida, mergulhe as duas partes em álcool isopropílico por três dias para remover água sem limites e terminar a hidratação interna. Certificando-se de substituir a solução isopropílico a cada 24 horas.Seque as duas partes em um forno de secagem a vácuo por sete dias a uma temperatura de 40 graus Celsius. Para solidificar a microestrutura, use um dedo para manchar a superfície interna de dois moldes plásticos cilíndricos com pasta de desenformada. Coloque um pedaço da amostra em cada molde com a superfície a ser examinada voltada para baixo.Em um copo de papel, pese 50 gramas de resina epóxi de baixa viscosidade, adicione cinco gramas de endurecedor e mexa manualmente a mistura por dois minutos. Coloque o molde na máquina de montagem fria junto com o copo de papel. Inicie o vácuo na máquina e despeje a resina epóxi no molde até que se funda a cada amostra.Mantenha o molde na máquina por 24 horas para dificultar a resina epóxi. No dia seguinte, remova a parte inferior de cada molde e esprema a amostra. Guarde-o em um forno de secagem a vácuo.Quando estiver pronto, triture a amostra com papel carboneto de silício e álcool em uma máquina de polimento automático, conforme descrito no manuscrito do texto. Em seguida, conecte a flanela à mesa de curvas da máquina e polir a amostra com pasta de diamante de três, um e 0,25 micrômetros à velocidade de 150 rpm. Remova os detritos em um limpador ultrassônico com álcool após cada passo de moagem e polimento.Quando terminar, armazene cada amostra em uma caixa de plástico com a superfície a ser examinada de frente para cima e mantenha as caixas em um forno seco a vácuo. Em um ambiente de vácuo, pulverize uma fina camada de folha de ouro na superfície a ser examinada com um revestimento automático de sputter. Coloque uma tira de fita adesiva na lateral da amostra para conectar a superfície de teste e a superfície oposta, em seguida, posicione a amostra no banco de teste com a superfície de teste voltada para cima.Mova a amostra para se concentrar na região um, em seguida, aspirar o SEM e mudar para o modo elétron recuado. Ajuste a ampliação para 1000X e ajuste cuidadosamente o brilho e o contraste. Mova a lente ao longo da direção do limite agregado para outra posição e tire outra imagem.Obtenha pelo menos 15 imagens para análise estatística. Em seguida, repita o processo de imagem nas regiões dois e três. Após a imagem, use a imagem J para pré-trar as imagens com um melhor ajuste e três por três filtros medianos três vezes para reduzir o ruído e melhorar o limite de diferentes fases.Capture manualmente o limite da partícula cerâmica e corte esta parte da imagem original. Determine aproximadamente o valor do limiar superior das fases dos poros, definindo diferentes valores de limiar e segmentando a imagem para comparar com a original. Obtenha a distribuição em escala cinza da parte restante da imagem.Escolha duas partes aproximadamente lineares da curva, logo acima do valor do limiar superior predeterminado e encaixe essas duas partes com a curva linear. O ponto de intersecção será definido no valor exato do limiar superior desta imagem. Use esse valor para realizar a segmentação e compare a imagem binária com a imagem original em escala cinza para determinação final do valor do limiar.Em seguida, converta a imagem em escala cinza em uma imagem binária com branco representando a fase dos poros e preto representando uma fase sólida. Foram comparadas a distribuição porosidade das regiões itz acima, na lateral e abaixo do agregado. A porosidade acima da superfície superior foi menor do que a do lado ou acima do agregado, enquanto o ITZ abaixo do agregado foi o mais poroso devido à microejetação.A morfologia da superfície agregada foi investigada mediante a montagem do limite manualmente capturado, irregular com a linha reta e um arco circular. A linha reta parecia ser mais adequada para o limite escolhido. Os parâmetros de rugosidade da superfície definida e gradiente porosidade foram calculados e o algoritmo de agrupamento k-means foi aplicado para subdividir os pontos de dispersão em dois grupos, um grupo áspero e um grupo suave.À medida que o gradiente porosidade diminui, a rugosidade superficial aumenta. As distribuições de porosidade dos ITZ no grupo áspero e suave foram mediadas e comparadas a quase todas as distâncias, a porosidade do ITZ em torno das superfícies lisas foi significativamente menor do que a porosidade em torno de superfícies ásperas, provando que a morfologia superficial de fato desempenha um papel importante na formação de ITZ. Deve-se escolher o processo adequado de moagem e polimento para obter uma superfície lisa o suficiente para o exame BSE.Com base na análise quantitativa, as medidas de BSE com modelo de mistura gaussiana, as frações de volume de diferentes fases em materiais à base de cimento também poderiam ser determinadas. A BSE é uma técnica poderosa na análise quantitativa da composição de materiais multifastos.

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

Medição experimental da velocidade de assentamento de partículas esféricas em fluidos viscosticos não confinados e confinados

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

Engenharia

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

Laboratório Gota Torres para a Simulação Experimental de Colisões Dust-agregados no sistema solar precoce

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

Aproveitando-se de Redução Interação gota-superfície para otimizar o transporte de Bioanalytes em microfluídica Digital

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

Método ambiente para a produção de um Common Cathode ionicamente fechado de Nanotubos de Carbono em Células solares orgânicas Tandem

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

Como inflamar uma pressão atmosférica Microondas Plasma Torch sem qualquer Ignitores adicionais

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

Quantificação de concentrações de hidrogénio nas camadas superficiais e interface e materiais a granel através de perfis de profundidade com Análise reação nuclear

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

A medição da pressão de superfície instável Usando um microfone sonda remota

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

Emissão espectroscópica Boundary Investigation Camada durante ablativo Teste de material em 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

Preparação de líquido-esfoliada de metais de transição Dichalcogenide nanofolhas com Controlada tamanho e espessura: A State of the Art Protocolo

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

Transição Orientacional em Cristal Líquido Ativada pelo Crescimento Termodinâmico de Folhas Múltiplas Interfaciais

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