Analiza uszkodzeń betonów na mineralnych kruszywach naturalnych i łamanych z wykorzystaniem metod mikroskopii skaningowej
Artykuł w czasopiśmie
| Status: | |
| Warianty tytułu: |
Analysis of damages in concretes made of mineral natural and broken aggregates using scanning microscopy methods
|
| Autorzy: | Golewski Grzegorz Ludwik, Sadowski Tomasz |
| Rok wydania: | 2007 |
| Wersja dokumentu: | Drukowana | Elektroniczna |
| Język: | polski |
| Numer czasopisma: | 1 |
| Wolumen/Tom: | 28 |
| Strony: | 30 - 35 |
| Bazy: | BazTech |
| Efekt badań statutowych | NIE |
| Materiał konferencyjny: | NIE |
| Publikacja OA: | NIE |
| Abstrakty: | polski | angielski |
| W artykule przedstawiono zagadnienia związane z powstawaniem i propagacją mikrouszkodzeń w kompozytach betonowych. Określono miejsca pojawiania się pierwszych defektów w kompozycie, tj.: szczeliny powstałe w strefie stykowej kruszywo-zaprawa i szczeliny powstałe w matrycy cementowej. Opisano podstawowe cechy najczęściej stosowanych kruszyw mineralnych z podziałem na informacje dotyczące kruszyw naturalnych i łamanych. O jakości tych wypełniaczy decydują: warunki ich powstawania, skład mineralny skał, z których pochodzą oraz cechy zewnętrzne. W części badawczej przeanalizowano charakter powstałych uszkodzeń w czterech rodzajach betonów konstrukcyjnych: bazaltowych (B), granitowych (G), wapiennych (W) i żwirowych (Ź). Każdy z zastosowanych wypełniaczy charakteryzował się innym pochodzeniem genetycznym. W analizowanych betonach zastosowano maksymalny wymiar kruszywa grubego do 16 mm. Stałym parametrem we wszystkich mieszankach był wskaźnik w/c = 0,4. Stosy okruchowe ustalono na podstawie normy niemieckiej DIN 4226-1. Poza badaniami mikrostrukturalnymi oceniono również parametry wytrzymałościowe betonów oraz ich właściwości fizyczne, takie jak gęstość, porowatość, szczelność, nasiąkliwość. Badania mikroskopowe przeprowadzono na fragmentach próbek pozyskanych ze stref przełomu materiału otrzymanych podczas badania odporności na pęknie. Badania mikrostrukturalne przeprowadzono pod mikroskopem skaningowym LEO 1430 VP przy powiększeniach od 100 do 5000 razy. Do analiz powierzchni betonów użyto dwóch detektorów elektronowych: wtórnych (SE - secondary electrons) i wstecznego rozproszenia (BSE - backscattered electrons). Umożliwiły one ocenę różnic: początkowej struktury analizowanych kompozytów betonowych oraz analizę procesów rozwoju mikrouszkodzeń badanych materiałów na powierzchniach przełomów. Najlepszą mikrostrukturą charakteryzowały się betony zawierające kruszywa wapienne. Na ich powierzchni widoczne były tylko drobne spękania w warstwach stykowych. Charakter tych uszkodzeń był lokalny. Najsłabszą odpornością na pękanie charakteryzowała się struktura kompozytu betonowego uzyskana przy zastosowaniu kruszywa żwirowego. W tych kompozytach widoczne były wgłębienia po wyrwaniu ziarn kruszywa grubego z zaprawy. W takich miejscach zobserwowano spękania w matrycy cementowej, co świadczyło o słabej przyczepności tych kruszyw do zaprawy. | |
| In the present paper the issues related to the nucleation and propagation of microdamage in concrete composites were presented. The areas of first defects nucleation in the composite were defined i.e.: cracks which arose in the aggregate- mortar interfacial transition zone and damages occurring in cement matrix. Basic characteristics of most frequently used mineral aggregates were described and divided into the information regarding natural aggregates and crushed ones. The quality of these fillers is determined by the conditions of their formation, mineral composition of the rocks from which they originate as well as external characteristics. In the empirical part the character of the damages which arose in four types of structural concrete was analysed, namely in: basalt concrete (B), granite concrete (G), limestone concrete (W) and gravel concrete (Ż). Each of the fillers used was characterised by a different genetic origin. In the concretes analysed the maximum size of coarse aggregate used was up to 16 mm. In all mixtures the constant parameter was the ratio w/c = 0.4. The optimum proportion of different - sized aggregates were established based on the German standard DIN 4226-1. Apart from microstructural tests, the parameters related to the strength of concrete and their physical properties such as density, porosity, tightness and absorbability were evaluated. Microscopic observations were carried out using fracture surfaces of broken specimens, which were obtained during fracture toughness tests. Microstructural testing was carried out using the scanning microscope LEO 1430 VP with the magnification from 100 to 5000 times. In order to carry out the fracture surface analyses two electron detectors: SE (secondary electrons) and BSE (backscattered electrons) were used. They make it possible to determine the differences in the initial structure of the analysed concrete composites and the analysis of microdam-ages development processes analysis of the investigated materials on the fracture surfaces. The best microstructure was characteristic of the concretes containing limestone aggregates. On their surface only small cracks were visible in interfacial transition zone. Those damages were of local character. The lowest fracture toughness characterized the concrete composite structure obtained using gravel aggregate. In those composites the cavities which were the result of removing coarse aggregate from mortar were visible. In such places cracks in cement matrix were observed, which was the evidence of poor adherence of those aggregates to mortar. |
