ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
Методика оценки и контроля воздушной пористости дорожного цементобетона с применением программного комплекса обработки данных оптической микроскопии образцов шлифов
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО (РОСАВТОДОР)
МОСКВА 2015
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным автономным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» по заказу Федерального дорожного агентства в соответствии с ОДМ 218.1.001-2010.
2 ВНЕСЁН Управлением научно-техническим исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства.
3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 30.11.2015 г. № 2284-р
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.
5 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.
2
ОДМ 218 3 057-2015
Содержание
1 Область применения..............................................................
2 Нормативные ссылки.............................................................
3 Термины и определения.........................................................
4 Общие положения
.................................................................5 Подготовка образцов..............................................................
6 Аппаратура.........................................................................
7 Проведение испытаний.......................................................................
8 Обработка результатов.............................................................................
9 Погрешность метода..............................................................
ЮТехника безопасности..........................................................
Приложение А(рекомендателыюе)Пример расчета пористости методом оптической микроскопии....................................................
ПриложениеБ (обязательное) Лист регистрации изменений...............
Библиография.........................................................................
3
ОДМ 218.3.057-2015
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
Методика оценки и контроля воздушной пористости дорожного цементобетона с применением программного комплекса обработки данных оптической микроскопии образцов шлифов
1 Облаем» применения
Настоящая методика распространяется на дорожные цементобетоны классом прочности В7,5 и выше, и устанавливает методы определения показателей открытой пористости по результатам исследования поверхности образцов шлифов с применением метода оптической микроскопии и использованием программного комплекса обработки данных.
Данная методика позволяет оценить влияние различных технологических факторов и состава бетона на величину и характер воздушных пор в бетоне: сравнить между собой по эффективности различные воздухововлекающие добавки, оценить влияние применяемых режимов перемешивания, транспортирования и вибрирования бетонной смеси, характеристик применяемых в бетоне материалов и других параметров.
2 Нормативные ссылки
В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы и классификаторы:
ГОСТ 26633-2012. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия.
ГОСТ 27006-86. Бетоны. Правила подбора состава.
ГОСТ 12.4.011-89. Система стандартов безопасности труда. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация.
4
ОДМ 218.3 057-2015
ГОСТ 12.4.103-83. Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная защитная, средства индивидуальной защиты ног и рук. Классификация.
Примечание - При пользовании настоящим документом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на I января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменён (изменён), то при пользовании настоящим документом следует руководствоваться заменённым (изменённым) документом. Если ссылочный документ отменён без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термит,I и определения
В настоящих методических рекомендациях применяются следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 бетон - искусственный каменный строительный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси, состоящей из вяжу щего вещества (цементили др.), крупных и мелких заполнителей, воды.
3.2. бетонная смесь - рационально подобранная смесь вяжущего (цемента), заполнителей, воды и необходимых добавок до ее затвердевания и превращения в камневидное тело. Бетонные смеси обеспечивают получение бетонов с заданными показателями по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости и другими нормируемыми показателями качества бетона.
3.3 бетоны тяжелые - бетоны плотные на цементном вяжущем и плотных крупных и мелких заполнителях.
3.4 водонасыщение - количество воды, поглощённое образцом цементобетона.
3.5 добавки для бетонов - минеральные, химические и органические вещества, вводимые в бетонные и растворные смеси с целью улучшения их
5
ОДМ 218.3.057-2015
технологических свойств, повышения строительно-технических свойств бетонов и придания им новых свойств.
3.6 покрытие дорожное цементобетонное - капитальное покрытие, монолитное, сооружаемое из бетонных смесей, уплотняемых на месте работ.
3.7 пористость- характеристика материала, совокупная мера размеров и количества пор в твёрдом теле.
3.8 пористость открытая - совокупность пор в материале, сообщающихся с внешней поверхностью;
3.9 морозостойкость- способность материалав насыщенном водойсо-стоянии выдерживать многократное попеременное замораживайиеи оттаива-ниебез видимых признаков разрушения и без значительного пониженияпроч-ности.
3.10 масштабный коэффициент - отношение численного значения физической величины в свойственных ей единицах к длине отрезка в пикселях, изображающего эту величину.
3.11 капиллярные поры - мелкие поры, небольшие трещины, каналы, полости и другие пустоты, в которых вода и другие жидкости (нефть) могут перемешаться под действием капиллярных сил. Размер пор округлой формы в горных породах условно принимается равным 0,0002 -1,0 мм, а размер трещин 0,0001 -0,25 мм.
3.12 пирометрия- определение характеристик пористой структуры материалов, в частности, среднего размера пор и распределения пор по размерам.
4 Общие положения
4.1 Суть методики заключается в измерении площади занимаемой порами на поверхности бетонного образца путем обработки снимков, полученных при помощи оптической микроскопии. Пористость определяется отно-
6
ОДМ 218 3 057-2015
шением площади поверхности, занятой порами на изображении ко всей площади изображения.
4.2 Данная методика может быть использован для определения пористости твердых цементобетонных изделий, а также для контроля пористой структуры материала в соответствии с ГОСТ 12730.4.
4.3 Для подготовки и шлифовки поверхности образцов перед исследованием требуется применять специализированное оборудование, например, шлифовальный станок со скоростью вращения круга 50 - 500 об/мин.
4.4 Для использования данной методики требуется наличие специальной аппаратуры, такой как оптический микроскоп и специализированных программных пакетов для обработки и обсчета полученных изображений поверхности. Например, микроскоп оптический с увеличением не ниже 50 крат с возможностью подключения цифровой камеры для получения цифровых изображений поверхности, а также программный комплекс для обработки изображений, зарегистрированный как средство измерения в диапазоне измерения линейных размеров 0,08 25000 мкм.
5 Подготовка образцов
С целью проведения цифровой фотосъёмки шлифов бетона с последующей автоматизированной компьютеризированной обработкой полученных данных для определения воздушной пористости изготавливаются образцы бетона по ГОСТ 26633-91 и ГОСТ 27006-86: Бетоны. Правила подбора состава.
Из числа контрольных образцов бетонной смеси отбираются кубики, хранившиеся с соблюдением термо-влажностного режима не менее 7 суток. Получсннысобразцы бетона после распалубки и выдержки распиливается фрезой на куски размером 25 х 60 х 60 мм (рисунок 1) для удобства работы с ними с использованием микроскопа.
7
ОДМ 218.3.057-2015
Далее на выбранной поверхности одного из внутренних срезов (для предотвращения ошибочного анализа верхнего слоя кубика, в котором изменена структура цементного камня из-за т.н. известково-цементного молочка) путем последовательной шлифовки-полировки на абразивной бумаге различной зернистости (320,400, 600, 1200) подготавливается поверхность исследуемого образца для микроскопических исследований. Время шлифовки составляет 3 минуты на каждом типе абразивной бумаги. Нагрузка на образец 10-30 Н.
При проведении шлифовки необходимо очищать поверхность образца от грязи и частиц абразивной бумаги. После окончания процесса необходимо очистить поверхность при помощи губки или щетки под струей воды.
В результате операции шлифовки-полировки необходимо получить гладкую ровную поверхность образца, без трещин и сколов, которые могли бы внести погрешность при обсчете пористости в дальнейшем, которая пригодна для проведения микроскопических исследований. Поверхность после обработки приведена на рисунке 2.
8
На исследуемой поверхности должны быть отчетливо видны поры и воздушные пузырьки без видимых сколов их границ.
6 Липаратура
В ходе проведения подготовки и испытания образцов бетонов для исследования пористости используется следующая аппаратура и программные комплексы:
-Шлифовальный станок BuehlerMetaServ 2000 (или аналог) и расходные материалы в виде абразивной бумаги с зернистостью 320,400,600, 1200;
-Оптический микроскоп CarIZeissAxiovert 40МАТ (или аналог);
-Программный комплекс для обработки электронных изображений ImageExpertPro;
-Программный продукт Windows ICE для построения панорамного изображения из фотографий, полученных на микроскопе (или аналог);
-Штангенциркуль;
-Металлическая линейка.
9
ОДМ 218.3.057-2015
7 Проводенне испытаний
7.1 Для анализа пористости образцов бетонов используются цифровые изображения, полученные с помощью оптического микроскопа. Събмка на оптический микроскоп Carl Zeiss (рисунок 3) осуществляется при увеличении 50.
Применение методических рекомендаций предусматривает использование аналогичных оптических микроскопов других видов и марок. Для получения необходимых цифровых изображений исследуемых образцов применяется оптический прибор со встроенной цифровой камерой, имеющий технические характеристики соответствующие таблице 1.
Таблица 1 - Технические характеристики оптического микроскопа. |
Методы исследования в отраженном свете |
светлое поле, темное поле, поляризационный контраст. ДИК Номарского, C-DIC, TIC |
Методы исследования в проходящем свете |
светлое поле, темное поле, фазовый контраст, при получении поляризационный контраст |
Объективы |
1,25х, 2,5х, 5х, 10х, 20х, 50х,100х и 150х |
1,25х, 2,5х, 5х. Юх, 20х. 40х, 50х, 100х и 150х Оптика высокого контраста и разрешен ия 1C 2 S-оптн ка |
Линзы дополнительного увеличения |
1,25х; 1,6х; 2,5х; 4х |
Окуляры |
10х; 16х; 25х |
Поле зрения |
25 мм (для окуляра 1 Ох), 23мм (для окуляра 10х), 22мм (для окуляра 10х) |
|