Perkembangan baru dalam jaminan kualitas perkerasan beton dapat memberikan informasi penting tentang kualitas, daya tahan, dan kepatuhan terhadap kode desain hibrida.
Konstruksi perkerasan beton dapat mengalami keadaan darurat, dan kontraktor perlu memverifikasi kualitas dan ketahanan beton cor di tempat. Peristiwa ini meliputi paparan hujan selama proses penuangan, pasca-pengaplikasian kompon pengeras, penyusutan dan keretakan plastis dalam beberapa jam setelah penuangan, serta masalah tekstur dan pengerasan beton. Sekalipun persyaratan kekuatan dan uji material lainnya telah terpenuhi, para insinyur mungkin mengharuskan pelepasan dan penggantian komponen perkerasan karena mereka khawatir material di tempat tersebut memenuhi spesifikasi desain campuran.
Dalam hal ini, petrografi dan metode pengujian pelengkap (tetapi profesional) lainnya dapat memberikan informasi penting tentang kualitas dan daya tahan campuran beton dan apakah mereka memenuhi spesifikasi kerja.
Gambar 1. Contoh mikrograf mikroskop fluoresensi pasta beton pada 0,40 w/c (sudut kiri atas) dan 0,60 w/c (sudut kanan atas). Gambar kiri bawah menunjukkan alat untuk mengukur resistivitas silinder beton. Gambar kanan bawah menunjukkan hubungan antara resistivitas volume dan w/c. Chunyu Qiao dan DRP, sebuah Perusahaan Twining
Hukum Abram: “Kekuatan tekan campuran beton berbanding terbalik dengan rasio air-semennya.”
Profesor Duff Abrams pertama kali menggambarkan hubungan antara rasio air-semen (w/c) dan kuat tekan pada tahun 1918 [1], dan merumuskan apa yang sekarang disebut hukum Abram: “Kekuatan tekan beton Rasio air/semen.” Selain mengendalikan kekuatan tekan, rasio air semen (w/cm) sekarang disukai karena mengakui penggantian semen Portland dengan bahan semen tambahan seperti abu terbang dan terak. Ini juga merupakan parameter kunci dari daya tahan beton. Banyak penelitian telah menunjukkan bahwa campuran beton dengan w/cm lebih rendah dari ~0,45 tahan lama di lingkungan yang agresif, seperti area yang terkena siklus beku-cair dengan garam pencair es atau area di mana terdapat konsentrasi sulfat yang tinggi di dalam tanah.
Pori kapiler merupakan bagian tak terpisahkan dari bubur semen. Pori kapiler terdiri dari ruang antara produk hidrasi semen dan partikel semen tak terhidrasi yang sebelumnya terisi air. [2] Pori kapiler jauh lebih halus daripada pori kapiler yang terperangkap dan tidak boleh disamakan dengan pori kapiler. Ketika pori kapiler terhubung, fluida dari lingkungan eksternal dapat bermigrasi melalui pasta. Fenomena ini disebut penetrasi dan harus diminimalkan untuk memastikan daya tahan. Struktur mikro campuran beton tahan lama menunjukkan bahwa pori-porinya tersegmentasi, alih-alih terhubung. Hal ini terjadi ketika w/cm kurang dari ~0,45.
Meskipun sulit untuk mengukur w/cm beton yang telah mengeras secara akurat, metode yang andal dapat menjadi alat jaminan kualitas yang penting untuk menyelidiki beton cor di tempat yang telah mengeras. Mikroskopi fluoresensi menyediakan solusinya. Beginilah cara kerjanya.
Mikroskopi fluoresensi adalah teknik yang menggunakan resin epoksi dan pewarna fluoresensi untuk menerangi detail material. Teknik ini paling umum digunakan dalam ilmu kedokteran, dan juga memiliki aplikasi penting dalam ilmu material. Penerapan sistematis metode ini dalam beton dimulai hampir 40 tahun yang lalu di Denmark [3]; metode ini distandarisasi di negara-negara Nordik pada tahun 1991 untuk memperkirakan berat jenis beton setelah mengeras, dan diperbarui pada tahun 1999 [4].
Untuk mengukur w/cm dari material berbasis semen (yaitu beton, mortar, dan grouting), epoksi fluoresens digunakan untuk membuat bagian tipis atau blok beton dengan ketebalan sekitar 25 mikron atau 1/1000 inci (Gambar 2). Prosesnya melibatkan Inti beton atau silinder dipotong menjadi blok beton datar (disebut blanko) dengan luas sekitar 25 x 50 mm (1 x 2 inci). Blanko direkatkan ke slide kaca, ditempatkan di ruang vakum, dan resin epoksi diperkenalkan di bawah vakum. Saat w/cm meningkat, konektivitas dan jumlah pori-pori akan meningkat, sehingga lebih banyak epoksi akan menembus ke dalam pasta. Kami memeriksa serpihan di bawah mikroskop, menggunakan serangkaian filter khusus untuk membangkitkan pewarna fluoresens dalam resin epoksi dan menyaring sinyal berlebih. Dalam gambar-gambar ini, area hitam mewakili partikel agregat dan partikel semen yang tidak terhidrasi. Porositas keduanya pada dasarnya adalah 0%. Lingkaran hijau terang adalah porositas (bukan porositas), dan porositasnya pada dasarnya 100%. Salah satu cirinya adalah "substansi" hijau berbintik-bintik yang merupakan pasta (Gambar 2). Seiring dengan peningkatan w/cm dan porositas kapiler beton, warna hijau unik dari pasta tersebut menjadi semakin cerah (lihat Gambar 3).
Gambar 2. Mikrograf fluoresensi serpihan yang menunjukkan partikel agregat, rongga (v), dan pasta. Lebar bidang horizontal ~ 1,5 mm. Chunyu Qiao dan DRP, sebuah Perusahaan Twining
Gambar 3. Mikrograf fluoresensi serpihan menunjukkan bahwa seiring bertambahnya w/cm, pasta hijau secara bertahap menjadi lebih cerah. Campuran ini diangin-anginkan dan mengandung abu terbang. Chunyu Qiao dan DRP, sebuah Perusahaan Twining
Analisis citra melibatkan ekstraksi data kuantitatif dari citra. Analisis ini digunakan dalam berbagai bidang ilmiah, mulai dari penginderaan jauh hingga mikroskop. Setiap piksel dalam citra digital pada dasarnya menjadi titik data. Metode ini memungkinkan kita untuk mengaitkan angka dengan berbagai tingkat kecerahan hijau yang terlihat pada citra-citra ini. Selama kurang lebih 20 tahun terakhir, dengan revolusi dalam daya komputasi desktop dan akuisisi citra digital, analisis citra kini telah menjadi alat praktis yang dapat digunakan oleh banyak ahli mikroskop (termasuk petrologi beton). Kami sering menggunakan analisis citra untuk mengukur porositas kapiler bubur. Seiring waktu, kami menemukan bahwa terdapat korelasi statistik sistematis yang kuat antara w/cm dan porositas kapiler, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut (Gambar 4 dan Gambar 5).
Gambar 4. Contoh data yang diperoleh dari mikrograf fluoresensi irisan tipis. Grafik ini memplot jumlah piksel pada tingkat abu-abu tertentu dalam satu fotomikrograf. Ketiga puncak tersebut sesuai dengan agregat (kurva oranye), pasta (area abu-abu), dan rongga (puncak tak terisi di paling kanan). Kurva pasta memungkinkan kita menghitung ukuran pori rata-rata dan deviasi standarnya. Chunyu Qiao dan DRP, Twining Company. Gambar 5. Grafik ini merangkum serangkaian pengukuran kapiler rata-rata w/cm dan interval kepercayaan 95% dalam campuran yang terdiri dari semen murni, semen abu terbang, dan perekat pozolan alami. Chunyu Qiao dan DRP, Twining Company.
Pada akhirnya, diperlukan tiga uji independen untuk membuktikan bahwa beton di lokasi telah memenuhi spesifikasi desain campuran. Sebisa mungkin, dapatkan sampel inti dari lokasi yang memenuhi semua kriteria penerimaan, serta sampel dari lokasi terkait. Sampel inti dari tata letak yang telah disetujui dapat digunakan sebagai sampel kontrol, dan Anda dapat menggunakannya sebagai tolok ukur untuk mengevaluasi kesesuaian tata letak yang relevan.
Berdasarkan pengalaman kami, ketika para insinyur yang memiliki rekam medis melihat data yang diperoleh dari pengujian ini, mereka biasanya menerima penempatan jika karakteristik teknis utama lainnya (seperti kuat tekan) terpenuhi. Dengan menyediakan pengukuran kuantitatif w/cm dan faktor pembentukan, kami dapat melakukan lebih dari sekadar pengujian yang ditentukan untuk banyak pekerjaan untuk membuktikan bahwa campuran yang dimaksud memiliki sifat-sifat yang akan menghasilkan daya tahan yang baik.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI adalah kepala litografer di DRP, sebuah perusahaan Twining. Beliau memiliki lebih dari 25 tahun pengalaman profesional sebagai petrologis dan telah secara pribadi memeriksa lebih dari 10.000 sampel dari lebih dari 2.000 proyek di seluruh dunia. Dr. Chunyu Qiao, kepala ilmuwan di DRP, sebuah perusahaan Twining, adalah seorang ahli geologi dan ilmuwan material dengan pengalaman lebih dari sepuluh tahun di bidang material semen dan produk batuan alam serta olahan. Keahliannya meliputi penggunaan analisis citra dan mikroskop fluoresensi untuk mempelajari ketahanan beton, dengan penekanan khusus pada kerusakan yang disebabkan oleh garam pencair es, reaksi alkali-silikon, dan serangan kimia di instalasi pengolahan air limbah.
Waktu posting: 07-Sep-2021