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. Kejadian-kejadian ini termasuk paparan terhadap hujan selama proses penuangan, pasca penerapan senyawa pengawet, penyusutan plastik dan jam retak dalam beberapa jam setelah penuangan, serta masalah tekstur dan pengawetan beton. Sekalipun persyaratan kekuatan dan pengujian material lainnya terpenuhi, para insinyur mungkin memerlukan pelepasan dan penggantian bagian perkerasan karena mereka khawatir apakah material yang ada di lokasi memenuhi spesifikasi desain campuran.
Dalam hal ini, petrografi dan metode pengujian pelengkap lainnya (namun profesional) dapat memberikan informasi penting tentang kualitas dan ketahanan campuran beton dan apakah memenuhi spesifikasi kerja.
Gambar 1. Contoh mikrograf mikroskop fluoresensi pasta beton pada 0,40 w/c (pojok kiri atas) dan 0,60 w/c (pojok 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, Perusahaan Twining
Hukum Abram: “Kuat tekan suatu campuran beton berbanding terbalik dengan perbandingan 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 kuat tekan, rasio air semen (w/cm) kini lebih disukai karena memungkinkan penggantian semen Portland dengan bahan penyemen tambahan seperti abu terbang dan terak. Ini juga merupakan parameter kunci ketahanan 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 penghilang es atau area di mana terdapat konsentrasi sulfat yang tinggi di dalam tanah.
Pori-pori kapiler merupakan bagian integral dari bubur semen. Terdiri dari ruang antara produk hidrasi semen dan partikel semen tak terhidrasi yang pernah terisi air. [2] Pori-pori kapiler jauh lebih halus daripada pori-pori yang tertahan atau terperangkap dan tidak sama dengan pori-pori tersebut. Ketika pori-pori kapiler terhubung, cairan dari lingkungan luar dapat bermigrasi melalui pasta. Fenomena ini disebut penetrasi dan harus diminimalkan untuk menjamin daya tahan. Struktur mikro campuran beton tahan lama adalah pori-porinya tersegmentasi dan tidak terhubung. Ini terjadi jika w/cm kurang dari ~0,45.
Meskipun sangat sulit untuk mengukur berat beton yang mengeras secara akurat, metode yang andal dapat memberikan alat jaminan kualitas yang penting untuk menyelidiki beton cor di tempat yang mengeras. Mikroskop fluoresensi memberikan solusi. Beginilah cara kerjanya.
Mikroskop fluoresensi adalah teknik yang menggunakan resin epoksi dan pewarna fluoresen untuk menerangi detail bahan. Ini paling umum digunakan dalam ilmu kedokteran, dan juga memiliki aplikasi penting dalam ilmu material. Penerapan sistematis metode ini pada beton dimulai hampir 40 tahun yang lalu di Denmark [3]; itu distandarisasi di negara-negara Nordik pada tahun 1991 untuk memperkirakan berat beton yang mengeras, dan diperbarui pada tahun 1999 [4].
Untuk mengukur w/cm bahan berbahan dasar semen (yaitu beton, mortar, dan grouting), epoksi fluoresen digunakan untuk membuat bagian tipis atau balok beton dengan ketebalan kira-kira 25 mikron atau 1/1000 inci (Gambar 2). Prosesnya melibatkan Inti atau silinder beton dipotong menjadi balok beton datar (disebut blanko) dengan luas kira-kira 25 x 50 mm (1 x 2 inci). Benda kerja direkatkan ke kaca objek, ditempatkan di ruang vakum, dan resin epoksi dimasukkan dalam ruang hampa. Dengan meningkatnya w/cm, konektivitas dan jumlah pori-pori akan meningkat, sehingga lebih banyak epoksi yang dapat menembus ke dalam pasta. Kami memeriksa serpihan di bawah mikroskop, menggunakan serangkaian filter khusus untuk merangsang pewarna fluoresen dalam resin epoksi dan menyaring sinyal berlebih. Dalam gambar ini, area hitam mewakili partikel agregat dan partikel semen yang tidak terhidrasi. Porositas keduanya pada dasarnya 0%. Lingkaran hijau terang adalah porositas (bukan porositas), dan porositas pada dasarnya 100%. Salah satu fitur “zat” hijau berbintik-bintik ini adalah pasta (Gambar 2). Ketika w/cm dan porositas kapiler beton meningkat, warna hijau unik dari pasta menjadi semakin terang (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, Perusahaan Twining
Gambar 3. Mikrograf fluoresensi serpihan menunjukkan bahwa seiring bertambahnya berat badan/cm, pasta hijau secara bertahap menjadi lebih cerah. Campuran ini diangin-anginkan dan mengandung fly ash. Chunyu Qiao dan DRP, Perusahaan Twining
Analisis gambar melibatkan penggalian data kuantitatif dari gambar. Ini digunakan di berbagai bidang ilmiah, mulai dari mikroskop penginderaan jauh. Setiap piksel dalam gambar digital pada dasarnya menjadi titik data. Metode ini memungkinkan kita untuk melampirkan angka ke tingkat kecerahan hijau berbeda yang terlihat pada gambar ini. Selama sekitar 20 tahun terakhir, dengan revolusi dalam kekuatan komputasi desktop dan akuisisi gambar digital, analisis gambar kini telah menjadi alat praktis yang dapat digunakan oleh banyak ahli mikroskop (termasuk ahli petrologi beton). Kita sering menggunakan analisis gambar 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 bagian tipis. Grafik ini memplot jumlah piksel pada tingkat keabuan tertentu dalam satu fotomikrograf. Ketiga puncak tersebut berhubungan dengan agregat (kurva oranye), pasta (area abu-abu), dan kekosongan (puncak tak terisi di paling kanan). Kurva pasta memungkinkan seseorang 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 fly ash, dan bahan pengikat pozzolan alami. Chunyu Qiao dan DRP, Perusahaan Twining
Dalam analisis akhir, tiga pengujian independen diperlukan untuk membuktikan bahwa beton di lokasi memenuhi spesifikasi desain campuran. Sebisa mungkin, dapatkan sampel inti dari penempatan yang memenuhi semua kriteria penerimaan, serta sampel dari penempatan terkait. Inti dari tata letak yang diterima dapat digunakan sebagai sampel kontrol, dan Anda dapat menggunakannya sebagai tolok ukur untuk mengevaluasi kepatuhan tata letak yang relevan.
Berdasarkan pengalaman kami, ketika insinyur yang memiliki catatan melihat data yang diperoleh dari pengujian ini, mereka biasanya menerima penempatan jika karakteristik teknik utama lainnya (seperti kuat tekan) terpenuhi. Dengan memberikan pengukuran kuantitatif w/cm dan faktor pembentukan, kita dapat melampaui pengujian yang ditentukan untuk banyak pekerjaan untuk membuktikan bahwa campuran tersebut memiliki sifat yang akan menghasilkan daya tahan yang baik.
David Rothstein, Ph.D., PG, FACI adalah kepala litografer DRP, A Twining Company. Beliau memiliki lebih dari 25 tahun pengalaman ahli petrologi profesional dan secara pribadi memeriksa lebih dari 10.000 sampel dari lebih dari 2.000 proyek di seluruh dunia. Dr. Chunyu Qiao, kepala ilmuwan DRP, sebuah Perusahaan Twining, adalah seorang ahli geologi dan ilmuwan material dengan pengalaman lebih dari sepuluh tahun dalam penyemenan material dan produk batuan alami dan olahan. Keahliannya meliputi penggunaan analisis gambar dan mikroskop fluoresensi untuk mempelajari ketahanan beton, dengan penekanan khusus pada kerusakan yang disebabkan oleh garam deicing, reaksi alkali-silikon, dan serangan kimia di pabrik pengolahan air limbah.
Waktu posting: 07-Sep-2021