방법 논문

계면 전환 영역(ITZ)에서 골재 표면 형태 측정

DOI:

10.3791/60245

⸱

2019년 12월 16일

 , 
1School of Materials Science and Engineering, Southeast University, 2State Key Laboratory of High Performance of Civil Engineering Materials

이 논문에서

요약

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이를 통해, 우리는 ITZ 미세 구조에 대한 골재 표면 형태학의 효과를 설명하기 위한 프로토콜을 제안했다. SEM-BSE 이미지는 디지털 이미지 처리를 통해 ITZ의 다공성 그라데이션을 얻기 위해 정량적으로 분석되었으며, K-means 클러스터링 알고리즘을 추가로 사용하여 다공성 그라데이션과 표면 거칠기 간의 관계를 확립했습니다.

초록

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여기서, 우리는 골재 를 중심으로 계면 전이 영역(ITZ)의 고르지 않은 분포와 총체 표면 형태가 ITZ의 형성에 미치는 영향을 설명하는 포괄적인 방법을 제시한다. 첫째, 모델 콘크리트 샘플은 시멘트 매트릭스의 대략 중앙 부분에 구형 세라믹 입자로 제조되어 공통 콘크리트 /모르타르에 사용되는 거친 골재 역할을합니다. 설계 된 나이까지 경화 한 후, 샘플은 시멘트 매트릭스 내부의 세라믹 입자의 상대적 위치를 결정하기 위해 X 선 컴퓨터 단층 촬영에 의해 스캔됩니다. ITZ의 세 위치가 선택됩니다: 집계 위, 집계 측면 및 집계 아래. 일련의 치료 후, 샘플은 SEM-BSE 검출기로 스캔됩니다. 결과물 이미지는 ITZ의 정량적 특성을 얻기 위해 디지털 이미지 처리 방법(DIP)을 사용하여 추가로 처리하였다. 표면 형태는 디지털 이미지를 기반으로 픽셀 수준에서 특징지어진다. 그 후, K-는ITZ 형성에 대한 표면 거칠기의 효과를 설명하기 위해 클러스터링 방법을 사용한다.

서론

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중피적 스케일에서, 시멘트계 물질은 시멘트 페이스트, 골재 및 그들 사이의 계면 전이 영역(ITZ)으로 구성된 3상 복합체로서 간주될 수있다1,2. ITZ는 종종 증가 된 다공성이 공격적인 종3,4의 유린을위한 채널역할을 할 수 있기 때문에 약한 링크로 취급되거나 균열 성장을위한 더 쉬운 경로를 제공5,6,7,8,9,10,11. 이어서, 시멘트 계 재료의 거시 적 성능을 평가하고 예측하기 위해 ITZ의 특성을 정밀하게 특성화하는 것이 큰 관심사이다.

ITZ를 조사하기 위해 실험 및 수치 방법을 모두 사용하여 미세 구조 적 특....

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프로토콜

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1. 단일 세라믹 입자로 모델 콘크리트 의 준비

  1. 금형 준비
    1. 브러시를 사용하여 금형(25mm x 25mm x 25mm)을 청소하고 금형의 내부 표면이 불순물이 없는지 확인합니다.
    2. 다른 브러시를 사용하여 금형의 내부 표면에 디젤 오일을 균일하게 도포하여 금형 해제가 용이합니다.
      참고 : 여기, 우리는 박격포 또는 콘크리트 준비에 대한 일반적인 금형을 사용하지 않았다. 세라믹 입자의 직경은 약 15mm이기 때문에 약 30mm 길이의 입방 플라스틱 금형이 시료 준비에 사용됩니다. 플라스틱 금형의 크기가 세라믹 입자보다 큰지 확인하십시오.
  2. 모델 콘크리트 성형
    1. 전자 저울로 1,000g의 시멘트와 350g의 물 (시멘트 질량 비율은 0.35).
    2. 젖은 수건으로 5L 믹싱 포트를 닦아 적십시. 350g의 물과 1,000g의 시멘트를 혼합 냄비에 순차적으로 넣습니다. 믹서에 믹싱 포트를 놓고 교반 위치로 올립니다.
    3. 90s에 대해 65 rpm에서 혼합하고 혼합물을 30 s동안 가만히 두십시오. 이 기간 동안 냄비의 내벽에 붙여 넣기를 긁어 냅니다. 그런 다음 130 rpm에서 다른 60s를 섞습니다.
    4. 믹서에서 냄비를 제거하고 세라믹 입자를 페....

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결과

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집계 위의 ITZ 영역의 다공성 분포, 골재의 측면 및 골재 이하의 다공성 분포는 도 432에나타내고 비교된다. 상부 표면 위의 ITZ의 다공성은 상부 표면 또는 골재 위보다 작게 나타나며, 조밀한 ITZ 미세 구조를 나타내는 반면, 골재 아래의 ITZ는 항상 미세 출혈로 인해 가장 다공성이다. 도4(32)는 동일한 골재 를 중심으로 분포가 고르지 않은 것을 나타낸다.

골재 표면 형태에 대한 효과를 조사하기 위해 수동으로 캡처한 불규칙한 경계에는 그림 532와같이 각각 직선과 원 호가 장착됩니다. 파란색 선은 원래 불규칙한 경계이고 피팅 곡선은 빨간색 선으로 표시됩니다. 선택한 경계의 경우 직선.......

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토론

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X-CT 기술은 분석된 표면이 입자의 적도를 통과하도록 세라믹 입자의 기하학적 중심을 대략적으로 결정하기 위해 적용되었습니다. 따라서, 2D 아티팩트에 의한 ITZ 두께의 과대 평가를 피할 수 있었다38. 본 명세서에서, 얻어진 결과의 정확도는 조사된 표면의 평탄도에 크게 의존한다. 일반적으로 연삭 및 연마 시간이 길어지면 테스트를 위해 적절하게 매끄러운 표면에 기여합니다. 그러나, 시멘트 페이스트와 세라믹 입자 사이의 다양한 경도로 인해, 장기간 연삭 및 연마 시간은 얻어진 BSE 이미지에 100% 다공성 갭으로 나타나는 두 단계 사이의 높이 차이를 만드는 경향이있다. 이 효과를 없애기 위해 분쇄 및 연마 전략은 재료(21,39)의특성에 따라 신중하게 선택해야합니다. 이미지에 이러한 간격이 존재하면, 우리는 시멘트 페이스트의 윤곽을 따라 경계를 캡처하기로 결정오히려 정확한 골재 표.......

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공개 사항

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우리는 이 원고가 우리의 원본 작품이며 나열된 모든 저자가 원고를 승인했으며이 논문에 이해 상충이 없음을 확인합니다.

감사의 글

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 감사하게도 중국의 국가 핵심 R&D 프로그램 (2017YFB0309904), 중국 국립 자연 과학 재단 (그랜트 번호 51508090 및 51808188), 973 프로그램 (2015CB655100), 국가 핵심 연구소의 재정 지원을 인정합니다. 고성능 토목 재료 (2016CEM005). 또한, 강소건축과학연구원과 고성능 토목재료의 국가핵심연구소가 연구사업에 자금을 지원해 주셔서 감사합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
자동 스퍼터 코터Cressington108 자동 / SE
자동 연마 기계BuehlerPhoenix4000
브러시Huoniu3 #
시멘트중국 연합 시멘트 공사PI 42.5
시멘트 페이스트 믹서무석 건설 및 엔지니어링NJ160
세라믹 입자하오창&파이; 15mm
집착 필름Miaojie65300
콜드 마운팅 머신BuehlerCast N' Vac 1000
전도성 테이프Nissin Corporation7311
컵Buehler20-8177-100
절단기BuehlerIsomet 4000
원통형 플라스틱 금형Buehler20-8151-100
다이아몬드 페이스트Buehler00060210, 00060190, 00060170
디젤유China Petroleum0#
Electronic balanceSetraBL-4100F
에폭시 수지Buehler20-3453-128
경화제Buehler20-3453-032
고정밀 절단 기계Buehler2215
Image JNational Institutes of Health1.52o
이소프로필 알코올SinopharmM0130-241
MatlabMathWorksR2014a
PaperDeliA4
플라스틱 상자Beichen3630
플라스틱 금형Youkea=b=C = 25mm
광택 플란넬Buehler242150, 00242050, 00242100
이형제Buehler20-8186-30
주사 전자 현미경FEIQuanta 250
긁는 칼Jinzheng 건축 자재CD-3
SiC 종이BuehlerP180, P320, P1200
초음파 세척기ZhixinDLJ
진공 상자HehengDZF-6020
진공 건조 오븐ZKZK30
진동 테이블JianyiGZ-75
나무 막대기Buehler20-8175
X 선 컴퓨터 단층 촬영YXLONY.CT PRECISION S

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Scrivener, K. L., Crumbie, A. K., Laugesen, P. The Interfacial Transition Zone (ITZ) Between Cement Paste and Aggregate in Concrete. Interface Science. 12 (4), 411-421 (2004).
  2. Scrivener, K. L. Backscattered e....

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재인쇄 및 허가

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