Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Wyznaczanie morfologii powierzchni kruszywa w międzyfazowej strefie przejściowej (ITZ)

8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/60245

⸱

16 grudnia 2019

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

W tym artykule

Podsumowanie

Niniejszym zaproponowaliśmy protokół ilustrujący wpływ morfologii powierzchni agregatu na mikrostrukturę ITZ. Obraz SEM-BSE poddano analizie ilościowej w celu uzyskania gradientu porowatości ITZ za pomocą cyfrowego przetwarzania obrazu, a następnie zastosowano algorytm grupowania K-średnich w celu ustalenia związku między gradientem porowatości a chropowatością powierzchni.

Streszczenie

Tutaj prezentujemy kompleksową metodę ilustrującą nierównomierny rozkład międzyfazowej strefy przejściowej (ITZ) wokół agregatu oraz wpływ morfologii powierzchni agregatu na powstawanie ITZ. Najpierw przygotowuje się modelową próbkę betonu z kulistą cząstką ceramiczną umieszczoną mniej więcej w środkowej części matrycy cementowej, działającą jak grube kruszywo stosowane w zwykłym/zaprawie. Po utwardzeniu do zaprojektowanego wieku, próbka jest skanowana za pomocą rentgenowskiej tomografii komputerowej w celu określenia względnego położenia cząstki ceramicznej wewnątrz matrycy cementowej. Wybiera się trzy lokalizacje ITZ: powyżej agregatu, po stronie agregatu i poniżej agregatu. Po serii zabiegów próbki są skanowane za pomocą detektora SEM-BSE. Uzyskane w ten sposób obrazy poddano dalszej obróbce przy użyciu metody cyfrowego przetwarzania obrazu (DIP) w celu uzyskania ilościowej charakterystyki ITZ. Morfologia powierzchni jest charakteryzowana na poziomie pikseli na podstawie obrazu cyfrowego. Następnie stosuje się metodę grupowania K-średnich w celu zilustrowania wpływu chropowatości powierzchni na tworzenie ITZ.

Wprowadzenie

W skali mezoskopowej, materiały na bazie cementu mogą być uważane za trójfazowy kompozyt składający się z pasty cementowej, kruszywa i międzyfazowej strefy przejściowej (ITZ) między nimi1,2. ITZ jest często traktowany jako słabe ogniwo, ponieważ jego zwiększona porowatość może działać jako kanały dla wnikania agresywnych gatunków3,4 lub zapewnić łatwiejsze ścieżki rozwoju pęknięć5,6,7,8,9,10,11. W związku z tym bardzo interesujące jest precyzyjne scharakteryzowanie właściwości ITZ w celu oceny i przewidywania makrowydajności materiałów na bazie cementu.

Aby zbadać ITZ, przeprowadzono nadmierne badania nad jego cechami mikrostrukturalnymi, mechanizmami formowania i czynnikami wpływającymi12,13,14 zarówno metodą eksperymentalną, jak i numeryczną. Do charakterystyki ITZ połączono różne techniki, w tym: testy mechaniczne, testy transportowe, testy porozymetrii intruzji rtęci (MIP)15,16 i nano-indentation17. Powszechnie przyjmuje się, że ITZ jest spowodowany głównie efektem ściany, a także filmem wodnym, mikrokrwawieniem, jednostronnym wzrostem i synerezą żelu18.

Wraz z rozwojem metody cyfrowego przetwarzania obrazu (DIP) w ciągu ostatnich dwóch dekad19, cechy morfologiczne ITZ (np. ułamek objętościowy, grubość i gradient porowatości) mogą być ilościowo określone. Na podstawie badania płaskich przekrojów za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) z detektorem elektronów wstecznie rozproszonych (BSE), trójwymiarowe (3D) cechy ITZ można wyprowadzić z wyników 2D za pomocą teorii stereologii20. Podobnie jak technika SEM-BSE, technika nano-wgłębień również opiera się na badaniu wypolerowanych powierzchni, ale bardziej skupia się na module sprężystości istniejących faz21. Jednak zarówno w analizie SEM-BSE, jak i w teście nano-indentacji, grubość ITZ może być przeszacowana, ponieważ badany przekrój rzadko przechodzi w kierunku normalnym od powierzchni agregatu22. Jednak łącząc to z fluorescencyjną mikroskopią konfokalną 3D, przeszacowanie ITZ może zostać wyeliminowane i można uzyskać rzeczywistą porowatość ITZ i zawartość cementu bezwodnego23.

Poprzednie badania czynników wpływających koncentrowały się głównie na zaczynie cementowym, ignorując rolę kruszywa i teksturę jego powierzchni24,25,26. Ponieważ kształt i właściwości morfologiczne agregatu zostały obszernie opisane na podstawie analizy ilościowej cyfrowych wycinków uzyskanych z SEM lub rentgenowskiej tomografii komputerowej (X-CT)27,28. Nie przeprowadzono jednak badań skupiających się na wpływie tekstury powierzchni kruszywa na powstawanie regionu ITZ.

Niniejszym przedstawiamy protokół do badania wpływu morfologii powierzchni agregatu na tworzenie mikrostruktury ITZ w oparciu o analizę ilościową obrazów SEM-BSE i algorytm grupowania K-średnich. Przygotowano modelową próbkę betonu z kulistymi cząstkami ceramicznymi pełniącymi rolę gruboziarnistego kruszywa. Metodę X-CT wykorzystano do przybliżonego określenia względnego położenia cząstki w nieprzezroczystej matrycy cementowej przed zmniejszeniem próbki o połowę. Po przetworzeniu do uzyskanych obrazów SEM-BSE zaobserwowano nierównomierny rozkład ITZ wokół pojedynczego agregatu. Zdefiniowano również indeks chropowatości powierzchni (SR) opisujący zagregowaną chropowatość powierzchni na poziomie pikseli. Algorytm grupowania K-średnich, pierwotnie używany w obszarze przetwarzania sygnałów, a obecnie szeroko stosowany do grupowania obrazów29,30, został wprowadzony w celu ustalenia związku między chropowatością powierzchni (SR) a gradientem porowatości (SL).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Przygotowanie modelowego betonu z pojedynczą cząsteczką ceramiki

  1. Przygotowanie formy
    1. Za pomocą pędzla należy oczyścić formę (25 mm x 25 mm x 25 mm) i upewnić się, że wewnętrzne powierzchnie formy są wolne od zanieczyszczeń.
    2. Za pomocą innego pędzla należy równomiernie nanieść olej napędowy na wewnętrzne powierzchnie formy, aby ułatwić rozformowanie.
      UWAGA: W tym przypadku nie zastosowano standardowej formy do przygotowania zaprawy lub betonu. Ponieważ cząstka ceramiczna ma średnicę około 15 mm, do przygotowania próbki użyto sześciennej plastikowej formy o długości około 30 mm. Należy upewnić się, że rozmiar plastikowej formy jest większy niż cząstka ceramiczna.
  2. Formowanie modelu betonowego
    1. Odważyć za pomocą wagi elektronicznej 1 00 g cementu i 350 g wody (projektowany stosunek masy wody do cementu wynosi 0,35).
    2. Przetrzeć wilgotnym ręcznikiem pojemnik do mieszania o pojemności 5 L, aby go nawilżyć. Do pojemnika należy kolejno dodać 350 g wody i 1 0 g cementu. Umieścić pojemnik na mieszalniku i podnieść go do pozycji mieszania.
    3. Mieszać przy 65 rpm przez 90 s, a następnie pozostawić mieszaninę w spoczynku przez 30 s. W tym czasie należy zebrać pastę z wewnętrznej ścianki pojemnika. Następnie mieszać przy 130 rpm przez kolejne 60 s.
    4. Zdjąć pojemnik z mieszalnika i umieścić cząstkę ceramiczną w paście, dokładnie mieszając ją ręcznie z pastą cementową.
    5. Wypełnić formę w połowie dobrze wymieszaną, świeżą pastą cementową.
    6. Umieścić cząstkę ceramiczną na górnej powierzchni pasty cementowej i wypełnić resztę formy pastą cementową. Usunąć nadmiar pasty cementowej za pomocą szpachelki i wibrować formę na stole wibracyjnym przez 1 min przy 50 ± 3 Hz.
    7. Zabezpieczyć powierzchnię formy folią spożywczą, aby zapobiec odparowywaniu wilgoci.
  3. Dojrzewanie
    1. Dojrzewać próbkę w komorze dojrzewalniczej przez 24 h (20 ± 1 °C i 95% ± 5% wilgotności względnej).
    2. Wyjąć próbkę z formy i kontynuować dojrzewanie próbki przez 28 d w tych samych warunkach środowiskowych.

2. Przygotowanie do skaningowej mikroskopii elektronowej

  1. Wyznaczenie położenia cząstki ceramicznej wewnątrz matrycy
    1. Przeprowadź skanowanie próbki za pomocą komputerowej tomografii rentgenowskiej (CT), aby uzyskać stos przekrojów31.
    2. Wybierz w przybliżeniu przekrój, na którym cząstka ceramiczna wydaje się być największa. Dopasuj okrąg do obrysu cząstki ceramicznej i przyjmij środek tego okręgu jako geometryczny środek cząstki ceramicznej. Ze względu na różnice w wartościach szarości między matrycą cementową a cząstką ceramiczną, na każdym przekroju CT widoczny jest przybliżony obrys cząstki (Rysunek 1).
  2. Cięcie
    1. Przeciąć sześcianową próbkę na dwie części przez środek geometryczny cząstki ceramicznej za pomocą przecinarki. Rysunek 132 przedstawia schemat kierunku cięcia.
      UWAGA: Cząstka ceramiczna została podzielona na dwie równe części, podczas gdy próbka nie została przecięta na dwie dokładnie równe połowy. Jeśli cząstka ceramiczna znajdowałaby się w samym centrum sześcianowej próbki, próbka zostałaby podzielona na dwie równe części. Jednak w rzeczywistych sytuacjach cząstka ceramiczna zazwyczaj nie znajduje się w dokładnym centrum próbki.
  3. Zakończenie procesu hydratacji
    1. Zanurz obie części w alkoholu izopropylowym (≥9,5%) na 3 dni w temperaturze pokojowej, aby usunąć niezwiązaną wodę i zatrzymać wewnętrzny proces hydratacji. Wymieniaj roztwór alkoholu izopropylowego co 24 h.
    2. Umieść obie części w suszarce próżniowej na 7 dni, aby wysuszyć próbkę w temperaturze 40 °C.
  4. Stabilizacja mikrostruktury
    1. Smaruj palcem wewnętrzną powierzchnię dwóch cylindrycznych form plastikowych (o średnicy 31 mm i wysokości 25 mm) pastą rozformierską. Wszystkie formy posiadają odkręcane dno.
    2. Umieść każdy fragment próbki w formie tak, aby powierzchnia przeznaczona do badania była skierowana w dół.
    3. W kubku papierowym odważ 50 g żywicy epoksydowej o niskiej lepkości i dodaj kolejne 5 g utwardzacza. Mieszaj roztwór ręcznie drewnianym patyczkiem przez 2 min.
    4. Włóż formę do urządzenia do zalewania na zimno wraz z kubkiem papierowym zawierającym mieszaninę.
    5. Uruchom próżnię w urządzeniu do zalewania na zimno i wlej żywicę epoksydową do formy, aż połączy się ona z każdą próbką.
    6. Pozostaw formę w urządzeniu do zalewania na zimno przez 24 h, aż żywica epoksydowa stwardnieje.
    7. Usuń dno każdej formy i wyciśnij próbkę. Przechowuj próbkę w suszarce próżniowej.
  5. Szlifowanie i polerowanie
    1. Szlifuj próbkę papierem SiC z użyciem alkoholu jako środka smarującego na automatycznej polerkarce przy prędkości 30 rpm w następującej kolejności, po 3 min dla każdej gradacji: 180, 30, 60 i 120.
    2. Przymocuj flanelkę do tarczy obrotowej automatycznej polerki.
    3. Poleruj próbkę na flanelce przy użyciu past diamentowych o gradacjach 3 μm, 1 μm i 0,25 μm przez 15 min dla każdej z nich, przy prędkości 150 rpm.
    4. Po każdym etapie szlifowania i polerowania usuwaj zanieczyszczenia w myjce ultradźwiękowej, stosując alkohol jako rozpuszczalnik czyszczący.
    5. Przechowuj każdą próbkę w plastikowym pudełku o rozmiarze zbliżonym do próbki, tak aby każda powierzchnia przeznaczona do badania była skierowana do góry, aby uniknąć powstania zarysowań na powierzchni badawczej.
    6. Przechowuj pudełka z próbkami w suszarce próżniowej32.
      UWAGA: Proces szlifowania i polerowania można przeprowadzić na automatycznej polerce, polerując jednocześnie maksymalnie 6 próbek. Czas szlifowania i polerowania należy dobrać starannie, aby uzyskać niezwykle gładką powierzchnię do analizy SEM, nie powodując różnic wysokości między pastą cementową a kruszywem. Typową próbkę przedstawiono na Rysunku 232.

3. Pozyskiwanie i przetwarzanie obrazów z elektronów wstecznie rozproszonych

  1. Pozyskiwanie obrazów
    1. Za pomocą automatycznego napylacza nanieść cienką warstwę złotej folii na badaną powierzchnię w środowisku próżniowym.
    2. Przykleić pasek taśmy klejącej z boku próbki, aby połączyć powierzchnię testową z powierzchnią przeciwległą, a następnie umieścić próbkę na stole pomiarowym powierzchnią testową skierowaną do góry.
    3. Przesunąć próbkę, aby ustawić ostrość soczewki na obszarze 1, zgodnie z oznaczeniem na Rysunku 232.
    4. Odessać powietrze z SEM i przełączyć urządzenie w tryb elektronów wstecznie rozproszonych. Ustawić powiększenie na 1 0x i ostrożnie dostosować jasność oraz kontrast przed wykonaniem zdjęć.
    5. Przesuwać soczewkę wzdłuż granicy kruszywa do kolejnej pozycji kruszywa i wykonać kolejne zdjęcie. Powtarzać ten proces przesuwania i obrazowania co najmniej 15 razy, aby uzyskać wystarczającą liczbę zdjęć do analizy statystycznej.
    6. Przesunąć soczewkę do obszaru 2 i obszaru 3, a następnie powtórzyć proces obrazowania.
      UWAGA: Każde zdjęcie powinno obejmować trzy fazy: matrycę, kruszywo oraz strefę przejściową (ITZ). Ponieważ ITZ jest wąskim obszarem występującym pomiędzy dwiema innymi fazami i trudnym do rozróżnienia, każde zdjęcie powinno zawierać zarówno matrycę cementową, jak i kruszywo.
  2. Przetwarzanie
    1. W programie ImageJ poddać obraz wstępnej obróbce, stosując trzykrotnie filtr dopasowania (best fit) oraz filtr medianowy 3 x 3, aby zredukować szum i uwydatnić granice różnych faz.
    2. Ręcznie wyznaczyć granicę cząsteczki ceramiki i wyciąć tę część z oryginalnego obrazu za pomocą programu ImageJ.
    3. Wstępnie określić górną wartość progową dla faz porowatych, ustawiając różne wartości progowe i segmentując obraz w celu porównania z oryginałem.
    4. Uzyskać rozkład skali szarości pozostałej części obrazu. Wybrać dwa przybliżone odcinki liniowe krzywej rozkładu w bezpośrednim sąsiedztwie wstępnie określonej górnej wartości progowej faz porowatych. Dopasować do tych dwóch odcinków krzywą liniową; punkt przecięcia zostanie ustalony jako dokładna górna wartość progowa dla tego obrazu (patrz Rysunek 3c32).
    5. Wykorzystać tę wartość do segmentacji i porównać obraz binarny z oryginalnym obrazem w skali szarości w celu ostatecznego ustalenia wartości progowej.
    6. Konwertować obraz w skali szarości na obraz binarny, w którym kolor biały (wartość szarości = 25) reprezentuje fazę porowatą, a kolor czarny (wartość szarości = 0) reprezentuje fazy stałe.
      UWAGA: Precyzyjne wyznaczanie wartości progowej nazywane jest metodą punktu przelewu (overflow point method)3, ponieważ jasność i kontrast pozostają takie same dla różnych obrazów uzyskanych z tej samej próbki. Po precyzyjnym określeniu górnej wartości progowej można ją zastosować do innych obrazów pochodzących z tej samej próbki.

4. Przetwarzanie danych

  1. Wyznaczanie grubości ITZ
    1. Wyznacz dwadzieścia 20 kolejnych pasków, które są 5 μm szerokości (należy użyć dołączonego strip_delineation.m plik), wzdłuż zarejestrowanej granicy, zaczynając od powierzchni kruszywa i kierując się w stronę wnętrza pasty (patrz Rycina 3d32).
    2. Należy policzyć liczbę pikseli o wartości szarości niższej od progu w każdym pasie, a następnie znormalizować te wartości przez całkowitą liczbę wokseli zawartych w każdym pasie. Każda znormalizowana wartość będzie traktowana jako porowatość danego pasa.
    3. Powtórz proces liczenia i normalizacji dla wszystkich obrazów. Oblicz średnie profile porowatości dla pasów o tym samym numerze z różnych obrazów.
    4. Narysuj wykres rozkładu porowatości w funkcji odległości od powierzchni kruszywa. Wyznacz punkt przegięcia na krzywej, w którym porowatość stabilizuje się, przyjmując go za grubość strefy przejściowej (ITZ).
      UWAGA: Liczba pasków oraz szerokość każdego z nich mogą się różnić; należy upewnić się, że całkowita szerokość wyznaczonych pasków obejmuje całą strefę przejścia (ITZ). Zgodnie z wcześniejszymi badaniami grubość ITZ mieści się w zakresie 20-50 μm13Nawet w niektórych modelowych próbkach betonu z powiększoną strefą przejściową (ITZ), wartość ta nie przekracza 70 μm34,35.
  2. Charakterystyka chropowatości powierzchni (SR) kruszywa
    1. Zapisz ręcznie pobraną granicę jako krzywą. Dopasuj nieregularną granicę za pomocą odcinków linii prostej oraz łuków okręgu zgodnie z równaniem (1) i równaniem (2), opierając się na algorytmie najmniejszych kwadratów.
      Równanie okręgu (x-a)²+(y-b)²=R², wzór geometryczny, pojęcie matematyczne. (1)
      Wzór równania liniowego Ax+By+C=0, pojęcie matematyczne, schemat do nauki algebry. (2)
      gdzie (a,b) jest środkiem okręgu dopasowującego.
    2. Zdefiniuj odchylenia między pierwotną nieregularną krawędzią a dopasowaną gładką krzywą jako chropowatość powierzchni (SR).
    3. Dla linii prostej oblicz SRs poprzez wyznaczenie średniej wartości bezwzględnej odległości prostopadłej środka każdego piksela na brzegu od linii dopasowania:
      Wzór analizy statystycznej, równanie SR_S przedstawiające sumę ważoną, stosowane w procesach dopasowywania danych. (3)
      gdzie n oznacza liczbę pikseli w obrębie każdej granicy, a (xi, yi) będąc współrzędnymi i-tego piksela na granicy.
    4. Dla łuku okręgu zdefiniuj SRC jako:
      Równanie separacji klastrów w analityce danych; wzór: Σ(n)√((x-a)²+(y-b)²)-R/nR. (4)
    5. Porównaj wartość SRS oraz SRC dla każdej granicy i wyznacz wartość minimalną jako końcową chropowatość powierzchni dla tej krzywej (użyj załączonego surface_roughness_calculation.m plik).
      UWAGA: Chropowatość powierzchni granicy powinna być określona względem gładkiej krzywej bazowej. Zastosowano zarówno linię prostą, jak i łuk okręgu z następującego powodu: choć granica sferycznej cząstki ceramicznej w rzucie 2D przypomina okrąg, niektóre obszary lokalne wydają się bardziej zbliżone do linii prostej.
  3. Grupowanie metodą k-średnich
    1. Zdefiniowano wskaźnik nachylenia (SL) w celu opisania gradientu porowatości w obrębie strefy przejściowej zgodnie z równaniem (5).
      Równowaga statyczna; wzór ΣL= (φmax−φmin)/φmin; ilustracja analizy rozkładu obciążeń. (5)
      gdzie φmaksymalny czy wartość porowatości w pierwszym pasku (0 μm do 5 μm) i φmin czy wartość porowatości w szóstym pasku (25 μm do 30 μm).
    2. Połącz SR i SL każdej granicy, aby utworzyć jedną obserwację. W przypadku całkowitej liczby n granic i ITZ powstaje n obserwacji, które należy zapisać jako klaster {(SR1,SL1),(SR2,SL2), ... , (SRn,SLn)}.
    3. Zastosuj klastrowanie metodą K-średnich36,37 algorytm (użyj dołączonego k_means_clustering.m plik) do wszystkich obserwacji i podzielić je na 2 klastry: odpowiednio grupę chropowatej i gładkiej powierzchni kruszywa.
    4. Oblicz średnie rozkłady porowatości strefy przejściowej (ITZ) odpowiednio dla skupisk chropowatych i gładkich. Porównaj średni rozkład porowatości pomiędzy tymi dwoma skupiskami.
      UWAGA: W niniejszym tekście klasteryzacja K-średnich jest metodą kwantyzacji wektorowej, pierwotnie stosowaną w przetwarzaniu sygnałów, a obecnie szeroko wykorzystywaną w analizie skupień w eksploracji danych. Celem tej metody jest podział obserwacji na dwie lub więcej podgrup.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Rozkład porowatości obszarów ITZ powyżej kruszywa, z boku kruszywa oraz poniżej kruszywa został porównany i przedstawiony na Rysunku 432. Porowatość ITZ powyżej górnej powierzchni wydaje się być mniejsza niż z boku lub powyżej kruszywa, co wskazuje na gęstszą mikrostrukturę ITZ, natomiast ITZ poniżej kruszywa jest zawsze najbardziej porowata ze względu na mikro-bleeding. Rysunek 432 pokazuje, że nawet wokół tego sa...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Technika X-CT została zastosowana do zgrubnego wyznaczenia geometrycznego środka cząstki ceramicznej, aby upewnić się, że analizowana powierzchnia przechodzi przez równik cząstki. W ten sposób można było uniknąć przeszacowania grubości ITZ spowodowanego przez artefakty2D 38. W tym przypadku dokładność uzyskanych wyników jest w dużym stopniu uzależniona od płaskości badanych powierzchni. Ogólnie rzecz biorąc, dłuższy czas szlifowania i polerowania przyczynia się do uzyskania odpowiednio gładkiej po...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Niniejszym potwierdzamy, że ten manuskrypt jest naszą oryginalną pracą, a wszyscy wymienieni autorzy zatwierdzili manuskrypt i nie mają żadnych konfliktów interesów w związku z tym artykułem.

Podziękowania

Autorzy dziękują za wsparcie finansowe od National Key R&D Program of China (2017YFB0309904), National Natural Science Foundation of China (Granty nr 51508090 i 51808188), 973 Program (2015CB655100), State Key Laboratory of High-Performance Civil Engineering Materials (2016CEM005). Bardzo dziękujemy również Jiangsu Research Institute of Building Science Co., Ltd oraz Państwowemu Kluczowemu Laboratorium Wysokowydajnych Materiałów Inżynierii Lądowej za sfinansowanie projektu badawczego.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Auto Sputter CoaterCressington108 Auto/SE
Automatyczna maszyna do polerowaniaBuehlerPhoenix4000
SzczotkaHuoniu3#
CementChina United Cement CorporationPI 42.5
Mieszalnik pasty cementowejWuxi Construction and EngineeringNJ160
Cząstki ceramiczneHaoqiang& Phi; Folia
Miaojie65300
Maszyna do montażu na zimnoBuehlerCast N' Vac 1000
Taśma przewodzącaNissin Corporation7311
CupBuehler20-8177-100
Maszyna do cięciaBuehlerIsomet 4000
Cylindryczna forma z tworzywa sztucznegoBuehler20-8151-100
Pasta diamentowaBuehler00060210, 00060190, 00060170
Olej napędowyChina Petroleum0#
Waga elektronicznaSetraBL-4100F
Żywica epoksydowaBuehler20-3453-128
UtwardzaczBuehler20-3453-032
Wysoka precyzja cięcia maszynaBuehler2215
Obraz JNational Institutes of Health1.52o
Alkohol izopropylowySinopharmM0130-241
MatlabMathWorksR2014a
PapierDeli A4
Plastikowe pudełkoBeichen3630
Plastikowa formaYoukea=b=c=25mm
Flanela polerowanaBuehler242150, 00242050, 00242100
Środek antyadhezyjnyBuehler20-8186-30
Skaningowa mikroskopia elektronowaFEIQuanta 250
Nóż do skrobaniaJinzheng Materiały budowlaneCD-3
Papier SiCBuehlerP180, P320, P1200
Myjka ultradźwiękowaZhixinDLJ
Skrzynka próżniowaHehengDZF-6020
Piec do suszenia próżniowegoZKZK30
Stół wibracyjnyJianyiGZ-75
Drewniany kijBuehler20-8175
Rentgenowska tomografia komputerowaYXLONY.CT PRECISION S
spożywcza 15 mm

Bibliografia

  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 electron imaging of cementitious microstructures: understanding and quantification. Cement and Concrete Composites. 26 (8), 935-945 (2004).
  3. Houst, Y. F., Sadouki, H., Wittmann, F. H. Influence of aggregate concentration on the diffusion of CO2 and O2. Concrete. , 279-288 (1993).
  4. Halamickova, P., Detwiler, R. J., Bentz, D. P., Garboczi, E. J. Water permeability and chloride ion diffusion in portland cement mortars: Relationship to sand content and critical pore diameter. Cement & Concrete Research. 25 (4), 790-802 (1995).
  5. Yang, Z., et al. In-situ X-ray computed tomography characterisation of 3D fracture evolution and image-based numerical homogenisation of concrete. Cement and Concrete Composites. 75, 74-83 (2017).
  6. Skarżyński, Ł, Nitka, M., Tejchman, J. Modelling of concrete fracture at aggregate level using FEM and DEM based on X-ray µCT images of internal structure. Engineering Fracture Mechanics. 147, 13-35 (2015).
  7. Königsberger, M., Pichler, B., Hellmich, C. Micromechanics of ITZ-Aggregate Interaaction in Concrete Part II: Stength Upscaling. Journal of the American Ceramic Society. 97 (2), 543-551 (2014).
  8. Shahbazi, S., Rasoolan, I. Meso-scale finite element modeling of non-homogeneous three-phase concrete. Case Studies in Construction Materials. 6, 29-42 (2017).
  9. Akçaoğlu, T., Tokyay, M., Çelik, T. Assessing the ITZ microcracking via scanning electron microscope and its effect on the failure behavior of concrete. Cement and Concrete Research. 35 (2), 358-363 (2005).
  10. Chang, H., Feng, P., Lyu, K., Liu, J. A novel method for assessing C-S-H chloride adsorption in cement pastes. Construction & Building Materials. 225, 324-331 (2019).
  11. Wang, P., Jia, Y., Li, T., Hou, D., Zheng, Q. Molecular dynamics study on ions and water confined in the nanometer channel of Friedel's salt: structure dynamics and interfacial interaction. Physical Chemistry Chemical Physics. 20, 27049-27058 (2018).
  12. Ma, H., Li, Z. A Multi-Aggregate Approach For Modeling The Interfacial Transition Zone In Concrete. ACI Materials Journal. 111 (2), (2014).
  13. Yun, G., et al. Characterization of ITZ in ternary blended cementitious composites: Experiment and simulation. Construction & Building Materials. 41 (2), 742-750 (2013).
  14. Garboczi, E. J., Bentz, D. P. In Digital simulation of the aggregate-cement paste interfacial zone in concrete. International Conference on Electric Information and Control Engineering (ICEICE), 2011. , 196-201 (2011).
  15. Winslow, D. N., Cohen, M. D., Bentz, D. P., Snyder, K. A., Garboczi, E. J. Percolation and pore structure in mortars and concrete. Cement & Concrete Research. 24 (1), 25-37 (1994).
  16. Simões, T. Mechanical Characterization of Fiber/Paste and Aggregate/Paste Interfaces (ITZ) in Reinforced Concrete with Fibers. , IST-Universidade de Lisboa. PhD Thesis in Civil Engineering (2018).
  17. Xiao, J., Li, W., Sun, Z., Lange, D. A., Shah, S. P. Properties of interfacial transition zones in recycled aggregate concrete tested by nanoindentation. Cement and Concrete Composites. 37, 276-292 (2013).
  18. Bentz, D. P., Garboczi, E. J., Stutzman, P. E. Computer Modelling of the Interfacial Transition Zone in Concrete. Interfaces in Cementitious Composites. , 107-116 (1993).
  19. Kai, L., Wei, S., Changwen, M., Honglei, C., Yue, G. Quantitative characterization of pore morphology in hardened cement paste via SEM-BSE image analysis. Construction & Building Materials. 202, 589-602 (2019).
  20. Ondracek, G. Quantitative stereology. Journal of Nuclear Materials. Underwood, E. 42 (2), Addison-Wesley Publishing Company. London. 237-237 (1972).
  21. Xu, J., Wang, B., Zuo, J. Modification effects of nanosilica on the interfacial transition zone in concrete: A multiscale approach. Cement and Concrete Composite. 81, 1-10 (2017).
  22. Zhu, Z., Chen, H. Overestimation of ITZ thickness around regular polygon and ellipse aggregate. , Pergamon Press, Inc. 205-218 (2017).
  23. Head, M. K., Wong, H. S., Buenfeld, N. R. Characterising aggregate surface geometry in thin-sections of mortar and concrete. Cement and Concrete Research. 38 (10), 1227-1231 (2008).
  24. Gao, Y., De Schutter, G., Ye, G., Tan, Z., Wu, K. The ITZ microstructure, thickness and porosity in blended cementitious composite: Effects of curing age, water to binder ratio and aggregate content. Composites Part B: Engineering. 60, 1-13 (2014).
  25. Erdem, S., Dawson, A. R., Thom, N. H. Influence of the micro- and nanoscale local mechanical properties of the interfacial transition zone on impact behavior of concrete made with different aggregates. Cement and Concrete Research. 42 (2), 447-458 (2012).
  26. Elsharief, A., Cohen, M. D., Olek, J. Influence of aggregate size, water cement ratio and age on the microstructure of the interfacial transition zone. Cement & Concrete Research. 33 (11), 1837-1849 (2003).
  27. Pan, T., Tutumluer, E. Quantification of Coarse Aggregate Surface Texture Using Image Analysis. Journal of Testing & Evaluation. 35 (2), 177-186 (2006).
  28. Erdogan, S. T., et al. Three-dimensional shape analysis of coarse aggregates: New techniques for and preliminary results on several different coarse aggregates and reference rocks. Cement & Concrete Research. 36 (9), 1619-1627 (2006).
  29. Santos, B. O., Valença, J., Fowler, D. W., Saleh, H. A. Livings patterns on concrete surfaces with biological stains using hyperspectral images processing. Structural Control and Health Monitoring. , (2019).
  30. Santos, B. O., Valença, J., Júlio, E. In Classification of biological colonization on concrete surfaces using false colour HSV images, including near-infrared information. Optical Sensing and Detection V, International Society for Optics and Photonics. , 106800(2018).
  31. Stock, S. R. Recent advances in X-ray microtomography applied to materials. International Materials Reviews. 53 (3), 129-181 (2013).
  32. Lyu, K., Garboczi, E. J., She, W., Miao, C. The effect of rough vs. smooth aggregate surfaces on the characteristics of the interfacial transition zone. Cement and Concrete Composites. 99, 49-61 (2019).
  33. Wong, H. S., Head, M. K., Buenfeld, N. R. Pore segmentation of cement-based materials from backscattered electron images. Cement & Concrete Research. 36 (6), 1083-1090 (2006).
  34. Liao, K. -Y., Chang, P. -K., Peng, Y. -N., Yang, C. -C. A study on characteristics of interfacial transition zone in concrete. Cement and Concrete Research. 34 (6), 977-989 (2004).
  35. Barnes, B. D., Diamond, S., Dolch, W. L. The contact zone between portland cement paste and glass “aggregate” surfaces. Cement & Concrete Research. 8 (2), 233-243 (1978).
  36. Hamerly, G., Elkan, C. Alternatives to the k-means algorithm that find better clusterings. Proceedings of the eleventh international conference on Information and knowledge management, ACM. , 600-607 (2002).
  37. Celebi, M. E., Kingravi, H. A., Vela, P. A. A comparative study of efficient initialization methods for the k-means clustering algorithm. , Pergamon Press, Inc. 200-210 (2013).
  38. Lu, Y., et al. Three-dimensional mortars using real-shaped sand particles and uniform thickness interfacial transition zones: Artifacts seen in 2D slices. Cement and Concrete Research. , (2018).
  39. Gao, Y., De Schutter, G., Ye, G., Huang, H., Tan, Z., Wu, K. Porosity characterization of ITZ in cementitious composites: Concentric expansion and overflow criterion. Construction and Building Materials. 38, 1051-1057 (2013).
  40. Celebi, M. E., Kingravi, H. A., Vela, P. A. A comparative study of efficient initialization methods for the k-means clustering algorithm. Expert Systems with Applications. 40 (1), 200-210 (2013).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Tomografia komputerowa rentgenowskaskaningowa mikroskopia elektronowadetekcja elektronów wstecznie rozproszonychcyfrowe przetwarzanie obrazuklasteryzacja K-średnichanaliza rozkładu porowatościcharakterystyka chropowatości powierzchnimateriały cementowe
Wyznaczanie morfologii powierzchni kruszywa w międzyfazowej strefie przejściowej (ITZ)
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.