Wykrywanie rozpuszczalnego w wodzie rozkładu chlorków w zaczynach cementowych w bardzo precyzyjny sposób
21 listopada 2017
Przedstawiono protokół uzyskiwania profilu chlorków rozpuszczalnych w wodzie przy użyciu metody mielenia o wysokiej precyzji.
Ogólnym celem tej procedury jest zastosowanie zaawansowanej metody mielenia w celu dokładnego uzyskania rozkładu chlorków wzdłuż głębokości zaczynu cementowego w cyklicznych warunkach mokrych i suchych. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie transportu chlorków dotyczące sposobu uzyskiwania profili chlorkowych o wysokiej dokładności. Główną zaletą tej techniki jest to, że dokładność rozkładu chlorków na głębokości może ulec znacznej poprawie.
Aby rozpocząć przygotowanie próbki, użyj pędzla, aby usunąć wszystkie zanieczyszczenia i kurz z formy o wymiarach 70 milimetrów na 70 milimetrów na 70 milimetrów. Pokryj wewnętrzne powierzchnie formy olejem napędowym zapobiegającym rozprzestrzenianiu się formy. Następnie kolejno umieść 1 000 gramów wody dejonizowanej i 2 000 gramów cementu w pięciolitrowym garnku do mieszania.
Zabezpiecz garnek na betoniarce i mieszaj z prędkością 65 obr./min przez 90 sekund. Pozostaw mieszaninę na 30 sekund, zeskrobując pastę z wewnętrznych ścianek i zwracając pastę do masowej mieszanki. Następnie mieszaj z prędkością 130 obr./min przez 60 sekund.
Wyjmij garnek do mieszania z betoniarki i wlej pastę cementową do formy. Wrzuć pozostałą pastę do formy za pomocą noża skrobakowego. Umieść wypełnioną formę na stole wibracyjnym i wibruj formę przez 10 sekund, aby zagęścić pastę.
Następnie uszczelnij formę folią spożywczą, aby zapobiec utracie wody do parowania. Pozostaw cement w temperaturze pokojowej na 24 godziny. Następnie wyjmij próbkę stwardniałej pasty cementowej z formy.
Utwardzaj próbkę w temperaturze 23 stopni Celsjusza w 95% wilgotności względnej przez 60 dni. Następnie zamocuj utwardzoną próbkę na precyzyjnej maszynie do cięcia. Odetnij płytę o grubości 20 milimetrów od powierzchni, która nie stykała się z formą, aby utworzyć próbkę o wymiarach 70 milimetrów na 70 milimetrów na 50 milimetrów.
Świeżo wycięta powierzchnia będzie powierzchnią ekspozycji. Uszczelnij pozostałe pięć stron próbki płynną żywicą epoksydową. Pozostaw żywicę do stwardnienia na powietrzu przez 24 godziny.
Umieść próbkę na jednocentymetrowych przekładkach w plastikowym pudełku powierzchnią ekspozycyjną skierowaną w dół. Dodaj 3,5% masowo roztwór chlorku sodu i wody dejonizowanej do pudełka, aż poziom roztworu znajdzie się około jednego centymetra powyżej powierzchni ekspozycji. Zwróć uwagę na czas, w którym roztwór chlorku sodu został wlany do pudełka.
Uszczelnij pudełko folią z tworzywa sztucznego o grubości 0,25 milimetra, aby zapobiec zmianom stężenia spowodowanym parowaniem wody. Przechowuj pudełko w stałej temperaturze 23 stopni Celsjusza w wilgotności względnej 65% przez 24 godziny od momentu dodania roztworu chlorku sodu. Następnie wyjmij próbkę z pudełka i delikatnie wytrzyj roztwór ręcznikiem papierowym.
Pozostaw próbkę w temperaturze 23 stopni Celsjusza przy wilgotności względnej 65% na sześć dni do wyschnięcia. Powtórz 24-godzinne zanurzenie powierzchni ekspozycji w 3,5% roztworze chlorku sodu i sześciodniowy okres suszenia jeszcze 11 razy, w sumie 12 cykli. Po 12. cyklu pracy na mokro i na sucho zamocuj próbkę na podstawie precyzyjnej szlifierki CNC wyposażonej w nóż ze stopu tytanu.
Umieść papier do zbierania proszku wokół próbki. Skonfiguruj automatyczny protokół mielenia, aby zmielić próbkę w serii warstw z 60-sekundową przerwą między każdą warstwą. Następnie rozpocznij proces mielenia.
Odzyskuj proszek podczas każdej 60-sekundowej przerwy i wymień papier zbierający na następną warstwę. Próbki proszku należy przechowywać w oddzielnych pojemnikach. Odzyskuj proszek podczas każdej 60-sekundowej przerwy i wymień papier zbierający na następną warstwę.
Upewnij się, że możesz zakończyć zbieranie proszku w ciągu 60-sekundowej przerwy przed utworzeniem następnej warstwy. Po zakończeniu procesu zmiel każdą próbkę proszku za pomocą moździerza i tłuczka, aż próbka będzie mogła zostać przesiana przez sito o wielkości 80 mikronów. Przesiane próbki suszyć w temperaturze 105 stopni Celsjusza przez dwie godziny.
Następnie umieść dwa gramy suchej próbki w 100-mililitrowej plastikowej butelce. Dodaj 50 mililitrów wody dejonizowanej i zakręć butelkę. Energicznie wstrząsnąć butelką, aby upewnić się, że próbka i woda są dokładnie wymieszane.
Umieść butelkę na automatycznym wibratorze i wibruj butelkę przez 24 godziny, aby rozpuścić rozpuszczalne w wodzie chlorki. Przefiltrować roztwór przez bibułę filtracyjną i umieścić dwie 10-mililitrowe porcje filtratu w kolbach stożkowych. Dodać dwie krople roztworu fenoloftaleiny do każdej kolby stożkowej.
Dodaj rozcieńczony kwas siarkowy do każdego roztworu, aż roztwory staną się bezbarwne. Następnie dodać 10 kropli wskaźnika chromianu potasu do jednej kolby i natychmiast miareczkować roztworem azotanu srebra. Podczas miareczkowania należy ręcznie wstrząsnąć kolbą stożkową, aby upewnić się, że azotan srebra szybko reaguje z jonami chlorkowymi.
Przerwij miareczkowanie, gdy roztwór wydaje się czerwonawy, a kolor nie blaknie. Zapisz objętość spożytego roztworu azotanu srebra. Pamiętaj, aby przerwać miareczkowanie, gdy roztwór stanie się czerwonawy, a kolor nie blaknie.
Powtórzyć proces miareczkowania z drugą kolbą. Obliczyć zawartość chlorków rozpuszczalnych w wodzie dla każdej kolby i uśrednić wyniki. Profile chlorków rozpuszczalnych w wodzie stworzono dla dwóch próbek pasty cementowej, z których pobierano próbki w odstępach 0,5 milimetra i dwóch milimetrów.
Krzywe zostały wyposażone w funkcję błędu drugiego prawa Ficka, a współczynnik dyfuzji chlorków został obliczony dla każdego profilu. Podczas pobierania próbek w odstępach dwóch milimetrów zawartość chlorków w próbce pasty cementowej wydawała się zmniejszać monotonicznie wraz z głębokością. Jednak przy pobieraniu próbek w odstępach 0,5 milimetra okazało się, że zawartość chlorków osiąga maksimum przed spadkiem.
Znacząca różnica we współczynnikach dyfuzji chlorków i kształtach krzywych sugerowała, że dwumilimetrowe odstępy były zbyt duże, aby uzyskać dokładny profil chlorku dla tej pasty, co pokazuje, jak ważne są małe, precyzyjne odstępy. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak uzyskać wysoce precyzyjne profile chlorkowe za pomocą tej metody szlifowania. Powinien być pomocny zarówno w badaniach, jak i pracach terenowych dotyczących trwałości materiałów na bazie cementu.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia protokół uzyskiwania profilu chlorków rozpuszczalnych w wodzie z wykorzystaniem metody mielenia o wysokiej precyzji. Technika ta ma na celu zwiększenie dokładności pomiarów rozkładu chlorków w paście cementowej poddanej cyklicznym warunkom zwilżania i suszenia.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Inżynieria Chemiczna
- Inżynieria Materiałowa
- Inżynieria Środowiska
Wstęp
- Transport chlorków ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia trwałości materiałów cementowych.
- Dokładne profile chlorków są niezbędne do oceny ryzyka korozji w żelbecie.
- Tradycyjne metody mogą charakteryzować się niską precyzją w pomiarze rozkładu chlorków.
- Niniejsze badanie wprowadza nowatorską metodę szlifowania w celu poprawy dokładności pomiarów.
Cel badania
- Opracowanie wysokoprecyzyjnej metody pomiaru profili chlorkowych.
- Zbadanie rozkładu chlorków w paście cementowej w zmiennych warunkach wilgotności.
- Odpowiedź na kluczowe pytania z zakresu transportu chlorków.
Zastosowane metody
- Przygotowanie próbek obejmuje czyszczenie i powlekanie form olejem oddzielającym.
- Wodę dejonizowaną i cement miesza się w określonym stosunku.
- W celu uzyskania profili chlorkowych stosuje się metodę szlifowania.
- Pomiary są wykonywane w kontrolowanych cyklicznych warunkach zwilżania i suszenia.
Główne wyniki
- Nowa metoda znacznie poprawia dokładność pomiarów rozkładu chlorków.
- Wyniki wskazują na bardziej wiarygodny profil chlorkowy w porównaniu do technik tradycyjnych.
- Technikę tę można zastosować do różnych materiałów cementowych.
- Otrzymane wyniki przyczyniają się do lepszego zrozumienia mechanizmów transportu chlorków.
Wnioski
- Zaawansowana metoda szlifowania jest skuteczna w określaniu profilu chlorków.
- Poprawiona dokładność może prowadzić do lepszych ocen trwałości materiałów.
- Niniejsze badanie stanowi podstawę do dalszych analiz w zakresie transportu chlorków.
Najczęściej Zadawane Pytania
Znaczenie dla przemysłu
Dokładny pomiar rozkładu chlorków jest kluczowy dla oceny trwałości i ryzyka korozji materiałów cementowych stosowanych w infrastrukturze. Ta wysokoprecyzyjna metoda szlifowania umożliwia wiarygodne profilowanie zawartości chlorków rozpuszczalnych w wodzie, co wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka w prognozowaniu właściwości materiałów. Podejście to zwiększa pewność predykcji w modelowaniu trwałości poprzez ograniczenie błędu pomiarowego podczas procesu proszkowania, który jest kluczowym etapem w procedurach profilowania chlorków.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie mechanizmów transportu chlorków poprzez profilowanie głębokości o wysokiej rozdzielczości.
- Wartość operacyjna: Zmniejsza zmienność w przygotowaniu próbek poprzez minimalizację błędu sproszkowania.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Umożliwia uzyskanie ilościowych, powtarzalnych pomiarów stężenia chlorków w określonych odstępach głębokości.
- Wartość operacyjna: Wspiera standaryzację analizy poprzez zautomatyzowane, warstwowe szlifowanie z zachowaniem spójnej kontroli grubości.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Ujawnia niemonotoniczne wzorce rozkładu chlorków, których nie można wykryć przy zastosowaniu rzadkiego próbkowania, co pozwala na lepsze zrozumienie mechanizmów procesu.
- Wartość operacyjna: Umożliwia zachowanie ciągłości od profilowania w skali odkrywczej po prognostyczne oceny trwałości.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum procesu badawczego, dostarczając wysokiej wierności profilów chlorków, które stanowią podstawę do późniejszego modelowania trwałości oraz oceny ryzyka w systemach cementowych.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących zachowania transportu chlorków w cyklicznych warunkach zwilżania i wysychania.
- Przesiewanie: Dostarcza próbek w postaci proszku gotowych do analizy, przy minimalnym błędzie przygotowania i wysokiej rozdzielczości głębokości.
- Analityka: Generuje ilościowe dane o zawartości chlorków, odpowiednie do dopasowania krzywych i obliczenia współczynnika dyfuzji.
- Badania translacyjne: Łączy rozkład chlorków w mikroskali z prognozami trwałości w makroskali.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia powtarzalny protokół mielenia dla spójnego profilowania chlorków w różnych partiach materiałów i badaniach.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększenie pewności predykcyjnej w modelowaniu transportu chlorków dzięki redukcji szumów pomiarowych.
- Wartość operacyjna: Standaryzacja i powtarzalność dzięki zautomatyzowanemu mieleniu oraz pobieraniu próbek w stałych odstępach.
- Wartość strategiczna: Lepsze podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu prac (go/no-go) przy wyborze materiałów poprzez uchwycenie rzeczywistych cech rozkładu chlorków.
- Wpływ na portfolio: Optymalizacja rozwoju formulacji cementowych z uwzględnieniem ryzyka na podstawie dokładnej oceny ryzyka korozji.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w technikach precyzyjnego szlifowania oraz miareczkowania chlorków.
- Zależne od wysokoprecyzyjnego sprzętu do szlifowania CNC z możliwością kontroli warstw.
- Wymaga zastosowania zestandaryzowanych protokołów obchodzenia się z proszkami i przesiewania w celu zapewnienia jednorodności próbek.
- Wiąże się z koniecznością koordynacji działań między zespołami odpowiedzialnymi za przygotowanie materiałów a zespołami zajmującymi się chemią analityczną.
- Ograniczone koniecznością posiadania infrastruktury do cyklicznego kondycjonowania w warunkach mokrych i suchych w celu symulacji warunków ekspozycji.
