روش آزمایش سریع، خودکار و مقرون به صرفه ای را برای دوام سیمان ایجاد می شود

5 جولای 2023 – توسط دانشگاه ایلینویز در اوربانا-شامپین

پروفسور نیشانت گرگ، ایستاده و دانشجوی فارغ التحصیل حسین کبیر از بینایی کامپیوتری برای ایجاد روشی سریع و راحت برای آزمایش دوام سیمان استفاده کردند که می تواند در صحرایی یا آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گیرد. اعتبار: میشل هاسل

مهندسان دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign آزمایش جدیدی ایجاد کرده‌اند که می‌تواند دوام سیمان را در چند ثانیه تا چند دقیقه پیش‌بینی کند، نه ساعت‌هایی که با استفاده از روش‌های فعلی طول می‌کشد. این آزمایش رفتار قطرات آب روی سطوح سیمانی را با استفاده از بینایی کامپیوتری روی دستگاهی که کمتر از 200 دلار قیمت دارد، اندازه گیری می کند. محققان گفتند مطالعه جدید می تواند به صنعت سیمان کمک کند تا به سمت کنترل کیفیت سریع و خودکار مواد خود حرکت کند.

نتایج این مطالعه که توسط استاد مهندسی عمران و محیط زیست ایلینویز Nishant Garg هدایت شد، ، در مجله npj Materials Degradation گزارش شده است. عنوان مقاله “پیش بینی سریع جذب اولیه سیمانی از طریق ترشوندگی سطح” است.

گارگ گفت: بتن یکی از پرمصرف ترین مواد در سیاره ما است و بعد از آب در رتبه دوم قرار دارد. “با گذشت زمان، بتن مورد استفاده برای ساخت زیرساخت های ما در طول زمان از طریق قرار گرفتن در معرض نمک های یخ زدا، چرخه های یخ زدگی و ذوب شدن، و ورود آب تخریب می شود – که همه اینها می تواند منجر به خوردگی میلگردهایی شود که برای تقویت سازه ها استفاده می شود. در نهایت، این منجر به شکست می شود، که گاهی اوقات فاجعه بار هستند، همانطور که در فروپاشی آپارتمان در سال 2021 در Surfside، فلوریدا، جایی که 98 نفر جان خود را از دست دادند.

گارگ گفت: یکی از آزمایش‌های کلیدی که برای پیش‌بینی دوام سیستم‌های سیمانی استفاده می‌شود، بر اساس توانایی مخلوط سیمان – مخلوطی از چسب و آب بر پایه سیمان – برای جذب آب است. جذب آب با دوام سیمان مرتبط است. هرچه خمیر سیمان متخلخل تر باشد، آب بیشتری را جذب می کند و در نهایت منجر به خوردگی میلگردهای تعبیه شده در بتن مسلح می شود.

یک آزمایش استاندارد، معروف به ASTM C1585، در آزمایشگاه با قرار دادن یک نمونه بتن حاوی خمیر سیمان در معرض آب انجام می‌شود، در حالی که یک تکنسین به طور مداوم «جذب‌پذیری» – یا مقدار آبی که نمونه جذب و منتقل می‌کند – با مشاهده تغییر وزن آن اندازه‌گیری می‌کند. برای چند ساعت، اگر نه چند روز.

در این مطالعه، دستگاه جدید جذب اولیه را با استفاده از بینایی کامپیوتری پیش‌بینی می‌کند تا ببیند یک قطره آب با چه سرعتی در چند ثانیه یا چند دقیقه اول جذب سطح می‌شود. گارگ گفت که این آزمایش بسیار خسته کننده تر از روش فعلی ASTM است و می تواند در پرواز در میدان یا آزمایشگاه انجام شود.

گارگ گفت: “ما آزمایش جدید را بر روی بیش از 60 نمونه منحصر به فرد انجام دادیم و همبستگی نسبتا خوبی بین نتایج ما و نتایج حاصل از روش تست معمولی ASTM وجود دارد.” بنابراین ما اکنون روش آزمایشی جدید خود را به عنوان جایگزینی برای آزمایش دوام سیستم های سیمانی در چند ثانیه پیشنهاد می کنیم.

علاوه بر اهمیت جذب قطرات، تیم تحقیقاتی همچنین دریافتند که زاویه اولیه تماس قطرات آب با سطح سیمان نیز مهم است.

گارگ گفت: “دینامیک جذب به سرعت تغییر می کند در حالی که قطرات آب روی سطح تغییر شکل می دهند.” پیچیدگی هایی مانند این ها همه در آزمون جدید ما لحاظ شده است.

این تیم در حال حاضر در حال کار بر روی روش هایی برای افزایش مقیاس آزمایش برای ملات ها و انواع بیشری از بتن است که از نظر بافتی و شیمیایی پیچیده تر هستند.

گارگ گفت: “نکته کلیدی این مطالعه این است که آزمایش دوام مصالح ساختمانی بسیار کند، خسته کننده و کاری فشرده است.” با در دسترس بودن فناوری‌هایی مانند بینایی و تحلیل کامپیوتری، می‌توانیم آزمایش‌هایی را توسعه دهیم که سریع‌تر، خودکار و راحت‌تر باشند.