ביטוי של פתרון נקבובית Cementitious וניתוח של ההרכב הכימי, Resistivity באמצעות פלואורסצנציה רנטגן
23 בספטמבר 2018
פרוטוקול זה מתאר את ההליך כדי להביע את הפתרון נקבובית טריים מן המידה של הקומפוזיציה יוניים שלה באמצעות פלואורסצנציה רנטגן ומערכות cementitious. ההרכב יוניים ניתן לחישוב נקבובית פתרון חשמל resistivity, אשר ניתן להשתמש, יחד עם resistivity חשמל בטון, כדי לקבוע את הגורם היווצרות.
המטרה הכוללת של הליך זה היא לתאר שיטה לתיאור פתרון נקבוביות טריות מערכת בסיס מלטנית מפלסטיק באמצעות מסנן גז חנקן בלחץ נירוסטה ולמדוד את ההרכב הכימי של פתרון הנקבוביות באמצעות ספקטרומטר פלואורסצנטי רנטגן פיזור אנרגיה. ההרכב היוני הכימי הנמדד על ידי XRF יכול לשמש לחישוב ההתנגדות החשמלית של פתרון הנקבוביות, אשר לאחר מכן ניתן להשתמש בשילוב עם התנגדות חשמלית של בטון כדי לקבוע את גורם היווצרות. מאז XRF הוא מכשיר נפוץ בתעשיית המלט, שיטה זו עלולה לאפשר ליצרני מלט להשתמש בכלי כבר לרשותם כדי לספק מידע נוסף על פתרון הנקבוביות מלט כגון הרכב יוני התנגדות עבור יישומים רבים עלות נמוכה יותר זמן הבדיקה מאשר שיטות קונבנציונליות.
בעיקרו של דבר, שיטה זו יכולה להרחיב את היישומים לשימוש XRF עבור מגוון רחב של מחקרי מלט ובטון. כדי להתחיל בהליך זה, בדוק כי הרכיבים הבודדים של מחלץ פתרון הנקבוביות נקיים ויבשים. לאחר מכן, להרכיב את מחלץ פתרון נקבוביות על פי הוראות היצרן.
ודא שאין עיוותים גלויים במסנן התאית. לאחר מכן, מוסיפים את הדבק הטרי לתוך התא הראשי. הקפד להשאיר לפחות סנטימטר אחד מלמעלה בחינם.
לאחר מכן, לחבר את מחלץ פתרון נקבוביות למקור החנקן ולאטום את התא הראשי. השתמש במיכל נקי כדי לאסוף את פתרון הנקבוביות. פתח את השסתום של מיכל החנקן.
השתמש gage הלחץ כדי לווסת את הלחץ ל 200 קילופסקלים. לשמור על לחץ מתמיד לתקופה של חמש דקות. מעבירים את תספורת הנקבוביות למזרק חמישה מיליליטר.
הקפד להוציא את כל בועות האוויר במזרק. לאטום את המזרק עם כובע מחט. יש לבדוק מיד או לאחסן בתוך תא של חמש מעלות צלזיוס עד לבדיקה.
הרכב את המכולות לבדיקת הפתרון. ודא כי צילינדרים פלסטיק נקיים ויבשים. מניחים את סרט הפוליפרופילן על גבי הצילינדר הגדול יותר.
הכנס את הצילינדר הקטן יותר על גבי הצילינדר הגדול יותר. לדחוף למטה על הצילינדר הקטן יותר, לחיצה על הסרט בין לבין. ודא שהסרט חלק ואין לו קרעים או עיוותים.
המינים היוניים העיקריים הקיימים בתספורת הנקבוביות הדרושים לחישוב ההתנגדות החשמלית של פתרון הנקבוביות הם נתרן, אשלגן, סידן, סולפט והידרוקסיד. התוצאות מניתוח XRF יראה את הריכוז של יוני נתרן, אשלגן, סידן וגופרית. להזריק לפחות שני גרם של מדגם פתרון הנקבוביות במיכל הבדיקה התאספו.
לאטום את המיכל עם מכסה. השאירו את המיכל עם הפתרון על מגבת נייר במשך שתי דקות. תבדקו שלסרט אין דליפה.
מקם את הדגימה בתוך מחזיק הדגימה XRF וסגור את ה- XRF. לנתח את המדגם עבור הרכב יוני. סדרה של חישובים הושלמו לאחר מכן כדי לקבל את הריכוז של גופרתי ו hydroxide ions ואת ההתנגדות החשמלית של פתרון הנקבוביות.
ראשית, השתמש stoichiometry כדי לחשב את הריכוז של היונים הגופרית בהתבסס על הריכוז של היונים הגופרית שזוהו על ידי XRF. לאחר מכן, השתמש איזון תשלום כדי לחשב את הריכוז של הידרוקסידים בתספורת הנקבוביות. לאחר קבלת כל הריכוזים היוניים של חמשת המינים היוניים נחשב, להמיר את הריכוזים היוניים מחלקים למיליון שומה לליטר בהנחה צפיפות של 1, 000 גרם לליטר.
ולבסוף, להשתמש במודל שפותח על ידי סניידר ואחרים כדי לחשב את ההתנגדות החשמלית של פתרון הנקבוביות. תוצאה מייצגת של פתרון הנקבוביות המבוטא במזרק האטום מוצגת לעיסה מלט עם יחס מים למלט של 0.36 ב 10 דקות של ביטוי. טבלה עם תוצאות מייצגות להרכב יוני ונגדיות מוצגת עבור הדבק מלט עם יחס מים למלט של 0.36 ב 10 דקות של ביטוי.
לאחר צפייה בסרטון זה, אתה צריך הבנה טובה של איך להביע פתרון נקבוביות טרי מדגם הדבק פלסטיק באמצעות מסנן גז חנקן בלחץ כדי למדוד את ההרכב הכימי פתרון נקבוביות באמצעות ספקטרומטר ספסל רנטגן פיזור אנרגיה. מן הערכים הנמדדים של XRF, אתה צריך לקבל את הריכוזים היוניים של המינים היוניים העיקריים הקיימים בתספור הנקבוביות ולחשב את ההתנגדות החשמלית של פתרון הנקבוביות. מידע זה יכול לשמש בסופו של דבר בשילוב עם התנגדות חשמלית של בטון כדי לחשב את גורם היווצרות עבור יישומים אחרים עמידות בטון מחקרים קונקרטיים.
אם מבוצע כראוי ובבטחה, הליך זה צריך לקחת לא יותר מ 20 דקות מתחילתו ועד סופו.
סקירה כללית
פרוטוקול זה מפרט שיטה להפקת תמיסת נקבוביות טרייה ממערכות צמנטיות ומדידת הרכבה היוני באמצעות פלואורסצנציית קרני רנטגן (XRF). ההרכב היוני חיוני לחישוב התנגדות החשמלית של תמיסת הנקבוביות, אשר יחד עם ההתנגדות החשמלית של הבטון, מסייעת בקביעת מקדם התצורה.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- כימיה של מלט
- עמידות בטון
- מדע החומרים
רקע
- השיטה עושה שימוש במסנן גז חנקן בלחץ עשוי פלדת אל-חלד.
- XRF הוא כלי נפוץ בתעשיית המלט לניתוח כימי.
- הבנת ההרכב היוני מסייעת בהערכת ביצועי הבטון.
- גישה זו מציעה חלופה חסכונית לשיטות בדיקה מסורתיות.
מטרת המחקר
- לספק שיטה מהימנה למיצוי וניתוח של תמיסת נקבוביות מחומרים צמנטיים.
- לאפשר חישוב של התנגדות חשמלית של תמיסות נקבוביות.
- לשפר את ההבנה של הקשר בין תכונות תמיסות הנקבוביות לבין עמידות הבטון.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הרכבת ממיץ תמיסות נקבים בהתאם להוראות היצרן.
- שימוש בגז חנקן להפעלת לחץ ושאיבת תמיסות הנקבים.
- ניתוח של ההרכב היוני באמצעות ספקטרומטר פלואורסצנציית רנטגן עם פיזור אנרגיה (EDXRF).
- חישוב התנגדות חשמלית על בסיס ריכוזי היונים.
תוצאות עיקריות
- מיצוי מוצלח של תמיסת הנקבוביות מתוך בליטת צמנט בעלת יחס מים-צמנט ספציפי.
- מדידה של מינים יוניים מרכזיים, כולל נתרן, אשלגן, סידן, סולפט והידרוקסיד.
- חישוב התנגדות חשמלית על בסיס ריכוזים יוניים שנמדדו.
- הדגמה של יעילות השיטה והשמיות שלה במחקרי בטון.
מסקנות
- השיטה המתוארת מספקת אמצעי מהיר ויעיל לניתוח תכונות תמיסות הנקבים.
- התוצאות יכולות לסייע בהערכות עמידות בטון וביישומים קשורים.
- ניתן לשלב פרוטוקול זה בתהליכי בדיקת מלט קיימים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
קביעה מהירה ומדויקת של הרכב תמיסת הנקבוביות בחומרים צמנטיים ושל ההתנגדות החשמלית שלהם היא קריטית עבור צוותי מדע החומרים המבצעים אופטימיזציה לעמידות ולביצועים של בטון. שיטה זו מנצלת פלואורסצנציית קרני רנטגן (XRF) כדי לספק פרופילים יוניים כמותיים ונתוני התנגדות, ובכך תומכת במידול חזוי ובצמצום סיכונים מכניסטיים במחקר ופיתוח של חומרי בנייה. שילוב מדידות אלה מאפשר קבלת החלטות מושכלת יותר בנקודות מפתח בתהליכי פיתוח החומרים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר הערכה כמותית של מינים יוניים הרלוונטיים להיפותזות על ביצועי החומר.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי הבהרת הקשר בין הכימיה של תמיסת הנקבוביות לבין העמידות של הבטון.
- מסייע בביסוס ביטחון חיזוי בבחירת חומרים ובאסטרטגיות פורמולציה.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מספק מדידה סטנדרטית וניתנת לשחזור של ההרכב היוני למחקרים השוואתיים.
- מספק תוצאות כמותיות מהירות המתאימות לסריקה של תערובות בטון בקיבולת גבוהה.
- מאפשר הערכה מהימנה של השפעת שינויים בחומרים ותוספים על תכונות תמיסור הנקבוביות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מסנכרן מדידות מעבדה עם מדדי עמידות מהעולם האמיתי באמצעות חישובי התנגדות ופקטור תבנית (formation factor).
- תומך ברצף של תהליכים, החל משלב גילוי החומרים המוקדם ועד לתיקוף פרה-קליני של ביצועי הבטון.
- מפחית סיכונים בקידום פורמולציות חדשות על ידי אספקת תובנה מכניסטית לגבי הובלה יונית ועמידות.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד (Pipeline)
תהליך עבודה זה, המבוסס על XRF, מתאים משלב הגילוי המוקדם ועד לתיקוף חומרים פרה-קליני, ומאפשר אופטימיזציה איטרטיבית וקידום של מערכות צמנטיות מותאם סיכון.
- ביולוגיה של הגילוי: פרופיל יוני כמותי תומך בבדיקת השערות ובהבנה מכניסטית של התנהגות החומר.
- סריקה: פלטי XRF סטנדרטיים מאפשרים השוואה הדירה בין פורמולציות ומנות שונות.
- אנליטיקה: מספקת מדידות ישירות וערכי התנגדות חישובים לקבלת החלטות חסונות מבוססות נתונים.
- מחקר תרגומי: מקשר בין נתונים יוניים מהמעבדה לתוצאות עמידות רלוונטיות לשטח באמצעות ניתוח מקדם התצורה.
- שימוש חוזר ארגוני: מיכשור ופרוטוקולי XRF הם בעלי יישום רחב בתוכניות מו"פ של צמנט ובטון.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בניבוי ומפחית עמימות בהערכת ביצועי חומרים.
- ערך תפעולי: מייעל תהליכי עבודה באמצעות מדידות מהירות, חסכוניות וניתנות לשחזור.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות טובה יותר לגבי המשך פיתוח (go/no-go) והקצאת הון במסלולי פיתוח חומרים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתיעדוף מותאם-סיכון ובקידום של פורמולציות צמנטיות חדשות.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בתפעול XRF ובניתוח יוני.
- נדרש גישה למכשור XRF מכויל ותשתיות להכנת דגימות.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של טיפול בדגימות ופירוש נתונים.
- ניתן להתאמה למערכות צמנטיות שונות באמצעות כיול ותיקוף מתאימים.
- שלמות הדגימה ועיבוד מהיר הם קריטיים כדי לצמצם ארטיפקטים של התאיידות וקרבונציה.
