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扫描电子显微镜在可持续混凝土分析中的作用

2022-4-3 21:32| 发布者: everydayness| 查看: 279| 评论: 0

摘要: 扫描电子显微镜 (SEM) 是一种广泛用于各种行业分析的技术。发表在《国际科学、工程和技术创新研究杂志》上的最新研究侧重于将其用于对可持续混凝土的深入研究。本文详细介绍了 SEM 和可持续混凝土的基础知识以及最新 ...
         扫描电子显微镜 (SEM) 是一种广泛用于各种行业分析的技术。发表在《国际科学、工程和技术创新研究杂志》上的最新研究侧重于将其用于对可持续混凝土的深入研究。本文详细介绍了 SEM 和可持续混凝土的基础知识以及最新研究成果。


什么是扫描电子显微镜?
         扫描电子显微镜 (SEM) 是用于研究和分析微观结构形貌以及元素分析的最灵活的工具之一。捕获由场发射和样品相互作用产生的信号是 SEM 分析过程中图像生成的重要因素。
         SEM 涉及以聚焦光束的形式在基材表面轰击快速移动的高能粒子。
         材料表面和发射光束之间的相互作用揭示了关键特性,例如材料表面形貌、化学特性、结晶性质和成分的均匀性。

SEM 的优点和局限性
         就固体对象研究的适用性而言,可能没有其他设备可以与 SEM 相匹配。
         SEM 在所有需要对散装物体进行表征的领域中都是必不可少的。此外,当前的 SEM 以易于传输的电子文件形式输出数据。然而,使用 SEM 也存在某些限制。
         材料必须稳定并适合光学框架。水平尺寸的最大长度通常约为 10 厘米,而垂直方向的尺寸受到更多限制,很少超过 40 毫米。
此外,大多数设备需要标本在真空中保持稳定。SEM上的EDS传感器无法检测极光原子(氢,氦气和锂),并且许多类型的设备无法检测到具有少于11的原子数的物质原子。在典型的SEM中研究电绝缘材料时,必须添加导电层,除非设备能够在完全密封的状态下运行。

混凝土工业中SEM的利用
         在过去几年中,扫描电子显微镜已经很容易使用在具体研究中。SEM在“内在叙事”具体理解的进步方面得到了帮助。SEM技术与广泛利用的能量分散X射线光谱仪(EDS)的整合可以特别有益于识别混凝土中的碱骨料作用的具体问题。
         对于可持续的混凝土,SEM是一种用于研究微观结构行为和性能的乐器分析技术。除此之外,SEM可以与粒度分布(PSD)和X射线荧光(XRF)结合使用,用于可持续混凝土中的材料表征,其成分中再循环玻璃。

与混凝土的可持续性问题
         混凝土由各种物质组成,包括粘合剂,骨料和水。
         传统的波特兰水泥是混凝土(OPC)的主要粘合剂。然而,其制造产生了大量的二氧化碳排放。可以通过部分地替换OPC,熟料替换和使用替代能量来减少或避免涉及OPC的环境变量。
         从国内和工业运营中使用回收的污水作为混凝土淡水的替代品是一种选择。
         聚集体占混凝土体积的50-70%。为了应对总体可持续性问题,发现利用各种企业创建的碎片的方法可以帮助发现这些资产,并确保业务能够满足混凝土生产总量的市场预期。

研究成果
         来自印度的研究人员将他们的最新研究集中在可持续混凝土的分析上。替代材料被用作传统组成物质的替代品。水泥部分被粉煤灰(分别为 30% 和 35%)和硅灰(7.5% 和 10%)取代,而细骨料被人工砂取代。基于28天后产生的水合产物,分析了所有七种组合的形态和强度属性。
         对于典型的混凝土,发现CSH凝胶广泛分布在水合水泥浆体组合中,这是实际韧性的主要原因。观察到湿水泥浆料外表面上的波特兰特Ca(OH)2和方解石(Caco3)的发展。由于二氧化硅烟雾和粉煤灰的相互作用,加入7.5%SF,30%Fa和40%RCA的混合物导致抗压强度的相当大的增量。
          Mix-4 中的水化速率与标准混凝土混合物的水化速率相似,但矿物质成分的存在明显不同于 Mix-1,后者控制混凝土混合物的强度。
         可以合理地推断,混凝土的形态特征会影响混合料的抗拉和抗压性能。加入低成本成分,如硅灰、粉煤灰、再生粗骨料和 M 砂,改变了混凝土基体的性能,并改善了混凝土混合物的抗压强度。

可持续混凝土的未来
         可持续混凝土行业的未来取决于通过遵循专注于“3-R 战略”的彻底方法来减少“水泥”基材料的严重生态后果的能力。 
         该方法必须考虑降低功耗、排放水平以及大力和广泛使用旨在显着降低不可再生环境资产数量的废物的机会。
         确保可持续混凝土有效加工的一些策略包括通过火山灰和填料粉末减少粘合剂的总量、利用农业废弃物、将水产养殖作为 SCM(棕榈油燃料灰、玉米芯灰和叶灰),以及利用地质聚合物。所有这些被广泛研究的方法将确保可持续混凝土的安全未来。
         SEM分析一直是混凝土工业中使用的核心技术。一种可靠的自动对焦机制,可以调整成像因子可能是非常有价值的,在提供具有优异质量的混凝土物质的适当聚焦的SEM照片,与用户的技能程度无关。很多研究正在重点放弃成像时间,使样品制备容易简单,以及提高图像分辨率。简而言之,SEM分析对混凝土行业和进一步的进步是基础,其效率将改善。



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