Резюме
Бетонът служи като основен материал в строителното инженерство и неговите характеристики пряко влияят върху структурната безопасност и икономическа ефективност. Суперпластификаторите действат като ключови химически добавки за подобряване на цялостните му свойства. Поликарбоксилатен суперпластификатор демонстрира забележителни предимства в скоростта на намаляване на водата и задържането на спад поради уникалната си молекулярна структура. Недостигът на естествен пясък доведе до широкото използване на произведен пясъчен бетон, но високото му съдържание на прах от камъни и грапавата текстура на повърхността често причиняват лоша обработваемост.
Тази статия изследва ефектите на поликарбоксилатните суперпластификатори върху произведения пясъчен бетон, докато съотношението на пясъка е фиксирано на 44,56%. Освен това се провежда цялостен триизмерен сравнителен анализ, обхващащ базовата линия, базираните на нафталин и поликарбоксилатни групи, за да се осигури научна основа за инженерни приложения.
1. Суровини
- Цимент: Беше избран обикновен портланд цимент Conch P.O 42.5R.
Таблица 1 Основен химичен състав на цимента
| Компонент | CaO | SiO₂ | Al2O3 | Fe2O3 | SO₃ | MgO |
| Съдържание / % | 63.6 | 20.8 | 5.3 | 3.1 | 2.2 | 2.6 |
Таблица 2 Физични свойства на цимента
| Вещ | Необходимост от вода за нормална консистенция / % | Първоначално време за настройка / мин | Време за окончателно втвърдяване / мин | 28d Якост на натиск / MPa | 28d Якост на огъване / MPa |
| Стойност | 27,0 | 165 | 220 | 51.6 | 8.6 |
- Инертни материали: Натрошен камък от варовик с непрекъсната градация (5 mm до 25 mm) служи като едър инертен материал. Пясък, произведен от варовик, отговарящ на стандартите за клас II, служи като фин агрегат.
- Поликарбоксилатен суперпластификатор: Автономно синтезиран продукт с 41% съдържание на твърдо вещество и модифицирани полиетерни странични вериги беше приложен за оптимизиране на дисперсията на каменен прах. За сравнителна оценка бяха създадени суперпластификатор на базата на нафталин и празна контролна група.
- Вода за смесване: Използвана е стандартна чешмяна вода, отговаряща на разпоредбите на JGJ 63.
2. Експериментална методология
- Смесен дизайн: Произведеният пясъчен бетон C30 е проектиран с оптимизирано съотношение на пясък от 44,56%, за да се балансира течливостта и кохезията.
- Стандарти за изпитване: Параметрите за слягане, задържане на слягане, якост на натиск, якост на опън при разцепване и издръжливост бяха тествани съгласно стандартните национални указания.
- Микроскопски анализ: Сканираща електронна микроскопия (SEM) и рентгенова дифракция (XRD) бяха използвани за анализиране на хидратационни продукти и микроструктури.
3. Експериментални резултати и анализ
Работоспособност
Поликарбоксилатните суперпластификатори драстично подобряват подвижността на сместа. По-конкретно, доза от 0,22% постига степен на намаляване на водата от 31,8%, значително превъзхождайки алтернативите, базирани на нафталин. Нещо повече, процентът на загуба за 1 час спада рязко от 69,4% в базовата група до само 10,5%, показвайки изключително запазване на течливостта.
Таблица 3 Ефект на поликарбоксилатен суперпластификатор върху обработваемостта на произведения пясъчен бетон
| Тип суперпластификатор | Дозировка/% | Консумация на вода / (kg/m³) | Скорост на намаляване на водата / % | Първоначално спадане / mm | 1h спад / mm | Степен на загуба на спад / % | Време на потока / s | 1h време на потока / s |
| Контролна група | 0 | 192 | 0 | 180 | 55 | 69.4 | 18 | 35 |
| Суперпластификатор на нафталинова основа | 1.20 | 162 | 15.6 | 185 | 115 | 37.8 | 15 | 28 |
| Поликарбоксилатен суперпластификатор | 0.22 | 131 | 31.8 | 190 | 170 | 10.5 | 12 | 16 |
Механични свойства
Оптимизираният якост на натиск се възползва значително от подобреното уплътняване на сместа и намалената порьозност. На 7 и 28 дни бетонът, включващ поликарбоксилатни суперпластификатори, показва увеличение на якостта на натиск съответно с 45,3% и 35,3%, заедно със забележими подобрения в якостта на опън при разцепване.
Таблица 4 Ефект на различни суперпластификатори върху механичните свойства на бетона
| Тип суперпластификатор | 7d Якост на натиск / MPa | 28d Якост на натиск / MPa | 7d Якост на опън при разцепване / MPa | 28d Якост на опън при разцепване / MPa |
| Контролна група | 21.2 | 30.6 | 2.08 | 2.55 |
| Суперпластификатор на нафталинова основа | 28,0 | 39.3 | 2.18 | 2,75 |
| Поликарбоксилатен суперпластификатор | 30.8 | 41.4 | 2.61 | 3.25 |
Издръжливост
Синергичният ефект от високото намаляване на водата и оптималното съотношение на пясъка усъвършенства структурата на порите. Следователно бетонът устойчивост на пропускливост достига $ge P10$, устойчивостта на замръзване-размразяване достига $ge F200$, а дълбочината на карбонизация намалява с 64,0%, което значително удължава експлоатационния живот на конструкцията.
Таблица 5 Ефект на различни суперпластификатори върху издръжливостта на бетона
| Тип суперпластификатор | Степен на непропускливост | Стабилно налягане на просмукване / MPa | Коефициент на дифузия на хлоридни йони / ( | Степен на устойчивост на замръзване | 200 цикъла на замразяване-размразяване Скорост на загуба на маса / % | 200 цикъла на замразяване-размразяване Относителна скорост на загуба на динамичен модул / % | 28d дълбочина на карбонизация / мм | Скорост на намаляване на дълбочината на карбонизация / % | 28d вътрешна pH стойност |
| Контролна група | ≤P6 | 0.58 | 2.6 | ≤F150 | 5.5 | 43.2 | 7.5 | / | 11.0 |
| Суперпластификатор на нафталинова основа | P8 | 0.78 | 1.8 | F180 | 4.9 | 39,0 | 4.8 | 36,0 | 11.4 |
| Поликарбоксилатен суперпластификатор | ≥P10 | 1.02 | 1.1 | ≥F200 | 3.3 | 27.8 | 2.7 | 64,0 | 12.1 |
4. Инженерно приложение
Приложено към проекта за разширяване на пътя на Donghua Town, оптимизиран C30 бетон микс гарантира плавно изпомпване през фазите на строителството при висока температура.
От икономическа гледна точка разходите за материали на кубичен метър са намалели с 10,7% в сравнение с базовата линия, ефективността на строителството се е повишила със 161,3%, а разходите за 30-годишна поддръжка са намалели със 76,3%. От екологична гледна точка, въглеродните емисии са намалели значително, подкрепяйки целите на устойчивото строителство.
5. Заключение
- Поликарбоксилатните суперпластификатори ефективно разрешават предизвикателствата, свързани с обработваемостта в произведения пясъчен бетон, като постигат високо намаляване на водата и превъзходно задържане на слягане.
- Механичните якости и показателите за дългосрочна издръжливост претърпяват дълбоки подобрения, минимизирайки микропукнатините и порьозността.
- Полевите приложения потвърждават изключителната техническа и икономическа жизнеспособност, което прави технологията силно препоръчителна за широко разпространено инженерно популяризиране.