Περίληψη

Το σκυρόδεμα χρησιμεύει ως βασικό υλικό στην οικοδομική μηχανική και η απόδοσή του επηρεάζει άμεσα τη δομική ασφάλεια και την οικονομική απόδοση. Οι υπερρευστοποιητές δρουν ως βασικά χημικά πρόσθετα για τη βελτίωση των συνολικών ιδιοτήτων του. Πολυκαρβοξυλικό υπερπλαστικό παρουσιάζει αξιοσημείωτα πλεονεκτήματα στους ρυθμούς μείωσης του νερού και στη συγκράτηση της καθίζησης λόγω της μοναδικής μοριακής του δομής. Οι ελλείψεις φυσικής άμμου έχουν οδηγήσει στην ευρεία χρήση της κατασκευασμένο σκυρόδεμα άμμου, αλλά η υψηλή περιεκτικότητα σε σκόνη πέτρας και η τραχιά υφή της επιφάνειας συχνά προκαλούν κακή εργασιμότητα.

Αυτή η εργασία διερευνά τις επιδράσεις των πολυκαρβοξυλικών υπερρευστοποιητών στο βιομηχανοποιημένο αμμοσκυρόδεμα ενώ καθορίζει την αναλογία άμμου στο 44,56%. Επιπλέον, διενεργείται μια ολοκληρωμένη τρισδιάστατη συγκριτική ανάλυση - που εκτείνεται σε ομάδες βάσης, βασισμένες σε ναφθαλίνη και πολυκαρβοξυλικές ομάδες - για να παρέχει μια επιστημονική βάση για εφαρμογές μηχανικής.

1. Πρώτες Ύλες

• Τσιμέντο: Επιλέχθηκε απλό τσιμέντο Portland Conch P.O 42.5R.

Πίνακας 1 Κύρια Χημική Σύνθεση Τσιμέντου

Συστατικό	CaO	SiO2	Al2O3	Fe2O3	SO3	MgO
Περιεχόμενο / %	63.6	20.8	5.3	3.1	2.2	2.6

Πίνακας 2 Φυσικές Ιδιότητες Τσιμέντου

Είδος	Απαίτηση νερού για κανονική συνοχή / %	Χρόνος αρχικής ρύθμισης / λεπτό	Χρόνος τελικής ρύθμισης / λεπτό	28d Αντοχή σε θλίψη / MPa	28d Καμπτική αντοχή / MPa
Αξία	27.0	165	220	51.6	8.6

• Αδρανή: Ασβεστόλιθος συνεχούς διαβάθμισης θρυμματισμένη πέτρα (5mm έως 25mm) χρησιμεύει ως χοντρό αδρανή. Η άμμος από ασβεστόλιθο που πληροί τα πρότυπα Κλάσης ΙΙ χρησίμευσε ως λεπτόκοκκο αδρανή.
• Πολυκαρβοξυλικό υπερπλαστικό: Εφαρμόστηκε προϊόν αυτόνομης σύνθεσης με 41% περιεκτικότητα σε στερεά και τροποποιημένες πλευρικές αλυσίδες πολυαιθέρα για τη βελτιστοποίηση της διασποράς της πέτρας σε σκόνη. Δημιουργήθηκε ένας υπερρευστοποιητής με βάση τη ναφθαλίνη και μια κενή ομάδα ελέγχου για συγκριτική αξιολόγηση.
• Ανάμιξη νερού: Χρησιμοποιήθηκε τυπικό νερό βρύσης που συμμορφώνεται με τους κανονισμούς JGJ 63.

2. Πειραματική Μεθοδολογία

• Μίξη σχεδίου: Το αμμομπετόν που κατασκευάζεται C30 σχεδιάστηκε με βελτιστοποιημένη αναλογία άμμου 44,56% για εξισορρόπηση της ρευστότητας και της συνοχής.
• Πρότυπα δοκιμής: Οι παράμετροι καθίζησης, συγκράτησης καθίζησης, αντοχή σε θλίψη, αντοχή σε εφελκυσμό σε διάσπαση και ανθεκτικότητα δοκιμάστηκαν σύμφωνα με τις τυπικές εθνικές οδηγίες.
• Μικροσκοπική ανάλυση: Ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και περίθλαση ακτίνων Χ (XRD) χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση προϊόντων ενυδάτωσης και μικροδομών.

3. Πειραματικά Αποτελέσματα και Ανάλυση

Απόδοση εργασιμότητας

Οι πολυκαρβοξυλικοί υπερρευστοποιητές βελτιώνουν δραστικά την κινητικότητα του μείγματος. Συγκεκριμένα, μια δόση 0,22% επιτυγχάνει ποσοστό μείωσης του νερού 31,8%, ξεπερνώντας σημαντικά τις εναλλακτικές που βασίζονται στη ναφθαλίνη. Επιπλέον, το ποσοστό απώλειας πτώσης 1 ώρας μειώνεται απότομα από 69,4% στην ομάδα αναφοράς σε μόλις 10,5%, παρουσιάζοντας εξαιρετική διατήρηση ρευστότητας.

Πίνακας 3 Επίδραση του πολυκαρβοξυλικού υπερρευστοποιητή στην εργασιμότητα του βιομηχανοποιημένου σκυροδέματος άμμου

Τύπος υπερρευστοποιητή	Δοσολογία / %	Κατανάλωση νερού / (kg/m³)	Ποσοστό μείωσης νερού / %	Αρχική καθίζηση / mm	1 ώρα πτώση / mm	Ποσοστό πτώσης απώλειας / %	Χρόνος ροής / s	1 ώρα ροής / s
Ομάδα ελέγχου	0	192	0	180	55	69,4	18	35
Υπερρευστοποιητής με βάση το ναφθαλίνη	1.20	162	15.6	185	115	37.8	15	28
Πολυκαρβοξυλικό υπερπλαστικό	0.22	131	31.8	190	170	10.5	12	16

Μηχανικές Ιδιότητες

Το βελτιστοποιημένο αντοχή σε θλίψη επωφελείται πολύ από την ενισχυμένη πυκνότητα του μίγματος και το μειωμένο πορώδες. Στις 7 και 28 ημέρες, το σκυρόδεμα που περιλαμβάνει πολυκαρβοξυλικούς υπερρευστοποιητές εμφανίζει αυξήσεις στη θλιπτική αντοχή κατά 45,3% και 35,3%, αντίστοιχα, παράλληλα με αξιοσημείωτες βελτιώσεις στην αντοχή εφελκυσμού σε διάσπαση.

Πίνακας 4 Επίδραση διαφορετικών υπερρευστοποιητών στις μηχανικές ιδιότητες του σκυροδέματος

Τύπος υπερρευστοποιητή	7d Αντοχή σε θλίψη / MPa	28d Αντοχή σε θλίψη / MPa	7d Αντοχή εφελκυσμού διάσπασης / MPa	28d Αντοχή σε εφελκυσμό διάσπασης / MPa
Ομάδα ελέγχου	21.2	30.6	2.08	2,55
Υπερρευστοποιητής με βάση το ναφθαλίνη	28.0	39.3	2.18	2,75
Πολυκαρβοξυλικό υπερπλαστικό	30.8	41.4	2.61	3.25

Απόδοση αντοχής

Η συνεργιστική επίδραση της υψηλής μείωσης του νερού και της βέλτιστης αναλογίας άμμου βελτιώνει τη δομή των πόρων. Κατά συνέπεια, το σκυρόδεμα αντοχή στη διαπερατότητα reaches $\ge P10$, freeze-thaw resistance achieves $\ge F200$, and carbonation depth decreases by 64.0%, substantially extending structural service life.

Πίνακας 5 Επίδραση διαφορετικών υπερρευστοποιητών στην ανθεκτικότητα του σκυροδέματος

Τύπος υπερρευστοποιητή	Βαθμός στεγανότητας	Σταθερή πίεση διαρροής / MPa	Συντελεστής διάχυσης ιόντων χλωρίου / ()	Βαθμός αντοχής στον παγετό	200 κύκλοι κατάψυξης-απόψυξης Ποσοστό μαζικής απώλειας / %	200 κύκλοι κατάψυξης-απόψυξης Σχετικός ρυθμός απώλειας δυναμικού συντελεστή / %	28d βάθος ενανθράκωσης / mm	Ρυθμός μείωσης βάθους ενανθράκωσης / %	28d εσωτερική τιμή pH
Ομάδα ελέγχου	≤P6	0.58	2.6	≤F150	5.5	43.2	7.5	/	11.0
Υπερρευστοποιητής με βάση το ναφθαλίνη	P8	0.78	1.8	F180	4.9	39,0	4.8	36.0	11.4
Πολυκαρβοξυλικό υπερπλαστικό	≥P10	1.02	1.1	≥F200	3.3	27.8	2.7	64,0	12.1

4. Εφαρμογή Μηχανικής Περίπτωσης

Εφαρμόζεται στο έργο διεύρυνσης του δρόμου Donghua Town, το βελτιστοποιημένο σκυρόδεμα C30 Το μείγμα εξασφάλιζε ομαλές εργασίες άντλησης σε φάσεις κατασκευής υψηλής θερμοκρασίας.

Από οικονομική άποψη, το κόστος υλικών ανά κυβικό μέτρο μειώθηκε κατά 10,7% σε σύγκριση με την αρχική τιμή, η απόδοση κατασκευής αυξήθηκε κατά 161,3% και τα έξοδα συντήρησης 30 ετών μειώθηκαν κατά 76,3%. Οικολογικά, οι εκπομπές άνθρακα μειώθηκαν σημαντικά, υποστηρίζοντας τους στόχους βιώσιμης κατασκευής.

5. Συμπέρασμα

• Οι πολυκαρβοξυλικοί υπερρευστοποιητές επιλύουν αποτελεσματικά τις προκλήσεις εργασιμότητας στο βιομηχανοποιημένο σκυρόδεμα άμμου, επιτυγχάνοντας υψηλή μείωση του νερού και ανώτερη συγκράτηση της καθίζησης.
• Οι μηχανικές αντοχές και οι μετρήσεις μακροπρόθεσμης ανθεκτικότητας παρουσιάζουν βαθιές βελτιώσεις, ελαχιστοποιώντας τις μικρορωγμές και το πορώδες.
• Οι εφαρμογές πεδίου επιβεβαιώνουν την εξαιρετική τεχνική και οικονομική βιωσιμότητα, καθιστώντας την τεχνολογία ιδιαίτερα συνιστώμενη για ευρεία προώθηση της μηχανικής.