Abstracto

El hormigón sirve como material central en la ingeniería de construcción y su desempeño impacta directamente en la seguridad estructural y la eficiencia económica. Los superplastificantes actúan como aditivos químicos clave para mejorar sus propiedades generales. Superplasticante de policarboxilato demuestra notables ventajas en las tasas de reducción de agua y retención de asentamiento debido a su estructura molecular única. La escasez de arena natural ha impulsado el uso generalizado de hormigón de arena fabricado, pero su alto contenido de polvo de piedra y su textura superficial rugosa a menudo provocan una mala trabajabilidad.

Este artículo investiga los efectos de los superplastificantes de policarboxilato en el hormigón de arena fabricado fijando la proporción de arena en 44,56%. Además, se lleva a cabo un análisis comparativo tridimensional integral, que abarca grupos de referencia, basados ​​en naftaleno y policarboxilato, para proporcionar una base científica para las aplicaciones de ingeniería.

1. Materias primas

• Cemento: Se seleccionó cemento Portland ordinario Conch P.O 42.5R.

Tabla 1 Composición química principal del cemento

Componente	cao	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	SO₃	MgO
Contenido / %	63,6	20.8	5.3	3.1	2.2	2.6

Tabla 2 Propiedades Físicas del Cemento

Artículo	Necesidad de agua para consistencia normal / %	Tiempo de fraguado inicial / min	Tiempo de fraguado final / min	28d Resistencia a la compresión / MPa	28d Resistencia a la flexión / MPa
Valor	27.0	165	220	51,6	8.6

• Agregados: Piedra triturada de piedra caliza de gradación continua (5 mm a 25 mm) sirvió como agregado grueso. Como agregado fino se utilizó arena fabricada con piedra caliza que cumplía con los estándares de Clase II.
• Superplasticante de policarboxilato: Se aplicó un producto sintetizado de forma autónoma con un 41% de contenido sólido y cadenas laterales de poliéter modificadas para optimizar la dispersión del polvo de piedra. Se establecieron un superplastificante a base de naftaleno y un grupo de control en blanco para evaluación comparativa.
• Agua de mezclado: Se utilizó agua corriente estándar cumpliendo con la normativa JGJ 63.

2. Metodología experimental

• Diseño de mezcla: El hormigón de arena fabricado C30 fue diseñado con una proporción de arena optimizada del 44,56% para equilibrar la fluidez y la cohesividad.
• Estándares de prueba: Los parámetros de asentamiento, retención de asentamiento, resistencia a la compresión, resistencia a la tracción y durabilidad se probaron siguiendo las pautas nacionales estándar.
• Análisis microscópico: Se emplearon microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (DRX) para analizar los productos de hidratación y las microestructuras.

3. Resultados experimentales y análisis

Rendimiento de trabajabilidad

Los superplastificantes de policarboxilato mejoran drásticamente la movilidad de la mezcla. Específicamente, una dosis del 0,22% logra una tasa de reducción de agua del 31,8%, superando significativamente a las alternativas a base de naftaleno. Además, la tasa de pérdida de asentamiento en 1 hora cae bruscamente del 69,4 % en el grupo de referencia a solo el 10,5 %, lo que muestra una retención de fluidez excepcional.

Tabla 3 Efecto del superplastificante de policarboxilato sobre la trabajabilidad del hormigón de arena fabricado

Tipo de superplastificante	Dosis / %	Consumo de agua / (kg/m³)	Tasa de reducción de agua / %	Depresión inicial / mm	1h de asentamiento / mm	Tasa de pérdida por caída / %	Tiempo de flujo/s	1h tiempo de flujo/s
grupo de control	0	192	0	180	55	69,4	18	35
Superplastificante a base de naftaleno	1.20	162	15.6	185	115	37,8	15	28
Superplasticante de policarboxilato	0.22	131	31,8	190	170	10.5	12	dieciséis

Propiedades mecánicas

El optimizado resistencia a la compresión Se beneficia enormemente de una mayor densificación de la mezcla y una porosidad reducida. A los 7 y 28 días, el hormigón que incorpora superplastificantes de policarboxilato muestra aumentos de resistencia a la compresión del 45,3% y 35,3%, respectivamente, junto con marcadas mejoras en la resistencia a la tracción.

Tabla 4 Efecto de diferentes superplastificantes sobre las propiedades mecánicas del hormigón

Tipo de superplastificante	7d Resistencia a la compresión / MPa	28d Resistencia a la compresión / MPa	7d Resistencia a la tracción / MPa	28d Resistencia a la tracción / MPa
grupo de control	21.2	30,6	2.08	2.55
Superplastificante a base de naftaleno	28.0	39.3	2.18	2,75
Superplasticante de policarboxilato	30,8	41.4	2.61	3.25

Rendimiento de durabilidad

El efecto sinérgico de la alta reducción de agua y la proporción óptima de arena refina la estructura de los poros. En consecuencia, el concreto resistencia a la permeabilidad alcanza $ge P10$, la resistencia a la congelación y descongelación alcanza $ge F200$ y la profundidad de carbonatación disminuye en un 64,0%, lo que extiende sustancialmente la vida útil estructural.

Tabla 5 Efecto de diferentes superplastificantes sobre la durabilidad del concreto

Tipo de superplastificante	Grado de impermeabilidad	Presión de filtración estable/MPa	Coeficiente de difusión de iones cloruro / ()	Grado de resistencia a las heladas	200 ciclos de congelación-descongelación Tasa de pérdida de masa / %	200 ciclos de congelación-descongelación Tasa de pérdida relativa del módulo dinámico / %	28d profundidad de carbonatación / mm	Tasa de reducción de la profundidad de carbonatación / %	Valor de pH interno 28d
grupo de control	≤P6	0.58	2.6	≤F150	5.5	43.2	7.5	/	11.0
Superplastificante a base de naftaleno	P8	0.78	1.8	F180	4.9	39.0	4.8	36.0	11.4
Superplasticante de policarboxilato	≥P10	1.02	1.1	≥F200	3.3	27,8	2.7	64.0	12.1

4. Aplicación de caso de ingeniería

Aplicado al proyecto de ampliación de la carretera de Donghua Town, la optimización hormigón C30 La mezcla garantizó operaciones de bombeo fluidas durante las fases de construcción de alta temperatura.

Desde una perspectiva económica, el costo del material por metro cúbico disminuyó un 10,7% en comparación con el valor base, la eficiencia de la construcción aumentó un 161,3% y los gastos de mantenimiento a 30 años cayeron un 76,3%. Desde el punto de vista ecológico, las emisiones de carbono disminuyeron notablemente, lo que respalda los objetivos de construcción sostenible.

5. Conclusión

• Los superplastificantes de policarboxilato resuelven eficazmente los desafíos de trabajabilidad en el hormigón de arena fabricado, logrando una alta reducción de agua y una retención superior del asentamiento.
• Las resistencias mecánicas y las métricas de durabilidad a largo plazo experimentan profundas mejoras, minimizando las microfisuras y la porosidad.
• Las aplicaciones de campo confirman una viabilidad técnica y económica excepcional, lo que hace que la tecnología sea muy recomendable para una promoción generalizada de la ingeniería.