Abstrak

Konkrit berfungsi sebagai bahan teras dalam kejuruteraan bangunan, dan prestasinya secara langsung memberi kesan kepada keselamatan struktur dan kecekapan ekonomi. Superplasticizers bertindak sebagai bahan campuran kimia utama untuk memperbaiki sifat keseluruhannya. Superplasticizer polikarboksilat menunjukkan kelebihan yang luar biasa dalam kadar pengurangan air dan pengekalan kemerosotan kerana struktur molekulnya yang unik. Kekurangan pasir semulajadi telah mendorong penggunaan yang meluas konkrit pasir yang dihasilkan, tetapi kandungan serbuk batunya yang tinggi dan tekstur permukaan yang kasar sering menyebabkan kebolehkerjaan yang lemah.

Kertas kerja ini menyiasat kesan superplasticizer polikarboksilat pada konkrit pasir buatan sambil menetapkan nisbah pasir pada 44.56%. Tambahan pula, analisis perbandingan tiga dimensi yang komprehensif—yang merangkumi kumpulan asas, berasaskan naftalena dan polikarboksilat—dijalankan untuk menyediakan asas saintifik bagi aplikasi kejuruteraan.

1. Bahan Mentah

• Simen: Conch P.O 42.5R simen Portland biasa telah dipilih.

Jadual 1 Komposisi Kimia Utama Simen

Komponen	CaO	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	JADI₃	MgO
Kandungan / %	63.6	20.8	5.3	3.1	2.2	2.6

Jadual 2 Sifat Fizikal Simen

item	Keperluan air untuk konsistensi normal / %	Masa penetapan awal / min	Masa penetapan akhir / min	28d Kekuatan mampatan / MPa	28d Kekuatan lentur / MPa
Nilai	27.0	165	220	51.6	8.6

• Agregat: Penggredan berterusan batu kapur dihancurkan (5mm hingga 25mm) dijadikan sebagai agregat kasar. Pasir buatan batu kapur memenuhi standard Kelas II berfungsi sebagai agregat halus.
• Superplasticizer polikarboksilat: Produk yang disintesis secara autonomi dengan kandungan pepejal 41% dan rantai sisi polieter yang diubah suai telah digunakan untuk mengoptimumkan penyebaran serbuk batu. Superplasticizer berasaskan naftalena dan kumpulan kawalan kosong telah ditubuhkan untuk penilaian perbandingan.
• Air bancuhan: Air paip standard yang mematuhi peraturan JGJ 63 telah digunakan.

2. Metodologi Eksperimen

• Reka bentuk campuran: Konkrit pasir buatan C30 telah direka dengan nisbah pasir yang dioptimumkan sebanyak 44.56% untuk mengimbangi kecairan dan kepaduan.
• Piawaian ujian: Kemerosotan, pengekalan kemerosotan, kekuatan mampatan, kekuatan tegangan belahan dan parameter ketahanan telah diuji mengikut garis panduan kebangsaan standard.
• Analisis mikroskopik: Mengimbas mikroskop elektron (SEM) dan pembelauan sinar-X (XRD) digunakan untuk menganalisis produk penghidratan dan struktur mikro.

3. Keputusan dan Analisis Eksperimen

Prestasi Kebolehkerjaan

Superplasticizer polikarboksilat meningkatkan mobiliti campuran secara drastik. Khususnya, dos sebanyak 0.22% mencapai kadar pengurangan air sebanyak 31.8%, dengan ketara mengatasi alternatif berasaskan naftalena. Selain itu, kadar kerugian kemerosotan 1 jam menurun dengan mendadak daripada 69.4% dalam kumpulan garis dasar kepada hanya 10.5%, menunjukkan pengekalan kecairan yang luar biasa.

Jadual 3 Kesan Superplasticizer Polikarboksilat terhadap Kebolehkerjaan Konkrit Pasir Kilang

Jenis superplasticizer	Dos / %	Penggunaan air / (kg/m³)	Kadar pengurangan air / %	Kemerosotan awal / mm	1j kemerosotan / mm	Kadar kehilangan kemerosotan / %	Masa aliran / s	masa aliran 1j / s
Kumpulan kawalan	0	192	0	180	55	69.4	18	35
Superplasticizer berasaskan naftalena	1.20	162	15.6	185	115	37.8	15	28
Superplasticizer polikarboksilat	0.22	131	31.8	190	170	10.5	12	16

Sifat Mekanikal

Yang dioptimumkan kekuatan mampatan mendapat manfaat besar daripada ketumpatan campuran yang dipertingkatkan dan keliangan yang dikurangkan. Pada 7 dan 28 hari, konkrit yang menggabungkan superplasticizer polikarboksilat memaparkan peningkatan kekuatan mampatan masing-masing sebanyak 45.3% dan 35.3%, di samping peningkatan ketara dalam kekuatan tegangan belahan.

Jadual 4 Kesan Superplasticizer Berbeza terhadap Sifat Mekanikal Konkrit

Jenis superplasticizer	7d Kekuatan mampatan / MPa	28d Kekuatan mampatan / MPa	7d Kekuatan tegangan pemisahan / MPa	28d Kekuatan tegangan pemisahan / MPa
Kumpulan kawalan	21.2	30.6	2.08	2.55
Superplasticizer berasaskan naftalena	28.0	39.3	2.18	2.75
Superplasticizer polikarboksilat	30.8	41.4	2.61	3.25

Prestasi ketahanan

Kesan sinergistik pengurangan air yang tinggi dan nisbah pasir optimum menapis struktur liang. Akibatnya, konkrit rintangan kebolehtelapan mencapai $ge P10$, rintangan beku-cair mencapai $ge F200$, dan kedalaman pengkarbonan berkurangan sebanyak 64.0%, memanjangkan hayat perkhidmatan struktur dengan ketara.

Jadual 5 Kesan Superplasticizer Berbeza terhadap Ketahanan Konkrit

Jenis superplasticizer	Gred kebolehtelapan	Tekanan resapan stabil / MPa	Pekali resapan ion klorida / ()	Gred rintangan fros	200 kitaran beku-cair Kadar kehilangan jisim / %	200 kitaran beku-cair Kadar kehilangan modulus dinamik relatif / %	Kedalaman pengkarbonan 28d / mm	Kadar pengurangan kedalaman pengkarbonan / %	Nilai pH dalaman 28d
Kumpulan kawalan	≤P6	0.58	2.6	≤F150	5.5	43.2	7.5	/	11.0
Superplasticizer berasaskan naftalena	P8	0.78	1.8	F180	4.9	39.0	4.8	36.0	11.4
Superplasticizer polikarboksilat	≥P10	1.02	1.1	≥F200	3.3	27.8	2.7	64.0	12.1

4. Permohonan Kes Kejuruteraan

Digunakan untuk projek pelebaran jalan Bandar Donghua, yang dioptimumkan konkrit C30 campur memastikan operasi pengepaman lancar sepanjang fasa pembinaan suhu tinggi.

Dari perspektif ekonomi, kos bahan bagi setiap meter padu menurun sebanyak 10.7% berbanding garis dasar, kecekapan pembinaan meningkat sebanyak 161.3%, dan perbelanjaan penyelenggaraan 30 tahun turun sebanyak 76.3%. Dari segi ekologi, pelepasan karbon menurun dengan ketara, menyokong matlamat pembinaan mampan.

5. Kesimpulan

• Superplasticizers polikarboksilat secara berkesan menyelesaikan cabaran kebolehkerjaan dalam konkrit pasir yang dikilang, mencapai pengurangan air yang tinggi dan pengekalan kemerosotan yang unggul.
• Kekuatan mekanikal dan metrik ketahanan jangka panjang mengalami peningkatan yang mendalam, meminimumkan keretakan mikro dan keliangan.
• Aplikasi lapangan mengesahkan daya maju teknikal dan ekonomi yang cemerlang, menjadikan teknologi sangat disyorkan untuk promosi kejuruteraan yang meluas.