Abstrakt

Betong fungerar som ett kärnmaterial inom byggnadsteknik, och dess prestanda påverkar direkt strukturell säkerhet och ekonomisk effektivitet. Superplasticizers fungerar som viktiga kemiska tillsatser för att förbättra dess övergripande egenskaper. Polykarboxylat superplastiserare visar anmärkningsvärda fördelar i vattenreduktionshastigheter och sjunkretention på grund av dess unika molekylära struktur. Brist på naturlig sand har drivit den utbredda användningen av tillverkad sandbetong, men dess höga stenpulverhalt och grova ytstruktur orsakar ofta dålig bearbetbarhet.

Detta dokument undersöker effekterna av polykarboxylat-supermjukgörare på tillverkad sandbetong samtidigt som sandförhållandet fixeras till 44,56 %. Dessutom genomförs en omfattande tredimensionell jämförande analys - som spänner över baslinje, naftalenbaserade och polykarboxylatgrupper - för att ge en vetenskaplig grund för tekniska tillämpningar.

1. Råvaror

• Cement: Conch P.O 42.5R vanligt Portlandcement valdes.

Tabell 1 Huvudkemisk sammansättning av cement

Komponent	CaO	SiO2	Al2O3	Fe2O3	SO3	MgO
Innehåll / %	63,6	20.8	5.3	3.1	2.2	2.6

Tabell 2 Cements fysiska egenskaper

Punkt	Vattenbehov för normal konsistens / %	Ursprunglig inställningstid / min	Slutlig inställningstid / min	28d Tryckhållfasthet / MPa	28d Böjhållfasthet / MPa
Värde	27,0	165	220	51,6	8.6

• Aggregat: Kontinuerlig gradering av kalkstenskrossad sten (5 mm till 25 mm) tjänade som grovt ballast. Kalkstenstillverkad sand som uppfyller klass II-standarderna fungerade som fint ballast.
• Polykarboxylat superplastiserare: En autonomt syntetiserad produkt med en fast substans på 41 % och modifierade polyetersidokedjor applicerades för att optimera stenpulverdispersion. En naftalenbaserad supermjukgörare och en blank kontrollgrupp upprättades för jämförande utvärdering.
• Blandningsvatten: Vanligt kranvatten som överensstämmer med JGJ 63-reglerna användes.

2. Experimentell metodik

• Mix design: Den C30-tillverkade sandbetongen designades med ett optimerat sandförhållande på 44,56 % för att balansera flytbarhet och sammanhållning.
• Teststandarder: Slump, slumpretention, tryckhållfasthet, klyvningsdraghållfasthet och hållbarhetsparametrar testades enligt nationella standardriktlinjer.
• Mikroskopisk analys: Svepelektronmikroskopi (SEM) och röntgendiffraktion (XRD) användes för att analysera hydratiseringsprodukter och mikrostrukturer.

3. Experimentella resultat och analys

Arbetsbarhet Prestanda

Polykarboxylat-supermjukgörare förbättrar blandningens rörlighet drastiskt. Specifikt uppnår en dos på 0,22 % en vattenreduktionshastighet på 31,8 %, vilket avsevärt överträffar naftalenbaserade alternativ. Dessutom sjunker 1-timmes nedgångsförlust kraftigt från 69,4 % i baslinjegruppen till endast 10,5 %, vilket uppvisar exceptionell flytbarhet.

Tabell 3 Effekt av polykarboxylat supermjukgörare på bearbetbarheten hos tillverkad sandbetong

Typ av supermjukgörare	Dosering / %	Vattenförbrukning / (kg/m³)	Vattenreduktionshastighet / %	Inledande svacka / mm	1h svacka / mm	Sjunkförlustfrekvens / %	Flödestid/s	1h flödestid/s
Kontrollgrupp	0	192	0	180	55	69,4	18	35
Naftalenbaserad supermjukgörare	1.20	162	15.6	185	115	37,8	15	28
Polykarboxylat superplastiserare	0.22	131	31.8	190	170	10.5	12	16

Mekaniska egenskaper

Den optimerade tryckhållfasthet drar stor nytta av förbättrad blandningsförtätning och minskad porositet. Efter 7 och 28 dagar uppvisar betong som innehåller polykarboxylat-supermjukgörare en tryckhållfasthetsökning på 45,3 % respektive 35,3 %, tillsammans med markanta förbättringar av draghållfastheten i klyvningen.

Tabell 4 Effekt av olika superplasticizers på mekaniska egenskaper hos betong

Typ av supermjukgörare	7d Tryckhållfasthet / MPa	28d Tryckhållfasthet / MPa	7d Splittrande draghållfasthet / MPa	28d Splittrande draghållfasthet / MPa
Kontrollgrupp	21.2	30.6	2.08	2,55
Naftalenbaserad supermjukgörare	28,0	39,3	2.18	2,75
Polykarboxylat superplastiserare	30.8	41,4	2,61	3,25

Hållbarhet prestanda

Den synergistiska effekten av hög vattenreduktion och optimalt sandförhållande förfinar porstrukturen. Följaktligen betongen permeabilitetsmotstånd reaches $\ge P10$, freeze-thaw resistance achieves $\ge F200$, and carbonation depth decreases by 64.0%, substantially extending structural service life.

Tabell 5 Effekt av olika supermjukgörare på betongens hållbarhet

Typ av supermjukgörare	Täthetsgrad	Stabilt sipptryck / MPa	Kloridjondiffusionskoefficient / ()	Frostbeständighetsgrad	200 frys-upptiningscykler Massförlustfrekvens / %	200 frys-upptiningscykler Relativ dynamisk modulförlusthastighet / %	28d karbonatiseringsdjup / mm	Reduktionshastighet av karbonatiseringsdjup / %	28d internt pH-värde
Kontrollgrupp	≤P6	0.58	2.6	≤F150	5.5	43.2	7.5	/	11.0
Naftalenbaserad supermjukgörare	P8	0.78	1.8	F180	4.9	39,0	4.8	36,0	11.4
Polykarboxylat superplastiserare	≥P10	1.02	1.1	≥F200	3.3	27.8	2.7	64,0	12.1

4. Engineering Case Application

Tillämpas på Donghua Town väg breddning projektet, den optimerade C30 betong mix säkerställde smidig pumpning under högtemperaturkonstruktionsfaser.

Ur ett ekonomiskt perspektiv minskade materialkostnaden per kubikmeter med 10,7 % jämfört med baslinjen, byggeffektiviteten ökade med 161,3 % och 30-åriga underhållskostnader sjönk med 76,3 %. Ekologiskt minskade koldioxidutsläppen markant, vilket stödde hållbara byggmål.

5. Slutsats

• Polykarboxylat-supermjukgörare löser effektivt bearbetningsutmaningar i tillverkad sandbetong, vilket uppnår hög vattenreduktion och överlägsen sjunkretention.
• Mekaniska styrkor och långsiktiga hållbarhetsmått upplever djupgående förbättringar, vilket minimerar mikrosprickor och porositet.
• Fälttillämpningar bekräftar enastående teknisk och ekonomisk lönsamhet, vilket gör att tekniken starkt rekommenderas för omfattande ingenjörsfrämjande.