Polikarboksilatų superplastifikatorių vaidmuo Trijų tarpeklių projekte: Betono eksploatacinių savybių gerinimas
Trijų tarpeklių projektas - monumentalus hidroenergetikos inžinerijos pasiekimas - rėmėsi pažangiausiomis medžiagomis, kad atitiktų griežtus betono standartus. Tarp jų, Polikarboksilatų superplastifikatoriai (PCE) atliko pagrindinį vaidmenį optimizuojant betono savybes, didinant ilgaamžiškumą ir supaprastinant statybą. Šiame straipsnyje nagrinėjama, kaip PCE prisidėjo prie sėkmingo Trijų tarpeklių projekto įgyvendinimo, remiantis išsamių betono mišinių tyrimų techniniais duomenimis.
Kas yra polikarboksilatų superplastifikatoriai?
Polikarboksilato superplastifikatoriai - tai pažangios cheminės priemaišos, skirtos vandens kiekiui betone sumažinti, kartu išlaikant arba pagerinant jo apdirbamumą. Trijų tarpeklių projekte PCE, pvz. ZB-1A, ZB-1, FDN9001, ir R561C buvo bandomi kartu su orą sutraukiančiomis priemaišomis, pvz. PC-2 pagerinti betono eksploatacines savybes.
Pagrindiniai polikarboksilatų superplastifikatorių vaidmenys Trijų tarpeklių projekte
1. Vandens naudojimo mažinimas ir betono stiprumo didinimas
Pagrindinė polikarboksilatų superplastifikatorių funkcija - sumažinti vandens ir cemento santykį (W/C) ir taip tiesiogiai padidinti betono stiprumą. Trijų tarpeklių projekto tyrimai atskleidė, kad betonas su vidutinio kaitrumo cementu, naudojamu 3-4 kg/m³ mažiau vandens nei mažai įkaitintas cementas, kai buvo naudojami PCE. Pavyzdžiui, 2 lentelėje parodytas W/C santykis, kai 0.45, 28 dienų gniuždymo stipris yra 65,0 MPa (4 lentelė). Šis stiprumo padidėjimas buvo labai svarbus atsižvelgiant į užtvankos konstrukcijos reikalavimus.
2. Didelės apimties statybų darbingumo didinimas
Didžiulės apimties Trijų tarpeklių užtvankai reikėjo labai gerai apdirbamo betono, kad jį būtų galima efektyviai kloti. PCE pagerino slankumo vertes, kurios svyruoja nuo nuo 4,0 cm iki 6,0 cm (2 lentelė), užtikrinant sklandų pilstymą. Naudojant kartu su orą sutraukiančiomis medžiagomis, pvz., PC-2, oro kiekis buvo išlaikomas tarp 4,0% ir 6,0%, taip optimizuojant mišinio konsistenciją ir neprarandant tankio. Tai buvo labai svarbu, kad betonas būtų tolygiai paskleistas didžiuliuose tūriuose.
3. Nustatymo laiko valdymas siekiant statybos efektyvumo
Vykdant tokio masto projektą buvo labai svarbu kontroliuoti betono kietėjimo laiką, kad jis nesukietėtų per anksti transportuojant ar pilant. Tokie PCE, kaip ZB-1, suteikė ilgiausias pradinio nustatymo laikas, užtikrinant statybos logistikos lankstumą. Tačiau FDN9001 ir R561C, naudojami su mažo kaitrumo cementu, pernelyg pailgino rišimosi laiką ir apsunkino klojinių nuėmimą. Siekiant optimizuoti šį balansą, buvo pasiūlyta pakoreguoti mišinį.
4. Ilgaamžiškumo didinimas dėl didesnio atsparumo šalčiui
Užtvankos betonui, veikiamam vandens lygio svyravimų ir šalčio, svarbiausia buvo ilgaamžiškumas, ypač atsparumas šalčiui. PCE kartu su orą sulaikančiomis priemaišomis gerokai pagerino atsparumą šalčiui ir atšilimui. Naudojant vidutinio karščio cementą, betono atsparumo šalčiui rodikliai siekė D250-D300, o mažai įkaitinto cemento mišiniai pasiekė D100-D150, net ir esant 0,55 W/C santykiui su 20% lakietaisiais pelenais (4 lentelė). Tokie deriniai kaip FDN9001 ir R561C su PC-2 išsiskyrė, išlaikydami daugiau kaip 75% santykinis dinaminis modulis po 300 užšaldymo-atšildymo ciklų.
5. Palaikomieji masinio betono reikalavimai
Vykdant Trijų tarpeklių projektą buvo išlieti didžiuliai betono kiekiai, todėl reikėjo kontroliuoti hidratacijos temperatūrą, kad būtų išvengta terminio įtrūkimo. PCE sumažino vandens kiekį ir patobulino mišinių konstrukcijas (pvz., W/C santykis 0,45-0,55 su įvairiu pelenų kiekiu 2 lentelėje), dirbo su vidutinio ir mažo kaitrumo cementu, kad suvaldytų karštį ir kartu užtikrintų stiprumą ir ilgaamžiškumą.
Kodėl polikarboksilatų superplastifikatoriai buvo būtini?
Trijų tarpeklių projekte keliami aukšti stiprumo, patvarumo ir apdirbamumo standartai priklausė nuo polikarboksilatų superplastifikatorių naudojimo. Tyrimai patvirtino jų suderinamumą su vietinėmis medžiagomis (pvz., Gezhouba cementu ir Pingwei lakietaisiais pelenais), todėl jie buvo ekonomiškai efektyvus ir techniškai patikimas sprendimas šiam kultiniam projektui.
Išvada
Polikarboksilatų superplastifikatoriai buvo Trijų tarpeklių projekto kertinis akmuo, užtikrinantis mažesnį vandens suvartojimą, didesnį stiprumą, geresnį apdirbamumą, kontroliuojamą kietėjimo laiką ir išskirtinį atsparumą šalčiui. Šie privalumai užtikrino, kad betonas atitiktų griežtus vieno ambicingiausių pasaulyje inžinerinių projektų reikalavimus. Pramonės specialistams ir mokslininkams Trijų tarpeklių atvejis rodo, kokią transformuojančią galią turi PCE šiuolaikinėse betono technologijose.
Nuorodos: Jangdzės upės mokslinių tyrimų institutas, 2004 m. "Trijų tarpeklių projekto sudėtinio betono su didelio efektyvumo vandenį mažinančia medžiaga ir orą sulaikančia priemaiša bandymas".