Rolul superplastifianților policarboxilați în proiectul Three Gorges: Îmbunătățirea performanței betonului

Proiectul celor Trei Defileuri, o realizare monumentală în ingineria hidroenergetică, s-a bazat pe materiale de ultimă generație pentru a îndeplini standardele riguroase ale betonului. Dintre acestea, Superplastifianți poliacrilatici (PCE-uri) au jucat un rol esențial în optimizarea proprietăților betonului, îmbunătățirea durabilității și eficientizarea construcției. Acest articol analizează modul în care PCE-urile au contribuit la succesul Proiectului celor Trei Defileuri, susținut de date tehnice din studii detaliate ale amestecurilor de beton.

Ce sunt Superplastifianții poliacrilatici?

Superplastifianții poliacrilatici sunt admixturi chimice avansate concepute pentru a reduce conținutul de apă din beton, menținând sau îmbunătățind lucrarea acestuia. În cadrul Proiectului celor Trei Defileuri, PCE-urile precum ZB-1A, ZB-1, FDN9001, și R561C au fost testate alături de admixturi de aerare precum PC-2 pentru a crește performanța betonului.

Roluri cheie ale Superplastifianților poliacrilatici în Proiectul celor Trei Defileuri

Reducerea consumului de apă și creșterea rezistenței betonului

O funcție de bază a Superplastifianților poliacrilatici este reducerea raportului apă-cement (A/C), ceea ce crește direct rezistența betonului. Cercetările din cadrul Proiectului celor Trei Defileuri au arătat că betonul cu ciment de temperatură moderată folosea cu 3-4 kg/m³ mai puțină apă decât cimentul cu temperatură scăzută atunci când PCE-urile erau aplicate. De exemplu, Tabelul 2 arată un raport A/C la fel de scăzut ca 0.45, obținând o rezistență la compresiune de 65,0 MPa (Tabelul 4). Această creștere a rezistenței a fost critică pentru cerințele structurale ale barajului.

2. Îmbunătățirea lucrabilității pentru construcții de scară largă

Scara vastă a Barajului celor Trei Defileuri a necesitat beton foarte lucios pentru o plasare eficientă. PCE-urile au îmbunătățit valorile de umplere, variind de la 4,0 cm până la 6,0 cm (Tabelul 2), asigurând o turnare lină. Când este combinat cu agenți de aerare precum PC-2, conținutul de aer a fost menținut între 4,0% și 6,0%, optimizând consistența amestecului fără a sacrifica densitatea. Acest lucru a fost esențial pentru aplicarea uniformă a betonului pe volume mari.

3. Setarea timpului de gestionare pentru eficiența construcției

Pentru un proiect de această amploare, controlul timpului de priză al betonului a fost vital pentru a evita întărirea prematură în timpul transportului sau turnării. PCE-urile precum ZB-1 au oferit cel mai lung timp de priză inițial, oferind flexibilitate în logistica construcției. Cu toate acestea, FDN9001 și R561C, atunci când au fost utilizate cu ciment cu temperatură scăzută, au prelungit excesiv timpii de priză, complicând îndepărtarea cofrajelor. S-au sugerat ajustări ale amestecului pentru a optimiza acest echilibru.

4. Creșterea durabilității prin rezistență superioară la îngheț

Durabilitatea, în special rezistența la îngheț, a fost primordială pentru betonul barajului, expus fluctuațiilor nivelului apei și condițiilor de frig. PCE-urile, combinate cu admixturi de aerare, au îmbunătățit semnificativ performanța la ciclurile de îngheț-dezgheț. Cu ciment de temperatură moderată, betonul a atins ratinguri de rezistență la îngheț de D250-D300, în timp ce amestecurile cu ciment cu temperatură scăzută au atins D100-D150, chiar și la un raport apă/ciment de 0,55 cu cenușă zburătoare 20% (Tabelul 4). Combinații precum FDN9001 și R561C cu PC-2 au excelat, păstrând peste 75% modulus dinamic relativ după 300 de cicluri de îngheț-dezgheț.

5. Susținerea cerințelor pentru beton armat masiv

Proiectul celor Trei Defileuri a implicat turnarea unor volume enorme de beton, necesitând controlul căldurii de hidratare pentru a preveni crăpăturile termice. PCE-urile au redus conținutul de apă și au rafinat amestecurile (de exemplu, raporturile W/C de 0,45-0,55 cu procente variabile de cenușă zburătoare în Tabelul 2), lucrând cu ciment cu căldură moderată și scăzută pentru a gestiona căldura, asigurând în același timp rezistența și durabilitatea.

De ce erau esențiale superplastifianții poliacrilati?

Standardele ridicate ale Proiectului celor Trei Defilee pentru rezistență, durabilitate și lucrabilitate s-au bazat pe utilizarea superplastifianților poliacrilati. Cercetările au confirmat compatibilitatea lor cu materialele locale (de exemplu, ciment Gezhouba și cenușă zburătoare Pingwei), făcându-i o soluție rentabilă și tehnic robustă pentru acest proiect iconic.

Concluzie

Superplastifianții poliacrilati au fost o piatră de temelie pentru Proiectul celor Trei Defilee, oferind reducerea consumului de apă, creșterea rezistenței, îmbunătățirea lucrabilității, controlul timpilor de priză și rezistență excepțională la îngheț. Aceste beneficii au asigurat că betonul a îndeplinit cerințele exigente ale unuia dintre cele mai ambițioase proiecte inginerești din lume. Pentru profesioniștii din industrie și cercetători, cazul Proiectului celor Trei Defilee subliniază puterea transformatoare a PCE-urilor în tehnologia modernă a betonului.

Referințe: Institutul de Cercetare Științifică a Râului Yangtze, 2004. "Test pe beton compus pentru Proiectul celor Trei Defilee cu agent de reducere a apei de înaltă eficiență și admixtură de aerare."