Bewertung der Katastrophenresilienz von Beton mit Titandioxid-Nanopartikeln

Zu Beginn bereiten Sie vier Gruppen von Proben mit einer Betonmischung aus Portland-CPII-Zement, Zerstoßenem Stein, mittelgewaschenem Flusssand und Wasser vor, wobei ein Wasser-zu-Zement-Verhältnis von 0,5 gehalten wird. Für jedes 3,63-Kilogramm-Exemplar sollten angemessene Mengen an Zement, Sand, Kies abgewogen und Wasser hinzugefügt werden. Homogenisiere alle Bauteile gründlich, um die gleichmäßigste Masse zu erhalten.

Gießen Sie den gemischten Beton in die Formen und inspizieren Sie die Mischung auf Anzeichen von Zuschlagstoffabspaltung, freier Wasseransammlung oder Verfärbung durch ungemischtes Material, um eine gleichmäßige Konsistenz für repräsentative Ergebnisse sicherzustellen. Jetzt formt man die Testproben aus zylindrischen Metallformen mit 10 Zentimetern Durchmesser und 20 Zentimetern Höhe. Füllen Sie jede Form so, dass der Beton das vorgesehene Niveau mit gleichmäßiger Verteilung erreicht.

Probe A produzieren und sie als Negativkontrolle ohne Zusatzstoffe als Basis für den Vergleich mit den anderen Proben benennen. Probe B wird hergestellt, indem man 1 % Nanotitandioxid, etwa 36,3 Gramm, in die Betonmischung einsetzt. Verteilt die Nanopartikel gleichmäßig über die Masse, um eine Agglomeration zu verhindern.

Ebenso bereiten Sie die Proben C und D vor, um Homogenität zwischen den Probenmengen zu gewährleisten. Bereiten Sie nun Probe E vor, indem Sie einen 3 % kupferbasierten Weichmacheradditiv von etwa 108,9 Gramm in die Betonmischung einfügen und diese Probe als positive Kontrolle bestimmen, um die Wirkung des Weichmachers im Vergleich zu den anderen Proben zu vergleichen. Bewahren Sie alle Proben in einem Bereich mit kontrollierten Bedingungen auf, der vor Umwelteinflüssen geschützt ist, um auf die Aushärtungszeit zu warten.

Hier sind die Exemplare in einem feuchtigkeitskontrollierten Bereich, der bei einer Temperatur von etwa 23 Grad Celsius und einer relativen Luftfeuchtigkeit von mindestens 95 % für 24 Stunden gehalten wird. Nach dieser Anfangsphase werden die Exemplare in kalkgesättigtes Wasser getaucht, das bei derselben Temperatur von 23 Grad Celsius gehalten wird, um die Härtung über den vorgesehenen Zeitraum fortzusetzen. Nach dem Aushärten werden die Proben entnommen und das Gewicht jedes Exemplars gemessen, um sicherzustellen, dass jedes eine durchschnittliche Masse von 3,63 Kilogramm hat.

Konditionieren Sie die Exemplare bei Raumtemperatur von etwa 23 Grad Celsius gemäß folgendem Zeitplan. Unterziehen Sie jede Probe einem axialen Kompressionstest mit einer universellen Zug- und Kompressionsprüfmaschine. Stellen Sie sicher, dass die Lastzellenkapazität der Prüfmaschine mit den Probemaßen kompatibel ist, und überprüfen Sie, dass ein digitales Steuerungssystem für Echtzeitüberwachung und Aufzeichnung der angelegten Last aktiviert ist.

Tragen Sie die Drucklast weiter an, bis die Probe versagt, und notieren Sie die maximale getragene Last im Moment des Bruchs. Berechnen Sie die Druckfestigkeit jeder Probe mit der Formel. Anschließend wird der Druckfestigkeitstest durchgeführt, indem jede zylindrische Probe mit einem Durchmesser von 100 Millimetern und einer Höhe von 200 Millimetern vertikal im Zentrum der Hydraulikpresse positioniert wird.

Stellen Sie einen ordnungsgemäßen Kontakt zwischen der Probe und den Ladeplatten sicher. Trage die axiale Last kontinuierlich und ohne Aufprall mit einer Rate von etwa 0,45 Megapascal pro Sekunde an. Wiederholen Sie dieses Verfahren für alle drei Probensätze.

Kontroll-, Titandioxid-dotierte und kupferbasierte additive Proben. Zeichnen Sie alle Werte systematisch auf, um später zwischen den verschiedenen Stichprobensätzen zu vergleichen. Vergleichen Sie schließlich die aufgezeichneten Druckfestigkeitswerte, um das mechanische Verhalten und die Leistungsunterschiede zwischen den Kontroll-, Titandioxid-dotierten und kupferbasierten additiven Proben zu bewerten.

Kompressionstests zeigten, dass Betonproben, die 1 % Titandioxid nach Masse enthalten, eine höhere Druckfestigkeit aufwiesen als sowohl der Kontrollbeton als auch solche mit 3 % kupferbasiertem Weichmacher. Unter den Proben, die während der Druckfestigkeitsprüfung 28 Tage ausgehärtet wurden, wirkten die Proben B3, C3 und D3 sichtbar heller in der Farbe als die Proben mit den Etiketten A3 und E3. Das als B gekennzeichnete Exemplar hatte nach 28 Tagen Aushärtung die höchste Druckfestigkeit mit 17.379 Megapascal. Proben mit der Markierung A und E zeigten nach 28 Tagen Aushärtung niedrigere Druckfestigkeitswerte, mit Werten von 13.018 bzw. 9.725 Megapascal.