Оценка устойчивости бетона к стихийным бедствиям с помощью наночастиц диоксида титана

Для начала подготовьте четыре группы образцов с использованием бетонной смеси из цемента Portland CPII, щебня, среднепромытого речного песка и воды, поддерживая соотношение воды к цементу 0,5. Для каждого образца весом 3,63 килограмма взвесьте соответствующее количество цемента, песка, гравия и добавьте воду. Тщательно гомогенизуйте все компоненты для получения максимально равномерной массы.

Отлейте смешанный бетон в формы и осмотрите её на наличие признаков сегрегации заполнителя, свободного накопления воды или пятен от несмешанного материала, чтобы обеспечить равномерную консистенцию для репрезентативного результата. Теперь формуйте пробные образцы в цилиндрических металлических формах диаметром 10 сантиметров и высотой 20 сантиметров. Заполните каждую форму так, чтобы бетон достиг заданного уровня с равномерным распределением.

Получите образец A и назначите его отрицательным контролем без добавок, чтобы служить базой для сравнения с другими образцами. Образец B произведёт путём добавления 1% диоксида нанотитана, примерно 36,3 грамма, в бетонную смесь. Равномерно распределяйте наночастицы по массе, чтобы предотвратить агломерацию.

Аналогично, подготовьте образцы C и D, обеспечивая единородность между наборами выборок. Теперь подготовьте образец E, добавив в бетонную смесь пластификатор на основе 3% меди, примерно 108,9 грамма, и назначьте этот образец как положительный контроль, чтобы сравнить эффект пластификатора по сравнению с другими образцами. Храните все образцы в зоне с контролируемыми условиями, защищённой от воздействия окружающей среды, чтобы дождаться времени засолждения.

Вот образцы в зоне с контролируемой влажностью при температуре около 23 градусов Цельсия и относительной влажности не менее 95% в течение 24 часов. После этого начального периода образцы погружают в насыщенную известкой воду, поддерживаемую при той же температуре 23 градуса Цельсия для дальнейшего отверждения в установленный период. После затвердевания изнимите образцы и измерите их вес, чтобы подтвердить, что у каждого средняя масса составляет 3,63 килограмма.

Кондиционируйте образцы при комнатной температуре около 23 градусов Цельсия согласно следующему графику. Каждый образец подвергается оселевому испытанию на сжатие с помощью универсальной машины для испытаний на растяжение и сжатие. Убедитесь, что ёмкость нагрузочной ячейки тестовой машины соответствует размерам образца, а также убедитесь, что включена цифровая система управления для мониторинга и записи приложенной нагрузки в реальном времени.

Продолжайте прикладывать сжимающую нагрузку до отказа образца и фиксировать максимальную поддерживаемую нагрузку в момент разрыва. Вычислите прочность на сжатие каждого образца с помощью формулы. Затем проведите тест на сжатие, разместив каждый цилиндрический образец диаметром 100 миллиметров и высотой 200 миллиметров вертикально в центре гидравлического пресса.

Обеспечьте правильный контакт между образцом и загрузочными пластинами. Применяйте осевую нагрузку непрерывно и без удара со скоростью около 0,45 мегапаскаля в секунду. Повторите эту процедуру для всех трёх наборов образцов.

Контрольные, добавочные образцы на основе диоксида титана и меди. Систематически записывайте все значения для последующего сравнения между различными наборами выборок. Наконец, сравните зафиксированные значения прочности на сжатие, чтобы оценить различия в механическом поведении и характеристиках между контрольными, легированными диоксидом титана и медными аддитивными образцами.

Испытания на сжатие показали, что образцы бетона, содержащие 1% диоксида титана по массе, обладают более высокой прочностью на сжатие, чем контрольный бетон и те, что имеют пластификатор на основе 3% меди. Среди образцов, подвергнутых 28-дневному отверждению в ходе испытаний на сжимающую прочность, образцы B3, C3 и D3 выглядели заметно светлее по цвету, чем образцы с маркировкой A3 и E3. Образец с маркировкой B имел наивысшую сдавливую прочность после 28 дней отверждения — 17 379 мегапаскалей. Образцы с маркировкой A и E показали более низкие значения прочности на сжатие спустя 28 дней — соответственно 13 018 и 9 725 мегапаскалей.