Zakaj se pri gradnji brizganega betona uporabljajo pospeševalci? Malo znanja o dodatkih

Zakaj se pri gradnji brizganega betona uporabljajo pospeševalci? Malo znanja o dodatkih

S hitrim razvojem gradnje podzemne inženirske in transportne infrastrukture postaja uporaba tehnologije brizganega betona za popravilo pobočij, podporo kamnin in blokiranje puščanja pri gradnji razstreljevanja predorov in hitrem vzdrževanju vse bolj razširjena. Brizgani beton je vrsta betona, ki se oblikuje s hitrim brizganjem mešanice cementnih materialov in agregatov na določeno površino z uporabo stisnjenega zraka ali drugih virov energije.

Gradnjo brizganega betona delimo na dve glavni vrsti: metode suhe mešanice in metode mokre mešanice. Metoda suhe mešanice uporablja pospeševalce v prahu, metoda mokre mešanice pa tekoče pospeševalce. Na Kitajskem večina gradenj s brizganim betonom še vedno uporablja metodo suhe mešanice, pri čemer gradnja z mokro mešanico predstavlja le približno 10 % uporabe brizganega betona. Ker pa se zahteve glede kakovosti brizganega betona v podzemni gradnji povečujejo in okoljska ozaveščenost raste, se metoda mokre mešanice obravnava kot neizogiben trend za prihodnji razvoj tehnologije brizganega betona.

Pospeševalci so ključni dodatki v brizganem betonu, ki igrajo ključno vlogo pri hitrosti strjevanja in trdnosti betona. Njihov odmerek je le 2%-3% količine cementa v betonu, vendar lahko dosežejo začetno strjevanje v 5 minutah in končno strjevanje v 10 minutah, kar izpolnjuje zahteve za hitro vezanje v posebnih konstrukcijah in zagotavlja hitro utrjevanje v tunelih ali gredi. Zato so raziskave in uporaba pospeševalnikov ključni dejavniki, ki določajo raven tehnologije brizganega betona.

Pospeševalci so na voljo v različnih vrstah, razvrščeni pa so glede na obliko izdelka kot praškasti (trdni) ali tekoči pospeševalci. Glede na vsebnost alkalij so lahko alkalni ali nealkalni pospeševalci, pri čemer pospeševalci vsebujejo Na2O.<1% considered non-alkaline. The development of accelerators has gone through stages such as high-alkali powder, low-alkali powder, high-alkali liquid, and low (non)-alkali liquid since the Swiss company Sika first developed Sigunite powdered accelerator in the 1930s.

Nealkalni pospeševalci rešujejo vprašanje visoke vsebnosti alkalij v tradicionalnih pospeševalnikih. Beton z nealkalnimi pospeševalci lahko doseže več kot 90 % svoje 28-dnevne trdnosti v primerjavi s tradicionalnimi pospeševalci. Poleg tega so nealkalni pospeševalci nekorozivni, okolju prijazni in predstavljajo minimalno tveganje za zdravje gradbenega osebja. Trend se premika k uporabi nealkalnih tekočih pospeševalnikov namesto tradicionalnih alkalnih in nizkoalkalnih pospeševalnikov.

Trenutni status praškastih pospeševalnikov se je začel v tridesetih letih 20. stoletja s Sigunitom, ki ga je razvilo švicarsko podjetje Sika. Zgodnji alkalni pospeševalci v prahu, narejeni iz anorganskih solnih materialov, kot so apno, natrijev aluminat ter silikatne in karbonatne soli, so izpolnjevali zahteve po hitrem utrjevanju, vendar so kasneje utrpeli znatno izgubo trdnosti, ki sega od 20 % do 50 %.

Na Kitajskem so zaradi razmeroma pozne uvedbe tehnologije brizganega betona raziskave pospeševalnikov začele kasneje. Alkalni pospeševalci v prahu imajo prednosti, kot so dobra prilagodljivost, učinkovito delovanje z različnimi znamkami cementa, dobri učinki strjevanja, nizki stroški in zreli postopki priprave. Vendar pa imajo številne napake, vključno z znatno izgubo trdnosti v kasnejših fazah, zmanjšano vzdržljivostjo betona zaradi vnosa alkalij, visokim odbojem med brizganjem betona in močno korozivnostjo med pripravo, kar predstavlja tveganje za delavce.

Ker metoda mokre mešanice postopoma postaja vse bolj razširjena, so se raziskave pospeševalnikov v prahu znatno zmanjšale, pri čemer se je fokus preusmeril na študijo tekočih pospeševalnikov z nizko vsebnostjo alkalij in nealkalij. Vendar pa zaradi enostavnosti, prilagodljivosti in nizkih stroškov metode suhe mešanice precejšen del projektov brizganega betona na Kitajskem še vedno uporablja pospeševalce v prahu.

Zgodovina tekočih pospeševalnikov sega v sedemdeseta leta prejšnjega stoletja z razvojem Sika alkalnih tekočinskih pospeševalnikov v Švici. Vendar so ti zgodnji tekoči pospeševalci imeli visoko vsebnost alkalij, kar je povzročilo slabo trdnost in vzdržljivost betona v kasnejši fazi. V poskusu izboljšanja delovanja v kasnejših fazah in odpravljanja škode za zdravje ljudi so raziskovalci v razvitih državah v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja začeli razvijati tekoče pospeševalnike z nizko vsebnostjo alkalij. Kot glavni pospeševalec strjevanja so uporabili aluminijeve soli, ki so zmanjšale vsebnost alkalij na 10-20%, kar je povzročilo zmanjšanje izgube trdnosti v poznejši fazi na 20%-30%.

Na Kitajskem so zaradi pozne uvedbe metode mokre mešanice raziskave tekočih pospeševalnikov zaostajale za razvitimi državami. Čeprav so prvi tekoči pospeševalci izpolnjevali standardne zahteve, so pokazali nižjo trdnost betona v zgodnji fazi. Da bi to rešili, so se raziskovalci osredotočili na zmanjšanje vsebnosti alkalij, da bi ublažili kasnejšo izgubo trdnosti in izboljšali vzdržljivost. Danes se na trgu pogosto uporabljajo tekoči pospeševalci z nizko vsebnostjo alkalij, ki ponujajo prednosti, kot so nizko odmerjanje in kratki časi strjevanja. Vendar ti še vedno vnašajo nekaj alkalij in lahko povzročijo reakcije alkalnih agregatov, kar negativno vpliva na vzdržljivost brizganega betona. Posledično so raziskovalci usmerili pozornost na nealkalne tekoče pospeševalnike.

Preučevanje nealkalijskih tekočih pospeševalnikov se je začelo v devetdesetih letih prejšnjega stoletja v Evropi in ZDA, nekoliko kasneje na Kitajskem. Primarni raziskovalni pristop vključuje iskanje novih utrjevalnih materialov za zamenjavo soli alkalijskih kovin v tekočih pospeševalnikih. Med njimi aluminijev sulfat zaradi pomanjkanja alkalijskih kovin učinkovito spodbuja hidratacijo cementa in znatno izboljša trdnost malte v zgodnji fazi. Trenutno velja za idealen material za pripravo nealkalijskih tekočih pospeševalnikov. Raziskovalci po vsem svetu so izvedli obsežne študije tekočih pospeševalnikov, pripravljenih predvsem z aluminijevim sulfatom. Visoko zmogljivi in ​​stabilni izdelki, kot sta serija MEYCOSA podjetja BASF in serija Sigunite®A podjetja Sika, predstavljajo trenutno napredno raven nealkalijskih tekočih pospeševalnikov.

Nealkalijski tekoči pospeševalci so v središču sedanjega in prihodnjega razvoja, saj zmanjšujejo verjetnost reakcij alkalnih agregatov in učinkovito izboljšujejo kasnejšo trdnost betona. Vendar je razvoj nealkalijskih tekočih pospeševalnikov v zgodnjih fazah in izzivi vključujejo razmeroma velike odmerke (6%-12%), nezadostno stabilnost pri shranjevanju ter višje cene in stroške v primerjavi s tradicionalnimi alkalnimi tekočimi in praškastimi pospeševalci .

4.2 Sestava pospeševalnikov

Aluminijeve soli, silikatne soli, karbonatne soli in hidroksidi so glavne vrste alkalij v pospeševalnikih. Aluminijeva sol in aluminijeva alkalija sta najpomembnejši komponenti v nealkalnih tekočih pospeševalnikih. Za aluminijevo sol je aluminijev sulfat idealna surovina, uporaba aluminijevega sulfata kot glavne utrjevalne komponente v nealkalnih tekočih pospeševalnikih pa je pritegnila široko pozornost in raziskave.

4.4 Proizvodni proces pospeševalnika

4.4.1 Tekočinski pospeševalci

Alkalni pospeševalci: Natrijev hidroksid in vodo zmešamo v reakcijski posodi in po mešanju dodamo aluminijev hidroksid. Zmes segrejemo na 110 stopinj, nato ohladimo, da dobimo končni izdelek.

Nealkalni pospeševalci: V reakcijsko posodo dodamo fluorosilicijevo kislino in mešamo pri sobni temperaturi in atmosferskem tlaku. Dodamo aluminijev sulfat in mešamo, dokler se popolnoma ne raztopi. pH se nato prilagodi na 5, kar povzroči končni izdelek.

4.4.2 Pospeševalniki v prahu

4.4.2.1 Tehtanje in mešanje

Surovine, kot so aluminijev pepel (velikost delcev {{0}} cm), apnenec (velikost delcev 0.5-1.2 cm) in industrijske alkalije (natrijev karbonat), se transportirajo z zaprtim transporterjem do naprava za tehtanje. Aluminijev sulfat