Zašto se akceleratori koriste u konstrukciji mlaznog betona? Malo znanja o primjesama

Zašto se akceleratori koriste u konstrukciji mlaznog betona? Malo znanja o primjesama

S brzim razvojem podzemne inženjerske i transportne infrastrukture, primjena tehnologije mlaznog betona za sanaciju kosina, potporu stijena i blokiranje curenja u izgradnji tunela miniranjem i brzom održavanju postaje sve raširenija. Mlazni beton je vrsta betona nastala raspršivanjem mješavine cementnih materijala i agregata velikom brzinom na određenu površinu pomoću komprimovanog zraka ili drugih izvora energije.

Konstrukcija mlaznog betona je podijeljena u dvije glavne vrste: metode suhe i mokre mješavine. Metoda suhog miješanja koristi akceleratore u prahu, dok metoda mokre mješavine koristi tečne akceleratore. U Kini, većina konstrukcija mlaznog betona još uvijek koristi metodu suve mješavine, pri čemu konstrukcija s mokrom mješavinom čini samo oko 10% primjene mlaznog betona. Međutim, kako se zahtjevi za kvalitetom mlaznog betona u podzemnom inženjerstvu povećavaju i ekološka svijest raste, metoda mokrog miješanja se vidi kao neizbježan trend za budući razvoj tehnologije mlaznog betona.

Ubrzivači su osnovni aditivi u mlaznom betonu, koji igraju ključnu ulogu u brzini vezivanja i čvrstoći betona. Njihova doza je samo 2%-3% količine cementa u betonu, a ipak mogu postići početno vezivanje u roku od 5 minuta, a konačno u roku od 10 minuta, ispunjavajući zahtjeve za brzo vezivanje u specijalnoj konstrukciji i osiguravajući brzu konsolidaciju u tunelima ili osovine. Stoga su istraživanje i primjena akceleratora ključni faktori koji određuju nivo tehnologije mlaznog betona.

Ubrzivači dolaze u različitim tipovima, klasifikovani prema obliku proizvoda kao akceleratori u prahu (čvrsti) ili tekući. Na osnovu alkalnog sadržaja, mogu biti alkalni ili nealkalni akceleratori, pri čemu akceleratori imaju sadržaj 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 akceleratori rješavaju problem visokog sadržaja alkalija u tradicionalnim akceleratorima. Beton sa nealkalnim akceleratorima može postići više od 90% svoje 28-dnevne čvrstoće u poređenju sa tradicionalnim akceleratorima. Osim toga, nealkalni akceleratori nisu korozivni, ekološki prihvatljivi i predstavljaju minimalne zdravstvene rizike za građevinsko osoblje. Trend se pomjera prema upotrebi nealkalnih tekućih akceleratora umjesto tradicionalnih alkalnih i niskoalkalnih akceleratora.

Trenutni status praškastih akceleratora počeo je 1930-ih sa Sigunite-om, koji je razvila švicarska kompanija Sika. Rani alkalni praškasti akceleratori, napravljeni od neorganskih soli kao što su vapno, natrijum aluminat i silikatne i karbonatne soli, ispunjavali su zahtjeve za brzim stvrdnjavanjem, ali su kasnije pretrpjeli značajan gubitak čvrstoće, u rasponu od 20% do 50%.

U Kini su, zbog relativno kasnog uvođenja tehnologije mlaznog betona, istraživanja o akceleratorima počela kasnije. Alkalni praškasti akceleratori imaju prednosti kao što su dobra prilagodljivost, učinkovite performanse s različitim markama cementa, dobri efekti vezivanja, niska cijena i zreli procesi pripreme. Međutim, oni imaju nekoliko nedostataka, uključujući značajan gubitak čvrstoće u kasnijim fazama, smanjenu izdržljivost betona zbog unošenja lužine, visok odboj tokom prskanja betona i jaku korozivnost tokom pripreme, što predstavlja rizik za radnike.

Kako metoda mokre mješavine postepeno postaje sve zastupljenija, istraživanje praškastih akceleratora se značajno smanjilo, pomjerajući fokus na proučavanje tekućih niskoalkalnih i nealkalnih akceleratora. Međutim, zbog jednostavnosti, prilagodljivosti i niske cijene metode suhe mješavine, značajan dio projekata mlaznog betona u Kini još uvijek koristi akceleratore u prahu.

Istorija tečnih akceleratora datira iz 1970-ih godina sa razvojem Sika alkalnih tečnih akceleratora u Švajcarskoj. Međutim, ovi rani tekući akceleratori imali su visok sadržaj alkalija, što je rezultiralo lošom čvrstoćom i izdržljivošću betona u kasnijoj fazi. U pokušaju da poboljšaju performanse u kasnijim fazama i eliminišu štetu po ljudsko zdravlje, istraživači u razvijenim zemljama počeli su da razvijaju niskoalkalne tečne akceleratore 1970-ih. Koristili su aluminijske soli kao glavni ubrzivač vezivanja, smanjujući sadržaj alkalija na 10-20%, što je rezultiralo smanjenjem gubitka čvrstoće u kasnijoj fazi na 20%-30%.

U Kini su, zbog kasnog uvođenja metode mokre mješavine, istraživanja o tekućim akceleratorima zaostajala za razvijenim zemljama. Rani tekući akceleratori, iako su ispunjavali standardne zahtjeve, pokazali su nižu čvrstoću betona u ranoj fazi. Kako bi riješili ovo, istraživači su se fokusirali na smanjenje sadržaja alkalija kako bi se ublažio gubitak čvrstoće u kasnijoj fazi i poboljšala izdržljivost. Danas se na tržištu široko koriste niskoalkalni tekući akceleratori, nudeći prednosti kao što su niska doza i kratko vrijeme stvrdnjavanja. Međutim, oni i dalje unose određeni sadržaj alkalija i mogu dovesti do alkalno-agregatnih reakcija, što negativno utječe na trajnost mlaznog betona. Kao rezultat toga, istraživači su svoju pažnju usmjerili na bezalkalne tečne akceleratore.

Proučavanje bezalkalnih tekućih akceleratora počelo je 1990-ih u Europi i Sjedinjenim Državama, nešto kasnije u Kini. Primarni istraživački pristup uključuje pronalaženje novih materijala za vezivanje koji bi zamijenili soli alkalnih metala u tekućim akceleratorima. Među njima, aluminijum sulfat, zbog nedostatka sadržaja alkalnih metala, efikasno potiče hidrataciju cementa i značajno poboljšava čvrstoću maltera u ranoj fazi. Trenutno se smatra idealnim materijalom za pripremu bezalkalnih tekućih akceleratora. Istraživači širom svijeta sproveli su opsežna istraživanja o tekućim akceleratorima pripremljenim uglavnom s aluminij sulfatom. Visokoučinkoviti i stabilni proizvodi, poput serije MEYCOSA iz BASF-a i serije Sigunite®A iz Sika-a, predstavljaju trenutni napredni nivo bezalkalnih tekućih akceleratora.

Nealkalni tečni akceleratori su fokus sadašnjeg i budućeg razvoja, smanjujući vjerovatnoću alkalno-agregatnih reakcija i efektivno poboljšavajući čvrstoću betona u kasnijim fazama. Međutim, razvoj bezalkalnih tečnih akceleratora je u ranoj fazi, a izazovi uključuju relativno velike doze (6%-12%), nedovoljnu stabilnost skladištenja i veće cijene i troškove u odnosu na tradicionalne alkalne tečne i praškaste akceleratore .

4.2 Sastav akceleratora

Aluminijeve soli, silikatne soli, karbonatne soli i hidroksidi su glavne vrste alkalija u akceleratorima. Aluminijska sol i aluminij alkali su najvažnije komponente u bezalkalnim tekućim akceleratorima. Za aluminijsku sol, aluminij sulfat je idealna sirovina, a upotreba aluminij sulfata kao glavne komponente vezivanja u bezalkalnim tekućim akceleratorima je privukla široku pažnju i istraživanje.

4.4 Proces proizvodnje akceleratora

4.4.1 Tečni akceleratori

Alkalni akceleratori: Natrijum hidroksid i voda se pomešaju u reakcionoj posudi, a nakon mešanja se dodaje aluminijum hidroksid. Smjesa se zagrije na 110 stepeni, a zatim ohladi da se dobije konačni proizvod.

Nealkalni akceleratori: Fluorosilicijska kiselina se dodaje u reakcionu posudu i miješa na sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku. Doda se aluminijum sulfat i meša dok se potpuno ne rastvori. pH se zatim podešava na 5, što rezultira konačnim proizvodom.

4.4.2 Praškasti akceleratori

4.4.2.1 Vaganje i miješanje

Sirovine kao što su aluminijumski pepeo (veličina čestica {{0}}cm), krečnjak (veličina čestica 0.5-1.2cm) i industrijska alkalija (natrijum karbonat) transportuju se zatvorenim transporterom do uređaj za vaganje. Aluminijum sulfat