Prečo sa pri stavbe striekaného betónu používajú urýchľovače? Málo vedomostí o prímesi

Prečo sa pri stavbe striekaného betónu používajú urýchľovače? Málo vedomostí o prímesi

S rýchlym rozvojom podzemného inžinierstva a výstavby dopravnej infraštruktúry sa čoraz viac rozširuje aplikácia technológie striekaného betónu na opravu svahov, podopretie hornín a blokovanie úniku pri odstreloch tunelov a rýchlej údržbe. Striekaný betón je typ betónu vytvorený vysokorýchlostným nástrekom zmesi cementových materiálov a kameniva na určený povrch pomocou stlačeného vzduchu alebo iných zdrojov energie.

Konštrukcia striekaného betónu sa delí na dva hlavné typy: metódy suchého miešania a mokrého miešania. Metóda suchého miešania využíva práškové urýchľovače, zatiaľ čo metóda mokrého miešania využíva kvapalné urýchľovače. V Číne sa vo väčšine stavieb striekaného betónu stále používa metóda suchého miešania, pričom výstavba mokrej zmesi predstavuje len asi 10 % aplikácií striekaného betónu. So zvyšujúcimi sa požiadavkami na kvalitu striekaného betónu v podzemnom staviteľstve a rastúcim environmentálnym povedomím sa však metóda mokrého miešania považuje za nevyhnutný trend budúceho vývoja technológie striekaného betónu.

Urýchľovače sú základné prísady v striekanom betóne, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri rýchlosti tuhnutia a pevnosti betónu. Ich dávkovanie je len 2%-3% množstva cementu v betóne, napriek tomu dokážu dosiahnuť počiatočné tuhnutie do 5 minút a konečné tuhnutie do 10 minút, čím spĺňajú požiadavky na rýchle tuhnutie v špeciálnych konštrukciách a zabezpečujú rýchle spevnenie v tuneloch alebo hriadele. Preto sú výskum a aplikácia urýchľovačov kľúčovými faktormi určujúcimi úroveň technológie striekaného betónu.

Urýchľovače sa dodávajú v rôznych typoch, klasifikovaných podľa formy produktu ako práškové (tuhé) alebo kvapalné urýchľovače. Podľa obsahu alkálií to môžu byť alkalické alebo nealkalické urýchľovače, pričom urýchľovače majú obsah 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.

Nealkalické urýchľovače riešia problém vysokého obsahu alkálií v tradičných urýchľovačoch. Betón s nealkalickými urýchľovačmi môže dosiahnuť viac ako 90 % svojej 28-dennej pevnosti v porovnaní s tradičnými urýchľovačmi. Navyše, nealkalické urýchľovače sú nekorozívne, šetrné k životnému prostrediu a predstavujú minimálne zdravotné riziká pre stavebný personál. Trend sa posúva smerom k používaniu nealkalických kvapalných urýchľovačov namiesto tradičných alkalických a nízkoalkalických urýchľovačov.

Súčasný stav práškových urýchľovačov začal v 30. rokoch 20. storočia Sigunite, ktorý vyvinula švajčiarska spoločnosť Sika. Skoré alkalické práškové urýchľovače, vyrobené z anorganických soľných materiálov, ako je vápno, hlinitan sodný a kremičitanové a uhličitanové soli, spĺňali požiadavku na rýchle vytvrdzovanie, ale neskôr utrpeli značnú stratu pevnosti v rozsahu od 20 % do 50 %.

V Číne sa v dôsledku relatívne neskorého zavedenia technológie striekaného betónu začal výskum urýchľovačov neskôr. Alkalické práškové urýchľovače majú výhody, ako je dobrá prispôsobivosť, efektívny výkon s rôznymi značkami cementu, dobré tuhnutie, nízke náklady a vyzreté procesy prípravy. Majú však niekoľko defektov, vrátane výraznej straty pevnosti v neskorších fázach, zníženej trvanlivosti betónu v dôsledku zavádzania alkálií, vysokého odrazu počas striekania betónu a silnej korózie počas prípravy, čo predstavuje riziko pre pracovníkov.

Keďže metóda mokrého miešania sa postupne stáva rozšírenejšou, výskum práškových urýchľovačov sa výrazne zmenšil, pričom sa pozornosť presunula na štúdium kvapalných nízkoalkalických a nealkalických urýchľovačov. Avšak vzhľadom na jednoduchosť, prispôsobivosť a nízke náklady na metódu suchého miešania značná časť projektov striekaného betónu v Číne stále používa práškové urýchľovače.

História kvapalných urýchľovačov siaha až do 70. rokov minulého storočia s vývojom alkalických kvapalných urýchľovačov Sika vo Švajčiarsku. Avšak tieto skoré kvapalné urýchľovače mali vysoký obsah alkálií, čo malo za následok slabú pevnosť a trvanlivosť betónu v neskoršom štádiu. V snahe zlepšiť výkon v neskoršom štádiu a eliminovať poškodenie ľudského zdravia začali výskumníci v rozvinutých krajinách v sedemdesiatych rokoch minulého storočia vyvíjať nízkoalkalické kvapalné urýchľovače. Ako hlavný urýchľovač tuhnutia použili soli hliníka, čím sa znížil obsah alkálií na 10-20 %, čo viedlo k zníženiu straty pevnosti v neskoršom štádiu na 20 %-30 %.

V Číne v dôsledku neskorého zavedenia metódy mokrého mixovania výskum kvapalných urýchľovačov zaostával za vyspelými krajinami. Skoré kvapalné urýchľovače, aj keď spĺňali štandardné požiadavky, vykazovali nižšiu pevnosť betónu v počiatočnom štádiu. Na vyriešenie tohto problému sa výskumníci zamerali na zníženie obsahu alkálií, aby sa zmiernila strata pevnosti v neskoršom štádiu a zlepšila sa životnosť. V súčasnosti sú na trhu široko používané nízkoalkalické kvapalné urýchľovače, ktoré ponúkajú výhody ako nízke dávkovanie a krátke časy tuhnutia. Tieto však stále prinášajú určitý obsah alkálií a môžu viesť k alkalicko-agregátovým reakciám, ktoré nepriaznivo ovplyvňujú trvanlivosť striekaného betónu. V dôsledku toho výskumníci obrátili svoju pozornosť na nealkalické kvapalné urýchľovače.

Štúdium nealkalických kvapalných urýchľovačov sa začalo v 90. rokoch v Európe a Spojených štátoch, o niečo neskôr v Číne. Primárny výskumný prístup zahŕňa nájdenie nových vytvrdzovacích materiálov, ktoré nahradia soli alkalických kovov v kvapalných urýchľovačoch. Medzi nimi síran hlinitý v dôsledku nedostatku obsahu alkalických kovov účinne podporuje hydratáciu cementu a výrazne zlepšuje pevnosť malty v počiatočnom štádiu. V súčasnosti sa považuje za ideálny materiál na prípravu nealkalických kvapalných urýchľovačov. Vedci na celom svete vykonali rozsiahle štúdie o kvapalných urýchľovačoch pripravených hlavne so síranom hlinitým. Vysoko výkonné a stabilné produkty, ako napríklad séria MEYCOSA od spoločnosti BASF a séria Sigunite®A od spoločnosti Sika, predstavujú súčasnú pokročilú úroveň nealkalických kvapalných urýchľovačov.

Nealkalické kvapalné urýchľovače sú stredobodom súčasného a budúceho vývoja, znižujú pravdepodobnosť alkalicko-agregátových reakcií a účinne zlepšujú pevnosť v neskoršom štádiu betónu. Vývoj nealkalických kvapalných urýchľovačov je však v počiatočnom štádiu a problémy zahŕňajú relatívne veľké dávkovanie (6 %-12 %), nedostatočnú stabilitu pri skladovaní a vyššie ceny a náklady v porovnaní s tradičnými alkalickými kvapalnými a práškovými urýchľovačmi. .

4.2 Zloženie urýchľovačov

Hliníkové soli, silikátové soli, uhličitanové soli a hydroxidy sú hlavnými typmi alkálií v urýchľovačoch. Hliníková soľ a alkálie hliníka sú najdôležitejšími zložkami v nealkalických kvapalných urýchľovačoch. Pre hlinitú soľ je síran hlinitý ideálnou surovinou a použitie síranu hlinitého ako hlavnej zložky tuhnutia v nealkalických kvapalných urýchľovačoch si získalo širokú pozornosť a výskum.

4.4 Proces výroby urýchľovača

4.4.1 Kvapalné urýchľovače

Alkalické urýchľovače: Hydroxid sodný a voda sa zmiešajú v reakčnej nádobe a po premiešaní sa pridá hydroxid hlinitý. Zmes sa zahreje na 110 stupňov, potom sa ochladí, čím sa získa konečný produkt.

Nealkalické urýchľovače: Kyselina fluorokremičitá sa pridá do reakčnej nádoby a mieša sa pri teplote miestnosti a atmosférickom tlaku. Pridá sa síran hlinitý a mieša sa až do úplného rozpustenia. Potom sa pH upraví na 5, čím sa získa konečný produkt.

4.4.2 Práškové urýchľovače

4.4.2.1 Váženie a miešanie

Suroviny ako hliníkový popol (veľkosť častíc {{0}} cm), vápenec (veľkosť častíc 0.5-1,2 cm) a priemyselné alkálie (uhličitan sodný) sa prepravujú utesneným dopravníkom do vážiace zariadenie. Síran hlinitý