Hvorfor brukes akseleratorer i sprøytebetongkonstruksjon? Lite kunnskap om tilsetningsstoffer

Hvorfor brukes akseleratorer i sprøytebetongkonstruksjon? Lite kunnskap om tilsetningsstoffer

Med den raske utviklingen av underjordisk konstruksjon og transportinfrastrukturkonstruksjon, blir bruken av sprøytebetongteknologi for skråningsreparasjon, bergstøtte og lekkasjeblokkering i tunnelsprengning og raskt vedlikehold stadig mer utbredt. Sprøytebetong er en type betong dannet ved høyhastighetssprøyting av en blanding av sementholdige materialer og tilslag på en bestemt overflate ved bruk av trykkluft eller andre kraftkilder.

Sprøytebetongkonstruksjon er delt inn i to hovedtyper: tørrblandings- og våtblandingsmetoder. Tørrblandingsmetoden bruker pulveriserte akseleratorer, mens våtblandingsmetoden bruker væskeakseleratorer. I Kina bruker flertallet av sprøytebetongkonstruksjonen fortsatt tørrblandingsmetoden, med våtblandingskonstruksjon som kun utgjør omtrent 10 % av sprøytebetongapplikasjonene. Men etter hvert som kvalitetskravene til sprøytebetong i undergrunnsteknikk øker og miljøbevisstheten øker, blir våtblandingsmetoden sett på som den uunngåelige trenden for fremtidig utvikling av sprøytebetongteknologi.

Akseleratorer er kjernetilsetningsstoffene i sprøytebetong, og spiller en avgjørende rolle i herdehastigheten og styrken til betong. Doseringen deres er bare 2 %-3 % av sementmengden i betong, men de kan oppnå initial herding innen 5 minutter og endelig herding innen 10 minutter, og oppfylle kravene til rask herding i spesialkonstruksjon og sikre rask konsolidering i tunneler eller sjakter. Derfor er forskning og bruk av akseleratorer nøkkelfaktorer som bestemmer nivået på sprøytebetongteknologi.

Akseleratorer kommer i forskjellige typer, klassifisert etter produktform som enten pulver (fast) eller flytende akseleratorer. Basert på alkaliinnhold kan de være alkaliske eller ikke-alkaliske akseleratorer, med akseleratorer som har Na2O-innhold<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.

Ikke-alkaliske akseleratorer tar opp problemet med høyt alkaliinnhold i tradisjonelle akseleratorer. Betong med ikke-alkaliske akseleratorer kan oppnå mer enn 90 % av sin 28-dagstyrke sammenlignet med tradisjonelle akseleratorer. I tillegg er ikke-alkaliske akseleratorer ikke-korrosive, miljøvennlige og utgjør minimal helserisiko for bygningspersonell. Trenden skifter mot bruk av ikke-alkaliske væskeakseleratorer i stedet for tradisjonelle alkaliske og lavalkaliske akseleratorer.

Den nåværende statusen til pulveriserte akseleratorer begynte på 1930-tallet med Sigunite, utviklet av det sveitsiske selskapet Sika. Tidlige alkaliske pulveriserte akseleratorer, laget av uorganiske saltmaterialer som kalk, natriumaluminat og silikat- og karbonatsalter, møtte kravet til rask herding, men fikk betydelig styrketap senere, fra 20 % til 50 %.

I Kina startet forskningen på akseleratorer senere på grunn av den relativt sene introduksjonen av sprøytebetongteknologi. Alkaliske pulveriserte akseleratorer har fordeler som god tilpasningsevne, effektiv ytelse med ulike sementmerker, gode herdeeffekter, lave kostnader og modne forberedelsesprosesser. Imidlertid har de flere defekter, inkludert betydelig styrketap i senere stadier, redusert betongens holdbarhet på grunn av innføring av alkali, høy tilbakeslag under betongsprøyting og sterk korrosivitet under forberedelse, noe som utgjør en risiko for arbeidere.

Etter hvert som våtblandingsmetoden gradvis blir mer utbredt, har forskningen på pulveriserte akseleratorer redusert betydelig, og skiftet fokus til studiet av flytende lavalkali- og ikke-alkaliakseleratorer. På grunn av enkelheten, tilpasningsevnen og lave kostnadene til tørrblandingsmetoden, bruker imidlertid fortsatt en betydelig del av sprøytebetongprosjekter i Kina pulveriserte akseleratorer.

Historien om væskeakseleratorer går tilbake til 1970-tallet med utviklingen av Sika alkaliske væskeakseleratorer i Sveits. Imidlertid hadde disse tidlige væskeakseleratorene høyt alkaliinnhold, noe som resulterte i dårlig senere betongstyrke og holdbarhet. I et forsøk på å forbedre ytelsen i senere stadier og eliminere skade på menneskers helse, begynte forskere i utviklede land å utvikle lavalkali-væskeakseleratorer på 1970-tallet. De brukte aluminiumsalter som hovedinnstillingsakselerator, og reduserte alkaliinnholdet til 10-20 %, noe som resulterte i en reduksjon i styrketap i senere stadier til 20 %-30 %.

I Kina, på grunn av den sene introduksjonen av våtblandingsmetoden, lå forskningen på væskeakseleratorer etter utviklede land. Tidlige væskeakseleratorer, mens de oppfylte standardkrav, viste lavere tidligfasestyrke av betong. For å løse dette fokuserte forskerne på å redusere alkaliinnholdet for å redusere styrketap i senere stadier og forbedre holdbarheten. I dag er lavalkali-væskeakseleratorer mye brukt i markedet, og tilbyr fordeler som lav dosering og korte herdetider. Imidlertid introduserer disse fortsatt noe alkaliinnhold og kan føre til alkali-aggregatreaksjoner, noe som påvirker holdbarheten til sprøytebetong negativt. Som et resultat har forskere rettet oppmerksomheten mot ikke-alkaliske væskeakseleratorer.

Studiet av ikke-alkaliske væskeakseleratorer begynte på 1990-tallet i Europa og USA, litt senere i Kina. Den primære forskningstilnærmingen innebærer å finne nye herdematerialer for å erstatte alkalimetallsalter i væskeakseleratorer. Blant dem fremmer aluminiumsulfat, på grunn av dets mangel på alkalimetallinnhold, effektivt sementhydrering og forbedrer mørtelens tidlige styrke betydelig. Det regnes for tiden som et ideelt materiale for fremstilling av ikke-alkaliske væskeakseleratorer. Forskere over hele verden har utført omfattende studier på væskeakseleratorer fremstilt hovedsakelig med aluminiumsulfat. Høyytelses og stabile produkter, som MEYCOSA-serien fra BASF og Sigunite®A-serien fra Sika, representerer det nåværende avanserte nivået av ikke-alkaliske væskeakseleratorer.

Ikke-alkaliske væskeakseleratorer er i fokus for nåværende og fremtidig utvikling, og reduserer sannsynligheten for alkali-aggregatreaksjoner og forbedrer effektivt senere styrke i betong. Utviklingen av ikke-alkaliske væskeakseleratorer er imidlertid i et tidlig stadium, og utfordringene inkluderer relativt stor dosering (6 %-12 %), utilstrekkelig lagringsstabilitet og høyere priser og kostnader sammenlignet med tradisjonelle alkaliske væske- og pulverakseleratorer. .

4.2 Sammensetning av akseleratorer

Aluminiumsalter, silikatsalter, karbonatsalter og hydroksyder er hovedtypene av alkali i akseleratorer. Aluminiumsalt og aluminiumalkali er de viktigste komponentene i ikke-alkaliske væskeakseleratorer. For aluminiumsalt er aluminiumsulfat et ideelt råmateriale, og bruken av aluminiumsulfat som hovedinnstillingskomponent i ikke-alkaliske væskeakseleratorer har fått bred oppmerksomhet og forskning.

4.4 Produksjonsprosess for akselerator

4.4.1 Væskeakseleratorer

Alkaliske akseleratorer: Natriumhydroksid og vann blandes i en reaksjonskar, og etter omrøring tilsettes aluminiumhydroksid. Blandingen varmes opp til 110 grader, deretter avkjøles for å produsere sluttproduktet.

Ikke-alkaliske akseleratorer: Fluorkiselsyre tilsettes reaksjonsbeholderen og omrøres ved romtemperatur og atmosfærisk trykk. Aluminiumsulfat tilsettes og omrøres til det er helt oppløst. pH justeres deretter til 5, noe som resulterer i sluttproduktet.

4.4.2 Pulveriserte akseleratorer

4.4.2.1 Veiing og blanding

Råvarer som aluminiumaske (partikkelstørrelse {{0}}cm), kalkstein (partikkelstørrelse 0.5-1.2cm), og industriell alkali (natriumkarbonat) transporteres med en forseglet transportør til en veieenhet. Aluminium sulfat