מדוע משתמשים במאיצים בבניית בטון שוט? ידע מועט על תערובות

מדוע משתמשים במאיצים בבניית בטון שוט? ידע מועט על תערובות

עם ההתפתחות המהירה של בניית תשתיות הנדסיות ותחבורה תת-קרקעיות, היישום של טכנולוגיית בטון זריקה לתיקון מדרונות, תמיכת סלעים וחסימת דליפות בבניית פיצוץ מנהרות ותחזוקה מהירה הולך ונפוצה יותר ויותר. בטון בטון הוא סוג של בטון שנוצר על ידי ריסוס מהיר של תערובת של חומרים צמנטיים ואגרגטים על משטח ייעודי באמצעות אוויר דחוס או מקורות כוח אחרים.

בניית בטון בטון מחולקת לשני סוגים עיקריים: שיטות תערובת יבשה ותערובת רטובה. שיטת המיקס היבש משתמשת במאיצים אבקתיים, בעוד שבשיטת המיקס הרטוב משתמשים במאיצים נוזליים. בסין, מרבית הבנייה בבטון זריקה עדיין משתמשת בשיטת התערובת היבשה, כאשר בנייה בתערובת רטובה מהווה רק כ-10% מהיישומים בבטון. עם זאת, ככל שדרישות האיכות לבטון זריקה בהנדסה תת-קרקעית עולות והמודעות הסביבתית גוברת, שיטת התערובת הרטובה נתפסת כמגמה הבלתי נמנעת לפיתוח עתידי של טכנולוגיית בטון זריקה.

מאיצים הם תוספים הליבה בבטון זריקה, הממלאים תפקיד מכריע במהירות ההגדרה וחוזק הבטון. המינון שלהם הוא רק 2%-3% מכמות המלט בבטון, ובכל זאת הם יכולים להגיע להגדרה ראשונית תוך 5 דקות ולהתייצבות סופית תוך 10 דקות, תוך עמידה בדרישות להתקבעות מהירה בבנייה מיוחדת ומבטיחה איחוד מהיר במנהרות או פירים. לכן, המחקר והיישום של מאיצים הם גורמי מפתח הקובעים את רמת הטכנולוגיה של בטון שוט.

מאיצים מגיעים בסוגים שונים, מסווגים לפי צורת המוצר כמאיצים אבקה (מוצק) או נוזליים. בהתבסס על תכולת אלקלי, הם יכולים להיות מאיצים אלקליים או לא אלקליים, עם מאיצים בעלי תכולת 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.

מאיצים לא-אלקליים מטפלים בנושא של תכולת אלקליות גבוהה במאיצים מסורתיים. בטון עם מאיצים לא בסיסיים יכול להשיג יותר מ-90% מעוצמת ה28-יום שלו בהשוואה למאיצים מסורתיים. בנוסף, מאיצים שאינם בסיסיים אינם מאכלים, ידידותיים לסביבה ומהווים סיכונים בריאותיים מינימליים לאנשי הבנייה. המגמה עוברת לכיוון השימוש במאיצים נוזליים שאינם אלקליים במקום מאיצים בסיסיים ובעלי בסיס נמוך.

המעמד הנוכחי של מאיצים אבקתיים החל בשנות השלושים של המאה ה-20 עם Sigunite, שפותחה על ידי חברת Sika השוויצרית. מאיצים מוקדמים של אבקת אלקליין, עשויים מחומרי מלח אנאורגניים כגון סיד, נתרן אלומינט ומלחי סיליקט וקרבונט, עמדו בדרישה להתקשות מהירה אך סבלו מאובדן חוזק משמעותי מאוחר יותר, שנע בין 20% ל-50%.

בסין, בשל ההשקה המאוחרת יחסית של טכנולוגיית בטון שוט, החל המחקר על מאיצים מאוחר יותר. לאיצי אבקת אלקליין יש יתרונות כמו יכולת הסתגלות טובה, ביצועים יעילים עם מותגי מלט שונים, השפעות הגדרה טובות, עלות נמוכה ותהליכי הכנה בוגרים. עם זאת, יש להם מספר פגמים, לרבות אובדן חוזק משמעותי בשלבים המאוחרים יותר, עמידות בטון מופחתת עקב החדרת אלקלי, ריבאונד גבוה במהלך ריסוס בטון וכושר קורוזיביות חזק במהלך ההכנה, המהווה סיכונים לעובדים.

ככל ששיטת התערובת הרטובה הופכת נפוצה יותר בהדרגה, המחקר על מאיצים באבקת הצטמצם באופן משמעותי, והתמקד במחקר של מאיצים נוזליים דלי אלקליים ולא אלקליים. עם זאת, בשל הפשטות, יכולת ההסתגלות והעלות הנמוכה של שיטת המיקס היבש, חלק ניכר מפרויקטים של בטון שוט בסין עדיין משתמש במאיצים אבקתיים.

ההיסטוריה של מאיצי נוזלים מתחילה בשנות ה-70 של המאה ה-20 עם פיתוח מאיצי נוזל אלקליין של Sika בשוויץ. עם זאת, המאיצים הנוזליים המוקדמים הללו היו בעלי תכולת אלקליות גבוהה, מה שגרם לחוזק ועמידות הבטון בשלב מאוחר יותר. בניסיון לשפר את הביצועים בשלבים מאוחרים יותר ולמנוע פגיעה בבריאות האדם, חוקרים במדינות מפותחות החלו לפתח מאיצים נוזליים נמוכים באלקלי בשנות ה-70. הם השתמשו במלחי אלומיניום כמאיץ ההגדרה העיקרי, והפחיתו את תכולת האלקליות ל-10-20%, וכתוצאה מכך ירידה באובדן החוזק בשלב מאוחר יותר ל-20%-30%.

בסין, עקב ההשקה המאוחרת של שיטת התערובת הרטובה, המחקר על מאיצי נוזלים פיגר אחרי מדינות מפותחות. מאיצים נוזליים מוקדמים, בעודם עומדים בדרישות הסטנדרטיות, הפגינו חוזק נמוך יותר בשלב מוקדם של בטון. כדי להתמודד עם זה, החוקרים התמקדו בהפחתת תכולת האלקליות כדי להפחית את אובדן החוזק בשלב מאוחר יותר ולשפר את העמידות. כיום, מאיצים נוזליים דלי אלקלי נמצאים בשימוש נרחב בשוק, ומציעים יתרונות כמו מינון נמוך וזמני התייצבות קצרים. עם זאת, אלה עדיין מציגים תכולת אלקליות מסוימת ועלולים להוביל לתגובות אגרגטיות אלקליות, המשפיעות לרעה על העמידות של בטון שוט. כתוצאה מכך, החוקרים הפנו את תשומת לבם למאיצים נוזליים שאינם אלקליים.

המחקר של מאיצים נוזליים שאינם אלקליים החלו בשנות ה-90 באירופה ובארצות הברית, מעט מאוחר יותר בסין. גישת המחקר העיקרית כוללת מציאת חומרי הגדרה חדשים להחלפת מלחי מתכת אלקלית במאיצים נוזליים. ביניהם, אלומיניום גופרתי, בשל היעדר תכולת מתכת אלקלית, מקדם ביעילות הידרציה של צמנט ומשפר משמעותית את חוזק המרגמה בשלב מוקדם. כיום הוא נחשב לחומר אידיאלי להכנת מאיצים נוזליים שאינם אלקליים. חוקרים ברחבי העולם ערכו מחקרים נרחבים על מאיצים נוזליים שהוכנו בעיקר עם אלומיניום גופרתי. מוצרים בעלי ביצועים גבוהים ויציבים, כגון סדרת MEYCOSA מבית BASF וסדרת Sigunite®A מבית Sika, מייצגים את הרמה המתקדמת הנוכחית של מאיצים נוזליים שאינם אלקליים.

מאיצים נוזליים שאינם אלקליים הם המוקד של פיתוח נוכחי ועתידי, מפחיתים את הסבירות לתגובות של אגרגט אלקלי ומשפרים ביעילות את החוזק בשלב מאוחר יותר בבטון. עם זאת, הפיתוח של מאיצים נוזליים שאינם אלקליים נמצא בשלבים מוקדמים, והאתגרים כוללים מינון גדול יחסית (6%-12%), יציבות אחסון לא מספקת ומחירים ועלויות גבוהות יותר בהשוואה למאיצים מסורתיים של נוזל אלקלי ואבקה. .

4.2 הרכב מאיצים

מלחי אלומיניום, מלחי סיליקט, מלחי קרבונט והידרוקסידים הם הסוגים העיקריים של אלקלי במאיצים. מלח אלומיניום ואלקלי אלומיניום הם המרכיבים החשובים ביותר במאיצים נוזליים שאינם אלקליים. עבור מלח אלומיניום, אלומיניום סולפט הוא חומר גלם אידיאלי, והשימוש באלומיניום סולפט כמרכיב ההגדרה העיקרי במאיצים נוזליים שאינם אלקליים זכה לתשומת לב ומחקר נרחבים.

4.4 תהליך ייצור מאיץ

4.4.1 מאיצי נוזלים

מאיצים אלקליים: נתרן הידרוקסיד ומים מעורבבים בכלי תגובה, ולאחר ערבוב מוסיפים אלומיניום הידרוקסיד. התערובת מחוממת ל-110 מעלות, ואז מקוררת כדי לייצר את המוצר הסופי.

מאיצים לא בסיסיים: חומצה פלואורוסיליצית מתווספת לכלי התגובה ומערבבים בטמפרטורת החדר ובלחץ אטמוספרי. מוסיפים אלומיניום גופרתי ומערבבים עד להמסה מלאה. לאחר מכן ה-pH מותאם ל-5, וכתוצאה מכך המוצר הסופי.

4.4.2 מאיצים באבקה

4.4.2.1 שקילה וערבוב

חומרי גלם כגון אפר אלומיניום (גודל חלקיקים {{0}} ס"מ), אבן גיר (גודל חלקיקים 0.5-1.2 ס"מ), ואקלי תעשייתי (נתרן קרבונט) מועברים באמצעות מסוע אטום אל מכשיר שקילה. אלומיניום גופרתי