היסטוריית פיתוח של מאיץ בטון

עם ההתקדמות במחקר על טכנולוגיית בטון מרוסס, התהליך התפתח משיטות ריסוס יבש לשיטות ריסוס רטוב. בחו"ל החלו מחקרים על מאיצי בטון נוזלי, ומאיצי הבטון הנוזלי שפותחו בתחילה היו בעלי תכולת אלקליות גבוהה. עם מחקר נוסף, תכולת האלקליות של מאיצי בטון נוזלי ירדה בהדרגה, מה שהוביל להופעתם של מאיצי בטון נוזלי נטולי אלקלי (אלקליות נמוכה) בשוק. באמצע ה-1980, החלו לייצר וליישם מאיצי בטון מרוכבים נוזליים נוזליים נטולי אלקלי (דל אלקלי) אורגני-אי-אורגני. הרכיבים האורגניים במאיצי בטון נוזלי מרוכב אלו כוללים בעיקר אלקנולאמינים שונים, אמידים, אלכוהולים אורגניים, חומצות קרבוקסיליות ועוד, בעוד שהרכיבים האנאורגניים מורכבים בעיקר מאלומיניום גופרתי. נכון לעכשיו, במדינות מפותחות כמו יפן ואירופה, מאיצי בטון נוזלי נטולי אלקליות (אלקליות נמוכה) שולטים בשוק מאיצי הבטון.

מחקר על מאיצי בטון בסין

המחקר של סין על מאיצי בטון החל מאוחר יחסית, החל משנות ה-60. מאיצי הבטון המוקדמים ביותר היו בעיקר מאיצי בטון אבקה, כגון Hongxing I, 711 ו-782, אשר היו בעלי תכולת אלקליות גבוהה ואובדן חוזק משמעותי בשלבים המאוחרים יותר. בשנות ה-90, עם כניסתה של טכנולוגיית ריסוס רטוב לסין, החלו חוקרים מקומיים להתמקד במחקר מאיצי בטון נוזלי. מאיצי בטון נוזלי נטולי אלקלי (נמוך אלקלי) ומאיצי בטון נוזלי מרוכבים אורגניים-אי-אורגניים החלו להתפתח בהדרגה בסין, כמו מאיץ בטון נוזלי ללא אלקלי NSA שפותח על ידי Pan Zhihua ו-MJ-2000 אלקלי נוזלי מאיץ בטון חינם שפותח על ידי מכון בייג'ינג למדע והנדסת פחם. עם זאת, המחקר על מאיצי בטון נוזלי נטולי אלקליות (אלקליות נמוכה) בסין עדיין בשלב ראשוני. למרות שקיימים סוגים רבים של מוצרים, הביצועים הכוללים שלהם אינם עקביים, מוצרים רבים יקרים, והיציבות וההסתגלות שלהם גרועות, וזקוקים לשיפור נוסף.

סוגי מאיצי בטון

מאיצי בטון נוזלי נפוצים כוללים סוג נתרן סיליקט, סוג נתרן אלומינט, סוג אלומיניום גופרתי וסוג אלומיניום אשלגן גופרתי. ביניהם, מאיצי בטון נוזלי מסוג נתרן סיליקט מורכבים בעיקר מזכוכית מים (Na2SiO3) ומשולבים עם אשלגן דיכרומט, נתרן ניטריט וטריאתנולמין, וכתוצאה מכך בסיסיות גבוהה. לנתרן אלומינט מסיסות גבוהה במים והוא בסיסי מאוד, מה שהופך אותו למאיץ בטון אלקליין. מאיצי בטון נוזלי נטולי אלקלי (אלקלי נמוך) יכולים להיות מסווגים כדלקמן:

1. סוג אלומיניום סולפט

מאיצי בטון נוזלי מסוג אלומיניום סולפט מנוסחים על ידי שילוב של אלומיניום סולפט נטול מים עם רכיבים אחרים, השייכים למאיצי בטון נוזלי אלקלי נמוך. מאיצי בטון אלו מגיעים בסוגים רבים, עם הבדלים משמעותיים בהרכב ובתהליכי גיבוש. מאיצי בטון נוזלי אלקלי נמוך, המורכבים בעיקר מאלומיניום סולפט ונתרן אלומינט, משפיעים מינימלית על החוזק המאוחר יותר של המלט ומסתגלים היטב לסוגים שונים של מלט. מצד שני, מאיצי בטון נוזלי אלקלי נמוך העשויים מאלומיניום סולפט ואלומיניום הידרוקסיד מפשטים את שלבי התגובה של יצירת אלומיניום הידרוקסיד ולאחר מכן פילמור אלומיניום סולפט, אך מאיצי בטון אלו הינם בעלי יציבות ירודה, נוטים למשקעים והתגבשות ואינם מתאימים. לאחסון לטווח ארוך. בנוסף, ניתן לשלב אלומיניום סולפט עם פלואורידים ומגנזיום סולפט כדי ליצור מאיצי בטון נוזלי נטולי אלקליות (אלקליות נמוכה).

2. סוג אלומיניום אשלגן סולפט

על ידי שילוב של אלומיניום אשלגן סולפט עם נתרן פלואוריד, חומרים מפחיתי מים וחומרים מעבים, ניתן לגבש מאיץ בטון נוזלי דל אלקלי. מאיץ בטון מסוג זה כולל בדרך כלל רכיבים נטולי אלקליות, כמו זה המסונתז על ידי Nitto Chemical Industry Co., Ltd., המשלב סולפטים מתכת אלקלית או קרבונטים עם מלח אלומיניום מסיס במים.

3. מאיצי בטון מורכב אורגני-אי-אורגני

מאיצי בטון מרוכב אורגני-אי-אורגני יכולים לפתור בעיות רבות הקשורות למאיצי בטון אנאורגניים, כגון הפחתה משמעותית של קצב הריבאונד של בטון במהלך הבנייה על ידי הגברת הלכידות של תרחית הבטון. Buegre ואחרים פיתחו מאיץ בטון מרוכב נוזלי אורגני-אי-אורגני ללא אלקלי עם ביצועים מצוינים תוך שימוש בחנקה ואלקנולמין כרכיבים בסיסיים, והוספת חומצות קרבוקסיליות ותרכובות פוליהידרוקסיות. Qin Lian ואחרים פיתחו מאיץ בטון מרוכב נוזלי נוזלי-אלקליות ידידותי לסביבה, המורכב בעיקר מנתרן פלואוריד, טריאתנולמין, אלומיניום סולפט ופוליאקרילאמיד. בניסוח זה, אלומיניום סולפט ונתרן פלואוריד משמשים כרכיבים מאיצים; triethanolamine משפר במהירות את חוזק הדחיסה המוקדם של טיט מלט; פוליאקרילאמיד משפר את חוזק הדבקת הבטון, מגדיל את עובי ההתזה הבודדת, מפחית את קצב החזרה, מקטין את מספר הריסוסים החוזרים, ובסופו של דבר מוריד את עלויות הבנייה.

מאפיינים של מאיצי בטון

1. תהליך ייצור נטול זיהום ואינו מאכל

תהליך הייצור של מאיצי בטון אבקת מסורתיים צורך כמות גדולה של חומרי גלם ואנרגיה, תוך יצירת אבק וגז פליטה משמעותיים במהלך השחזה, הפילוגים, ההסתיידות והאריזה, מה שמוביל לזיהום סביבתי חמור. מאיצי בטון נוזלי, לעומת זאת, נמנעים מהפקת אבק וגז פליטה, ומפחיתים את הזיהום הסביבתי. בנוסף, מאיצי בטון אלקליין מסורתיים יכולים לעורר תגובות של אגרגט אלקלי בבטון, ולגרום לנזק חמור. לעומת זאת, מאיצי בטון נוזלי נטולי אלקליות (אלקליות נמוכה) הם בדרך כלל ניטרליים או מעט חומציים, נמנעים מהחדרת חומרים אלקליים, ומפחיתים משמעותית את הפגיעה בבריאות האדם ואת נזקי הבטון.

2. שיעור ריבאונד נמוך, חיסכון בעלויות

מאיצי בטון נוזלי נטולי אלקליות (אלקליות נמוכה) מכילים בדרך כלל רכיבים המגבירים את הצמיגות, ומפחיתים למעשה את קצב החזרה של תערובות בטון במהלך הבנייה. הפחתה זו ממזערת את בזבוז חומרי הגלם, חוסכת בעלויות בנייה ומפחיתה את הסכנות הבריאותיות הכרוכות בבניית בטון רטוב בהתזה אלקליין. בדרך כלל, קצב החזרה של בטון מרוסס עם מאיצי בטון נטולי אלקליות נוזלי (דל אלקלי) הוא בסביבות 15%, בהשוואה ל-30% עם מאיצי בטון אבקה מסורתיים. לפיכך, שימוש במאיצי בטון נוזלי נטולי אלקליות (אלקליות נמוכה) מפחית מאוד את קצב הריבאונד במהלך ריסוס בטון, ובכך מוריד את עלויות הבנייה.

3. דרגת מיכון גבוהה, התקדמות מהירה של הפרויקט

מאיצי בטון נטולי אלקליות נוזלי (דל אלקלי) מיושמים בעיקר בטכנולוגיית התזה רטובה, בעלת דרגת מיכון גבוהה, המפחיתה משמעותית את צריכת העבודה הידנית ומקצרת באופן דרסטי את זמן התמיכה במנהרות, ובכך מאיץ את התקדמות הפרויקט.