Mengapakah pemecut digunakan dalam pembinaan shotcrete? Sedikit pengetahuan tentang bahan campuran

Mengapakah pemecut digunakan dalam pembinaan shotcrete? Sedikit pengetahuan tentang bahan campuran

Dengan perkembangan pesat kejuruteraan bawah tanah dan pembinaan infrastruktur pengangkutan, aplikasi teknologi shotcrete untuk pembaikan cerun, sokongan batuan, dan penyekatan kebocoran dalam pembinaan letupan terowong dan penyelenggaraan pantas menjadi semakin meluas. Shotcrete ialah sejenis konkrit yang dibentuk dengan semburan berkelajuan tinggi campuran bahan bersimen dan agregat ke atas permukaan yang ditetapkan menggunakan udara termampat atau sumber kuasa lain.

Pembinaan shotcrete dibahagikan kepada dua jenis utama: kaedah campuran kering dan campuran basah. Kaedah bancuhan kering menggunakan pemecut serbuk, manakala kaedah bancuhan basah menggunakan pemecut cecair. Di China, majoriti pembinaan shotcrete masih menggunakan kaedah campuran kering, dengan pembinaan campuran basah menyumbang hanya kira-kira 10% daripada aplikasi shotcrete. Walau bagaimanapun, apabila keperluan kualiti untuk shotcrete dalam kejuruteraan bawah tanah meningkat dan kesedaran alam sekitar berkembang, kaedah campuran basah dilihat sebagai trend yang tidak dapat dielakkan untuk pembangunan masa depan teknologi shotcrete.

Pemecut adalah bahan tambahan teras dalam shotcrete, memainkan peranan penting dalam penetapan kelajuan dan kekuatan konkrit. Dos mereka hanya 2%-3% daripada kuantiti simen dalam konkrit, namun mereka boleh mencapai penetapan awal dalam masa 5 minit dan penetapan akhir dalam masa 10 minit, memenuhi keperluan untuk penetapan pantas dalam pembinaan khas dan memastikan penyatuan cepat dalam terowong atau aci. Oleh itu, penyelidikan dan aplikasi pemecut adalah faktor utama yang menentukan tahap teknologi shotcrete.

Pemecut datang dalam pelbagai jenis, dikelaskan mengikut bentuk produk sama ada pemecut serbuk (pepejal) atau cecair. Berdasarkan kandungan alkali, ia boleh menjadi pemecut alkali atau bukan alkali, dengan pemecut mempunyai kandungan 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.

Pemecut bukan alkali menangani isu kandungan alkali yang tinggi dalam pemecut tradisional. Konkrit dengan pemecut bukan beralkali boleh mencapai lebih daripada 90% kekuatan 28-harinya berbanding dengan pemecut tradisional. Selain itu, pemecut bukan alkali adalah tidak menghakis, mesra alam dan menimbulkan risiko kesihatan yang minimum kepada kakitangan pembinaan. Trend beralih ke arah penggunaan pemecut cecair bukan alkali dan bukannya pemecut beralkali dan rendah alkali tradisional.

Status semasa pemecut serbuk bermula pada tahun 1930-an dengan Sigunite, yang dibangunkan oleh syarikat Switzerland Sika. Pemecut serbuk beralkali awal, diperbuat daripada bahan garam tak organik seperti kapur, natrium aluminat, dan garam silikat dan karbonat, memenuhi keperluan untuk pengerasan pantas tetapi mengalami kehilangan kekuatan yang ketara kemudiannya, antara 20% hingga 50%.

Di China, disebabkan pengenalan teknologi shotcrete yang agak lewat, penyelidikan mengenai pemecut bermula kemudian. Pemecut serbuk beralkali mempunyai kelebihan seperti kebolehsuaian yang baik, prestasi berkesan dengan pelbagai jenama simen, kesan penetapan yang baik, kos rendah dan proses penyediaan matang. Walau bagaimanapun, ia mempunyai beberapa kecacatan, termasuk kehilangan kekuatan yang ketara pada peringkat akhir, mengurangkan ketahanan konkrit disebabkan oleh pengenalan alkali, lantunan tinggi semasa penyemburan konkrit, dan kekakisan yang kuat semasa penyediaan, menimbulkan risiko kepada pekerja.

Oleh kerana kaedah campuran basah secara beransur-ansur menjadi lebih lazim, penyelidikan tentang pemecut serbuk telah berkurangan dengan ketara, mengalihkan tumpuan kepada kajian pemecut cecair rendah alkali dan bukan alkali. Walau bagaimanapun, disebabkan kesederhanaan, kebolehsuaian, dan kos rendah kaedah campuran kering, sebahagian besar projek shotcrete di China masih menggunakan pemecut serbuk.

Sejarah pemecut cecair bermula sejak 1970-an dengan pembangunan pemecut cecair alkali Sika di Switzerland. Walau bagaimanapun, pemecut cecair awal ini mempunyai kandungan alkali yang tinggi, mengakibatkan kekuatan dan ketahanan konkrit peringkat akhir yang lemah. Dalam usaha untuk meningkatkan prestasi peringkat kemudian dan menghapuskan bahaya kepada kesihatan manusia, penyelidik di negara maju mula membangunkan pemecut cecair alkali rendah pada tahun 1970-an. Mereka menggunakan garam aluminium sebagai pemecut tetapan utama, mengurangkan kandungan alkali kepada 10-20%, mengakibatkan penurunan kehilangan kekuatan peringkat kemudian kepada 20%-30%.

Di China, disebabkan pengenalan lewat kaedah campuran basah, penyelidikan mengenai pemecut cecair ketinggalan berbanding negara maju. Pemecut cecair awal, sambil memenuhi keperluan standard, mempamerkan kekuatan konkrit peringkat awal yang lebih rendah. Untuk menangani perkara ini, penyelidik menumpukan pada mengurangkan kandungan alkali untuk mengurangkan kehilangan kekuatan peringkat kemudian dan meningkatkan ketahanan. Hari ini, pemecut cecair beralkali rendah digunakan secara meluas di pasaran, menawarkan faedah seperti dos yang rendah dan masa penetapan yang singkat. Walau bagaimanapun, ini masih memperkenalkan beberapa kandungan alkali dan boleh membawa kepada tindak balas alkali-agregat, menjejaskan ketahanan shotcrete. Akibatnya, penyelidik telah mengalihkan perhatian mereka kepada pemecut cecair bukan alkali.

Kajian tentang pemecut cecair bukan alkali bermula pada tahun 1990-an di Eropah dan Amerika Syarikat, sedikit kemudian di China. Pendekatan penyelidikan utama melibatkan mencari bahan tetapan baharu untuk menggantikan garam logam alkali dalam pemecut cecair. Antaranya, aluminium sulfat, kerana kekurangan kandungan logam alkali, berkesan menggalakkan penghidratan simen dan meningkatkan kekuatan peringkat awal mortar dengan ketara. Ia kini dianggap sebagai bahan yang sesuai untuk menyediakan pemecut cecair bukan alkali. Penyelidik di seluruh dunia telah menjalankan kajian meluas mengenai pemecut cecair yang disediakan terutamanya dengan aluminium sulfat. Produk berprestasi tinggi dan stabil, seperti siri MEYCOSA daripada BASF dan siri Sigunite®A daripada Sika, mewakili tahap lanjutan semasa bagi pemecut cecair bukan alkali.

Pemecut cecair bukan alkali adalah tumpuan pembangunan semasa dan akan datang, mengurangkan kemungkinan tindak balas agregat alkali dan meningkatkan kekuatan peringkat kemudian dalam konkrit dengan berkesan. Walau bagaimanapun, pembangunan pemecut cecair bukan alkali adalah di peringkat awal, dan cabaran termasuk dos yang agak besar (6%-12%), kestabilan penyimpanan yang tidak mencukupi dan harga serta kos yang lebih tinggi berbanding dengan pemecut cecair dan serbuk beralkali tradisional .

4.2 Komposisi Pemecut

Garam aluminium, garam silikat, garam karbonat, dan hidroksida adalah jenis utama alkali dalam pemecut. Garam aluminium dan alkali aluminium adalah komponen terpenting dalam pemecut cecair bukan alkali. Untuk garam aluminium, aluminium sulfat adalah bahan mentah yang ideal, dan penggunaan aluminium sulfat sebagai komponen tetapan utama dalam pemecut cecair bukan alkali telah mendapat perhatian dan penyelidikan yang meluas.

4.4 Proses Pengeluaran Pemecut

4.4.1 Pemecut Cecair

Pemecut Alkali: Natrium hidroksida dan air dicampur dalam bekas tindak balas, dan selepas kacau, aluminium hidroksida ditambah. Campuran dipanaskan hingga 110 darjah, kemudian disejukkan untuk menghasilkan produk akhir.

Pemecut Bukan Beralkali: Asid fluorosilicic ditambah ke dalam bekas tindak balas dan dikacau pada suhu bilik dan tekanan atmosfera. Aluminium sulfat ditambah dan dikacau sehingga larut sepenuhnya. pH kemudian diselaraskan kepada 5, menghasilkan produk akhir.

4.4.2 Pemecut Serbuk

4.4.2.1 Menimbang dan Mencampur

Bahan mentah seperti abu aluminium (saiz zarah {{0}}sm), batu kapur (saiz zarah 0.5-1.2cm), dan alkali industri (natrium karbonat) diangkut dengan penghantar tertutup ke alat penimbang. Aluminium sulfat