تاریخچه توسعه شتاب دهنده بتن

با پیشرفت در تحقیقات بر روی فناوری بتن پاششی، این فرآیند از روش‌های پاشش خشک به روش‌های پاشش مرطوب تبدیل شده است. در خارج از کشور، تحقیقات بر روی شتاب دهنده های بتن مایع آغاز شد و شتاب دهنده های بتن مایع در ابتدا دارای محتوای قلیایی بالایی بودند. با تحقیقات بیشتر، محتوای قلیایی شتاب دهنده های بتن مایع به تدریج کاهش یافت و منجر به ظهور شتاب دهنده های بتن مایع بدون قلیایی (کم قلیایی) در بازار شد. در اواسط{1}}، شتاب دهنده های بتن کامپوزیت آلی-غیر آلی بدون قلیایی (کم قلیایی) شروع به تولید و استفاده کردند. اجزای آلی در این شتاب دهنده های بتن مایع مرکب عمدتاً شامل آلکانول آمین های مختلف، آمیدها، الکل های آلی، اسیدهای کربوکسیلیک و غیره است، در حالی که اجزای معدنی عمدتاً از سولفات آلومینیوم تشکیل شده است. در حال حاضر، در کشورهای توسعه یافته مانند ژاپن و اروپا، شتاب دهنده های بتن مایع بدون قلیایی (کم قلیایی) بر بازار تسریع کننده های بتن تسلط دارند.

تحقیق در مورد شتاب دهنده های بتن در چین

تحقیقات چین در مورد شتاب دهنده های بتنی نسبتاً دیر شروع شد و از دهه 1960 شروع شد. اولین تسریع‌کننده‌های بتن عمدتاً شتاب‌دهنده‌های بتن پودری بودند، مانند انواع Hongxing I، 711 و 782 که محتوای قلیایی بالا و کاهش مقاومت قابل توجهی در مراحل بعدی داشتند. در دهه 1990، با معرفی فناوری پاشش مرطوب به چین، محققان داخلی شروع به تمرکز بر تحقیق در مورد شتاب دهنده های بتن مایع کردند. شتاب‌دهنده‌های بتن مایع بدون قلیایی (کم قلیایی) و شتاب‌دهنده‌های بتن مایع کامپوزیت آلی- معدنی به تدریج در چین توسعه یافتند، مانند شتاب‌دهنده بتن مایع بدون قلیایی NSA که توسط Pan Zhihua و MJ-2000 و قلیایی مایع ساخته شد. شتاب دهنده بتن رایگان که توسط موسسه علوم و مهندسی زغال سنگ پکن ساخته شده است. با این حال، تحقیقات در مورد شتاب دهنده های بتن بدون قلیایی مایع (کم قلیایی) در چین هنوز در مرحله اولیه است. اگرچه انواع مختلفی از محصولات وجود دارد، عملکرد کلی آنها ناسازگار است، بسیاری از محصولات گران هستند و پایداری و سازگاری آنها ضعیف است و نیاز به بهبود بیشتری دارد.

انواع شتاب دهنده های بتن

شتاب دهنده های معمول بتن مایع شامل نوع سیلیکات سدیم، نوع آلومینات سدیم، نوع سولفات آلومینیوم و نوع سولفات پتاسیم آلومینیوم است. در میان آنها، شتاب دهنده های بتن مایع نوع سیلیکات سدیم عمدتاً از شیشه آب (Na2SiO3) تشکیل شده و با دی کرومات پتاسیم، نیتریت سدیم و تری اتانول آمین ترکیب می شوند و در نتیجه خاصیت قلیایی بالایی دارند. آلومینات سدیم حلالیت بالایی در آب دارد و به شدت قلیایی است و آن را به یک شتاب دهنده بتن قلیایی تبدیل می کند. شتاب دهنده های بتن مایع بدون قلیایی (کم قلیایی) را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

1. نوع سولفات آلومینیوم

شتاب دهنده های بتن مایع نوع سولفات آلومینیوم با ترکیب سولفات آلومینیوم بی آب با سایر اجزاء متعلق به شتاب دهنده های بتن مایع کم قلیایی فرموله می شوند. این تسریع کننده های بتن انواع مختلفی دارند که تفاوت های قابل توجهی در ترکیب و فرآیندهای فرمولاسیون دارند. شتاب دهنده های بتن مایع با قلیایی کم، که عمدتاً از سولفات آلومینیوم و آلومینات سدیم تشکیل شده اند، کمترین تأثیر را بر مقاومت بعدی سیمان دارند و به خوبی با انواع مختلف سیمان سازگار می شوند. از سوی دیگر، شتاب دهنده های بتن مایع کم قلیایی ساخته شده از سولفات آلومینیوم و هیدروکسید آلومینیوم، مراحل واکنش تولید هیدروکسید آلومینیوم و سپس پلیمریزاسیون سولفات آلومینیوم را ساده می کند، اما این شتاب دهنده های بتن پایداری ضعیفی دارند، مستعد بارش و تبلور هستند و مساعد نیستند. به ذخیره سازی طولانی مدت علاوه بر این، سولفات آلومینیوم را می توان با فلوریدها و سولفات منیزیم ترکیب کرد تا شتاب دهنده های بتن مایع بدون قلیایی (کم قلیایی) بسازند.

2. نوع سولفات پتاسیم آلومینیوم

با ترکیب سولفات پتاسیم آلومینیوم با فلوراید سدیم، عوامل کاهنده آب و ضخیم‌کننده‌ها، می‌توان یک شتاب‌دهنده بتن مایع با قلیایی کم تولید کرد. این نوع شتاب دهنده بتن عموماً شامل اجزای بدون قلیایی است، مانند آنچه توسط Nitto Chemical Industry Co., Ltd. سنتز شده است، که شامل سولفات های فلزات قلیایی یا کربنات ها با نمک آلومینیوم محلول در آب است.

3. شتاب دهنده های بتن مرکب آلی- معدنی

تسریع‌کننده‌های بتن مرکب آلی- معدنی می‌توانند بسیاری از مسائل مربوط به تسریع‌کننده‌های بتن معدنی را حل کنند، مانند کاهش قابل‌توجه نرخ برگشت بتن در حین ساخت با افزایش چسبندگی دوغاب سیمان. Buegre و دیگران یک شتاب دهنده بتن مایع کامپوزیت آلی- معدنی بدون قلیایی با عملکرد عالی با استفاده از نیترات و آلکانولامین به عنوان اجزای اساسی و افزودن اسیدهای کربوکسیلیک و ترکیبات پلی هیدروکسی توسعه دادند. Qin Lian و دیگران یک شتاب دهنده بتن کامپوزیت آلی- معدنی آلی دوستدار محیط زیست و بدون قلیایی ساختند که عمدتاً از سدیم فلوراید، تری اتانول آمین، سولفات آلومینیوم و پلی آکریل آمید تشکیل شده است. در این فرمول، سولفات آلومینیوم و سدیم فلوراید به عنوان اجزای تسریع کننده عمل می کنند. تری اتانول آمین به سرعت مقاومت فشاری اولیه ملات سیمان را بهبود می بخشد. پلی آکریل آمید استحکام پیوند بتن را افزایش می دهد، ضخامت پاشش منفرد را افزایش می دهد، سرعت برگشت را کاهش می دهد، تعداد پاشش های مکرر را کاهش می دهد و در نهایت هزینه های ساخت و ساز را کاهش می دهد.

ویژگی های شتاب دهنده های بتن

1. فرآیند تولید بدون آلودگی و غیر خورنده

فرآیند تولید شتاب‌دهنده‌های بتن پودری سنتی، مقدار زیادی مواد خام و انرژی مصرف می‌کند و در حین آسیاب کردن، گندله‌سازی، کلسینه کردن و بسته‌بندی، گرد و غبار و گاز خروجی قابل توجهی تولید می‌کند که منجر به آلودگی شدید محیطی می‌شود. با این حال، شتاب‌دهنده‌های بتن مایع از تولید گرد و غبار و گازهای خروجی اجتناب می‌کنند و آلودگی محیطی را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، شتاب‌دهنده‌های بتن قلیایی سنتی می‌توانند واکنش‌های قلیایی-دانه‌ای را در بتن ایجاد کنند و باعث آسیب شدید شوند. در مقابل، شتاب دهنده های بتن بدون قلیایی مایع (کم قلیایی) عموما خنثی یا کمی اسیدی هستند و از ورود مواد قلیایی اجتناب می کنند و به طور قابل توجهی آسیب به سلامت انسان و آسیب بتن را کاهش می دهند.

2. نرخ بازگشت پایین، صرفه جویی در هزینه

شتاب‌دهنده‌های بتن بدون قلیایی مایع (با قلیایی کم) معمولاً حاوی اجزایی هستند که ویسکوزیته را افزایش می‌دهند و به طور موثر نرخ بازگشت مخلوط‌های بتن را در طول ساخت و ساز کاهش می‌دهند. این کاهش ضایعات مواد خام را به حداقل می رساند، هزینه های ساخت و ساز را کاهش می دهد و خطرات بهداشتی مرتبط با ساخت بتن قلیایی پاشش مرطوب را کاهش می دهد. به طور معمول، نرخ برگشت بتن پاشیده شده با شتاب دهنده های بتن بدون قلیایی مایع (کم قلیایی) حدود 15٪ است در مقایسه با 30٪ با شتاب دهنده های بتن پودری سنتی. بنابراین، استفاده از شتاب‌دهنده‌های بتن بدون قلیایی (کم قلیایی) نرخ بازگشت مجدد را در هنگام پاشش بتن تا حد زیادی کاهش می‌دهد و در نتیجه هزینه‌های ساخت را کاهش می‌دهد.

3. درجه بالای مکانیزاسیون، پیشرفت سریع پروژه

شتاب‌دهنده‌های بتن بدون قلیایی مایع (کم قلیایی) عمدتاً در فناوری پاشش مرطوب استفاده می‌شوند که دارای درجه مکانیزاسیون بالایی است، به طور قابل توجهی مصرف دستی را کاهش می‌دهد و زمان پشتیبانی تونل را به شدت کوتاه می‌کند و در نتیجه پیشرفت پروژه را تسریع می‌کند.