当前喷射混凝土广泛应用于隧道、桥梁、水利水电、坡坝及地下工程等诸多领域,喷射混凝土一方面节约钢材和木材,可降低施工成本,另一方面使得施工简单,有利于一次成型和加快掘进速度,具有比传统筑模成型的方式更广泛的发展前景,而将预先拌制好的水泥、砂石、水以喷射的手段将其牢牢固定在垂直角度的拱顶或竖直面上甚至可以喷射数层而不掉落,这离不开一个秘密武器——喷射混凝土用速凝剂。
中建材中岩科技有限公司(以下简称中岩科技)成立于1992年,是中国建筑材料科学研究总院有限公司控股公司,经过20余年的发展,中岩科技已形成混凝土外加剂、助磨剂、特种工程材料三大业务板块,在喷射混凝土用速凝剂生产、研发及应用技术上具有丰富的经验,2019年,将无碱液体速凝剂生产线进行自动化、智能化升级,年产量达10万吨,产品发往山东、广东、广西、北京等地,应用量逐年上升。
喷射混凝土自1907年美国动物标本学家卡尔·阿克利发明了“水泥枪”之后,大量应用于隧道、地下工程和煤矿等建筑工程,经历了干喷工艺和湿喷工艺的迭代更新,预计到2025年,湿喷混凝土市场将达到77亿美元以上,且会呈现健康稳定增长,是全球喷射混凝土增长的重要动力。新时代也产生了既有结构维护加固、新建结构复杂形状等新需求,喷射混凝土向着高性能方向发展,用湿喷混凝土代替传统的现浇成型混凝土建造钢筋混凝土墙已在美国西海岸成功应用了很久。
干喷法是将拌合好的胶凝材料、骨料和粉状速凝剂通过喷嘴喷出,喷射过程中与水混合喷射到受喷面,湿喷法即为将拌合好具有一定工作性的预拌混凝土通过喷嘴喷出,在喷嘴处加入液体速凝剂,与液体速凝剂混合后喷射到受喷面的方法,因此,为顺应喷射混凝土的发展,速凝剂出现了粉剂到液体的更新,粉体速凝剂存在明显的缺点,比如使用过程中混合不均匀、粉尘大、易受潮等,而液体速凝剂则更容易均匀的分散于混凝土拌合物中,避免混凝土质量的波动。
速凝剂的分类众多,按碱含量划分可分为碱性速凝剂和无碱速凝剂。一般的,速凝剂掺量占胶材的3%—9%,最早的有碱速凝剂碱含量可高达25%,再加上速凝剂的高掺量,最终给胶凝材料带入的高碱含量,易引起混凝土后期强度损失,使混凝土发生碱集料反应的风险提高导致混凝土膨胀破坏,给喷射混凝土的永久支护带来难度,且含碱速凝剂具有极强的腐蚀性,由此,低碱和无碱速凝剂成为发展新趋势。无碱液体速凝剂也经历了从起步到逐渐成熟的过程,研究称离子状态的铝可以显著缩短水泥凝结时间,硫酸铝、无定形铝、氟铝化合物等被引入,但这又给无碱液体速凝剂带来了新的问题,统计近几年的研究结果可知,无碱液体速凝剂普遍存在的问题包括:稳定性差、掺量高、大量使用有毒原材料、早期强度低等,极端环境下喷射混凝土会弹率比较高,且大量工程存在早期强度低力学性能差的现象,研究者也作了相当多的研究,为了提高离子状态铝的溶解性、更显著的降低喷射混凝土的回弹率,掺入价格昂贵的原材料,高成本一度成为制约无碱液体速凝剂市场占有率的重要文章转自;中国混凝土网
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