शॉटक्रीट निर्माण में त्वरक का उपयोग क्यों किया जाता है? मिश्रणों के बारे में अल्प ज्ञान

शॉटक्रीट निर्माण में त्वरक का उपयोग क्यों किया जाता है? मिश्रणों के बारे में अल्प ज्ञान

भूमिगत इंजीनियरिंग और परिवहन बुनियादी ढांचे के निर्माण के तेजी से विकास के साथ, सुरंग विस्फोट निर्माण और तेजी से रखरखाव में ढलान की मरम्मत, चट्टान समर्थन और रिसाव को रोकने के लिए शॉटक्रीट प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग तेजी से व्यापक हो रहा है। शॉटक्रीट एक प्रकार का कंक्रीट है जो संपीड़ित हवा या अन्य ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करके निर्दिष्ट सतह पर सीमेंट सामग्री और समुच्चय के मिश्रण के उच्च गति के छिड़काव से बनता है।

शॉटक्रीट निर्माण को दो मुख्य प्रकारों में विभाजित किया गया है: सूखा-मिश्रण और गीला-मिश्रण विधियाँ। शुष्क-मिश्रण विधि पाउडर त्वरक का उपयोग करती है, जबकि गीली-मिश्रण विधि तरल त्वरक का उपयोग करती है। चीन में, अधिकांश शॉटक्रीट निर्माण अभी भी ड्राई-मिक्स विधि का उपयोग करता है, गीले-मिक्स निर्माण में शॉटक्रीट अनुप्रयोगों का केवल 10% हिस्सा होता है। हालाँकि, जैसे-जैसे भूमिगत इंजीनियरिंग में शॉटक्रीट की गुणवत्ता की आवश्यकताएं बढ़ती हैं और पर्यावरण जागरूकता बढ़ती है, वेट-मिक्स विधि को शॉटक्रीट प्रौद्योगिकी के भविष्य के विकास के लिए अपरिहार्य प्रवृत्ति के रूप में देखा जाता है।

एक्सेलेरेटर शॉटक्रीट में मुख्य योजक हैं, जो कंक्रीट की गति और ताकत निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उनकी खुराक कंक्रीट में सीमेंट की मात्रा का केवल 2% है, फिर भी वे 5 मिनट के भीतर प्रारंभिक सेटिंग और 10 मिनट के भीतर अंतिम सेटिंग प्राप्त कर सकते हैं, विशेष निर्माण में तेजी से सेटिंग की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं और सुरंगों में त्वरित समेकन सुनिश्चित करते हैं। या शाफ्ट. इसलिए, त्वरक का अनुसंधान और अनुप्रयोग शॉटक्रीट प्रौद्योगिकी के स्तर को निर्धारित करने वाले प्रमुख कारक हैं।

त्वरक विभिन्न प्रकारों में आते हैं, जिन्हें उत्पाद के आधार पर पाउडर (ठोस) या तरल त्वरक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। क्षार सामग्री के आधार पर, वे क्षारीय या गैर-क्षारीय त्वरक हो सकते हैं, त्वरक में Na2O सामग्री होती है<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.

गैर-क्षारीय त्वरक पारंपरिक त्वरक में उच्च क्षार सामग्री की समस्या का समाधान करते हैं। गैर-क्षारीय त्वरक के साथ कंक्रीट पारंपरिक त्वरक की तुलना में अपनी 28- दिन की ताकत का 90% से अधिक प्राप्त कर सकता है। इसके अतिरिक्त, गैर-क्षारीय त्वरक गैर-संक्षारक, पर्यावरण के अनुकूल हैं, और निर्माण कर्मियों के लिए न्यूनतम स्वास्थ्य जोखिम पैदा करते हैं। पारंपरिक क्षारीय और कम-क्षार त्वरक के बजाय गैर-क्षारीय तरल त्वरक के उपयोग की ओर रुझान बढ़ रहा है।

पाउडर एक्सेलेरेटर की वर्तमान स्थिति 1930 के दशक में स्विस कंपनी सिका द्वारा विकसित सिगुनाइट के साथ शुरू हुई। प्रारंभिक क्षारीय पाउडर त्वरक, जो चूना, सोडियम एलुमिनेट और सिलिकेट और कार्बोनेट लवण जैसे अकार्बनिक नमक सामग्री से बने होते हैं, तेजी से सख्त होने की आवश्यकता को पूरा करते हैं लेकिन बाद में 20% से 50% तक महत्वपूर्ण शक्ति हानि का सामना करना पड़ा।

चीन में, शॉटक्रीट तकनीक अपेक्षाकृत देर से शुरू होने के कारण, एक्सेलेरेटर पर शोध बाद में शुरू हुआ। क्षारीय पाउडर त्वरक में अच्छी अनुकूलन क्षमता, विभिन्न सीमेंट ब्रांडों के साथ प्रभावी प्रदर्शन, अच्छा सेटिंग प्रभाव, कम लागत और परिपक्व तैयारी प्रक्रिया जैसे फायदे हैं। हालाँकि, उनमें कई दोष हैं, जिनमें बाद के चरणों में महत्वपूर्ण ताकत का नुकसान, क्षार की शुरूआत के कारण कंक्रीट स्थायित्व में कमी, कंक्रीट छिड़काव के दौरान उच्च रिबाउंड और तैयारी के दौरान मजबूत संक्षारण शामिल है, जो श्रमिकों के लिए जोखिम पैदा करता है।

जैसे-जैसे गीली-मिश्रण विधि धीरे-धीरे अधिक प्रचलित होती जा रही है, पाउडर वाले त्वरक पर शोध में काफी कमी आई है, जिससे तरल कम-क्षार और गैर-क्षार त्वरक के अध्ययन पर ध्यान केंद्रित हो गया है। हालाँकि, ड्राई-मिक्स विधि की सादगी, अनुकूलनशीलता और कम लागत के कारण, चीन में शॉटक्रीट परियोजनाओं का एक बड़ा हिस्सा अभी भी पाउडर एक्सेलेरेटर का उपयोग करता है।

तरल त्वरक का इतिहास स्विट्जरलैंड में सिका क्षारीय तरल त्वरक के विकास के साथ 1970 के दशक का है। हालाँकि, इन शुरुआती तरल त्वरक में क्षार की मात्रा अधिक थी, जिसके परिणामस्वरूप बाद के चरण में कंक्रीट की ताकत और स्थायित्व खराब हो गया। बाद के चरण के प्रदर्शन में सुधार करने और मानव स्वास्थ्य को होने वाले नुकसान को खत्म करने के प्रयास में, विकसित देशों के शोधकर्ताओं ने 1970 के दशक में कम-क्षार तरल त्वरक विकसित करना शुरू किया। उन्होंने मुख्य सेटिंग त्वरक के रूप में एल्युमीनियम लवण का उपयोग किया, जिससे क्षार की मात्रा 10-20% तक कम हो गई, जिसके परिणामस्वरूप बाद के चरण की ताकत में कमी 20%-30% हो गई।

चीन में, वेट-मिक्स विधि की देर से शुरूआत के कारण, तरल त्वरक पर अनुसंधान विकसित देशों से पिछड़ गया। प्रारंभिक तरल त्वरक, मानक आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, कंक्रीट की कम प्रारंभिक चरण की ताकत प्रदर्शित करते हैं। इसे संबोधित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने बाद के चरण की ताकत के नुकसान को कम करने और स्थायित्व में सुधार करने के लिए क्षार सामग्री को कम करने पर ध्यान केंद्रित किया। आज, कम-क्षार तरल त्वरक बाजार में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जो कम खुराक और कम सेटिंग समय जैसे लाभ प्रदान करते हैं। हालाँकि, ये अभी भी कुछ क्षार सामग्री पेश करते हैं और क्षार-समुच्चय प्रतिक्रियाओं को जन्म दे सकते हैं, जो शॉटक्रीट के स्थायित्व पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकते हैं। परिणामस्वरूप, शोधकर्ताओं ने अपना ध्यान गैर-क्षार तरल त्वरक पर केंद्रित कर दिया है।

गैर-क्षार तरल त्वरक का अध्ययन 1990 के दशक में यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका में शुरू हुआ, उसके कुछ समय बाद चीन में। प्राथमिक अनुसंधान दृष्टिकोण में तरल त्वरक में क्षार धातु लवण को बदलने के लिए नई सेटिंग सामग्री ढूंढना शामिल है। उनमें से, एल्यूमीनियम सल्फेट, क्षार धातु सामग्री की कमी के कारण, प्रभावी ढंग से सीमेंट जलयोजन को बढ़ावा देता है और मोर्टार की प्रारंभिक चरण की ताकत में काफी सुधार करता है। इसे वर्तमान में गैर-क्षार तरल त्वरक तैयार करने के लिए एक आदर्श सामग्री माना जाता है। दुनिया भर के शोधकर्ताओं ने मुख्य रूप से एल्यूमीनियम सल्फेट से तैयार तरल त्वरक पर व्यापक अध्ययन किया है। उच्च-प्रदर्शन और स्थिर उत्पाद, जैसे कि बीएएसएफ से मेयकोसा श्रृंखला और सिका से सिगुनाइट®ए श्रृंखला, गैर-क्षार तरल त्वरक के वर्तमान उन्नत स्तर का प्रतिनिधित्व करते हैं।

गैर-क्षार तरल त्वरक वर्तमान और भविष्य के विकास का फोकस हैं, जो क्षार-समुच्चय प्रतिक्रियाओं की संभावना को कम करते हैं और कंक्रीट में बाद के चरण की ताकत में प्रभावी ढंग से सुधार करते हैं। हालाँकि, गैर-क्षार तरल त्वरक का विकास अपने प्रारंभिक चरण में है, और चुनौतियों में अपेक्षाकृत बड़ी खुराक (6% {{5 }}%), अपर्याप्त भंडारण स्थिरता, और पारंपरिक क्षारीय तरल और पाउडर त्वरक की तुलना में उच्च कीमतें और लागत शामिल हैं। .

4.2 त्वरक की संरचना

त्वरक में एल्यूमीनियम लवण, सिलिकेट लवण, कार्बोनेट लवण और हाइड्रॉक्साइड क्षार के मुख्य प्रकार हैं। गैर-क्षार तरल त्वरक में एल्यूमीनियम नमक और एल्यूमीनियम क्षार सबसे महत्वपूर्ण घटक हैं। एल्यूमीनियम नमक के लिए, एल्यूमीनियम सल्फेट एक आदर्श कच्चा माल है, और गैर-क्षार तरल त्वरक में मुख्य सेटिंग घटक के रूप में एल्यूमीनियम सल्फेट के उपयोग ने व्यापक ध्यान और अनुसंधान प्राप्त किया है।

4.4 त्वरक उत्पादन प्रक्रिया

4.4.1 तरल त्वरक

क्षारीय त्वरक: सोडियम हाइड्रॉक्साइड और पानी को एक प्रतिक्रिया पात्र में मिलाया जाता है, और हिलाने के बाद, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड मिलाया जाता है। अंतिम उत्पाद तैयार करने के लिए मिश्रण को 110 डिग्री तक गर्म किया जाता है, फिर ठंडा किया जाता है।

गैर-क्षारीय त्वरक: फ्लोरोसिलिकिक एसिड को प्रतिक्रिया पोत में जोड़ा जाता है और कमरे के तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर हिलाया जाता है। एल्युमिनियम सल्फेट मिलाया जाता है और पूरी तरह घुलने तक हिलाया जाता है। फिर पीएच को 5 पर समायोजित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अंतिम उत्पाद प्राप्त होता है।

4.4.2 पाउडर त्वरक

4.4.2.1 वजन करना और मिश्रण करना

कच्चे माल जैसे एल्युमीनियम राख (कण आकार {{0}}सेमी), चूना पत्थर (कण आकार 0.5-1.2सेमी), और औद्योगिक क्षार (सोडियम कार्बोनेट) को एक सीलबंद कन्वेयर द्वारा ले जाया जाता है एक वजन मापने का उपकरण. एल्युमीनियम सल्फेट