Aplikace oxidu vápenatého při výrobě betonových expanzních činidel

Při výstavbě moderních betonových projektů je praskání při smršťování základním problémem ovlivňujícím trvanlivost, těsnost a stabilitu konstrukcí. Jako klíčová příměs tento problém účinně řeší expanzivní prostředky. Díky velkému objemu hydratační expanze, stabilnímu výkonu, kontrolovatelným nákladům a dostupným surovinám slouží oxid vápenatý jako vysoce účinný tradiční expanzní základní materiál. Stala se základní surovinou pro výrobu betonových expanzních činidel a je široce používána ve strojírenských oborech, jako je vodotěsný beton, masový beton a injektážní materiály. Díky svým jedinečným charakteristikám hydratační reakce mohou expanzní činidla na bázi oxidu vápenatého účinně kompenzovat smršťování a deformaci betonu během tuhnutí, inhibovat trhliny ze zdroje a zlepšit celkovou kvalitu konstrukce projektů.

Základní princip použití oxidu vápenatého k výrobě expanzních činidel spočívá v jeho specifické hydratační chemické reakci. Čistý oxid vápenatý (pálené vápno) prochází intenzivní hydratační reakcí s vodou za vzniku hydroxidu vápenatého s chemickou rovnicí: CaO+H20=Ca(OH)₂. Tato reakce nejen uvolňuje velké množství tepla, ale také způsobuje významné objemové změny. Objem hydratačního produktu hydroxidu vápenatého je přibližně dvakrát větší než objem původního oxidu vápenatého, čímž vzniká efekt stabilní objemové expanze. Na rozdíl od kalciumsulfoaluminátových expanzních činidel se expanzní činidla na bázi oxidu vápenatého vyznačují jemným a trvalým procesem expanze s mírnou ranou expanzí a stabilní pozdní expanzí. Mohou přesně uspokojit požadavek na suché smršťování a kompenzaci smršťování za studena ve středním a pozdním tvrdnutí betonu, čímž kompenzují nedostatek nedostatečné kompenzace pozdního smršťování tradičních expanzních činidel.

V průmyslové výrobě výběr suroviny a proces předúpravy oxidu vápenatého přímo určují výkon hotových expanzních činidel. Oxid vápenatý použitý při výrobě musí mít vysokou aktivitu a vysokou čistotu. Obecně se připravuje kalcinací vysoce kvalitního vápence při teplotě nad 1200 ℃, s účinným obsahem oxidu vápenatého nejméně 93 %. Obsah nečistot, jako je oxid hořečnatý a oxid křemičitý, musí být přísně kontrolován. Nadměrné nečistoty sníží expanzní účinnost a způsobí nevyváženou stabilitu rozpínání, což dále vede k místnímu praskání betonu. Kromě toho má surový oxid vápenatý nadměrně vysokou rychlost hydratace a přímá aplikace bude mít za následek nadměrnou časnou expanzi a nedostatečnou pozdní expanzi. Proto je úprava úpravy při výrobě zásadní. Procesy včetně povrchového lakování, zušlechťování prášku a proporcionálního mísení jsou přizpůsobeny k regulaci rychlosti hydratace, takže expanzní efekt může přesně odpovídat rytmu tvrdnutí betonu.

V současnosti jsou na trhu běžná expanzní činidla na bázi oxidu vápenatého rozdělena do dvou kategorií: typ čistého oxidu vápenatého a kompozitní modifikovaný typ. Expanzní činidla na bázi čistého oxidu vápenatého se vyznačují jednoduchou výrobní technologií a vysokou rychlostí expanze a většinou se používají ve scénářích vyžadujících velkou expanzní kapacitu, jako je injektáž zařízení a zpevnění základů. Kompozitní expanzní činidla využívají jako základní materiál oxid vápenatý a jsou smíchána se sulfoaluminátem vápenatým, sádrou, aktivním minerálním práškem a dalšími surovinami, přičemž spojují výhody dvou typů expanzních materiálů. Konkrétně oxid vápenatý poskytuje stabilní pozdní expanzi, zatímco sulfoaluminát vápenatý realizuje rychlou ranou expanzi. Systém dvojité expanze dokáže komplexně kompenzovat smršťování plastů, smršťování při tuhnutí a smršťování betonu při teplotě, vhodný pro většinu projektů inženýrského stavitelství včetně pozemních staveb, tunelů a projektů na ochranu vody, díky čemuž je v současnosti nejpoužívanějším typem.

Ve srovnání s jinými typy expanzních činidel mají expanzní činidla na bázi oxidu vápenatého významné aplikační výhody. Za prvé, mají vysokou expanzní účinnost a vynikající stabilitu. Jejich hydratační produkty vyplňují kapilární póry betonu, čímž kompenzují nejen smršťování, ale také zlepšují kompaktnost betonu a také zvyšují nepropustnost a mrazuvzdornost. Za druhé, s bohatými zásobami surovin a nízkými výrobními náklady, poskytují vysoký nákladový výkon v průmyslové výrobě a jsou vhodné pro rozsáhlé strojírenské aplikace. Za třetí, mají silnou kompatibilitu s různými cementovými systémy, jako je běžný portlandský cement a struskový cement, a nezpůsobují alkalicko-agregátové reakce, což zajišťuje dlouhodobou stabilitu betonových konstrukcí.