کاربرد اکسید کلسیم در تولید مواد منبسط کننده بتن

در ساخت پروژه های بتنی مدرن، ترک خوردگی انقباض یک مشکل اساسی است که بر دوام، سفتی و پایداری سازه ها تأثیر می گذارد. به عنوان یک ترکیب کلیدی، عوامل گسترش دهنده به طور موثر این مسئله را حل می کنند. اکسید کلسیم با حجم زیاد انبساط هیدراتاسیون، عملکرد پایدار، هزینه قابل کنترل و مواد خام در دسترس، به عنوان یک ماده پایه انبساط سنتی با کارایی بالا عمل می کند. این ماده به یک ماده خام اصلی برای تولید عوامل گسترش دهنده بتن تبدیل شده است و به طور گسترده در زمینه های مهندسی مانند بتن ضد آب، بتن انبوه و مواد تزریق استفاده می شود. عوامل منبسط کننده مبتنی بر اکسید کلسیم با تکیه بر ویژگی های واکنش هیدراتاسیون منحصر به فرد خود، می توانند به طور موثری انقباض و تغییر شکل بتن را در هنگام سخت شدن جبران کنند، ترک های ناشی از منبع را مهار کنند و کیفیت کلی ساخت و ساز پروژه ها را بهبود بخشند.

اصل اصلی استفاده از اکسید کلسیم برای تولید مواد منبسط کننده در واکنش شیمیایی هیدراتاسیون خاص آن نهفته است. اکسید کلسیم خالص (آهک سریع) تحت یک واکنش هیدراتاسیون شدید با آب برای تولید هیدروکسید کلسیم، با معادله شیمیایی: CaO+H2O=Ca(OH)2. این واکنش نه تنها مقدار زیادی گرما را آزاد می کند، بلکه باعث تغییر حجم قابل توجهی نیز می شود. حجم هیدروکسید کلسیم محصول هیدراتاسیون تقریباً دو برابر اکسید کلسیم اصلی است که باعث ایجاد اثر افزایش حجم پایدار می شود. متفاوت از عوامل انبساط کننده سولفوآلومینات کلسیم، عوامل منبسط کننده مبتنی بر اکسید کلسیم دارای فرآیند انبساط ملایم و پایدار با انبساط اولیه ملایم و انبساط دیررس پایدار هستند. آنها می توانند به طور دقیق تقاضا برای انقباض خشک و جبران انقباض سرد را در مراحل سخت شدن میانی و اواخر بتن برآورده کنند و کمبود جبران ناکافی انقباض دیررس عوامل منبسط کننده سنتی را جبران کنند.

در تولید صنعتی، انتخاب مواد خام و فرآیند پیش تصفیه اکسید کلسیم به طور مستقیم عملکرد عوامل انبساطی نهایی را تعیین می کند. اکسید کلسیم مورد استفاده در تولید باید دارای فعالیت بالا و خلوص بالا باشد. به طور کلی با کلسینه کردن سنگ آهک با کیفیت بالا در دمای بالاتر از 1200 درجه سانتیگراد، با محتوای اکسید کلسیم موثر کمتر از 93٪ تهیه می شود. محتوای ناخالصی هایی مانند اکسید منیزیم و دی اکسید سیلیکون باید به شدت کنترل شود. ناخالصی های بیش از حد باعث کاهش راندمان انبساط و ایجاد پایداری انبساط نامتعادل می شود که منجر به ترک موضعی بتن می شود. علاوه بر این، اکسید کلسیم خام دارای سرعت هیدراتاسیون بسیار سریع است و استفاده مستقیم منجر به انبساط زودهنگام بیش از حد و انبساط دیررس ناکافی می شود. بنابراین، درمان اصلاحی در تولید ضروری است. فرآیندهایی از جمله پوشش سطح، پالایش پودر و ترکیب نسبتی برای تنظیم میزان هیدراتاسیون آن اتخاذ می‌شوند، به طوری که اثر انبساط می‌تواند دقیقاً با ریتم سخت شدن بتن مطابقت داشته باشد.

در حال حاضر، مواد منبسط کننده مبتنی بر اکسید کلسیم موجود در بازار به دو دسته تقسیم می شوند: نوع اکسید کلسیم خالص و نوع اصلاح شده کامپوزیت. عوامل منبسط کننده اکسید کلسیم خالص دارای تکنولوژی تولید ساده و سرعت انبساط بالا هستند و بیشتر در سناریوهایی که نیاز به ظرفیت انبساط زیاد مانند تزریق تجهیزات و تقویت فونداسیون دارند استفاده می شود. مواد منبسط کننده کامپوزیتی اکسید کلسیم را به عنوان ماده پایه می گیرند و با سولفوآلومینات کلسیم، گچ، پودر معدنی فعال و سایر مواد خام ترکیب می شوند و مزایای دو نوع مواد انبساط را یکپارچه می کنند. به طور خاص، اکسید کلسیم انبساط دیررس پایدار را فراهم می کند، در حالی که سولفوآلومینات کلسیم انبساط اولیه سریع را درک می کند. سیستم انبساط دوگانه می تواند به طور جامع انقباض پلاستیک، انقباض سخت شونده و انقباض دمایی بتن را جبران کند، که برای اکثر پروژه های مهندسی عمران از جمله ساخت و ساز ساختمان، تونل ها و پروژه های حفاظت از آب مناسب است و آن را به پرمصرف ترین نوع در حال حاضر تبدیل می کند.

در مقایسه با انواع دیگر عوامل انبساطی، عوامل منبسط کننده مبتنی بر اکسید کلسیم دارای مزایای کاربرد برجسته ای هستند. اولا، آنها دارای راندمان انبساط بالا و پایداری عالی هستند. محصولات هیدراتاسیون آنها منافذ مویرگی بتن را پر می کند، که نه تنها انقباض را جبران می کند، بلکه تراکم بتن را بهبود می بخشد، همچنین نفوذ ناپذیری و مقاومت در برابر یخ زدگی را افزایش می دهد. ثانیاً، با ذخایر فراوان مواد خام و هزینه‌های تولید پایین، عملکرد پرهزینه‌ای را در تولید صنعتی ارائه می‌دهند و برای کاربردهای مهندسی در مقیاس بزرگ مناسب هستند. ثالثاً با سیستم‌های سیمانی مختلف مانند سیمان پرتلند معمولی و سیمان سرباره سازگاری قوی دارند و باعث ایجاد واکنش‌های قلیایی - سنگدانه نمی‌شوند و پایداری طولانی‌مدت سازه‌های بتنی را تضمین می‌کنند.