Applicazione dell'ossido di calcio nella produzione di agenti espansivi per calcestruzzo

Nella costruzione di moderni progetti in calcestruzzo, le fessurazioni da ritiro sono un problema fondamentale che incide sulla durabilità, la tenuta e la stabilità delle strutture. Essendo una miscela chiave, gli agenti espansivi risolvono efficacemente questo problema. Caratterizzato da un ampio volume di espansione per idratazione, prestazioni stabili, costi controllabili e materie prime accessibili, l'ossido di calcio funge da materiale di base di espansione tradizionale ad alta efficienza. È diventata una materia prima fondamentale per la produzione di agenti espansivi per calcestruzzo ed è ampiamente applicata in campi ingegneristici come calcestruzzo impermeabile, calcestruzzo massiccio e materiali per malta. Facendo affidamento sulle loro caratteristiche uniche di reazione di idratazione, gli agenti espansivi a base di ossido di calcio possono compensare efficacemente il ritiro e la deformazione del calcestruzzo durante l'indurimento, inibire le crepe alla fonte e migliorare la qualità costruttiva complessiva dei progetti.

Il principio fondamentale dell'applicazione dell'ossido di calcio per produrre agenti espansivi risiede nella sua specifica reazione chimica di idratazione. L'ossido di calcio puro (calce viva) subisce una vigorosa reazione di idratazione con l'acqua per generare idrossido di calcio, con l'equazione chimica: CaO+H₂O=Ca(OH)₂. Questa reazione non solo rilascia una grande quantità di calore ma provoca anche una significativa variazione di volume. Il volume dell'idrossido di calcio prodotto dall'idratazione è circa il doppio di quello dell'ossido di calcio originale, producendo un effetto di espansione del volume stabile. Diversamente dagli agenti espansivi a base di solfoalluminato di calcio, gli agenti espansivi a base di ossido di calcio presentano un processo di espansione delicato e prolungato con espansione iniziale lieve ed espansione tardiva stabile. Sono in grado di soddisfare con precisione la richiesta di ritiro a secco e di compensazione del ritiro a freddo nelle fasi di indurimento medio e tardivo del calcestruzzo, sopperendo alla carenza di insufficiente compensazione del ritiro tardivo dei tradizionali agenti espansivi.

Nella produzione industriale, la selezione delle materie prime e il processo di pretrattamento dell'ossido di calcio determinano direttamente le prestazioni degli agenti espansivi finiti. L'ossido di calcio utilizzato nella produzione deve avere un'attività elevata e un'elevata purezza. Viene generalmente preparato calcinando calcare di alta qualità a una temperatura superiore a 1200 ℃, con un contenuto effettivo di ossido di calcio non inferiore al 93%. Il contenuto di impurità come ossido di magnesio e biossido di silicio deve essere rigorosamente controllato. Impurità eccessive ridurranno l'efficienza di espansione e causeranno una stabilità di espansione sbilanciata, portando ulteriormente alla fessurazione locale del calcestruzzo. Inoltre, l'ossido di calcio grezzo ha un tasso di idratazione eccessivamente rapido e l'applicazione diretta risulterà in un'espansione iniziale eccessiva e in un'espansione tardiva insufficiente. Pertanto, il trattamento di modifica è essenziale nella produzione. Processi tra cui il rivestimento superficiale, la raffinazione delle polveri e la composizione proporzionale vengono adottati per regolarne il tasso di idratazione, in modo che l'effetto di espansione possa corrispondere esattamente al ritmo di indurimento del calcestruzzo.

Attualmente, i principali agenti espansivi a base di ossido di calcio presenti sul mercato sono divisi in due categorie: tipo ossido di calcio puro e tipo composito modificato. Gli agenti espansivi a base di ossido di calcio puro sono caratterizzati da una tecnologia di produzione semplice e da un elevato tasso di espansione e sono utilizzati principalmente in scenari che richiedono una grande capacità di espansione, come la cementazione delle attrezzature e il rinforzo delle fondazioni. Gli agenti espansivi compositi prendono l'ossido di calcio come materiale di base del nucleo e sono composti con solfoalluminato di calcio, gesso, polvere minerale attiva e altre materie prime, integrando i vantaggi di due tipi di materiali di espansione. Nello specifico, l'ossido di calcio fornisce un'espansione tardiva stabile, mentre il solfoalluminato di calcio realizza una rapida espansione iniziale. Il sistema a doppia espansione può compensare in modo completo il ritiro plastico, il ritiro da indurimento e il ritiro termico del calcestruzzo, adatto per la maggior parte dei progetti di ingegneria civile, tra cui costruzioni edili, tunnel e progetti di tutela dell'acqua, rendendolo il tipo più utilizzato attualmente.

Rispetto ad altri tipi di agenti espansivi, gli agenti espansivi a base di ossido di calcio presentano notevoli vantaggi applicativi. In primo luogo, possiedono un'elevata efficienza di espansione e un'eccellente stabilità. I loro prodotti di idratazione riempiono i pori capillari del calcestruzzo, il che non solo compensa il ritiro ma migliora anche la compattezza del calcestruzzo, oltre a migliorare l'impermeabilità e la resistenza al gelo. In secondo luogo, grazie alle abbondanti riserve di materie prime e ai bassi costi di produzione, offrono prestazioni ad alto costo nella produzione industriale e sono adatti per applicazioni ingegneristiche su larga scala. In terzo luogo, hanno una forte compatibilità con vari sistemi cementizi come il cemento Portland ordinario e il cemento di scorie e non provocano reazioni alcali-aggregati, garantendo la stabilità a lungo termine delle strutture in calcestruzzo.