Toepassing van calciumoxide bij de productie van betonexpansiemiddelen

Bij de constructie van moderne betonprojecten zijn krimpscheuren een kernprobleem dat de duurzaamheid, dichtheid en stabiliteit van constructies aantast. Als belangrijk mengsel lossen expansieve middelen dit probleem effectief op. Met een groot hydratatie-expansievolume, stabiele prestaties, beheersbare kosten en toegankelijke grondstoffen, dient calciumoxide als een zeer efficiënt traditioneel expansiebasismateriaal. Het is een kerngrondstof geworden voor de productie van betonexpansiemiddelen en wordt op grote schaal toegepast op technische gebieden zoals waterdicht beton, massief beton en voegmaterialen. Dankzij de unieke hydratatiereactie-eigenschappen kunnen op calciumoxide gebaseerde expansiemiddelen effectief de krimp en vervorming van beton tijdens het uitharden compenseren, scheuren vanaf de bron tegengaan en de algehele constructiekwaliteit van projecten verbeteren.

Het kernprincipe van het toepassen van calciumoxide om expansieve middelen te produceren ligt in de specifieke chemische hydratatiereactie ervan. Zuiver calciumoxide (ongebluste kalk) ondergaat een krachtige hydratatiereactie met water om calciumhydroxide te genereren, met de chemische vergelijking: CaO+H₂O=Ca(OH)₂. Bij deze reactie komt niet alleen een grote hoeveelheid warmte vrij, maar veroorzaakt deze ook aanzienlijke volumevariaties. Het volume van het hydratatieproduct calciumhydroxide is ongeveer tweemaal zo groot als het oorspronkelijke calciumoxide, waardoor een stabiel volume-expansie-effect ontstaat. Anders dan expansiemiddelen op basis van calciumsulfoaluminaat, kenmerken expansiemiddelen op basis van calciumoxide een zacht en langdurig expansieproces met milde vroege expansie en stabiele late expansie. Ze kunnen nauwkeurig voldoen aan de vraag naar compensatie voor droge krimp en koude krimp in de middelste en late verhardingsfasen van beton, waardoor het tekort aan onvoldoende late krimpcompensatie van traditionele expansiemiddelen wordt gecompenseerd.

Bij de industriële productie bepalen de grondstofselectie en het voorbehandelingsproces van calciumoxide rechtstreeks de prestaties van voltooide expansieve middelen. Calciumoxide dat bij de productie wordt gebruikt, moet een hoge activiteit en hoge zuiverheid hebben. Het wordt over het algemeen bereid door kalksteen van hoge kwaliteit te calcineren bij een temperatuur boven 1200℃, met een effectief calciumoxidegehalte van maar liefst 93%. Het gehalte aan onzuiverheden zoals magnesiumoxide en siliciumdioxide moet strikt worden gecontroleerd. Overmatige onzuiverheden zullen de uitzettingsefficiëntie verminderen en een onevenwichtige uitzettingsstabiliteit veroorzaken, wat verder leidt tot lokaal scheuren van beton. Bovendien heeft ruw calciumoxide een buitensporig hoge hydratatiesnelheid, en directe toepassing zal resulteren in overmatige vroege expansie en onvoldoende late expansie. Daarom is modificatiebehandeling essentieel in de productie. Processen zoals oppervlaktecoating, poederverfijning en proportioneel compounderen worden toegepast om de hydratatiesnelheid te reguleren, zodat het uitzettingseffect precies kan overeenkomen met het verhardingsritme van beton.

Momenteel zijn de reguliere expansiemiddelen op basis van calciumoxide op de markt verdeeld in twee categorieën: het zuivere calciumoxidetype en het samengestelde gemodificeerde type. Zuivere calciumoxide-expansiemiddelen beschikken over een eenvoudige productietechnologie en een hoge expansiesnelheid, en worden meestal gebruikt in scenario's die een grote expansiecapaciteit vereisen, zoals het voegen van apparatuur en het versterken van funderingen. Samengestelde expansiemiddelen nemen calciumoxide als basismateriaal en worden gemengd met calciumsulfoaluminaat, gips, actief mineraalpoeder en andere grondstoffen, waarbij de voordelen van twee soorten expansiematerialen worden geïntegreerd. In het bijzonder zorgt calciumoxide voor een stabiele late expansie, terwijl calciumsulfoaluminaat een snelle vroege expansie realiseert. Het dubbele expansiesysteem kan de plastische krimp, verhardingskrimp en temperatuurkrimp van beton volledig compenseren, geschikt voor de meeste civieltechnische projecten, waaronder bouwconstructies, tunnels en waterbeschermingsprojecten, waardoor het momenteel het meest gebruikte type is.

Vergeleken met andere typen expansiemiddelen hebben op calciumoxide gebaseerde expansiemiddelen duidelijke toepassingsvoordelen. Ten eerste bezitten ze een hoge expansie-efficiëntie en uitstekende stabiliteit. Hun hydratatieproducten vullen de capillaire poriën van beton, wat niet alleen de krimp compenseert, maar ook de compactheid van het beton verbetert, evenals de ondoordringbaarheid en vorstbestendigheid verbetert. Ten tweede leveren ze, dankzij de overvloedige grondstoffenreserves en de lage productiekosten, hoge kostenprestaties bij de industriële productie en zijn ze geschikt voor grootschalige technische toepassingen. Ten derde zijn ze sterk compatibel met verschillende cementsystemen, zoals gewoon Portland-cement en slakkencement, en veroorzaken ze geen alkali-aggregaatreacties, waardoor de stabiliteit van betonconstructies op lange termijn wordt gegarandeerd.