Ứng dụng Canxi Oxit trong sản xuất chất tăng trương nở cho bê tông

Trong xây dựng các công trình bê tông hiện đại, nứt co ngót là vấn đề cốt lõi ảnh hưởng đến độ bền, độ kín và ổn định của kết cấu. Là một chất phụ gia quan trọng, các tác nhân mở rộng giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả. Với khối lượng giãn nở hydrat hóa lớn, hiệu suất ổn định, chi phí có thể kiểm soát và nguyên liệu thô dễ tiếp cận, canxi oxit đóng vai trò là vật liệu nền giãn nở truyền thống hiệu quả cao. Nó đã trở thành nguyên liệu thô cốt lõi để sản xuất chất trương nở bê tông và được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật như bê tông chống thấm, bê tông khối và vật liệu phun vữa. Dựa vào đặc tính phản ứng hydrat hóa độc đáo của nó, các chất trương nở gốc canxi oxit có thể bù đắp hiệu quả sự co ngót và biến dạng của bê tông trong quá trình đông cứng, hạn chế các vết nứt từ nguồn và cải thiện chất lượng xây dựng tổng thể của dự án.

Nguyên tắc cốt lõi của việc sử dụng canxi oxit để tạo ra các chất trương nở nằm ở phản ứng hóa học hydrat hóa cụ thể của nó. Canxi oxit tinh khiết (vôi sống) trải qua phản ứng hydrat hóa mạnh với nước để tạo ra canxi hydroxit, với phương trình hóa học: CaO+H₂O=Ca(OH)₂. Phản ứng này không chỉ giải phóng một lượng nhiệt lớn mà còn gây ra sự biến đổi thể tích đáng kể. Thể tích của sản phẩm hydrat hóa canxi hydroxit xấp xỉ gấp đôi so với canxi oxit ban đầu, tạo ra hiệu ứng giãn nở thể tích ổn định. Khác với các chất trương nở canxi sulfoaluminat, các chất trương nở gốc canxi oxit có quá trình giãn nở nhẹ nhàng và bền vững với sự giãn nở sớm nhẹ và giãn nở muộn ổn định. Chúng có thể đáp ứng chính xác nhu cầu bù co ngót khô và bù co ngót nguội ở giai đoạn đông cứng giữa và muộn của bê tông, bù đắp cho sự thiếu hụt khả năng bù co ngót muộn không đủ của các tác nhân mở rộng truyền thống.

Trong sản xuất công nghiệp, quá trình lựa chọn nguyên liệu thô và tiền xử lý oxit canxi trực tiếp quyết định hiệu suất của các tác nhân mở rộng thành phẩm. Canxi oxit sử dụng trong sản xuất cần phải có hoạt tính cao và độ tinh khiết cao. Nó thường được điều chế bằng cách nung đá vôi chất lượng cao ở nhiệt độ trên 1200oC, với hàm lượng oxit canxi hiệu quả không dưới 93%. Hàm lượng tạp chất như magie oxit và silicon dioxide phải được kiểm soát chặt chẽ. Tạp chất quá nhiều sẽ làm giảm hiệu quả giãn nở và gây ra sự ổn định giãn nở không cân bằng, hơn nữa dẫn đến nứt bê tông cục bộ. Ngoài ra, canxi oxit thô có tốc độ hydrat hóa quá nhanh và việc sử dụng trực tiếp sẽ dẫn đến giãn nở sớm quá mức và giãn nở muộn không đủ. Vì vậy, việc xử lý sửa đổi là cần thiết trong sản xuất. Các quy trình bao gồm phủ bề mặt, sàng lọc bột và trộn tỷ lệ được áp dụng để điều chỉnh tốc độ hydrat hóa của nó, sao cho hiệu ứng giãn nở có thể khớp chính xác với nhịp độ đông cứng của bê tông.

Hiện nay, các chất mở rộng dựa trên oxit canxi phổ biến trên thị trường được chia thành hai loại: loại oxit canxi nguyên chất và loại biến tính tổng hợp. Chất trương nở canxi oxit tinh khiết có công nghệ sản xuất đơn giản và tốc độ giãn nở cao, đồng thời hầu hết được sử dụng trong các tình huống yêu cầu khả năng giãn nở lớn như phun vữa thiết bị và gia cố nền móng. Các chất mở rộng tổng hợp lấy canxi oxit làm vật liệu cơ bản cốt lõi và được kết hợp với canxi sulfoaluminate, thạch cao, bột khoáng hoạt tính và các nguyên liệu thô khác, tích hợp các ưu điểm của hai loại vật liệu mở rộng. Cụ thể, canxi oxit mang lại sự giãn nở muộn ổn định, trong khi canxi sulfoaluminate nhận ra sự giãn nở sớm nhanh chóng. Hệ thống giãn nở kép có thể bù đắp toàn diện độ co ngót nhựa, độ co ngót cứng và co ngót do nhiệt độ của bê tông, phù hợp với hầu hết các dự án kỹ thuật dân dụng bao gồm xây dựng công trình, đường hầm và các dự án thủy lợi, khiến nó trở thành loại được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.

So với các loại chất trương nở khác, chất trương nở gốc canxi oxit có những ưu điểm ứng dụng nổi bật. Thứ nhất, chúng có hiệu suất mở rộng cao và độ ổn định tuyệt vời. Các sản phẩm hydrat hóa của chúng lấp đầy các lỗ mao mạch của bê tông, không chỉ bù đắp độ co ngót mà còn cải thiện độ nén của bê tông, cũng như tăng cường khả năng chống thấm và chống băng giá. Thứ hai, với trữ lượng nguyên liệu thô dồi dào và chi phí sản xuất thấp, chúng mang lại hiệu quả chi phí cao trong sản xuất công nghiệp và phù hợp cho các ứng dụng kỹ thuật quy mô lớn. Thứ ba, chúng có khả năng tương thích mạnh mẽ với các hệ thống xi măng khác nhau như xi măng Portland thông thường và xi măng xỉ, đồng thời không gây ra phản ứng cốt liệu kiềm, đảm bảo độ ổn định lâu dài của kết cấu bê tông.