Una breve introducción al desarrollo de materiales cementosos que se necesitan con urgencia tiene aproximadamente 1.500 palabras.
1. Materiales gelificantes orgánicos
Los materiales gelificantes orgánicos se refieren a un tipo de material gelificante con compuestos poliméricos naturales o sintéticos como componentes básicos. Los más utilizados son asfalto, resina, caucho, etc.
2. Materiales cementosos inorgánicos
Los materiales cementosos inorgánicos se refieren a un tipo de materiales cementosos compuestos principalmente por óxidos o minerales inorgánicos. Los más utilizados son la cal, el yeso, el vidrio soluble, la magnesita y varios cementos. A veces también incluye materiales mixtos activos como zeolita en polvo, cenizas volantes, escorias y cenizas volcánicas.
Según las condiciones de endurecimiento por condensación y las características de aplicación, los materiales cementosos inorgánicos generalmente se dividen en dos categorías: endurecimiento al aire y endurecimiento hidráulico.
Los materiales cementantes neumáticos se refieren a materiales que sólo pueden solidificarse y endurecerse en el aire y mantener y desarrollar su resistencia. Principalmente cal, yeso, vidrio soluble, magnesita, etc. Este material no se condensa cuando se expone al agua y tiene muy poca resistencia, incluso en ambientes húmedos, y generalmente no es adecuado para su uso.
Los materiales cementosos hidráulicos se refieren a materiales que pueden condensarse y endurecerse en el aire y mantener y desarrollar su resistencia en el agua. Existen diversos cementos y algunos materiales compuestos. Este material se condensa y endurece más fácilmente en agua que en aire. Por lo tanto, cuando se utilizan al aire, se deben regar tanto como sea posible o mantener húmedos para curar durante las etapas iniciales de condensación y endurecimiento.
El proceso de condensación y endurecimiento de los materiales cementosos suele ir acompañado de una serie de complejas reacciones físicas y químicas y cambios de volumen. Muchos factores internos y externos afectan a este proceso, lo que en última instancia condiciona el rendimiento del producto tras la condensación. y el endurecimiento varían mucho. Las diferencias entre distintos materiales cementosos son aún mayores.
Cal
La cal es un material cementoso tradicional que endurece al aire. Tiene amplias fuentes de materias primas, un proceso de producción simple, bajo costo y algunas propiedades excelentes. Todavía se usa ampliamente en ingeniería civil.
1. Materias primas de la cal
Las principales materias primas de la cal son la piedra caliza, la dolomita y la creta que contienen carbonato cálcico (CaCO3). El tipo y fuente de materias primas tienen un gran impacto en el rendimiento de la cal. Generalmente, se requiere que el contenido de impurezas de arcilla en las materias primas sea inferior al 8%.
Algunos subproductos industriales también pueden utilizarse como materia prima para la producción de cal o aprovecharse directamente. Por ejemplo, el componente principal de la escoria de carburo de calcio que se produce al producir acetileno a partir de carburo de calcio (CaC2) es el hidróxido de calcio [Ca(OH)2]. Puede usarse directamente, pero su rendimiento no es satisfactorio. Otro ejemplo es el residuo del proceso amoniaco-álcali, cuyo componente principal es el carbonato de calcio. Esta sección se centra en la cal producida a partir de piedra caliza, que se utiliza más comúnmente en ingeniería civil.
2. Producción de cal
1. Cal viva
La producción de cal consiste en calcinar piedra caliza a alta temperatura para descomponer el carbonato de calcio en CaO y CO2. Se escapa en forma de gas. La fórmula de la reacción es la siguiente:
El CaO producido se llama cal viva, que es una sustancia grumosa de color blanco o gris.
Características de la cal viva: Al exponerse al agua sufre rápidamente una reacción de hidratación, se expande en volumen y libera una gran cantidad de calor. La cal viva calcinada reacciona con el agua en cuestión de segundos y se expande aproximadamente al doble de su volumen.
En tercer lugar, la solidificación de la cal
(1) Cal apagada y apagada
El proceso en el que la cal viva CaO añade agua para generar Ca(OH)2 es llamado apagado. El producto Ca(OH)2 se llama cal hidratada. La fórmula de reacción es la siguiente:
Características del proceso de curado:
1. Cuando el CaO bien calcinado entra en contacto con el agua, la reacción se completa en segundos.
2. Ampliación de volumen. Cuando el CaO reacciona con el agua para formar Ca(OH)2, el volumen aumenta de 1,5 a 2,0 veces.
3. Emiten mucho calor. 1 mol de CaO se solidifica para generar 1 mol de Ca(OH)2, generando aproximadamente 64,9 kJ de calor.
(2) Yeso de cal
Cuando se añade una gran cantidad de agua durante el proceso de curado, se produce una lechada de cal. El requerimiento teórico de agua para que CaO genere Ca(OH)2 es sólo del 32,1%, y el exceso de agua se agrega durante el proceso de curado real. Por un lado, se considera la pérdida de agua por evaporación provocada por la liberación de calor durante el proceso de curado y, por otro lado, el CaO se cura completamente. La producción de pasta de cal a menudo se lleva a cabo en el estanque de cenizas del sitio de construcción, es decir, los trozos de cal viva se lavan con agua, se filtran a través de una pantalla para eliminar la cal verde y las impurezas y luego se hacen fluir hacia el estanque de cenizas para su sedimentación. . La capa superficial de revoque de cal debe almacenarse y mantenerse de manera que se aísle del contacto directo con el aire y se evite su desecación, endurecimiento y carbonización, para no afectar su normal uso y efecto.
(3) Cal hidratada en polvo
Cuando se agrega una cantidad adecuada de agua (60% ~ 80%) durante el proceso de curado, se genera cal hidratada en polvo. Este proceso se llama comúnmente digestión y el producto se llama cal apagada en polvo. Se puede digerir mediante pulverización manual en capas en la obra, pero normalmente el polvo de cal hidratada se produce de forma intensiva en las fábricas y se vende como producto.
Lima "Chen Fu"
Como se mencionó anteriormente, la cal calcinada se producirá si la temperatura de calcinación es demasiado alta o el tiempo es demasiado largo, lo cual es muy inevitable en la calcinación de cal.
Debido a que la cal quemada está cubierta con un vidriado de vidrio, se cura muy lentamente. Si la cal se cura después de su uso y endurecimiento, la expansión del volumen provocará ampollas, abultamientos y grietas locales. Para eliminar los peligros de la cal viva mencionados anteriormente, la pasta de cal debe almacenarse en un tanque de incineración durante más de 2 semanas antes de su uso para permitir que la cal viva se solidifique por completo. Este proceso se llama "envejecimiento". El polvo de cal hidratada producido in situ generalmente necesita ser "envejecido".
Pero si la cal viva se muele y se utiliza, no es necesario "envejecerla". Esto se debe a que la superficie de la cal viva aumenta considerablemente durante el proceso de molienda y la velocidad de reacción con el agua se acelera. Puede solidificarse casi al mismo tiempo y dispersarse uniformemente en el polvo de cal viva, sin causar diversos peligros de la cal viva. .
Yeso
1. Materias primas del yeso
(1) Yeso
El yeso generalmente se refiere al yeso natural con la fórmula molecular de dihidrato. También llamado yeso blando. Es la materia prima más importante para la producción de yeso de construcción. El yeso en polvo no se endurece ni cementa cuando se agrega con agua.
(2) Yeso químico
Se refiere al subproducto químico que contiene una mezcla de sulfato de calcio dihidrato (sulfato de calcio) y CaSO4. Por ejemplo, los residuos de la producción de ácido fosfórico y fertilizantes fosfatados se denominan fosfoyeso; los residuos de la producción de ácido fluorhídrico se denominan fluoroyeso. Además, existen yesos salados, yesos mirabilita, yesos de titanio, etc. , también se puede utilizar como materia prima para la producción de yeso de construcción, pero su rendimiento no es tan bueno como el del yeso en bruto.
(3) Anhidrita
Se refiere a la anhidrita natural de fórmula molecular CaSO4. No contiene agua cristalina y es muy diferente al yeso. A menudo se utiliza en la producción de productos o aditivos de yeso para la construcción. No entraré en detalles aquí.
2. Producción de yeso para la construcción
El yeso semihidratado se elabora calcinando yeso crudo a 107 ~ 170 °C para eliminar parte del agua cristalina. También conocido como yeso de París, la fórmula molecular es. La fórmula de reacción es la siguiente:
Durante el proceso de calentamiento del yeso, las propiedades de sus productos también cambiarán con los cambios de temperatura y presión. El yeso semihidratado producido en las condiciones anteriores es también el yeso de construcción más utilizado. Si el yeso crudo se cuece al vapor y se cura en un autoclave a 125 °C y la presión es de 0,13 MPa, el yeso semihidratado resultante tendrá partículas más gruesas y requerirá menos agua al mezclar la lechada de yeso, lo que se denomina yeso de alta resistencia.
Cuando la temperatura de calcinación aumenta a 170 ~ 300℃, el yeso hemihidrato continúa deshidratándose y genera anhidrita soluble (caso 4-ⅲ). La velocidad de fraguado es más rápida que la del yeso semihidratado, pero el requerimiento de agua es alto y la resistencia es baja. Cuando la temperatura continúa aumentando a 400 ~ 1000 °C, se generará anhidrita que se disuelve lentamente (caso 4-ⅱ). Este tipo de yeso es insoluble en agua y solo agregando algunos activadores puede tener la capacidad de hidratarse y endurecerse, pero tiene mayor resistencia y mejor resistencia al desgaste. El producto mezclado con caso 4-ⅱ y activador se llama cemento de anhidrita.