Αλουμινικό ασβέστιο

Το αργιλικό ασβέστιο χρησιμοποιείται συχνά σε σκυροδέματα όπου είναι επιθυμητή η ταχεία ανάπτυξη αντοχής, καθώς και για λόγους διάβρωσης, τριβής και αντίστασης στη θερμότητα.

Ειδικά συνδετικά υλικά από αυτό το υλικό κατασκευάζονται για χρήση στη χημεία των κτιρίων, στα πυρίμαχα υλικά και στις κατασκευές. Παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση (ιδίως στην προσβολή από θειικά άλατα), στην τριβή και στις υψηλές θερμοκρασίες, ενώ προσφέρει ιδιότητες ταχείας πήξης.

Χρησιμοποιεί το

Το ασβέστιο αποτελεί αναπόσπαστο συστατικό πολλών βιομηχανικών και κατασκευαστικών χημικών προϊόντων, από την παραγωγή κονιαμάτων και τσιμέντου μέχρι την παραγωγή προϊόντων οικοδομικής χημείας και πυρίμαχων υλικών. Το ασβέστιο παρουσιάζει επίσης μοναδικές ιδιότητες όταν χρησιμοποιείται ως ειδικό συνδετικό υλικό σε συγκεκριμένες εφαρμογές - η αντοχή στη διάβρωση, την τριβή και τη θερμότητα σε συνδυασμό με τους γρήγορους χρόνους πήξης καθιστούν το ασβέστιο ένα εξαιρετικό συστατικό με πολλούς τρόπους.

Τα τσιμέντα αλουμινικού ασβεστίου που έχουν αναπτυχθεί ειδικά για χρήση σε εφαρμογές υγρών αποβλήτων είναι ένα παράδειγμα υλικών υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιούνται από αυτό το υλικό. Τέτοιες εφαρμογές απαιτούν συνήθως σκυρόδεμα που μπορεί να αντέξει τη δημιουργία οξέων (λόγω βακτηριακής δραστηριότητας) και αντοχή στην τριβή.

Τα τσιμέντα αλουμινικού ασβεστίου μπορούν να παρασκευαστούν με διάφορες τεχνικές ανάμειξης. Μια συνταγή για την παρασκευή μίγματος τσιμέντου με αργιλικό ασβέστιο συνίσταται στην ανάμειξη τσιμέντου Πόρτλαντ, σκωρίας, ελαφρού ασβεστολιθικού υλικού και πρόσμικτων μαζί για χρήση 24 ωρών, παράγοντας μια οικονομική μέθοδο επισκευής με ταχείες ικανότητες ανάπτυξης αντοχής.

Επιπλέον, τα ειδικά τσιμέντα προσφέρουν άλλα πλεονεκτήματα όταν εφαρμόζονται σε περιβάλλοντα υψηλών θερμοκρασιών, όπου το κανονικό τσιμέντο θα υποβαθμιζόταν γρήγορα. Η περιεκτικότητά τους σε αλουμίνιο καθορίζει την ικανότητά τους να αντέχουν σε τέτοια περιβάλλοντα- τα προϊόντα που περιέχουν τουλάχιστον 40% αλουμίνα (Isidac40 ή Recipro50, για παράδειγμα) έχουν αποδειχθεί σταθερά μέχρι θερμοκρασίες 1450degC.

Το τσιμέντο Πόρτλαντ τύπου V περιέχει χαμηλή συγκέντρωση αργιλικού ασβεστίου για να αυξήσει την αντοχή του στην προσβολή από θειικά άλατα, καθιστώντας το ιδιαίτερα χρήσιμο όταν εφαρμόζεται ως υλικό επικάλυψης καταστρώματος γέφυρας που υπόκειται σε συνθήκες βαριάς κυκλοφορίας ή φόρτωσης.

Σημειώστε ότι τα εξειδικευμένα τσιμέντα πρέπει να σκληρυνθούν σωστά για βέλτιστη απόδοση, χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνικές σκλήρυνσης όπως ψεκασμός νερού/νεφρός/σταθερό νερό/υγρή λινάτσα. Επιπλέον, το σκυρόδεμα πρέπει να χύνεται και να ισοπεδώνεται παρόμοια με το σκυρόδεμα τσιμέντου Portland και να δονείται μηχανικά για τουλάχιστον 10 λεπτά, προκειμένου να διασφαλιστεί η ομοιόμορφη στερεοποίηση και η ικανοποιητική απόδοση.

Ιδιότητες

Οι ιδιότητες του τσιμέντου με αργιλικό ασβέστιο ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με το επίπεδο περιεκτικότητάς του σε αλουμίνα. Τα προϊόντα με περισσότερη αλουμίνα συχνά παρουσιάζουν μεγαλύτερη αντίσταση στη διάβρωση από τα προϊόντα που περιέχουν λιγότερη αλουμίνα. Μια υψηλή περιεκτικότητα βελτιώνει επίσης την αντοχή διατήρησης σε υψηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, οποιαδήποτε πρόσθετη προσθήκη αλουμίνας πρέπει να περιορίζεται στο απόλυτο ελάχιστο, δεδομένου ότι οι υπερβολικές ποσότητες μπορεί να επηρεάσουν το πόσο γρήγορα σχηματίζεται οξείδιο του ασβεστίου (CaO) κατά τις διαδικασίες ενυδάτωσης.

Το αλουμινικό ασβέστιο, γνωστό με την ονομασία αλουμινικό ασβέστιο, έχει αλκαλική δομή και επομένως αντέχει καλά στην οξύτητα, καθιστώντας το κατάλληλο για χρήση ως επένδυση σωλήνων και επιστρώσεις σε συστήματα αποχέτευσης. Επιπλέον, χρησιμοποιείται συχνά ως επισκευαστικό κονίαμα σε περιοχές που εκτίθενται σε όξινα περιβάλλοντα, όπως πτηνοτροφεία, εργοστάσια δέρματος και άλλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

Το αργιλικό ασβέστιο κυκλοφορεί σε διάφορες μορφές, από σκόνη και κόκκους έως μορφή σκόνης. Η American Elements διαθέτει αλουμινικό ασβέστιο σε αυτές τις μορφές ως μέρος των τυποποιημένων ποιοτήτων της για κατασκευαστικούς σκοπούς, όταν είναι απαραίτητο: Mil Spec/ACS Reagent and Technical Grade, Food/Agricultural/Pharmaceutical Grade καθώς και USP/EPBP (Ευρωπαϊκή Φαρμακοποιία/Βρετανική Φαρμακοποιία).

Η παραγωγή αλουμινικού ασβεστίου χρησιμοποιεί συνήθως δύο κύριες διαδικασίες για την κατασκευή: την πυροσυσσωμάτωση και τη σύντηξη. Οι εφαρμογές υγρών αποβλήτων συχνά βασίζονται σε τσιμέντα αργιλικού ασβεστίου που έχουν κατασκευαστεί με την τελευταία διαδικασία, κατά την οποία οι πρώτες ύλες τροφοδοτούνται αναλογικά σε έναν κλίβανο πριν από τη σύντηξή τους για να σχηματίσουν το κλίνκερ που θα αλεσθεί αργότερα σε διάφορα επίπεδα διαβάθμισης αδρανών.

Το κλίνκερ στη συνέχεια συνδυάζεται με άλλες πρώτες ύλες για να σχηματίσει προϊόντα σκυροδέματος με βάση το αργιλικό ασβέστιο, τα πιο δημοφιλή είναι αυτά που περιέχουν τουλάχιστον 40 τοις εκατό περιεκτικότητα σε αλουμίνα- τα προϊόντα που περιέχουν χαμηλότερα επίπεδα, όπως 20 τοις εκατό, μπορεί να μην προσφέρουν τόσο αποτελεσματική αντοχή στη διάβρωση και ρυθμούς ανάπτυξης αρχικής αντοχής.

Αυτά τα προϊόντα διαθέτουν υψηλή περιεκτικότητα σε αλουμίνα που επιτρέπει την ταχεία ενυδάτωση του αργιλικού ασβεστίου, ώστε το υλικό να μπορεί να τεθεί σε χρήση γρήγορα μετά την κατασκευή του. Αυτό το χαρακτηριστικό μπορεί να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο σε εφαρμογές όπως τα μίγματα πολτού και τα προκατασκευασμένα σχήματα, όπου η πρόωρη αύξηση της αντοχής μπορεί να είναι κρίσιμη για την επιτυχία του έργου.

Εφαρμογές

Τα τσιμέντα αργιλικού ασβεστίου χρησιμοποιούνται συνήθως ως ειδικά συνδετικά υλικά σε εφαρμογές που αφορούν πυρίμαχα υλικά, χημεία κτιρίων και κατασκευές που απαιτούν αντοχή στη διάβρωση, την τριβή και τη θερμότητα. Μπορούν επίσης να αναμιχθούν με συνθέσεις σκυροδέματος για την επίτευξη γρήγορων χρόνων πήξης και πρώιμης ανάπτυξης αντοχής.

Τα τσιμέντα παράγονται με την αντίδραση σε υψηλή θερμοκρασία ενός συνδυασμού ασβεστόλιθου, βωξίτη ή ασβέστη και αλουμίνας, ανάλογα με το επίπεδο καθαρότητας τους, για να σχηματιστεί κλίνκερ αργιλικού ασβεστίου, το οποίο αλέθεται σε λεπτή σκόνη πριν αναμιχθεί με νερό σε μια εξαιρετικά γρήγορη αντίδραση ενυδάτωσης που οδηγεί σε ισχυρές αρχικές αντοχές - η τελική αντοχή επιτυγχάνεται εντός 24 ωρών μετά την ανάμιξη.

Το τσιμέντο, εκτός από την ταχεία πρώιμη αντοχή του, έχει πολύ χαμηλή θερμική αγωγιμότητα - ιδανικό για περιβάλλοντα στα οποία οι θερμοκρασίες μπορεί να αυξηθούν με την πάροδο του χρόνου, όπως κλίβανοι χαλυβουργίας ή άλλες διεργασίες υψηλής θερμοκρασίας.

Το τσιμέντο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως υλικό επένδυσης ή επισκευής σε υποδομές αποχέτευσης, ειδικά κατά της διάβρωσης από βιογενή σουλφίδια - ένα ολοένα και πιο διαδεδομένο ζήτημα για τα δίκτυα αποχέτευσης. Οι σωλήνες από ελατό σίδηρο που χρησιμοποιούνται για την παροχή λυμάτων και οι σωλήνες από σκυρόδεμα που χρησιμοποιούνται για δίκτυα αποχέτευσης μπορούν να επενδυθούν με τσιμέντο προκειμένου να βελτιωθεί η αντοχή έναντι της τριβής, της διάβρωσης από οξέα και βιογενή σουλφίδια.

Αυτές οι επενδύσεις μπορούν να εφαρμοστούν σε νέους ή υπάρχοντες σωλήνες από όλκιμο σίδηρο και σκυρόδεμα, φρεάτια και άλλα στοιχεία υποδομής λυμάτων για μακροπρόθεσμη, ανθεκτική προστασία από το σχηματισμό H2S που προκύπτει από αερόβια βακτήρια που διασπούν το σουλφίδιο στα λύματα. Προστατεύουν επίσης από πιθανές επισκευές σε τμήματα σωλήνων όπου σχηματίζεται H2S.

Η Bisley διανέμει τα τσιμέντα αλουμινικού ασβεστίου Calucem (CAC), τα οποία παράγονται από τον δεύτερο μεγαλύτερο παραγωγό στον κόσμο λιωμένων αλουμινικών αλάτων ασβεστίου και πυρίμαχων υλικών, για χρήση σε διάφορα κατασκευαστικά προϊόντα, συμπεριλαμβανομένων των αυτοεπιπεδούμενων κονιαμάτων, των ενέσεων υψηλής αντοχής, των λύσεων επένδυσης σωλήνων, των κονιαμάτων αποκατάστασης και των κονιαμάτων αποκατάστασης. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε μόνα τους είτε ως μέρος δυαδικών ή τριμερών συστημάτων.

Παραγωγή

Η παραγωγή τσιμέντου με αργιλικό ασβέστιο απαιτεί την τήξη πηγών πρώτων υλών, όπως ο πυρωμένος βωξίτης και ο ασβεστόλιθος, σε υψηλές θερμοκρασίες σε περιστροφικό κλίβανο με φλόγα, προκειμένου να σχηματιστεί κλίνκερ, το οποίο μπορεί αργότερα να αλεσθεί σε λεπτόκοκκη μορφή πριν χρησιμοποιηθεί σε διάφορες εφαρμογές.

Δύο αξιοσημείωτες εφαρμογές που καταδεικνύουν αυτό το σημείο είναι οι επενδύσεις για σωλήνες αποχέτευσης, όπου τα βακτήρια παράγουν θειικό οξύ, και τα υδραυλικά φράγματα, όπου η αντοχή στην τριβή είναι καθοριστικής σημασίας. Και οι δύο εφαρμογές καταδεικνύουν ότι η ανθεκτικότητα δεν μπορεί να γενικευτεί από την αντοχή, αλλά αντίθετα πρέπει να προσαρμόζεται ειδικά στις συνθήκες χρήσης.

Τέτοιες εφαρμογές απαιτούν τσιμέντο που είναι σταθερό και ελεγχόμενο ως προς την αντίδραση, για το οποίο η ενυδάτωση των διαφόρων φάσεων είναι το κλειδί. Στην παρούσα μελέτη, οι ενυδρίτες CA, CA2 και C12A7 χαρακτηρίστηκαν με τη χρήση SEM και περίθλασης ακτίνων Χ χρησιμοποιώντας εμπορικό τσιμέντο ως σημείο αναφοράς πριν από τη διεξαγωγή δοκιμών εφελκυσμού διάσπασης σε πάστες που παρασκευάστηκαν από αυτούς.

Το μέγεθος και το σχήμα των σωματιδίων αργιλικού άλατος παίζουν ουσιαστικό ρόλο στον καθορισμό της αντιδραστικότητάς τους με ενώσεις που περιέχουν νερό, όπως φαίνεται από τις μικρογραφίες SEM στο Σχήμα 1. Η μεταβολή των θερμοκρασιών θερμικής επεξεργασίας προκαλεί δραματικές μεταβολές στη μορφολογία τους- η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων με αυξημένη επιφάνεια αυξάνει την ικανότητα ενυδάτωσης του νερού, ενώ ταυτόχρονα η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων μειώνει την ταχύτητα αντίδρασης με άλλες ενυδατικές ουσίες όπως ο σίδηρος.

Τα τσιμέντα αλουμινικού ασβεστίου προσφέρουν ανώτερες μηχανικές ιδιότητες, καθώς και καλή αντοχή στην τριβή και στα θειικά άλατα, καθιστώντας τα ελκυστική επιλογή όταν απαιτούνται ειδικά χαρακτηριστικά όπως αυτά σε εφαρμογές. Σε αυτές τις εφαρμογές, το αλουμινικό ασβέστιο συνδυάζεται με τσιμέντο Πόρτλαντ σε διάφορα προϊόντα οικοδομικής χημείας, όπως κόλλες πλακιδίων, ενέματα και γρήγορες τσιμεντοκονίες δαπέδων, για να σχηματίσουν λύσεις οικοδομικής χημείας. Οι πυρίμαχες κατασκευές χρησιμοποιούν αργιλικό σε συνδυασμό με άλλα πυρίμαχα υλικά όπως ιπτάμενη τέφρα, σκωρία και ελαφρύ ασβεστολιθικό υλικό για την παραγωγή τσιμέντων που είναι σταθερά σε υψηλές θερμοκρασίες με εξαιρετικές ιδιότητες αντιδραστικότητας, αντοχής στην τριβή και αντοχής στα θειικά άλατα. Επιπλέον, τα τσιμέντα αυτά αποτελούν εξαιρετικά υλικά ενδοδοντικής επιδιόρθωσης λόγω της δράσης τους ως χημικών και μηχανικών φραγμών κατά της μικροδιαρροής βακτηρίων στους ενδοδοντικούς σωλήνες.