自貢混凝土膨脹劑用途，**質(zhì)直供自貢水泥膨脹劑
嘉澤靜態(tài)破碎劑的作用原理
嘉澤靜態(tài)破碎劑產(chǎn)生膨脹力的作用過(guò)程是一個(gè)化學(xué)反應過(guò)程，因此，研究嘉澤靜態(tài)破碎劑****要從研究其化學(xué)反應過(guò)程入手。運用熱力學(xué)方法對其主要反應進(jìn)行研究，可以得出反應進(jìn)行的方向及其反應平衡常數；嘉澤靜態(tài)破碎劑膨脹壓力的產(chǎn)生是由于其反應后體積增大所引起的。研究反應過(guò)程的物?*萍胺從η昂筇寤謀浠�，可揖壝到寂P缶蔡撲榧戀吶蛘突砑捌洳寤蛘偷奶跫�，进一步指导寂P缶蔡撲榧僚蛘脫沽μ岣叩難芯�。链撯，寂P缶蔡撲榧戀姆從淌且桓齜湃裙�，窂摩覊末开售E攘拷歡顯黽�。当热量导{⑹∮謁娜攘渴�，窂摩温度将升笖]從λ俁炔歡霞涌歟鋅贍艿賈魯蹇紫窒蟮姆⑸�。而随讱W從Φ慕�，温度蛀[ハ陸擔蛘脫沽θ猿中齔�，而且寂P缶蔡撲榧潦芑肪澄露扔跋旆淺４�，栽湰几偖冷季皆枏摩缓慢，有时会失去作用g諳募靖呶率庇忠撞蹇�。因此，研究其窂摩放三x蘊岣嘸臥缶蔡撲榧戀姆從λ俁燃胺樂(lè )鉤蹇紫窒蟮姆⑸哂兄匾庖濉?
1 嘉澤靜態(tài)破碎劑的基本化學(xué)反應式
目前，嘉澤靜態(tài)破碎劑的主要成分都是氧化鈣。氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，在放出熱量的同時(shí)，其體積增大。嘉澤靜態(tài)破碎劑正是利用這種化學(xué)反應和氫氧化鈣結晶發(fā)育時(shí)所產(chǎn)生的膨脹壓力來(lái)破壞巖石和混凝土等脆性材料。其基本的化學(xué)反應式如下：
CaO 十 H 2 O → Ca(OH) 2 +64.8kJ
從式中可以看出，這是一個(gè)放熱反應。
2 反應的物?*?
氧化鈣和水混合后，立即發(fā)生兩類(lèi)物質(zhì)的轉移過(guò)程： 1) 水分子進(jìn)入 CaO 粒子內部，并與之發(fā)生水化反應； 2) 水化反應產(chǎn)物向原來(lái)充水空間轉移。如果前者與后者相適應，即水化速度和水化產(chǎn)物的轉移速度相等時(shí)， CaO — 水系統的體積不會(huì )發(fā)生膨脹，但是，由于 CaO 的結構特性，即內比表面積大，水化速度很快，水化速度大于水化產(chǎn)物的轉移速度，這時(shí)，由于 CaO 粒子周?chē)姆磻a(chǎn)物還沒(méi)有轉移走，而里面的反應又大量的產(chǎn)生了，這些新的反應物將沖破原來(lái)的反應層，使粒子產(chǎn)生機械跳躍，因而發(fā)生體積膨脹，產(chǎn)生膨脹壓力，將約束介質(zhì)破壞。在沒(méi)有約束條件下，氧化鈣將散裂成粉末。
3 反應前后體積的變化
嘉澤靜態(tài)破碎劑膨脹壓力的產(chǎn)生是由于其反應后體積增大所引起的。 CaO 和水反應時(shí)，生成 Ca(OH) 2 的固相體積在一定的條件下要比 CaO 的固相體積增大 97.92% 。固相體積增大，固相體積空隙體積增量之和超過(guò) CaO 水系統的空間，從而引起 CaO 體積的增大，膨脹壓力增大。生石灰的水化反應在沒(méi)有約束的自由膨脹狀態(tài)下，其體積將增大 2 倍～ 3 倍。在有約束的條件下，其膨脹體積變小。當約束力非常大時(shí)，其體積沒(méi)有變化，即不產(chǎn)生膨脹，這就是在實(shí)際應用常出現的嘉澤靜態(tài)破碎劑裝入炮孔后失去作用的情況。出現這種情況的原因有：****從反應物和生成物的摩爾體積變化來(lái)討論。嘉澤靜態(tài)破碎劑主要是利用生石灰的水化反應，但從其標準狀況的體積和生成物的摩爾體積進(jìn)行比較可以看出，并不是在所有的情況下，都會(huì )產(chǎn)生體積膨脹。下面具體討論什么情況發(fā)生體積膨脹。
自貢混凝土膨脹劑用途，**質(zhì)直供自貢水泥膨脹劑
下列反應式給出了反應物生成物的摩爾體積和比重等數據。
CaO+H 2 O→Ca(OH) 2 +64.8kj
摩爾體積： 16.764cm 3 ， 18.069cm 3 ， 33.056cm 3 ;
比重： 3.2g /cm 3 ～ 3.4g /cm 3 ， 1.0g / ㎝ 3 ， 2.1g /cm 3 ～ 2.3g /cm 3
從上面所列數據來(lái)看，生成物的摩爾體積為 33.065cm 3 ，而反應物的摩爾體積為 16.764+18.069= 34.833cm 3 ，反應之后體積應該變小，而不是增大。這好像與實(shí)際情況相矛盾。這是由于摩爾體積為分子**緊密堆積時(shí)的體積，而在嘉澤靜態(tài)破碎劑中實(shí)際應用的是其表觀(guān)體積，也就是說(shuō)在一般情況下，嘉澤靜態(tài)破碎劑中生石灰的水化反應的生成物很難達到分子狀態(tài)的**緊密堆積，因為在缺水狀態(tài)下，生成的氫氧化鈣比表面積非常大，不是**緊密堆積狀態(tài)，因此，就表現出體積膨脹。相反，在大量水存在時(shí)，如在水溶液中，氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，其體積變小，而不產(chǎn)生膨脹力。一般缺水情況下 ( 干態(tài)，不是在水溶液中 ) ，是用容重來(lái)衡量氧化鈣和氫氧化鈣，而不是用比重。生石灰是由碳酸鈣煅燒而成，由于 CO 2 的逸出，產(chǎn)生了許多微孔，氧化鈣保持了碳酸鈣的假象，其容重略大于 1 ，與其 3.2 g ／ cm 3 ～ 3.4g ／ cm 3 的比重相差甚遠。氫氧化鈣在干粉狀態(tài)下，容重也很小，僅為 1 左右。這樣生石灰的水化反應中 ( 缺水狀態(tài) ) 就表現出體積增大的現象。
當外界約束力非常大時(shí)，迫使生成的氫氧化鈣的容重接近其比重，所產(chǎn)生的體積也就越來(lái)越小，甚至不產(chǎn)生膨脹。
4 反應放熱
當溫度小于 100 ℃ 時(shí) , 溫度升高放出的熱量增加 ; 當溫度超過(guò) 100 ℃ 時(shí)，氧化鈣與水蒸氣發(fā)生反應放出更多的熱量；當溫度進(jìn)一步升高時(shí)，放出的熱量逐漸減小。由此可看出，反應一旦開(kāi)始，熱量將不斷增加；當熱量的散失小于所產(chǎn)生的熱量時(shí)，反應溫度將升高，反應速度不斷加快，將有可能導致沖孔現象的發(fā)生。從表 1 中也可以看出，嘉澤靜態(tài)破碎劑受環(huán)境溫度的影響非常大，在冬天寒冷季節反應緩慢，有時(shí)甚至會(huì )失去作用；而在夏季高溫時(shí)又易產(chǎn)生沖孔。
5 結語(yǔ)
通過(guò)以上運用熱力學(xué)方法對嘉澤靜態(tài)破碎劑主要反應的簡(jiǎn)單分析，可以得出下面的結論： 1) 如果要增?*蛘脫沽�，就需要提高氢衍O頻娜葜�，同时减少水灰饼x辜臥缶蔡撲榧鏈τ諶彼刺?nbsp;2) 如果要提高反應速度，就需要增加反應物的活性或提高反應溫度； 3) 為防止沖孔現象的發(fā)生，就需要添加能強烈吸收水蒸氣又能在以后的反應中將水釋放出來(lái)的物質(zhì)。以上 3 條結論，就是我們設計嘉澤靜態(tài)破碎劑研制方案時(shí)遵循的原則。
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