Como recurso mineral, las reservas de bentonita en China son vastas y están ampliamente distribuidas. Se han desarrollado reservas en áreas mineras, con identificados recurso de bentonita reservas que alcanzan los 2.389 millones de toneladas, lo que representa 85,5% del total de reservas probadas de recursos. En cuanto a la distribución regional, la bentonita se encuentra en la mayor parte de China, con variaciones en la cantidad de reservas. En particular, el este y el sur de China son ricos en reservas de bentonita. La estructura mineral única de la bentonita, junto con sus excelentes propiedades físicas y cristalinas, la hace ampliamente utilizada en diversas industrias como la petrolera, metalúrgica, fundición, maquinaria, cerámica, construcción, industria ligera, fabricación de papel, textiles y alimentos. La bentonita sirve como aglutinante, adsorbente, relleno, agente tixotrópico, floculante, detergente, estabilizador y espesante, y desempeña un papel crucial en estas industrias.

Este artículo presenta la aplicación de bentonita en materiales impermeables, materiales para paredes, revestimientos, materiales cementantes, morteros y hormigones, así como nuevos materiales funcionales en la industria de la construcción. También analiza los últimos avances en investigación y propone recomendaciones para futuras investigaciones que profundicen nuestra comprensión y maximicen los beneficios de la modificación de bentonita, ampliando su alcance de aplicación.

1. Descripción general de las propiedades de la bentonita

La bentonita es una roca relativamente blanda, caracterizada por tener como componente principal la montmorillonita, constituyendo del 30% al 90% de su contenido. La montmorillonita pertenece a la estructura del sistema cristalino monoclínico, que comprende dos capas de obleas tetraédricas de sílice y oxígeno intercaladas entre una capa de obleas octaédricas de aluminio y oxígeno, lo que la convierte en un mineral de silicato en capas de tipo 2:1. La estructura única de la montmorillonita le permite actuar como un gran anión cargado negativamente, formando dipolos eléctricos entre los cationes y la estructura de la red cristalina. La bentonita se clasifica en bentonita de sodio, bentonita a base de calcio, bentonita a base de hidrógeno y bentonita orgánica a base de cationes intercapas.

La calidad de la bentonita depende en gran medida de su contenido en montmorillonita. Sin embargo, otros factores, como la facilidad de purificación, también contribuyen a su valor económico. El contenido de montmorillonita sirve como indicador principal para preparar productos de bentonita y la evaluación de los depósitos de bentonita se centra en el desarrollo de productos de alta calidad.

2. Bentonita en la industria de materiales de construcción: desarrollo de aplicaciones e investigaciones

La industria de la construcción demanda bentonita para diversas aplicaciones, incluidos materiales impermeabilizantes, materiales para paredes, revestimientos, materiales cementosos, morteros, hormigón y nuevos materiales funcionales. Los siguientes apartados profundizan en la investigación sobre la aplicación de la bentonita en estos materiales de construcción:

2.1 Materiales impermeables

Las propiedades expansivas y de absorción de agua de la bentonita se utilizan principalmente en la preparación de materiales impermeables. La bentonita puede absorber agua hasta 30 veces su volumen original, lo que se atribuye a su pequeño tamaño de partícula y su importante superficie específica. Los materiales impermeables discutidos incluyen cartón impermeable de bentonita, tablero impermeable de bentonita y pasta impermeable de bentonita y tiras impermeabilizantes.

2.1.1 Cartón impermeable de bentonita

El cartón hidrófugo de bentonita es un producto elaborado a partir de cartón kraft ondulado relleno de una fórmula específica de bentonita. Este material se ha utilizado en proyectos de impermeabilización subterránea, demostrando excelentes resultados de impermeabilización, especialmente en lugares como la línea de tránsito rápido de la Bahía de San Francisco, las estaciones de metro de Toronto y las estaciones de metro de Hong Kong y Singapur.

2.1.2 Tablero impermeable de bentonita

El desarrollo de paneles impermeabilizantes de bentonita tiene una historia de más de una década, y se aplica específicamente en proyectos como lagos artificiales, fuentes de agua, vertederos y garajes subterráneos. El tablero impermeabilizante de bentonita exhibe una fuerte resistencia a la presión, lo que permite una reparación de grietas más amplia y una vida útil más larga.

2.1.3 Pasta impermeable de bentonita y tiras impermeabilizantes

Proveedor de bentonita, cuando se mezcla con adhesivos y disolventes orgánicos, puede formar una pasta impermeabilizante similar al barro. Esta pasta, que presenta un excelente rendimiento impermeabilizante, puede hincharse con agua y generar presión de expansión. Además, la mezcla de bentonita y caucho da como resultado barras de agua que pueden usarse en estado libre o adherirse al concreto, bloqueando efectivamente los espacios y previniendo la infiltración de agua.

2.2 Materiales de la pared

La bentonita se emplea en la producción de materiales livianos para paredes y ofrece una resistencia adecuada a densidades más bajas. Estos materiales se pueden moldear rápidamente sin necesidad de mantenimiento con vapor, lo que mejora la velocidad de construcción y mantiene la integridad de los materiales de construcción livianos. La bentonita cálcica de baja calidad se puede utilizar como agente gelificante y curador para nuevos materiales de pared.

2.3 Recubrimientos

La bentonita desempeña diversas funciones en los recubrimientos, actuando como espesante inorgánico, aglutinante auxiliar y agente antihundimiento en suspensión.

2.3.1 Espesante inorgánico

Debido a la carga negativa entre montmorillonita En capas, la bentonita dispersa en pintura a base de agua atrae moléculas orgánicas, formando complejos orgánicos de montmorillonita entre capas con una estructura tridimensional reticular. La bentonita funciona como un espesante de pintura económico, aumentando la consistencia del recubrimiento.

2.3.2 Carpeta auxiliar

El buen poder adherente y cubriente de la bentonita la convierte en un complemento adecuado para revestimientos arquitectónicos, reduciendo los costes del producto al sustituir parte del material base y otros rellenos. La bentonita se puede mezclar con varios componentes para producir recubrimientos protectores para superficies metálicas, mejorando la adhesión y permitiendo el reciclaje.

2.3.3 Suspensión Agente Antihundimiento

La bentonita, que se dispersa fácilmente en agua, ayuda a evitar que la pintura precipite y se formen capas, lo que garantiza un color más uniforme y una mejor estabilidad. También contribuye a mejorar el rendimiento del recubrimiento de la pintura.

2.4 Mortero y Hormigón

Investigadores como Qin Honggen et al. han explorado el uso de bentonita en morteros ligeros de aislamiento térmico incorporándola como modificador con escoria de horno, cemento ordinario y cenizas volantes de Clase II. El estudio encontró que la bentonita mejora la trabajabilidad del mortero, la resistencia a la compresión y la conductividad térmica.

En el diseño de morteros de construcción, donde la facilidad, la retención de agua y las propiedades de construcción son cruciales, la bentonita se puede utilizar como material espesante y retenedor de agua. Investigadores como Ju Jianying y Fan Yitang han estudiado las propiedades de la bentonita en el mortero de cemento y concluyen que mejora significativamente la retención de agua y el rendimiento.

2.5 Nuevos materiales funcionales

La bentonita desempeña un papel en el desarrollo de nuevos materiales funcionales, particularmente en la creación de nanocompuestos de polímero/arcilla y materiales nanohíbridos para ajustar la humedad interior.

2.5.1 Nanocompuestos de polímero/arcilla

La modificación orgánica de la bentonita mejora su compatibilidad con los polímeros, lo que da como resultado nanocompuestos con propiedades únicas, como una mejor barrera a los gases, viscosidad y reducción de la viscosidad en estado fundido. La bentonita orgánica puede reaccionar aún más con monómeros o polímeros fundidos, formando laminillas estructurales a nanoescala que se dispersan uniformemente en matrices poliméricas, creando nanoplásticos.

2.5.2 Materiales nanohíbridos para el ajuste de la humedad interior

Aprovechando la alta adsorción, el intercambio iónico y la alta superficie específica de la bentonita, combinados con la tecnología de nanohibridación orgánica/inorgánica, se pueden desarrollar nuevos materiales nanohíbridos inteligentes para humidificación de interiores. Estos materiales ofrecen ajuste automático de la humedad relativa.

3. Conclusión y perspectivas

Actualmente, la bentonita natural a base de sodio y calcio se utiliza ampliamente en la industria de materiales de construcción. Sin embargo, la investigación avanza hacia niveles más altos de funcionalidad y respeto al medio ambiente. Aplicaciones como la bentonita en materiales espesantes de mortero y retención de agua, así como en materiales compuestos de cambio de fase, se alinean con las tendencias contemporáneas en la industria de la construcción. Las vastas y variadas reservas de bentonita en China justifican una mayor investigación y una utilización eficaz.

La tecnología de modificación y aplicación de la bentonita sigue siendo áreas con un potencial significativo para la exploración y el desarrollo. A medida que la investigación avanza hacia aplicaciones más funcionales y respetuosas con el medio ambiente, existe la necesidad de ampliar y profundizar nuestra comprensión de las capacidades de la bentonita. El documento enfatiza la importancia de explorar el potencial de la bentonita más allá de su papel en la mejora del rendimiento de los materiales de construcción, apuntando hacia un futuro en el que la bentonita contribuya a soluciones más sostenibles e innovadoras en la industria de la construcción.

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