MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ... 4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT ... 5
1. Quá trình hydrat hóa và đóng rắn của XMP ... 5
1.1 Quá trình hydrat hóa và đóng rắn của các khoáng trong XMP ... 5
1.1.1. Quá trình hydrat hóa các khoáng trong XMP khi không có mặt thạch cao ... 5
1.1.2. Quá trình hydrat hóa các khoáng trong XMP khi có mặt thạch cao ... 7
1.2. Quá trình hydrat hóa và đóng rắn của đá xi măng ... 9
2. Tổng quan về thạch cao ... 11
2.1. Quan hệ giữa các dạng thạch cao ... 11
2.2. Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm ... 12
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM... 14
1. Vật liệu sử dụng ... 14
2. Các phương pháp nghiên cứu ... 21
3. Kết quả nghiên cứu ... 24
3.1. Ảnh hưởng của TCMN đến lượng nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết của xi măng poóc lăng ... 24
3.3. Ảnh hưởng của TCMN đến cường độ nén của vữa xi măng ... 29
3.4. Ảnh hưởng TCMN đến độ ổn định thể tích của đá xi măng ... 35
3.5. Ảnh hưởng của TCMN đến tổn thất độ sụt của vữa xi măng-cát ... 36
3.6. Thông qua chụp HVĐT đánh giá ảnh hưởng của TCMN đến quá trình hydrat hóa và hình thành các tinh thể trong quá trình đóng rắn ... 39
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... 42
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo, TS Tạ Ngọc Dũng và ThS Lê Văn Quang, cùng các thầy cô trong bộ môn CNVL Silicat và các bạn đã góp ý, tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án này.
MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Hợp chất, thuật ngữ CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 Xi măng pooc lăng Nước/Thạch caoThời gian bắt đầu đông kết Thời gian kết thúc đông kết Nước tiêu chuẩn
Hiển vi điện tử
Tiêu chuẩn Việt Nam Thạch cao tự nhiên Thạch cao mất nước Viết tắt, ký hiệu C S A F XMP N/TC Tbddk Tktdk NTC HVĐT TCVN TCTN TCMN
ĐẶT VẤN ĐỀ
Thạch cao thiên nhiên pha vào khi nghiền clinker có tác dụng điều chỉnh thời gian đông kết và cải thiện một số tính chất của xi măng. Tuy nhiên trong quá trình nghiền xi măng, nhiệt độ trong máy nghiền có thể lớn hơn 1000C, vì vậy thạch cao có thể bị mất nước và tồn tại ở dạng CaSO4.0,5H2O hoặc CaSO4. Sự có mặt đồng thời và
hàm lượng của hai dạng thạch cao này có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian đông kết và một số tính chất khác của xi măng.
Chất lượng của xi măng được quyết định bởi rất nhiều yếu tố, nhưng ảnh hưởng của thạch cao đến tính chất của xi măng là rất quan trọng đặc biệt quyết định đến thời gian thi công của công trình, do đó việc nghiên cứu ảnh hưởng của thạch cao mất nước đến tính chất cơ lý của xi măng là rất quan trọng và ngày càng được chú ý hơn trong nghiên cứu cũng như trong sản xuất để giảm bớt những yêu cầu khắt khe về nhiệt độ nghiền xi măng mà vẫn đảm bảo chất lượng nó.
Xuất phát từ đó em đã nghiên cứu và hoàn thành đề tài “Nghiên cứu ảnh
hưởng thạch cao mất nước đến thời gian đông kết và các tính chất cơ lý của xi măng pooc lăng”.
Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của các dạng thạch cao mất nước đến thời gian đông kết và các tính chất cơ lý khác của xi măng theo hướng thay dần tỉ lệ thạch cao dạng CaSO4.2H2O bằng dạng CaSO4.0,5H2O và CaSO4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
1. Quá trình hydrat hóa và đóng rắn của XMP
1.1 Quá trình hydrat hóa và đóng rắn của các khoáng trong XMP
1.1.1. Quá trình hydrat hóa các khoáng trong XMP khi không có mặt thạch
cao [1]
• Sự hydrat hóa C3S
Khi tiếp xúc với nước, các hạt C3S ngay lập tức tham gia vào sự tương tác với
nước và phản ứng rất mạnh.Thành phần cuối cùng của các sản phẩm phản ứng theo số liệu của các nhà nghiên cứu khác nhau như sau:
2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3 CaO.2 SiO2.3 H2O + 3Ca(OH)2 + ∆H
3 CaO. SiO2 + 3H2O = 2 CaO. SiO2.2 H2O + Ca(OH)2 + ∆H
Sản phẩm ban đầu của quá trình hydrat hóa C3S là pha hydro silicat canxi có
dạng C3SHx. Sau khoảng 2 – 6 h thì C3SHx chuyển thành hydro silicat canxi thứ sinh
có độ bazơ nhỏ, hình thể sợi dài, mảnh C2SH2. Sau đó nếu nồng độ vôi giảm thì các
hydro silicat canxi thứ sinh lại tiếp tục phân hủy thành hydro silicat canxi có độ bazơ nhỏ hơn là CSH(B):
3 CaO. SiO2 + xH2O → 3CaO. SiO2.x H2O
3 CaO. SiO2.x H2O → C2SH2 + Ca(OH)2
C2SH2 + H2O → CSH(B) + Ca(OH)2
Thông thường, các hydro silicat canxi ổn định tạo thành có tỷ lệ C/S = 1.5 – 3.0. • Sự hydrat hóa C2S
Phản ứng hydrat hóa C2S và các dung dịch rắn của nó tạo thành các hydro silicat
canxi thành phần khác nhau và số lượng Ca(OH)2 nào đó :
2 CaO. SiO2 + 3 H2O = CaO. SiO2. H2O + Ca(OH)2 + ∆H
Thành phần hóa học của các hydro silicat canxi được tạo thành khi hydrat hóa C2S thay đổi theo thời gian hydrat hóa. Khi dư nước hydro silicat canxi ban đầu có
thành phần gần với CaO. SiO2. H2O. Theo mức độ tăng hydrat hóa C2S từ 0 – 25%
thành phần của hydro canxi thay đổi từ CSH đến C1.65SHx có nghĩa là độ bazơ của nó
tăng lên. Tốc độ hydrat hóa của C2S chậm hơn so với C3S và cũng là nhỏ nhất so với
Thông thường có sơ đồ sau:
C2S → C2SH2→ CSH (B)
• Sự hydrat hóa khoáng C3A
Ở nhiệt độ thường, khi tiếp xúc với nước, ngay lập tức bề mặt các hạt C3A mịn
sẽ xuất hiện các khoáng như C4AH19 và C2AH8 (hoặc hỗn hợp của các C2.4AH10.2). Sau
đó các tinh thể này sẽ chuyển dần thành C3AH6 kết tinh dạng tấm 6 cạnh. Phản ứng
của C3A với nước xảy ra rất nhanh, có thể mô tả như sau:
2 C3A + 27H → C2AH8 + C4AH19
Thành phần các sản phẩm hydrat hóa của C3A rất nhạy cảm với điều kiện môi
trường như nhiệt độ, tỷ lệ nước/chất rắn…Vì vậy còn có phản ứng sau: 4 C3A + 60H → C4AH19 + AH3
AH3 tách ra ở dạng vi tinh sau cùng kết tinh thành các tinh thể dạng tấm.
• Sự hydrat hóa C4AF
Phản ứng hydrat hóa cũng xảy ra theo các sơ đồ phức tạp và tạo thành các tinh thể hydrat khác nhau:
4 CaO.Al2O3.Fe2O3 + 13 H2O = 4 CaO.Al2O3.Fe2O3.13H2O
4 CaO.Al2O3.Fe2O3 + 10H2O = 3CaO.(Al, Fe)2O3.6H2O + Ca(OH)2 + Fe2O3.3 H2O
Sản phẩm trung bình của quá trình hydrat hóa canxi alumoferrit có dạng C2AH8,
dung dịch rắn cao sắt C4(A1-xFx)H19, gel Fe2O3. Tốc độ thủy hóa của C4AF ở giai đoạn
đầu lớn. Nếu trong nước chứa SO42- và Ca(OH)2 thì sẽ tạo thành các hydro canxi
sunfo aluminat dạng Tri- và Mono- sunfo, chứa Fe2O3 ở dạng dung dịch rắn.
• Sự hydrat hóa các pha còn lại của clanhke
Cao và MgO tự do bị phân hủy tạo thành Ca(OH)2 (Portladite) và Mg(OH)2
(bruxit). Sự tương tác của chúng với nước xảy ra chậm kèm theo sự tăng thể tích có thể là nguyên nhân không ổn định thể tích của đá xi măng trong thời gian đóng rắn về sau (khoảng 10 năm sau).
Pha thủy tinh của clanhke xi măng Pooclăng bị hydrat hóa rất nhanh tạo thành các dung dịch rắn của các canxi alumoferrit thành phần 3CaO.Al2O3.Fe2O3.6H2O và các hydrogranat có công thức chung 3CaO.(Al,Fe)2O3.xSiO2.(6 – x)H2O. Cả hai dạng hợp chất này đều tạo thành ở điều kiện thường nhưng sự kết tinh rõ ràng của chúng chỉ xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao.
1.1.2. Quá trình hydrat hóa các khoáng trong XMP khi có mặt thạch cao
*Xét quá trình hydrat hóa và đóng rắn C3S, C2S [7]
Sau khi C3S, C2S thủy phân sinh ra một lượng lớn C-S-H, trong dung dịch xuất
hiện SO42- (do thạch cao đưa vào), các nghiên cứu thực nghiệm đã chứng tỏ C-S-H là
gốc để suphat ký sinh và phát triển. hình 1, đồ thị thể hiện mối liên hệ giữa độ thấm hút sunphat trên bề mặt của C-S-H với nồng độ sunphat ban đầu từ 0-18 mmol SO4¯/
lít, độ thấm hút sunphat đo tại cân bằng C-S-H với dung dịch sunphat
Hình1: Độ thấm hút sunphat của C-S-H
Khả năng liên kết của C-S-H với sunphat nói chung là thấp ( ≤ 0.15 mmol SO42-
/ gam C-S-H khô). Độ thấm hút sunphat phụ thuộc vào cả tỷ lệ Ca/Si của C-S-H và nhiệt độ. Khi tỷ lệ Ca/Si tăng khả năng thấm hút SO42- cũng tăng lên. Do đó trong xi
măng bão hòa portlandite (Ca/Si của C-S-H ~ 1,7) độ thấm hút sunphat sẽ cao hơn, ví dụ, trong xi măng xỷ nếu không có portlandite và tỷ lệ Ca/Si của C-S-H nhỏ hơn 1,7. Khi nhiệt độ chỉ cần tăng nhẹ, sunphat đã bị thấm hút lên trên C-S-H.
*Xét quá trình hydrat hóa và đóng rắn của C3A [1]
Khi có mặt các ion SO42- thì sản phẩm sẽ theo phản ứng sau:
C3A + 3CaSO4 + 32H2O → C3A.3CaSO4.32 H2O (Ettringit)
Nếu không đủ SO42- để tạo Ettringit thì các tinh thể Ettingit và hydro aluminat
canxi tác dụng ngược với nhau tạo thành hydro canxi monosunfo aluminat theo phản ứng sau:
3C3A.3CaSO4.32 H2O + 2 C3AH6 → 3(C3A.CaSO4.12 H2O) + 8 H2O
Các tinh thể Ettringit hình kim hoặc hình lăng trụ, ở gần bề mặt của hạt C3A
có dạng tấm. Khi có mặt các ion SO42- tốc độ hydrat hóa C3A chậm lại.
Theo Vet cơ chế của sự tạo thành hydrosufo aluminat canxi là ảnh hưởng của nó đến quá trình hydrat và đóng rắn xi măng có thể lý giải như sau:[1]
Khi tác dụng C3A và CaSO4.2H2O với nước xảy ra quá trình hòa tan và xung
quanh hạt C3A và thạch cao tạo nên gradian nồng độ. Khi đó :
-Xung quanh C3A xuất hiện nhiều ion Al3+.
-Xung quanh thạch cao xuất hiện nhiều ion SO42-.
Đó là điều kiện phản ứng tạo thành khoáng C3A.CaSO4.12H2O là các tinh thể
dạng tấm, nằm xung quanh và kết tinh ngay trên bề mặt C3A, tạo nên màng sít đặc
ngăn cản không cho ion Al3+ thoát ra khỏi môi trường làm giảm nồng độ ion SO42- ở
xung quanh. Còn nằm xung quanh hạt thạch cao tạo nên màng xốp do các tinh thể C3A.3CaSO4.31H2O dạng lăng trụ (do bé gọi là hình kim) kết tinh ngay trên bề mặt,
vẫn đảm bảo ion SO42- thoát ra khỏi màng xốp tạo cho dung dịch ở vị trí xung quanh
hạt thạch cao luôn luôn bão hòa ion SO42-. Đó chính là điều kiện cơ bản làm cho màng
sít chặt của C3A.CaSO4.12H2O bao xung quanh hạt C3A nhanh chóng bão hòa sunfat
để biến từ trạng thái giả bền C3A.CaSO4.12H2O thành trạng thái bền
C3A.3CaSO4.31H2O cấu trúc xốp bao lấy C3A và lúc này tạo điều kiện cho ion Al3+ đi
qua màng xốp ra môi trường xung quanh gặp ion SO42- lại tạo nên màng sít chặt
C3A.CaSO4.12H2O bao bên ngoài. Đó gọi là chu kỳ cảm ứng làm giảm tốc độ ninh kết
khi đóng rắn xi măng. Nếu quá nhiều thạch cao quá trình tạo hydrosufo aluminat canxi nhanh, làm cho xung quanh hạt C3A đồng thời có cả C3A.CaSO4.12H2O và
C3A.3CaSO4.31H2O nữa. Nếu quá ít thạch cao xảy ra quá trình làm chậm sự hydrat
hóa C3A nhưng C3A.CaSO4.12H2O theo thời gian nó chuyển thành
C3A.3CaSO4.31H2O khi đó hết ion SO42- trong môi trường, làm cho ion Al3+ tiếp tục
thoát ra môi trường.
Theo I.un ion Al3+ có đặc tính keo tụ mạnh nên ta ngăn cản làm giảm tốc độ ion Al3+ thoát ra môi trường, bằng cách tổng hợp hydrosufo aluminat canxi thu hút ion Al3+ làm cho ion đó không kịp keo tụ và không kịp tác động kích thích các pha phân tán keo của hydro silicat canxi keo tụ làm kéo dài thời gian ninh kết và ngược lại *Xét quá trình hydrat hóa và đóng rắn của C4AF
Khi có mặt thạch cao, sản phẩm đầu tiên của quá trình này là AFt, sau đó các pha AFt có xu hướng bị thay thế dần bởi các pha AFm và dần chuyển thành các hydrosunphopherit canxi tương tự như hydrosunphoaluminat canxi.
Phản ứng mô tả chung cho các diễn biến chính của C4AF:
C4AF + H2O C3(A,F)H6
C4AF + 2CH + 6 CSH2 + 50H 4(C3A0.5F0.5.3CSH32)
Thành phần pha sản phẩm sunphopherit canxi thực ra là rất phức tạp và chịu ảnh hưởng mạnh của điều kiện phản ứng, công thức trên chỉ có giá trị định tính tương đối.
1.2. Quá trình hydrat hóa và đóng rắn của đá xi măng
*Quá trình hóa học khi hydrat hóa xi măng Pooclăng [3]
Do trong xi măng có chứa hàng loạt các hợp chất phức tạp nên quá trình hydrat hóa các khoáng trong xi măng Pooclăng nhìn chung là khác so với quá trình hydrat hóa của các đơn khoáng.
Có thể chia quá trình hydrat hóa xi măng thành 3 giai đoạn: - Giai đoạn đầu:
Khi các hạt xi măng tiếp xúc với nước, trên bề mặt tiếp xúc ngay lập tức xảy ra phản ứng hòa tan các tinh thể khoáng khan nước và kết quả làm nước trở nên bão hòa bởi các ion Ca2+, SO42-, OH-, K+… Khi đó lại xảy ra quá trình kết tinh Ettringit,
Ca(OH)2 làm cho hàm lượng các ion này trong dung dịch nước giảm đi và các khoáng
xi măng lại tiếp tục hòa tan ra. - Giai đoạn hai:
Ở giai đoạn này quá trình tách các tinh thể số lượng lớn hơn, đây chính là giai đoạn kìm hãm quá trình hydrat hóa, sau đó 1 – 3h thậm chí còn lâu hơn thì các tinh thể Ettringit, Ca(OH)2 lớn lên làm phá hủy lớp vỏ hydrat hóa, do đó quá trình hydrat hóa
lại tăng nhanh. Tùy theo mức độ tích lũy sản phẩm mới mà lớp vỏ liên tục được hàn rồi lại phá vỡ, quá trình hydrat hóa liên tục bị kìm hãm rồi lại tăng tốc. Nếu sau đó đã hết SO42- mà vẫn còn dư C3AHx tự do thì trong các không gian hẹp có thể xảy ra phản
ứng tương tác của Ettringit với hydro canxi aluminat tạo thành hydro canxisunfo aluminat dạng monosunfo. Do đó hàm lượng Ettringit giảm xuống, hàm lượng dung dịch rắn C4(A,F)H13 tăng lên.
- Giai đoạn cuối cùng:
Đây là giai đoạn kết thúc đóng rắn, ở giai đoạn này tốc độ hydrat hóa xi măng phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của các phân tử nước qua lớp vỏ dày đặc đến các hạt xi măng chưa hydrat hóa, giai đoạn này kéo dài thậm chí đến 10 năm.
*Quá trình đóng rắn của xi măng Pooclăng [3]
Có nhiều thuyết khác nhau giải thích quá trình đóng rắn của các chất kết dính, nhưng tổng hợp của các quan điểm này chính là thuyết của A.A.Baicov, theo thuyết này, quá trình đóng rắn xi măng chia làm 3 giai đoạn:
-Giai đoạn chuẩn bị:
Khi xi măng trộn với nước thì sẽ xảy ra các phản ứng hóa học tạo thành các sản phẩm như hydrosilicat canxi, hydroaluminat canxi…Quá trình hydrat hóa xảy ra hết lớp này đến lớp khác cho đến khi môi trường bão hòa hoàn toàn các sản phẩm thì chuyển sang giai đoạn keo hóa.
Các hạt xi măng dưới tác dụng của nước tạo thành dung dịch quá bão hòa từ đó tách ra các khối tinh thể dạng gel. Khoảng trống giữa các hạt được lấp đầy bởi dung dịch nước của các chất điện ly, các tinh thể Ca(OH)2 và Ettringit. Ở phần ngoài lớp vỏ,
đặc biệt là khoảng trống giữa các hạt, các tinh thể nhỏ phát triên sắp xếp tốt và ở phần còn lại của lớp vỏ thì các sản phẩm hydrat hóa tách ra ở trạng thái vi tinh thể.
-Giai đoạn keo hóa:
Các vi tinh thể tiếp xúc với nhau tạo thành các điểm tiếp xúc keo tụ và tiếp xúc kết tinh, trong giai đoạn này hồ xi măng vẫn dẻo nhưng độ linh động đã giảm dần, nước tự do một phần chuyển thành nước liên kết hóa học. Xi măng bị ninh kết nhưng chưa có cường độ.
Các hạt xi măng riêng lẻ nối với nhau qua lớp nước trung gian thành lưới không gian xốp nhờ lực Vander Wall của các phân tử liên kết tọa thành cấu trúc keo tụ của hồ xi măng.
-Giai đoạn đóng rắn:
Là thời kỳ các hạt gel mất dần nước và xít chặt lại với nhau để cho cường độ. Các gel mất nước này chuyển thành các mầm kết tinh, theo thời gian các mầm kết tinh lớn lên thành các tinh thể kèm theo sự phát triển cường độ. Khung cấu trúc tinh thể được tạo thành chống lại sự suy giảm thể tích của đá xi măng cứng, mặc dù các phản ứng hóa học vẫn xảy ra và thể tích của các tinh thể sản phẩm không ngừng tăng lên làm điền đầy các lỗ xốp trong cấu trúc và làm tăng độ chặt của đá xi măng. Khi khối vật liệu kết tinh hoàn toàn là kết thúc quá trình đóng rắn và cho cường độ vĩnh cửu.
2. Tổng quan về thạch cao
2.1. Quan hệ giữa các dạng thạch cao [2]
Thạch cao tự nhiên có thành phần chính là canxi sunphat dihydrat, CaSO4.2H2O (CaSO4.2H2O >95%). Thạch cao là khoáng có độ cứng không cao, chỉ
nằm khoảng 1,5 đến 2 theo thang Mohr. Tùy thuộc vào các tạp chất có trong thạch cao mà màu sắc của nó có thể khác nhau và có thể có các màu như màu xám, màu nâu, màu đỏ hay hồng nhạt. Với các khoáng có ít tạp chất,thạch cao thường có màu trắng như bông tuyết.
CaSO4.2H2O khi nung tới 65oC bắt đầu mất nước chậm. Việc mất nước này phụ
thuộc vào áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường. Nói chung, CaSO4.2H2O
sẽ dehydrat hóa ở nhiệt độ mà áp suất phân ly của hơi nước lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường xung quanh. CaSO4.2H2O phân hủy cho CaSO4.0,5H2O
Trong điều kiện phòng thí nghiệm CaSO4.2H2O được gia công ở nhiều nhiệt độ
và nó sẽ cho những sản phẩm có tính chất khác nhau. Ở nhiệt độ 100 – 1400C CaSO
4.2H2O nhanh chóng phân hủy ra thành
CaSO4.0,5H2O. Hơi nước thoát ra sủi bọt mãnh liệt như nước sôi. Bột thạch cao có
tính linh động như chất lỏng. Thành phần CaSO4.0,5H2O theo lí thuyết như sau: 38,63
CaO, 55,16 SO3, 6,21 % H2O.
Nung trong môi trường độ ẩm cao, áp suất 1,3atu, nước thoát ra ở dạng lỏng ta được α CaSO4.0,5H2O (điều kiện hấp trong nồi hấp)
Nung trong môi trường không khí tự nhiên, thoáng, khô, nước thoát ra ở thể hơi ta được CaSO4. 0,5H2O. α và β khác nhau ở chỉ số khúc xạ, kích thước tinh thể và một
số tính chất khác. Khi sấy α CaSO4.0,5H2O có thể chuyển thành β CaSO4.0,5H2O.
α CaSO4.0,5H2O β CaSO4.0,5H2O
tinh thể hình kim, lăng trụ tinh thể nhỏ nhiểu mặt, không rõ đóng rắn và ninh kết chậm đóng rắn và ninh kết nhanh
Cả 2 dạng α và β CaSO4.0,5H2O đều là dạng bán ổn định trong không khí ẩm
hay trong nước, với không khí có độ ẩm lớn hơn 70% hay trong nước, có sự hydrat hóa của α và β CaSO4.0,5H2O để tạo thành thạch cao theo phản ứng
CaSO4.0,5H2O + 1,5 H2O → CaSO4.2H2O
CaSO4.0,5H2O bắt đầu dần dần chuyển thành CaSO4. Đây là anhydric hòa tan:
α CaSO4.0,5H2O α CaSO4
β CaSO4.0,5H2O β CaSO4
Nhiệt độ nâng lên khoảng 200-300oC thì CaSO4.0,5H2O chuyển nhiều thành
CaSO4. Anhydric hòa tan dần chuyển thành anhydric không hòa tan.
Khi nhiệt độ nâng lên đến 450-470oC sản phẩm hòa toàn là anhydric không hòa tan, nó hầu hết không ninh kết. Nhiệt độ nâng lên 750-1000oC sản phẩm lại thay đổi tính chất và có khả năng ninh kết và đóng rắn. Trong khoảng nhiệt độ này bắt đầu có một phần CaSO4 phân hủy ra cho vôi tự do. Nhiệt độ tăng cao hơn 1000oC thì vôi tự
do càng nhiều và do đó ninh kết càng nhanh.
Khi nung quá 14500C CaSO
4 bị phân hủy thành CaO và khí sunphurơ (SO2)
và oxi ( O2) theo phương trình :
CaSO4 → CaO + SO2 + O2
Tóm lại giữa các dạng thạch cao có thể chuyển hóa lẫn nhau từ pha này sang pha khác. Ở điều kiện thường, nhiệt độ nhỏ hơn 400C, CaSO
4.2H2O là dạng ổn định
về mặt nhiệt động. Các pha khác thu được bằng cách khử liên tiếp CaSO4.2H2O ở
nhiệt độ cao hơn theo sơ đồ:
CaSO4.2H2O ↔ CaSO4.0,5H2O ↔ CaSO4
Hoặc khi kết hợp với hơi nước hay với nước ở nhiệt độ thường sẽ xảy ra quá trình ngược lại
2.2. Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm
* Nghiên cứu ảnh hưởng của thạch cao βCaSO4 .0,5 H2O đến một số đặc tính của
xi măng poóc lăng [5]
Nguyên vật liệu sử dụng trong nghiên cứu
Xi măng thí nghiệm chế tạo bằng cách nghiền Clanhke xi măng poóc lăng Bút Sơn không pha thạch cao trong máy nghiền bi rung. Sau khi nghiền, xi măng được để nguội và đóng vào các túi ni lon để sử dụng dần.
Thạch cao pha vào xi măng là dạng βCaSO4 .0,5H2O chế tạo bằng cách nung
thạch cao thiên nhiên CaSO4 .2H2O (TCTN) ở nhiệt độ 1600C lưu thời gian 240 phút,
để nguội và nghiền trong máy nghiền bi rung, sau đó đóng vào túi nilon.
trong máy nghiền bi rung, đựng trong túi nilon để sử dụng với mục đích so sánh Kết quả nghiên cứu
Dạng thạch cao βCaSO4 .0,5H2O làm tăng lượng nước tiêu chuẩn của xi măng
cùng với việc tăng hàm lượng pha vào đến 7% trọng lượng xi măng. Chất kết dính thạch cao (CKDTC) làm giảm thời gian đông kết của xi măng poóc lăng và mức độ giảm tỷ lệ với hàm lượng CKDTC pha vào.
Dạng thạch cao βCaSO4 .0,5H2O có ảnh hưởng thuận lợi đến đặc tính cường độ
của PC với mức pha trộn khảo sát từ 3 – 7%, nhưng tỷ lệ 5% chỉ ra hiệu quả cao nhất. Tất cả các mẫu vữa xi măng có pha CKDTC đều có cường độ cao hơn mẫu đối chứng và mẫu vữa có thạch cao thiên nhiên.
Phụ gia thạch cao βCaSO4 .0,5H2O ảnh hưởng thuận lợi đến cường độ của bê
tông tương tự như với vữa xi măng nhưng với mức độ cao hơn. Dạng thạch cao βCaSO4 .0,5H2O làm tăng quá trình rắn chắc của bê tông, do đó làm tăng cường độ tại
tuổi sớm của bê tông sử dụng xi măng poóc lăng.
*Nghiên cứu Phụ gia chống sự suy giảm cường độ của bê tông chịu lửa trên cơ sở
chất liên kết là xi măng thuộc hệ Al2O3 ở nhiệt độ cao [4]
Nguyên vật liệu sử dụng trong nghiên cứu
Xi măng alumin (XMA) sản xuất từ nhà máy xi măng Thái Bình
Thạch cao khan (TCK) có hàm lượng CaO = 40%,SO3 = 58,01 %
Kết quả nghiên cứu
Phụ gia TCK làm tăng lượng nước để đạt độ dẻo quy định,rút ngắn thời gian đông kết của hồ XMA
Khi đưa vào XMA 0 -5 % phụ gia TCK ( tính theo hàm lượng SO3),cường độ
của đá XMA tăng,nhưng tăng hàm lượng TCK hơn nữa cường độ đá XMA có khuynh hướng giảm
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
1. Vật liệu sử dụng
1.1. Clanhke XMP của công ty X77
Loại clanhke này có thành phần hóa như sau: Bảng1. 1 : Thành phần hóa của clanke X77
SiO2 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 Na2O K2O MKN SO3 CaOtd
21,38 63,78 2,04 4,10 5,67 0,22 0,60 0,10 0,40 0,76
Bảng 1.2: Thành phần khoáng của clanke X77
C3S C2S C3A C4AF
52,03 21,20 8,07 12,46
Thành phần khoáng được tính từ thành phần hóa theo công thức sau: %C3S = 4,07C – 7,6S – 6,72A – 1,42F - 2.85S %C2S = 8,6S + 5,07A + 1,07F – 3,07C %C3A = 2,65(A – 0,64F) %C4AF = 3,04F Bảng 1.3:Các hệ số chế tạo clanke 77 KH n p L 0,87 2,19 1,38 26,86 * Các hệ số được tính như sau: ) .( 8 , 2 . 7 , 0 . 35 , 0 . 65 , 1 ) ( Std S S F A Ctd C KH − − − − − = F A S n + = F A p=
- Hàm lượng pha lỏng L(Tính theo thành phần khoáng): L = 1.12C3A+1.35C4AF
Xi măng thí nghiệm chế tạo bằng cách đập clanke xi măng Porland (Clanke xi măng X77) trong máy đập búa hoặc nếu dùng máy đập hàm thì phải sàng lại qua sàng 5mm, clanke sau khi đập được đồng nhất lại trước khi cho vào nghiền trong máy nghiền bi. Mỗi mẻ 15 kg được nghiền trong 75 phút.
Độ mịn:
-% còn lại trên sàng 0,08 mm : 9,14% -Tỷ diện (blaine) : 3800 cm2/g
Hình 1.1: Phân bố thành phần hạt của clanke
1.2. Thạch cao
Thạch cao thiên nhiên lấy từ kho chứa của công ty xi măng X77. Được công ty 77 nhập từ Lào, dạng phiến đá, mầu trắng đục không lẫn bột và tạp chất
Thạch cao được lấy từ công ty 77 dạng cục, sau đó được đập nhỏ qua máy kẹp hàm kích thước <5mm, sau đó được nghiền mịn trong máy nghiền bi 75 phút, để nguội, sau đó
đóng vào túi nilon + Chất lượng :
Chỉ tiêu Thạch cao Lào Hàm lượng SO3 (%) : 41,41 % Độ ẩm(%) : 2,5 Cặn không tan (%) : 3,5 Kích thước (mm) : đã được nghiền mịn 50 100 150 200 250 -0.900 -0.800 -0.700 -0.600 -0.500 -0.400 -0.300 -0.200 -0.100 DSC /(mW/mg) 85 90 95 100 TG /% -18.89 % -0.77 % 117.734 [1][1] ↑ exo Instrument: File: Project: Identity: Date/Time: Laboratory: Operator: NETZSCH STA 409 PC/PG QTC (do lai).ssv HUT 032010 3/31/2010 12:03:19 PM PCM T.D.Duc Sample: Reference: Material: Correction File: Temp.Cal./Sens. Files: Range: Sample Car./TC: QTC, 24.300 mg Al2O3,0.000 mg Al2O3
Calib new 27 01 07.tsv / Calib do nhay 27107.esv 30/1.00(K/min)/250 DSC(/TG) HIGH RG 2 / S Mode/Type of Meas.: Segments: Crucible: Atmosphere: TG Corr./M.Range: DSC Corr./M.Range: Remark: DSC-TG / Sample 1/1 DSC/TG pan Al2O3 O2/30 / N2/0 000/30000 mg 000/5000 µV Administrator 02-04-2010 16:05
Hình 1.2.1.Phổ phân tích nhiệt DSC/TG của thạch cao tự nhiên * Thạch cao mất nước:
Thạch cao tự nhiên sau khi đã được nghiền mịn sẽ đuợc đem di sấy, nung để chế tạo thành thạch cao mất nước sau sau đó đuợc để nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm, sau đó đóng vào túi nilon
Thạch cao dạng CaSO4 .0,5H2O được chế tạo bằng cách sấy thạch cao tự nhiên
ở 1250C trong 4h
Thạch cao dạng CaSO4 được chế tạo bằng cách nung thạch cao tự nhiên ở
50 100 150 200 250 300 350 400 Temperature /°C -0.50 -0.40 -0.30 -0.20 -0.10 0 0.10 DSC /(mW/mg) 95.0 96.0 97.0 98.0 99.0 100.0 TG /% Mass Change: -0.27 % Mass Change: -5.27 % Mass Change: -0.39 % Peak: 56.5 °C Peak: 144.3 °C Peak: 272.1 °C [1] [1] ↑ exo Instrument: File: Project: Identity: Date/Time: Laboratory: Operator: NETZSCH STA 409 PC/PG 54-2010 Thach cao.ss... 052010 5/24/2010 5:41:15 PM Sample: Reference: Material: Correction File: Temp.Cal./Sens. Files: Range: Sample Car./TC: 54-2010 Thach cao, 58.600 mg Al2O3,0.000 mg
Calib new 27 01 07.tsv / Calib do nhay 27107.esv 30/5.00(K/min)/400 DSC(/TG) HIGH RG 2 / S Mode/Type of Meas.: Segments: Crucible: Atmosphere: TG Corr./M.Range: DSC Corr./M.Range: Remark: DSC-TG / Sample 1/1 DSC/TG pan Al2O3 O2/30 / N2/0 000/30000 mg 000/5000 µV CaSO4. 0,5H2O Admin 25-05-2010 16:18
Hình1.2.2.Phổ phân tích nhiệt DSC/TG của thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O Từ phổ phân tích nhiệt của thạch cao dạng CaSO4.2H2O và dạng CaSO4.0,5H2O ta thấy lượng thạch cao dạng CaSO4.2H2O tồn tại là 27,90%
100 200 300 400 500 600 Temperature /°C -0.50 -0.40 -0.30 -0.20 -0.10 0 0.10 DSC /(mW/mg) 95.0 96.0 97.0 98.0 99.0 100.0 TG /% Mass Change: -0.35 % Mass Change: -4.41 % Mass Change: -0.88 % Peak: 58.0 °C Peak: 133.5 °C Peak: 278.1 °C [1] [1] ↑ exo Instrument: File: Project: Identity: Date/Time: Laboratory: Operator: NETZSCH STA 409 PC/PG 54-2010 CaSO4.ssv 052010 5/24/2010 2:10:44 PM Sample: Reference: Material: Correction File: Temp.Cal./Sens. Files: Range: Sample Car./TC: 54-2010 CaSO4, 44.200 mg Al2O3,0.000 mg
Calib new 27 01 07.tsv / Calib do nhay 27107.esv 30/5.00(K/min)/600 DSC(/TG) HIGH RG 2 / S Mode/Type of Meas.: Segments: Crucible: Atmosphere: TG Corr./M.Range: DSC Corr./M.Range: Remark: DSC-TG / Sample 1/1 DSC/TG pan Al2O3 O2/30 / N2/0 000/30000 mg 000/5000 µV Admin 25-05-2010 16:17
Hình1.2.3.Phổ phân tích nhiệt DSC/TG của thạch cao dạng CaSO4
thấy lượng thạch cao dạng CaSO4.2H2O tồn tại là 23,35%, lượng thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O tồn tại là 7,10%
Để đánh giá ảnh hưởng của thạch cao đến tính chất của xi măng, đề tài xác định thời gian đông kết của các dạng thạch cao. Kết quả cho trong bảng 1
Loại Lượng nước tiêu chuẩn ( N/TC ,% ) Thời gian đông kết (phút) Bắt đầu đông kết Kết thúc đông kết Thạch cao 0,5 H2O 70 5 10 Thạch cao khan 75 20 45
1.3. Cát
Cát sau khi được mua về được rửa sạch, phơi khô sau đó sang bớt lượng hạt mịn (<0,14mm), sau đó được đem đi xác định modun
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1770 : 1986 qui định cát dùng trong bê tông phải đạt yêu cầu về cấp phối cỡ hạt nằm trong miền giới hạn của đa giác cấp phối hạt ứng với nhóm cát to, phải đạt các tiêu chuẩn sau:
Bảng 3.1. Các yêu cầu kỹ thuật
Tên chỉ tiêu Nhóm cát to
1. Modul độ lớn 2,5 ÷ 3,3
2. Khối lượng thể tích xốp, kg/m3, không nhỏ hơn. 1490 3. Lượng hạt nhỏ hơn 0,14mm, tính bằng % khối
lượng cát, không lớn hơn. 10
Đề tài đã phối trộn và sử dụng loại cát có modul = 2,513 rất phù hợp với TCVN 1770 : 1986. Thành phần hạt xác định theo TCVN 342 : 1986 và chỉ tiêu khối lượng thể tích xốp được thí nghiệm theo TCVN 340 : 1986. Kết quả được trình bày trong các bảng sau:
Bảng 3.2. Cấp phối cỡ hạt và biểu đồ thành phần hạt của cát được sử dụng Loại sàng (mm) 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.140 <0.14 Lượng sót tích lũy (%) 0 12.9 24.3 39.2 84.4 90.5 100 Biểu đồ thành phần hạt cát 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Kích thước lỗ sàng mm L ư ợ ng s ót s àn g tí ch lũ y %
Giới hạn trên Giới hạn dưới Lượng sót tích lũy đã chọn %
Hình 3.1. Biểu đồ thành phần hạt cát Bảng 3.3. Các chỉ số kỹ thuật của cát được sử dụng
Tên chỉ tiêu Yêu cầu Kết quả thí nghiệm
1. Modul độ lớn 2,5 ÷ 3,3 2,513
2. Khối lượng thể tích xốp, kg/cm3, không
nhỏ hơn. 1400 1490
3. Lượng hạt nhỏ hơn 0,14mm, tính bằng
1.4. Quy trình chế tạo mẫu nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
Xác định lượng thạch cao hợp lý : Theo thời gian dông kết, Chọn 3% thạch cao là lượng thạch cao hợp lý
Chế tạo thạch cao mất nước : nung trong môi trường không khí
Các vật liệu sử dụng trong nghiên cứu (bao gồm clanhke X77, thạch cao thiên nhiên, thạch cao mất nước) được nghiền tới cỡ hạt hợp lý rồi định lượng theo đúng các tỷ lệ sau đây.
Bảng ký hiệu mẫu và tỷ lệ các mẫu nghiên cứu
Khi thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4 .0,5H2O
Kí hiệu
Vật liệu QPCI0 QPCI05 QPCI10 QPCI15 QPCI20 QPCI25 QPCI30
CLKX77(%) 96 96 96 96 96 96 96
TCTN 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0
TC 0,5 H2O 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Seri 2: Khi thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4
Kí hiệu
Vật liệu QPCII0 QPCII05 QPCII10 QPCII15 QPCII20 QPCII25 QPCII30
CLKX77(%) 96 96 96 96 96 96 96
TCTN 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0
TC khan 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Sau khi định lượng theo đúng tỷ lệ, các mẫu được trộn trong máy trộn bi sứ, mỗi mẻ trộn là 2kg và trộn trong 30 phút. Các mẻ sau khi trộn được đóng vào túi nilon kín, ghi nhãn mác và đưa vào bao dùng dần.
2. Các phương pháp nghiên cứu
2.1. Phương pháp xác định độ dẻo chuẩn và thời gian đông kết
Độ dẻo và thời gian đông kết của hồ xi măng được xác định bằng dụng cụ Vica theo TCVN 6017: 1995.
2.2. Phương pháp xác định cường độ nén
1) Phương pháp xác định lượng nước chuẩn : Lượng nước tiêu chuẩn được xác định theo TCVN 4032: 1985
2) Phương pháp xác định cường độ nén: Cường độ nén của mẫu xi măng được xác định theo TCVN 4032: 1985
2.3. Xác định độ ổn định thể tích: theo TCVN 6017:1995
2.4. Xác định tổn thất độ sụt( theo phương pháp phi tiêu chuẩn)
Quy trình thí nghiệmCân 500g xi măng và 1500g cát rồi cho vào chảo đã được lau sạch bằng vải ẩm. Trộn đều hỗn hợp xi măng và cát trong 1 phút. Sau đó dùng bay moi thành hốc ở giữa và đổ một lượng nước đã được định lượng trước, sau 30 giây làm cho nước thấm hết các hạt xi măng, trộn đều hỗn hợp rồi cho vào máy trộn, trộn đều trong 2,5 phút. Vữa trộn xong được chuyển vào khâu hình côn tiêu chuẩn đặt chính giữa bàn dằn, cho một nửa vữa vào khâu, dùng chầy tròn dầm đều mặt mẫu 15 cái rồi cho tiếp số vữa còn lại vào dầm tiếp 10 cái nữa. Sau đó dùng thanh sắt cạnh thẳng gạt phẳng vữa ngang miệng khâu và từ từ nhấc khâu ra theo chiều thẳng đứng. Dằn 30 cái trong vòng 30±5 giây, sau đó đo đường kính đáy dưới của khối vữa hình côn theo hai chiều thẳng góc và lấy giá trị trung bình. lượng nước thích hợp khi vữa xi măng có độ chảy từ 140- 160mm.
Sau khi xác định được lượng nước thích hợp ta cho mẫu vào các tui nilon buộc kín sau các khoảng thời gian 15,30,45… phút đem mẫu ra trộn đều sau đó chuyển vữa vào côn và thao tác tương tự như trên .đo đường kính côn tại các thời điểm
2.5. Phương pháp xác định cấu trúc của đá xi măng bằng SEM (HVĐT)
Nguyên tắc của SEM:Khi một chùm tia điện tử đi qua các thấu kính điện từ chúng tụ thành một điểm rất nhỏ chiếu lên bề mặt nghiên cứu. Khi các điện tử của chùm tia tới va chạm với các nguyên tử ở bề mặt vật rắn thì có nhiều hiệu ứng xảy ra. Điểm ở bề mặt mẫu mà chùm điện tử chiếu đến, có nhiều loại hạt, loại tia được phát ra gọi chung là các loại tín hiệu. Chiếu chùm điện tử quét lên mẫu, và quét một cách đồng bộ một tia điện tử trên một
màn hình. Thu và khuếch đại một loại tín hiệu nào đó từ mẫu phát ra để làm thay đổi cường độ sáng của tia điện tử quét trên màn hình, ta thu được ảnh.
Quy trình thí nghiệm:
Lấy mẫu xi măng sau khi đã thử lượng nước tiêu chuẩn, dưỡng hộ ở 27 ±1oC đến độ tuổi cần phân tích, đập vỡ để lấy bề mặt mới. Sau đó gắn mẫu vào đế, đưa vào hút chân không và phủ plantin lên bề mặt mới vỡ. Tiến hành soi chụp mẫu trên kính hiển vi điện tử quét tại phòng thí nghiệm của Viện vật lý trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
* Sơ đồ nghiên cứu
Chuẩn bị nguyên liệu: xi măng, thạch cao tự nhiên, thạch cao mất nước, cát…
Chuẩn bị các mẫu thí nghiệm: pha trộn XM với các tỷ lệ thạch cao tự nhiên và thạch cao mất nước khác nhau
Xđ NTC và thời gian đông kết Xđ cường độ nén 1, 3, 7, 28, 60 ngày Xđ độ ổn định thể tích
Thảo luận và giải thích kết quả
Kết luận và kiến nghị Chọn ra mẫu tối ưu
để chụp HVĐT
Xđ tổn thất độ sụt của vữa xi
3. Kết quả nghiên cứu
3.1. Ảnh hưởng của TCMN đến lượng nước tiêu chuẩn và thời gian đông
kết của xi măng poóc lăng
*Lượng nước tiêu chuẩn
Luợng nước tiêu chuẩn của hồ xi măng hay còn gọi là độ dẻo tiêu chuẩn là lượng nước cần thiết cho vào xi măng tính theo % trọng lượng xi măng để : cung cấp nước cho các khoáng xi măng tham gia phản ứng hóa học tạo điều kiện cho xi măng đóng rắn, làm cho vữa linh động đảm bảo việc xây trát.
Kết quả xác định lượng NTC được chỉ ra ở bảng 3.2 và hình 3.2 Bảng 3.1.Lượng nước tiêu chuẩn của 2 seri
Kí hiệu
mẫu Lượng nước tiêu chuẩn (%)
Kí hiệu
mẫu Lượng nước tiêu chuẩn (%)
QPC 25 QPC 25 QPCI0 24 QPCII0 24 QPCI05 24 QPCII05 24 QPCI10 24 QPCII10 24.4 QPCI15 23.6 QPCII15 24.4 QPCI20 23.6 QPCII20 24.8 QPCI25 24 QPCII25 24.8 QPCI30 24.4 QPCII30 25.2
20 21 22 23 24 25 26 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Lượng TCMN thay thế TCTN (%) L ư ợ ng n ư ớ c ti êu c hu ẩ n (% ) TC.0,5H2O TC.0H2O
Poly.(TC.0H2O) Poly. (TC.0H2O)
Hình 3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng TCMN đến thời gian đông kết
Ta thấy seri1 khi thay dần lượng thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng thạch cao
dạng CaSO4 .0,5H2O thì lượng nước để đạt độ dẻo quy định của hồ xi măng hầu như
không thay đổi. Còn ở seri2 khi thay dần lượng thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng
thạch cao dạng CaSO4 thì lượng nước để đạt độ dẻo quy định của hồ xi măng tăng dần.
Như ta đã biết nước tiêu chuẩn là lượng nước vật lý tạo độ dẻo cho hồ xi măng và nước hóa học cho các khoáng tham gia phản ứng hóa học trong thời gian 5 phút đầu. Khi thay dần thạch cao mất nước, lượng nước hóa học tăng do dạng thạch cao CaSO4 .0,5H2O, CaSO4 rất hoạt tính với nước, nó sẽ phản ứng với nước tạo thành tinh
thể CaSO4 .2H2O. Càng tăng thạch cao mất nước thì lượng nước để xi măng đạt độ dẻo
quy định tăng dần *Thời gian đông kết
Theo quan điểm hóa lý thì quá trình đông kết của xi măng là quá trình chuẩn bị tạo khung cấu trúc trong hỗn hợp huyền phù của xi măng – nước. Ban đầu khoáng xi măng phản ứng với nước tạo cấu trúc keo tụ, có sự tiếp xúc giữa các hạt keo và các hạt xi măng và phụ gia chưa thủy hóa. Cấu trúc này sẽ được hình thành nhưng cũng dễ dàng bị phá vỡ. Thời gian bắt đầu thủy hóa là dấu hiệu nhận biết thời điểm vữa xi măng bắt đầu mất tính dẻo và khung cấu trúc đã được hình thành, kết thúc đông kết là thời điểm mà vữa xi măng đã mất hoàn toàn tính dẻo và định hình được khung cấu trúc ổn định, bền vững.
Kết quả xác định thời gian đông kết được thể hiện ở bảng 3.2 và hình 3.2 Bảng 3.2. Thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết
Kí hiệu mẫu Tbddk(phút) Tktdk (phút) Kí hiệu mẫu Tbddk(phút) Tktdk (phút)
QPC 55 150 QPC 55 150 QPCI0 75 155 QPCII0 80 155 QPCI05 70 140 QPCII05 75 140 QPCI10 60 130 QPCII10 70 140 QPCI15 55 120 QPCII15 70 135 QPCI20 50 115 QPCII20 65 125 QPCI25 40 110 QPCII25 65 125 QPCI30 20 90 QPCII30 60 110
0
20
40
60
80
100
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Lượng TCMN thay thế TCTN (%) T hờ i g ia n (p hú t) TC.0,5 H2O TC.0H2OPoly. (TC.0,5 H2O) Poly. (TC.0H2O)
80 100 120 140 160 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Lượng TCMN thay thế TCTN (%) T hờ i g ia n (p hú t) TC.0,5H2O TC.0H2O
Poly. (TC.0,5H2O) Poly. (TC.0H2O)
hình 3.3. Thời gian kết thúc đông kết của 2seri
Ta thấy cả 2 dạng thạch cao mất nước đều rất hoạt tính đối với nước. Nhìn vào thời gian đông kết của chúng ta có thể kết luận dạng thạch cao CaSO4.0,5 H2O hoạt
tính hơn. CaSO4.0,5 H2O nhanh chóng tác dụng với nước để tạo thành tinh thể CaSO4
.2 H2O
Bảng 3.4.Thời gian đông kết của 2 dạng thạch cao mất nước:
Loại Lượng nước tiêu chuẩn ( N/TC ,% ) Thời gian đông kết (phút) Bắt đầu đông kết Kết thúc đông kết Thạch cao 0,5 H2O 70 5 10 Thạch cao khan 75 20 45
Ta thấy khi thay dần thạch cao thạch cao tự nhiên bằng thạch cao mất nước thì thời gian đông kết giảm dần
Khi thay dần thạch cao dạng CaSO4.2H2O bằng thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O
thì thời gian bắt đầu đông kết giảm từ 75 phút xuống còn 20 phút, còn thời gian kết thúc đông kết giảm từ 155 phút xuống còn 90 phút. Khi thay thế trên 2% dạng CaSO4.0,5H2O thì thời gian bắt đầu đông kết nhỏ hơn 45 phút và không còn phù hợp với
Khi thay dần thạch cao dạng CaSO4.2H2O bằng thạch cao dạng CaSO4 thì thời
gian đông kết giảm nhưng chậm hơn cụ thể thời gian bắt đầu đông kết giảm từ 80 phút xuống còn 60 phút, thời gian kết thúc đông kết giảm từ 150 phút xuống còn 110 phút. Thời gian bắt đầu đông kết của các mẫu vẫn lớn hơn 45 phút và vẫn phù hợp với các tiêu chuẩn hiện hành
Có thể giải thích điều này là do dạng thạch cao CaSO4 .0,5H2O hoặc CaSO4 rất
hoạt tính đối với nước. Chúng phản ứng nhanh với nước để tạo thành CaSO4 .2H2O.
Các phân tử CaSO4 .2H2O mới tạo thành có hoạt tính cao hơn so vói dạng thạch cao tự
nhiên, qúa trình tạo ion SO4 2−, Ca2+ diễn ra nhanh hơn và nhanh chóng tham gia vào
các phản ứng tạo hydrosunfoaluminat. Do đó tốc độ hydrat hóa của xi măng tăng, làm cho thời gian đông kết giảm. Càng tăng lượng thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O, hoặc
CaSO4 thì tinh thể CaSO4 .2H2O mới được tạo ra càng nhiều, tốc độ hydrat hóa của xi
măng càng tăng, thời gian đông kết càng giảm.
Ngoài ra thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết giảm là do hiện tượng đông kết giả, do chính thạch cao đông kết. Càng tăng dần lượng thạch cao mất nước (đặc biệt là dạng CaSO4.0,5H2O) hiện tượng đông kết giả càng lớn, điều này được chứng minh ở
mẫu QPCI30 (chứa 3% CaSO4.0,5H2O) khi trộn trong thờì gian 5 phút, 10 phút sau đó
xác định thời gian đông kết thì được kết quả
Thời gian trộn Thời gian đông kết
Bắt đầu đông kết Kết thúc đông kết
5 phút 35 115
10 phút 40 115
Tuy nhiên thời gian đông kết của các mẫu vẫn nhỏ hơn so với mẫu clanhker Mặt khác khi có mặt dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O, hoặc CaSO4 trong quá
trình đông kết rắn chắc của xi măng poóc lăng đầu tiên xảy ra quá trình tác dụng của nước với CaSO4.0,5H2O, CaSO4 tạo thành CaSO4.2H2O, có khả năng đóng rắn. Vì vậy
nước cơ học và thậm chí cả nước thấm ướt bề mặt đã chuyển thành nước kết tinh, làm giảm lượng nước vật lý làm cho hồ bị khô nhanh hơn, mặt khác phản ứng thứ cấp của CaSO4.2H2O với sản phẩm thuỷ hoá của C3A tạo thành các dạng sản phẩm ít tan, tồn
3.3. Ảnh hưởng của TCMN đến cường độ nén của vữa xi
măngCường độ uốn, nén của các mẫu xi măng được đánh giá ở các tuổi 1, 3, 7, 14 và 28 ngày. Sau đây là kết quả thí nghiệm, được thể hiện ở bảng 3.5 và 3.6
Bảng 3.5. Thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4 .0,5H2O
Mẫu
Cường độ nén, N/mm2, ở ngày tuổi
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 60ngày*
CLK 8,9 16,9 25,9 34,4 41,5 QPCIO 15,1 24,1 31,7 45,0 53,9 QPCIO5 15,5 25,7 32,9 45,3 52,3 QPCI1O 15,6 25,9 33,7 46,7 51,7 QPCI15 16,0 26,3 34,5 47,2 51,2 QPCI2O 16,3 28,3 34,7 47,3 50,7 QPCI25 17,1 28,9 35,1 48,7 53,0 QPCI3O 17,2 29,3 36,1 48,9 54,3
Bảng 3.6. Thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4
Mẫu
Cường độ nén, N/mm2, ở ngày tuổi
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 60 ngày*
CLK 7,9 17,2 26,1 30,1 42,3 QPCIIO 13,7 24,7 32,7 46,4 52,3 QPCIIO5 14,5 27,7 34 47,2 51,7 QPCII1O 15,7 28,5 35,3 50,1 54,8 QPCII15 16,3 28,9 36 50,8 53,8 QPCII2O 16,7 32,4 37,5 48,2 52,0 QPCII25 16.5 30,0 35,6 46,9 50,9 QPCII30 15,9 28,8 34,7 44,9 50,7
Tốc độ phát triển cường độ của các mẫu theo thời gian được thể hiện ở bảng 3.7 và bảng 3.8
Bảng 3.7. Thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4 .0,5H2O
Kí hiệu mẫu
Tốc độ phát triển cường độ của các mẫu, %
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 60 ngày*
CLK 25,87 49,13 70,44 100 120,6 QPCI0 33,56 53,56 75,29 100 119,8 QPCI05 34,22 56,73 72,63 100 115,5 QPCI10 33,41 55,46 72,16 100 110,7 QPCI15 33,90 55,72 73,09 100 108,5 QPCI20 34,46 59,83 73,36 100 107,2 QPCI25 35,11 59,34 72,07 100 108,8 QPCI30 35,17 59,92 73,84 100 111,0
Bảng 3.8. Thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4
Kí hiệu mẫu
Tốc độ phát triển cường độ của các mẫu, %
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 60 ngày*
QPCII0 29,25 53,23 70,47 100 112,7 QPCII05 30,72 58,69 72,03 100 109,5 QPCII10 31,34 56,88 70,46 100 109,4 QPCII15 32,09 56,89 70,87 100 105,9 QPCII20 34,65 67,22 77,8 100 107,9 QPCII25 35,18 63,97 75,9 100 108,5 QPCII30 35,44 64,14 77,28 100 112,9
Ta thấy tốc độ phát triển cường độ của các mẫu đều lớn hơn tốc độ phát triển của mẫu clanhker, đặc biệt là các độ tuổi 1, 3 ngày
0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 30
Tuổi mẫu (ngày)
C ư ờ ng đ ộ n én ( N /m m 2)
CLK QPCI0 QPCI05 QPCI10
QPCI15 QPCI20 QPCI25 QPCI30
0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 30
Tuổi mẫu (ngày)
C ư ờ ng đ ộ n én ( N /m m 2)
CLK QPCII0 QPCII05 QPCII10
QPCII15 QPCII20 QPCII25 QPCII30
Hình 3.4. Sự phát triển cường độ của mẫu xi măng
Các kết quả thí nghiệm cho thấy: sự có mặt của các dạng thạch cao trong xi măng đã có tác dụng nâng cao đặc tính cường độ nén của xi măng.
thời gian đông kết ngoài ra còn có tác dung tăng cường độ cho xi măng vì thạch cao có tác dụng làm giảm quá trình hyđrat hoá của C3A, nhưng lại làm tăng quá trình hyđrat
hoá của C3S do sự tham gia của SO42- vào cấu trúc của CSH, do đó ảnh hưởng đến
cường độ của sản phẩm hyđrat hoá của các khoáng silicat. Khi tăng hàm lượng thạch cao trong xi măng làm giảm cường độ của CSH do làm thay đổi tỷ lệ C/S trong gel CSH
Mặt khác khi có mặt thạch cao thì sản phẩm hydrat hoá C3A sẽ là khoáng
3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O – hydro canxi trisunfo aluminat hay còn gọi là Ettringit:
3CaO.Al2O3 + 3CaSO4 + 32H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O
Các tinh thể Ettringit hình kim hoặc hình lăng trụ tạo thành có thể tích tăng khoảng 2,5 lần so với thể tích ban đầu, nó xuất hiện ở gần bề mặt của hạt C3A cũng
như ở khoảng trống giữa các hạt, điền đầy các chỗ trống vì thế chúng đóng góp cho khả năng phát triển cường độ đá xi măng nhiều hơn làm cho cường độ của xi măng tăng.
Các nghiên cứu cho thấy rằng ettringit là một sản phẩm hydrat hóa quan trọng trong vài ngày đầu hay tuần đầu nhưng nó có khuynh hướng giảm nhiều khi so sánh với các sản phẩm hydrat hóa khác ở độ tuổi dài ngày và nhanh chóng bị hòa tan khi hết nguồn sunphat cung cấp. Do đó, so sánh sự đóng góp cường độ của C3A cho đá xi
măng với βC2S và C3S ở độ tuổi dài ngày cho thấy nó chỉ làm tăng chút ít cường độ
mẫu. Sự đóng góp cho cường độ hồ xi măng chỉ có ý nghĩa ở những tuổi sớm
Tỷ lệ thay đổi cường độ so với mẫu gốc được thể hiện ở bảng 3.9 và bảng 3.10 Bảng 3.9. Thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4 .0,5H2O
Kí hiệu mẫu
Tỷ lệ thay đổi cường độ so với mẫu gốc, %
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 60 ngày*
QPCI0 100 100 100 100 100 QPCI05 102,65 106,64 103,79 100,67 96,98 QPCI10 103,31 107,47 106,31 103,78 95,86 QPCI15 105,96 109,13 108,83 104,89 94,93 QPCI20 107,95 117,43 109,46 105,11 94,0 QPCI25 113,25 119,92 110,73 108,22 98,27 QPCI30 113,91 121,58 113,88 108,67 100,68
Bảng 3.10. Thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4
Kí hiệu mẫu
Tỷ lệ thay đổi cường độ so với mẫu gốc, %
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 60 ngày*
QPCII0 100 100 100 100 100 QPCII05 105,84 112,15 103,98 101,72 98,85 QPCII10 114,60 115,39 107,95 107,79 104,78 QPCII15 118,98 117,0 110,09 109,48 102,87 QPCII20 121,90 131,17 114,68 103,88 99,43 QPCII25 120,44 121,46 108,87 101,08 97,32 QPCII30 116,06 116,60 106,12 96.77 96,94
Nhìn vào kết quả cường độ nén của các loại xi măng khi so sánh với xi măng gốc, ta có thể rút ra một vài nhận xét như sau:
Khi thay thế dần lượng thạch cao dạng CaSO4.2H2O bằng dạng CaSO4.0,5H2O
thì cường độ ở các ngày tuổi đều tăng so với mẫu xi măng gốc, và khi lượng thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O tăng dần thì cường độ cũng tăng dần, cường độ đạt cao nhất ở
mẫu chứa 3% CaSO4.0,5H2O: 1 ngày tuổi tăng 13,91% , 3 ngày tuổi tăng 21,58 %, 7
ngày tuổi tăng 13,88% so với mẫu gốc.
Khi thay thế dần lượng thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng thạch cao dạng CaSO4
thì cường độ ở các ngày tuổi đều tăng so với mẫu xi măng gốc, khi lượng thạch cao dạng CaSO4 tăng dần thì cường độ cũng tăng dần đến khi mẫu có 2% CaSO4, nếu tiếp
tục tăng thạch cao dạng CaSO4 thì cường độ nén lại có xu hướng giảm. Mẫu cực đại là
mẫu chứa 2% CaSO4 có cường độ nén : ở 1 ngày tuổi tăng 21,90%, 3 ngày tuổi tăng
31,17%, 7 ngày tuổi tăng 14,68% so với mẫu gốc.
Như ta đã biết, cường độ nén của xi măng phụ thuộc vào: tốc độ hydrát hóa xi măng, lượng, bản chất tinh thể hydrat hóa được tạo ra và đặc biệt là cách sắp xếp các hợp chất hydrát ( cấu trúc của đá xi măng ).
Cường độ nén ở độ tuổi ngắn ngày phụ thuộc rất nhiều vào việc tạo ettringit. Khi tăng hàm lượng thạch cao mất nước, độ hoạt tính của thạch cao tăng dần, do đó tăng quá trình tạo ettringit. Vì vậy cường độ nén ở các độ tuổi ngắn ngày tăng dần.
hướng giảm ở tất cả các ngày tuổi. Sự giảm này là do hydrosunfoaluminat canxi đã kết tinh ở các lỗ mao quản của đá xi măng có thể tích lớn hơn thể tích lỗ xốp, nên đã gây ứng suất và mẫu có khuynh hướng giảm cường độ hoặc có thể do dư một lượng phụ gia thạch cao và tiếp tục phản ứng trong giai đoạn tiếp theo trong lòng pha rắn, làm giảm cường độ đá xi măng.
Quan sát hình có thể thấy rõ hơn sự thay đổi về cường độ của các mẫu so với mẫu gốc (chứa 3% thạch cao dạng CaSO4 .2H2O)
Hình 3.5. Sự thay đổi cường độ theo hàm lượng TCMN ở các độ tuổi 1,3, 7, 28 ngày
0 5 10 15 20 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Lượng TCMN thay thế TCTN (%) C ư ờ ng đ ộ n én ( N /m m 2) TC.0,5H2O TC.0H2O
Poly. (TC.0H2O) Poly. (TC.0,5H2O)
1 ngày tuổi 15 20 25 30 35 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Lượng TCMN thay thế TCTN (%) C ư ờ ng đ ộ n én ( N /m m 2) TC.0,5H2O TC.0H2O
Poly. (TC.0,5H2O) Poly. (TC.0H2O)
20 25 30 35 40 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Lượng TCMN thay thế TCTN (%) C ư ờ ng đ ộ n én ( N /m m 2) TC.0,5H2O TC.0H2O Poly. (TC.0,5H2O) Poly. (TC.0H2O)
7 ngày tuổi 25 30 35 40 45 50 55 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Lượng TCMN thay thế TCTN (%) C ư ờ ng đ ộ n én ( N /m m 2) TC.0,5H2O TC.0H2O
Poly. (TC.0,5H2O) Poly. (TC.0H2O)
28 ngày tuổi
3.4. Ảnh hưởng TCMN đến độ ổn định thể tích của đá xi măng
Sản phẩm sau khi đóng rắn thường dãn nở thể tích, vì trong xi măng có những hợp chất làm giãn nở thể tích gây ứng suất nội như:
CaOtd + H2O → Ca(OH)2 nở thể tích
MgO + H2O → Mg(OH)2 nở thể tích
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của TCMN đến độ ổn định thể tích được cho trong bảng 3.11 và bảng 3.12
Bảng 3.11. Khi thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4 .0,5H2O
Kí hiệu
QPCI0 QPCI05 QPCI10 QPCI15 QPCI20 QPCI25 QPCI30
Độ dãn nở
(mm) 1.25 0.90 1.40 1.15 0.85 1.20 1.35
Bảng 3.12.. Khi thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4
Kí hiệu QPCII0 QPCII05 QPCII10 QPCII15 QPCII20 QPCII25 QPCII30
Độ dãn nở
(mm) 1.40 1.35 1.30 1.05 1.00 1.25 1.55
Xi măng có độ nở không quá 10mm theo Chatelier được coi là có tính ổn định thể tích. Nhìn vào bảng 3.4.a và bảng 3.4. b ta thấy độ dãn nở của mẫu xi măng của cả 2 seri khá nhỏ, chưa tới 2mm. Do đó có thể coi hàm lượng CaOtd và MgOtd trong
clanhke là không đáng kể
3.5. Ảnh hưởng của TCMN đến tổn thất độ sụt của vữa xi măng-cát
Độ sụt chính là độ linh động, độ dẻo của vữa, đó là tương quan về trọng lực của bản thân vật liệu và tác động của lực dằn. Vữa xi măng- cát có tổn thất độ sụt càng thấp thì khả năng thi công (thời gian thi công) càng cao. Dùng phương pháp xác định tổn thất độ sụt này để đánh giá khả năng thi công thực tế của mẫu vữa.
Như ta đã biết thời gian đông kết liên quan đến khả năng liên kết của giữa các hạt xi măng trong hồ xi măng có độ dẻo chuẩn sau khi xi măng thủy hóa.
Làm song song hai chỉ tiêu thời gian đông kết và tổn thất độ sụt để đảm bảo xi măng khi chứa hai dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O, CaSO4 vừa đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật vừa đảm bảo khả năng thi công thực tế. Ở đây ta chọn 5 mẫu để thử tổn thất độ sụt trong đó có 1 mẫu đối chứng (Clanhker) còn 4 mẫu còn lại tăng dần 1% thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O, CaSO4
* Khi thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4 .0,5H2O Bảng 3.13. Đường kính chảy tỏa của mẫu vữa theo thời gian
Kí hiệu mẫu Đường kính D (mm) 0 phút 15 phút 30phút 45phút 60phút 75phút 90phút 105phút QPC 144 135 127 120 114 108 106 Vỡ QPCI0 144 138 130 121 114 119 106 106 QPCI10 145 135 125 118 112 108 106 Vỡ QPCI20 145 132 120 114 108 106 106 Vỡ QPCI30 146 130 120 112 107 106 Vỡ Vỡ 100 120 140 160 0 15 30 45 60 75 90 105 Thời gian (phút) Đ ư ờ ng k ín h D ( m m ) QPCI0 QPCI10 QPCI20 QPCI30 QPC
*Khi thay dần thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4 Bảng 3.14 Đường kính chảy tỏa của mẫu vữa theo thời gian
Kí hiệu mẫu Đường kính D (mm) 0 phút 15phút 30phút 45phút 60phút 75phút 90phút 105phút QPC 144 135 127 120 114 108 106 Vỡ QPCI0 144 138 130 121 114 119 106 106 QPCII10 143 133 124 115 111 109 106 Vỡ QPCII20 143 133 122 113 110 107 106 Vỡ QPCII30 143 128 118 110 107 106 Vỡ Vỡ 100 120 140 160 0 15 30 45 60 75 90 105 Thời gian (phút) Đ ư ờ ng k ín h D ( m m ) QPCII0 QPCII10 QPCII20 QPCII30 QPC
Hình 3.7. Quan hệ của đường kính chảy tỏa và thời gian
Ta thấy cùng một khoảng thời gian mẫu QPCI0 (3% TCTN) có tổn thất độ sụt là thấp nhất. Khi tăng lượng thạch cao dạng CaSO4 .0,5H2O, CaSO4 thì tổn thất độ sụt
tăng dần.Vì vậy có thể kết luận rằng hàm lượng TCMN càng tăng thì thời gian thi công của vữa xi măng-cát càng ngắn. Phù hợp với thời gian đông kết của các mẫu.
Như vậy xi măng có nhiều thạch cao mất nước sẽ làm tăng tổn thất độ sụt của bê tông, các mẫu chứa lượng CaSO4 .0,5H2O > 2% thì tổn thất độ sụt lớn, lớn hơn cả
mẫu clanhker, do đó không thể dùng thi công hoặc nếu dùng thì phải sử dụng phụ gia kéo dài thời gian đông kết.
3.6. Thông qua chụp HVĐT đánh giá ảnh hưởng của TCMN đến quá trình
hydrat hóa và hình thành các tinh thể trong quá trình đóng rắn
Do tinh thể ettringit là một sản phẩm hydrat hóa quan trọng trong vài ngày đầu hay tuần đầu nhưng nó có khuynh hướng giảm nhiều khi so sánh với các sản phẩm hydrat hóa khác ở độ tuổi dài ngày và nhanh chóng bị hòa tan khi hết nguồn sunphat cung cấp. Để đánh giá việc hình thành ettringit khi có mặt thạch cao mất nước ta quan sát cấu trúc của đá xi măng sau 1 ngày tuổi
Mẫu đá xi măng CLK
ettringit
Mẫu đá xi măng QPI30
Mẫu đá xi măng QPC0
Ở mẫu đá CLK ta không nhìn thấy tinh thể hình kim (tinh thể ettringit), Điều này phù hợp với kết quả mẫu đá CLK có cường độ thấp hơn so với các mẫu có chứa thêm thạch cao
Các mẫu QPC0, QPCI30, QPCII20 phát hiện thấy các tinh thể hình kim với số lượng lớn, những tinh thể này góp phần tạo cho đá xi măng có cường độ lớn. Ở các mẫu QPCI30, QPCII20 số lượng tinh thể hình kim nhiều hơn so với mẫu QPC0. Điều này phù hợp với kết quả các mẫu chứa thạch cao dạng CaSO4 .0,5H2O, CaSO4 sẽ có
cường độ cao hơn mẫu chỉ chứa thạch cao dạng CaSO4 .2H2O
Mặt khác quan sát ảnh chụp cả các mẫu sau 1 ngày tuổi ở độ phóng đại 4000 lần
Mẫu đá xi măng QPC0
Các mẫu chứa thạch cao dạng CaSO4 .0,5H2O, CaSO4 có sự sắp xếp các tinh thể
chặt chẽ hơn, tồn tại ít lỗ xốp hơn mẫu chỉ chứa thạch cao dạng CaSO4 .2H2O. Điều
này phù hợp với kết quả các mẫu chứa thạch cao dạng CaSO4 .0,5H2O, CaSO4 sẽ có
cường độ cao hơn mẫu chỉ chứa thạch cao dạng CaSO4 .2H2O.
Các ảnh chụp HVĐT cho ta thấy rõ hơn về việc hình thành và sắp xếp các tinh thể trong quá trình đóng rắn của xi măng khi có mặt thạch cao dạng CaSO4 .0,5H2O,
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
Sau khi nghiên cứu ảnh hưởng của hai dạng thạch cao CaSO4 .0,5H2O, CaSO4
đến thời gian đông kết và một số tính chất của xi măng, đề tài này đi đến một số kết luận sau:
Ở tất các các mẫu xi măng, khi thay dần thạch cao dạng CaSO4.2H2O bằng thạch
cao CaSO4.0,5H2O và CaSO4 thì lượng nước tiêu chuẩn tăng, thời gian đông kết giảm,
với cùng tỉ lệ thạch cao CaSO4.2H2O được thay thế thì dạng CaSO4 .0,5H2O có tác dụng
giảm thời gian đông kết mạnh hơn dạng CaSO4. Khi thay thế trên 2% dạng
CaSO4.0,5H2O thì thời gian bắt đầu đông kết nhỏ hơn 45 phút và không còn phù hợp với
các tiêu chuẩn hiện hành
Cả hai dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O và CaSO4 đều có tác dụng nâng cao cường
độ nén của xi măng
+ Khi tăng lượng thạch cao CaSO4.0,5H2O thì cường độ nén tăng dần, cường độ
nén tăng nhiều ở các độ tuổi ngắn ngày (1,3,7 ngày), đặc biệt ở tuổi 3 ngày cường độ nén tăng 21.58 % (m
ẫ
u chứ
a 3% CaSO4.0,5H2O) so với mẫu gốc. Còn ở 28 ngàycường độ nén vẫn tăng nhưng ít hơn tuổi sớm
+ Khi tăng lượng thạch cao CaSO4 thì cường độ nén tăng dần đến khi mẫu có 2%
CaSO4, nếu tiếp tục tăng thạch cao dạng CaSO4 thì cường độ nén lại có xu hướng giảm Tóm lại: Khi nghiền xi măng, nhiệt độ trong máy nghiền làm thay đổi tỷ lệ giữa các loại thạch cao, sự có mặt đồng thời và hàm lượng của nó có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của xi măng. Vì vậy cần đặc biệt quan tâm tới chế độ nghiền xi măng.
KIẾN NGHỊ
Mặc dù những kết quả thí nghiệm thu được đã cho thấy những ảnh hưởng của việc thay thế thạch cao dạng CaSO4 .2H2O bằng dạng CaSO4 .0,5H2O, CaSO4 . Tuy
nhiên, để làm rõ hơn vai trò cũng như bản chất của hai dạng thạch cao CaSO4 .0,5H2O,
CaSO4 đến các quá trình và tính chất của xi măng, theo tôi cần thực hiện thêm các
nghiên cứu sau:
1. Phân tích nhiệt, Rơnghen nhằm đánh giá ảnh hưởng của 2 dạng thạch cao CaSO4
.0,5H2O, CaSO4 đến quá trình hydrat hóa và hình thành cấu trúc của xi măng
3. Nghiên cứu đồng thời ảnh hưởng của 2 dạng thạch cao CaSO4 .0,5H2O, CaSO4
tới thời gian đông kết và các tính chất cơ lý khác của xi măng theo hướng tăng dần lượng thạch cao CaSO4 .0,5H2O, CaSO4, làm song song với thạch cao tự nhiên là
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Bùi Văn Chén (1984), Kỹ thuật sản xuất xi măng và các chất kết dính, Trường
ĐHBK Hà Nội.
2.Vũ Linh,Kỹ thuật sản xuất các chất kết dính, Trường ĐHBK Hà Nội.
3.Mai Văn Thanh (2001), Báo cáo chuyên đề sự hydrát hóa và đóng rắn của xi măng
Pooc lăng, Chuyên đề Tiến sĩ – Trường ĐHBK Hà Nội.
4.Tạ Ngọc Dũng (1996), Phụ gia chống suy giảm cường độ của bêtông chịu lửa trên
cơ sở chất liên kết là xi măng thuộc hệ CaO – Al2O3 ở nhiệt độ cao, Luận án phó tiến
sĩ khoa học kỹ thuật – Trường ĐHBK Hà Nội.
5. Vũ Đình Đấu, ảnh hưởng của thạch cao βCaSO4 .0,5 H2O đến một số đặc tính của
xi măng poóc lăng, Tạp chí xây dựng, số 5 – 2009.
6.F.M.Lea (1971). The chemistry of cement and conrete. Chemical publishing
company, INC
