CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN Việt Nam là một nước đang trên đà phát triển xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng hiện đại và hứa hẹn sẽ gặt hái nhiều thành công trong thời gian tới. Để đáp ứng kịp thời nhu cầu xây dựng và phát triển của đất nước, ngành sản xuất vật liệu xây dựng đã có những bước phát triển không ngừng, và đang dần đi lên cả về mặt chất lượng, sản lượng lẫn công nghệ. Trong đó ngành công nghiệp sản xuất xi măng phải được chú trọng phát triển để đáp ứng nhu cầu sử dụng xi măng của đất nước. Năm 1825 xi măng poóc lăng mới được phát hiện và phát triển qua gần hai thế kỷ nên công nghệ sản xuất ngày càng cao.
Trước đây xi măng được sản xuất chủ yếu theo phương pháp lò đứng, phương pháp ướt lò quay, phương pháp khô chỉ là thứ yếu, sản lượng xi măng sản xuất theo phương pháp ướt chiếm từ (70-80)% sản lượng xi măng sản xuất ra. Ngày nay để tiết kiệm nhiên liệu, nhiệt lượng cũng với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ thì công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô chiếm vị trí chủ đạo. Ngày nay nhu cầu sử dụng xi măng không ngừng tăng do đó các nhà máy xi măng đã mọc lên khắp nơi nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu sử dụng xi măng trong ngành xây dựng. Xây dựng cơ sở hạ tầng hiện đại, đảm bảo mức độ tăng trưởng phát triển của đất nước.
Ngành công nghiệp sản xuất xi măng đã và đang đáp ứng nhu cầu sử dụng xi măng của đất nước nhưng bên cạnh đó nhà nước cần hỗ trợ tích cực về mặt cơ chế, chính sách. tạo điều kiện cho ngành sản xuất xi măng phát triển ổn định, bền vững góp phần vào công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. SVTH: TÔ VĂN KHIẾT 2976. BÙI DANH ĐẠI VŨ ĐỨC HUYNH 8012.53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG (3) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II:GIỚI THIỆU VỀ XI MĂNG POÓC LĂNG Xi măng poóc lăng là chất kết dính có khả năng đông kết, rắn chắc và phát triển cường độ trong môi trường không khí và môi trường nước, thường được gọi là chất kết dính rắn trong nước hay chất kết dính thuỷ lực.
Để sản xuất xi măng poóc lăng người ta nghiền mịn clanhke xi măng với thạch cao và có thể có một số phụ gia khác. Clanhke là thành phần chính trong xi măng poóc lăng. Clanhke xi măng poóc lăng được sản xuất bằng cách nung đến thiêu kết hỗn hợp nguyên liệu đồng nhất, phân tán mịn của đá vôi, đất sét là nguyên liệu chính và một số nguyên liệu khác đóng vai trò điều chỉnh như : xỉ pyrít, quặng sắt và trêpen. Để điều chỉnh tốc độ đóng rắn và một số tính chất khác của xi măng khi nghiền clanhke xi măng người ta pha thêm thạch cao.
Trong quá trình nghiền có thể sử dụng một số phụ gia công nghệ nhưng không quá 1% so với khối lượng clanhke. Khi nghiền xi măng có cho thêm các phụ gia trơ hay phụ gia khoáng hoạt tính sẽ cho ta sản phẩm là xi măng poóc lăng hỗn hợp (PCB). TCVN 2682 -1999 quy định xi măng PC30 và PC40 độ mịn sót sàng 90 m không lớn hơn 15%, theo phương pháp Blaine không được nhỏ hơn 2700 cm 2/g. TCVN 6260 -1997 quy định xi măng PCB30 và PCB40 độ mịn sót sàng 90 m không lớn hơn 12%, theo phương pháp Blaine không được nhỏ hơn 2700 cm2/g.
NHỮNG ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA CLANHKE XI MĂNG POÓC LĂNG: Tùy thuộc vào công nghệ và dạng lò nung mà cho ta clanhke xi măng có những tính chất khác nhau về kích thước, hình dạng, chất lượng, năng suất. Theo cấu trúc vi mô clanhke xi măng là hỗn hợp các hạt nhỏ của nhiều pha tinh thể và một lượng nhỏ pha thuỷ tinh. Chất lượng của clanhke phụ thuộc chủ yếu vào: Thành phần phối liệu cũng như phương pháp công nghệ và dạng lò nung. Thành phần khoáng của clanhke xi măng poóc lăng.
Trong clanhke xi măng poóc lăng gồm chủ yếu là các khoáng silicát canxi chiếm khoảng (70 80)% (các khoáng này là alít (C3S), bêlít (C2S)) và các khoáng tricanxi aluminat (C3A) và tetracanxi aluminat ferit (C4AF). SVTH: TÔ VĂN KHIẾT 2976. BÙI DANH ĐẠI VŨ ĐỨC HUYNH 8012.53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG (4) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Khoáng Alít (3CaO.SiO 2 ký hiệu là C 3S) là khoáng quan trọng nhất của clanhke xi măng, tạo cho xi măng có cường độ cao, tốc độ đông kết rắn chắc nhanh và khoáng này có ảnh hưởng nhiều đến các tính chất của xi măng. Trong clanhke xi măng khoáng C 3S chiếm từ (45 60)%.
Alít là một dung dịch rắn của 3CaO.SiO 2 và một lượng nhỏ các chất khác có hàm lượng nhỏ từ (2 4)% như MgO, P 2O5, Cr2O3,. Khoáng C3S ở dạng tinh khiết bền vững trong khoảng nhiệt độ (1200 1250)0C đến (1900 2070)0C. Nhiệt độ lớn hơn 2070 0C thì C3S bị nóng chảy, nhỏ hơn 1200 0C thì bị phân huỷ thành C 2S (C3S = C2S + CaO tự do). + Khoáng bêlít (2CaO.
Trong clanhke xi măng C2S chiếm khoảng (20 30)%, là thành phần quan trọng của clanhke, có đặc tính là đông kết rắn chắc chậm nhưng cường độ cuối cùng tương đối cao. Bêlít là dung dịch rắn của 2CaO.SiO 2 với một lượng nhỏ các ôxít khác như Al2O3, Fe2O3, Cr2O3. + Khoáng C2S được tạo thành trong clanhke ở 4 dạng thù hình C2S, ‘C2S, C2S, C2S - C2S: bền vững ở điều kiện nhiệt độ cao từ (1425 2130)0C, ở nhiệt độ lớn hơn 21300C, C2S bị chảy lỏng, ở nhiệt độ nhỏ hơn 1425 0C khoáng C2S chuyển sang dạng ’ C2S - ’C2S bền vững ở nhiệt độ (830 1425)0C, khi nhiệt độ nhỏ hơn 830 0C và làm lạnh nhanh thì ’C2S chuyển sang dạng C2S, còn khi làm nguội chậm bị chuyển sang dạng C2S. - C2S không bền luôn có xu hướng chuyển sang dạng C2S đặc biệt là ở nhiệt độ nhỏ hơn 5000C.
Khi C2S chuyển thành C2S làm tăng thể tích khoảng 10% và bị phân rã thành bột. - C2S thì hầu như không tác dụng với nước và không có tính chất kết dính, chỉ trong điều kiện hơi nước bão hoà, khoảng nhiệt độ (150 200)0C, C2S mới có khả năng dính kết. Chất trung gian phân bố giữa khoáng Alít và Bêlít là các pha Aluminôferit, pha canxi Aluminat và pha thuỷ tinh. + Pha canxi Aluminat tồn tại trong clanhke ở hai dạng C3A, C5A3.
Do trong clanhke lượng CaO dư nên pha Canxi Aluminat thường nằm chủ yếu ở dạng C 3A. Đặc điểm của C3A là đông kết rắn chắc nhanh, dễ tạo nên các ứng suất làm nứt, tách cấu trúc đá SVTH: TÔ VĂN KHIẾT 2976. BÙI DANH ĐẠI VŨ ĐỨC HUYNH 8012.53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG (5) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP xi măng khi chúng làm việc trong môi trường xâm thực sunfat. Trong một số loại xi măng chuyên dụng có khống chế hàm lượng khoáng này (ximăng thuỷ công lượng C 3A < 5%, xi măng bền sunfat lượng C3A < 8%).
+ Pha Aluminôferit là dung dịch rắn của các khoáng canxi Alumôferit. Khoáng canxi Aluminôferit có thành phần khác nhau phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu ban đầu, điều kiện nung luyện,. Trong clanhke chúng thường tồn tại dưới dạng sau: C 6A2F, C4AF, C2F, nhưng thành phần chính là C4AF và trong đó hoà tan khoảng 1% MgO và TiO2. + Pha thuỷ tinh có trong clanhke xi măng poóc lăng với hàm lượng từ (5 10)%.
Thành phần của pha thuỷ tinh bao gồm một số loại ôxít như CaO, Fe 2O3, Na2O, K2O,. Hàm lượng của pha thuỷ tinh phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp nguyên liệu ban đầu và điều kiện làm lạnh clanhke. Sự có mặt của pha này trong clanhke xi măng poóc lăng làm ảnh hưởng đến tính chất của các khoáng khác và đặc biệt là làm thay đổi nhiệt độ tạo khoáng chính. - Ngoài ra trong clanhke xi măng poóc lăng còn tồn tại một lượng CaO và MgO tự do, chúng thường là các hạt già lửa nên tác dụng với nước rất chậm khi xi măng đã đông kết rắn chắc chúng mới thuỷ hoá gây nên ứng suất phá hoại cấu trúc của sản phẩm như bị nứt, rữa,.
Làm thay đổi thể tích của sản phẩm và làm giảm cường độ của đá xi măng. Thành phần hoá của clanhke xi măng poóc lăng: Thành phần hoá của clanhke xi măng poóc lăng gồm các ôxít chính là : Al2O3, Fe2O3, CaO, SiO2 chúng chiếm từ (95 – 97)% trong clanhke. Ngoài ra trong clanhke xi măng poóc lăng còn có các ôxít khác như : MgO, TiO 2, K2O, Na2O, P2O5, SO3.với hàm lượng rất nhỏ. Hàm lượng các ôxít trong clanhke xi măng poóc lăng dao động trong khoảng rộng: CaO = 63 66% SiO2 = 21 24% Al2O3 = 4 9% Fe2O3 = 2 4% SO3 = 0,3 1% P2O5 = 0,1 0,3% K2O + Na2O = 0,4 1% TiO2 + Cr2O3 = 0,2 0,3% SVTH: TÔ VĂN KHIẾT 2976.
BÙI DANH ĐẠI VŨ ĐỨC HUYNH 8012.53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG (6) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hàm lượng các ôxít trên thay đổi sẽ làm cho tính chất của xi măng cũng thay đổi theo. - Canxi ôxít (CaO): Ôxít này chủ yếu có trong nguyên liệu đá vôi. Trong quá trình nung luyện tạo thành clanhke ở các điều kiện nhất định chúng sẽ liên kết với các ôxít khác tạo nên các hợp chất hoá học quyết định tốc độ đông kết rắn chắc và cường độ của xi măng. Khi hàm lượng CaO càng lớn thì khả năng tạo thành các hợp chất dạng khoáng canxi silicat có độ bazơ cao (C 3S) trong clanhke càng nhiều, cho xi măng đông kết rắn chắc nhanh cường độ cao nhưng xi măng lại kém bền trong môi trường xâm thực sunfat.
Hàm lượng CaO nhiều đòi hỏi nhiệt độ nung phải lớn khó nung luyện và để lại trong clanhke một lượng canxi ôxít tự do nhiều, có hại cho xi măng. Vì vậy, trong clanhke xi măng người ta phải khống chế hàm lượng CaO hợp lý khoảng (63 66)%. Tuy nhiên, khả năng phản ứng CaO với các ôxít khác để tạo thành các khoáng trong clanhke còn phụ thuộc vào bản chất của các ôxít trong nguyên liệu, chế độ gia công hỗn hợp nguyên liệu và chế độ nung. - Silic điôxít (SiO2): Ôxít này chủ yếu có trong nguyên liệu đất sét, trong quá trình nung luyện clanhke, SiO2 sẽ tác dụng với CaO tạo thành các hợp chất dạng khoáng canxi silicat.
Khi hàm lượng SiO2 càng nhiều thì ngoài việc tạo thành khoáng C 3S ra, khoáng canxi silicat có độ bazơ thấp (C2S) được hình thành sẽ tăng lên.