PHẦN MỞ ĐẦU Nền kinh tế nước ta hiện nay đang trên đà phát triển theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa. Xây dựng công nghiệp và xây dựng dân dụng là những ngành trọng tâm, cần được thúc đẩy để phát triển trong đó ngành công nghiệp vật liệu xây dựng – đặc biệt là xi măng là vật liệu không thể thiếu trong tất cả các công trình. Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của thị trường, nhiều chủng loại mới về xi măng ra đời trong đó xi măng giãn nở là một loại xi măng đặc biệt. Trong phạm vi khóa luận tốt nghiệp này, chúng tôi tập trung vào đề tài: “Khảo sát đánh giá chất lượng xi măng giãn nở.” nhằm tìm ra được tỷ lệ phối liệu thích hợp đảm bảo đầy đủ tính chất mong muốn của xi măng giãn nở.
Tp, Hồ Chí Minh 12/2012. Đặng Ngọc Phương Thảo. SVTH: ĐẶNG NGỌC PHƯƠNG THẢO TRANG 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. VŨ ĐỨC VINH PHẦN 1 TỔNG QUAN CÁC CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ XI MĂNG POÓC LĂNG XI MĂNG GIÃN NỞ SVTH: ĐẶNG NGỌC PHƯƠNG THẢO TRANG 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.
CÁC CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ [3]. Chất kết dính (CKD) là những chất hoặc hợp chất tự đóng rắn, có khả năng liên kết các chất độn (sợi hoặc hạt) thành một khối vững chắc. Căn cứ vào tính chất và mục đích sử dụng, người ta chia chúng thành 3 loại: 1. Chất kết dính không khí.
- Đó là những chất kết dính khi tác dụng với nước sẽ tạo thành hồ dẻo và để trong không khí sau một thời gian sẽ rắn chắc. Loại này chỉ bền trong môi trường không khí hay những nơi thoáng mát, khô ráo. - Loại chất kết dính này gồm có: vôi, thạch cao… 1. Chất kết dính thủy lực.
- Loại này có khả năng đóng rắn trong môi trường không khí, môi trường ẩm và cả trong nước. Khi rắn chắc nó sẽ có độ bền nước, bền sulfate cao hơn. - Loại chất kết dính này gồm có: xi măng Poóc lăng, xi măng alumin, xi măng Poóc lăng puzolan, xi măng La Mã… 1. Chất kết dính chịu acid, chịu nhiệt.
- Loại chất kết dính này thu được từ một loại xi măng gốc nào đó, sau đó tùy thuộc yêu cầu sử dụng người ta chọn loại phụ gia hoặc hóa chất pha vào với những hàm lượng khác nhau và đồng nhất chúng. SVTH: ĐẶNG NGỌC PHƯƠNG THẢO TRANG 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. XI MĂNG POÓC LĂNG (XMP) [3] [5]. Khái niệm Là bột vô cơ có tính chất kết dính thủy lực, sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp gồm clinker XMP, thạch cao (thường 35% khối lượng clinker), và phụ gia công nghệ (nếu có).
Thành phần hóa học và thành phần khoáng chính của clinker XMP. Thành phần hóa: gồm 2 nhóm oxide. - Nhóm chính: SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3. Nhóm chính chiếm 9597% khối lượng.
- Nhóm còn lại: R2O, MgO, Cr2O3, TiO2, P2O5 ,Mn2O3, SO3… CaO: chiếm 6269% tạo ra 4 khoáng chính: C3S, C2S, C3A, C4AF. SiO2: chiếm 1726% , tạo khoáng Silicate: C3S, C2S. Al2O3: hàm lượng 410%, tạo khoáng nóng chảy: C3A, C4AF. Fe2O3: hàm lượng 0,15%, tạo khoáng :C4AF.
MgO: hàm lượng 05%. R2O: hàm lượng: <1%, xi măng ít kiềm qui định <0,6%. SO3: hàm lượng ≤1%. Thành phần khoáng.1: Các thành phần khoáng của clinker XMP Tên khoáng Tên khoáng Công thức phân tử Viết tắt trong tinh khiết clinker Tricalcium Silicate 3CaO.SiO2 C3S Alit Dicalcium Silicate 2CaO.SiO2 C2S Belit Tricalcium Aluminate 3CaO.Al2O3 C3A Aluminate Tetracalcium 4CaO.Fe2O3 C4AF Ferrite Alumoferrite SVTH: ĐẶNG NGỌC PHƯƠNG THẢO TRANG 6 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.
VŨ ĐỨC VINH Khoáng C3S (4565%). - Khối lượng riêng: 3. - Trong clinker XMP, Alit là dung dịch rắn của khoáng gốc C3S với các oxide khác như MgO, Cr2O3, P2O5… - Alit ở dạng thù hình α là khoáng chính, tạo cho XMP có cường độ cao, đóng rắn nhanh, toả nhiều nhiệt khi hydrate hoá, không bền trong môi trường xâm thực. - Belit có dạng thù hình: , ’, , trong đó dạng là quan trọng và cần thiết nhất đối với clinker XMP.
- Belit hoặc -C2S ít toả nhiệt khi đóng rắn, có tính kết dính, đóng rắn chậm ở giai đoạn đầu nhưng sau đó cho cường độ khá cao. Trong kỹ thuật sản xuất clinker XMP, cần làm nguội clinker rất nhanh khoảng 6750C, nhằm tránh sự biến đổi -C2S thành -C2S , là khoáng không có tính kết dính. - Khối lượng riêng: 3. - C3A đóng rắn rất nhanh, toả nhiều nhiệt, không bền trong môi trường xâm thực.
Người ta dùng phụ gia thạch cao CaSO4.2H2O để hạn chế tốc độ đóng rắn của C3A. Khoáng C4AF (1018%). - Khối lượng riêng: 3. - C4AF dễ hòa tan trong nước, ít tỏa nhiệt.
Đóng rắn nhanh tạo cường độ ban đầu nhanh, nhưng sau đó cường độ không cao, chịu ăn mòn tốt. Pha thuỷ tinh (1525%). - Pha lỏng cần thiết để nung luyện clinker, tạo điều kiện thuận lợi tạo khoáng C3S. Khi làm nguội nhanh, pha lỏng sẽ chuyển thành pha thủy tinh và tạo thành những vết nứt tế vi trong clinker XMP, nhờ vậy clinker dễ nghiền hơn.
SVTH: ĐẶNG NGỌC PHƯƠNG THẢO TRANG 7 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. VŨ ĐỨC VINH Khoáng khác. - Chủ yếu là 2 khoáng chứa kiềm là: sulfate kiềm (K,Na)2SO4 và aluminate kiềm (K,Na)2. - Sự hình thành các khoáng chứa kiềm sẽ gây ra phản ứng kiềm silic của cốt liệu, ảnh hương tới tuổi thọ của xi măng trong quá trình sử dụng, làm xi măng đóng rắn không ổn định thể tích, làm giảm mạnh độ bền hóa.
Các tiêu chuẩn kỹ thuật xi măng Poóc lăng [3].2: Các chỉ tiêu cơ lý của XMP theo TCVN 2682:1992. Tên chỉ tiêu PC30 PC40 PC50 Cường độ nén, MPa, không nhỏ hơn: 3 ngày ± 45 phút 16 21 31 28 ngày ± 8 giờ 30 40 50 Thời gian ninh kết, phút Bắt đầu, không nhỏ hơn 45 Kết thúc, không lớn hơn 375 Độ nghiền mịn, xác định theo: Phần còn lại trên sàng 0.08mm, % không lớn hơn 15 15 12 Bề mặt riêng, phương pháp Blaine, cm2/g, không nhỏ 2700 2700 2800 hơn Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le 10 Chatelier, mm, không lớn hơn Hàm lượng SO3, % không lớn hơn 3.5 Hàm lượng MgO, % không lớn hơn 5.0 Hàm lượng cặn không tan (CKT), % không lớn hơn 1.5 Hàm lượng kiềm (Na2O), % không lớn hơn 0.6 Hàm lượng mất khi nung (MKN), % không lớn hơn 3.0 SVTH: ĐẶNG NGỌC PHƯƠNG THẢO TRANG 8 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. VŨ ĐỨC VINH Khối lượng riêng. Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái đặc hoàn toàn (không có lỗ rỗng).
Khối lượng riêng càng lớn thì mức kết khối của clinker càng cao và độ bền cơ của XM cũng tăng. Khối lượng riêng phụ thuộc vào thành phần khoáng của clinker. Khối lượng riêng của XMP thường nằm trong khoảng 3. Khối lượng thể tích.
Khối lượng thể tích là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên kể cả lỗ rỗng. Khối lượng thể tích phụ thuộc và thành phần khoáng, độ mịn, độ ẩm của XMP và chất lượng bảo quản XMP trước khi sử dụng. Khối lượng thể tích dạng tơi 0.1 g/cm3 và khối lượng thể tích dạng chặt 1. Lượng nước tiêu chuẩn.
Là lượng nước đưa vào trộn với xi măng tạo ra hồ tiêu chuẩn. Lượng nước dùng thực tế thường khác nhiều so với lượng nước tiêu chuẩn. Nếu lượng nước trộn quá lớn, không phản ứng hết, khi bay hơi sẽ tạo nhiều lỗ xốp, giảm độ bền cơ của XM. Lượng nước quá ít, hồ không đủ độ linh động thi công, cường độ XM cũng giảm.
XM có chứa nhiều khoáng C3A, C3S có lượng nước tiêu chuẩn cao hơn XM nhiều khoáng C2S và C4AF. Lượng nước tiêu chuẩn phụ thuộc vào các khoáng, độ mịn, nhiệt độ, độ ẩm, người làm thí nghiệm. Thông thường tỷ lệ nước/XM = 2430% khối lượng. Nếu XM có phụ gia hoạt tính lượng nước tiêu chuẩn tăng tới 3237%.
Xác định lượng nước tiêu chuẩn của hồ xi măng hay độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng bằng dụng cụ Vicat (TCVN 6017:1995). SVTH: ĐẶNG NGỌC PHƯƠNG THẢO TRANG 9 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.1: Dụng cụ Vicat 1. Thời gian ninh kết Là thời gian từ khi trộn xi măng với nước tạo thành hỗn hợp hồ có độ linh động, có khả năng đổ khuôn, xây trát. Thời gian ninh kết phụ thuộc vào thành phần khoáng của clinker, độ nghiền mịn của xi măng, phụ gia trong xi măng, điều kiện môi trường và lượng nước tiêu chuẩn khi đưa vào nhào trộn.
Thời gian ninh kết được xác định bằng Vicat. Theo TCVN 2682:1999: - Thời gian bắt đầu ninh kết: không nhỏ hơn 45 phút. - Thời gian kết thúc ninh kết: không lớn hơn 375 phút. Cường độ hay mác của xi măng.
Là thông số quan trọng để đánh giá chất lượng sử dụng xi măng. Mác xi măng là cường độ chịu nén của mẫu chuẩn làm từ xi măng, tạo hình theo tỷ lệ khối lượng xi măng : cát = 1 : 3 và lượng nước tiêu chuẩn tạo hình, và được bảo quản trong điều kiện chuẩn. SVTH: ĐẶNG NGỌC PHƯƠNG THẢO TRANG 10 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. VŨ ĐỨC VINH Thường mác xi măng được ký hiệu: PC30, PC40, PC50, PC60.
Những ký hiệu có ý nghĩa: mẫu chuẩn xi măng Poóc lăng ở điều kiện chuẩn có cường độ nén không dưới 30, 40, 50, 60 MPa, tương đương 300, 400, 500 và 600 kG/cm2. Độ ổn định thể tích. Tính ổn định thể tích là khả năng xi măng trong quá trình đóng rắn không biến đổi thể tích nhiều. Sự thay đổi thể tích trong quá trình đóng rắn của xi măng sẽ làm giảm cường độ của bê tông khi đóng rắn, gây các vết nứt, rạn hoặc phá hoại sản phẩm.
Sự biến đổi thể tích do cấu trúc gel của xi măng, do quá trình kết tinh các khoáng trong xi măng hoặc do những phản ứng hóa học xảy ra sau khi xi măng đóng rắn, tỏa nhiệt. Độ mịn của xi măng ảnh hưởng đến tốc độ đóng rắn và sự phát triễn cường độ của xi măng. Xi măng nghiền càng mịn thì đóng rắn càng nhanh, cường độ càng tăng. Tuy nhiên độ mịn của xi măng càng cao dễ gây biến dạng và tỏa nhiều nhiệt khi đóng rắn.
Yêu cầu về độ mịn với những chủng loại XM có khác nhau, tùy thuộc tính chất và thành phần. Sự toả nhiệt khi đóng rắn. Nhiệt tỏa ra khi đóng rắn phụ thuộc vào thành phần khoáng và độ mịn.