Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay CMC đến tính chất của xi măng (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay CMC đến tính chất của xi măng (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay CMC đến tính chất của xi măng (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay CMC đến tính chất của xi măng (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay CMC đến tính chất của xi măng (luận văn thạc sĩ)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHẠM THỊ CHỌN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA PHỤ GIA HỖN HỢP TRO BAY – CMC ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG Chuyên ngành : Hóa học vô Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGHIÊM XUÂN THUNG Hà Nội - 2014 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC i MỞ ĐẦU Chƣơng : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung xi măng pooclăng 1.1.1.Khái niệm xi măng pooclăng 1.1.2.Thành phần clinker pooclăng 1.1.2.1 Khái niệm clinker xi măng ) 1.1.2.2.Thành phần hóa học 1.2.3.Thành phần pha 1.2 Phản ứng thủy hóa xi măng) 1.2.1 Sự hydrat hóa C3S (alit) 1.2.2 Sự hydrat hóa C2S (Belit) 1.2.3 Sự hydrat hóa C3A (canxi aluminat) 1.2.4 Sự hydrat hóa C4AF 1.3 Quá trình hình thành tính chất lý đá xi măng 1.3.1 Định nghĩa 1.3.2 Các tính chất lý xi măng 1.3.2.1 Độ mịn xi măng 1.3.2.2.Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn 1.3.2.3 Thời gian ninh kết xi măng 1.3.2.4 Độ ổn định thể tích đá xi măng 1.3.2.5 Cƣờng độ xi măng (hay mác xi măng) 1.3.2.6 Độ rỗng đá xi măng 1.4 Vai trò phụ gia xi măng 10 1.4.1 Định nghĩa phụ gia xi măng 10 i 1.4.2 Tính chất phụ gia xi măng 10 1.4.3 Một số loại phụ thƣờng đƣợc sử dụng 11 1.4.3.1 Phụ gia hoạt tính puzơlan 11 1.4.3.2 Phụ gia siêu mịn 12 1.4.3.3 Phụ gia hóa dẻo 13 1.4.3.4 Phụ gia đóng rắn nhanh 13 1.4.3.5 Phụ gia chống ăn mòn cốt thép bêtông 14 1.4.3.6 Phụ gia tro bay 14 1.4.3.7 Phụ gia CMC 15 Chƣơng : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Hóa chất dụng cụ 17 2.1.1 Hóa chất 17 2.1.2 Dụng cụ 17 2.2 Xác định thành phần hoá học độ hoạt tính tro bay 17 2.2.1 Xác định thành phần pha tro bay 17 2.2.2 Xác định hoạt tính phụ gia tro bay 17 2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng phụ gia đến tính chất vữa xi măng Hoàng Thạch 17 2.3.1 Chuẩn bị mẫu nghiên cứu 17 2.3.2 Xác định độ dẻo hồ xi măng 18 2.3.2.1 Nguyên tắc 18 2.3.2.2 Phƣơng pháp tiến hành 18 2.3.3 Xác định lƣợng nƣớc tiêu chuẩn 19 2.3.4 Xác định thời gian đông kết 20 2.3.4.1 Nguyên tắc 20 2.3.4.2 Tiến hành thí nghiệm 20 2.3.5 Xác định cƣờng độ kháng nén 21 ii 2.3.5.1 Quá trình tạo mẫu 21 2.3.5.2 Tiến hành thí nghiệm 22 2.3.6 Xác định độ hút nƣớc bão hòa 24 2.3.6.1 Chuẩn bị mẫu 24 2.3.6.2 Tiến hành thí nghiệm 24 2.3.7 Phƣơng pháp XRD 25 2.3.8 Phƣơng pháp kính vi điện tử quét (SEM) 27 Chƣơng : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Xác định thành phần hoá học tro bay 29 3.2 Độ hoạt tính tro bay 29 3.3 Kết thí nghiệm xác định lƣợng nƣớc tiêu chuẩn 30 3.4 Kết xác định thời gian đông kết 34 3.5 Kết thí nghiệm xác định cƣờng độ kháng nén 35 3.6 Xác định độ hút nƣớc bão hòa 39 3.7 Kết phân tích mẫu phƣơng pháp XRD 43 3.8 Kết phân tích mẫu phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 45 KẾT LUẬN CHUNG 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 3.1: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng mẫu M-0 28 ngày 45 Hình 3.2: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu đƣợc phóng to mẫu 45 M-0 28 ngày 45 Hình 3.3: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng mẫu M- 28 ngày 46 Hình 3.4: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu đƣợc phóng to mẫu 46 M-9 28 ngày 46 Hình 3.5: Giản đồ XRD mẫu M0 – ngày Error! Bookmark not defined Hình 3.6: Giản đồ XRD mẫu M0 – 56 ngày Error! Bookmark not defined Hình 3.7: Giản đồ XRD mẫu M1 – ngày Error! Bookmark not defined Hình 3.8: Giản đồ XRD mẫu M1 – 28 ngày Error! Bookmark not defined Hình 3.9: Giản đồ XRD mẫu M1 – 56 ngày Error! Bookmark not defined Hình 3.10: Giản đồ XRD mẫu M5 – ngày Error! Bookmark not defined Hình 3.11: Giản đồ XRD mẫu M5 – 28 ngày Error! Bookmark not defined Hình 3.12: Giản đồ XRD mẫu M5 – 56 ngày Error! Bookmark not defined Hình 3.13: Giản đồ XRD mẫu M9 – ngày Error! Bookmark not defined Hình 3.14: Giản đồ XRD mẫu M9 – 28 ngày Error! Bookmark not defined Hình 3.15: Giản đồ XRD mẫu M9 – 56 ngày Error! Bookmark not defined iv MỞ ĐẦU Khi đất nƣớc ta đà hội nhập, xây dựng ngành đƣợc quan tâm phát triển mạnh mẽ Bên cạnh đó, vật liệu xây dựng đƣợc dần nâng cao phát triển Trong đó, xi măng vật liệu quan trọng Cùng với việc phát triển nghành công nghiệp xi măng, vấn đề nâng cao chất lƣợng bê tông giảm giá thành sản phẩm đƣợc trọng Để nâng cao chất lƣợng xi măng bê tông có nhiều công trình nghiên cứu nhà khoa học giới nhƣ nƣớc tìm giải pháp kỹ thuật, nhƣ tìm loại phụ gia để nâng cao chất lƣợng cho công trình xây dựng Một giải pháp thành công sử dụng tổ hợp hai phụ gia khoáng hoạt tính phụ gia siêu dẻo Loại phụ gia tổ hợp có khả kéo dài thời gian ninh kết, chống độ sụt lún cho bê tông v.v Ngoài ra, phụ gia có sẵn tự nhiên nên góp phần làm giảm giá thành sản phẩm Mặt khác, nhà máy, nhiệt điện đốt than nƣớc ta thải môi trƣờng lƣợng lớn tro bay xỉ lẫn nhiều tạp chất, điều gây ảnh hƣởng tới môi trƣờng Với ƣu việt em chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hƣởng phụ gia hỗn hợp tro bay - CMC đến tính chất xi măng Chƣơng : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung xi măng pooclăng (6, 7, 8, 10, 12, 13, 14, 15) 1.1.1.Khái niệm xi măng pooclăng (6, 8, 14, 15) Xi măng pooclăng nhóm kết dính thuỷ lực có khả đóng rắn ngƣng kết phản ứng với nƣớc Đó sản phẩm nhân tạo đƣợc nghiền mịn từ clinker xi măng pooclăng, thạch cao, phụ gia 1.1.2.Thành phần clinker pooclăng (6, 7, 8, 10, 12, 13) 1.1.2.1 Khái niệm clinker xi măng (6, 7, 8, 10) Clinker xi măng pooclăng sản phẩm ban đầu trình sản xuất xi măng pooclăng Clinker thƣờng dạng hạt có đƣờng kính 10-40mm, cấu trúc phức tạp (có nhiều khoáng dạng tinh thể số khoáng dạng vô định hình) Chất lƣợng Clinker phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, hóa học công nghệ sản xuất Tính chất xi măng chất lƣợng Clinker định 1.1.2.2.Thành phần hóa học (6, 7, 8, 10, 12, 13) Clinker pooclăng sản phẩm ban đầu trình sản xuất xi măng pooclăng Thành phần hóa học clinker đƣợc trình bày bảng dƣới đây: Bảng 1.1: Thành phần hóa học clinker: Thành phần hóa học CaO Al2O3 SiO2 Fe2O3 Tỷ lệ % khối lƣợng 63- 67 4- 21- 22 2- Ngoài có tạp chất không mong muốn nhƣ MgO khoảng 14%, oxit kiềm 0.5- 3% 1.2.3.Thành phần pha(6, 8, 10, 12) Thành phần pha clinker đƣợc trình bày bảng sau: Bảng 1.2: Thành phần pha clinker Thành phần pha Tỷ lệ % C3S C2S C3A C4AF (3CaO.SiO2) (2CaO.SiO2) (3CaO.Al2O3) (4CaO.Al2O3.Fe2O3) 37- 68 10- 37 5- 15 10 – 18 Đặc tính pha: *Alit (C3S): bao gồm 3CaO.SiO2 chiếm từ 45-60% clinker Khoáng phản ứng nhanh với nƣớc, tỏa nhiều nhiệt, cho sản phẩm đông rắn cao sau 28 ngày Đây pha quan trọng clinker *Belit( C2S): bao gồm 2CaO.SiO2 chiếm 20-30% clinker Khoáng phản ứng với nƣớc tỏa nhiệt cho sản phẩm có độ đông rắn chậm nhƣng 28 ngày đạt đƣợc yêu cầu alit *Celit (C4AF): khoáng chiếm 5-15% clinker, khoáng cho phản ứng tỏa nhiệt cho sản phẩm ứng với độ đông rắn thấp *Canxi aluminat (C3A): bao gồm 3CaO.Al2O3 chiếm 4-13% Khoáng phản ứng nhanh với nƣớc tỏa nhiều nhiệt Cho sản phẩm phản ứng ban đầu đông rắn nhanh nhƣng sau lại chậm alit 1.2 Phản ứng thủy hóa xi măng (4, 5, 6, 7, 8, 9, 17) Khi trộn xi măng với nƣớc pha C3S, C2S, C3A, C4AF thực phản ứng thủy hóa Tuỳ thuộc vào loại khoáng, hàm lƣợng khoáng, hàm lƣợng pha thủy tinh mà khả tƣơng tác xi măng với nƣớc khác tạo nên pha kết dính CxSyHz CxAyHz, Ca(OH)2 Al(OH)3 Quá trình hiđrat hoá tạo pha Pooclandit Ca(OH)2 Al(OH)3 hiđrôxit dễ tan nƣớc chúng để lại lỗ trống mao quản đồng thời trình bay nƣớc dƣ thời kỳ hiđrat hoá tạo nên độ xốp, rỗng vữa xi măng bê tông 1.2.1 Sự hydrat hóa C3S (alit) Thời kì ban đầu đổ nƣớc vào để trộn vữa bề mặt hạt C 3S tan dần để cung cấp ion Ca2+, OH-, H2SiO42- vào dung dịch Dần dần dung dịch trở nên bão hòa Ca(OH)2 pha rắn bắt đầu kết tủa gọi pha pooclandit Lúc có cạnh tranh nảy sinh tinh thể Ca(OH)2 CSH Ở điều kiện thƣờng, phản ứng thủy hóa hoàn toàn kết thúc sau thời gian đến 1.5 năm viết nhƣ sau: 2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 Phản ứng hydrat hóa C3S tách Ca(OH)2 Hàm lƣợng C3S xi măng chiếm tỷ lệ lớn nên lƣợng Ca(OH)2 tách lớn 1.2.2 Sự hydrat hóa C2S (Belit) Phản ứng hydrat hóa C2S tạo thành hydro silicat số lƣợng Ca(OH)2,nhƣng lƣợng Ca(OH)2 tách phản ứng phản ứng thủy hóa C3S 2(2CaO.SiO2 )+ 4H2O → 3CaO.SiO2.3H2O + Ca(OH)2 1.2.3 Sự hydrat hóa C3A (canxi aluminat) Sự tác dụng tƣơng hỗ C3A H2O sinh phản ứng phát lƣợng nhiệt lớn theo phƣơng trình sau: 3CaO.Al2O3 + 6H2O → 3CaO Al2O3.6H2O Phản ứng phụ: xi măng Pooclăng có mặt thạch cao sống tác dụng với thành phần C3A hình thành khoáng vật gây trƣơng nở thể tích theo phản ứng sau: 3CaO.Al2O3 + 3CaSO4.2H2O+ 26 H2O→ 3CaO Al2O3 3CaSO4.28H2O 1.2.4 Sự hydrat hóa C4AF Khi cho C4AF tác dụng với H2O điều kiện xi măng thủy hóa hoàn toàn hình thành lƣợng vôi bão hòa phản ứng xảy điều kiện nhiệt độ môi trƣờng theo phƣơng trình phản ứng sau: 4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 12H2O →3CaO Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.6H2O 1.3 Quá trình hình thành tính chất lý đá xi măng (5, 7, 10, 11) 1.3.1 Định nghĩa ( 5, 7, 10) Hỗn hợp bao gồm xi măng, cát nƣớc gọi vữa xi măng, sau thời gian hydrat hóa tạo thành khối rắn gọi đá xi măng Quá trình hình thành đá xi măng (Cơ chế đông rắn vữa): Bắt đầu từ trộn nƣớc hỗn hợp phối liệu (thƣờng xi măng cát) độ dẻo vữa tăng dần Phản ứng C3A bắt đầu, tinh thể ettringit bắt đầu xuất Khoảng cách hạt xi măng chứa dung dịch bão hòa SO42và Ca2+ Ngay tức khắc monosunfat đƣợc tạo thành, sản phẩm ngăn chặn công ạt nƣớc, trình hydrat hóa chậm lại Sau phản ứng kết tinh silicat, aluminat phía màng, màng bị phá vỡ hydrat hóa xảy tiếp tục Quá trình lặp lại nhiều lần, hydrosilicat canxi, hydroaluminat canxi dạng sợi, dạng hình kim … đƣợc tạo thành Khi nồng độ cao SO 42- Ca2+ không đủ lớn tạo thành ettringit, tạo thành gel C-S-H xảy liên tục Chính nhờ chế mà tạo nên cƣờng độ xi măng Ngƣời ta chia trình đóng rắn đá xi măng thành giai đoạn: *Giai đoạn 1: Xảy khuếch tán hạt xi măng vào nƣớc, phân tử nƣớc công ạt lên bề mặt hạt xi măng Bắt đầu hình thành Ca(OH)2 monosufat C3A.CaSO4.H2O (ettringit) bề mặt hạt khoáng Giai đoạn kéo dài khoảng 10 phút không tạo thành cấu trúc *Giai đoạn 2: Tốc độ phản ứng hydrat hóa chậm lại keo monosunfat hình thành bao bọc lấy hạt xi măng, độ dẻo vữa giai đoạn ổn định, sau xuất kết tinh tinh thể silicat, aluminat phía phá hủy màng Quá trình thủy hóa đƣợc lặp lặp lại đến nồng độ SO42không đủ để tạo thành ettringit, giai đoạn kéo dài khoảng gel C-S-H bắt đầu xuất *Giai đoạn 3: Do nồng độ SO42- nhỏ, khả tạo lớp keo giả bền ettringit không nữa, tốc độ phản ứng tăng vọt, hình thành gel C-S-H lấp đầy vào khoảng trống hạt xi măng nhanh chóng Cứ đá xi măng đƣợc tạo thành cƣờng độ đá (tính theo cƣờng độ kháng nén) bắt đầu phát triển mạnh Giai đoạn kéo dài 24 phần nhiều khoáng xi măng tham gia trình hydrat hóa Đối với phụ gia CMC bị hấp phụ lên bề mặt xi măng làm phân tán môi trƣờng nƣớc, tạo tính trơn trƣợt hạt xi măng làm giảm khả hút nƣớc Khi kết hợp hai loại phụ gia mang theo ƣu điểm loại bỏ nhƣợc điểm phụ gia Do sử dụng kết hợp hai loại phụ gia lƣợng nƣớc tiêu chuẩn không ảnh hƣởng nhiều đến tính chất thủy hóa xi măng 3.4 Kết xác định thời gian đông kết Kết thí nghiệm thu đƣợc trình bày bảng sau: Bảng 3.6: Thời gian bắt đầu kết thúc đông kết Mẫu Thời gian bắt đầu đông kết Thời gian kết thúc đông kết (phút) (phút) M-0 131 212 M-1 181 365 M-2 228 409 M-3 233 422 M-4 237 431 M-5 222 372 M-6 229 415 M-7 236 432 M-8 247 452 M-9 206 370 M-10 219 412 M-11 234 435 M-12 245 486 34 Nhận xét: Đối với phụ gia tro bay thời gian bắt đầu đông kết kết thúc đông kết tăng theo tỷ lệ phụ gia Phụ gia CMC thời gian bắt đầu đông kết kết thúc đông kết tăng theo tỷ lệ phụ gia Khi kết hợp hai loại phụ gia tƣơng tự nhƣ việc sử dụng loại phụ gia riêng lẻ, thời gian bắt đầu đông kết kết thúc đông kết tăng theo tỷ lệ phụ gia Tuy vậy, việc sử dụng phụ gia CMC thời gian bắt đầu đông kết kết thúc đông kết hoàn toàn dài so với việc sử dụng phụ gia tro bay Nguyên nhân: Do sử dụng phụ gia CMC, tỷ lệ nƣớc/xi thấp nhƣng có tác dụng bao bọc xung quang hạt clinker, không cho chúng kết lại với làm tăng tính lƣu biến vữa, làm kéo dài thời gian đông kết Nhƣ giải thích phần tổng quan, hạt xi măng phân tán cách dễ dàng nƣớc, vừa tạo điều kiện cho trình hyđrat hoá, vừa giảm đƣợc lỗ rỗng vữa Ta thấy đƣợc hiệu ảnh hƣởng phụ gia tro bay, phụ gia CMC hỗn hợp hai phụ gia cải thiện đƣợc tính chất, thời gian bắt đầu đông kết kết thúc đông kết, làm giảm tỷ lệ nƣớc/xi Trên sở đó, sử dụng trình tạo vữa hay bê tông phục vụ cho trình thi công tuỳ theo thời gian thi công 3.5 Kết thí nghiệm xác định cƣờng độ kháng nén Kết xác định cƣờng độ kháng nén mẫu thí nghiệm đƣợc trình bày bảng sau: 35 Bảng 3.7: Cƣờng độ kháng nén mẫu chứa phụ gia tro bay Mẫu M-0 M-1 M-2 M-3 M-4 ngày 27.1 26.8 24.3 21.4 23.9 Độ bền nén (N/mm2) 28 ngày 35.4 39.8 35.2 36.1 35.7 56 ngày 42.9 47.3 45.6 42.3 44.2 Đồ thị 3.4: Cƣờng độ kháng nén mẫu phụ gia chứa tro bay Bảng 3.8: Cƣờng độ kháng nén mẫu chứa phụ gia CMC Độ bền nén (N/mm2) Mẫu ngày 28 ngày 56 ngày M-0 27.1 35.4 42.9 M-5 26.9 44.5 68.6 M-6 25.5 43.3 62.7 M-7 24.1 43.7 56.9 M-8 22.3 42.1 60.4 36 Đồ thị 3.5: Cƣờng độ kháng nén mẫu chứa phụ gia CMC Bảng 3.9: Cƣờng độ kháng nén mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay +CMC Độ bền nén (N/mm2) Mẫu ngày 28 ngày 56 ngày M-0 27.1 35.4 42.9 M-9 30.6 57.9 79.7 M-10 29.2 55.4 74.6 M-11 28.5 56.7 77.0 M-12 28.9 53.9 72.3 37 Đồ thị 3.6: Cƣờng độ kháng nén mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay + CMC Nhận xét: Từ kết ta thấy: Ở ngày tuổi cƣờng độ kháng nén mẫu phát triển chƣa cao so với mẫu đối chứng phụ gia dạng tự nên không làm tăng đƣợc cƣờng độ kháng nén Đến 28 ngày tuổi cƣờng độ kháng nén bắt đầu phát triển cao Đến 56 ngày tuổi cƣờng độ kháng nén tiếp tục phát triển thêm Đối với mẫu sử dụng phụ gia tro bay cƣờng độ kháng nén cao so với mẫu ko có phụ gia Ở vai trò phụ gia nhƣ giải thích phần tổng quan, có tác dụng làm giảm pha pooclandit tăng pha kết dính CSH, CAH Tuy nhiên, tro bay có cấu trúc hình cầu có khả chèn lấp đầy lỗ trống mao quản đá xi măng làm cƣờng độ đá xi măng tăng lên Với tỷ lệ 2% cho cƣờng độ kháng nén cao có tác dụng vừa đủ để tạo nên pha kết dính làm tăng cƣờng độ kháng nén Rn 38 Đối với mẫu sử dụng phụ gia CMC có cƣờng độ kháng nén tƣơng đối cao, cao so với sử dụng phụ gia tro bay Với tỷ lệ phụ gia 0.2% cho cƣờng độ kháng nén cao Nhƣ phần tổng quan cho thấy cƣờng độ kháng nén Rn tỷ lệ nghịch với tỷ lệ nƣớc/xi, nƣớc giảm Rn tăng Tuy nhiên, dùng CMC làm giảm đƣợc lƣợng nƣớc nên tỷ lệ nƣớc/xi giảm Nếu dùng dƣ CMC sinh nhiều bọt khí tạo nên độ rỗng làm giảm cƣờng độ kháng nén Rn Đối với mẫu sử dụng hỗn hợp hai loại phụ gia thể tính ƣu việt Các mẫu có cƣờng độ kháng nén cao so với mẫu chứa phụ gia Sử dụng với tỷ lệ 2% tro bay+0.2% CMC cho cƣờng độ kháng nén tốt 3.6 Xác định độ hút nƣớc bão hòa Trong trình thi công lƣợng nƣớc đƣợc cho dƣ nhiều so với tỷ lệ phản ứng thủy hóa pha xi măng nên sau thi công lƣợng nƣớc dƣ thoát gây tƣợng rỗ công trình dễ bị môi trƣờng xâm thực Đồng thời nƣớc có khí CO2 phản ứng với Ca(OH)2 tạo thành CaCO3 làm giảm tính kết dính xi măng làm tăng thể tích dẫn đến vữa xi măng hay bê tông bị trƣơng nở gây rạn nứt cho bê tông, ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng sản phẩm Kết xác định độ hút nƣớc bão hòa mẫu thí nghiệm đƣợc trình bày bảng dƣới đây: Bảng 3.10: Độ hút nƣớc mẫu chứa phụ gia tro bay Độ hút nƣớc bão hòa (%) Tên mẫu ngày 28 ngày 56 ngày 90 ngày M-0 11.23 8.74 5.14 4.21 M-1 18.92 9.31 5.22 4.27 M-2 23.56 11.55 6.23 4.43 M-3 27.89 12.67 5.79 5.15 M-4 35.67 12.93 5.31 4.98 39 Đồ thị 3.7: Độ hút nƣớc bão hòa mẫu phụ gia chứa tro bay Nhận xét: Độ hút nƣớc tăng theo tỷ lệ phụ gia tro bay ngày, 28 ngày, 56 ngày 90 ngày Tuy độ hút nƣớc giảm dần theo ngày tuổi Ở ngày độ hút nƣớc tƣơng đối cao đến 35.67% Điều đƣợc giải thích nhƣ sau: Trong thời gian đầu nƣớc đầy chui vào lỗ trống hở xi măng bọt khí, nƣớc bay nhiều Tuy nhiên thời gian thủy phân dài tạo nên pha kết dính tăng Các pha kết dính phát triển lớn dần lên đan xen vào va hạt mịn tro bay dạng hình cầu chiếm vào lỗ trống nên làm giảm lỗ trống xốp làm tăng cƣờng độ kháng nén xi măng lên cao Khi ngày tuổi nhiều phản ứng thủy hóa xảy gần 100%, đồng thời phụ gia: 2SiO2 + 3CaO + 3H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O Do tạo pha kết dính sinh đan xen, lớn lên chiếm dần lỗ trống 40 Bảng 3.11: Độ hút nƣớc mẫu chứa phụ gia CMC Mẫu Độ hút nƣớc bão hòa (%) ngày 28 ngày 56 ngày 90 ngày M-0 11.23 8.74 5.23 4.11 M-5 17.21 9.58 5.15 4.89 M-6 16.39 8.67 6.07 4.23 M-7 16.15 8.22 4.67 4.98 M-8 15.97 7.73 4.68 3.84 Đồ thị 3.8: độ hút nƣớc bão hòa mẫu chứa phụ gia CMC Nhận xét: Nhƣ phụ gia tro bay, phụ gia CMC có khả hút nƣớc cao độ tuổi ngày Khả hút nƣớc giảm theo tỷ lệ phụ gia Sau độ hút nƣớc bắt đầu giảm dần theo ngày tuổi Độ hút nƣớc bão hòa ngày tuổi phụ gia CMC nhỏ so với phụ gia tro bay giảm đƣợc tỷ lệ nƣớc/xi nên lƣợng nƣớc dƣ không nhiều nên thủy phân kết tinh không để lại lỗ trống, lỗ trống giảm, cƣờng độ kháng nén tăng Nhƣ xi măng sử dụng phụ gia CMC có độ chống thấm tốt dùng phụ gia tro bay 41 Bảng 3.12: Độ hút nƣớc mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay + CMC Tên mẫu Độ hút nƣớc bão hòa (%) ngày 28 ngày 56 ngày 90 ngày M-0 11.09 8.56 5.12 4.15 M-9 17.36 8.73 6.12 4.16 M-10 21.19 11.07 5.25 4.34 M-11 26.94 11.92 5.87 4.39 M-12 34.38 12.54 5.96 4.67 Đồ thị 3.9: Độ hút nƣớc bão hòa mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay +CMC Nhận xét: Đối với phụ gia hỗn hợp độ hút nƣớc bão hòa khác nhiều so với hai loại phụ gia Độ hút nƣớc bão hòa cao độ tuối ngày, sau giảm dần ngày tuổi Đến 56 ngày, 90 ngày thay đổi nhiều mẫu Giải thích: 42 Đối với mẫu từ M-0 đến M-13 ngày khả hút nƣớc mạnh độ tuổi ngày mẫu tham gia trình thuỷ hoá, phản ứng hiđrat hoá xảy chậm lại nên khả hút nƣớc xi măng, cát, phụ gia mẫu lớn Đặc biệt phụ gia tro bay phụ gia hoạt tính nên có khả hút nƣớc tƣơng đối cao Sau đến 28 ngày, 56 ngày, 90 ngày độ hút nƣớc gần nhƣ bão hòa Do thủy phân hidrat hóa xảy theo thời gian lâu triệt để, để lại lỗ trống ít, cƣờng độ kháng nén tăng 3.7 Kết phân tích mẫu phƣơng pháp XRD Kết thí nghiệm phân tích phƣơng XRD trình bày bảng sau: Bảng 3.13: Kết phân tích XRD mẫu nghiên cứu Các peak đặc trƣng Ca(OH)2 Mẫu M-0 M-1 M-5 M-9 ngày 28 ngày 2.θ (0) d I 28.8 3.109 34.1 2.θ (0) 56 ngày 2.θ (0) D I 25 28.8 3.112 24 2.267 60 34.1 2.626 125 28.8 3.114 35 28.8 3.115 25.5 28.8 3.101 15 34.1 3.628 200 34.1 2.631 134 34.1 2.624 50 28.8 3.112 36 28.8 3.112 20 28.8 3.111 20 34.1 2.630 190 34.1 2.023 90 34.1 2.629 85 28.8 3.112 55 28.8 3.105 25 28.8 3.110 22 34.1 2.629 170 34.1 2.624 110 34.1 2.629 20 D I Nhận xét: Khi so sánh phụ gia tro bay, CMC, CMC + tro bay ta thấy peak pha Ca(OH)2 có cƣờng độ I nhỏ so với mẫu M0 phụ gia Chứng tỏ vai trò phụ gia làm giảm đƣợc pha Ca(OH) pha tan nƣớc để lại lỗ trống làm giảm cƣờng độ sản phẩm thủy hóa xi măng 43 Trong thời gian thủy hóa sinh pha Ca(OH)2 chúng phản ứng với SiO2 ht, Al2O3 ht tạo nên pha CSH, CAH làm tăng cƣờng độ kháng nén nhƣ giảm độ hút nƣớc phản ứng thủy hóa Ở ngày, thủy hoá có tốc độ khác hàm lƣợng Ca(OH)2 sinh khác nhau, khác cƣờng độ I Mẫu chứa phụ gia ban đầu thúc đẩy thủy phân pha khoáng sinh Ca(OH)2 Khi dùng hỗn hợp phụ gia tro bay + CMC lớn Đến 28 ngày, cƣờng độ I peak Ca(OH)2 có thay đổi ít, giai đoạn có khả phụ gia tro bay có phản ứng với pha pooclandit Ca(OH)2 tạo pha kết dính theo phản ứng: 2SiO2 + 3CaO + 3H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O Vì làm giảm pha Ca(OH)2 Đến 56 ngày tiếp tục phản ứng pha pooclandit với phụ gia xảy nhiên tốc độ giảm dần Vì pha Ca(OH)2 có giảm nhiên không nhiều (cƣờng độ I giảm) Đối với mẫu M-0 ta thấy cƣờng độ phát triển peak tăng lên theo ngày tuổi Vì mẫu xi măng phụ gia nên khả hydrat hóa Ca(OH)2lâu Đối với mẫu M-1, peak ngày tƣơng đối cao nhƣng sau 28 ngày, 56 ngày lại giảm Do sử dụng phụ gia tro bay SiO2 có thành phần tro bay phản ứng với Ca(OH)2 : 2SiO2 + 3CaO(OH)2 = 3CaO.2SiO2.3H2O Chứng tỏ ban đầu cƣờng độ thủy hóa chậm, sau có phụ gia SiO2 vào khả thủy hóa nhanh dần, giảm cƣờng độ peak Ca(OH)2 Đối với mẫu M-5 sử dụng phụ gia siêu CMC cƣờng độ peak 28 ngày, 56 ngày giảm dần, phụ gia CMC có tác dụng làm giảm cƣờng độ peak Ca(OH)2 Đối với mẫu M-9 cƣờng độ Peak phát triển mạnh độ tuổi 28 ngày, sau có xu hƣớng giảm dần Chứng tỏ sử dụng hỗn hợp hai phụ gia 44 khả hydrat hóa kéo dài 3.8 Kết phân tích mẫu phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) Kết thí nghiệm: Hình ảnh SEM mẫu M-0 mẫu M-9 28 ngày đƣợc trình bày hình dƣới đây: Hình 3.1: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng mẫu M-0 28 ngày Hình 3.2: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu đƣợc phóng to mẫu M-0 28 ngày 45 Hình 3.3: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng mẫu M- 28 ngày Hình 3.4: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu đƣợc phóng to mẫu M-9 28 ngày Nhận xét: Từ ảnh SEM cho ta thấy độ tuổi 28 ngày, tất mẫu xuất tinh thể kết tinh dạng hình kim xen kẽ vào hạt gel chúng phát triển lớn lên đan xen lấp hết khoảng lỗ trống đá xi măng 46 KẾT LUẬN CHUNG Trong trình làm luận văn tốt nghiệp, em tiến hành nghiên cứu thu đƣợc kết sau: * Sử dụng phụ gia tro bay với tỷ lệ 2% so với khối lƣợng xi măng làm giảm đáng kể lƣợng vôi tự xi măng, đồng thời tăng pha kết dính CSH, đem lại hiệu tốt cƣờng độ kháng nén(42 N/mm2), độ hút nƣớc bào hòa nhỏ, độ đặc cao * Sử dụng phụ gia CMC giảm đƣợc tỷ lệ N/X, kéo dài thời gian đông kết xi măng, cho cƣờng độ kháng nén cao(68 N/mm2), độ hút nƣớc bão hòa nhỏ tỷ lệ 4% Với tỷ lệ 0.2% cho hiệu tốt * Sử dụng hỗn hợp hai phụ gia với tỷ lệ 2% phụ gia tro bay kết hợp với 0.2% phụ gia CMC cho cƣờng độ kháng nén cao(72 N/mm2), độ hút nƣớc bão hòa giảm (hay độ đặc cao) sử dụng riêng biệt phụ gia tro bay hay phụ gia CMC Nhƣ vậy, dùng phụ gia hỗn hợp tro bay CMC để tạo bê tông có độ đặc, chống thấm tốt, bảo vệ xâm thực nƣớc khí, nâng cao chất lƣợng tuổi thọ cho bê tong, đồng thời kéo dài thời gian đóng rắn thuận lợi cho chế tạo bê tông tƣơi phục vụ cho việc thi công công trình điểm xa 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Bộ Xây dựng (1997), Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng xi măng Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội Bùi Văn Chén (1998), Kĩ thuật sản xuất chất kết dính, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Thành Chung (1988), Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia siêu dẻo-silic hoạt tính lên tính chất vữa xi măng, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Lê Đỗ Chƣơng (1980), Giáo trình vật liệu xây dựng, Trƣờng Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội Phạm Duy Hữu, Ngô Xuân Quảng (2000), Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội Phùng Văn Lự (2002), Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội Ngô Sĩ Lƣơng (2012), Bài giảng vật liệu vô đề cao, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội Hoàng Văn Phong (2006), Chủng loại xi măng công nghệ sản xuất, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Nghiêm Xuân Thung (2008), Hóa học silicat - Bài giảng chuyên đề cao học, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội 10 Phan Văn Tƣờng (2001), Giáo trình vật liệu vô cơ, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội Tài liệu tiếng Anh 11 E Sakai, M Daimon (3/1988), Limestone powder applicationm, wokshop on cement and concrete technology research and application, Ha Noi 48 [...]... phụ gia xi măng (2, 3, 12, 13) Theo tiêu chuẩn Việt Nam: Phụ gia của xi măng là các hợp chất hóa học đƣợc thêm vào xi măng để cải thiện tính năng của bê tông Theo tiêu chuẩn Mỹ: Phụ gia xi măng là một vật liệu đƣợc sử dụng nhƣ một nguyên liệu của bê tông mà ngoài xi măng, nƣớc, cốt liệu ra còn đƣợc cho vào mẻ trộn hỗn hợp bê tông ngay trƣớc khi trộn và trong quá trình trộn 1.4.2 Tính chất của phụ gia. .. hoạt tính của phụ gia theo độ hút vôi Phân loại Đánh giá Độ hoạt tính yếu Từ 30-50 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính trung bình yếu Từ 50-70 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính trung bình Từ 70-100 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính mạnh Từ 100-150 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính rất mạnh Từ >150 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ 16 2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng của phụ gia đến tính chất của. .. nƣớc trên thế giới đã sử dụng tro bay của các nhà máy nhiệt điện để làm phụ gia cho xi măng để sản xuất xi măng hỗn hợp PCB đƣợc đƣa ra ở bảng sau: Các nƣớc Tỉ lệ % tro bay trong hỗn hợp xi măng Malaisia 6 – 50 Philipphin < 40 Trung Quốc 15 –50 Hàn Quốc 5 – 30 Nhật Bản 5 – 30 Châu Âu < 55 Việt Nam 10 – 40 1.4.3.7 Phụ gia CMC CMC (carboxymethyl cellulose, một dẫn xuất của cellulose với acid chloroacetic)... hạt và hàm lƣợng các chất nằm trong giới hạn cho phép 1.3.2.5 Cường độ của xi măng (hay mác xi măng) Cƣờng độ xi măng là giá trị lực biểu thị giới hạn bền cơ học của đá xi măng trên một đơn vị diện tích Là chỉ tiêu quan trọng nhất của đá xi măng, bao gồm độ bền uốn và độ bền nén của đá xi măng Thông thƣờng ngƣời ta đo độ bền uốn và độ bền nén của đá xi măng đƣợc đúc theo tỷ lệ xi măng/ cát là 1/3 ở tuổi... ion Ca2+) Khi tan trong nƣớc tạo ra những nhóm có cực COO- ,OH- Các gốc có cực này phản ứng với pha C3A tạo hợp chất phức : 2-COOH +C3A 2(-COO-)Al-OH *Lợi ích khi sử dụng phụ gia CMC: +Tăng cƣờng độ nhớt cho xi măng +Khống chế độ sụt áp hỗn hợp bê tông 16 Chƣơng 2 : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất và dụng cụ 2.1.1 Hóa chất + Xi măng Hoàng Thạch + Phụ gia tro bay Phả Lại do công... độ nghiền mịn của phụ gia Số lƣợng và vôi thêm vào có ảnh hƣởng đến nhiệt động học ninh kết và rắn chắc của hệ cũng nhƣ lƣợng nƣớc tham gia hình thành pha hydrat Hiện nay độ hoạt tính của phụ gia khoáng đƣợc đánh giá thông qua chỉ số hoạt tính (với xi măng pooclăng và vôi) và độ hút vôi, trong đó chỉ số hoạt tính với xi măng là quan trọng nhất Căn cứ vào nguồn gốc tạo thành, Phụ gia hoạt tính puzơlan... nƣớc dƣ nhiều ảnh hƣởng nhiều đến tốc độ phát triển cƣờng độ, cho cƣờng độ thấp vì tạo độ xốp trong đá xi măng Xi măng pooclăng thƣờng có lƣợng nƣớc tiêu chuẩn từ 24-30% 1.3.2.3 Thời gian ninh kết của xi măng Khi trộn xi măng với nƣớc sẽ xảy ra phản ứng thủy hóa của các khoáng trong xi măng, vữa tạo thành theo thời gian mất dần tính dẻo, sau đó trở nên cứng và có thể chịu lực Có 2 loại thời gian ninh kết:... +Thời gian bắt đầu ninh kết: Là thời gian từ khi bắt đầu trộn nƣớc đến trƣớc khi vữa mất tính dẻo +Thời gian kết thúc ninh kết: Là thời gian từ khi trộn nƣớc đến khi vữa cứng lại và có thể chịu lực 6 Thời gian ninh kết của đá xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinker, lƣợng nƣớc tiêu chuẩn, độ mịn của xi măng, nhiệt độ môi trƣờng, lƣợng và loại phụ gia pha 1.3.2.4 Độ ổn định thể tích của đá xi măng. .. xi măng Hoàng Thạch + Xác định độ dẻo của vữa xi măng + Xác định thời gian bắt đầu đông kết và kết thúc đông kết +Xác định cƣờng độ kháng nén +Xác định độ hút nƣớc bão hòa +Xác định cấu trúc của vật liệu bằng phƣơng pháp SEM, XRD 2.3.1 Chuẩn bị mẫu nghiên cứu Mẫu đƣợc chuẩn bị với tỷ lệ phụ gia nhƣ bảng sau: Bảng 2.2: Mẫu thí nghiệm Mẫu Thành phần Phụ gia Thành phần phụ gia Thành phần hỗn hợp Tro bay. .. nhất chính là tính thấm bao gồm thấm khí, thấm nƣớc và thấm muối tan Tính thấm có liên quan rất mạnh đến độ bền của công trình, tính thấm càng mạnh thì công trình càng kém bền Để giảm bớt tính thấm của công trình cần phải có kĩ thuật tốt cũng nhƣ phải sử dụng một số loại phụ gia đặc biệt để giảm tỷ lệ nƣớc /xi măng, giảm tỷ lệ lỗ trống, mao quản trong đá xi măng 1.4 Vai trò của phụ gia xi măng (1, 2, ... pha tro bay 17 2.2.2 Xác định hoạt tính phụ gia tro bay 17 2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng phụ gia đến tính chất vữa xi măng Hoàng Thạch 17 2.3.1 Chuẩn bị mẫu nghiên cứu. .. phụ gia tro bay đƣợc nêu nhiều nƣớc giới sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện để làm phụ gia cho xi măng để sản xuất xi măng hỗn hợp PCB đƣợc đƣa bảng sau: Các nƣớc Tỉ lệ % tro bay hỗn hợp xi măng. .. trƣờng lƣợng lớn tro bay xỉ lẫn nhiều tạp chất, điều gây ảnh hƣởng tới môi trƣờng Với ƣu việt em chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hƣởng phụ gia hỗn hợp tro bay - CMC đến tính chất xi măng Chƣơng : TỔNG