Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng MgO trong phụ gia đá vôi đến tính chất cơ lý của xi măng poóc lăng hỗn hợp920

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hồng Đình Phú NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG MgO TRONG PHỤ GIA ĐÁ VƠI ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POOC LĂNG HỖN HỢP Chuyên ngành : KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS.Vũ Thị Ngọc Minh Hà Nội – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hồng Đình Phú NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG MgO TRONG PHỤ GIA ĐÁ VƠI ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POÓC LĂNG HỖN HỢP Chuyên ngành : KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Vũ Thị Ngọc Minh Hà Nội – 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xTôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng tơi, số liệu sử dụng phân tích lu ận văn có nguồn gốc rõ ràng, cơng bố theo quy định Các k ết nghiên cứu luận văn tơi tự tìm hiể u, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợ p với thực tiễn Việt Nam Các k ết chƣa đƣợc cơng bố nghiên cứu khác Tác giả Hồng Đình Phú LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành silicate đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng hàm lƣợng MgO phụ gia đá vơi đến tính chất lý xi măng Poóc lăng hỗn hợp” kết q trình cố gắng khơng ng ừng thân đƣợc giúp đỡ, động viên khích lệ th ầy, bạn bè đồng nghiệp ngƣời thân Qua xin g ửi lời cảm ơn tới ngƣời giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Tôi xin chân thành c ảm ơn TS Vũ Thị Ngọc Minh trực tiếp tận tình hƣớng dẫn nhƣ cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn Công nghệ Vật liệu Silicat, Việ n Kỹ thuật Hóa học, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, tạo điều kiện thuận lợi thời gian, sở vật chất tiếp cận tài liệu; Xin cảm ơn quý thầ y cô Viện Kỹ thuật Hóa h ọc mơn Cơng nghệ Vật liệu Silicat hƣớng dẫn, giúp đỡ trình thực đề tài luận án Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Công ty CP Xi măng Vicem Hồng Mai tạo điều kiện thuận lợi để tơi đƣợc tham gia chƣơng trình đào tạo Thạc sĩ Silicat, đƣợc học tập nghiên cứu Mặc dù nỗ lực nhƣng luận văn tơi khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế thời gian kinh nghiệ m Tôi mong đƣợc đóng góp ý kiến Thầy, Cơ để luận văn tốt nghiệp tơi đƣợc hồn thiện Nghệ An, ngày……tháng……năm 2019 Ngƣời thực HỒNG ĐÌNH PHÚ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN……………………………………………………………………….iii LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………………1 MỤC LỤC……………………………………………………………………………….2 DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT…………………………………………………….6 DANH MỤC CÁC BẢNG………………………………………………………………7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ…………………………………………………8 MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………….12 1.Lý chọn đề tài…………………………………………………………… 12 2.Mục đích nghiên cứu………………………………………………………… 13 3.Nội dung nghiên cứu………………………………………………………… 13 4.Phạm vi nghiên cứu………………………………………………………… 14 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………………15 1.1Tổng quan xi măng………………………………………………………… 15 1.1.1 Các khái niệm chung………………………………………………… 15 1.1.2Thành phần hóa học thành phần khống clinker…………………………16 1.2 Phụ gia xi măng Poóc lăng……………………………………………… …19 1.2.1 Thạch cao……………………………………………………………………19 1.2.2 Đá vôi……………………………………………………………………….19 1.2.3 Phụ gia trợ nghiền………………………………………………………… 19 1.3 Q trình hydrat hóa đóng rắn xi măng Poóc lăng ………………….20 1.3.1 Cơ chế hoạt động hydrat hóa khống………………………….20 1.3.2 Hydrat hóa khống clinker sản phẩm chúng…………………….22 1.3.3 Sự hydrat hóa xi măng Pc lăng…………………………………… 27 1.3.4 Q trình đóng rắn hồ xi măng 30 1.3.5 Q trình hydrat hóa xi măng có mặt phụ gia khống …………………31 1.4 Đá vơi……………………………………………………………………………….32 1.4.1Thành phần khống thành phần hóa đá vơi…………………………… 32 1.4.2Tình hình sử dụng đá vơi làm phụ gia cho xi măng……………………… 32 1.4.3Vai trò phụ gia đá vôi xi măng ………………………………… 34 1.5Đá vôi cao Magie……………………………………………………………………38 1.5.1 Định nghĩa………………………………………………………………… 38 1.5.2 Đá vôi magie làm phụ gia cho xi măng…………………………………….38 CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………… 44 2.1 Quy trình tiến hành nghiên cứu thực nghiệm………………………………………44 2.1.1 Sơ đồ quy trình thực nghiệm……………………………………………… 44 2.1.2 Quy trình chuẩn bị mẫu…………………………………………………… 45 2.2 Nguyên vật liệu sử dụng nghiên cứu:……………………………………… 45 2.2.1Clinker:…………………………………………………………………… 45 2.2.2 Thạch cao………………………………………………………………… 46 2.2.3 Đá vôi……………………………………………………………………….46 2.3 Tỷ lệ cấp phối xi măng…………………………………………………………… 48 2.4 Các phƣơng pháp xác định tính chất lý…………………………………………48 2.4.1 Phƣơng pháp xác định cƣờng độ (độ bền)………………………………….48 2.4.2 Phƣơng pháp xác định lƣợng nƣớc tiêu chuẩn…………………………… 49 2.4.3 Phƣơng pháp xác định thời gian đông kết………………………………….50 2.4.4 Phƣơng pháp xác định độ ổn định thể tích Autoclave…………………… 50 2.4.5 Phƣơng pháp xác định lƣợng sót sàng…………………………………… 51 2.4.6 Phƣơng pháp xác định độ mịn Blaine………………………………………52 2.4.7 Phƣơng pháp phân tích thành phần khoáng nhiễu xạ tia X(XRD)……52 2.4.8 Phƣơng pháp chụp ảnh vi cấu trúc kính hiển vi điện tử (SEM)………52 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………………… 54 3.1 Kết phân tích XRD đá vơi sử dụng làm thí nghiệm……………………….54 3.2 Kết khảo sát khả nghiền đá vôi………………………………………55 3.2.1 Khả nghiền mịn đá vôi theo thời gian nghiền…………………….55 3.2.2 Thành phần MgO cặn đá vơi sàng 45µm……………………57 3.3 Ảnh hƣởng hàm lƣợng đá vôi thời gian nghiền đến độ mịn xi măng…… 59 3.4 Ảnh hƣởng hàm lƣợng đá vơi đến lƣợng sót sàng 0,045 mm xi măng……62 3.5 Khảo sát thành phần hóa xi măng sàng 45µm 65 3.6 Ảnh hƣởng hàm lƣợng đá vôi độ mịn đến lƣợng nƣớc tiêu chuẩn………….66 3.7 Ảnh hƣởng hàm lƣợng đá vôi thành phần MgO đến thời gian đông kết xi măng……………………………………………………………………………………69 3.8 Ảnh hƣởng hỗn hợp đá vôi – đá vôi magie đến độ ổn định thể tích Autoclave ………………………………………………………………………………………….72 3.9 Ảnh hƣởng hàm lƣợng thành phần đá vôi đến cƣờng độ xi măng………….75 3.10 Kết chụp SEM số mẫu xi măng………………………………………….78 KẾT LUẬN…………………………………………………………………………….81 KIẾN NGHỊ…………………………………………………………………………….82 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………… 83 DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT A Al 2O3 – nhôm ôxit C 2S 2CaO.SiO2 – dicanxi silicat C 3A 3CaO.Al2O3 – tricanxi aluminat C3AH6 3CaO.Al 2O3.6H2O – hydro canxi aluminat C 3S 3CaO.SiO2 – tricanxi silicat C4AF 4CaO.Al2O3.Fe2 O3 – tetracanxi alumoferit CKT cặn không tan CLK clinker C-S-H xH2O.ySiO 2.zH2O – hydro canxi silicat ĐV đá vôi F Fe 2O3 – sắt ôxit MKN nung N/K tỷ lệ nƣớc/khoáng N/XM tỷ lệ nƣớc/xi măng PCB xi măng Pooc lăng hỗn hợp R45 sàng 45µm S SiO2 – silic điơxit TC thạch cao XM xi măng XMP xi măng Pooc lăng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành ph ần hóa học clinker……………………………………………16 Bảng 1.2 Các thành ph ần khoáng củ a clinker………………………………….16 Bảng 1.3 Danh mụ c LPC Châu Âu [16]………………………………………….32 Bảng 1.4 Hàm lƣợng đá vôi cho phép quốc gia khu vực Trung Nam Mỹ… 33 Bảng 1.5 : Mức độ hydrat hóa [24]……………………………………………………3 Bảng 2.1 Thành ph ần hóa clinker Nhà máy Xi măng Hoàng Mai……………………4 Bảng 2.2: Bảng cấp ph ối đá vơi để đạt đá vơi có hàm lƣợng theo yêu cầu………… 47 Bảng Thành ph ần hóa đá vơi sử dụng thí nghiệ m……………………………… Bảng 2.4 Cấp phối xi măng thí nghiệ m……………………………………………… 48 Bảng 3.1 Kết XRD đá vôi thƣờng đá vôi Magie………………………………5 Bảng 3.2 - Kết khảo sát thời gian nghiền đá vôi…………………………… 55 Bảng 3.3 Thành ph ần hóa học cặn đá vơi sàng 45µm……………………….57 Bảng 3.4 Kết khảo sát hƣởng hàm lƣợng đá vôi thời gian nghiền đến độ mịn xi măng……………………………………………………………………………5 Bảng 3.5 Kết hàm lƣợng đá vơi đến độ sót sàng R45…………………………….62 Bảng 3.6 Khảo sát thành phần MgO, CaO sàng 45µm………………………….65 Bảng 3.7 Kết hàm lƣợng đá vôi độ mịn đến lƣợng nƣớc tiêu chuẩn………….67 Bảng 3.8 Kết khảo sát ảnh hƣởng đá vôi đến thời gian đông kết xi măng………… 70 Bảng 3.9 Bảng kết khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng MgO đá vôi đến độ ổn định thể tích xi măng………………………………………………………………… 72 Bảng 3.10: Sự khối lƣợng đá vôi sau thử autoclave…………………… Bảng 3.11 Bảng biể u thị cƣờng độ mẫu xi măng R3, R7, R28 ngày……………… 75 phút Thời gian bắt đầu đông kết 140 130 120 105 110 95 100 90 80 85 85 80 100 100 95 95 95 110 105 110 110 105 115 85 70 60 50 XM chứa đávôi 3%MgO XM chứa đá vôi 7%MgO XM VM2 (1.87%MgO) 10 12 XM chứa đá vôi 5%MgO XM chứa đá vôi 10.34% MgO đá vơi, % Hình 3.9 Biểu đồ thời gian bắt đầu đông kết xi măng phút Thời gian kết thúc đông kết 180 160 155 155 150 155 165 165 160 160 160 170175 175 170 175 180 180 175 140 120 100 80 60 XM chứa đá vôi 3% MgO 10 XM chứa đá vôi 5%MgO XM chứa đá vôi 7% MgO XM chứa đá vôi 10.34% MgO 12 đá vôi, % XM chứa đá vơi VM2 Hình 3.10 Biểu đồ thời gian kết thúc đông kết xi măng 71 Cũng theo đồ thị hình 3.9; 3.10 ta thấ y giữ nguyên hàm lƣợng đá vôi xi măng, thay đổi thành phần MgO đá vôi từ 1.87 đến 10.34% th ời gian đơng kết chênh lệch phút, hầu nhƣ khơng thay đổi nhiều Điều chứng minh đá vơi cao magie có ảnh hƣởng thời gian đông kết nhƣ đá vôi cao canxi xi măng Ngồi ra, thời gian đơng kết có số liệu giao động phần độ sai số cho phép phƣơng pháp đo 3.8 Ảnh hƣởng hỗn hợp đá vôi – đá vôi magie đến độ ổn định thể tích Autoclave Kết khả o sát độ ổn định thể tích theo bảng dƣới đây: Bảng 3.9 Bảng kết khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng MgO đá vôi đến độ ổn định thể tích xi măng STT 10 11 12 13 14 15 16 17 VM2 VM3 VM5 VM7 VM10 Tên mẫu VM2 VM3.6 VM3.8 VM3.10 VM3.12 VM5.6 VM5.8 VM5.10 VM5.12 VM7.6 VM7.8 VM7.10 VM7.12 VM10.6 VM10.8 VM10.10 VM10 12 72 Kết 0.168 0.208 0.237 0.276 0.323 0.269 0.338 0.372 0.424 0.29 0.376 0.435 0.495 0.345 0.446 0.532 618 % 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Độ ổn định thể tích Mẫu XM 3%MgO 10 Mẫu XM 5%MgO Mẫu XM 7%MgO 12 Đá vôi,% Mẫu XM 10.34%MgO Hình 3.11 Biểu đồ khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng đá vôi thành phần MgO đá vơi đến độ ổn định thể tích c xi măng Theo b ảng số liệu đồ thị ta thấy tăng thành phần MgO đá vơi lên độ ổn định thể tích củ a mẫu xi măng giảm, nghĩa trƣơng nở thể tích tăng lên Càng tăng hàm lƣợng từ 6% đến 12% đá vơi nở th ể tích tỉ lệ thuận Tuy nhiên tất mẫu thí nghiệm cho kết nằ m giới h ạn cho phép dƣới 0.8% Với mục tiêu giải thích ảnh hƣởng hàm lƣợng MgO hỗn hợp đá vơi đến độ nở autoclave, thí nghiệm đƣợ c thực mẫu đá vôi ĐV2 ĐV10, sàng 1mm 5mm Đầu tiên lấ y loại đá vơi có hàm lƣợng MgO thấp cao đem sàng qua sàng mm mm Lƣợng đá vôi dƣới sàng mm sàng mm đƣợc đem cân qua cân Sau sấy khơ đƣa thí nghiệm autoclave áp suất 290bar, nhiệt độ 216oC Kết thúc thí nghiệm, lấ y mẫu đá vơi ra, sấ y khô đem sàng qua sàng mm Lấy lƣợng sàng đem cân lại có kết nhƣ Sự sụt giảm kh ối lƣợng theo Bảng 3.10 ch ứng tỏ đá vơi có thành phần bị vỡ vụn nhiệt độ áp suất cao, và/hoặc phản ứng với nƣớc nhiệt áp suất cao gây trƣơng nở thể tích, dẫn tới nứt vỡ h ạt đá vơi Điều liên quan tới tăng 73 độ nở autoclave xi măng tăng tỷ lệ đá vôi, nhiên, chƣa giúp lý giải đƣợc ảnh hƣởng hàm lƣợng đá vôi magie hỗn hợp đá vôi Bảng 3.10: Phần trăm khối lƣợng sàng 1mm sau autoclave Loại ĐV % khối lƣợng sàng 1mm sau autoclave ĐV thƣờng ĐV magie 90.94 90.74 1600 C C: Canxit D: Dolomit 1400 Cường độ nhiễu xạ (a.u) 1200 1000 800 D 600 400 200 C D C D C D C CC D D C 20 30 40 50 Góc nhiễu xạ 2-theta (độ) 60 70 Hình 3.12 Phân tích XRD phần đá vơi lọt sàng 1mm sau autoclave Kết phân tích XRD phần đá vơi magiê lọt sàng 1mm (Hình 3.12) cho thấy khơng phát sinh khoáng hydrat sau autoclave Do độ nở autoclave củ a mẫu xi măng tăng theo lƣợng phụ gia đá vôi, tức giảm lƣợng clinke, nên độ nở autoclave liên quan đến ba biến số thực đề tài: tỷ lệ đá vôi/clinker, tỷ lệ thạch cao/clinker, tỷ lệ dolomit/clinker Với mộ t loại hỗn hợp đá vôi, xu hƣớng tăng độ nở autoclave theo tỷ lệ ph ụ gia, tức tăng độ nở autoclave theo tỷ lệ thạch cao/clinker, đƣợc giải thích phản ứng tạo ettringite kèm theo nở thể tích đƣợc tăng tốc 74 nhiệt độ áp suất cao Mặt khác, nhiệt độ áp suất cao thúc đẩy phản ứng thuỷ hố xi măng, tạo nhiều Ca(OH)2 hợp chấ t phản ứng với dolomite (2.84 g/cm³) tạo bruxit (2.39 g/cm3), gây xu hƣớng tăng độ nở tăng tỷ lệ dolomite hỗn h ợn phụ gia nhƣ quan sát đƣợc CaMg(CO3 )2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + 2CaCO3 3.9 Ảnh hƣởng hàm lƣợng thành phần đá vôi đến cƣờng độ xi măng Kết khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng đá vôi độ mịn đế n phát triển cƣờng độ đƣợc trình bày bảng 3.11 hình 3.11 Bảng 3.11 Bảng biểu thị cƣờng độ mẫu xi măng R3, R7, R28 ngày STT 10 11 12 13 14 15 16 17 Tên mẫu VM2 VM3 VM5 VM7 VM10 VM2 VM3.6 VM3.8 VM3.10 VM3.12 VM5.6 VM5.8 VM5.10 VM5.12 VM7.6 VM7.8 VM7.10 VM7.12 VM10.6 VM10.8 VM10.10 Kết cƣờng độ nén R3, MPa R7, MPa R28, MPa 31.065 41.95 52.11 31.65 42.74 52.46 29.955 41.31 51.22 30.22 40.63 50.88 28.305 37.86 48.69 30.93 40.47 51.79 30.365 41.5 53.47 31.17 41.11 51.27 29.0175 37.73 48.85 31.0575 43.13 52.47 31.45 42.8 53.04 29.77 41.1 49.68 29.6125 40.08 48.85 30.9325 41.2 52.02 30.52 41.97 52.88 29.39 39.81 48.86 VM10 12 29 4375 75 41 36 49 MPa Biểu đồ cƣờng độ ngày 55 50 45 40 35 30 25 MPa Mẫu XM 3%MgO Mẫu XM 7%MgO Mẫu VM2 55 10 Mẫu XM 5%MgO Mẫu XM 10.34% MgO 12 Đá vôi, % Biểu đồ cƣờng độ ngày 50 45 40 35 30 MPa 25 55 Mẫu XM 3%MgO Mẫu XM 7%MgO Mẫu VM2 10 Mẫu XM 5%MgO Mẫu XM 10.34%MgO 12 Đá vôi, % Biểu đồ cƣờng độ 28 ngày 50 45 40 35 30 25 Mẫu XM 3%MgO Mẫu XM 7%MgO Mẫu VM2 10 12 Mẫu XM 5%MgO Mẫu XM 10.34% MgO Đá vôi, % Hình 3.13: Biểu đồ ảnh hƣởng hàm lƣợng đá vôi đến cƣờng độ xi măng 76 Đối với cƣờng độ ngày tuổi: mẫu có hàm lƣợng 6% đá vôi xi măng cho cƣờng độ cao hơn, sau đến 8% Ở mức hàm lƣợng 12% đá vơi cƣờng độ ngày thấp Sự thay đổi không theo mộ t quy luật cụ th ể Một số mẫu xi măng nhƣ VM3.6 hay VM5.8 cho cƣờng độ tƣơng đối cao, chí cao mẫu xi măng đá vôi thƣờng VM2 Đối với cƣờng độ ngày tuổi có phát triển cƣờng độ theo xu hƣớng rõ, mẫu % đá vơi xi măng có cƣờng độ cao hơn, mẫu có 10 12 % đá vơi có cƣờng độ th ấp hơn, mẫu xi măng chứa 12% đá vôi thấp nh ất Một số mẫu nhƣ VM3.6, VM7.6, VM10.8 có cƣờng độ cao mẫu xi măng chứa đá vôi thƣờng VM2 Đối với cƣờng độ 28 ngày tu ổi phát triển cƣờng độ tƣơng đối rõ ràng Mẫu xi măng chứa 8% đá vôi hầu nhƣ cho cƣờng độ cao nhất, cao mẫu chứa 6% đá vôi, mẫu chứa 10 % đá vôi cƣờng độ giảm dầ n mẫu chứa 12% đá vơi tất khơng đạt mác PCB50 Chỉ có mẫu xi măng đạt mác theo TCCS 10:2015/XMHM (≥52MPa) Ngoài ra, mức 8% đá vôi trộn vào xi măng, có mẫu (chứa đá vơi Magie) cho cƣờng độ cao mẫu xi măng chứa đá vôi thƣờng Nhƣ ta biết, cƣờng độ nén xi măng phụ thuộc vào mức độ hydrat hóa xi măng, lƣợng, chất tinh thể hydrat hóa đƣợc tạo đặ c biệt cách xếp hợp chất hydrat (cấu trúc c đá xi măng) Khi có mặt phụ gia đồng nghĩa với việc giảm tƣơng đối lƣợng xi măng nề n, đóng vai trị phụ gia đầy cƣờng độ đá xi măng theo lý thuyết phải giảm, nên tăng hàm lƣợng đá vơi lên cƣờng độ giảm dần, tăng hàm lƣợng đá vôi lên cao xả y hiệu ứng pha lỗng clinker, thành phần thủy hóa chủ yếu clinker nên giảm clinker dẫn đến cƣờng độ giảm theo điều phù h ợp với lý thuyết, điều thấ y rõ pha 12% đá vơi khơng mẫu đạt đƣợc mác PCB50 sau 28 ngày Nhƣng với 8% hàm lƣợng đá vơi đƣa vào lại có tác dụng tốt q trình hydrat hóa tuổi sớm tuổi muộn điều số lí sau: Tác dụng vi c ốt liệu, tạo mầm kết tinh bột đá vôi tạo điều kiện thuận lợi cho hình thành phát triển tinh thể 77 hydrat, d ần lấp đầ y khoảng cách hạt xi măng chƣa thủ y hóa h ết, tạo cấu trúc đặc Hơn với kích thƣớc h ạt đá vơi siêu mịn dải tỷ lệ đá vơi góp phần cải thiện thành ph ần hạt, xếp chặt ch ẽ cấu trúc giảm kích thƣớc lỗ xốp xi măng sau thủ y hóa Với hàm lƣợng đá vơi 8% cƣờng độ tăng hạt đá vơi mịn thúc đẩ y q trình th ủ y hóa canxi silicat Canxi carbonate ph ản ứng với tricalcium aluminat tạo thành carboaluminat, hình thành monocarboaluminat ổn định ettringite Đối với vai trò phụ gia đầy, PC tác động tới chế động học q trình hydrat hóa xi măng Tác động nêm cứng hạt đá vôi gây tăng tốc q trình hydrat hóa h ạt xi măng (đặc biệt C3S) tuổi sớm cải thiện xếp hạt hệ xi măng, cung cấp vị trí tạo mầm cho canxi hydroxyt, tạo độ xít đặc nâng cao độ bền nhƣ nói đá vơi siêu mịn thúc đẩ y tốc độ hydrat hóa, tham gia vào thành ph ần pha CSH(B) thúc đẩ y hình thành ettrigit (các pha tinh thể hình kim) chủ yếu làm tăng cƣờng độ sớm cho xi măng có khả hình thành nên tổ hợp liên tinh hydro cacboaluminat dày đặc xung quanh hạt đá vôi Cùng mức 8% đá vơi nhƣng mẫu có đá vôi cao magie cho cƣờng độ cao mẫu xi măng chứa đá vơi đá vơi magie tồn lƣợng MgCO3 dolomite CaMg(CO3)2 nhiều đá vôi cao canxi (phần lớn CaCO3), mà độ cứng MgCO3 CaMg(CO 3)2 cao so với CaCO3 Do với hàm lƣợng thích hợp 8% Blaine 4000 cm2/g clinker Hoàng Mai tuổi sớ m muộn hoạt tính xi măng đƣợc cải thiện 3.10 Kết chụp SEM số mẫu xi măng Hình ảnh chụp SEM mẫu xi măng, mẫu có cƣờng độ 28 ngày cao mẫu xi măng dùng đá vôi thƣờng 78 SEM mẫu VM2 SEM mẫu VM 5.8 Hình 3.14: Hình ảnh SEM mẫu xi măng sau 28 ngày 79 Các ảnh SEM Hình 3.13 cho mẫu xi măng đá vôi thƣờng m ẫu xi măng có cƣờng độ cao chứa 8% đá vôi magie 28 ngày tuổi cho thấy: Tại 28 ngày tu ổi c ấu trúc mẫu xi măng dùng đá vôi thƣờng VM2 kết tinh tinh th ể với cấu trúc ổn định nhiên kích thƣớc tinh thể cịn có khoảng trống cấu trúc sợi tách xa Đối với mẫu VM5.8 có độ xít đặc cao, sợi dầy đặc kết lại cụm phân bố tƣơng đối đồng đều, điều lý cƣờng độ hồ xi măng tăng lên cao so với mẫu VM2 Kết phù hợp với lý thuyết việc tác động nêm cứng hạt đá vôi gây tăng tốc q trình hydrat hóa h ạt xi măng, cung cấp vị trí tạo mầm cho canxi hydroxyt, tạo độ xít đặc nâng cao độ bền nhƣ nói đá vơi siêu mịn thúc đẩ y tốc độ hydrat hóa, tham gia vào thành phần pha CSH(B) thúc đẩ y hình thành ettrigit (các pha tinh thể hình kim) có khả hình thành nên tổ hợp liên tinh hydro cacboaluminat dày đặc xung quanh hạt đá vơi Ngồi ra, sử dụng đá vơi magie xi măng tồn lƣợng MgCO3 dolomite CaMg(CO3)2 nhiều đá vôi cao canxi (phần lớn CaCO3), mà độ cứng MgCO3 CaMg(CO3 )2 cao so với CaCO3 Đây nguyên nhân làm cho hồ xi măng tăng mác so với mẫu VM2 80 KẾT LUẬN Hàm lƣợng MgO không ảnh hƣởng đến lƣợng nƣớc tiêu chuẩn thời gian đông kết, đƣa hai loại đá cao magie đá vôi thƣờng vào xi măng cho kết xấp xỉ Nhƣng hàm lƣợng MgO có ảnh hƣởng đến cƣờng độ đá xi măng, dùng đá vôi cao magie cho cƣờng độ tốt đá vôi cao canxi, nhiên không đáng kể Ở 8% đá vôi, xi măng sử dụng đá vơi magie có cƣờng độ cao xi măng dùng đá vôi thƣờng 1.3 MPa Chênh lệch cƣờng độ sử dụng đá vôi cao MgO đá vơi canxi loại đá vơi có tính chất tƣơng đồng Khi sử dụng đá vôi cao magie vào sản xuất xi măng, độ ổn định thể tích giả m so v ới dùng đá vôi thƣờng, nhiên mức độ nở thể tích phạm vi cho phép Với độ mịn Blaine 4000 cm2/g, nghiền 5kg máy nghiền bi thí nghiệm, dùng phụ gia đá vơi thời gian nghiền giả m từ 56-58 phút (đối với clinker) xuống 35-42 phút (đối với xi măng thay 6-12% clinker b ằng đá vôi) Khi tăng tỷ lệ đá vôi magie hỗn h ợp phụ gia, thời gian nghiền xi măng có xu tăng nhƣng khơng đáng kể (1-2 phút) Tóm lại, sử dụng đá vôi sản xuất xi măng giả m đƣợc lƣợng nghiề n tăng suất máy nghiền Trong phạm vi đ ề tài này, hàm lƣợng đá vôi magie sử dụng tối ƣu để sản xuất xi măng PCB50 Hồng Mai 8% Có thể sử dụng đá vơi có hàm lƣợng MgO đến 10.34% để sản xuất xi măng mà đạt yêu cầu cƣờng độ độ nở autoclave so với tiêu chuẩn TCVN hành Mẫu đá vôi magie xi măng cho cƣờng độ lớn 5% MgO 81 KIẾN NGHỊ Mặc dù kết luận văn tìm đƣợc hàm lƣợng hợp lý sử dụng clinker Hoàng Mai đá vôi mỏ Bắc Thắng nhà máy Tuy nhiên, máy nghiền bi phịng thí nghiệm nghiền theo mẻ, khác với nghiền liên tục có phân ly cơng nghiệp Vì cần thử nghiệm cơng nghiệp nhằm tìm cấp phối chế độ vận hành tối ƣu sản xuất xi măng PCB50 nhà máy xi măng Hoàng Mai Mặt khác, cần có nghiên cứu ảnh hƣởng hàm lƣợng MgCO3 phụ gia đá vôi đến độ bền lâu dài đá xi măng 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Quang Minh Trần Bá Việt (2015), Công nghệ sản xuất xi măng Pooc lăng chất kết dính vơ cơ, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Võ Nguyên Hùng (2013), Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt phụ gia khống đến số tính chất lý xi măng Pooc lăng, Hà Nội Khổng Thị Giang Nghiên cứu ảnh hưởng đá vơi thạch cao đến tính chất xi măng, Đồ án tốt nghiệp-Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Mạnh Tƣờng (2005), Nghiên cứu khả sử dụng phụ gia bột đá vôi siêu mịn làm phụ gia khống hoạt tính cho xi măng Pooc lăng hỗn hợp, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội PGS TS Bùi Văn Chén (1984), Kỹ thuật sản xuất xi măng Pooclang chất kết dính, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội TCVN 6260:2009 (2009), "Xi măng pooc lăng hỗn h ợp - Yêu cầu kỹ thuật", Hà Nội ThS.Huỳnh Thị Hạnh (07/2007), Tài liệu bồi dưỡng kiến thức kỹ thuật sản xuất xi măng, Trƣờng Đại họ c Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Phạm Văn Tuấn (2017) Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng độ phụ gia đá vơi đến tính chất xi măng, Đồ án tốt nghiệp-Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội TS.Tạ Ngọc Dũng, "bài giảng “Chuyên đề xi măng” Bộ môn Công Nghệ Vật Liệu Silicat", Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 10 Nguyễn Nhƣ Quý (2010) "Nghiên cứu chế tạo xi măng pclăng đá vơi từ Clanhke xi măng pclăng" , Hội Cơng nghiệp Bê tơng Việt Nam 83 11 Stark j.et al, "Influence into the Influence of Limestone Additions to Portland Cement Clinker Phases on the Early Phase of Hydration", Proc of Internatinal Confrence held the University of Dundee, Scotland, UK on 8-10, sept.1999, Edited by Ravindar k Dhir Thomas D Dyer, pp.69-77 12 Chen Yilan and Wen Ziyum, "Research on Activity of Limestone for Cement Admixture", Proc of Fifth Internatinal Symposium on Cement and Concrete Technology, Oct 1998 Beijing, China, International Academic Publisher, Beijing 13 S Tsivilis G Kakali, E Aggeli, M Bati, "Hydration products of C3A, C3S and Portland cement ", Cement and Concrete Research 30 (2000) 1073– 1077 14 Sophie Husson Jean Pera, Bernard Guilhot (1999), "Influence of finely ground limestone on cement hydration", Cement and Concrete Composites 21 (1999) 99-105 15 Li Buxin (Oct.1998,), "Study on Portland Limestone Cement Performance", Proc Of Fifth Internatinal Symposium on Cement and Concrete Technology 16 M D A Thomas P D Tennis, and W J Weiss, (2014), "State-of-the-Art Report on Use of Limestone in Cements at Levels of up to 15%" 17 T.A.M Mohammed (2002), "Composition and phase mineral variation of Portland cement in Mass Factory Sulaimani – Kurdistan Region NE- Iraq" 18 F MacGregor Miller Vagn Johansen Linda M Hills (2002), "Solving raw material challenges" 19 N Voglis, et al, "Portland-Limestone Cement Their Properties and Hydration Compared to Those of Other Composite Cements", Cement and Concrete Composites 27 (2005), pp 191-196 20 E Sakai and M Daimon, Limestone powder application, Workshop on Cement and Concrete Technology, Hanoi, 1998, p.1-13 21 Nadine Le Bolay, On agglomeration phenomena in ball mills: application to the 84 synthesis of composite materials, Powder Technology 130, 2003, p.450– 455 22 Olesia Mikhailova, Grigory Yakovlev, Irina Maeva, Sergey Senkov Effect of Dolomite Limestone Powder on The Compressive Strength of Concrete, 11th International Conference on Modern Building Materials, Structures and Techniques, MBMST 2013 23 Zajac M; Dienemann W; Bolte G COMPARATIVE EXPERIMENTAL AND VIRTUAL INVESTIGATIONS OF THE INFLUENCE OF CALCIUM AND MAGNESIUM CARBONATES ON REACTING CEMENT 24 Miłosz Szybilskia, Wiesława Nocuń-Wczelik; The effect of dolomite additive on cement hydration; 7th Scientific-Technical Conference Material Problems in Civil Engineering (MATBUD’2015) 25 L.Ranjith Kumar, J.Kiran, P.Rangarajan; Properties of Concrete Incorporating Dolomite Powder; IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE) e-ISSN: 2278-1684,p-ISSN: 2320-334X, Volume 14, Issue Ver II (Mar - Apr 2017), PP 78-80 www.iosrjournals.org 85 ... loại: xi măng poóc lăng xi măng poóc lăng hỗn hợp Xi măng pooc lăng đƣợc nghiền mịn từ clinker xi măng poóc lăng thạch cao; xi măng poóc lăng hỗn hợp đƣợc nghiền mịn từ clinker xi măng poóc lăng, ... KHOA HÀ NỘI Hồng Đình Phú NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG MgO TRONG PHỤ GIA ĐÁ VƠI ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POÓC LĂNG HỖN HỢP Chuyên ngành : KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN... măng Pooc lăng -đá vôi đến 20 TOC≤0,2% CEM II/A-M Xi măng Pooc lăng -đá vơi Ít 20** CEM II/B-L Xi măng Pooc lăng -đá vôi 21 đến 35 TOC≤0,5% CEM II/B-LL Xi măng Pooc lăng -đá vôi 21 đến 35 TOC≤0,2%