Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia tăng dẻo đến công tác của bê tông dùng xi măng Fico1056

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Tống Long Sơn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ PHỤ GIA TĂNG DẺO ĐẾN TÍNH CƠNG TÁC CỦA BÊ TÔNG DÙNG XI MĂNG FICO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Tống Long Sơn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ PHỤ GIA TĂNG DẺO ĐẾN TÍNH CƠNG TÁC CỦA BÊ TÔNG DÙNG XI MĂNG FICO Chuyên ngành : KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN DUY HIẾU PGS.TS HUỲNH ĐĂNG CHÍNH Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xTơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng tôi, số liệu sử dụng phân tích luận văn có nguồn gốc rõ ràng, công bố theo quy định Các kết nghiên cứu luận văn tơi tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn Việt Nam Các kết chưa công bố nghiên cứu khác Tác giả Tống Long Sơn i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, ghi nhớ công ơn cha mẹ sinh thành, nuôi nấng, dạy dỗ nên người, tạo điều kiện cho học hành đến nơi đến chốn Cảm ơn gia đình ln bên tơi, hỗ trợ động viên tơi gặp khó khăn Em xin chân thành cám ơn PGS.TS Nguyễn Duy Hiếu PGS.TS Huỳnh Đăng Chính tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm cho em suốt thời gian thực đề tài Tôi cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo Công ty Cổ Phần Xi măng FICO, Lãnh đạo Nhà máy Xi măng Tây Ninh tạo điều kiện thuận lợi để tham gia chương trình đào tạo Thạc sĩ SILICAT, học tập nghiên cứu Tôi xin cảm ơn Anh chị em đồng nghiệp Phòng Quản lý Chất lượng Nhà máy Xi măng Tây Ninh Phân xưởng sản xuất clinker tạo điều kiện hỗ trợ tơi hồn thành đề tài luận văn Mặc dù nỗ lực thực đề tài nhiên cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận thơng cảm quý Thầy cô Xin chân thành cám ơn! Tây Ninh, ngày tháng Người thực Tống Long Sơn ii năm 2018 CÁC QUY ƯỚC VIẾT TẮT STT Ký hiệu Nội dung PGHH Phụ gia hóa học LS Ligno Sunphonat NFS Naphtalen formandehyt sunphonat MFS Melamine formandehyt sunphonat PCA Poly cacboxylat X/N Tỷ lệ xi măng nướ c Dmax Kích thước cốt liệu l ớn Mdl Mô đun độ lớn cốt liệu nhỏ VLXD Vật liệu xây dựng 10 PC Xi măng poóclăng 11 PCB Xi măng poóc lăng hỗn hợp 12 ACI American Concrete Institue 13 ASTM American Society for Testing and Materials 14 CLS Hợp chất lignosunphonat canxi iii DANH MỤC BẢNG Bảng Kết phân tích thành phần nguyên tố phụ gia siêu dẻo [19] ……… 22 Bảng Thành phần khoáng xi măng tính chất chúng ………………………31 Bảng Thành phầ n cấp phối bê tông, loạ i xi măng,phụ gia độ sụt hỗn hợp .36 Bảng Ảnh hưởng c loại xi măng loại phụ gia đến tính chất bê tơng [19] .39 Bảng Cường độ nén Bê tơng có sử dụng phụ gia siêu dẻo gốc naphthalene sunphonate[3] ………………………………………………………………… 40 Bảng Các tính k ỹ thuật phụ gia hóa học theo TCVN 8826:2011[15] .45 Bảng Các tính k ỹ thuật phụ gia hóa học theo AS 1472.1-2000…………46 Bảng Một số loại phụ gia giảm nước sử dụng cơng trình Việt Nam 51 Bảng Chỉ tiêu kỹ thuật PCB50 FiCO …………………………………………….54 Bảng 10 Thành phần hóa xi măng …………………………………… …………….54 Bảng 11 Thành phần khống clinker …………………………………………….54 Bảng 12 Tính chất lý đá dăm …………………………………………….56 Bảng 13 Kết thí nghiệm cát ……………………………………………………57 Bảng 14 Kết đo độ chảy vữa có phụ gia tăng dẻo Sikament R4 ……… 62 Bảng 15 Kết độ chảy vữa xi măng có phụ gia Glenium 135……………… 64 Bảng 16 Kết thí nghiệm tính chất hỗn hợp bê tơng có phụ gia ……… 66 Bảng 17 Kết thí nghiệm cường độ bê tơng mẫu giảm nước có phụ gia….72 iv DANH MỤC HÌNH Hình Ảnh hưởng c lượng dùng nước đến tính cơng tác hỗn hợp Bê tơng [1] Hình Quan hệ lượng nước tiêu chuẩn khối lượng riêng xi măng [1] Hình Quan hệ cường độ tương đối tỷ lệ N/X [1] 12 Hình Quan hệ cường độ chịu nén xi măng với t ỷ lệ gel/khoảng trống [1] 14 Hình Quan hệ cường độ độ rỗng [1] 15 Hình Ảnh hưởng c loại nguồn gốc đá đến cường độ chịu nén bê tơng [1] 16 Hình Sự phát triển cường độ theo thời gian loại cốt liệu [1] 16 Hình Quan hệ tỷ lệ cốt liệu/XM tuổi ngày với tỷ lệ N/X [1] 17 Hình Quan hệ cường độ chịu kéo t ỷ lệ thể tích cốt liệu [1] 17 Hình 10 Quan hệ cường độ tương đối gi ữa tỷ lệ NX thời gian [4] 18 Hình 11 Sự phát triển cường độ theo thời gian [4] 18 Hình 12 Mơ hình hấp phụ phụ gia hóa dẻo (LSF,NFS, MFS) 26 Hình 13 Mơ hình hấp phụ phụ gia siêu dẻo PCA 26 Hình 14 Khả hấp phụ khoáng chất siêu dẻo SMF [19] 27 Hình 15 Đường đẳng nhiệt hấp phụ PNS loại xi măng khác [19] 27 Hình 16 Ảnh hưởng củ a khối lượng phân tử PGSD đến điện zeta [19] 28 Hình 17 Ảnh hưởng loại, lượng dùng phụ gia đến th ế điện zeta [19] 28 Hình 18 Sơ đồ quan h ệ thay đổi thành phần thay đổi tính chất bê tơng 31 Hình 19 Biểu đồ ảnh hưởng loại xi măng phụ gia siêu dẻo đến độ tách nước hỗn hợp Bê tông [19] 37 Hình 20 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trì độ sụt hỗn hợp bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo gốc Naphthalenesunphonate [19] 43 v Hình 21 Sơ đồ thực nghiệm độ chảy vữa 59 Hình 22 Sơ đồ thực nghiệm ảnh hưởng phụ gia đến hỗn hợp bê tông 60 Hình 23 Ảnh hưởng phụ gia R4 đến độ chảy hỗn vữa 63 Hình 24 Ảnh hưởng phụ gia G 135 đến độ chảy hỗn vữa 64 Hình 25 Ảnh hưởng hai loại phụ gia G135 R4 lên độ chảy vữa xi măng65 Hình 26 ảnh hưởng phụ gia R4 lên độ sụt hỗn hợp bê tơng 67 Hình 27 ảnh hưởng phụ gia R4 lên độ sụt hỗn hợp bê tơng 68 Hình 28 Ảnh hưởng phụ gia R4 lên thời gian động kết hỗn hợp bê tơng 69 Hình 29 Ảnh hưởng phụ gia R4 lên thời gian động kết hỗn hợp bê tơng 70 Hình 30 Ảnh hưởng phụ gia lên cường độ bê tông (nước khơng đổi) 71 Hình 31 Ảnh hưởng phụ gia R4 lên cường độ bê tông giảm nước 73 Hình 32 Ảnh hưởng phụ gia G135 lên cường độ bê tông giảm nước 73 vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH v MỤC LỤC vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Ý nghĩa thực tế đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu bê tông: 1.1.1 1.1.2 1.1.3 Định nghĩa phân loạ i bê tông Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất hỗn h ợp bê tơng Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông 10 1.2 Phụ gia giả m nước dùng cho bê tông 19 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 Khái niệm phụ gia giảm nước 19 Phân loại phụ gia giảm nước 19 Cơ chế tác động ph ụ gia giảm nước 23 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu sử dụng phụ gia 29 Đánh giá hiệu c phụ gia: 43 1.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng phụ gia giảm nước giới 47 1.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng phụ gia giảm nước Việt Nam 48 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 54 2.1 Nguyên vật liệu hóa chất 54 2.1.1 Xi măng: Xi măng PCB 50 Tây Ninh với tiêu k ỹ thuật 54 vii 2.1.2 2.1.3 2.1.4 Phụ gia 55 Cốt liệu 56 Nước 58 2.2 Phương pháp nghiên cứu 58 2.2.1 2.2.2 Chương Khảo sát ảnh hưởng c phụ gia đến độ chảy vữa xi măng Fico 59 Khảo sát ảnh hưởng c phụ gia đến tính chất hỗn hợp bê tơng 60 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 62 3.1 Khảo sát ảnh hưởng phụ gia đến độ chảy vữa 62 3.1.1.Xác định điểm bảo hòa phụ gia tăng dẻo Sikament R4 vữa dùng xi măng Fico 62 3.1.2.Xác định điểm bảo hòa phụ gia siêu dẻo Glenium 135 vữa dùng xi măng Fico 63 3.1.3.So sánh ảnh hưởng hai loại phụ gia lên độ chảy vữa 65 3.2 Khảo sát ảnh hưởng phụ gia đến tính chất hỗn hợp bê tông 66 3.2.1.Khảo sát ảnh hưởng phụ gia đến tính cơng tác hỗn hợp bê tông (khi giữ nguyên lượng nước ban đầu) 66 3.2.2.Khảo sát khả giảm lượng nước mà giữ độ s ụt cho hỗn hợp bê tông xi măng Fico dùng loại phụ gia R4 G135 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 viii Phụ gia G135 thời gian đông kết hỗn hợp bê tông 35.00 Thời gian, 30.00 25.00 20.00 15.00 Bắt đầu đông kết 10.00 Kết thúc đông kết 5.00 0.00 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 % Phụ gia G135 Hình 29 Ảnh hưởng phụ gia R4 lên thời gian động kết hỗn hợp bê tơng Qua hình 28 hình 29, ta nhận thấy thời gian đơng kết hỗn hợp bê tông tăng tuyến tính với tỉ lệ phụ gia thêm vào hỗn hợp Có thể dùng ngun tắc để dự đốn thời gian đông kết củ a hỗn hợp bê tông theo tỷ lệ dùng phụ gia hóa dẻo Trong đó, phụ gia G135 kéo dài thời gian ninh kết bê tông so với phụ gia R4 Sở dĩ có tượng chất hóa học chế hoạt động hai loại phụ gia có điểm khác Đối với R4 có gốc lignoSulfonat chế giảm độ nhớt cho hệ phân tán xi măng diễn lực đẩy tĩnh điện Đối với G135 có gốc polycarboxylate ether chế giảm độ độ nhớt cho hệ phân tán xi măng diễn vừa lực đẩ y tĩnh điện vừa lực đẩ y không gian, nên cho độ linh động hệ mạnh phụ gia R4 Dưới tác động phụ gia làm thay đổi sức căng bề mặt hệ rắn - lỏng, rắn khí, lỏng - khí, làm tăng tính linh động hệ Tuy nhiên chế làm thay đổi đặc tính tạo gel - keo tốc độ ngưng keo (keo tụ) giảm xuống kết kéo dài thời gian đông kết hỗn hợp bê tông 70 Tác dụng phụ gia lên cường độ nén bê tông Ta biểu diễn ảnh hưởng phụ gia tăng dẻo R4 phụ gia siêu dẻo G135 tới cường độ bê tơng qua đồ thị hình 30 Phụ gia cường độ bê tông (giữ nguyên lượng nước) Cường độ nén 28 ngày, Mpa 60 50 40 30 R4 20 G135 10 0 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 % PG Hình 30 Ảnh hưởng phụ gia lên cường độ bê tông (nước khơng đổi) Trong hình 30, ta nhận thấy: Khi dùng phụ gia siêu dẻo G135 khoảng tỉ lệ 0.4 – 1.4% giúp tăng độ sụt hỗn hợp bê tông dùng xi măng Fico đảm bảo cường độ mẫu không phụ gia Khi dùng tỉ lệ này, độ sụt hỗn hợp bê tơng có tăng cường độ giảm bắt đầu có phân tầng tách nước Khi dùng phụ gia tăng dẻo R4 khoảng tỉ lệ 0.4-1%, cường độ bê tông không thay đổi nhiều so với mẫu đối chứng Khi dùng tỉ lệ 1% cường độ bê tơng bắt đầu giảm dần có phân tầng, tách nước Bên cạnh đó, R4 giúp tăng độ sụt cho hỗn hợp bê tông dùng xi măng Fico với tỉ lệ lớn 0.6% Có thể nói khoảng tỉ lệ hợp lý dùng R4 để tăng độ sụt bê tông dùng xi măng Fico 0.6 – 1% 71 3.2.2 Khảo sát khả giảm lượng nước mà giữ độ sụt cho hỗn hợp bê tông xi măng Fico dùng loại phụ gia R4 G135 Sử dụng phối liệu có sẳn TCVN 8826:2011, bao gồm: X 310 kg, cát 765 kg, đá (10~20) 740 kg, đá (5~10) 400kg 235 lít nước (điều nh nướ c cho hỗn h ợp có SN= 90±10 mm để khảo sát khả giảm nước cho hỗn hợp có phụ gia hóa dẻo) Sử dụng biện pháp thực nghiệm “Xác định độ sụt”-3106:1993, “Xác định thời gian ninh kết bê tông”-8826:2011-Phụ lục A “Xác định cường độ nén bê tông”3118:1993, ta có đượ c bảng 17 sau: Bảng 17 Kết thí nghiệm cường độ bê tơng mẫu giảm nước có phụ gia Cấp phối cho m3 bê tơng dùng PCB50 với phụ gia hóa dẻo Độ sụt Lượng nước R28 ban đầu (MPa) % giảm (lít) Ghi mm TT Loại PG % PG/XM MĐC 0 235.00 90 44 0.4 223.25 80 46 0.6 216.20 90 47 0.8 10 211.50 80 48 20 188.00 80 52 1.2 20 188.00 100 52 1.4 25 176.25 90 55 1.6 30 164.50 80 58 0.4 25 176.25 90 55 0.6 30 164.50 90 58 10 0.8 30 164.50 100 58 30 164.50 100 58 12 1.2 35 152.75 90 61 13 1.4 35 152.75 90 61 14 1.6 38 145.70 80 64 11 R4 G135 72 Ta biểu diễn ảnh hưởng phụ gia tăng dẻo R4 phụ gia siêu dẻo G135 lên khả giảm nước hỗn hợp bê tông cường độ bê tông đồ thị qua hình 31 hình 32 sau 35 70 30 60 25 50 20 40 15 30 10 20 10 Cường độ nén, Mpa % nước giảm R4 - cường độ bê tông giảm nước % giảm R28 (MPa) 0 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 % PG R4 Hình 31 Ảnh hưởng phụ gia R4 lên cường độ bê tông giảm nước 40 70 35 60 % nước giảm 30 50 25 40 20 30 15 10 20 10 Cường độ nén, Mpa G135 - cường độ bê tông giảm nước % giảm R28 (MPa) 0 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 % PG G135 Hình 32 Ảnh hưởng phụ gia G135 lên cường độ bê tơng giảm nước 73 Qua hình 31 hình 32, ta nhận thấy qua bước phụ gia thêm vào giúp giảm lượng nước trộn bê tông giữ nguyên độ sụt so với mẫu không phụ gia Việc giảm lượng nước nhào trộn giúp giảm lượng nước thừa cấu trúc bê tông sau q trình ninh kết bê tơng, làm tăng chất lượng bê tông Ta nhận thấy, cường độ nén mẫu tăng dần theo lượng nước giảm trình trộn bê tông, tuân theo quy luật Bolomay- Skramtaev Các mẫu bê tơng dùng xi măng Fico có sử dụng phụ gia siêu dẻo G135 cho khả giảm nước cao mà giữ độ sụt hỗ n hợp, mẫu đồng dẻo dễ đúc so với mẫu bê tơng có sử dụng phụ gia R4 Lý giải cho kết chất hoạt độ ng bề mặt G135 mạnh R4 cấu trúc nhánh phức tạp Tác động giảm nội ma sát, tăng độ lưu động hỗn hợp bê tông G135 mạnh đáng kể so v ới R4 với t ỷ lệ sử dụng 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua nghiên cứu lý thuyết bê tông, phụ gia bê tông thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng phụ gia tăng dẻo Sikament R4 Phụ gia siêu dẻo Glenium®135 Suretec đến vữa xi măng bê tơng dùng xi măng Fico, ta có số kết luận sau: Điểm bảo hòa phụ gia hóa dẻo xi măng PCB50 Fico Sikament R4 1.6% G135 0.8% (tính theo lượng dùng xi măng) Cả hai loại phụ gia tác dụng kéo dài thời gian ninh kết bê tơng, độ sụt hỗn hợp trì tốt Sử dụng phụ gia G135 khoảng 0.4 – 1.4% phụ gia R4 khoảng 0.6 – 1% để tăng độ sụt hỗn hợp bê tông dùng xi măng Fico mà không ảnh hưởng nhiều đến cường độ nén bê tông Phụ gia G135 giúp hỗn hợp giảm đến 38% lượng nước phụ gia R4 giúp hỗn hợp giảm đến 30% lượng nước trộn Do phụ gia G135 giúp giảm nước trộn hỗn hợp cao, mẫu đồng dễ đúc so với phụ gia R4 Khi dùng phụ gia Sikament R4 phụ gia Glenium®135 để giảm nước nhằm tăng chất lượng bê tơng dùng xi măng Fico cần lưu ý đến tính nhớt dẻo bám dính hỗn hợp bê tơng Các mẫu đảm bảo độ sụt tốt đồng thời có hiệu ứng bám dính dụng cụ thi cơng, khó xúc đúc mẫu tay, nên sử dụng hệ vật liệu nên thi công bê tông máy Kiến nghị Đề tài khảo sát ảnh hưởng hàm lượng phụ gia tăng dẻo R4 phụ gia siêu dẻo G135 lên tính cơng tác hỗn hợp bê tông chất lượng bê tông Tuy nhiên, thời gian nghiên cứu có hạn, đề tài chưa khảo sát hàm lượng bọt khí hỗn hợp bê tông độ rỗng bê tông, độ co ngót bê tơng Do đó, tác giả kiến nghị thực nghiên cứu vi cấu trúc mẫu bê tơng, thí nghiệm xác định lượng bọt khí hỗn hợp 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tấn Q, Nguyễn Thiện Ruệ, Giáo trình cơng nghệ bê tông xi măng tập 1, Nhà xuất giáo dục, 2003 [2] Mai Văn Thành, Nguyễn Đình Lợi, Nghiên cứu chế tạo b ê tông chất lượng cao,Viện vật liệu xây dựng, 2006 [3] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Ngọc Long, Nguyễn Đức Thị Thu Định, Phụ gia hóa chất dùng cho bê tông, Nhà xuất xây dựng, 2004 [4] Phạm Duy Hữu, Công nghệ bê tông b ê tông đặc biệt, Nhà xuất xây dựng, 2005 [5] Tiến Sĩ GS TSKH IU.M Bazenov, P.T.B.Đ.T.T.T.N.T., Công nghệ bê tông 2011 [6] Phùng Văn Lự, Ph ạm Hữu Duy, Phan Khắc Trí, Vật liệu xây dựng, Nhà xuất giáo dục, 1998 [7] TCVN 4030:2003, Xác định khối lượng riêng, độ mịn xi măng [8] TCVN 6017:1995, Xác định độ dẻo tiêu chuẩn, thời gian đông kết tính ổn định thể tích [9] TCVN 6016:1995, Xác định độ bền uố n, nén xi măng [10] TCVN 7572:2006, Cốt liệu dùng cho bê tông [11] TCVN 3106:1993, Phương pháp xác định độ sụt hỗn hợp bê tông nặng [12] TCVN 3108:1993, Phương pháp xác định khối lượng thể tích c hỗn hợp bê tơng nặng [13] TCVN 3109:1993, Xác định độ tách nướ c tách vữa hỗn hợp bê tông nặng [14] TCVN 3118:1993, Xác định cường độ nén bê tông [15] TCVN 8826:2011, Phụ gia hóa học cho bê tơng [16] ACI 212-4R-93 Guide for the use of high range water reducing [17] ASTM C494/C Chemical Admixtures for concrete [18] Hội thảo quốc tế “Khoa học công nghệ - động lực phát triển bền vững ngành công nghiệp vật liệu xây dựng Việt Nam”, Hà Nội, 22/10/2014 76 [19] N.Spiratos, M.Pagé, N.Mailvaganam, Superplasticizers for concrete fundamentals, technology and practice [20] TCVN 3119:1993, Xác định cường độ u ốn Bê tông [21] TCVN 9338:2012, Xác định thời gian đông kết Bê tông 77 ...g ứng xi măng 1, xi măng xi măng Phụ gia siêu dẻo gốc naphthalene lingo sunlfonate làm tăng độ tách nước cao so với phụ gia siêu dẻo gốc melamine Ảnh hưởng loại xi măng -phụ gia đến tính chất b... R4 phụ gia Glenium 135 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng phụ gia hóa dẻo đến tính cơng tác hỗn hợp bê tông dùng xi măng Fico Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng phụ gia hóa dẻo đến khả giảm nước hỗn hợp bê. ..h thời gian đông kết Một số kết nghiên cứu dùng phụ gia bê tông có độ sụt 5-10cm, lượng dùng xi măng 300kg/m3 kết thời gian đơng kết bê tơng khơng có phụ gia 7-8 Dùng phụ gia lignosuphonat canx