Bài giảng: Vật liệu xây dựng docx

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com BÀI MỞ ĐẦU I Tầm quan trọng vật liệu Trong công tác xây dựng vật liệu đóng vai trị chủ yếu Vật liệu yếu tố định chất lượng, giá thành thời gian thi cơng cơng trình Thơng thường chi phí vật liệu xây dựng chiếm tỷ lệ tương đối lớn tổng giá thành xây dựng: 75 - 80% cơng trình dân dụng cơng nghiệp, 70-75% cơng trình giao thơng, 50 - 55% cơng trình thủy lợi II Sơ lược tình hình phát triển ngành sản xuất vật liệu xây dựng Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật nói chung, ngành vật liệu xây dựng phát triển từ thô sơ đến đại, từ giản đơn đến phức tạp, chất lượng vật liệu ngày nâng cao Từ xưa loài người biết dùng loại vật liệu đơn giản có thiên nhiên đất, rơm rạ, đá, gỗ v.v để xây dựng nhà cửa, cung điện, thành quách, cầu cống Ở nơi xa núi đá, người ta biết dùng gạch mộc, dần sau biết dùng gạch ngói đất sét nung Để gắn viên đá, gạch rời rạc lại với nhau, từ xưa người ta biết dùng số chất kết dính rắn khơng khí vơi, thạch cao Do nhu cầu xây dựng cơng trình tiếp xúc với nước nằm nước, người ta nghiên cứu tìm chất kết dính mới, có khả rắn nước, chất kết dính hỗn hợp gồm vơi rắn khơng khí với chất phụ gia hoạt tính, sau phát minh vơi thủy đến đầu kỷ 19 phát minh xi măng pooc lăng Đến thời kỳ người ta sản xuất sử dụng nhiều loại vật liệu kim loại, bê tông cốt thép, bê tơng ứng lực trước, gạch silicat, bê tơng xỉ lị cao v.v Kỹ thuật sản xuất sử dụng vật liệu giới vào năm cuối kỷ 20 đầu kỷ 21 đạt đến trình độ cao, nhiều phương pháp cơng nghệ tiên tiến áp dụng nung vật liệu gốm lò nen, nung xi măng lò quay với nhiên liệu lỏng, sản xuất cấu kiện bê tơng dự ứng lực với kích thước lớn, sản xuất vật liệu ốp lát gốm granit phương pháp ép bán khô v.v Ở Việt Nam từ xưa có cơng trình gỗ, gạch đá xây dựng cơng phu, ví dụ cơng trình đá thành nhà Hồ (Thanh Hóa), cơng trình đất Cổ Loa (Đơng Anh - Hà Nội) Nhưng suốt thời kỳ phong kiến thực dân thống trị, kỹ thuật vật liệu xây dựng không đúc kết, đề cao phát triển, sau chiến thắng thực dân Pháp (1954) kể từ ngành xây dựng Việt Nam đời (29.4.1958) đến ngành công nghiệp vật liệu xây dựng phát triển nhanh chóng Trong 45 năm, từ vật liệu xây dựng truyền thống gạch, ngói, đá, cát, xi măng, ngày ngành vật liệu xây dựng Việt Nam bao gồm hàng trăm chủng loại vật liệu khác nhau, từ vật liệu thông dụng đến vật liệu cao cấp với chất lượng tốt, có đủ mẫu mã, kích thước, màu sắc đáp ứng nhu cầu xây dựng nước hướng xuất Nhờ có đường lối phát triển kinh tế đắn Đảng, ngành vật liệu xây dựng trước bước, phát huy tiềm năng, nội lực sử dụng nguồn tài nguyên Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com phong phú, đa dạng với sức lao động dồi dào, hợp tác, liên doanh, liên kết ngồi nước, ứng dụng cơng nghệ tiên tiến, kỹ thuật đại giới vào hoàn cảnh cụ thể nước ta, đầu tư, liên doanh với nước xây dựng nhiều nhà máy khắp ba miền xi măng Bút Sơn (1,4 triệu tấn/năm), xi măng Chinfon - Hải Phòng (1,4 triệu tấn/năm), xi măng Sao Mai (1,76 triệu tấn/năm), xi măng Nghi Sơn (2,27 triệu tấn/năm) Về gốm sứ xây dựng có nhà máy ceramic Hữu Hưng, Thanh Thanh, Thạch Bàn, Việt Trì, Đà Nẵng, Đồng Tâm, Taicera ShiJar v.v Năm 1992 sản xuất 160.000 m2 loại Ceramic tráng men ốp tường 100 x 100 mm, năm 2002 cung cấp cho thị trường 15 triệu m2 loại: 300x300, 400x400, 500x500 mm Một thành tựu quan trọng ngành gốm sứ xây dựng phát triển đột biến sứ vệ sinh Hai nhà máy sứ Thiên Thanh Thanh Trì nghiên cứu sản xuất sứ từ nguyên liệu nước, tự vay vốn đầu tư trang bị dây chuyền công nghệ tiên tiến, thiết bị đại đưa sản lượng hai nhà máy lên 800000 sản phẩm/năm Nếu kể sản lượng liên doanh năm 2002 sản xuất 1405 triệu sản phẩm sứ vệ sinh có chất lượng cao Về kính xây dựng có nhà máy kính Đáp Cầu, với sản phẩm kính phẳng dày -5 mm, kính phản quang, kính màu, kính an tồn, gương soi đạt sản lượng 7,2 triệu m2 năm 2002 Ngoài loại vật liệu trên, sản phẩm vật liệu trang trí hồn thiện đá ốp lát thiên nhiên sản xuất từ đá cẩm thạch, đá hoa cương, sơn silicat, vật liệu chống thấm, vật liệu làm trần, vật liệu lợp phát triển với tốc độ cao, chất lượng ngày cải thiện Tuy nhiên, bên cạnh nhà máy vật liệu xây dựng đầu tư với công nghệ tiên tiến, thiết bị đại cịn nhiều nhà máy phải trì cơng nghệ lạc hậu, thiết bị q cũ, chất lượng sản phẩm không ổn định Phương hướng phát triển ngành công nghệ vật liệu thời gian tới phát huy nội lực nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú, lực lượng lao động dồi dào, tích cực huy động vốn dân, tăng cường hợp tác nước, nước, đầu tư phát triển nhiều công nghệ tiên tiến, sản xuất mặt hàng thay hàng nhập vật liệu cao cấp, vật liệu cách âm, cách nhiệt, vật liệu trang trí nội thất, hoàn thiện để tạo lập thị trường vật liệu đồng phong phú, thỏa mãn nhu cầu toàn xã hội với tiềm lực thị trường to lớn nước, đủ sức cạnh tranh, hội nhập thị trường khu vực giới Mục tiêu đến năm 2010 sản xuất 40-45 triệu xi măng, 40-50 triệu m2 gạch men lát nền, ốp tường, 4-5 triệu sản phẩm sứ vệ sinh với phụ kiện đồng bộ, 80-90 triệu m2 kính xây dựng loại, 18 -20 tỷ viên gạch, 30-35 triệu m2 lợp, 35- 40 triệu m3 đá xây dựng, triệu m2 đá ốp lát, 50.000 cách âm, cách nhiệt, bông, sợi thủy tinh, vật liệu mới, vật liệu tổng hợp III Phân loại vật liệu xây dựng Vật liệu xây dựng phân theo cách chính: 1.Theo chất Theo chất vật liệu xây dựng phân loại sau đây: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com (1) Vật liệu vô bao gồm loại vật liệu đá thiên nhiên, loại vật liệu nung, chất kết dính vơ cơ, bê tơng, vữa loại vật liệu đá nhân tạo không nung khác (2) Vật liệu hữu cơ: bao gồm loại vật liệu gỗ, tre, loại nhựa bitum guđrông, loại chất dẻo, sơn, vecni v.v (3) Vật liệu kim loại: bao gồm loại vật liệu sản phẩm gang, thép, kim loại màu hợp kim 2.Theo nguồn gốc Theo nguồn gốc vật liệu xây dựng phân nhóm chính: vật liệu đá nhân tạo vật liệu đá thiên nhiên Theo tính tốn, vật liệu sử dụng cơng trình xây dựng có tới 90% vật liệu đá nhân tạo gần 10% vật liệu khác Vật liệu đá nhân tạo nhóm vật liệu phong phú đa dạng, chúng phân thành nhóm phụ: vật liệu đá nhân tạo không nung vật liệu đá nhân tạo nung Vật liệu đá nhân tạo khơng nung: nhóm vật liệu mà rắn chúng xảy nhiệt độ không cao hình thành cấu trúc kết biến đổi hóa học hóa lý chất kết dính, trạng thái dung dịch (phân tử, keo, lỏng rắn, pha loãng đậm đặc) Vật liệu đá nhân tạo nung: nhóm vật liệu mà rắn xảy chủ yếu q trình làm nguội dung dịch nóng chảy Dung dịch đóng vai trị chất kết dính Đối với vật liệu đá nhân tạo thay đổi thành phần hạt cốt liệu, thành phần khống hóa chất kết dính, phương pháp công nghệ loại phụ gia đặc biệt làm thay đổi điều chỉnh cấu trúc tính chất vật liệu Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CHƯƠNG I CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Phân loại tính chất vật liệu xây dựng (VLXD) Quá trình làm việc kết cấu cơng trình, vật liệu phải chịu tác dụng tải trọng bên ngồi mơi trường xung quanh Tải trọng gây biến dạng ứng suất vật liệu Do đó, để kết cấu cơng trình làm việc an tồn trước tiên vật liệu phải có tính chất học theo u cầu Ngồi ra, vật liệu cịn phải có đủ độ bền vững chống lại tác dụng vật lý hóa học mơi trường Trong số trường hợp vật liệu cịn có số u cầu riêng nhiệt, âm, chống phóng xạ v.v Như vậy, yêu cầu tính chất vật liệu đa dạng Song để nghiên cứu sử dụng vật liệu, phân tính chất thành nhóm như: nhóm tính chất đặc trưng cho trạng thái cấu trúc, nhóm tính chất vật lý, tính chất học, tính chất hóa học số tính chất mang ý nghĩa tổng hợp khác tính cơng tác, tính tuổi thọ v.v Các tham số đặc trưng cho trạng thái cấu trúc vật liệu tính chất đặc trưng cho q trình cơng nghệ, thành phần pha, thành phần khống hóa, thí dụ khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ rỗng, độ đặc, độ mịn, v.v Những tính chất vật lý xác định mối quan hệ vật liệu với môi trường tính chất có liên quan đến nước, đến nhiệt, điện, âm, tính lưu biến vật liệu nhớt, dẻo Những tính chất học xác định quan hệ vật liệu với biến dạng phá hủy tác dụng tải trọng cường độ, độ cứng, độ dẻo v.v Các tính chất hóa học có liên quan đến biến đổi hóa học độ bền vững vật liệu tác dụng nhân tố hóa học Để tránh ảnh hưởng yếu tố khách quan q trình thí nghiệm, tính chất vật liệu phải xác định điều kiện phương pháp chuẩn theo quy định tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam Khi tính chất xác định tính chất tiêu chuẩn Ngồi tiêu chuẩn nhà nước tiêu chuẩn cấp ngành, cấp Các tiêu chuẩn bổ sung chỉnh lí tùy theo trình độ sản xuất yêu cầu sử dụng vật liệu Hiện nước ta, số loại VLXD chưa có tiêu chuẩn yêu cầu kỹ thuật quy định dùng tiêu chuẩn nước 1.1.2 Quan hệ cấu trúc tính chất Cấu trúc vật liệu biểu thị mức: cấu trúc vĩ mô (cấu trúc quan sát mắt thường), cấu trúc vi mơ (chỉ quan sát kính hiển vi) cấu trúc hay cấu tạo chất (phải dùng thiết bị quan sát nghiên cứu kính hiển vi điện tử, phân tích rơngen) Cấu trúc vĩ mô Bằng mắt thường người ta thể phân biệt dạng cấu trúc như: đá nhân tạo đặc, cấu trúc tổ ong, cấu trúc dạng sợi, dạng lớp, dạng hạt rời Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Vật liệu đá nhân tạo đặc phổ biến xây dựng bê tông nặng, gạch ốp lát, gạch silicat Những loại vật liệu thường có cường độ, khả chống thấm, chống ăn mòn tốt loại vật liệu rỗng loại, nặng tính cách âm, cách nhiệt Bằng mắt thường nhìn thấy liên kết thơ nó, ví dụ: thấy lớp đá xi măng liên kết với hạt cốt liệu, độ dày lớp đá, độ lớn hạt cốt liệu: phát hạt, vết rạn nứt lớn, v.v Vật liệu cấu tạo rỗng vật liệu có lỗ rỗng lớn bê tơng khí, bê tông bọt, chất dẻo tổ ong vật liệu có lỗ rỗng bé (vật liệu dùng đủ nước, dùng phụ gia cháy) Loại vật liệu có cường độ, độ chống ăn mòn vật liệu đặc loại, khả cách nhiệt, cách âm tốt Lượng lỗ rỗng, kích thước, hình dạng, đặc tính phân bố lỗ rỗng có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật liệu Vật liệu có cấu tạo dạng sợi, gỗ, sản phẩm có từ bơng khống bơng thủy tinh, sợi gỗ ép v.v có cường độ, độ dẫn nhiệt tính chất khác khác theo phương dọc theo phương ngang thớ Vật liệu có cấu trúc dạng lớp, đá phiến ma, diệp thạch sét v.v vật liệu có tính dị hướng (tính chất khác theo phương khác nhau) Vật liệu hạt rời cốt liệu cho bê tông, vật liệu dạng bột (xi măng, bột vơi sống) có tính chất công dụng khác tùy theo thành phần độ lớn trạng thái bề mặt hạt Cấu trúc vi mơ vật liệu cấu tạo tinh thể hay vơ định hình Cấu tạo tinh thể vơ định hình hai trạng thái khác chất Ví dụ oxyt silic tồn dạng tinh thể thạch anh hay dạng vơ định hình (opan) Dạng tinh thể có độ bền độ ổn định lớn dạng vô định hình SiO2 tinh thể khơng tương tác với Ca(OH)2 điều kiện thường, SiO2 vơ định hình lại tương tác với Ca(OH)2 nhiệt độ thường Cấu tạo bên chất cấu tạo ngun tử, phân tử, hình dạng kích thước tinh thể, liên kết nội chúng Cấu tạo bên chất định cường độ, độ cứng, độ bền nhiệt nhiều tính chất quan trọng khác Khi nghiên cứu chất có cấu tạo tinh thể, người ta phải phân biệt chúng dựa vào đặc điểm mối liên kết phần tử để tạo mạng lưới không gian Tùy theo kiểu liên kết, mạng lưới hình thành từ nguyên tử trung hòa (kim cương, SiO2) ion (CaCO3 , kim loại), phân tử (nước đá) Liên kết cộng hóa trị hình thành từ đôi điện tử dùng chung, tinh thể chất đơn giản (kim cương, than chì) hay tinh thể hợp chất gồm hai nguyên tố (thạch anh) Nếu hai nguyên tử giống cặp điện tử dùng chung thuộc hai nguyên tử Nếu hai ngun tử có tính chất khác cặp điện tử bị lệch phía ngun tố có tính chất kim mạnh hơn, tạo liên kết cộng hóa trị có cực (H2O) Những vật liệu có liên kết dạng có cường độ, độ cứng cao khó chảy Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Liên kết ion hình thành tinh thể vật liệu mà nguyên tử tương tác với nhường điện tử cho hình thành ion âm ion dương Các ion trái dấu hút để tạo phân tử Vật liệu xây dựng có liên kết loại (thạch cao, anhiđrit) có cường độ độ cứng thấp, khơng bền nước, loại VLXD thường gặp canxit, fenspat với tinh thể phức tạp gồm tinh thể gồm liên kết cộng hóa trị liên kết ion Bên 2− ion phức tạp CO liên kết cộng hóa trị Nhưng liên kết với Ca2+ liên kết ion (CaCO3) có cường độ cao Liên kết phân tử hình thành chủ yếu tinh thể chất có liên kết cộng hóa trị Liên kết silicat liên kết phức tạp, tạo thành từ khối mặt SiO4 liên kết với đỉnh chung (những nguyên tử oxi chung) tạo thành mạng lưới không gian ba chiều với tính chất đặc biệt cho VLXD Điều cho phép coi chúng polime vơ 1.1.3 Quan hệ thành phần tính chất Vật liệu xây dựng đặc trưng thành phần: Hóa học, khống vật thành phần pha Thành phần hóa học biểu thị % hàm lượng oxyt có vật liệu Nó cho phép phán đốn hàng loạt tính chất VLXD: tính chất chịu lửa, bền sinh vật, đặc trưng học đặc tính kỹ thuật khác Riêng kim loại hợp kim thành phần hóa học tính % ngun tố hóa học Thành phần hóa học xác định cách phân tích hóa học (kết phân tích biểu diễn dạng oxyt) Các oxyt vật liệu vô liên kết với thành muối kép, gọi thành phần khoáng vật Thành phần khoáng vật Thành phần khống vật định tính chất vật liệu Khoáng 3CaO.SiO2 3CaO.Al2O3 xi măng pooc lăng định tính đóng rắn nhanh, chậm xi măng, khống 3Al2O3 2SiO2 định tính chất vật liệu gốm Biết thành phần khoáng vật ta ta phán đốn tương đối xác tính chất VLXD Việc xác định thành phần khoáng vật phức tạp, đặc biệt mặt định lượng Vì người ta phải dùng nhiều phương pháp để hỗ trợ cho : phân tích nhiệt vi sai, phân tích phổ rơnghen, laze, kính hiển vi điện tử v.v Thành phần pha Đa số vật liệu làm việc tồn pha rắn Nhưng vật liệu chứa lượng lỗ rỗng, bên ngồi pha rắn cịn chứa pha khí (khi khơ) pha lỏng (khi ẩm) Tỉ lệ pha vật liệu có ảnh hưởng đến chất lượng nó, đặc biệt tính chất âm, nhiệt, tính chống ăn mịn, cường độ v.v Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Thành phần pha biến đổi trình cơng nghệ tác động mơi trường Sự thay đổi pha làm cho tính chất vật liệu thay đổi Ví dụ nước chứa nhiều lỗ rỗng vật liệu ảnh hưởng xấu đến tính chất nhiệt, âm cường độ vật liệu, làm cho vật liệu bị nở v.v Ngồi vật liệu rắn, xây dựng cịn loại vật liệu phổ biến trạng thái nhớt dẻo Các chất kết dính nhào trộn với dung mơi (thường nước), chưa rắn có cấu trúc phức tạp biến đổi theo thời gian: giai đoạn đầu trạng thái dung dịch, sau trạng thái keo Trạng thái định tính chất chủ yếu hỗn hợp Trong hệ keo, hạt keo gồm có nhân keo, lớp hấp thụ ngồi lớp khuyếch tán Chúng liên kết với lực phân tử, lực ma sát, lực mao dẫn, v.v loại chất kết dính nhào trộn với dung mơi thích hợp cho hệ keo định 1.2 Tính chất vật lý 1.2.1 Các thông số trạng thái Khối lượng riêng Khối lượng riêng vật liệu khối lượng đơn vị thể tích vật liệu trạng thái hồn tồn đặc (khơng có lỗ rỗng) Khối lượng riêng ký hiệu ρ tính theo cơng thức : m ρ= g/cm ; kg/l; kg/m V Trong : m : Khối lượng vật liệu trạng thái khơ, g, kg V : Thể tích hồn tồn đặc vật liệu, cm3, l, m3 Tuỳ theo loại vật liệu mà có phương pháp xác định khác Đối với vật liệu hồn tồn đặc kính, thép v.v , ρ xác định cách cân đo mẫu thí nghiệm, đối vật liệu rỗng phải nghiền đến cỡ hạt < 0,2 mm loại vật liệu rời có cỡ hạt bé (cát, xi măng ) ρ xác định phương pháp bình tỉ trọng (hình 1.1) Khối lượng riêng vật liệu phụ thuộc vào thành phần cấu trúc vi mơ nó, vật liệu rắn khơng phụ thuộc vào thành phần pha Khối lượng riêng Hình 1-1: Bình tỉ trọng vật liệu biến đổi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com phạm vi hẹp, đặc biệt loại vật liệu loại có khối lượng riêng tương tự Người ta dùng khối lượng riêng để phân biệt loại vật liệu khác nhau, phán đốn số tính chất Khối lượng thể tích Khối lượng thể tích vật liệu khối lượng đơn vị thể tích vật liệu trạng thái tự nhiên (kể lỗ rỗng) Nếu khối lượng mẫu vật liệu m thể tích tự nhiên mẫu Vv m (g/cm , kg/m , T/m ) thì: ρ V = VV Bảng 1-1 Hệ số dẫn nhiệt λ, ρ, ρv, Tên VLXD r, (%) 3 (g/cm ) (g/cm ) (kCal/m°Ch) Bê tông 2,4 1,00 2,6 10 -nặng 1,0 0,30 2,6 61,5 -nhẹ 0,5 0,17 2,6 81 -tổ ong Gạch : 1,8 0,69 2,65 3,2 -thường 1,3 0,47 2,65 51 -rỗng ruột 1,4 2,67 2,40 -granit 1,4 0,43 2,7 52 -túp núi lửa Thuỷ tinh: 2,65 0,50 2,65 0,0 -kính cửa sổ 0,30 0,10 2,65 88 -thuỷ tinh bọt Chất dẻo 2,0 0,43 2,0 0,0 -chất dẻo cốt thuỷ tinh 0,015 0,026 1,2 98 -mipo Vật liệu gỗ : 0,15 1,53 67 -gỗ thông 0,5 0,05 1,5 86 -tấm sợi gỗ 0,2 Từ số liệu bảng 1-1, ta thấy: ρv vật liệu xây dựng dao động khoảng rộng Đối với vật liệu loại có cấu tạo khác ρv khác nhau, ρv cịn phụ thuộc vào độ ẩm mơi trường Vì vậy, thực tế buộc phải xác định ρv tiêu chuẩn Việc xác định khối lượng mẫu thực cách cân, cịn Vv tùy theo loại vật liệu mà dùng ba cách sau : mẫu vật liệu có kích thước hình học rõ ràng ta dùng cách đo trực tiếp; mẫu vật liệu khơng có kích thước hình học rõ ràng dùng phương pháp chiếm chỗ chất lỏng; vật liệu rời (xi măng, cát, sỏi) đổ vật liệu từ chiều cao định xuống dụng cụ tích biết trước Dựa vào khối lượng thể tích vật liệu phán đốn số tính chất nó, cường độ, độ rỗng, lựa chọn phương tiện vận chuyển, tính tốn trọng lượng thân kết cấu Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 1.2.2 Đặc trưng cấu trúc Đặc trưng cấu trúc vật liệu xây dựng độ rỗng độ đặc Độ rỗng r (số thập phân, %) thể tích rỗng chứa đơn vị thể tích tự nhiên vật liệu Vr Nếu thể tích rỗng Vr thể tích tự nhiên vật liệu Vv : r = Vv Trong : Vr = Vv-V Vv − V ρ V = 1− = 1− v Do : r = Vr Vv ρ Lỗ rỗng vật liệu gồm lỗ rỗng kín lỗ rỗng hở Lỗ rỗng hở lỗ rỗng thơng với mơi trường bên ngồi Đối với vật liệu dạng hạt phân lỗ rỗng hạt lỗ rỗng hạt Độ rỗng hở (rh ) tỉ số tổng lỗ rỗng chứa nước bão hịa thể tích tự nhiên vật liệu: m − m1 rh = × Vv ρn Trong đó: m1 m2 khối lượng mẫu trạng thái khơ trạng thái bão hịa nước Lỗ rỗng hở thơng với với mơi trường bên ngồi, nên chúng thường chứa nước điều kiện bão hịa bình thường ngâm vật liệu nước Lỗ rỗng hở làm tăng độ thấm nước độ hút nước, giảm khả chịu lực Tuy nhiên vật liệu sản phẩm hút âm lỗ rỗng hở việc khoan lỗ lại cần thiết để hút lượng âm Độ rỗng kín (rk ): rk = r-rh Vật liệu chứa nhiều lỗ rỗng kín cường độ cao, cách nhiệt tốt Độ rỗng vật liệu dao động phạm vi rộng từ đến 98% Dựa vào độ rỗng phán đốn số tính chất vật liệu: cường độ chịu lực, tính chống thấm, tính chất có liên quan đến nhiệt âm Độ đặc (đ) mức độ chứa đầy thể tích vật liệu chất rắn: đ = ρv ρ Như r + đ = ( hay 100%), có nghĩa vật liệu khô bao gồm khung cứng để chịu lực lỗ rỗng khơng khí Độ mịn hay độ lớn vật liệu dạng hạt, dạng bột đại lượng đánh giá kích thước hạt Độ mịn định khả tương tác vật liệu với môi trường (hoạt động hóa học, phân tán mơi trường), đồng thời ảnh hưởng nhiều đến độ rỗng hạt Vì tuỳ theo loại vật liệu mục đích sử dụng người ta tăng hay giảm độ mịn chúng Đối với vật liệu rời xác định độ mịn thường phải quan tâm đến nhóm hạt, hình dạng tính chất bề mặt hạt, độ nhám, khả hấp thụ liên kết với vật liệu khác Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Độ mịn thường đánh giá tỷ diện bề mặt (cm2/g) lượng lọt sàng, lượng sót sàng tiêu chuẩn (%) Dụng cụ sàng tiêu chuẩn có kích thước lỗ phụ thuộc vào loại vật liệu 1.2.3 Những tính chất có liên quan đến mơi trường nước Liên kết nước vật liệu Trong vật liệu chứa lượng nước định Tuỳ theo chất vật liệu, thành phần, tính chất bề mặt đặc tính lỗ rỗng mà mức độ liên kết nước với vật liệu có khác Dựa vào mức độ liên kết đó, nước vật liệu chia thành loại: Nước hoá học, nước hoá lý nước học Nước hoá học nước tham gia vào thành phần vật liệu, có liên kết bền với vật liệu Nước hố học bay nhiệt độ cao (trên 500°C) Khi nước hố học tính chất hóa học vật liệu bị thay đổi lớn Nước hoá lý có liên kết bền với vật liệu, thay đổi tác động điều kiện môi trường nhiệt độ, độ ẩm bay làm cho tính chất vật liệu thay đổi mức độ định Nước học (nước tự do), loại gần khơng có liên kết với vật liệu, dễ dàng thay đổi điều kiện thường Khi nước học thay đổi, không làm thay đổi tính chất vật liệu Độ ẩm Độ ẩm W (%) tiêu đánh giá lượng nước có thật mn vật liệu thời điểm thí nghiệm Nếu khối lượng vật liệu lúc ẩm ma khối lượng vật liệu sau sấy khơ mk thì: m − mk m W= a × 100(%) hay W = n × 100(%) mk mk Trong khơng khí vật liệu hút nước môi trường vào lỗ rỗng ngưng tụ thành pha lỏng Đây trình có tính chất thuận nghịch Trong điều kiện mơi trường vật liệu rỗng độ ẩm cao Đồng thời độ ẩm cịn phụ thuộc vào chất vật liệu, đặc tính lỗ rỗng vào môi trường Ở môi trường không khí áp lực nước tăng (độ ẩm tương đối khơng khí tăng) độ ẩm vật liệu tăng Độ ẩm vật liệu tăng làm xấu tính tính chất nhiệt kỹ thuật, giảm cường độ độ bền, làm tăng thể tích số loại vật liệu Vì tính chất vật liệu xây dựng phải xác định điều kiện độ ẩm định Độ hút nước Độ hút nước vật liệu khả hút giữ nước điều kiện thường xác định cách ngâm mẫu vào nước có nhiệt độ 20 ± 0,5oC Trong điều kiện nước chui vào lỗ rỗng hở, mà độ hút nước luôn nhỏ độ rỗng vật liệu Thí dụ độ rỗng bê tơng nhẹ 50 ÷ 60%, độ hút nước đến 20 ÷ 30% thể tích Độ hút nước xác định theo khối lượng theo thể tích Độ hút nước theo khối lượng tỷ số khối lượng nước mà vật liệu hút vào với khối lượng vật liệu khô Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Dùng dao ẩm miết từ cạnh vào để mép mẫu mỏng nhẵn mặt Đặt mẫu vào thùng giữ mẫu (hình 4-6) đậy nắp kín giữ 24 ± kể từ lúc tạo mẫu Sau lấy khỏi thùng tách mẫu khỏi kính Đặt mẫu lưới thép trên, mẫu lưới thép thùng chưng luộc mẫu (hình 4-7) Sau xếp mẫu, đun sôi nước thùng liền, thời gian từ lúc đun đến lúc sôi không 30 - 40 phút Để mẫu nguội thùng đến nhiệt độ phòng lấy quan sát Khi quan sát thấy mẫu thử bị cong vênh có vết nứt chạy xuyên tâm đến mép xi măng coi khơng ổn định thể tích (hình 8) Nếu mẫu khơng bị cong vênh khơng có vết nứt có chấm nhỏ vài vết nứt mẫu khơng chạy đến mép, xi măng coi có tính ổn định thể tích (hình - 9) Hình 4-8: Mẫu ximăng ổn định thể tích Hình 4-9: Mẫu ximăng khơng ổn định thể tích Ngồi phương pháp xác định tính ổn định thể tích mẫu bánh đa cịn đo độ ổn định thể tích phương pháp Lơsatơlie theo TCVN 6016:1995 Dụng cụ Lơsatơlie (hình -10) có khn đồng đàn hồi có đo Để xác định độ ổn định phương pháp cần chế tạo hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn cho vào khuôn lau dầu, gạt mặt hồ đậy Hình 4-10: Dụng cụ Lơsatơlie khuôn đĩa thuỷ tinh (cũng qt Khn đồng; Tấm kính; 3.Càng khn dầu) Cho khuôn vào buồng ẩm, giữ 24 ±0,5 độ ẩm không nhỏ 98% nhiệt độ 27 ±1oC đo khoảng cách A đầu chóp khn Giữ khn ngập nước, đun dần đến sôi suốt 30 ± phút trì nhiệt độ sơi ± phút Để khuôn nguội đến 27 ± 2oC đo khoảng cách B đầu chóp khn Hiệu số B - A (mm) độ ổn định thể tích Sự tỏa nhiệt Khi nhào trộn với nước hồ xi măng tỏa lượng nhiệt định, lượng nhiệt phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, độ mịn xi măng hàm lượng thạch cao Lượng nhiệt tỏa thủy hoá xi măng có lợi trường hợp thi cơng kết cấu bê tơng mỏng, nhỏ vào mùa lạnh lượng nhiệt làm cho bê tơng rắn nhanh, khơng có lợi thi cơng kết cấu bê tông khối lớn 67 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com điều kiện nhiệt độ môi trường thấp, chúng dễ gây rạn nứt cho cơng trình chênh lệch nhiệt độ bề mặt lịng khối bê tơng Vì cơng trình bêtơng khối lớn phải ý đến kỹ thuật thi công phân đoạn, mặt khác cần thiết phải dùng loại xi măng có hàm lượng thành phần khống C3S C3A thấp loại khống có lượng nhiệt tỏa nhiều Cường độ chịu lực mác xi măng Khái niệm: Xi măng thường dùng để chế tạo bê tông, vữa nhiều loại vật liệu đá nhân tạo khác Trong kết cấu bê tông, vữa vật liệu đá nhân tạo sử dụng xi măng, chúng chịu nén, chịu uốn Cường độ chịu nén chịu uốn vữa xi măng cao cường độ nén uốn bê tông lớn Giới hạn cường độ uốn nén vữa xi măng dùng làm sở để xác định mác xi măng mác xi măng tiêu cần thiết tính thành phần cấp phối bê tông vữa Theo TCVN 6016-1995, mác xi măng xác định theo cường độ chịu uốn mẫu hình dầm kích thước 40 x 40 x 160 mm cường độ chịu nén nửa mẫu hình dầm sau uốn, mẫu thí nghiệm bảo dưỡng điều kiện tiêu chuẩn (1 ngày khuôn môi trường nhiệt độ 27±1°C, độ ẩm không nhỏ 90%, 27 ngày sau nước nhiệt độ 27±1°C) Theo cường độ chịu lực, xi măng pooc lăng gồm mác sau: PC30; PC40; PC50 Trong : PC : Ký hiệu cho xi măng pooc lăng Các trị số 30; 40; 50 giới hạn bền nén sau 28 ngày tính N/mm2, xác định theo TCVN 6016-1995 Trong trình vận chuyển cất giữ, xi măng hút ẩm vón cục, cường độ giảm đi, trước sử dụng xi măng thiết phải thử lại cường độ sử dụng xi măng theo kết kiểm tra không dựa vào mác ghi bao Phương pháp xác định : Mác xi măng xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6016-1995 phương pháp dẻo (phương pháp mềm) Muốn xác định cường độ nén uốn xi măng phải đúc mẫu thử hình lăng trụ tiêu chuẩn (dầm) 40 x 40 x 160 mm vữa xi măng cát với tỷ lệ 1:3 theo khối lượng Tỷ lệ nước/xi măng 0,5 Dùng khuôn tiêu chuẩn thép đúc mẫu, gạt miết phẳng bề mặt mẫu, đặt khn mẫu vào thùng giữ ẩm sau 24 ± tháo khn lấy mẫu ngâm vào nước, thể tích nước chứa thùng phải lần thể tích mẫu thử mực nước phải cao mặt mẫu tối thiểu 5cm, thêm nước để mực nước khơng đổi, 27 ngày lấy mẫu khỏi thùng nước, lau khô mặt mẫu thử cường độ không để chậm 30 phút Hình 4-11: Sơ đồ đặt mẫu uốn Xác định cường độ chịu uốn mẫu thử sau: 68 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Đặt mẫu gối tựa máy thí nghiệm uốn theo sơ đồ (hình 4-11) Sau uốn gãy mẫu, lấy nửa mẫu đem thử cường độ nén sơ đồ (hình 4-12) Cường độ chịu nén mẫu tính cơng Hình 4-12: Sơ đồ đặt mẫu nén thức: P P N Rn = = , F 1600 mm2 Diện tích mặt chịu nén F 16 cm2 Giới hạn cường độ chịu nén vữa xi măng trị số trung bình kết thí nghiệm Từ giới hạn cường độ chịu nén uốn vữa xi măng tìm được, xác định mác xi măng cách so sánh cường độ với loại mác xi măng quy định Ví dụ cường độ nén trung bình nhóm mẫu xi măng sau thí nghiệm 34N/mm2 xi măng thuộc loại PC 30 Ngoài phương pháp dẻo để xác định mác xi măng cịn dùng phương pháp khơ (cứng) với mẫu hình lập phương cạnh 7,07 cm phương pháp thử nhanh với mẫu x x cm Nhưng loại xi măng nước ta dùng phương pháp dẻo để xác định mác theo tiêu chuẩn nhà nước quy định Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu lực xi măng : Cường độ chịu lực xi măng phát triển không đều, ngày đầu đạt 40-50%; ngày đạt 60-70%, ngày sau tốc độ tăng cường độ chậm đi, đến 28 ngày đạt cường độ chuẩn Tuy nhiên điều kiện thuận lợi rắn kéo dài vài tháng chí hàng năm, cường độ cuối vượt gấp - lần cường độ 28 ngày Cường độ đá xi măng tốc độ cứng rắn phụ thuộc vào thành phần khống clinke, độ mịn xi măng, độ ẩm nhiệt độ môi trường, thời gian bảo quản xi măng Thành phần khoáng: Tốc độ phát triển cường độ khoáng khác (hình 13) C3S có tốc độ nhanh nhất, sau ngày đạt đến 70% cường độ 28 ngày, sau chậm lại Trong thời kỳ đầu (đến tuổi 28 ngày) C2S có tốc độ phát triển cường độ chậm thời kỳ sau tốc độ tăng lên vượt xa cường độ C3S Khống C3A loại khống có cường độ thấp lại phát triển nhanh thời kỳ đầu Độ mịn tăng cường độ đá xi măng Hình 4-13 : Sự tăng cường độ tăng mức độ thủy hóa hạt xi khoáng Clinke măng tăng lên 1-C3S; 2-C4FA; 3-C2S; - C3A Độ ẩm nhiệt độ mơi trường rắn có 69 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com ảnh hưởng đến trình rắn đá xi măng giai đoạn đầu q trình rắn thủy hóa, mặt khác q trình thuỷ hố q trình xảy lâu dài Để tạo môi trường ẩm, thực tế dùng phương pháp khác tưới nước, phủ kết cấu bêtông mùn cưa, phoi bào hay cát ẩm, v.v Thời gian bảo quản xi măng kho dài cường độ đá xi măng giảm dù có bảo quản điều kiện tốt Thơng thường điều kiện khí hậu nước ta sau tháng cường độ giảm 15 - 20%, sau năm giảm 30 - 40% Khi độ mịn xi măng lớn cường độ đá xi măng giảm để dự trữ lâu Vì độ mịn cao làm cho xi măng dễ hút ẩm Các tiêu lý chủ yếu xi măng pooc lăng quy định TCVN 2682-1999 (bảng -2) Bảng - Mác Tên tiêu PC 30 PC 40 PC 50 - Giới hạn bền nén, N/mm , không nhỏ - Sau ngày 16 21 31 - Sau 28 ngày 30 40 50 - Độ nghiền mịn - Phần lại sàng 0,08 mm, %, không lớn 15 15 12 - Bề mặt riêng xác định theo phương pháp Blaine, 2700 2700 2800 cm2/g, không nhỏ - Thời gian đông kết - Bắt đầu, phút, không nhỏ 45 45 45 - Kết thúc, phút, không lớn 375 375 375 - Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp 10 10 10 lơsatơlie, mm, không lớn Khả chống ăn mòn đá xi măng Nguyên nhân Đá xi măng loại vật liệu có cường độ chịu lực cao, bền vững môi trường, nhiên sau thời gian sử dụng đá xi măng thường bị ăn mòn làm giảm chất lượng cơng trình Đá xi măng bị ăn mịn chủ yếu tác dụng chất khí chất lỏng lên phận cấu thành xi măng rắn (chủ yếu Ca(OH)2 3CaO.Al2O3.6H2O) Trong thực tế có tới hàng chục chất gây ăn mòn đá xi măng Mặc dù chất gây ăn mịn đa dạng, phân nguyên nhân sau đây: Sự phân rã thành phần đá xi măng, hòa tan rửa trôi hyđroxit canxi 70 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Tạo thành muối dễ tan hyđroxit canxi thành phần khác đá xi măng tác dụng với chất xâm thực rửa trơi muối (ăn mịn axit, ăn mịn magiezit) Sự hình thành liên kết lỗ rỗng tích lớn thể tích chất tham gia phản ứng tạo ứng suất gây nứt bê tơng (ăn mịn sunpho-aluminat) Các dạng ăn mòn cụ thể : Ăn mòn hòa tan : Do tan Ca(OH)2 xảy nhanh mạnh tác dụng nước mềm (chứa chất tan) nước ngưng tụ, nước mưa, nước sông, nước đầm lầy Sau tháng rắn hàm lượng Ca(OH)2 vào khoảng 10 15 % (tính theo CaO) Nếu sau hịa tan rửa trơi mà nồng độ Ca(OH)2 giảm xuống thấp 0,11% CSH C3AH6 bị phân hủy Khi hàm lượng Ca(OH)2 có đá xi măng tới15 - 30% cường độ đá xi măng giảm đến 40 - 50% Ăn mòn Cacbonic : Xảy nước có chứa CO2 (ở dạng axit yếu) Lượng CO2 tăng mức bình thường làm vỡ màng cacbonat để tạo thành bicacbonat axit canxi dễ tan theo phản ứng: CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 Ăn mòn axit: Xảy dung dịch axit, có pH < Axit tự thường có nước thải cơng nghiệp tạo thành từ khí chứa lưu huỳnh buồng đốt, khơng gian xí nghiệp cơng nghiệp, ngồi SO2 cịn có anhyđrit axit khác, cịn có clo hợp chất chứa clo Khi chúng hòa tan vào nước bám bề mặt kết cấu bê tông cốt thép tạo nên axit, ví dụ HCl; H2SO4 axit tác dụng với Ca(OH)2 đá xi măng tạo muối tan (CaCl2) , muốn tăng thể tích (CaSO4.2H2O ) HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4.2H2O Ngồi axit phá hủy silicat canxi Ăn mòn magie: Gây loại muối chứa magie nước biển, nước ngầm, nước chứa muối khoáng tác dụng với Ca(OH)2 tạo sản phẩm dễ tan (CaCl2; CaSO4.2H2O) khơng có khả dính kết [Mg(OH)2] : MgCl2 + Ca(OH)2 = CaCl2 + Mg(OH)2 MgSO4 + Ca(OH)2 = CaSO4.2H2O + Mg(OH)2 Ăn mịn phân khống: Là nitrat amơn phản ứng với Ca(OH)2 có đá xi măng: 2NH4NO3 + Ca(OH)2 + 2H2O = Ca( NO3)2.4H2O + 2NH3 Nitrat canxi tan nhiều nước nên dễ bị rửa trơi Phân kali gây ăn mịn đá xi măng làm tăng độ hòa tan Ca(OH)2 Supephotphat chất xâm thực mạnh thành phần có chứa Ca(H2PO4)2, thạch cao axit photphoric Ăn mòn sunfat: Xảy hàm lượng sunfat lớn 250mg/l (tính theo 2− SO ): 3CaO.Al2O3.6H2O + 3CaSO4 + 25H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O Sự hình thành lỗ rỗng đá xi măng loại sản phẩm tan etringit với thể tích lớn hai lần gây áp lực tách lớp bê tông bảo vệ làm cốt thép bị ăn mịn Ăn mịn sunfat ln ln xảy cơng trình ven biển, cơng trình tiếp xúc với nước thải cơng nghiệp nước ngầm 71 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Nếu nước có chứa Na2SO4 tác dụng với vơi sau tác dụng etringit: Na2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2NaOH Ăn mòn chất hữu cơ: Các loại axit hữu gây phá hủy cơng trình bê tơng xi măng Các axit béo (olein, stearin, pannmitin) tác dụng với vôi gây rửa trôi Dầu mỏ sản phẩm (xăng, dầu hỏa, dầu mazut) khơng có hại cho bê tơng xi măng chúng khơng chứa loại axit hữu chất lưu huỳnh Ăn mịn kiềm có đá xi măng xảy lịng khối bê tơng cấu tử với Bản thân clinke chứa lượng chất kiềm Trong cốt liệu bê tông, đặc biệt cát, lại hay gặp chất silic vơ định hình (opan, chanxeđon, thủy tinh núi lửa) Chúng tác dụng với kiềm xi măng ở nhiệt độ thường làm cho bề mặt hạt cốt liệu nở hệ thống vết nứt, bạc màu Sự phá hoại thường xảy thi công xong từ 10 - 15 năm Biện pháp hạn chế ăn mòn Để bảo vệ đá xi măng khỏi bị ăn mịn cách có hiệu quả, phải tùy trường hợp cụ thể mà áp dụng biện pháp thích hợp sau : Giảm thành phần khống gây ăn mịn (CaO tự do, C3A; C3S) cách lựa chọn thành phần nguyên liệu áp dụng biện pháp gia công nhiệt phù hợp Giảm thành phần gây ăn mòn lớn [Ca(OH)2] cách tiến hành cacbonat hóa bề mặt sản phẩm (cho tác dụng với CO2 để tạo thành CaCO3) hay silicat hóa (cho tác dụng với SiO2 vơ định hình) có loại phụ gia Sử dụng biện pháp cấu trúc để tăng cường độ đặc cho vật liệu đá nhân tạo công nghệ thi công kết hợp với lựa chọn thành phần vật liệu phù hợp Làm cho bề mặt vật liệu nhẵn phẳng Ngăn cách vật liệu với mơi trường ăn mịn cách ốp lớp vật liệu chống ăn mòn tốt bên ngồi Thốt nước cho cơng trình Tùy thuộc vào tính chất mơi trường ăn mịn mà lựa chọn sử dụng loại xi măng cho phù hợp 4.6.5 Sử dụng bảo quản Xi măng pooclăng chất kết dính vơ quan trọng xây dựng, sử dụng rộng rãi cho hầu hết công trình có tốc độ rắn nhanh, cường độ chịu lực cao, rắn khô nước, có khả bám dính tốt với cốt thép, bảo vệ cho cốt thép khơng bị ăn mịn Bên cạnh ưu điểm trên, xi măng pooclăng có số nhược điểm: Dễ bị ăn mòn nước mặn, nước thải công nghiệp Tỏa nhiều nhiệt Cường độ đá xi măng giảm thời gian để dự trữ xi măng kéo dài Với đặc tính ưu nhược điểm xi măng sử dụng để xây dựng nhiều loại cơng trình Tuy nhiên khơng nên dùng xi măng pooclăng 72 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com mác cao để xây dựng cơng trình tích bê tơng lớn, cơng trình xây dựng mơi trường nước ăn mịn mạnh (nước biển, nước thải cơng nghiệp), cơng trình chịu axit, cơng trình chịu nhiệt Với loại cơng trình cần phải sử dụng loại xi măng đặc biệt Xi măng pooclăng có độ mịn cao nên dễ hút nước khơng khí làm cho xi măng bị ẩm đóng vón thành cục, cường độ xi măng bị giảm, xi măng phải bảo quản tốt cách: Khi vận chuyển xi măng rời phải dùng xe chuyên dụng Kho chứa xi măng phải đảm bảo khơng dột, khơng hắt, xung quanh có rãnh thoát nước, sàn kho cách đất 0,5 m, cách tường 20 cm Trong kho bao xi măng không xếp cao 10 bao riêng theo lô Khi chứa ximăng rời xi lô phải đảm bảo chứa riêng loại xi măng 4.7 Xi măng pooclăng hỗn hợp 4.7.1 Khái niệm Xi măng pooclăng hỗn hợp loại chất kết dính thủy, chế tạo cách nghiền mịn hỗn hợp clinke xi măng pooclăng với phụ gia khoáng lượng thạch cao cần thiết cách trộn phụ gia khống nghiền mịn với xi măng pooclăng khơng chứa phụ gia Clinke xi măng pooclăng dùng để sản xuất xi măng pooclăng hỗn hợp có hàm lượng magie oxit (MgO) khơng lớn 5% Phụ gia khống bao gồm phụ gia khống hoạt tính phụ gia đầy Phụ gia khống hoạt tính điển puzolan, phụ gia đầy chủ yếu đóng vai trị cốt liệu mịn, làm tốt thành phần hạt cấu trúc đá xi măng pooclăng hỗn hợp Tổng hàm lượng phụ gia khống (khơng kể thạch cao) khơng lớn 40% tính theo khối lượng xi măng 4.7.2 Tính chất Theo cường độ chịu nén mác xi măng pooclăng hỗn hợp gồm PCB 30; PCB 40 Trong đó: PCB quy ước cho xi măng pooclăng hỗn hợp Các trị số 30 40 giới hạn cường độ nén mẫu vữa ximăng sau 28 ngày dưỡng hộ tính N/mm2, xác định theo TCVN 6016 -1995 Các tiêu lý chủ yếu xi măng pooclăng hỗn hợp quy định TCVN 6260 - 1997 bảng - 4.7.3 Công dụng bảo quản Công dụng : Xi măng pooclăng hỗn hợp có khả chịu phèn, mặn sử dụng thích hợp để xây dựng cơng trình lũ biển, cơng trình ngăn mặn, v.v Ngoài xi măng pooclăng hỗn hợp sử dụng để xây dựng cơng trình bình thường khác giống xi măng pooclăng thường 73 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bảo quản : Xi măng pooclăng hỗn hợp cần bảo quản tốt để tránh ẩm Kho chứa xi măng phải đảm bảo khơ, sạch, cao có tường bao mái che chắn, kho bao xi măng không xếp cao 10 bao, cách tường 20 cm riêng theo lô Bảng -3 Mức Các tiêu PCB 30 PCB 40 - Cường độ nén, N/mm , không nhỏ 14 - 72 ± 45 phút 30 - 28 ngày ± – Thời gian đông kết - Bắt đầu, phút, không nhỏ 45 - Kết thúc, giờ, không lớn 10 - Độ mịn - Phần lại sàng 0,08mm; %, không lớn 12 - Bề mặt riêng, xác định theo phương pháp Blaine, cm /g, 2700 không nhỏ - Độ ổn định thể tích - Xác định theo phương pháp lơsatơlie, mm;%, không lớn 10 – Hàm lượng anhyđric sunfuric (SO3); %, không lớn 3,5 18 40 45 10 12 2700 10 3,5 4.8 Các loại xi măng khác 4.8.1 Xi măng pooclăng trắng Clinke xi măng pooclăng trắng sản xuất từ đá vôi đất sét trắng (hầu khơng có oxit tạo màu oxit sắt oxit mangan), nung nhiên liệu có hàm lượng tro bụi (dầu khí đốt), nghiền tránh không để lẫn bụi sắt, thường dùng bi sứ để nghiền Xi măng pooclăng trắng chế tạo cách nghiền mịn clinke xi măng pooclăng trắng với lượng đá thạch cao cần thiết, pha không pha phụ gia khác Theo độ bền nén, xi măng pooclăng trắng chia làm mác: PCW25, PCW30; PCW40 Trong PCW ký hiệu xi măng pooclăng trắng, trị số 25; 30; 40 giới hạn bền nén mẫu chuẩn sau 28 ngày đêm bảo dưỡng tính N/mm2, xác định theo TCVN 4032 - 1985 Các tiêu xi măng pooclăng trắng theo TCVN 5691 - 2000 quy định bảng - Xi măng pooclăng trắng dùng để chế tạo vữa trang trí, vữa granitơ, sản xuất gạch hoa v.v Xi măng màu chế tạo cách nghiền chung chất tạo màu vô với clinke xi măng trắng Các tính chất xi măng màu giống tính chất xi măng trắng Xi măng màu dùng để chế tạo vữa bê tơng trang trí 74 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bảng - Mức Tên tiêu PCW 25 PVW 30 PCW 40 Giới hạn bền nén, N/mm , không nhỏ 25 Độ nghiền mịn - Phần cịn lại sàng 0,08mm; %, khơng lớn 12 -Bề mặt riêng xác định theo phương pháp Blaine, 2500 cm2/g, không nhỏ Thời gian đông kết - Bắt đầu, phút, không sớm 45 - Kết thúc, giờ, không muộn 10 Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp 10 Lơsatơlie, mm, khơng lớn 30 40 12 12 2500 2500 45 10 45 10 10 10 4.8.2 Xi măng pooclăng puzolan Khái niệm Xi măng pooclăng puzolan chế tạo cách nghiền mịn hỗn hợp clinke xi măng pooclăng với phụ gia hoạt tính puzolan lượng thạch cao cần thiết cách trộn puzolan nghiền mịn với xi măng pooclăng Tùy theo chất phụ gia hoạt tính puzolan mà tỷ lệ pha vào clinke xi măng xi măng pooclăng quy định từ 15 - 40% tính theo khối lượng xi măng pooclăng puzolan Tính chất Theo độ bền nén xi măng pooclăng puzolan phân làm mác PCPUZ20, PCPUZ30; PCPUZ40 Trong đó: PCPUZ: Là ký hiệu cho xi măng pooclăng puzolan Các trị số 20 , 30 , 40 giới hạn bền nén mẫu chuẩn sau 28 ngày đêm dưỡng hộ tính N/mm2, xác định theo TCVN 4032 - 1985 Xi măng pooclăng puzolan phải đảm bảo yêu cầu theo TCVN 4033 - 1995 quy định bảng - 5.Tính chất Theo độ bền nén xi măng pooclăng puzolan phân làm mác PCPUZ20, PCPUZ30; PCPUZ40 Trong đó: PCPUZ: Là ký hiệu cho xi măng pooclăng puzolan Các trị số 20 , 30 , 40 giới hạn bền nén mẫu chuẩn sau 28 ngày đêm dưỡng hộ tính N/mm2, xác định theo TCVN 4032 - 1985 Xi măng pooclăng puzolan phải đảm bảo yêu cầu theo TCVN 4033 1995 quy định bảng - Xi măng pooclăng puzolan thủy hóa tỏa lượng nhiệt so với ximăng pooclăng khả chống ăn mòn tốt Sử dụng bảo quản Sử dụng: Do tính chất nên xi măng pooclăng puzolan sử dụng cho cơng trình nước hải cảng, kênh mương, đập nước, ngồi cịn dùng xi măng pooclăng puzolan cho cơng trình có kết cấu khối lượng lớn tỏa nhiệt 75 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bảo quản: Giống xi măng pooclăng thường, xi măng pooclăng puzolan cần bảo quản tốt để chống ẩm, hạn chế mức độ giảm cường độ Bảng - Mức Tên tiêu PCPUZ 20 PCPUZ 30 PCPUZ 40 - Giới hạn bền nén, N/mm không nhỏ - Sau ngày đêm 13 18 25 - Sau 28 ngày 20 30 40 - Độ nghiền mịn - Phần cịn lại sàng có kích thước lỗ 15 15 15 0,08mm;%, không lớn - Bề mặt riêng xác định theo phương pháp 2600 2600 2600 Blaine, cm2/g, không nhỏ - Thời gian đông kết - Bắt đầu, phút, không sớm hơm 45 45 45 - Kết thúc, giờ, không muộn 10 10 10 - Độ ổn định thể tích, xác định theo 10 10 10 phương pháp LơSatơlie, mm, không lớn 4.8.3 Xi măng pooclăng bền sunfat Sản xuất Xi măng pooclăng bền sunfat sản phẩm nghiền mịn từ clinke xi măng pooclăng bền sunfat với thạch cao Clinke xi măng pooclăng bền sunfat sản xuất clinke xi măng pooclăng thành phần khoáng vật quy định chặt chẽ hơn, đặc biệt phải hạn chế thành phần C3A (bảng - 6) Bảng - Tên tiêu - Hàm lượng magie oxit (MgO), không lớn - Hàm lương sắt oxit (Fe2O3), không lớn - Hàm lượng silic ôxit (SiO2), không nhỏ - Hàm lượng anhyđrit sunfuric (SO3), không lớn - Hàm lượng tri canxi aluminat (C3A), không lớn - Tổng hàm lượng khống (C4AF +2C3A), khơng lớn - Tổng hàm lượng khống (C3S + C3A), khơng lớn Mức , % Bền sunfat thường Bền sunfat cao PCS 30 PCS 40 PCHS 30 PCHS 40 5 5 6 - - 20 20 - - 3 2,3 2,3 8 5 - - 25 25 58 58 - - 76 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Tính chất Xi măng pooclăng bền sunfat gồm hai nhóm : Xi măng pooclăng bền sunfat thường : PCS 30; PCS 40 Xi măng pooclăng bền sunfat cao : PCHS 30; PCHS 40 Trong đó: PCS: Là ký hiệu xi măng pooclăng bền sunfat Các trị số 30, 40, giới hạn bền nén mẫu chuẩn sau 28 ngày dưỡng hộ, tính N/mm2 xác định theo TCVN 4032-1985 Chất lượng ximăng pooclăng bền sunfat phải đảm bảo yêu cầu theo TCVN 6067 - 1995 quy định bảng - Bảng 4- Mức , % Tên tiêu Bền sunfat thường Bền sunfat cao PCS 30 PCS 40 PCHS 30 PCHS 40 1-Độ nở sunfat sau 14 ngày; %, 0,040 0,040 không lớn 2-Giới hạn bền nén, N/mm2, không nhỏ - Sau ngày 11 14 11 14 - Sau 28 ngày 30 40 30 40 - Độ nghiền mịn - Phần cịn lại sàng kích thước 15 12 15 12 lỗ 0,08 mm; % không lớn - Bề mặt riêng xác định theo 2800 2500 2800 phương pháp Blaine, cm2, không 2500 nhỏ - Thời gian đông kết - Bắt đầu, phút, không sớm 45 45 45 45 - Kết thúc, phút, không muộn 375 375 375 375 Ximăng pooclăng bền sunfat tỏa nhiệt khả chống ăn mòn sunfat tốt xi măng pooclăng thường Sử dụng bảo quản Sử dụng: Xi măng pooclăng bền sunfat sử dụng tốt cho cơng trình xây dựng mơi trường xâm thực sunfat, ngồi dùng để xây dựng cơng trình mơi trường khơ, mơi trường nước ngọt, v.v Bảo quản: Xi măng pooclăng bền sunfat phải bảo quản giống loại xi măng pooclăng thường để chống ẩm 4.8.4 Xi măng pooclăng tỏa nhiệt Khái niệm Xi măng pooclăng tỏa nhiệt sản phẩm nghiền mịn từ clinke xi măng pooclăng tỏa nhiệt với thạch cao 77 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Clinke xi măng pooclăng tỏa nhiệt sản xuất clinke thường thành phần hóa, khống quy định TCVN 6069-1995 (bảng - 8) Bảng - Loại xi măng Tên tiêu PCLH30A PCLH30 PCLH40 1-Hàm lượng anhyđric sunfuric (SO3); %, 2,3 không lớn 2-Hàm lượng khống C3S; %, khơng lớn 35 3-Hàm lượng khống C2S ; %, khơng nhỏ 40 4-Hàm lượng khống C3A ; %, khơng lớn Tính chất Xi măng tỏa nhiệt tên gọi chung cho loại xi măng tỏa nhiệt tỏa nhiệt vừa Tùy theo nhiệt thủy hóa cường độ chịu nén, xi măng pooclăng tỏa nhiệt phân làm ba loại: PCLH30A, PCLH30, PCLH40 Trong đó: - PCLH30A ký hiệu xi măng pooclăng tỏa nhiệt với giới hạn bền nén sau 28 ngày dưỡng hộ, không nhỏ 30 N/mm2 - PCLH30; PCLH40 ký hiệu xi măng pooclăng tỏa nhiệt vừa với giới hạn bền nén sau 28 ngày dưỡng hộ, không nhỏ 30 N/mm2 40 N/mm2 Các tiêu lý chủ yếu xi măng pooclăng tỏa nhiệt quy định TCVN 6069 - 1995 bảng - Bảng - Loại xi măng Tên tiêu PCLH30A PCLH30 PCLH40 Nhiệt thủy hóa, Cal/g, khơng lớn - Sau ngày 60 70 70 - Sau 28 ngày 70 80 80 2 Giới hạn bền nén, N/mm không nhỏ - Sau ngày 18 21 28 - Sau 28 ngày 30 30 40 Độ mịn - Phần lại sàng 0,08mm; %, 15 15 15 không lớn - Bề mặt riêng, xác định theo phương 2500 2500 2500 pháp Blaine, cm2/g, không nhỏ Thời gian đông kết - Bắt đầu, phút, không sớm 45 45 45 - Kết thúc, giờ, không muộn 10 10 10 Độ ổn định thể tích, xác định theo 10 10 10 phương pháp Lơsatơlie, mm, không lớn 78 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sử dụng bảo quản Sử dụng: Xi măng pooclăng tỏa nhiệt sử dụng để thi cơng cơng trình xây dựng thủy điện, thủy lợi, giao thơng, v.v cơng trình tích bê tơng khối lớn Bảo quản: Xi măng pooclăng tỏa nhiệt phải bảo quản giống loại xi măng pooclăng thường để chống ẩm 4.8.5 Xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao Khái niệm Xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao sản xuất cách nghiền mịn hỗn hợp clinke xi măng pooclăng với xỉ hạt lò cao lượng thạch cao cần thiết cách trộn thật xỉ hạt lò cao nghiền mịn với xi măng pooclăng Hàm lượng sử dụng pha trộn 20 - 60% khối lượng xi măng Xỉ hạt lò cao loại xỉ thu luyện gang làm lạnh nhanh tạo thành dạng hạt nhỏ, xỉ chứa nhiều ôxit như: Al2O3; SiO2; CaO; MgO; TiO2; v.v Tính chất Xi măng pooclăng xỉ hạt lị cao có hàm lượng CaO tự thấp nên bền xi măng pooclăng thường, lượng nhiệt tỏa rắn nhỏ - 2,5 lần Theo cường độ chịu nén xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao chia làm mác : PC20; PC25; PC30; PC35; PC40 Các tiêu lý chủ yếu xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao quy định TCVN 4316 - 1986 (bảng 4-10) Bảng -10 Mác xi măng Tên tiêu PC 20 PC 25 PC 30 PC 35 PC 40 1.Giới hạn bền nén sau 28 ngày đêm, 20 25 30 35 40 N/mm2, không nhỏ 2.Giới hạn bền uốn sau 28 ngày đêm, 3,5 4,5 5,5 6,0 6,5 N/mm2, không nhỏ 3.Thời gian đông kết - Bắt đầu, phút, không sớm 45 45 45 45 45 - Kết thúc, giờ, không muộn 10 10 10 10 10 4.Tính ổn định thể tích -Thử theo phương pháp mẫu bánh đa Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt -Thử theo phương pháp Lơsatơle, 10 10 10 10 10 mm, khơng lớn 5.Độ mịn -Phần cịn lại sàng 0,08mm,%, 15 15 15 15 15 không lớn 79 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Công dụng bảo quản Do lượng nhiệt tỏa nên xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao sử dụng để xây dựng cơng trình tích bê tơng khối lớn Ngồi xi măng cịn sử dụng để xây dựng loại cơng trình khác xi măng pooclăng thường Xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao cần bảo quản tốt để tránh ẩm loại xi măng khác Kho chứa xi măng phải đảm bảo khơ, sạch, cao, có tường bao, có mái che chắn, kho xi măng bao không xếp cao 10 bao, cách tường 20cm riêng lô 4.8.6 Xi măng aluminat Khái niệm Xi măng aluminat có đặc tính cường độ cao rắn nhanh Nó sản xuất cách nghiền clinke chứa aluminat canxi thấp kiềm CaO.Al2O3 chất định tính rắn nhanh tính chất khác xi măng aluminat Trong xi măng chứa tỷ lệ nhỏ aluminat canxi khác CaO.2Al2O3, 2CaO.Al2O3.SiO2 khống belit (C2S) Để sản xuất xi măng aluminat thường dùng đá vôi đá vôi giàu nhôm (Al2O3.nH2O) quặng bauxit Hỗn hợp nguyên liệu nung đến nhiệt độ kết khối (1300oC) nhiệt độ chảy (1400oC) Clinke xi măng aluminat khó nghiền nên tốn lượng, bauxit lại hiếm, đắt nên giá thành xi măng cao Để sản xuất dùng phế liệu cơng nghiệp sản xuất nhơm Tính chất Xi măng aluminat có cường độ cao rắn điều kiện nhiệt độ ơn hồ (khơng lớn 25oC) Vì xi măng không nên dùng cho bê tông khối lớn không nên gia công nhiệt ẩm Ở nhiệt độ thường (< 25oC), rắn xi măng tạo chất có cường độ cao : 2(CaO.Al2O3) + 11H2O = 2CaO.Al2O3.8H2O + 2Al(OH)3 Còn nhiệt độ cao (25 - 30oC) lại tạo thành 3CaO.Al2O3.6H2O, phát sinh nội ứng suất làm cường độ xi măng giảm đến lần Mác xi măng aluminat xác định độ tuổi ngày sau: 400; 500 600 (xi măng poolăng thường phải sau 28 ngày đạt mác vậy) Yêu cầu thời gian bắt đầu đông kết : không nhỏ 30 phút; đông kết xong : không muộn 12 Lượng nhiệt phát rắn lớn xi măng pooclăng thường 1,5 lần Trong đá xi măng (nếu rắn nhiệt độ thích hợp) thường khơng có Ca(OH)2 C3A.6H2O nên bền số môi trường, không bền môi trường kiềm mơi trường axit Vì khơng nên dùng lẫn xi măng aluminat với xi măng pooc lăng thường vôi Công dụng Xi măng aluminat sử dụng để chế tạo bê tông, vữa rắn nhanh chịu nhiệt, chế tạo xi măng nở 80 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 4.8.7 Xi măng nở Xi măng nở loại chất kết dính tổ hợp số chất kết dính nhiều loại ximăng Có nhiều thành phần gây nở, hiệu 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2 O Xi măng nở chống thấm nước chất kết dính rắn nhanh Nó sản xuất cách trộn lẫn xi măng aluminat (70%), thạch cao (20%) hyđroaluminat canxi cao kiềm (10%) Xi măng pooclăng nở chống thấm nước chất kết dính nước, chế tạo cách nghiền chung clinke xi măng poolăng (58 – 63%), xỉ clinke aluminat (5-7%), xỉ lị cao hoạt hóa phụ gia hoạt tính khác (23 – 28%) Nó rắn nhanh điều kiện dưỡng hộ ngắn, có độ đặc tính chống thấm nước cao, có khả nở nước khơng khí 81 ... tính tốn, vật liệu sử dụng cơng trình xây dựng có tới 90% vật liệu đá nhân tạo gần 10% vật liệu khác Vật liệu đá nhân tạo nhóm vật liệu phong phú đa dạng, chúng phân thành nhóm phụ: vật liệu đá... chất vật liệu thay đổi Ví dụ nước chứa nhiều lỗ rỗng vật liệu ảnh hưởng xấu đến tính chất nhiệt, âm cường độ vật liệu, làm cho vật liệu bị nở v.v Ngoài vật liệu rắn, xây dựng loại vật liệu phổ... cho vật liệu xây dựng lựa chọn vật liệu trạm nhiệt Tính chống cháy Là khả vật liệu chịu tác dụng lửa thời gian định Dựa vào khả chống cháy, vật liệu chia nhóm: Vật liệu khơng cháy: Là vật liệu