M� Đ�U 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Bê tông trang trí (BTTT) được sử dụng trong các công trình xây dựng và kiến trúc, đặc biệt là các bộ phận công trình dùng để trang trí bề mặt ngoài như facad,[.]
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bê tơng trang trí (BTTT) sử dụng cơng trình xây dựng kiến trúc, đặc biệt phận cơng trình dùng để trang trí bề mặt ngồi facad, sảnh tòa nhà, bề mặt quán bar, mặt cầu thang, chi tiết uốn lượn (bể bơi, dòng sông lười), vỉa hè, đường … Bởi phận kết cấu yêu cầu có chất lượng cao tính thẩm mỹ cao BTTT loại bê tơng vừa chịu lực vừa trang trí, thay việc sử dụng loại gạch đá ốp lát cơng trình, thi cơng nhanh với khối lượng lớn, có độ bền cao, tiết kiệm chi phí cho xây dựng Ngồi ra, BTTT cịn có ưu điểm thi cơng tồn khối nên việc bong rộp xảy Ở Việt Nam, BTTT giới hạn sản phẩm dạng gạch bê tơng gạch lát nền, granitơ nhiều nguyên nhân tính vật liệu chế tạo cịn hạn chế, giá thành cịn cao, cơng nghệ thi công chưa phổ biến, chất lượng bề mặt trang trí với độ đồng màu bền màu thấp, chưa có nhiều nghiên cứu BTTT, đặc biệt ảnh hưởng điều kiện khí hậu tới chất lượng sản phẩm BTTT nước ta chế tạo từ xi măng poóc lăng thơng dụng hay xi măng trắng Xi măng pc lăng thường mác 30 – 40MPa sử dụng phổ biến sản xuất BTTT giá thành thấp hơn, có hạn chế màu tối lượng dùng bột màu lớn Trong q trình sử dụng, BTTT dùng chất kết dính xi măng có nhược điểm dễ bị loang màu, dễ bị rêu mốc, bị bạc màu bị mài mòn trình sử dụng tác động khí cacbonic nước mưa Nguyên nhân tượng tồn hàm lượng kiềm Ca(OH)2 lớn BTTT cấu trúc rỗng bê tông Để khắc phục tượng này, BTTT khơng cần có độ đặc cao mà cần phải giảm hàm lượng kiềm đá xi măng cách sử dụng phụ gia khống hoạt tính Giảm hàm lượng kiềm đồng nghĩa với việc giảm trình cacbonat hóa gây xỉn màu xi măng bê tơng, giảm tượng thoát kiềm, hạn chế tác động rửa trôi kiềm nước mưa làm bê tông loang màu hạn chế xâm nhập vi sinh vật gây rêu mốc Mặt khác việc sử dụng phụ gia khống có màu trắng có tác dụng tốt việc nâng cao chất lượng màu sắc BTTT Do đề tài “ Nghiên cứu sử dụng Metakaolin Việt Nam để chế tạo bê tơng trang trí ” đặt có ý nghĩa mặt khoa học có khả ứng dụng điều kiện thực tế Việt Nam Mục đích nghiên cứu Sử dụng nguồn nguyên vật liệu Việt Nam (MK Lâm Đồng, xi măng trắng Thái Bình chất màu oxyt) để chế tạo BTTT mác cao (mác ≥ 60MPa) Sử dụng MK để nâng cao chất lượng BTTT: giảm tượng loang màu xỉn màu, giảm tượng rêu mốc tăng độ bền màu tác động học thời tiết Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: bê tơng trang trí mác cao sử dụng MK Lâm Đồng, xi măng trắng PCW 40.I Thái Bình, loại bột oxyt sắt Fe O oxyt crôm Cr O Phạm vi nghiên cứu: Chế tạo hồ đá xi măng màu sử dụng oxyt sắt màu đỏ oxyt crơm màu xanh Chế tạo BTTT có độ sụt cao mác ≥ 60MPa sử dụng làm lớp mặt sở xi măng trắng PCW 40.I, bột oxyt sắt Fe O oxyt crôm Cr O Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp lý thuyết phương pháp thực nghiệm, phương pháp tiêu chuẩn phương pháp phi tiêu chuẩn Ý nghĩa khoa học Sử dụng Metakaolin Lâm Đồng thay phần xi măng trắng Thái Bình PCW40.I làm giảm tính kiềm tăng cường độ đá xi măng Với mức thay 15% PCW40.I MK Lâm Đồng, giá trị cường độ chịu nén đá xi măng cao tuổi 28 ngày 360 ngày, tương ứng tăng 7% 9% hàm lượng Ca(OH)2 giảm tương ứng 65,6% Trên sở xi măng trắng Thái Bình PCW40.I, phụ gia khoáng MK Lâm Đồng, phụ gia siêu dẻo ACE 388 - BASF (lượng dùng 1% so với CKD) tỷ lệ N/CKD không đổi chế tạo bê tông cường độ 60 - 70MPa với hàm lượng xi măng thấp cường độ cao 3- 7% tuổi 28 ngày Khi sử dụng bột màu vô oxyt sắt oxyt crôm với 5% chế tạo BTTT sử dụng PCW40.I MK Lâm Đồng làm tăng cường độ giảm hàm lượng kiềm phụ thuộc vào loại oxyt màu Ý nghĩa thực tiễn Sử dụng MK Lâm Đồng xi măng trắng Thái Bình chế tạo thành cơng BTTT (cường độ, độ bền màu) làm tăng khả sử dụng BTTT điều kiện thực tế nước ta Từ kết nghiên cứu luận án thi công ứng dụng 100 m xưởng thực hành trường CĐXD số BTTT mác 60MPa Những điểm luận án Việc sử dụng MK Lâm Đồng kết hợp với xi măng trắng Thái Bình PCW40.I phụ gia siêu dẻo BASF nâng cao tính bền màu BTTT điều kiện thời tiết Việt Nam cao so với BTTT (mác 30 - 40MPa, khơng phụ gia khống hoạt tính) nhờ hiệu ứng giảm kiềm tăng độ đặc đá xi măng bê tông Cấu trúc luận án Luận án gồm có 04 chương, kết luận, kiến nghị, 65 tài liệu tham khảo , 09 tài liệu tác giả công bố phụ lục Nội dung luận án trình bày 121 trang với 59 bảng 97 hình Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG TRANG TRÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Tình hình nghiên cứu bê tơng trang trí giới Việt Nam Bê tơng trang trí sản xuất vào đầu kỉ 20 (năm 1915) Mỹ có tên ban đầu “ bê tơng tem ” hay “ bê tơng đóng dấu ” người sản xuất loại bê tông Brad Bowman Carmel - California (Mỹ) Dưới hình ảnh số cơng trình đạt giải thưởng BTTT năm 2017 giới đưa hình 1.1 [14] Hình 1.1: Một số cơng trình tiêu biểu đạt giải thƣởng BTTT năm 2017 Để chế tạo BTTT, số tác giả [16, 18, 19] dùng phương pháp đổ bê tông thường sơn phủ màu lên bề mặt Ngoài ra, phương pháp trộn hỗn hợp xi măng poóc lăng thường, cốt liệu, nước, phụ gia oxyt màu sử dụng [15] Kết chế tạo BTTT đạt ba tiêu về: tính cơng tác HHBT, cường độ bê tông hiệu kinh tế Tuy nhiên, phương pháp thi công làm cho màu sắc BTTT không sáng màu Do đó, để giải vấn đề này, số tác giả [17, 18] bước đầu khắc phục cách sử dụng xi măng trắng với lí xi măng trắng cho màu sắc điều chỉnh màu sắc tốt nhiều dùng với xi măng đen Do đó, xi măng trắng chất kết dính quan trọng cho bê tơng kiến trúc trang trí, khơng đảm bảo u cầu thẩm mỹ mà cịn đảm bảo yêu cầu lí khác [21] Bên cạnh xi măng trắng sử dụng để chế tạo BTTT, cốt liệu màu trắng sử dụng [17] Kết nghiên cứu cho thấy cốt liệu có ảnh hưởng đến màu sắc BTTT Tuy nhiên, cốt liệu trắng khó tìm giá thành cao Ngồi việc sử dụng xi măng trắng cốt liệu trắng, BTTT địi hỏi cần phải có loại phụ gia thích hợp Với ba loại phụ gia khống puzơlan Tro bay (FA), SilicaFume (SF), MK sử dụng, MK cải thiện độ sáng bê tông mà hai loại phụ gia khơng có Vì chọn sử dụng (5 20)% MK thay xi măng thường cho thấy MK ngồi việc làm bê tơng giảm tiết vơi bề mặt cịn đem lại số hiệu cải thiện tính cơng tác, tăng độ đặc độ bền chế tạo BTTT Khi dùng từ (10 15)% MK thay xi măng trắng làm BTTT cải thiện tốt tính chất bề mặt Ngồi sử dụng phụ gia khống hoạt tính, BTTT sử dụng thêm phụ gia hóa học để cải thiện tính chất màu sắc Để chế tạo BTTT có nhiều màu sắc khác nhau, người ta dùng thêm chất màu xi măng thường xi măng trắng Chất màu sử dụng phải đáp ứng tiêu chuẩn ASTM C979 -10, "Tiêu chuẩn kỹ thuật chất màu cho bê tông màu " [48, 49, 52] Thực tế Việt Nam nay, BTTT dạng đúc sẵn sản phẩm gạch lát granitơ cịn có dạng BTTT đổ chỗ công ty BTTT Việt Nam [12] công ty bê tơng Mỹ Á [13] Mặc dù có nhiều nghiên cứu BTTT, xác định công nghệ song nghiên cứu cơng bố bí cơng nghệ hãng sản xuất chế tạo Song bản, có ba phương pháp thi cơng BTTT là: Phương pháp sơn trang trí phủ lên bề mặt bê tông Trộn bột màu vào tồn khối bê tơng Đổ lớp bê tơng màu trang trí phủ mặt lên lớp bê tông màu xám đen dùng xi măng poóc lăng thường Qua nghiên cứu giới Việt Nam cho thấy: - Các nghiên cứu thường tập trung vào việc lựa chọn nguyên vật liệu để chế tạo BTTT phân tích số yếu tố ảnh hưởng đến tính chất BTTT - Đã đưa số chế phản ứng PGK với xi măng công nghệ chế tạo BTTT - Các nghiên cứu chưa làm rõ vai trò MK với PCW, vai trò chất màu đến tính chất giảm tiết kiềm, tăng cường độ, khả co ngót, nứt qui trình thi cơng cho BTTT lớp phủ mặt mỏng bê tơng thi cơng đồng thời cịn chưa xác định Để có sở khoa học cho việc nghiên cứu phát triển BTTT thực tế với loại nguyên vật liệu nước ta, cần nghiên cứu làm rõ: - Hàm lượng kiềm Ca(OH)2 BTTT có ảnh hưởng đến loang màu độ bền màu nào? - Hàm lượng bột màu hợp lý sử dụng chế tạo BTTT - Khả chế tạo BTTT đạt mác ≥ 60MPa yêu cầu kỹ thuật khác đặt đồng màu, sáng bóng, rạn nứt, chịu mài mịn 1.2 Cơ sở khoa học đề tài BTTT q trình sử dụng thực tế với điều kiện khí hậu nước ta thường xảy tượng bê tông bị loang lổ, hoen ố bề mặt mài mòn lớp mặt Điều làm giảm chất lượng BTTT Nguyên nhân xảy tượng có liên quan chặt chẽ với tạo thành Ca(OH)2 đá xi măng hay BTTT Để khắc phục hạn chế tượng cần phải nghiên cứu sở khoa học để tìm nguyên nhân biện pháp khắc phục Thực tế chế tạo BTTT mác cao hàm lượng xi măng sử dụng lớn, lượng Ca(OH)2 tạo thành đá xi măng bê tông lớn, điều lại gây nên ảnh hưởng xấu đến chất lượng BTTT trình sử dụng Để giải vấn đề cần phải sử dụng loại phụ gia khoáng hoạt tính cao có khả liên kết với Ca(OH)2 sinh q trình thủy hóa xi măng Để nghiên cứu chế tạo BTTT cần phải sử dụng bột màu có độ kháng kiềm cao, giá thành hợp lí sử dụng phổ biến Khi sử dụng bột màu pha trộn vào bê tơng khả bền màu bê tơng màu trang trí phụ thuộc vào loại màu hàm lượng màu sử dụng Tuy nhiên lượng dùng bột màu nhiều làm tăng giá thành BTTT Do đó, việc sử dụng nguyên vật liệu sẵn có Việt Nam sử dụng phương pháp thi công lớp mang lại hiệu kinh tế kĩ thuật Cơ sở khoa học vấn đề nghiên cứu trình bày hai sở lý thuyết sở thực tiễn đây: 1.2.1 Cơ sở lý thuyết 1.2.1.1 Cơ sở khoa học nâng cao khả bền màu BTTT điều kiện khí hậu Việt Nam Xi măng sử dụng chế tạo BTTT xi măng poóc lăng thường hay xi măng trắng có thành phần khống Silicat canxi dạng C3S C2S, Aluminat canxi dạng C3A Khoáng C4AF làm giảm độ trắng xi măng, xi măng trắng thấp Khi nhào trộn với nước, chế tác dụng khống thể qua phản ứng sau [23]: (1.1) 2C S + 11H = C S H +3CH 2C S + 9H = C S H + CH (1.2) Do xi măng có thạch cao, Aluminat canxi tác dụng với thạch cao theo phản ứng: C A+ 3C S H + 26H = (thach cao) C A S H 32 (1.3) (Ettringite) 2C A+C A S H 32 + 4H =3[C A S H 12 ] (1.4) (Monosulfate) C A S H 12 + C S H + 16H = C A S H 32 (1.5) * Ghi chú: Kí hiệu: A = Al O , C = CaO; F = Fe O , H = H O; S = SiO ; S = SO , CH = Ca(OH) Việc tạo thành khoáng Ettringite hay Monosunfate phụ thuộc vào hàm lượng CaSO4.2H2O thời gian rắn Trong trình thủy hóa xi măng, sản phẩm dạng C-S-H chiếm khoảng (50 70 )%, Ettringite chiếm (10 15)% kiềm CH chiếm khoảng (20 25)% Ca(OH)2 đá xi măng hay bê tơng thành phần có đặc tính lý yếu nhất, dễ hịa tan gây nên tượng ăn mòn đá xi măng Hàm lượng Ca(OH)2 đá xi măng hay bê tông phụ thuộc vào hàm lượng xi măng sử dụng, loại xi măng thời gian rắn Trong trình sử dụng, Ca(OH)2 thoát bề mặt BTTT gây tượng tiết kiềm, tăng độ rỗng cấu trúc BTTT, tạo điều kiện cho xâm nhập loại vi khuẩn chất bẩn vào BTTT gây nên tượng hoen ố rêu mốc Mặt khác Ca(OH)2 dễ bị hòa tan nước mưa gây nên tượng rửa trôi Do rửa trôi Ca(OH)2, cấu trúc đá xi măng hay BBTT bị rỗng xốp, làm tăng trình hoen ố rêu mốc BTTT, đồng thời giảm cường độ lớp mặt tăng độ mài mòn 1.2.1.2 Sử dụng MK thay phần xi măng chế tạo BTTT Phụ gia khống hoạt tính MK thay xi măng pc lăng bê tơng cải thiện tính chất như: cải thiện tính cơng tác, tăng cường độ, tăng khả chống thấm, giảm ăn mòn tác nhân hố học mơi trường xâm thực, giảm tiết vôi…[14, 19, 54] Điều minh chứng qua hình 1.16 [19] Quá trình thủy hóa hồ xi măng mơ bắt đầu hạt xi măng poóc lăng bao quanh nước Các hạt xi măng poóc lăng bắt đầu tác dụng với nước tạo thành gel Các phản ứng hóa học xảy tạo tinh thể Các tinh thể Canxi silicat hydrat (CSH) màu trắng, tạo cho bê tơng có cường độ 25 % sản phẩm thuỷ hố Canxi hyđrơxyt (vơi) khơng góp phần vào việc tăng cường độ bê tơng Ngồi ra, cịn có khoảng trống tạo thành nước dư thừa hỗn hợp Các khoảng trống tạo lỗ rỗng gel làm cho nước thấm qua bê tông Bên cạnh đó, vơi hịa tan tạo lỗ rỗng gel lớn cho phép chất lỏng, chất khí xâm nhập vào bê tơng gây ăn mịn Ngồi ra, vơi giữ lại bề mặt bê tông tạo lên nở hoa gây bạc màu bê tông Bên bê tơng, vơi sinh phản ứng với số loại cốt liệu có silic vơ định hình tạo phản ứng kiềm silic (ASR) Phản ứng ASR ngày mở rộng bê tông bị ẩm ướt gây nứt bê tơng Khi sử dụng từ (5 20)% MK thay xi măng, kích thước hạt MK nhỏ nên lấp đầy khoảng trống gel xi măng để tạo màng liên kết dày đặc MK PGKHT cao phản ứng với vơi sinh q trình thuỷ hố xi măng để tạo thêm CSH, giảm tiết vôi giảm phản ứng kiềm silic CSH tăng thêm hình thành MK phản ứng với vơi sinh q trình thủy hóa, cải thiện cường độ độ bền, giảm lỗ xốp bê tông Đồng thời, màu trắng MK cải thiện màu bê tơng Hình 1.16: Cơ chế phản ứng MK xi măng poóc lăng thƣờng bê tông [19] 1.2.1.3 Nâng cao độ đặc đá xi măng hay BTTT Để giảm độ rỗng xốp BTTT cần phải sử dụng BT cường độ cao tỷ lệ nước chất kết dính thấp Khi cường độ BTTT yêu cầu cao hàm lượng xi măng sử dụng lớn, lượng Ca(OH)2 tạo BTTT lớn Sử dụng MK thay phần xi măng làm giảm hàm lượng Ca(OH)2 10 2.1.4 Nước: đáp ứng TCVN 4506:2012 2.1.5 Phụ gia siêu dẻo Trong nghiên cứu đề tài sử dụng phụ gia gốc Polycacboxylat (Glenium ACE 388) Chất lượng phụ gia Glenium ACE 388 thỏa mãn loại G theo ASTM C494 2.1.6 Bột màu Đề tài sử dụng oxyt màu xanhcrôm Cr O có Cr2O3 = 5,2 (g/cm ) oxyt màu đỏ sắt Fe O có Fe2O3 = 5,2 (g/cm ) 2.2 Các phƣơng pháp sử dụng nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp tiêu chuẩn 2.2.1.1 Phương pháp tiêu chuẩn xác định tính chất vật liệu 2.2.2.2 Phương pháp xác định xác định hàm lượng Ca(OH) Lượng nước tiêu chuẩn (%) đá xi măng 2.2.2.3 Phương pháp xác định độ bền màu môi trường kiềm xạ ánh sáng nhân tạo 2.2.2 Các phương pháp phi tiêu chuẩn 2.2.2.1 Phương pháp phân tích đá xi măng nhiễu xạ tia X 2.2.2.2 Phương pháp phân tích ảnh hiển vi điện tử quét SEM 2.2.2.3 Phương pháp phân tích phổ EDX 2.2.2.4 Phương pháp chụp ảnh màu so sánh ngoại quan Chƣơng 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA METAKAOLIN, BỘT MÀU ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỒ VÀ ĐÁ XI MĂNG 3.1 Nghiên cứu tính chất hỗn hợp hồ đá xi măng trắng 36 35,5 35 34,5 34 33,5 33 32,5 32 31,5 31 30,5 y = 0,2x + 31 10 15 20 Hàm lượng MK thay xi măng trắng (%) 13 Hình 3.1: Ảnh hƣởng hàm lƣợng MK đến lƣợng nƣớc tiêu chuẩn hồ xi măng trắng Hình 3.2: Ảnh SEM Ettringite sớm mẫu hồ xi măng có 15%MK 12h 80 80 70 70 Cường độ nén đá xi măng trắng (MPa) Cường độ nén đá xi măng trắng (MPa) Với hàm lượng MK thay từ (0-20)% trọng lượng xi măng, thời gian bắt đầu kết thúc đơng kết hồ xi măng trắng có MK so với mẫu đối chứng thay đổi không nhiều nằm giới hạn cho phép xi măng poóc lăng hỗn hợp (PCB) (TCVN 6260 : 2009) 60 50 40 30 20 60 50 40 30 20 10 10 0 0,5 28 56 90 180 360 28 Thời gian (ngày) Thời gian (ngày) 0%MK 5%MK 10%MK 15%MK 20%MK Hình 3.4: Ảnh hƣởng hàm lƣợng MK đến phát triển cƣờng độ nén đá xi măng trắng theo thời gian Kết nghiên cứu đá xi măng trắng (1: 0) cho thấy thay MK đến 20%, tốc độ phát triển cường độ nén đồng biến theo thời gian thể hình 3.4 3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởngcủa MK, bột màu đến tính chất đá xi măng 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng bột màu đến màu sắc đá xi măng Với loại xi măng, dùng lượng bột màu tỉ lệ (1÷10)% cho thấy màu sắc xi măng đá xi măng thay đổi theo hàm lượng bột màu thay Khi hàm lượng bột màu tăng lên, màu sắc xi măng đá xi măng tăng lên theo mức độ khác Màu sắc đá xi măng chia thành khoảng màu: lượng bột màu từ (1÷5)% thay đổi màu sắc rõ ràng, hàm lượng màu từ (5÷10)% tăng màu sắc khơng nhiều Với lượng dùng bột màu nhau, sử dụng xi măng trắng xi măng đen cho thấy độ sáng màu sắc đá xi măng màu trắng tốt đá xi măng màu đen, đặc biệt sử dụng 15%MK thay xi măng làm cho đá xi măng trắng sáng mà cịn tươi bóng đá xi măng màu đen Điều phù hợp với kết nghiên 14 cứu [19] cho MK có tác dụng cải thiện độ sáng tươi màu đá xi măng bê tông 3.2.2 Ảnh hưởng bột màu đến R đá xi măng màu Cƣờng độ nén (N/mm2) 80 60 HX5-0 40 HX5-5 20 HX5-10 HX5-15 0,5 Thời gian (ngày) 28 HX5-20 Hình 3.5: Ảnh hƣởng hàm lƣợng MK, oxyt Cr 2O3 đến phát triển cƣờng độ nén đá xi măng màu xanh theo thời gian 80 60 HĐ5-0 HĐ5-5 HĐ5-10 HĐ5-15 40 20 0,5 28 Hình 3.6: Ảnh hƣởng hàm lƣợng MK, oxyt Fe 2O3 đến phát triển cƣờng độ nén đá xi măng màu đỏ theo thời gian 3.2.3.Ảnh hưởng MK, bột màu đến tính kiềm đá xi măng 18 16 Hàm lượng Ca(OH)2 (%) 14 12 Đá xi măng trắng 10 Đá xi măng màu đỏ Đá xi măng màu xanh 0 10 15 20 25 Hàm lượng MK (%) 15 Hình 3.7: Ảnh hƣởng hàm lƣợng MK, oxyt sắt Fe O , oxyt crôm Cr O đến hàm lƣợng Ca(OH) (%) đá xi măng Với đá xi măng trắng có (0-20)%MK, hàm lượng Ca(OH)2 đá tương ứng giảm dần pha loãng giảm hàm lượng khoáng xi măng trắng phản ứng MK với Ca(OH)2 sinh q trình thủy hóa xi măng theo phản ứng (3.1) Ca(OH)2 + 3AS2 + H O C2ASH + C–S – H (3.1) Khi đá xi măng có (0-20)%MK 5% Cr O màu xanh mức độ giảm hàm lượng Ca(OH)2 đá xi măng phụ thuộc vào hàm lượng MK Khi hàm lượng MK lớn, với hàm lượng 5% Cr O hàm lượng Ca(OH)2 đá xi măng giảm Khi đá xi măng có thêm 5% Fe O màu đỏ (0-20)%MK, lượng Ca(OH)2 đá xi măng giảm lớn so với đá xi măng có 5% Cr O Nguyên nhân tượng bột màu sắt Fe O phản ứng với vôi môi trường kiềm để tạo phức theo phương trình sau [9]: Fe O + 3Ca(OH) bão hòa + Al O *3 + 3H O = 3CaO.(Al,Fe) O 6H O (3.2) Do phản ứng này, bột màu oxyt sắt Fe O làm giảm Ca(OH) đá xi măng, làm giảm tính kiềm làm tăng tính bền màu đá xi măng Tuy nhiên việc có mặt MK oxyt sắt màu đỏ tạo phức môi trường kiềm bão hịa q trình phức tạp bị ảnh hưởng nhiều yếu tố, cần có nghiên cứu chi tiết 3.2.4 Ảnh hưởng MK, bột màu đến độ bền màu đá xi măng Để phân tích rõ biến đổi màu sắc chiếu tia UV theo thời gian đá xi măng màu đỏ sắt Fe O màu xanh crôm 16 Cr O , xét với mẫu có chứa 0% 15%MK để khảo sát Quá trình dịch chuyển màu sắc chiếu tia UV với thời gian từ 100 đến 500 mơ tả hình 3.6 3.7 Khi chiếu tia UV với thời gian liên tục từ 100 đến 500 (tương ứng với việc phơi ánh sáng mặt trời từ đến năm), màu sắc đá xi măng màu dùng 15 % MK có biến màu so với đá xi măng màu bình thường (0%MK) (xem hình 3.9, 3.10) Hình 3.7: Ảnh hƣởng 15%MK đến mức độ Hình 3.8: Ảnh hƣởng 15%MK đến mức độ bạc màu đỏ sắt Fe O đƣợc biểu diễn tọa độ màu CIE 1931 bạc màu đỏ sắt Fe O đƣợc biểu diễn tọa độ màu CIE 1931 Mẫu chuẩn Chiếu UV 500h Mẫu chuẩn Chiếu UV 500h Hình 3.9: Mẫu đá xi măng màu đỏ sắt Hình 3.10: Mẫu đá xi măng màu xanh Crôm Fe O có 15%MK Cr O có 15%MK 17 3.2.5 Ảnh hưởng MK bột màu đến cấu trúc đá xi măng trắng Nghiên cứu đá xi măng màu trang trí sử dụng MK bước đầu khẳng định ảnh hưởng MK, Fe O Cr O đến tính chất lí đá xi măng Để làm sáng tỏ chất thay đổi tính chất lí sử dụng kết hợp phương pháp phân tích hóa lý: phân tích đá xi măng phân tích nhiễu xạ tia X; phân tích ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM, phân tích phổ nhiễu xạ EDX Kết cho thấy thay (5÷20)%MK, 5% Fe O 5%Cr O làm cải thiện cấu trúc đá xi măng màu trắng, đặc biệt làm cho đá xi măng thay đặc so với đá xi măng trắng bên có hình thành nhiều khống kết tinh dạng CS-H có thêm khống cho bột màu thay KẾT LUẬN CHƢƠNG Kết nghiên cứu hồ đá xi măng cho thấy: Khi sử dụng (5 ÷ 20)%MK Lâm Đồng thay xi măng trắng Thái Bình PCW 40.I cho thấy: - MK làm tăng lượng nước tiêu chuẩn xi măng kéo dài thời gian kết thức đông kết xi măng trắng phụ thuộc vào hàm lượng MK sử dụng - MK thay PCW tạo đá xi măng kiềm thấp: + Lượng Ca(OH)2 đá xi măng trắng giảm theo tỷ lệ pha trộn MK giảm tới 65,6% 70,5% tỷ lệ pha MK tương ứng 15% 20% + MK làm giảm cường độ nén tuổi ≤ ngày, lại làm tăng cường độ sau ngày đá xi măng có MK so với đá xi măng trắng + Đá xi măng trắng có 15%MK đạt cường độ cao (69,6MPa tuổi 28 ngày 80,97 MPa tuổi 360 ngày) tương ứng tăng 7% 9% so với mẫu xi măng không phụ gia 18 Thơng qua phân tích XRay, SEM, EDX mẫu đá xi măng có mặt MK cho thấy: - MK có tác dụng làm tăng q trình chuyển hóa Ettringite dạng Monosulfate cấu trúc ổn định dạng khoáng điều kiện kiềm thấp - Sự có mặt MK có tác dụng làm tăng hàm lượng khoáng Tobermorit kiềm thấp dạng C-S-H Khi sử dụng 5% bột màu thay xi măng cải thiện màu sắc cường độ đá xi măng màu: - Cường độ đá xi măng màu có thay 5% bột màu cao so với đá xi măng trắng, cụ thể với đá xi măng màu xanh 1,85% đá xi măng màu đỏ 3,88% tuổi 28 ngày - Lượng Ca(OH)2 đá xi măng màu đỏ màu xanh giảm tương ứng 22% 12% so với mẫu đá xi măng trắng Khi thay 20% xi măng trắng 15%MK 5% bột màu đá xi măng màu có: - Lượng Ca(OH)2 đá xi măng màu xanh có thay 15%MK 5% Cr2O3 giảm tới 64,4% 73,3% tỷ lệ pha MK tương ứng 15% 20% so với đá xi măng màu xanh có 5% Cr2O3 - Lượng Ca(OH)2 đá xi măng màu đỏ có thay 15%MK 5%Fe2O3 giảm tới 75% 80,1% tỷ lệ pha MK tương ứng 15% 20%% so với đá xi măng màu đỏ có 5% Fe2O3 - Cường độ đá xi măng màu có thay 15%MK + 5% bột màu cao so với đá xi măng trắng, cụ thể với đá xi măng màu xanh 9,7% đá xi măng màu đỏ 16% tuổi 28 ngày - Cường độ đá xi măng màu có thay 15%MK + 5% bột màu cao so với đá xi măng màu có thay 5% bột màu, cụ thể với đá xi măng màu xanh 7,7% đá xi măng màu đỏ 11,7% tuổi 28 ngày - Tốc độ dịch chuyển màu vùng trắng tọa độ màu CIE chậm so với mẫu đá xi măng có 5% bột màu 19 MK thay PCW40.I từ (5-20)% có tác dụng làm giảm hàm lượng kiềm đá xi măng màu sử dụng Cr2O3 hay Fe2O3 Khả giảm hàm lượng Ca(OH)2 đá xi măng màu không phụ thuộc vào hàm lượng MK mà phụ thuộc vào loại oxyt màu sử dụng Vì độ bền màu đá xi măng phụ thuộc vào hàm lượng MK, loại hàm lượng bột màu vô sử dụng Chƣơng 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA METAKAOLIN, BỘT MÀU ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG MÀU TRANG TRÍ 4.1 Lựa chọn tỷ lệ MK chất màu sử dụng BTTT Hàm lượng 15%MK 5% bột màu thay chất kết dính lựa chọn sử dụng để nghiên cứu chế tạo BTTT mác 60 70 MPa 4.2 Xác định cấp phối bê tông mác 60 70MPa Các khâu lựa chọn nguyên vật liệu, phương pháp thiết kế, yêu cầu bê tông điều kiện thi cơng bê tơng màu có khác biệt so với bê tông thông thường như: - Bê tông màu cần có cường độ cao để chống mài mịn, đảm bảo chống xước, có độ bóng Do đó, mục tiêu thiết kế bê tơng có R n 60MPa Đối với lớp BTTT phủ mặt có chiều dày 25- 30 mm, cát vàng có M đl (khống chế hạt < 0,14 mm) đá dăm phải có D max 10 mm - Bê tơng màu lớp mặt cần có màu tươi sáng bền màu, hạn chế tượng thoát kiềm, loang màu xỉn màu Để đảm bảo yêu cầu này, đề tài chọn xi măng trắng Thái Bình PCW 40.I, MK Lâm Đồng màu trắng kết hợp với phụ gia siêu dẻo gốc Polycacboxylat - Để in tạo ganh (vân) lên bề mặt phẳng, bê tơng màu cần có độ dư vữa (K d ) hợp lí có tốc độ đóng rắn phù hợp (R 12h ) - Sử dụng loại hàm lượng bột màu hợp lí để chế tạo BTTT đạt yêu cầu bền màu điều kiện ánh sáng môi trường kiềm, đảm bảo giá thành hợp lý Phương pháp thiết kế 20