Luận án tiến sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của các phương pháp thí nghiệm đến kết quả đánh giá chỉ số hoạt tính cường độ đối với xi măng của phụ gia hoạt tính cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  BÙI QUANG VINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐẾN KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CƯỜNG ĐỘ ĐỐI VỚI XI MĂNG CỦA PHỤ GIA HOẠT TÍNH CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HOÁ HỌC HÀ NỘI - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  BÙI QUANG VINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐẾN KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CƯỜNG ĐỘ ĐỐI VỚI XI MĂNG CỦA PHỤ GIA HOẠT TÍNH CAO Chuyên ngành: KỸ THUẬT HOÁ HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS VĂN VIẾT THIÊN ÂN TS VŨ HOÀNG TÙNG HÀ NỘI - 2019 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ DANH MỤC BẢNG LỜI CẢM ƠN DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PHẦN MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu 10 Nội dung nghiên cứu đề tài 10 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 10 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHỤ GIA KHỐNG HOẠT TÍNH CAO TRONG BÊ TƠNG VÀ XI MĂNG 11 1.1 Giới thiệu phụ gia khoáng hoạt tính 11 1.1.1 Phụ gia khống hoạt tính nguồn gốc tự nhiên 11 1.1.2 Phụ gia khoáng hoạt tính nguồn gốc nhân tạo 12 1.2.Bản chất hoạt tính phụ gia khống 14 1.3 Các loại phụ gia khống hoạt tính cao 15 1.3.1 Silicafume (SF) 16 1.3.2 Tro trấu (RHA) 17 1.3.3 Meta Kaolin (MK) 19 1.4 Vai trò phụ gia khống hoạt tính bê tơng xi măng 21 1.5 Các phƣơng pháp đánh giá độ hoạt tính phụ gia khống 24 1.5.1.Các phƣơng pháp đánh giá tiêu chuẩn 24 1.5.2.Các phƣơng pháp đánh giá phi tiêu chuẩn 26 1.6 Kết luận định hƣớng nghiên cứu 26 CHƢƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 2.1.1 Các phƣơng pháp thí nghiệm tiêu chuẩn 28 2.1.2 Các phƣơng pháp thí nghiệm phi tiêu chuẩn 29 GVHD: TS Văn Viết Thiên Ân TS Vũ Hoàng Tùng HVTH: Bùi Quang Vinh CB160052 2.1.3 Các phƣơng pháp thí nghiệm xác định độ hoạt phụ gia khống hoạt tính cao 30 2.2.Nguyên vật liệu sử dụng .41 2.2.1 Xi măng 41 2.2.2 Cát mịn 42 2.2.3 Cát hạt thô 43 2.2.4 Cát ISO 44 2.2.5 Cát ASTM 44 2.2.6 Phụ gia khống hoạt tính cao 44 2.2.7.Nƣớc 49 2.2.8 Phụ gia siêu dẻo 49 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ 51 3.1 Ảnh hƣởng phƣơng pháp điều chỉnh tính cơng tác vữa nƣớc phụ gia giảm nƣớc 52 3.2 Ảnh hƣởng phƣơng pháp dƣỡng hộ mẫu 55 3.3 Ảnh hƣởng ngày tuổi thí nghiệm 58 3.4 Ảnh hƣởng chế độ tạo hình, kích thƣớc mẫu thử, cát tiêu chuẩn 59 3.5.Đánh giá số hoạt tính cƣờng độ phụ gia khống phƣơng pháp thí nghiệm phi tiêu chuẩn đề xuất 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 Kết luận 66 Kiến nghị 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 GVHD: TS Văn Viết Thiên Ân TS Vũ Hoàng Tùng HVTH: Bùi Quang Vinh CB160052 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ HÌNH 1.1: XRD CỦA SILICA FUME VÀ TRO TRẤU 16 HÌNH 1.2: HÌNH ẢNH SEM CỦA SILICA FUME (ELKEM MICROSILICA G983) 17 HÌNH 1.3: XRD CỦA TRO TRẤU 19 HÌNH 1.4: CẤU TRÚC HẠT TRO TRẤU SAU KHI NGHIỀN MỊN 19 HÌNH 1.5: SẢN PHẨM META KAOLIN NGHIỀN MỊN 20 HÌNH 1.6: CẤU TRÚC HẠT META KAOLIN SAU KHI NGHIỀN MỊN 20 HÌNH 2.1: DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ CHẢY XỊE CỦA VỮA .33 HÌNH 2.2: ĐỘ CHẢY XỊE CỦA VỮA XM 35 HÌNH 2.3: DỤNG CỤ ĐẦM MẪU THEO ASTM C1240-05 .39 HÌNH 2.4: THÀNH PHẦN HẠT CỦA XI MĂNG BÚT SƠN PC40 42 HÌNH 2.5: LỊ ĐỐT VỎ TRẤU 45 HÌNH 2.6: QUANG PHỔ XRD CỦA TRO TRẤU 46 HÌNH 2.7: THÀNH PHẦN HẠT CỦA TRO TRẤU NGHIỀN MỊN 48 HÌNH 2.8: NƢỚC MÁY 49 HÌNH 2.9: PHỤ GIA SIÊU DẺO 50 HÌNH 3.1: ẢNH HƢỞNG CỦA PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TÍNH CƠNG TÁC CỦA HỖN HỢP VỮA ĐẾN ĐỘ HOẠT TÍNH CỦA PHỤ GIA KHỐNG 54 HÌNH 3.4: ẢNH HƢỞNG CỦA NGÀY TUỔI THÍ NGHIỆM ĐẾN ĐỘ HOẠT TÍNH CỦA PGK 59 HÌNH 3.5: ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TẠO HÌNH, KÍCH THƢỚC MẪU THỬ, CÁT TIÊU CHUẨN ĐẾN KẾT QUẢ ĐHT CỦA PGK .62 GVHD: TS Văn Viết Thiên Ân TS Vũ Hoàng Tùng HVTH: Bùi Quang Vinh CB160052 DANH MỤC BẢNG BẢNG 1.1: THÀNH PHẦN HÓA TRO TRẤU CÁC VÙNG KHÁC NHAU 18 BẢNG 1.2: TÍNH CHẤT HĨA LÝ CỦA META KAOLIN 21 BẢNG 1.3: SO SÁNH CÁC PHƢƠNG PHÁP TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CƢỜNG ĐỘ CỦA PHỤ GIA KHỐNG 25 BẢNG 2.1: CÁC YÊU CẦU VỀ HÓA LÝ CỦA SF VÀ RHA 30 BẢNG 2.2:CÁC YÊU CẦU VỀ CƠ LÝ CỦA SF VÀ RHA 31 BẢNG 2.3: THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ĐỂ XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CƢỜNG ĐỘ THEO TCVN 8827-2011 32 BẢNG 2.4: THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ĐỂ XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CƢỜNG ĐỘ THEO ASTM C1240-05 37 BẢNG 2.5: THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ĐỂ XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CƢỜNG ĐỘ THEO PHƢƠNG PHÁP PHI TIÊU CHUẨN 40 BẢNG 2.6: TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA XI MĂNG PC40 BÚT SƠN 41 BẢNG 2.7: KẾT QUẢ THÀNH PHẦN HÓA CỦA XI MĂNG 42 BẢNG 2.8: TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA CÁT SÔNG HỒNG .43 BẢNG 2.9: TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA CÁT SƠNG HỒNG .43 BẢNG 2.10: CẤP PHỐI CÁT C778 44 BẢNG 2.11: TÍNH CHẤT VÀ THÀNH PHẦN HẠT CỦA SF 45 BẢNG 2.12: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MỘT SỐ TÍNH CHẤT HĨA LÝ CỦA TRO TRẤU NGHIỀN MỊN 46 BẢNG 2.13: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA TRO TRẤU NGHIỀN MỊN 47 BẢNG 2.14: TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA META CAOLANH 49 BẢNG 3.1: TỔNG HỢP KẾT QUẢ ĐỀ TÀI ĐÃ NGHIÊN CỨU 51 BẢNG 3.2: LƢỢNG CẦN NƢỚC ẢNH HƢỞNG TỚI CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CƢỜNG ĐỘ CHO TỪNG LOẠI PGK HTC THEO TỪNG PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 53 BẢNG 3.3: LƢỢNG CẦN NƢỚC CHO TỪNG LOẠI PGK HTC THEO TỪNG PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM (TIẾP) 53 GVHD: TS Văn Viết Thiên Ân TS Vũ Hoàng Tùng HVTH: Bùi Quang Vinh CB160052 BẢNG 3.4: ẢNH HƢỞNG CỦA PHƢƠNG PHÁP DƢỠNG HỘ MẪU ĐẾN CƢỜNG ĐỘ NÉN CỦA MẪU VỮA VÀ CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CỦA PHỤ GIA KHỐNG 55 BẢNG 3.5: ẢNH HƢỞNG CỦA NGÀY TUỔI THÍ NGHIỆM ĐẾN ĐỘ HOẠT TÍNH CỦA PHỤ GIA KHỐNG 58 BẢNG 3.6: CÁC NHÂN TỐẢNH HƢỞNG CỦA ĐẾN ĐỘ HOẠT TÍNH CỦA PHỤ GIA KHỐNG THEO TỪNG PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 60 BẢNG 3.7: ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TẠO HÌNH, KÍCH THƢỚC MẪU THỬ, CÁT TIÊU CHUẨN THEO CÁC PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐẾN CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CỦA PHỤ GIA KHỐNG HOẠT TÍNH 61 BẢNG 3.8: THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VÀ MỘT SỐ YÊU CẦU ĐỂ XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CƢỜNG ĐỘ THEO PHƢƠNG PHÁP PHI TIÊU CHUẨN.63 BẢNG 3.9: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHỈ SỐ HOẠT TÍNH CƢỜNG ĐỘ THEO PHƢƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT 64 BẢNG 3.10 : HÀM LƢỢNG CA(OH)2 TRONG ĐÁ CHỨA 100% XI MĂNG VÀ TRONG ĐÁ XI MĂNG CHỨA PHỤ GIA KHOÁNG Ở TUỔI NGÀY 64 GVHD: TS Văn Viết Thiên Ân TS Vũ Hoàng Tùng HVTH: Bùi Quang Vinh CB160052 LỜI CẢM ƠN Sau gần hai năm theo học Viện Kỹ Thuật Hóa Học – Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đƣợc đồng ý Viện Kỹ Thuật Hóa Học sau đại học thầy giáo hƣớng dẫn TS Văn Viết Thiên Ân, TS Vũ Hồng Tùng; tơi thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng phƣơng pháp thí nghiệm đến kết đánh giá số hoạt tính cƣờng độ xi măng phụ gia hoạt tính cao” Để hồn thành đƣợc đề tài này, xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo môn Silicat, thầy cô giáo Viện Kỹ thuật Hóa học tận tình hƣớng dẫn giảng dạy suốt trình học tập, nghiên cứu rèn luyện trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin trân trọng cảm ơn quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện lãnh đạo Công ty cổ phần xi măng Vicem Hoàng Mai, cán Viện công nghệ xi măng, Tổng công ty công nghiệp xi măng Vicem Việt Nam Đặc biệt, xin trân trọng cảm ơn TS Văn Viết Thiên Ân, TS Vũ Hồng Tùng hƣớng dẫn tận tình, chu đáo giúp tơi thực đề tài Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hồn chỉnh nhất, song có nhiều hạn chế kiến thức, thời gian kinh nghiệm nên tránh khỏi thiếu sót định Tơi mong nhận đƣợc góp ý q thầy giáo, bạn, anh chị đồng nghiệp để đề tài đƣợc hồn chỉnh Tơi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng GVHD: TS Văn Viết Thiên Ân TS Vũ Hoàng Tùng năm HVTH: Bùi Quang Vinh CB160052 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT NỘI DUNG N Nƣớc X Xi măng C Cát CĐ Cát đen CV Cát vàng SF Silica fume MK Mêtacaolanh RHA Tro trấu nghiền mịn CKD Chất kết dính ĐHT Độ hoạt tính HTC Hoạt tính cao PGK Phụ gia khống PGSD Phụ gia siêu dẻo TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN Thí nghiệm GVHD: TS Văn Viết Thiên Ân TS Vũ Hoàng Tùng HVTH: Bùi Quang Vinh CB160052 PHẦN MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Puzolan nguyên liệu cho trình sản xuất xi măng đƣợc sử dụng để thay phần xi măng vữa bê tông, mang lại hiệu kinh tế, kĩ thuật lợi ích sinh thái mơi trƣờng Một số sản phẩm phụ ngành công nghiệp, nơng nghiệp có hoạt tính puzolanic sử dụng vữa bê tông nhƣ tro bay, tro trấu, silicafume, với ƣu điểm trữ lƣợng lớn, có sẵn, giá thành rẻ, chúng mang lại tiềm sử dụng lớn cho ngành công nghiệp sản xuất xi măng bê tơng Một số chúng có hoạt tính puzolanic cao, nhiên số loại không đƣợc sử dụng, hạn chế việc lựa chọn phân loại puzolan sử dụng xi măng bê tông theo tiêu chuẩn khác Việt Nam nói riêng giới nói chung Dựa độ hoạt tính puzolanic, phụ gia khống đƣợc phân thành phụ gia khống thơng thƣờng nhƣ tro bay, xỉ lị cao phụ gia khống hoạt tính cao nhƣ silica fume, tro trấu Khả hoạt tính puzolanic phụ gia khống đƣợc đánh giá thơng qua phƣơng pháp khác Chỉ số hoạt tính cƣờng độ thƣờng đƣợc sử dụng để đánh giá độ hoạt tính puzolanic phụ gia khống Tuy nhiên, khác biệt hàm lƣợng phụ gia khoáng thay thế, lƣợng dùng nƣớc, lƣợng chủng loại cát, cách điều chỉnh tính cơng tác hỗn hợp vữa, chế độ dƣỡng hộ, tuổi thí nghiệm dẫn đến kết số hoạt tính cƣờng độ phụ gia khống xi măng khác Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8827:2011 “Phụ gia khống hoạt tính cao dùng cho bê tông vữa“ Hội Công nghiệp Bê tông Việt Nam đƣợc biên soạn chuyển đổi từ TCXDVN 311:2004 Tiêu chuẩn TCVN 8827:2011 đƣợc biên soạn chủ yếu dựa sở tham khảo tiêu chuẩn ASTM C311, TCVN 6016:2011, hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam dựa tình hình thực tiễn sản phẩm thiết bị lúc Tiêu chuẩn TCVN 8827:2011 sử dụng cát thơng thƣờng tuân thủ TCVN 7570:2006 với GVHD: TS Văn Viết Thiên Ân TS Vũ Hoàng Tùng HVTH: Bùi Quang Vinh CB160052