Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty Cổ Phần Xi Măng FICO Tây Ninh đã tạo điều kiện cho tôi được tham dự khóa học Thạc sĩ Kỹ thuật và cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi về th
Lý do chọ n đ ề tài
Việt Nam có đường biển dài 3.26 km, không tính các đảo, và trong bối cảnh hiện đại hóa, nhiều công trình xây dựng đang gia tăng Tuy nhiên, hiện tượng xâm nhập mặn đang gây ra mối nguy lớn, làm rút ngắn tuổi thọ của các công trình này Do đó, nhu cầu sử dụng các loại chất kết dính chuyên dụng như xi măng bền sun phát và xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sun phát trở nên cấp thiết để đảm bảo sự bền vững cho các công trình xây dựng.
Xi măng Poóc lăng hỗn hợp bền sun phát có khả năng cải thiện độ bền của bê tông trong môi trường xâm thực sun phát, đặc biệt là ở những khu vực ven biển có sự xâm nhập mặn Do đó, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo xi măng Poóc lăng hỗn hợp bền sun phát trên cơ sở Clanhke FiCO và xỉ lò cao” để tìm hiểu sâu hơn về đặc tính và ứng dụng của loại xi măng này.
Mục đích nghiên cứu
Trên cơ ở s Clanhke Xi măng FiCO, thạch cao t nhiên và phự ụ gia x ỉ lò cao
Nh t B n ch t o Xi m ng poóc l ng hậ ả ế ạ ă ă ỗn hợp bền Sun phát.
Ý nghĩa thự ế ủ c t c a đ ề tài
Kết quả ủ của đề tài sẽ mang lại ý nghĩa quan trọng cho Công ty CP Xi măng FiCO Tây Ninh, đặc biệt trong việc sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sun phát từ nguồn clanhke sẵn có Điều này không chỉ giúp đa dạng hóa sản phẩm mà còn cung cấp thêm lựa chọn cho người tiêu dùng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trên thị trường.
Đố i tư ợ ng nghiên c ứ u
Định hướng nghiên c u tài d a ứ đề ự trên cơ sở ả s n xu t Clanhke ấ xi măng
FiCO, một trong những công ty hàng đầu tại Thái Lan, đã lựa chọn Nhật Bản làm đối tác nghiên cứu để phát triển công nghệ chế tạo xi măng Pooclăng hỗn hợp bền sun phát Đối tượng nghiên cứu cụ thể của dự án này bao gồm các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của loại xi măng này.
- Ảnh hưởng của độ ị m n c a x ủ ỉ lò cao đến cường độ xi măng Poóc lăng ỗh n h p b n sun phát ợ ề
- Ảnh hưởng của hàm lượng x ỉ lò cao đến cường độ xi măng Poóc lăng ỗh n h p b n sun phát ợ ề
- Ảnh hưởng của độ ịn, hàm lượ m ng xỉ lò cao đế độ ền b n sun phát c a xi ủ măng PCB
Ph ạ m vi nghiên c ứ u
Để đạt được mục tiêu mà đề tài đã đặt ra, n i dung nghiên c u c n tri n khai ộ ứ ầ ể theo những bước sau:
- T p h p các tài liậ ợ ệu có liên quan đến đề tài, nghiên c u tài liứ ệu để đị nh hướng th c nghi m và v n d ng vào gi i thích các k t qu ự ệ ậ ụ ả ế ả đạt được
- Lựa chọn nguyên li u và thi t l p bài ph i li u nghiệ ế ậ ố ệ ền xi măng.
- Tìm hi u thành phể ần, đặc điểm, tính ch t cấ ủa xỉ để ự l a chọn làm đối tượng nghiên c u ứ
- Nghiền các mẫu thí nghiệm với các cách thức nghi n khác nhau ề
- Phân tích tác động của đến các tính chất cơ lý của xi măng trên cơ sở ủ c la ựa ch n các nguọ ồn nguyên liệu đã chọn.
Phương pháp ngh iên c ứ u
Các nguyên liệu nghiên cứu, quy trình và thiết bị thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định và đồng nhất trong suốt quá trình thực hiện Mục tiêu là hạn chế tối đa các sai số có thể xảy ra.
Ti n hành các nghiên c u c th ế ứ ụ ể như:
- Xác định thành phần khoáng: phương pháp nhiễu xạ tia X
- Nghiên cứu vi cấu trúc của hồ: phương pháp kính hiển vi điện tử SEM
- Xác định các chỉ tiêu cơ lý của mẫu xi măng theo xác định theo các bộ tiêu chu n hiẩ ện hànhhay thử nghiệm thực nghiệm như sau :
+ Xác định độ mịn theo Tiêu chuẩn Việt nam TCVN4030:2003
+ Thử độ bền nén theo Tiêu chuẩn TCVN 6016:2011
+ Lượng nước tiêu chuẩn, thời gian ninh kết theo TCVN 6017:2015
+ Độ nở autoclave thử theo tiêu chuẩn TCVN 8877:2011.
+ Độ nở sun phát trong nước ở tuổi 14 ngày theo TCVN 6068:2004.
+ Cường độ và độ nở thanh vữa trong dung dịch sun phát ở tuổi 6 tháng thử HV: Nguy n Th ễ ịKý 10 theo TCVN 7713:2007
- Phương pháp phi tiêu chuẩn: Độ nở thanh vữa trong dung dịch sun phát 6 tháng tuổi ở 60 0 C:
Bằng cách so sánh các giá trị thu được từ mẫu thử nghiệm với các yêu cầu của tiêu chuẩn quy định về Xi măng Poóc lăng Hỗn hợp bền sun phát, chúng tôi đánh
TỔ NG QUAN
Khái ni ệ m v ề xi măng, xỉ lò cao
Chất kết dính thủy là một loại bột mịn, khi trộn với nước sẽ tạo thành dung dịch huyền phù Chất này có khả năng đóng rắn cả trong không khí và trong nước nhờ vào phản ứng hóa lý, từ đó hình thành vật liệu xây dựng chắc chắn.
Xi măng là một loại chất kết dính có khả năng kết hợp với nước để tạo thành một vật liệu rắn chắc trong môi trường nước và không khí Trong quá trình đóng rắn, xi măng phát triển cường độ, giúp tạo ra các kết cấu vững chắc Nó được sản xuất chủ yếu từ clinker, thạch cao và phụ gia, đóng vai trò quan trọng trong xây dựng và công nghiệp.
Xi măng được tạ ằ ền mị ạ ụ
- Thành ph n khoáng trong anhke ầ cl xi măng poóc lăng:
Clanhke xi măng poóc lăng chứa nhiều khoáng chất khác nhau, trong đó có bốn khoáng chính quyết định tính chất cấu tạo của xi măng Các thành phần khoáng này có phạm vi giới hạn, hình dạng đặc trưng và đặc điểm riêng biệt.
Alite là khoáng silicat chủ yếu trong clanhke xi măng poóc lăng, với công thức hóa học 3CaO.SiO2 (C3S) và chứa khoảng 4% 3CaO.Al2O3 (C3A) cùng một lượng nhỏ MgO Khoáng này chiếm từ 45 đến 60% trong clanhke, có cấu trúc dạng tấm hình lục giác, màu trắng, và khối lượng riêng từ 3,15 đến 3,25 g/cm3 Xi măng poóc lăng với hàm lượng Alite cao có khả năng rắn nhanh, cường độ cao và ít co ngót Tuy nhiên, do lượng Ca(OH)2 thoát ra nhiều, xi măng này kém bền trong môi trường nước và nước chứa ion sunfat.
Hình 1 1: Hình ch p khoáng Alite [3] ụ (Khoáng Alite C3S có d ng tinh th ạ ểhình lục giác [3])
Belite là khoáng chính trong clanhke xi măng poóc lăng, với thành phần chính là silicat dicanxi (2CaO.SiO2 - C2S) chiếm 20-30% trong clanhke Belite tồn tại dưới nhiều dạng thù hình như α – C2S, α’ L – C2S, α ‘ H – C2S, β – C2S và γ – C2S, mỗi dạng có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau, dẫn đến tính chất khác nhau Trong đó, β – C2S là dạng ổn định nhất trong clanhke xi măng poóc lăng, có khả năng đóng rắn tương đối chậm, cường độ ban đầu không cao nhưng phát triển cường độ tốt theo thời gian Sản phẩm của β – C2S có độ bền vững cao trong môi trường nước và nước khoáng Hình dạng của khoáng Belite là tròn và cấu trúc dung dịch của nó được thể hiện trong hình 1.2.
+ Celite: 2CaO.pAl2O3.(1-p)Fe2O3 g i là khoáng alumo-ferit- ọ canxi [2]: là dung d ch r n g m Cị ắ ồ 8 A3F, C6A2F, C4AF, chứa một ph n Cầ 3 A và nh ng thành ph n ữ ầ
Celite là một khoáng chất quan trọng trong clanhke xi măng poóc lăng, chiếm từ 10 đến 18% và có mặt cùng với các khoáng khác như C2F và MgO Mặc dù celite có cường độ không cao, nhưng nó đóng rắn tương đối chậm, giúp cải thiện khả năng chịu đựng của sản phẩm trong môi trường nước và môi trường ăn mòn sun phát Với mật độ γ = 3,77 g/cm3, celite đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao tính năng của xi măng poóc lăng.
Khoáng aluminat - tricanxi 3CaO.Al2O3 (C3A) là một thành phần quan trọng trong clanhke xi măng poóc lăng, chiếm từ 5-15% Nó có khả năng tạo kết dính mạnh, với hình dạng tinh thể lập phương, và có tốc độ đóng rắn nhanh Dưới điều kiện nghèo CaO, C3A có thể chuyển hóa thành C12A7 (12CaO.7Al2O3) và trong dung dịch của C3A có thể chứa 2,5% MgO Để đảm bảo tính ổn định của xi măng trong quá trình sử dụng, cần hạn chế một số thành phần nguyên liệu nhất định.
Pha thủy tinh trong ủ clanhke là một thành phần lỏng quan trọng trong quá trình nung, giúp nâng cao tính chất của khoáng và thúc đẩy sự hình thành C3S, khoáng chất chủ yếu trong xi măng Khi được làm nguội nhanh, pha lỏng chuyển thành pha thủy tinh, điều này giúp clanhke dễ nghiền hơn và tăng cường hoạt tính hydrat hóa của pha thủy tinh.
- Thành ph n hóa trong clanhke ầ xi măng poóc lăng bao g m ồ các cấu tử chính:
Nguyên liệu tự nhiên trong công nghệ sản xuất xi măng poóc lăng thường chứa các tạp chất, dẫn đến sự hiện diện của chúng trong thành phần clanhke Để đảm bảo chất lượng và tính đồng nhất của xi măng, cần kiểm soát các ôxít tạp chất theo giới hạn cho phép.
Thạch cao, với công thức hóa học CaSO4·2H2O, là một khoáng chất tự nhiên có màu trắng, nhưng khi bị ẩm ướt, nó có thể chuyển sang màu xám hơi đen Khối lượng thể tích của thạch cao là 2.3 tấn/m3 Khi nhiệt độ đạt từ 45°C trở lên, thạch cao bắt đầu phản ứng tách nước, và ở nhiệt độ từ 120°C đến 140°C, nó sẽ hoàn toàn tách nước, chuyển thành dạng khan.
Thạch cao chiếm khoảng 3-5% khối lượng xi măng Poóc lăng và là phụ gia quan trọng giúp giảm tốc độ đóng rắn trong công nghệ sản xuất xi măng Khi hòa tan trong nước, thạch cao kết hợp với các aluminat trong dung dịch, tạo ra hợp chất hydro-sunfo-aluminat khó hòa tan, từ đó làm chậm quá trình đóng rắn của xi măng Poóc lăng Lượng thạch cao sử dụng phụ thuộc vào hàm lượng khoáng C3A Bên cạnh đó, etringhit kết tinh dạng sợi trong thạch cao có khả năng chèn lấp các lỗ trống của đá xi măng, giúp tăng độ bền cơ, cải thiện khả năng chống nứt và giãn nở cho xi măng.
Xỉ lò cao là phế liệu quan trọng trong ngành sản xuất gang, được hình thành từ quá trình nấu chảy quặng chứa nhiều tạp chất như cát và đất sét Đá vôi được thêm vào để các thành phần này tương tác, tạo ra các hợp chất nóng chảy hoàn toàn như silicat canxi, silicat alumin và silicat aluminate canxi magie ở nhiệt độ khoảng 1300 độ C.
1500 o C Khối lượng riêng của các chất nóng chảy này nhỏ hơn so với gang nên nổi lên trên và được tháo ra ngoài t o thành x ạ ỉ
Xỉ được làm lạnh bằng hai phương pháp chính: một là xỉ lỏng được đưa vào bể có dòng nước chảy liên tục và sau đó sấy khô để lượng nước trong xỉ giảm xuống dưới 30%; hai là xỉ được tháo vào bể chứa và sử dụng bơm cao áp phun xỉ thành tia, kết hợp với nước để làm lạnh Một phương pháp khác là quy trình đóng viên, trong đó xỉ được làm lạnh từng phần bằng nước trước khi chuyển đến thiết bị trống quay, tạo ra các viên xỉ có kích thước nhỏ hơn 15mm Phương pháp tạo viên mang lại nhiều lợi ích cho ngành sản xuất thép, giúp giảm phát thải khí sulfua và tạo ra sản phẩm khô hơn, có thể sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất bê tông Tuy nhiên, hàm lượng pha thùy tinh giảm xuống 50% sẽ không phù hợp cho sản xuất xi măng chất lượng cao.
X ỉ được sử dụng trong xi măng có khả năng làm lạnh rất nhanh Thành phần chính của nó là pha thủy tinh, có khả năng hoạt hóa cao, hydrat hóa và đóng rắn, mặc dù cường độ không đạt mức cao.
Thành phần hóa học của xỉ phụ thuộc vào nguyên liệu sử dụng và tốc độ làm lạnh của xỉ Khi làm lạnh nhanh, các khoáng trong xỉ sẽ có kích thước nhỏ hơn, với hàm lượng pha thủy tinh chiếm khoảng 95%, điều này tạo ra xỉ có hoạt tính cao và tính kết dính lớn.
Nếu làm lạnh chậm sẽ có các khoáng aluminat canxi CA, C5A3; C2AS, CAS2,
Quá trình đóng r n xi măng, ăn mòn bê tông xi măng và bi ắ ệ n pháp ch ống ăn mòn bê tông
1.2 Quá trình đóng rắn xi măng, ăn mòn bê tông xi măng và biện pháp chống ăn mòn bê tông
1.2.1 Lý thuy ết quá trình đóng rắ n
Nghiên cứu của Nhi u nhà khoa hề ọc đã tập trung vào quá trình ninh kết và đóng rắn của các loại chất kết dính, bao gồm cả xi măng Poóc lăng Bài viết đã trình bày nhiều lý thuyết khác nhau liên quan đến quá trình đóng rắn này.
- Thuyết cơ học tinh th -Le Chatelier(1882) ể
- Thuy t gen tinh th -Baicov(1923) ế ể
- Thuy t t o thành c u trúc-Pokak,Rebinder (1960) ế ạ ấ
- Thuyết nước rắn Keil, Power 1961 …
Các nghiên cứu sau này đã chứng minh rõ ràng và hoàn thiện hơn về quá trình đóng rắn của các chất kết dính, đặc biệt là xi măng poóc lăng.
- Thuy t biế ến đổ ấi c u trúc Taylor (1966):
Taylor đã nghiên cứu quá trình ninh kết và đóng rắn của xi măng cùng các chất kết dính khác Ông đã phân chia quá trình này thành bốn giai đoạn chính, giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của các vật liệu xây dựng.
• Giai đoạn khu ch tán: x y ra khi bế ả ắt đầu nhào trộn xi măng ớ v i nước.Trong giai đoạn này, vữa hoàn toàn linh động
Giai đoạn bắt đầu ninh kết xảy ra vài phút sau khi xi măng được trộn với nước Trong giai đoạn này, các khoáng chất bắt đầu quá trình hydrat hóa, tạo thành các sản phẩm hydrat Những sản phẩm hydrat này dần phát triển trên bề mặt của các hạt khoáng.
Giai đoạn kết thúc ninh kết của xi măng diễn ra ngay sau khi trộn xi măng với nước Trong giai đoạn này, các gen hydrat bắt đầu tăng trưởng và tương tác với nhau, tạo ra các liên kết chặt chẽ.
Giai đoạn tái kết tinh xảy ra sau vài ngày, khi các gen hydrat dày đặc trên bề mặt các hạt khoáng Các hydrat bắt đầu tái kết tinh và liên kết với nhau, tạo thành sản phẩm ẩm đóng rắn và phát triển cường độ Tuy nhiên, vẫn còn những hạt khoáng chưa được hydrat hóa hoàn toàn, tiếp tục hydrat hóa và phát triển cường độ theo thời gian.
- Thuy t phát tri n c u trúc Locher, Richartz, Sprung: ế ể ấ
Theo các tác giả trên, quá trình đóng rắn của xi măng gồm 3 giai đoạn:
Trong giai đoạn đầu của quá trình hydrat hóa, các khoáng xi măng hòa tan vào nước và bắt đầu phản ứng để tạo thành các gen hydrat Những gen này dần dần tách nước và đông tụ lại, tạo thành vữa xi măng khi kết thúc quá trình ninh kết.
Giai đoạn 2 là quá trình hình thành cấu trúc cơ bản, trong đó các gen hydrat và khoáng chất bắt đầu tái kết tinh, tạo ra cường độ ban đầu cho sản phẩm ẩm đóng rắn.
Giai đoạn 3 của quá trình này đặc trưng bởi cấu trúc ổn định, trong đó các pha hydrat tái kết tinh thành những tinh thể hoàn chỉnh Điều này giúp củng cố và phát triển cấu trúc đá xi măng một cách liên tục theo thời gian.
1.2.2 Quá trình đóng rắn xi măng:
Xi măng khi được nhào trộn với nước trải qua ba quá trình chính Đầu tiên, trong khoảng 1-3 giờ sau khi nhào trộn, nó tạo thành hồ lỏng dễ tạo hình Tiếp theo, quá trình ninh kết bắt đầu, trong đó hỗn hợp trở nên đặc sệt và giai đoạn này kết thúc trong 5-10 giờ Cuối cùng, hỗn hợp chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn, kết thúc quá trình ninh kết và bắt đầu giai đoạn rắn chắc, đặc trưng bởi sự tăng nhanh cường độ Các quá trình phản ứng hóa học xảy ra trong suốt quá trình này.
Khi nhào trộn xi măng với nước, quá trình tác dụng nhanh chóng xảy ra giữa alit và nước, tạo ra hydrosilicat canxi và hydroxit canxi Điều này giúp đạt được độ bền cực đại ngay trong giai đoạn đầu của quá trình hydrat hóa.
2(3CaO.2SiO2) + 3H2O 3CaO.2SiO→ 2 3H2O + 3Ca(OH)2
Vì đã có hydroxit canxi tách ra từ alit nên belit th y hóa chủ ậm hơn alit và tách ra ít Ca(OH)2 hơn:
2(2CaO.SiO2) + 4H2O 3CaO.2SiO→ 2 3H2O + Ca(OH)2
Hydrosilicat canxi được hình thành khi đơn khoáng silicat tricanxi được thủy hóa hoàn toàn trong dung dịch bão hòa hydroxit canxi Tỷ lệ CaO/SiO2 trong các hydrosilicat trong hồ xi măng có thể thay đổi tùy thuộc vào thành phần vật liệu, điều kiện rắn chắc và các yếu tố khác.
Pha chứa aluminat tricanxi 3CaO.Al2O3 là thành phần hoạt động mạnh nhất trong xi măng Khi trộn với nước, bề mặt các hạt xi măng hình thành lớp sơn phớt ẩm xốp không bền, bao gồm tề ấm mỏng lục giác của 4CaO.Al2O3.9H2O và 2CaO.Al2O3.8H2O.
Cấu trúc dạng tơi xốp của xi măng giúp cải thiện khả năng giữ nước Dạng ổn định của nó, với khả năng hấp thụ ẩm nhanh chóng, tạo ra hydroaluminate 6 nước có tinh thể hình lập phương.
Quá trình phản ứng giữa 3CaO.Al2O3 và 6H2O tạo ra 3CaO.Al2O3.6H2O là quá trình đóng rắn nhanh Để kiểm soát quá trình này, người ta thường nghiền Clanhke cùng với khoảng 3-5% thạch cao so với khối lượng xi măng Sulfat canxi phản ứng với aluminat tricanxi ngay từ đầu, hình thành sunpho-aluminat-canxi ngậm nước, được gọi là khoáng entringit.
3CaO.Al2O3+3(CaSO4.2H2O) + 26H2O→3CaO.Al2O3 3CaSO4.32H2O
Các bi ệ n pháp nâng cao kh ả năng ch ng ăn mòn sun phát cho bê tông xi ố măng poóc lăng
d ng: ụ Tăng khả năng chống thấm nước của bê tông, giảm sựthâm nhập c a các tác ủ nhân ăn mòn vào bê tông ăng cường độ; t bê tông
1.3.2 Các bi ệ n pháp ch ống ăn mòn sun phát cho bê tông
Hình 1 5: Nguyên nhân suy giảm độ ề b n trong môi trường sun phát[8]
Các yế ố ảnh hưởu t ng t i s ớ ự ăn mòn sun phát g m: ồ
- Nồng độ và b n chả ất của các muối sun phát
- Mực nước ti p xúc và s ế ự thay đổi mực nước theo mùa
- Dòng chảy của nước ngầm và độ ỗ r ng của đất
- Hình d ng và c u trúc c a bê tôn ạ ấ ủ g.
Kiểm soát chất lượng bê tông qua độ ẩm nước là biện pháp hiệu quả để bảo vệ bê tông chống lại tác động ăn mòn sun phát Khả năng chống thấm nước của bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
- Lượng dùng xi măng >370kg
- Mức độ lèn ch t hặ ỗn hợp bê tông
Xi măng poóc lăng h ỗ n h ợ p, x i măng b ề n sun phát, xi măng h ỗ n h ợ p poóc lăng bền sun phát
1.4.1 Xi măng poóc lăng hỗ n h ợ p, x i măng bề n sun phát , x i măng poóc lăng hỗ n h p b ợ ề n un pháts
Xi măng poóc lăng hỗn hợp là chất kết dính thủy lực được sản xuất bằng cách nghiền mịn clanhke xi măng poóc lăng cùng với thạch cao và các phụ gia khoáng Việc sử dụng phụ gia có thể thực hiện trong quá trình nghiền hoặc bằng cách trộn đều các phụ gia khoáng đã nghiền mịn với xi măng poóc lăng, theo tiêu chuẩn TCVN 6260:2009.
Xi măng poóc lăng bền sun phát PCSR là sản phẩm được nghi n m n tề ị ừ Clanhke xi măng poóc lăng bền sun phát v i th ch cao (TCVN 5439 : 2004)[11] ớ ạ
Xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sun phát PCB 40 SR là một trong những loại xi măng, bao gồm xi măng poóc lăng hỗn hợp theo TCVN 6260:2009, xi măng poóc lăng xỉ lò cao theo TCVN 4316:2007, và xi măng đa cấu tạo theo TCVN 9501:2012 Loại xi măng này đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN 7711:2013.
Xi măng poóc lăng xỉ lò cao là loại xi măng được chế tạo bằng cách nghiền mịn hỗ hợp clanhke xi măng poóc lăng với xỉ lò cao và thạch cao theo tiêu chuẩn TCVN 4316:2007 Loại xi măng này được phân loại theo hàm lượng xỉ, chia thành hai loại chính.
+ lo i I: chạ ứa từ trên 40 % đến 60 % x - ký hi u là PCBBFS I; ỉ ệ
+ lo i II: chạ ứa từ trên 60 % đến 70 % x - ký hi u là PCBBFS II ỉ ệ
Xi măng đa cấu tử theo TCVN 9501:2012 là chất kết dính thủy, được sản xuất bằng cách nghiền mịn hỗn hợp clanhke xi măng poóc lăng với thạch cao và các phụ gia khoáng Tỷ lệ phụ gia khoáng trong sản phẩm chiếm từ 40% đến 80% theo khối lượng xi măng Ngoài ra, có thể sử dụng phụ gia công nghệ trong quá trình nghiền nếu cần thiết Xi măng đa cấu tử được phân loại thành hai mác: CC30 và CC40.
+ CC là ký hiệu quy ướ cho xi măng đa cấc u tử;
+Các trị ố 30, 40 là cường độ s nén tối thiểu mẫu vữa chuẩ ở ổn tu i 28 ngày đóng rắn, tính b ng MPằ a, xác định theo TCVN 6016:2011 (ISO 679:2009)
1.4.2 Các ch ỉ tiêu quan tr ọng đố ới xi măng poóc lăng hỗ n h ợ i v p b ề n sun phát :
- Theo qui định c a QCVN16-1:2014/BXD: ủ
Bảng 1 1: Q ui định QCVN16 -1:2014/BXD
Xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sun phát
Ch tiêu k thu t ỉ ỹ ậ Mức yêu cầu Phương pháp th ử
2 Thời gian đông kết, phút
- Bắt đầu, không nh ỏ hơn
- K t thúc, không lế ớn hơn
3 Độ ở n thanh v a trong dung ữ dịch sun phát ở tuổi 6 tháng (%), không lớn hơn
4 Độ ở sun phát trong nướ ở n c tu i 14 ngày, %, không lổ ớn hơn
5 Độ ở n autoclave, %, không l n ớ hơn 0,8 TCVN
Các công trình nghiên c ứ u c ủ a các tác gi ả trong và ngoài nướ c v ề xi măng
Trong nước và trên thế giới, nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học đã chỉ ra việc sử dụng xi măng từ lò cao Các tài liệu liên quan đến vấn đề này đã được tìm thấy và đánh giá phù hợp, góp phần nâng cao hiểu biết về ứng dụng của xi măng trong xây dựng.
Các tác giả Nguyễn Văn Chánh và Trần Vũ Minh Nhật đã nghiên cứu việc sử dụng xỉ trong sản xuất xi măng poóc lăng xỉ Nghiên cứu cho thấy rằng độ bền sun phát của xi măng poóc lăng xỉ giảm khi độ nghiền mịn của xi măng xỉ tăng.
Nhóm tác giả Trần Văn Miền, Nguyễn Thị Hải Yến, Cao Nguyên Thi đã nghiên cứu đặc tính thẩm thấu ion clo của bê tông sử dụng xỉ lò cao Kết quả cho thấy, khi hàm lượng xỉ lò cao thay thế xi măng PC50 tăng từ 0% đến 50%, hệ số khuếch tán ion clo của bê tông giảm dần, trong khi hàm lượng ion clo liên kết trong bê tông tăng tương ứng Do đó, có thể sử dụng xỉ lò cao thay thế xi măng PC50 với hàm lượng từ 30% đến 40% để cải thiện khả năng chống thẩm thấu ion clo mà không làm ảnh hưởng đến cường độ bê tông thiết kế.
Nhóm tác giả Nguyễn Thanh Tùng đã nghiên cứu về xi măng đa cấu tử, công bố trên Tạp chí Xi măng số 1-2016 Kết quả cho thấy cường độ uốn trong môi trường Na2SO4 và nước biển nhân tạo ở độ tuổi 6 tháng cao hơn so với môi trường nước, ở hầu hết các cấp phối phụ gia Cường độ uốn giảm dần khi tăng tro bay và đá vôi, nhưng lại tăng khi tăng xỉ lò cao Khi đồng thời tăng tro bay và xỉ lò cao, cường độ nén trong môi trường xâm thực tăng, trong khi hàm lượng đá vôi tăng thì cường độ này giảm Đồng thời, khi tăng cả đá vôi và tro bay, cường độ kháng uốn và kháng nén đều tăng Kết luận chung cho thấy xi măng đa cấu tử có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với xi măng thông thường, đặc biệt trong môi trường xâm thực Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tính chất của xi măng đa cấu tử phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nguồn gốc nguyên liệu và tỷ lệ sử dụng giữa các cấu tử.
1.5.2 N hững kết quả nghiên cứu liên quan đế n đề tài đã thực hiện trên thế giới :
Các tác giả Yongjuan Zhang và Xiong Zhang đã nghiên cứu mối tương quan giữa cường độ xi măng xỉ và kích thước hạt xỉ Kết quả cho thấy, các hạt xỉ có kích thước từ 0-20 µm làm tăng cường độ nén của vữa xi măng xỉ ở các thời điểm R7 và R28, trong khi các hạt xỉ lớn hơn 20 µm lại có tác động ngược lại.
Các hạt có kích thước khoảng 5-10 µm mang lại hiệu quả tối đa về cường độ nón vữa xi măng xỉ ở ngày 7, trong khi các hạt có kích thước 10-20 µm đạt hiệu quả tối ưu về cường độ nón vữa xi măng xỉ sau 28 ngày.
- Việc nghiền mịn xỉ có một tác động tích cực đến sự phát triển cường độ của vữa [15]
Xi măng với 80% xỉ, tỷ diện 6300 cm 2 /g, có mức phát triển cường độ không thua kém PC tương ứng, ngay cả ở nhiệt độ 5°C [16]
Nghiên cứu về độ nở của xi măng PC cho thấy rằng khi hàm lượng C3A tăng lên, độ nở của xi măng cũng gia tăng Cụ thể, xi măng có 13% C3A (1) và 3% C3A (2) cho thấy sự khác biệt rõ rệt về độ nở so với xi măng xỉ (65% xỉ) trên nền clanhke chứa 13% C3A (3) Đặc biệt, xi măng xỉ đã chứng minh khả năng giảm đáng kể độ nở trong môi trường SO4-2.
- Từ các kết quả nghiên cứu mà tác giả tìm hiểu được và nhận thấy:
1 Tính toán lượng Clanhke trong xi măng sao cho tổng hàm lượng C 3 A 5% <
2 Nghiền mịn xỉ đến khoảng 6000cm 2 /g
NGUYÊN LI Ệ U & PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C Ứ U
Nguyên vật liệu
Xi măng FiCO, thuộc Công ty Cổ phần Xi măng FiCO Tây Ninh, được sản xuất với công suất thiết kế lên đến 4.000 tấn/ngày.
Màu sắc, thành phần hạt, thành phần hóa và các tính chất cơ lý của Clanhke Xi măng FiCO Tây Ninh như sau:
Bảng 2 1: Màu s c, thành phắ ần hạt
Bảng 2 2: Thành phần hóa học của Clanhke Tây Ninh CKT SO3 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN SiO2 CaOtd
Bảng 2 3: Các thành phần khoáng và các hệ ố ủ s c a mẫu clanhke Tây Ninh
Thành ph n khoáng (%) ầ Các hệ ố s
C3S C2S C3A C4AF KH LSF MS MA Liquid 71,14 2,75 7,61 11,08 1 100,9 2,25 1,43 26,84
Bảng 2 4: Các tính chất cơ lý của mẫu OPC (gồm 95% Clanhke và 5% Thạch cao)
Ch tiêu ỉ Đơn vị Phương pháp th nghi m ử ệ Yêu c u ầ K t qu ế ả Cường độ
Lượng nước tiêu chu n ẩ % TCVN
Khối lượng riêng g/cm 3 TCVN
Thạch cao có nguồn gốc Thái Lan có thành phần hóa như sau:
Bảng 2 5: Thành phần hóa của m u Th ch cao Thái lan ẫ ạ
Hình 2 1: Hình chụp XRD xỉ Nhật Bản
Hình 2 2: Hình ch p SEM x sau khi nghiụ ỉ ền mịn b ng máy nghi n bi ằ ề
Xỉ nghiên cứu chủ yếu có dạng pha thủy tinh và các hạt xỉ sau khi nghiền mịn
HV: Nguy n Th ễ ịKý 31 có hình dạng góc cạnh.
Xỉ Nhật Bản có màu sắc, thành phần hạt, thành phần hóa, các tính chất cơ lý:
Bảng 2 6: Màu s c, thành phắ ần hạt
Màu sắc Thành phần hạt ( % )
Xám bạc ≤ 1 mm 1 ÷ 5 mm 5 ÷ 25 mm ≥ 25 mm
Bảng 2 7: Thành phần hóa học (%) của xỉ Nhật Bản
CKT SO 3 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO MKN SiO 2
Bảng 2 8: Các tính chất cơ lý của xỉNhật Bản
Ch tiêu ỉ Đơn vị Phương pháp thử nghi m ệ Yêu c u K t qu ầ ế ả Độ ho t tính ạ cường độ
Khối lượng riêng g/cm 3 TCVN 4030:2003 - 2,87
Cơ sở lựa chọn phương pháp và nội dung nghiên cứu
2.2.1 Các phương pháp nghiên cứu :
Có rất nhiều phương pháp nghiên cứu như:
Phương pháp thực nghiệm khoa học được kết hợp với nghiên cứu lý thuyết, phương pháp cơ lý và phân tích hóa học, đồng thời áp dụng các phương pháp soi chụp phù hợp với tình hình thực tế.
Phương pháp thực nghiệm khoa học là nền tảng quan trọng trong nghiên cứu, dựa trên lý thuyết và các luận cứ khoa học, định luật, cũng như khái niệm được thu thập từ tài liệu chuyên ngành Việc áp dụng các phương pháp thực nghiệm giúp xác thực và làm rõ các giả thuyết nghiên cứu, từ đó nâng cao độ tin cậy của kết quả.
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết dựa trên các tài liệu, tiêu chuẩn và ấn phẩm khoa học để xây dựng phương thức thực hiện thích hợp Phương pháp này giúp giải thích các hiện tượng, nguyên nhân và đưa ra các kết luận chính xác.
Phương pháp cơ lý: Thử nghiệm các chỉ tiêu cơ lý theo các tiêu chuẩn yêu cầu từ đó có các kết quả thực hiện tổng quan.
Phân tích hóa học là quá trình thử nghiệm các chỉ tiêu hóa học theo tiêu chuẩn áp dụng, từ đó đưa ra các kết quả quan trọng để đánh giá tính chất của vật liệu Việc này không chỉ giúp xác định các đặc điểm của vật liệu mà còn hỗ trợ trong việc xây dựng cấp phối hợp lý và thực hiện quá trình kiểm tra chất lượng hiệu quả.
2.2.2 Các phương pháp phân tích áp dụng:
2.2.2.1 Xác định thành phần khoáng:
Phương pháp nhiễu xạ tia X là hiện tượng mà các chùm tia X bị nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn, tạo ra các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ nhờ vào cấu trúc tinh thể tuần hoàn Phương pháp này được sử dụng để phân tích cấu trúc của chất rắn và vật liệu Về mặt vật lý, nhiễu xạ tia X tương tự như nhiễu xạ điện tử, nhưng sự khác biệt trong tính chất phổ nhiễu xạ xuất phát từ cách thức tương tác giữa tia X với nguyên tử và giữa điện tử với nguyên tử Nghiên cứu vi cấu trúc của mẫu vật có thể được thực hiện bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM).
- Dùng để quan sát và chụp các cấu trúc rất nhỏ (nhỏ hơn 1micromet) mà mắt bình thường
Với khả năng quan sát bề mặt các mẫu ở nhiều mức độ phóng đại khác nhau, thiết bị cho phép thu được hình ảnh lập thể rõ nét và thực hiện phân tích thành phần nguyên tố tại vị trí quan sát.
Kính hiển vi điện tử quét (SEM) hoạt động bằng cách tạo ra môi trường chân không và quét bề mặt mẫu bằng chùm tia điện tử hội tụ cao Quá trình này thu thập tín hiệu từ mẫu, từ đó tái tạo hình ảnh lớn hơn của bề mặt mẫu và hiển thị trên màn hình.
Hình 2 3: Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử quét (SEM)[15]
Khi chiếu chùm tia điện tử vào mẫu trong chân không, các tín hiệu như điện tử thứ cấp (SE), điện tử tán xạ ngược (BSE), và tia X đặc trưng được hình thành Trong kính hiển vi điện tử quét SEM, các tín hiệu SE và BSE thường được sử dụng để tạo ảnh Điện tử thứ cấp SE được sinh ra ở lớp gần bề mặt mẫu, và ảnh SE phản ánh chi tiết cấu trúc địa hình của mẫu.
BSE là các điện tử phản xạ ngược sau khi va chạm với các nguyên tử trên bề mặt mẫu, và số lượng điện tử tán xạ này phụ thuộc vào thành phần của mẫu như nguyên tử số và hướng tinh thể Hình ảnh BSE cung cấp thông tin về sự phân bố thành phần cấu tạo của bề mặt mẫu Ngoài ra, đầu dò tia X có thể được gắn trên SEM để phân tích thành phần nguyên tố, cho phép SEM không chỉ quan sát cấu trúc mẫu mà còn xác định và định lượng các nguyên tố.
Các mẫu nghiên cứu của đề tài được sử dụng máy chụp SEM 4800 tại Trung S- Tâm nghiên cứu Vật liệu Polyme Đại học Bách Khoa Hà Nội.–
2.2.2.2 Xác định các tính chất cơ lý:
Ta tiến hành xác định các chỉ tiêu cơ lý của mẫu xi măng theo các bước thử nghiệm như sau :
- Xác định độ mịn theo Tiêu chuẩn Việt nam TCVN4030:2003[18]
- Thử độ bền nén theo Tiêu chuẩn TCVN 6016:2011
- Lượng nước tiêu chuẩn, thời gian ninh kết TCVN 6017:2015
- Độ nở autoclave thử theo tiêu chuẩn TCVN 8877:2011
- Độ nở sun phát trong nước theo TCVN 6068:2004.
- Cường độ và độ nở thanh vữa trong dung dịch sun phát theo TCVN 7713:2007
- Phương pháp phi tiêu chuẩn: Độ nở thanh vữa trong dung dịch sun phát 6 tháng tuổi ở 60 0 C:
Nguyên lý thử nghiệm nhằm đẩy nhanh quá trình phản ứng và kéo dài thời gian mẫu trong môi trường xâm thực Phương pháp này giúp theo dõi độ bền sun phát của mẫu trong thời gian dài, từ đó nghiên cứu và lựa chọn cấp phối tối ưu cho mẫu.
+ Dụng cụ: hùng dưỡT ng h 60ộ 0 C ta sử ụ d ng tủ dưỡng Matest theo TCVN 7713:2007 duy trì nhiệt độsao cho khay Inox chứa mẫu ngâm trong dung dịch
Na 2 SO 4 đặt cách thủy đạt nhiệt độ yêu cầu.
Hình 2 4: Thiết bị thửnghiệm b n sun phát 60ề 0 C + Thiết bị áp dụng theo TCVN 7713:2007 về cường độ và độ nở thanh vữa bao gồm:
• Khuôn mẫu lập phương 50 x 50x 50 mm,
• Máy trộn hành tinh phù h p TCVN 6016:2011, ợ
• Chày đầm mẫu ( phần chày ỉ (23 ± 0.2) mm và dài (110 ± 0.2) mm , cán chày, khối lượng phải đảm bảo 400 ±15g),
• Dụng cụ đo chiều dài và thanh chuẩn (vật liệu làm thanh chuẩn có độ giản nở nhiệt nhỏ hơn 0.001mm/m), đồng hồ micromet có độ chính xác 0,001mm,
• Thùng dưỡng h Matest tho mãn theo TCVN 7713:2007 ộ ả
+ Thu c th , v t liố ử ậ ệu: nước, natri sun phát, cát có khối lượng 1375g
+ Tạo mẫu th ử xác định cường độ nén:
• Mỗi mẫu thử xác định cường độ nén gồm 18 viên mẫu lập phương có kích thước 50 x 50 x 50 mm, chế tạo từ mẻ trộn3
• Lau bát trộn, bay và chày đầm mẫu bằng vải ẩm
• Cân 500g xi măng, 1375g cát tiêu chuẩn và đong 242 ml nước cho mỗi mẻ trộn và trộn vữa theo TCVN 6016:2011
Đổ một lớp vữa dày khoảng 25 mm vào tất cả các ngăn của khuôn và tiến hành đầm vữa 32 lần trong 10 giây, chia thành 4 vòng theo trình tự Sau khi hoàn tất lớp vữa thứ nhất, tiếp tục đổ lớp vữa thứ hai vào khuôn và đầm mẫu giống như lớp đầu Cuối cùng, dùng dao gạt bỏ lượng vữa thừa trên bề mặt khuôn, miết thẳng mặt mẫu và đánh dấu mẫu Tổng thời gian cho quá trình đầm mẫu không vượt quá 2 phút 30 giây.
Hình 2 5: : Th t ứ ự 4 vòng đầm vữa trong một ngăn của khuôn
+ Dưỡng h m u ộ ẫ ởthời kỳ đầ u và tháo khuôn:
• Sau khi kết thúc quá trình tạo mẫu, dùng tấm đậy khuôn đậy kín các
HV: Nguy n Th ễ ịKý 36 khuôn chứa mẫu lăng trụ và các khuôn chứa mẫu lập phương sao cho kín nước và đặt vào thùng dưỡng hộ
• Lưu trong thùng dưỡng hộ có nhiệt độ nước duy trì ổn định ở
(35 ± 3 0 C) trong khoảng thời gian 23,5 giờ ± 30 phút
• Sau đó lấy các khuôn ra khỏi thùng và tháo các mẫu ra khỏi khuôn.
Để kiểm tra cường độ nén, cần để lại 2 viên mẫu lập phương Các viên mẫu lập phương còn lại cùng với các thanh vữa lăng trụ sẽ được ngâm trong thùng chứa nước vôi bão hòa, duy trì nhiệt độ ở mức (27 ± 1) °C.
+ Ti n hành th ế ử và dưỡng h m u th i k p theo: ộ ẫ ở ờ ỳtiế
Xác định cường độ nén hai viên m u lẫ ập phương
Nếu cường độ trung bình của hai viên mẫu đạt 20 MPa hoặc cao hơn, cần tiến hành lấy các thanh vữa ra khỏi bể nước vôi bão hòa để đo chiều dài ban đầu.
Li theo TCVN 6068:2004, sau đó ngâm các thanh vữa trong dung dịch sun phát
• Nếu cường độ trung bình hai viên mẫu không đạt 20 MPa, dự đoán xem khi nào sẽ đạt và xác định cường độ ở thời điểm dự đoán đó
• Nếu dự đoán đạt 20 MPa thì đo chiều dài các thanh vữa và ngâm chúng vào trong dung dịch sun phát
Nếu hai viên mẫu đầu tiên không đạt yêu cầu 20 MPa sau 23,5 giờ ± 30 phút, và ngày hôm sau vẫn không đạt ít nhất 21 MPa, thì mẫu xi măng sẽ được coi là không đạt và không cần thử tiếp Cần đo chiều dài thanh vữa trong dung dịch sun phát sau 6 tháng và sử dụng thùng dưỡng hộ.
60 0 C ta sử ụ d ng tủ dưỡng Matest và duy trì ở nhiệt độ 60 0 C trong khoảng thời gian c n theo dõi ầ
• Sự thay đổi chiều dài của thanh vữa thứ “i” ở tuổi “x” ngày (∆ L ix ), tính bằng %, chính xác đến 0,001 % theo công thức sau:
Lix: là chi u dài thanh v a th ề ữ ứ“i” ở ổ tu i “x” ngày, tính bằng mm;
Li: là chiều dài ban đầu thanh v th “i”, tính bữa ứ ằng mm;
Le%0 là chiều dài danh nghĩa của thanh v a th “i”, tính bữ ứ ằng mm.
∆0: Chi u dài thanh chuề ẩn trước khi th , tính bử ằng mm
∆1: Chi u dài thanh chu n sau khi th , tính b ng mm ề ẩ ử ằ
• Kết quả là giá trị trung bình cộng thay đổi chiều dài các thanh vữa ở tuổi “x” ngày (∆ L x ), tính b ng %, chính xác t i 0,01%, theo công ằ ớ th c sau: ứ
Nội dung nghiên cứu
2.3.1 Quá trình nghiên cứu tại Công ty ổ phần Xi măng FiCO Tây Nin C h
Tiến hành tập kết và sấy các nguyên liệu như clanhke xi măng FiCO, thạch cao Thái Lan, và xỉ Nhật Bản, sau đó kẹp hàm và trộn đều Đồng thời, thực hiện đo dung trọng và kiểm tra sót sàng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Tiến hành phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu bằng cách xác định các chỉ tiêu như % hàm lượng CKT (Cặn không tan), SO3, Al2O3, và thực hiện các thử nghiệm cho các chỉ tiêu khác.
2.3.1.2 Sơ đồ khối thử nghiệm
Hình 2 6: Sơ đồ nghiên cứu nghiền riêng từng cấu tử (xỉ thay thế dần clanhke)
Hình 2 7: Sơ đồnghiên cứu nghiền m u OPC và riêng xẫ ỉ(xỉ thay thế dần OPC)
Clanhke FiCO Thạch cao Thái
Sau đây là một số hình ảnh trong quá trình thực hiện nghiên cứu tại Công ty
Cổ phần Xi măng FICO Tây Ninh:
Hình 2 8: Hình ảnh mộ ố ửt s th nghi m trong quá trình nghiên c u ệ ứ
3.1 Ảnh hưởng của độ ịn và hàm lượ m ng x ( khi thay th dỉ ế ần clanhke) tới độ m n ị xi măng, nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết của xi măng:
B ng 3 1: K t qu ả ế ả ảnh hưởng của độ ịn và hàm lượ m ng x tỉ ới độ ị nướ m n, c tiêu chu n và thẩ ời gian đông kế ủa xi măngt c
C p phấ ối xi măng, % Ntc
TG K (phút) Đ Độ ị m n x , ỉ cm 2 /g Độ ị m n
CLK TC X Bắt đầu K t thúc ế
Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo sơ đồ hình 2.6, trong đó sử dụng hàm lượng x thay thế cho clanhke Sau khi nghiên cứu cấu trúc riêng, tiến hành cấp phối và thu được kết quả thử nghiệm như bảng 3.1 cùng với các giản đồ vẽ Nhận xét cho thấy khi hàm lượng xỉ tăng từ 20% đến 70%, có những thay đổi đáng kể trong các đặc tính của vật liệu.
+ Độ ị m n của xi măng tăng dần do độ ị m n c a xủ ỉ ớn hơn củ l a xi măng gốc, nên càng tăng xỉ, độ ị m n của xi măng hỗn hợp càng tăng.
Nước tiêu chuẩn trong các sản phẩm xi măng seri M U 7600 và 4700 có xu hướng giảm Khi tăng lượng xi măng, diện tích bề mặt tiếp xúc với nước cũng tăng, dẫn đến việc nước thấm ướt bề mặt nhiều hơn Tuy nhiên, hàm lượng các khoáng chất trong xi măng lại giảm, khiến nhu cầu nước cho các khoáng chất này cũng giảm theo Sự giảm nước này do sự giảm khoáng có thể ảnh hưởng mạnh hơn, do đó nước tiêu chuẩn có xu hướng giảm.
Thời gian bắt đầu và kết thúc quá trình đông kết kéo dài hơn khi có sự hiện diện của xỉ, do hiện tượng pha loãng Càng nhiều xỉ được thêm vào, càng làm
Khi hàm lượng xỉ không thay đổi, xu hướng kéo dài thời gian đông kết tăng lên khi số lượng hạt xỉ (nồng độ) tăng Điều này xảy ra vì khối lượng xỉ không tăng, nhưng mức độ bao che của các hạt xỉ đối với hạt xi măng gia tăng, dẫn đến hiện tượng pha loãng nhiều hơn.
3.2 Ảnh hưởng của độ ịn và hàm lượ m ng x (thay th dỉ ế ần clanhke) tới cường độnén:
B ng 3 2: ả Các tính chất cơ lý của xỉ Nhật Bản k t qu ế ả ảnh hưởng của độ ị m n và hàm lượng x (thay th d n clanhke) ỉ ế ầ đến cường độ nén
Cấp phối xi măng, % Độ mịn xi măng,
Hình 3 2: K t qu ế ả ảnh hưởng của độ ịn và hàm lượ m ng x ỉ đến cường nén độ
Khi xỉ có độ mịn tăng dần từ 4.700 đến 7.600 cm 2 /g, các mẫu có cường độ nén:
Khi hàm lượng xỉ tăng dần từ 0 đến 70%, cường độ ở 1 và 3 ngày tuổi giảm do hàm lượng khoáng và xỉ chưa đủ hoạt tính Tuy nhiên, ở tuổi muộn (7, 28 ngày), vai trò hoạt tính của xỉ thể hiện rõ, cải thiện cường độ trong khoảng 20-50% xỉ, và chỉ giảm khi hàm lượng xỉ vượt quá 60%.
Hàm lượng x trong xỉ càng cao, cường độ càng tăng do x là thành phần chính trong thủy lực Khi xỉ mịn hơn, khả năng kích hoạt cũng được cải thiện Tuy nhiên, ở giai đoạn muộn, nếu độ mịn của xỉ vượt quá 6000 cm²/g, cường độ sẽ không còn tăng đáng kể.
3.3 Ảnh hưởng của độ ịn và hàm lượ m ng x (thay th dỉ ế ần clanhke) tới độ ề b n sun phát:
Quá trình thử nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng của xi măng sau cấp phối đến độ bền sun phát đã được thực hiện, và kết quả thu được được trình bày trong bảng dưới đây.
B ng 3 3: K t qu ả ế ả ảnh hưởng của độ ị m n x ỉ và hàm lượng x (thay th d n clanhke) ỉ ế ầ đến độ ề b n sun phát:
Cấp phối (%) Độ bền sun phát (%)
Hình 3 3: K t qu ế ả ảnh hưởng của độ ị và hàm lượ m n ng x (thay th d n clanhke) ỉ ế ầ đến độ ề b n sun phát
Nh n xét: ậ Hàm lượng xỉ từ 0 ÷ 70%:
Hàm lượng xỉ càng tăng thì độ bền sun phát cũng tăng, trong khi độ bền nén sun phát lại giảm Mức độ ảnh hưởng này mạnh mẽ khi hàm lượng xỉ ≤ 30% Khi hàm lượng xỉ vượt quá 30%, mức ảnh hưởng của hàm lượng xỉ không còn lớn nữa.
V+ ới độ ị mn của xỉ 6000cmị ủ ỉ 2 /g, độ ền sun phát không tăng, thậ b m chí còn giảm. th m
Khi độ ịn của xỉ vượt quá 6000 cm²/g, sẽ không có lợi cho độ bền sulfat Nếu hàm lượng xỉ lớn hơn 30%, độ bền sulfat sẽ không cải thiện đáng kể, và khi hàm lượng xỉ vượt quá 50%, cường độ chịu lực sẽ giảm nhiều Đây là cơ sở để lựa chọn độ ịn tối ưu của xỉ và hàm lượng xỉ tối đa trong các nghiên cứu tiếp theo.
3.4 Ảnh hưởng của hàm lượng xỉ (khi thay th d n OPC) tế ầ ới cường độ xi măng:
Tiến hành quá trình nghiền riêng mẫu xỉ lò cao, nghiền chung OPC (gồm 95% clanhke và 5% thạch cao theo sơ đồ 2.2) , ta có kết quả cụ thể:
B ng 3 4: K t qu ả ế ả ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia x ỉ lò cao đến cường độ
Cấp phối (%) Độ mịn (cm 2 /g)
Hình 3 4: K t qu ế ả ảnh hưởng của hàm lượng xỉ lò cao đến cường độ xi măng A
Tương tự các nghiên c u phứ ở ần trước, khi tăng hàm lượng xỉ, cường độ ớ s m giảm dần, nhưng ờng độcư tuổi muộn ít giảm và có xu hướng tăng nhẹ
3.5 Ảnh hưởng của hàm lượng xỉ (khi thay th dế ần OPC) tới độ ề b n sun phát của xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sun phát
Trong quá trình thực hiện, thời gian không đủ để tăng nhanh nhiệt độ từ 60 độ C trong 6 tháng Việc thực hiện mẫu trong môi trường nhiệt độ chuẩn đã cho kết quả như sau:
Cấp phối (%) Độ bền sun phát (%)
Hình 3 5: K t qu b n sun phát 6 tháng cế ả độ ề ủa mẫu A
Hình 3 6: Chụp SEM M u A0, A1, A4, A7 tu i 6 tháng 27ẫ ở ổ o C (Độ phóng đại
+ Khi hàm lượng xỉ tăng dần (0 tới 45%), độ ề b n sun phát tăng dần, tuy nhiên mức tăng chậm d n ầ
Do không có điều kiện thời gian dài hơn, trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi đã thực hiện thêm tình huống tăng nhiệt độ môi trường lên 60°C để thúc đẩy nhanh hơn quá trình tương tác Kết quả cho thấy, khi hàm lượng xỉ
≤30%, độ ề b n sun phát giảm mạnh khi tăng nhiệt độ, tuy nhiên khi hàm lượng xỉ
>30% độ ề b n sun phát ít giảm Điều này cho thấy, hàm lượng x ỉ đưa vào tối thiểu c n >30% thì mầ ớ ải đ m bảo độ ề b n sun phát
Nhận xét chung
Hàm lượng nước tiêu chuẩn của mẫu xi măng chứa xỉ với độ mịn 4700 và 7600 cm²/g cho thấy rằng lượng nước tiêu chuẩn giảm dần khi giảm clanhke sử dụng Thời gian ninh kết bắt đầu và kết thúc cũng kéo dài hơn Đặc biệt, với cùng một hàm lượng xỉ, xu hướng cho thấy xỉ càng mịn thì thời gian đông kết càng kéo dài.
Hàm lượng xỉ lò cao ảnh hưởng đến độ bền sun phát của xi măng PCB Với hàm lượng xỉ từ 0 đến 70%, độ mịn của xỉ đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ bền sun phát Cụ thể, khi độ mịn xỉ tăng từ 4700 đến 5600 cm²/g, độ bền sun phát cũng được cải thiện Ngược lại, độ mịn xỉ khoảng 4760 cm²/g lại cho thấy độ bền sun phát kém hơn.
~6000 cm 2 /g thì xi măng có độ bền sun phát tối ưu nhất
Khi hàm lượng xỉ tăng từ 0% đến 70%, độ mịn của xỉ cũng tăng từ 4.700 đến 7.600 cm²/g Các mẫu thử cho thấy cường độ nén phát triển chậm trong giai đoạn sớm (1 ngày và 3 ngày), nhưng lại phát triển nhanh ở giai đoạn muộn (7 ngày) tương ứng với sự gia tăng độ mịn.
Trong 28 ngày, mẫu có độ mịn xỉ khoảng 5670 cm²/g và hàm lượng xỉ trên 30% cho thấy xu hướng phát triển tương đương với mẫu có độ mịn 7600 cm²/g Độ mịn của xỉ đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất và khả năng phát triển của vật liệu.
~6000 cm 2 /g thì xi măng có độ cường độ tối ưu nhất
Xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sun phát có thể được chế tạo từ nguyên liệu clinker FiCO Tây Ninh và xỉ lò cao Nhật Bản, tuân thủ quy định của QCVN 16-1:2014/BXD và TCVN 7711:2013 Sản phẩm này đáp ứng tiêu chuẩn quốc gia về vật liệu xây dựng và đảm bảo chất lượng cao trong ngành xây dựng.
- Khi hàm lượng xỉ có độ mịn khoảng 6000 cm 2 /g và x thay th > 30% ỉ ế clanhke thì xi măng đạt độ ề b n sun phát
- Đã xác định được bài phối liệu khi sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sun phát cao b ng cách tr n OPC v i x phù h p công ngh ằ ộ ớ ỉ ợ ệnhà máy:
1 B ộ Khoa học và Công nghệ TCVN_5438-2004_Xi-, măng-Thu t-ng -và-ậ ữ định-nghĩa 2004
2 ThS.Huỳnh Thị Hạnh, Tài liệu bồi dưỡng ki n th c k thu t s n xu t xi ế ứ ỹ ậ ả ấ măng 07/2007, Trường Đạ ọi h c Bách Khoa TP H Chí Minh ồ
3 Mohammed, T.A.M., Composition and phase mineral variation of Portland cement in Mass Factory Sulaimani – Kurdistan Region NE- Iraq 2002
4 ĐỗQuang Minh và Trần Bá Việ Công nghệ ảt, s n xuất xi măng Pooc lăng và các chấ ết dính vô cơt k 2015, Đạ ọi h c Qu c gia TP H Chí Minh ố ồ
5 PGS TS Tạ Ngọc Dũng, Chuyên đề xi măng (Phần: Cơ sở khoa h c c a vi c ọ ủ ệ s d ng ph gia) ử ụ ụ 2016
6 Abrams, D.A., Calcium Chloride as an Admixture in Concrete, Bulletin13
PCA LS013, Structural Materials Research Laboratory, Lewis Institute, Chicago (http://www.portcement.org/pdf_files/LS013.pdf,1924.)
7 PGS TS Tạ Ngọc Dũng, Công nghệ ả s n xu t xi ấ măng Poóc lăng (Tài liệu tham khảo lớp cao học) 2016
8 Harry FW Taylor, Cement chemistry 1997, Thomas Telford
9 Ths.GVC Nguyễn Dân, Công ngh s n xu t ch t kệ ả ấ ấ ết dính vô cơ 2007
10 Hossack, A.M and M.D Thomas, The effect of temperature on the rate of sulfate attack of Portland cement blended mortars in Na 2 SO 4 solution. Cement and Concrete Research, 2015 : p 136-142 73
11 B Khoa h c và Công ngh , ộ ọ ệ TCVN 5439-2004 Ximăng- phân lo i,.ạ 2004
12 Chánh, N.M and Trần Vũ Minh Nhậ Nghiên cứt, u dùng x trong công ỉ nghi p sệ ản xuất Xi măng Poóc lăng xỉ
13 Trần Văn Miền, Nguyễn Thị ả H i Yến, and Cao Nguyên Thi, Nghiên cứu đặc tính th m th u ion clo c a bê tông có s d ng x lò cao.ẩ ấ ủ ử ụ ỉ 2012
14 Zhang, Y and X Zhang, Grey correlation analysis between strength of slag cement and particle fractions of slag powder Cement and concrete composites, 2007 (6): p 498-504 29