Luận văn thạc sĩ Vật liệu và công nghệ vật liệu xây dựng: Nghiên cứu sử dụng cát mịn từ đụn cát đề chế tạo gạch bê tông khí chưng áp (AAC)

NGUYỄN THẾ VINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT MỊN TỪ ĐỤN CÁT ĐỂ CHẾ TẠO GẠCH BÊ TÔNG KHÍ CHƯNG ÁP AAC Chuyên ngành: VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG Mã số: 605880 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.

Tính cấp thiết của đề tài

Trữ lƣợng cát vàng đang khan hiếm dần, hiện nay các nhà khoa học đang nghiên cứu tìm nguyên liệu thay thế, đồng thời cũng có nhiều hướng nghiên cứu cải tạo các loại cát có tính chất xấu để phục vụ cho ngành xây dựng Ở nước ta nguồn đụn cát cũng có trữ lƣợng khá lớn, tập trung tại các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận đang để hoang hóa, không sử dụng cho mục đích g , o đó cần thiết phải nghiên cứu ứng dụng loại cát này chế tạo gạch AAC và gạch Non - AAC để mở rộng đƣợc nguồn tài nguyên sẵn có là rất cần thiết.

Mục đích nghiên cứu của đề tài

Mục đích nghi n cứu của luận văn là ng đụn cát để chế tạo gạch bê tông khí chƣng áp (AAC) và gạch tông khí không chƣng áp (Non – AAC).

Cơ sở khoa học và thực tiễn của luận văn

Đối với việc chế tạo gạch AAC sử dụng chủ yếu chất kết dính vôi – silic, nó có thể rắn chắc và tạo khả năng gắn kết trong điều kiện gia công nhiệt ẩm trong

16 autoclaved, chưng áp với áp suất hơi nước bảo hòa 9 ÷ 16 at và nhiệt độ tương ứng 175 ÷ 205 o C Trong autoclaved khi nhiệt độ cao mà nước trong hệ vẫn ở trạng thái cân bằng lỏng – khí là điều kiện thuận lợi để xảy ra phản ứng hóa học giữa Ca(OH) 2 và SiO 2 nghiền mịn xảy ra triệt để tạo nên các thành phần khoáng dạng xi măng C m S n H p trong bê tông silicát có cường độ.

Kết cấu của luận văn

Đ t vấn đề

1.1.1 Giới thiệu về đụn cát (dune sand): Đụn cát đƣợc hình thành do sự phong hóa của đá hoặc đƣợc gió mang đến từ biển bồi tụ ở nơi cao nhất mà sóng không thể đánh tới gần các bờ biển Nó đƣợc gió thổi và lắng đọng lại do sự cản trở của bụi cây, tảng đá, hoặc do gió mất hết năng lƣợng làm cát rơi xuống… Càng nhiều cát lắng đọng thì đụn cát càng tăng l n về kích thước Hình dạng của đụn cát thay đổi liên tục o tác động của gió và các tác nhân n ngoài môi trường [1]

Hình 1.1 Cơ chế hình thành đụn cát

1.1.2 Nguồn trữ lượng đụn cát trên thế giới và ở Việt Nam:

Một số đụn cát lớn đƣợc hình thành trên thế giới nhƣ:

- Đụn cát Tottori là hệ thống đụn cát độc nhất nằm gần thành phố Tottori thuộc tỉnh Tottori, Honshu, Nhật Bản Đây là hệ thống đụn cát lớn ở Nhật Bản, với diện tích trên 30 km 2

- Công viên quốc gia và khu bảo tồn Great Sand Dunes là một công viên quốc gia Hoa Kỳ nằm ở thung lũng San Luis, ở phần phía đông của Quận Alamosa và Quận Saguache, Colorado, Hoa Kỳ

- Công viên quốc gia Médanos de Coro (Parque Nacional Los Médanos de Coro) là công viên quốc gia của Venezuela nằm ở bang Falcón, gần thành phố Coro nằm tr n con đường dẫn đến Paraguana

Tại Việt Nam, do những đặc điểm địa lí tự nhiên của lãnh thổ (nằm hoàn toàn trong vành đai nội chí tuyến, gió mùa, nóng ẩm quanh năm tạo điều kiện cho các quá trình phong hoá tự nhiên trên lãnh thổ xảy ra đồng thời, nhanh chóng và triệt để: cả về phong hoá vật lí, phong hoá học và phong hoá sinh học Trong đó quá trình phong hoá vật lí đã xảy ra mãnh liệt trong một giai đoạn địa chất hết sức lâu dài, phức tạp để hình thành các dạng địa hình – địa mạo khác biệt nhau phân bố trên lãnh thổ nước ta

Với đường bờ biển ài hơn 3200 km, tổng diện tích đất ven biển khoảng 3,2 triệu ha Trữ lượng đụn cát của nước ta khá lớn, có hơn 0,5 triệu ha đất cát tập trung chủ yếu dọc theo vùng duyên hải miền Trung mà nhất là từ Quảng Bình - Quảng Trị vào đến Ninh Thuận – Bình Thuận Trữ lượng đụn cát có xu hướng ngày càng lớn dần do sự phong hóa đất đai và sự biến đổi khí hậu làm cho đất đai ngày càng trở nên khô hạn [2]

* Một số đụn cát lớn ở nước ta:

- Đụn cát Quang Phú (Quảng Bình) nằm ở khu giáp ranh giữa xã Quang Phú (Đồng Hới) và xã Nhân Trạch (Bố Trạch) (Hình1.2)

Hình 1.2 Đụn cát Quang Phú (Quảng Bình)

- Đụn cát Phương Mai (B nh Định) nằm cạnh bãi biển Nhơn L , thuộc án đảo Phương Mai và cách trung tâm Quy Nhơn gần 20 km (Hình 1.3)

Hình 1.3 Đụn cát Phương Mai (Bình Định)

- Đụn cát Nam Cương (Ninh Thuận) cách thành phố Phan Rang - Tháp Chàm khoảng 7 km về hướng Đông Nam, nơi này thuộc thôn Tuấn Tú, xã An Hải, huyện Ninh Phước Đụn cát có diện tích 700 ha (Hình 1.4)

Hình 1.4 Đụn cát Nam Cương (Ninh Thuận)

- Đụn cát Mũi N (B nh Thuận) nằm cách trung tâm thành phố Phan Thiết chừng 20 km th o hướng Đông Bắc (Hình 1.5)

Hình 1.5 Đụn cát Mũi Né (Bình Thuận)

1.1.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng đụn cát trên thế giới và Việt Nam: Đối với việc nghiên cứu thử nghiệm sử dụng đụn cát để chế tạo gạch bê tông khí chƣng áp (AAC) thì hiện nay vẫn chƣa t m thấy đƣợc công trình nghiên cứu nào trên thế giới cũng nhƣ tại Việt Nam Tuy nhi n, năm 1995 tại Nhật Bản có công trình nghiên cứu về sự thay đổi tính chất vật l cũng nhƣ hóa học của gạch AAC khi thay đổi kích cỡ hạt cát thạch anh sử dụng, nhóm nghi n cứu gồm Norifumi Isu,

Satoshi Teramura Hideki Ishida và Takeshi Mitsuda [3, 4] đã nghi n cứu sử ảnh hưởng của kích cỡ thành phần hạt cát thạch anh đến tính chất vật l và hóa học của gạch AAC Để thực hiện quá tr nh nghi n cứu, nhóm nghi n cứu đã chọn ốn loại mẫu cát thí nghiệm có kích cỡ hạt khác nhau đƣợc kí hiệu là A, B, C, D có cỡ hạt lần lƣợt là 4,3 àm (1,65 m 2 /g), 7,5 àm (1,28 m 2 /g), 12,4 àm (0,91 m 2 /g), 32,3 àm (0,55 m 2 /g Hàm lƣợng SiO 2 khoảng 99,7% Kết quả phân tích XRF th o thành phần hóa học cát thạch anh ốn mẫu tr n đƣợc thể hiện ở Bảng 1.1 nhƣ sau:

Bảng 1.1 Kết quả phân tích XRF thành phần hóa học cát thạch anh[3]

SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O Ig- loss

A 99,69 - 0,15 0,01 0,04 0,00 0,02 - 0,09 100 B 99,69 - 0,15 0,01 0,06 0,00 0,02 - 0,07 100 C 99,75 - 0,14 0,00 0,02 0,04 0,01 - 0,04 100 D 99,73 - 0,15 0,00 0,03 0,04 0,01 - 0,04 100 Tiến hành đúc mẫu thí nghiệm gạch AAC (kí hiệu là A, B, C, D kích cỡ mẫu 300x300x300 mm, sử ụng từ ốn loại cát thạch anh lần lƣợt là A, B, C, D n u tr n với tỷ lệ cấp phối 60,4 % cát, 20% xi măng, 15,6% vôi, 4% thạch cao, ng chất tạo khí là ột nhôm Tỷ lệ phối trộn Ca/(Al+Si là 0,48, Al/(Al+Si là 0,02 Tỷ lệ nước pha trộn (W/S = 0,7 Tất cả các mẫu được chưng áp trong c ng điều kiện nhiệt độ 180 o C, áp suất ão hòa hơi nước, tốc độ gia tăng nhiệt độ là 0,67 o C/phút

Thời gian chƣng áp từ 1 đến 64 giờ

Kết quả ghi nhận rằng, đối với mẫu sử ụng cát hạt thô (mẫu D th khoáng tobermorite (là khoáng CSH, đƣợc hình thành do phản ứng giữa SiO 2 và Ca(OH) 2

21 trong điều kiện chƣng áp có kích cỡ lớn hơn so với mẫu cát hạt mịn (mẫu A (H nh

1.6 , cường độ chịu n n (H nh 1.7 , mô đun đàn hồi (H nh 1.7c) và khả năng chống nứt (H nh 1.7 của mẫu sử ụng hạt thô cũng tốt hơn mẫu sử ụng cát hạt mịn, tuy nhi n thời gian chƣng áp của mẫu sử ụng cát hạt thô sẽ lớn hơn mẫu sử ụng cát hạt mịn

Hình 1.6 Kích cỡ của khoáng tobermorite trong các thời gian autoclaved [4]

Hình 1.7 Tính chất của các mẫu sau thời gian chưng áp; khối lượng thể tích (a), cường độ nén (b), môđul đàn hồi (c), fracture energy (d)[4]

Năm 2007, một nhóm nghi n cứu gồm Yothin Ungkoon, Cha chart Sittipunt, Pichai Namprakai, Wanvisa Jetipattaranat, and Tawatchai Charinpanitkul và Kyo-

Seon Kim [5] đã nghi n cứu phân tích cấu trúc và tính chất của gạch tông khí không chƣng áp (Non – AAC và so sánh với gạch tông khí chƣng áp (AAC

Kết quả chỉ ra rằng đối với gạch tông khí chƣng áp ƣới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao th Ca(OH 2 sẽ phản ứng với SiO 2 tạo thành khoáng to rmorit

22 có cường độ, trong khi đối với Non – AAC th không có sự xuất hiện của khoáng này n n cường độ chịu n n thấp hơn

Phân tích kết quả chụp SEM Mẫu Non – AAC (hình 1.8a ao gồm các hạt canxi silicat thủy hóa thành các hạt g l CSH có ạng hạt phân ố không đều Các khối g l canxi silicat hy rat (CSH trong mẫu Non - AAC có kích thước trung nh

> 2 àm, cỏc hạt cú kớch thước nhỏ hơn 1 μm thường tập hợp lại thành cỏc khối hạt với kích thước trung nh là 5 μm

Sự cần thiết nghiên cứu sử dụng cát mịn từ đụn cát để chế tạo gạch AAC

- Do sự khan hiếm dần trữ lƣợng cát vàng:

Cát vàng đƣợc hình thành chủ yếu từ đá trầm tích Do lƣợng trữ cát vàng ít, phân bố không đều giữa các vùng miền nên nhiều nơi phải mua và vận chuyển xa, giá thành cao Hơn nữa do nhu cầu xây dựng tăng cao n n việc khai thác cát bừa bãi thường xảy ra tại nhiều nơi làm ảnh hưởng đến môi trường và cuộc sống của người dân Việc khai thác cát bừa bãi sẽ ảnh hưởng xấu đến môi trường, đặc biệt ảnh hưởng đến các lòng sông do các nguyên nhân sau đây:

+ Xói lở lòng sông và bờ sông: việc khai thác cát bừa ãi cũng ảnh hưởng đến dòng chảy của sông, xuất hiện xói lòng sông hoặc lở bờ Khi lòng sông hạ thấp tới mức nào đó, mái ờ sông bị mất chân sẽ sụp đổ, mặt cắt lòng sông mở rộng ra

+ Bồi đọng bùn cát: khi lòng sông bị xói mòn, dòng chảy đƣợc bổ sung một lượng bùn nhất định, có thể ảnh hưởng đến vận tải thủy và làm mức nước lũ nâng cao

+ Số lượng và chất lượng nước bị ảnh hưởng: lòng sông bị hạ thấp, mực nước sông mùa kiệt bị hạ thấp theo, các kênh dẫn tưới ven sông sẽ bị thiếu nước

Lượng nước ngầm và độ ẩm của đất ven sông giảm, ảnh hưởng đến năng suất cây trồng

+ Vùng sông chịu ảnh hưởng của thủy triều: khai thác vượt lượng cát ở thượng lưu, nước mặn sẽ tiến sâu hơn vào đất liền Hiện tượng này đang xảy ra ở sông Hồng

- Do hiện tƣợng xâm lấn của các đụn cát (sa mạc hóa đồng bằng):

Hiện nay đụn cát đang xâm lấm các v ng đồng bằng một cách nghiêm trọng làm ảnh hưởng đến diện tích nông nghiệp và đời sống của người dân Một số đồi cát đẹp có thể tận dụng làm khu du lịch để thu hút khách tham quan nhƣ đồi cát Nam Cương tỉnh Ninh Thuận, đồi Hồng (Mũi N và Bàu Trắng của tỉnh Bình Thuận…, Phần lớn các đồi cát còn lại người dân vẫn không sử dụng được cho mục đích nông nghiệp cũng nhƣ công nghiệp – xây dựng mà bỏ hoang hóa là một sự lãng phí tài nguyên rất lớn.

Mục đích nghiên cứu của đề tài

Ngày nay, tình trạng ngày càng khan hiếm trữ lƣợng cát vàng đang trở nên hiện hữu, đồng thời tìm ra giải pháp xử l lƣợng cát từ đụn cát ngày càng xâm lấn đồng bằng, ảnh hưởng đến môi trường và cuộc sống của người dân là vấn đề cấp bách vì lƣợng đụn cát này hiện nay đƣợc xem là nguồn cát thải không sử dụng Từ những nguyên nhân trên, mục đích của đề tài nghiên cứu là sử dụng cát lấy từ cát từ những đụn cát để chế tạo gạch AAC và gạch Non - AAC, giải quyết tình trạng khan hiếm vật liệu cát vàng khai thác từ các lòng sông, tận dụng triệt để nguồn cát thải từ đụn cát, giảm chi phí xây dựng, giải quyết tình trạng sa mạc hóa đồng bằng,…

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tƣợng nghiên cứu là sử dụng cát mịn lấy từ đụn cát tại tỉnh Bình Thuận để chế tạo gạch AAC và gạch Non - AAC.

Kết quả dự kiến đạt được

Với đặc tính kỹ thuật cũng nhƣ thành phần hóa học của đụn cát không khác biệt nhiều so với cát sông, mong muốn kết quả đạt đƣợc là sử dụng đƣợc đụn cát để pha trộn với cát sông từ với tỷ lệ hợp lý mà vẫn không làm ảnh hưởng nhiều đến tính chất kỹ thuật của gạch AAC Trường hợp thuận lợi có thể sử dụng hoàn toàn đụn cát thay thế cát sông (100% đụn cát để chế tạo các loại vật liệu trên mà không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm

CHƯ NG 2: C SỞ KHOA HỌC

Lý thuyết về quá trình đóng rắn của xi măng pooclăng

2.1.1 Chất kết dính xi măng:

Xi măng pooclăng là chất kết dính vô cơ rắn trong nước, sản xuất bằng phương pháp nung hỗn hợp đá vôi và đất s t đã phối hợp theo tỷ lệ hợp l đến nhiệt độ nóng chảy tạo thành clinke, clinke nghiền chung với 3-5% thạch cao

Ximăng là thành phần chất kết ính để liên kết các hạt cốt liệu với nhau tạo ra cường độ cho bêtông Chất lượng và hàm lượng ximăng là yếu tố quan trọng quyết định cường độ chịu lực của bêtông

2.1.2 Thành phần khoáng của xi măng [6] :

Từ những nguyên liệu đầu vào nhƣ đá vôi, đất sét theo các hệ số mô đun ph hợp (và một vài phụ gia điều chỉnh đ m nung đến nhiệt độ kết khối sẽ ra clinker xi măng với các thành phần khoáng (Hình 2.1) theo yêu cầu, sau đó nghiền clinker xi măng với 1 lƣợng thạch cao hợp lý cùng các phụ gia - nhƣ phụ gia trợ nghiền, phụ gia thủy hoạt tính… sẽ đƣợc xi măng Portlan , chính v thế tính chất của clinker sẽ quyết định chủ yếu đến tính chất của xi măng portlan

Xi măng Portlan gồm có 4 khoáng chính: tricalcium silicat (C3S), dicalcium silicat (C 2 S), aluminate tricalcium (C 3 A), và calcium aluminoferrite (C 4 AF)

Alite 3CaO.SiO 2 (C 3 S): Alite là hỗn hợp nhiều khoáng, mà khoáng chủ yếu là C 3 S, là thành phần quan trọng nhất trong clink r xi măng, chiếm khoảng (37,5 – 60% , và 1 lƣợng không lớn các oxit nhƣ MgO, Al2O 3 , P 2 O 5 , Cr 2 O 3 và các tạp chất khác, là thành phần hoạt tính và làm cho xi măng rắn chắc nhanh, cường độ cao, tỏa nhiều nhiệt và ít co thể tích nhưng k m ổn định trong môi trường ăn mòn

Belite 3CaO.SiO 2 (C 2 S): chiếm từ 20 – 30 %, có tác dụng làm cho xi măng rắn chắc chậm trong thời gian đầu, cường độ tiếp tục phát triển cao về sau với nhiệt lƣợng tỏa ra ít nhất Khoáng C 2 S có nhiều dạng th h nh, nhƣng khi làm lạnh nhanh sẽ tồn tại ở dạng th h nh β-C 2 S, sản phẩm đóng rắn của β-C 2 S bền trong môi trường nước và nước khoáng

Aluminatetricalci 3CaO.Al 2 O 3 (C 3 A): tỷ lệ nhỏ ( 7 – 15%), tốc độ thủy hóa và rắn chắc nhanh trong thời gian đầu, nhưng cường độ thấp về sau, là khoáng tỏa nhiều nhiệt nhất trong clink r xi măng Dễ bị ăn mòn Sunfat nên phải khống chế hàm lƣợng 5% sẽ gây mất ổn định thể tích xi măng

Hình 2.1 Hình ảnh mặt cắt ngang hạt clinker 2.1.3 Quá trình hydrat hóa xi măng portland [6] :

Theo A.A.Baicov có thể chia quá trình rắn chắc này làm 3 giai đoạn:

Khi nhào trộn xi măng với nước, giữa chúng sẽ xảy ra các tác dụng hóa học và vật lý, các thành phần khoáng của clinker sẽ phản ứng với nước trên bề mặt hạt xi măng Pha alumo (chủ yếu là aluminate tricanxi 3CaO.Al2O 3 ) tạo thành hydro aluminate ngậm nước 3CaO.Al 2 O 3 6H 2 O, C 3 S tạo thành các sản phẩm hydrosilicate canxi 3CaO.2SiO 2 3H 2 O và Ca(OH) 2 , do lượng nước thấp và độ hòa tan của chúng bé dung dịch nhanh chóng bão hòa

Giai đoạn đầu ti n tương đối ngắn của quá trình rắn chắc là giai đoạn hòa tan đã kết thúc

Thời kỳ này tương đối dài và là thời kỳ tiến triển mạnh mẽ (đặc biệt ở nhiệt độ cao Quá tr nh cơ ản của thủy hóa các khoáng clinker là sự hóa hợp trực tiếp của nước và pha rắn không có sự hòa tan trung gian tạo nên những hợp chất hydrat mới có tính ổn định nhiệt lực cao hơn khoáng tạo nên nó và do tác dụng tương hỗ với nước, các sản phẩm thủy hóa có độ mịn khá lớn và gần với dạng keo Các sản phẩm thủy hóa (và một phần thủy phân cơ ản của các khoáng trong xi măng portland là các hydro silicat canxi với số lƣợng chiếm từ 75-80% khối lƣợng clinker Các chất này trong giai đoạn đầu có độ phân tán cao gần với thể keo dần dần chuyển hóa thành gen và cũng tạo mầm kết tinh

2(3CaO.SiO 2 ) + 6H 2 O → 3CaO.2SiO2.3H 2 O + 3Ca(OH) 2

Tricalcium silicate 2(2CaO.SiO 2 ) + 4H 2 O → 3CaO.2SiO 2 3H 2 O + Ca(OH) 2

Dicalcium silicate 3CaO.Al 2 O 3 + 6H 2 O → 3CaO.Al2O 3 6H 2 O

Tricalcium aluminate 4CaO.Al 2 O 3 6H 2 O + (n+6)H 2 O → 3CaO.Al 2 O 3 6H 2 O + CaO.Fe 2 O 3 nH 2 O

Ngoài các hydro silicat canxi (C-S-H) (Hình 2.2), do kết quả thủy phân các khoáng clink r, trong đá xi măng rắn chắc còn tạo nên nhóm thứ 2 các hydrat mới tạo thành có cấu trúc tinh thể thô hơn, khác với những tinh thể g n, đó là hy rat của oxit canxi (Ca(OH) 2 ) tạo ra khi thủy phân C 3 S hoặc hydro aluminat canxi 3CaO.Al 2 O 3 6H 2 O (sản phẩm thủy hóa của C 3 A), hydro ferit canxi 3CaO.Fe 2 O 3 H 2 O (sản phẩm thủy phân của C 4 AF)

3CaO.Al 2 O 3 6H 2 O + Ca(OH) 2 + 6H 2 O → 4CaO.Al2O 3 13H 2 O

CaO.Fe 2 O 3 nH 2 O + 2Ca(OH) 2 → 3CaO.F 2 O 3 6H 2 O + pH 2 O Để làm chậm quá tr nh đông kết khi nghiền clinke cần cho thêm một lƣợng đá thạch cao (3% ÷ 5% so với khối lƣợng xi măng Thạch cao sẽ đóng vai trò là chất hoạt động hoá học của xi măng, tác ụng với aluminat tricanxi ngay từ đầu để tạo thành sunfoaluminat canxi ngậm nước (khoáng etringit) (Hình 2.3):

3CaO.Al 2 O 3 + 3(CaSO 4 2H 2 O) + 26H 2 O → 3CaO.Al 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O

Hình 2.3 Khoáng ettringgite hình que

Hoặc tạo thành mono sunfat (H nh 2.4 hơn tinh thể Ca(OH) 2 3CaO.Al 2 O 3 + 3(CaSO 4 2H 2 O) + 4H 2 O → 3CaO.Al2O 3 3CaSO 4 12H 2 O

Hình 2.4 Khoáng monosunfate hình bông hoa hồng

Trong giai đoạn này, một phần nước tự do chuyển sang dạng nước liên kết hóa học, làm giảm thể tích tuyệt đối của sản phẩm mới tạo thành so với thể tích tuyệt đối của các thành phần an đầu của xi măng, nhƣng do thể tích bên ngoài của đá xi măng không thay đổi đáng kể dẫn đến sự hình thành lỗ rỗng kín nâng cao độ đặc chắc của pha rắn Tổng thể tích của các lỗ rỗng này tỷ lệ với lƣợng chất kết dính đƣợc thủy hóa và có thể đạt đến 6-7 lít cho 100kg xi măng trong hỗn hợp bê tông

Giai đoạn ninh kết, rắn chắc:

Cùng với sự phát triển của quá trình thủy hóa và sự tăng l n của sản phẩm thủy hóa, lượng nước tự do trong hệ không ngừng giảm xuống Trừ một lượng nước mất đi o ốc hơi hoặc tách ra trong quá trình trầm lắng, nước còn lại phân bố lại và trong hệ xuất hiện những dạng liên kết phức tạp của nước với pha rắn Do sự giảm lượng nước tự do dự trữ trong hệ, hỗn hợp bê tông dần dần sệt lại cho đến khi mất hoàn toàn tính lưu động Thời kỳ này gọi là thời kỳ ninh kết

Thời kỳ ninh kết là thời kỳ quan trọng của quá trình hình thành cấu trúc đá xi măng Kết cấu keo tụ đƣợc tạo thành trong thời gian này có đặc tính là có một cường độ dẻo nào đó khác với cường độ cơ học ở chỗ có khả năng phục hồi xúc biến (hóa lỏng và phục hồi kết cấu) Trong thời kỳ ninh kết, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của quá trình thủy hóa kèm theo sự tỏa nhiệt mạnh mẽ Thời kỳ rắn chắc

Cơ sở hoa học của việc sử dụng đụn cát l m gạch AAC

2.2.1 Điều kiện rắn chắc của bê tông silicát [6] :

Chất kết ính vôi – silic chỉ có thể rắn chắc và tạo khả năng gắn kết trong điều kiện gia công nhiệt ẩm trong autoclaved chưng áp với áp suất hơi nước ảo hòa 9 ÷ 16 at và nhiệt độ tương ứng 175 ÷ 205 o C

Trong autoclaved khi nhiệt độ cao mà nước trong hệ vẫn ở trạng thái cân ằng lỏng – khí là điều kiện thuận lợi để xảy ra phản ứng hóa học giữa Ca(OH 2 và SiO 2 nghiền mịn xảy ra triệt để tạo n n các thành phần khoáng ạng xi măng C m S n H p trong bê tông silicát

2.2.2 Các giai đoạn rắn chắc của bê tông silicát [6] :

Chu trình gia công nhiệt sản phẩm trong autoclav đƣợc chọn phụ thuộc vào chiều dày sản phẩm Tùy thuộc vào chiều dày của sản phẩm khi tạo hình ta có chế độ gia công nhiệt ẩm trong autoclav nhƣ Bảng 2.1 sau:

Bảng 2.1 Chế độ gia công nhiệt ẩm trong autoclav

 to – thời gian thổi hơi nước nóng

 t1 – thời gian nâng nhiệt nâng áp đến T = 183 o C, P = 1MPa-1,2MPa

 t2 – thời gian hằng nhiệt, hằng áp

 t3 – thời gian làm nguội (giật cấp)

 t4 – thời gian hút chân không (sấy)

Theo A V Volrenski quá trình rắn chắc của tông silicát đƣợc chia làm 3 giai đoạn chính [6]:

* Giai đoạn 1: Nâng nghiệt độ và áp suất đến giá trị lớn nhất quy định Trong giai đoạn này sự đốt nóng bê tông dần dần từ ngoài vào trong Ca(OH)2 bị hòa tan, sau đó là sự hòa tan SiO 2 trong dung dịch Ca(OH) 2 Khi có sự hòa tan SiO 2 th cũng là lúc bắt đầu tƣ phản ứng hóa học giữa nó với Ca(OH) 2

* Giai đoạn 2: Hằng nhiệt, hằng áp Ở thời k đầu của giai đoạn này do tốc độ hòa tan SiO 2 còn chậm và môi trường kiềm bảo hòa Ca(OH) 2 nên sản phẩm thủy hóa được tạo thành chủ yếu dạng C 2 SH(A), (loại kiềm cao có cường độ cơ học không cao và kém ổn định Càng về sau tốc độ hòa tan SiO 2 càng tăng l n, ngƣợc lại nồng độ Ca(OH) 2 lại giảm xuống o đƣợc chuyển vào pha rắn của sản phẩm thủy hóa là điều kiện thuận lợi để tạo thành các sản phẩm thủy hóa dạng ít canxi (kiềm thấp), chủ yếu là CSH(B) và một phần nhỏ C 4 S 5 H 5 (to môrit , cũng nhƣ C 6 S 6 H (Kxônôtlit Đây là hợp chất mới tạo thành có cường độ cao và ổn định

Nhƣ vậy giai đoạn 2 – hằng nhiệt, hằng áp là giai đoạn quan trọng nhất vì nó tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng giữa Ca(OH) 2 với SiO 2 xảy ra hoàn toàn Giai đoạn này cần đƣợc kéo dài hợp l để đảm bảo tạo nên các hợp chất thủy hóa dạng xi măng có độ kiềm thấp làm tăng cường độ bê tông

Nhiệt độ và thời gian hằng nhiệt, hằng áp, tỷ lệ CaO/SiO 2 và độ nghiền mịn các cấu tử ảnh hưởng rất lớn đến sự phẩn ứng hoàn toàn giữa các cấu tử cũng như độ kiềm của các hợp chất hydrosilicat canxi mới tạo thành

* Giai đoạn 3: Hạ nhiệt độ và áp suất Khi ngừng cấp hơi nước, nhiệt độ trong avtôlav giảm nhanh, nhiệt độ trong sản phẩm bê tông giảm chậm nên có sự chênh lệch nhiệt độ với môi trường trong avtôlav làm cho nước trong tông ay hơi

39 mạnh mẽ, nồng độ Ca(OH) 2 trong tông tăng l n có thể tạo nên một lƣợng bổ sung C 2 SH(A) Sau khi gia công nhiệt avtôlav nếu trong bê tông vẫn còn Ca(OH) 2 thì nó sẽ bị cácbonát hóa trong không khí ẩm chứa CO 2

2.2.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất bê tông silicát:

Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ và các tính chất khác (độ đặc, độ co ngót, độ ổn định trong không khí… của bê tông silicát là: hoạt tính chất kết dính, phẩm chất của cốt liệu (cường độ, tính chất bề mặt, cấp phối hạt,… , loại vôi sử dụng, tỷ lệ nước chất kết ính, lượng dùng chất kết ính, phương pháp tạo hình, chế độ gia công nhiệt avtôlav, trong đó ảnh hưởng của các loại vôi sử dụng là nhân tố đặc thù nhất đối với bê tông silicát Độ nghiền mịn của chất kết ính vôi – silíc càng cao khả năng thủy hóa của nó để tạo thành sản phẩm ính kết ạng hy rosilicat canxi càng lớn V vậy cần đảm ảo độ nghiền mịn của chất kết ính vôi – silíc đạt S 3.000 cm 2 /g (lƣợng sót tr n sàng N o 008 ≤ 8 ÷ 10% [6]

Hoạt tính của chất kết ính vôi – silíc phụ thuộc chủ yếu vào độ nghiền mịn, tỷ lệ CaO/SiO 2 hoặc CaO/(CaO + SiO 2 , chất lƣợng của các cấu tử thành phần, thời gian và nhiệt độ gia công nhiệt trong avtoclav

Khi chất lƣợng nguy n vật liệu đạt y u cầu quy định và ảo đảm chế độ gia công chƣng áp hợp l th tỷ lệ CaO/SiO 2 hoặc CaO/(CaO + SiO 2 và độ nghiền mịn của cấu tử silíc là hai yếu tố quyết định hoạt tính của chất kết ính vôi – silíc Nếu chọn đƣợc giá trị tối ƣu của hai yếu tố này sẽ ảo đảm ra đƣợc sản phẩm thủy hóa chứa chủ yếu là cát hy rosilicat canxi kiềm thấp, đảm ảo cho chất kết ính vôi – silíc có cường độ cao Lượng C2SH(A trong sản phẩm thủy hóa chất kết ính vôi – silíc v có cường độ k m n n cần khống chế ở trong một giới hạn nhất định o y u cầu cải thiện tính chất iến ạng của tông sau này Điều chỉnh hàm lượng cấu tử silíc (cũng tương đương với việc điều chỉnh

CaO/SiO 2 khi CaO không đổi và độ nghiềm mịn của nó có thể thay đổi hoạt tính của chất kết ính vôi – silíc trong một phạm vi khá lớn, đồng thời cải thiện đƣợc một số tính chất khác của tông silicát Quan hệ giữa cường độ chịu n n và độ

40 nghiền mịn cát đƣợc thể hiện ở H nh 2.5 khi lƣợng ng CaO trong hỗn hợp là 12,5%

Hình 2.5 Ảnh hưởng của độ nghiền mịn và hàm lượng cát thạch anh đến cường độ bê tông silicát

Hiện nay để chế tạo tông silicát người ta thường đ ng chất kết dính vôi - silíc có độ nghiền mịn của vôi gấp 2 ÷ 2,5 lần của cấu tử silíc, có tỷ lệ CaO/SiO 2 0,25 ÷ 0,5 và độ nghiền mịn của cấu tử silíc từ 1.500 ÷ 3.500 cm 2 /g Khi dùng tỉ lệ

CaO/SiO 2 cao th độ nghiền mịn của cấu tử silic cũng phải tăng l n Tuy nhi n hàm lƣợng cát nghiền mịn trong hỗn hợp và mức độ nghiền mịn cũng chỉ n n đạt đến một giới hạn cần thiết để đảm bảo cường độ yêu cầu của bê tông bởi vì việc nghiền cát đòi hỏi sử dụng một điện năng đáng kể Ở mỗi cấp độ nghiền mịn của cấu tử silíc có một tỷ lệ CaO/SiO 2 tối ƣu ảo đảm cho chất kết dính vôi - silíc có hoạt tính cao nhất Việc xác định tỷ CaO/SiO 2 tối ưu đó thường được tiến hành àng phương pháp thực nghiệm [6]

Hàm lƣợng cát nghiền Cường độ chịu nén daN/m 2

1- Độ nghiền mịn của cát SC = 1.500 cm 2 /g 2- Độ nghiền mịn của cát SC = 2.500 cm 2 /g 3- Độ nghiền mịn của cát SC = 3.500 cm 2 /g

CHƯ NG 3: HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯ NG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đánh giá ết quả thí nghiệm các tính chất kỹ thuật của đụn cát và cát sông

Trên thực tế hiện nay chƣa có công trình nghiên cứu nào về việc sử dụng đụn cát để chế tạo gạch AAC Để đánh giá sự tương quan giữa đụn cát với cát sông (cát nghiền), đồng thời đánh giá khả năng ứng dụng của đụn cát này trong việc chế tạo gạch AAC, trong luận văn sử dụng các phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn để đánh giá các tính chất kỹ thuật cơ ản của đụn cát nhƣ: mô đul độ lớn, khối lƣợng riêng, độ hút nước, khối lượng thể tích xốp, độ ẩm, hàm lượng bụi, n s t, hàm lượng ion

Cl - , độ giảm kiềm – R c và Silic dioxit hòa tan - S c , ngoài ra còn ng phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (XRF để án định lƣợng các nguy n tố hóa học có trong đụn cát để so sánh với cát sông Các tính chất kỹ thuật cơ ản của đụn cát và cát sông đƣợc kiểm tra bao gồm: a Mô đul độ lớn: Xác định theo TCVN 7572-6: 2006 - Thành phần hạt cho cốt liệu bê tông và vữa b Khối lượng riêng: Xác định theo TCVN 7572-6:2006 - Thành phần hạt cho cốt liệu bê tông và vữa c Độ hút nước: Xác định theo TCVN 7572-4:2006 - Thành phần hạt cho cốt liệu bê tông và vữa d Khối lượng thể tích xốp: Xác định theo TCVN 7572-6: 2006 - Thành phần hạt cho cốt liệu bê tông và vữa e Độ ẩm: Xác định theo TCVN 7572-7: 2006 - Thành phần hạt cho cốt liệu bê tông và vữa f Hàm lượng bụi, bùn sét: Xác định theo TCVN 7572-7: 2006 - Thành phần hạt cho cốt liệu bê tông và vữa g Hàm lượng ion Cl - : Xác định theo TCVN 7572-15:2006 - Thành phần hạt cho cốt liệu bê tông và vữa h Phân tích XRF để xác định thành phần khoáng của cát sông và đụn cát

42 l Độ giảm kiềm – R c và Silic dioxit hòa tan - S c : Xác định theo TCVN 7572-

14:2006 - Thành phần hạt cho cốt liệu bê tông và vữa [7]:

Khả năng phản ứng kiềm silic của cốt liệu đƣợc xác định qua hàm lƣợng silic đioxit hoà tan (Sc và độ giảm kiềm (R c )

Lấy 0,25 kg ƣới sàng 5 mm cho thử vào cối tán nhỏ, sàng và lấy ra khoảng 100 g cỡ hạt 140 àm đến 315 àm hoặc 150 àm đến 300 àm Để mẫu trờn sàng 140 àm hoặc 100 àm và cho nước vũi chảy qua làm sạch bụi bẩn Sau đú đưa mẫu ra khay, sấy đến khối lƣợng không đổi Để nguội mẫu trong bình hút ẩm, sàng loại bỏ cỏc hạt nhỏ hơn 140 àm hoặc 150 àm một lần nữa để cú mẫu thử

Với mỗi mẫu thử dùng bốn bình phản ứng bằng thép không rỉ hoặc bằng polyetylen Cân a lƣợng 25 g, chính xác đến 0,0002 g, từ mẫu thử đã chuẩn bị cho vào ba bình phản ứng và dùng pipet thêm vào 25 ml dung dịch NaOH 1 N vào mỗi bình Cho 25 ml NaOH 1 N vào bình thứ tƣ để làm mẫu trắng Xoay nhẹ bình vài lần để đuổi bọt khí thoát ra Đậy nắp, xiết bulông làm kín nắp và miệng các bình Đặt các bình phản ứng vào nh điều nhiệt hoặc hoặc tủ sấy có nhiệt độ ổn định 80 o C ± 1 o C Sau 24 giờ ± 15 phút lấy các bình ra, làm nguội trong 15 phút ± 2 phút bằng vòi nước chảy có nhiệt độ không lớn hơn 30 o C

Sau khi làm nguội, mở nắp từng bình, lọc tách dung dịch khỏi cặn không tan bằng bình lọc có gắn ơm hút chân không và giấy lọc loại chảy nhanh Dung dịch lọc đƣợc thu vào các ống nghiệm khô ung tích 35 ml đến 50 ml Quá trình lọc đƣợc thực hiện nhƣ sau:

Mở ơm hút chân không, không khuấy bình phản ứng, rót từng lƣợng nhỏ dung dịch từ bình phản ứng th o đũa thuỷ tinh lên phễu lọc cho đến hết Ngắt chân không, ng đũa thuỷ tinh nhẹ nhàng gạt hết các hạt cặn không tan trên giấy lọc

Sau đó tạo chân không bình lọc tới áp lực khoảng 51 kPa (3B mmHg), tiếp tục lọc dung dịch tới khi không quá một giọt chảy qua giấy lọc trong thời gian 10 giây Ghi tổng thời gian lọc ƣới chân không và kết thúc quá trình lọc tại đây Giữ lại dung dịch lọc

Tiến hành lọc trắng, ƣới áp lực chân không và với thời gian theo trình tự nhƣ với bình chứa mẫu thử

Ngay sau khi lọc xong, lắc đều phần dung dịch lọc để tạo đồng nhất, dùng pipet lấy 10 ml dung dịch lọc pha loãng bằng nước cất đến mức 200 ml trong bình định mức

Lấy 10 ml dung dịch mẫu trắng và cũng pha loãng ằng nước cất tới 200 ml trong nh định mức Dung dịch pha loãng này đƣợc ng để xác định SiO 2 hoà tan và độ giảm kiềm Nếu thí nghiệm không đƣợc tiến hành trong vòng 4 giờ sau khi lọc phải chuyển dung dịch sang bình polyetylen sạch, khô và đóng nh ằng nắp kín để bảo quản

Xác định silic đioxit hoà tan ằng phương pháp khối lượng:

Dùng pipet lấy 100 ml dung dịch đã pha loãng cho vào ch n sứ, thêm 5 ml đến 10 ml axit clohy ric đặc ( = 1,19 và cô cho đến khô trên bếp cách thuỷ hoặc bếp cách cát Sau khi mẫu đã khô, tiếp tục cô thêm khoảng 45 phút đến 60 phút nữa cho đến khô kiệt Sau đó th m 10 ml đến 20 ml HCl (1+1) lên phần mẫu và đun tiếp 10 phút trên bếp cách thuỷ Pha loãng dung dịch vừa nhận đƣợc bằng 10 ml đến 20 ml nước cất nóng Lọc ngay qua giấy lọc chảy trung bình Dùng nước cất nóng rửa chén sứ và phần cặn trên giấy lọc đến hết ion clorua trong nước rửa (thử bằng dung dịch AgNO 3 0,5 %, nếu nước lọc vẫn trong là được) Giữ lại giấy lọc và phần cặn

Chuyển giấy lọc và cặn vào chén bạch kim, sấy và đốt cháy giấy lọc trên bếp điện Nung chén ở nhiệt độ 1.000 o C ± 50 o C đến khối lƣợng không đổi Làm nguội chén trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và cân Khối lƣợng thu đƣợc là g 1 (g 1 là lƣợng SiO2 thu đƣợc còn chứa tạp chất)

Tẩm ướt chén bằng vài giọt nước, thêm một giọt axit sunfuric (H 2 SO 4 đặc và 10 ml axit flohy ric đậm đặc, cô trên bếp điện đến khô kiệt và ngừng bốc hơi trắng

Cho chén vào lò nung ở nhiệt độ 1.000 o C ± 50 o C trong khoảng 2 phút, làm nguội chén trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và cân Khối lƣợng thu đƣợc là g 2

(g 2 là lƣợng tạp chất chứa trong g 1 )

Hàm lƣợng silic dioxit (SiO 2 ) hoà tan trong dung dịch gốc, (S c ), tính bằng mmol/l của cốt liệu hoà tan trong dung dịch NaOH 1 N, đƣợc tính theo công thức:

3.330 là hệ số chuyển đổi lƣợng SiO 2 hoà tan, tính bằng gam sang mol/l; g 1 là lƣợng SiO 2 trong 100 ml dung dịch pha loãng thu đƣợc, tính bằng gam (g); g 2 là lƣợng tạp chất có trong 100 ml dung dịch pha loãng thu đƣợc, tính bằng gam (g)

Xác định độ giảm kiềm:

Lấy 20 ml dung dịch pha loãng vào bình nón 200 ml, thêm 2 giọt đến 3 giọt phenolphtalein và chuẩn độ bằng axit clohy ric HCl 0,05 N cho đến khi hết màu đỏ của ph nolphtal in Cũng chuẩn độ nhƣ vậy với 20 ml dung dịch pha loãng từ mẫu trắng

Tính kết quả Độ giảm kiềm (R c ), tính bằng mmol/l, theo công thức:

N là nồng độ HCl ng để chuẩn độ;

V 1 là thể tích dung dịch pha loãng lấy, tính bằng mililít (ml);

V 2 là thể tích HCl ng để chuẩn độ dung dịch mẫu thử, tính bằng mililít (ml);

V 3 là thể tích HCl ng để chuẩn độ dung dịch mẫu trắng, tính bằng mililít (ml)

1000 là hệ chuyển đổi mililít sang lít

Thử nghiệm đƣợc coi là đạt khi các giá trị R c hoặc S c thử tr n lƣợng mẫu riêng không sai lệch quá trung bình số học của ba giá trị kết quả thử:

12 mmol/l khi giá trị trung bình nhỏ hơn hoặc bằng 100 mmol/l;

12 % khi giá trị trung bình lớn hơn 100 mmol/l

Dựng a điểm từ ba cặp kết quả thử nghiệm R c , S c lên giản đồ nhƣ Hình 3.1 n ƣới:

Hình 3.1 Giản đồ phân vùng khả năng phản ứng kiềm siclíc của cốt liệu

Khả năng phản ứng kiềm-silic của cốt liệu th o phương pháp hoá học được đánh giá nhƣ sau:

- Vô hại (innocuous): mức ít làm hƣ hại kết cấu bê tông

Khi cả hai kết quả thử nghiệm đều nằm trên vùng cốt liệu vô hại tức ở hai phía phải đường cong vẽ nét liền trên giản đồ Hình 3.1

- Có hại (deleterious): mức làm hƣ hại nhiều tới kết cấu bê tông

Nghiên cứu sử dụng đụn cát thay thế cát sông cho gạch bê tông hí chưng áp và gạch bê tông hí hông chưng áp

Để đánh giá khả năng ứng dụng của đụn cát cho gạch tông khí chƣng áp (AAC) và gạch tông khí không chƣng áp (Non – AAC) trong luận văn sử dụng cát nghiền lấy tại nhà máy làm mẫu đối chứng Sau đó cho thay thế cát nghiền tại nhà máy bằng đụn cát với tỷ lệ từ 0% (mẫu đối chứng), 10%, 20%, 30%, 50%, 80% và 100% đụn cát Kiểm tra lại các tính chất cơ l của gạch AAC và gạch Non – AAC để đánh giá ảnh hưởng của đụn cát đến tính chất của chúng

- Đặt các viên mẫu vào th ng ngâm Để nước ngập một phần ba chiều cao mẫu và ngâm như vậy trong một giờ Tiếp đó đổ th m nước ngập đến hai phần ba chiều cao mẫu và ngâm thêm một giờ nữa Cuối c ng đổ nước ngập trên mặt trên của mẫu khoảng 5cm và giữ mức nước ở độ cao này cho tới khi mẫu bão hoà nước

Cứ sau mỗi 24 giờ ngâm nước thì vớt mẫu ra một lần, dùng dẻ ẩm lau ráo mặt ngoài rồi cân chính xác tới 0,5%

- Mẫu được coi là ão hoà nước khi sau hai lần cân kế tiếp nhau khối lượng mẫu chênh lệch nhau không quá 0,2%

- Các viên mẫu sau khi bão hoà nước được đặt trong tủ sấy với nhiệt độ 105 - 110 0 C để sấy khô đến khối lƣợng không đổi

- Khối lƣợng không đổi là khối lƣợng mà chênh lệch giữa hai lần cân kế tiếp nhau (thời gian cân cách nhau 24 giờ không vƣợt quá 0,2% Độ hút nước của từng viên mẫu được tính bằng % theo công thức:

(3.3) Trong đó: m 1 – Khối lượng viên mẫu ở trạng thái ão hoà nước, tính bằng g;

47 m 0 - Khối lƣợng viên mẫu ở trạng thái sầy khô tới khối lƣợng không đổi, tính bằng g Độ hút nước của bê tông là trung bình số học của ba (hoặc hai nếu tổ mẫu chỉ số hai viên) Kết quả thử chính xác tới 0,1%

3.2.2 Khối lượng thể tích khô [9] :

Mẫu thử có hình lập phương, cạnh 100 mm ± 2 mm, hình trụ hoặc h nh lăng trụ Sấy mẫu ở nhiệt độ (105 5) 0 C đến khối lƣợng không đổi (chênh lệch giữa hai lần cân liên tiếp cách nhau 2 giờ không lớn hơn 0,2 % khối lƣợng mẫu Để nguội mẫu trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng

D ng thước lá đo kích thước từng viên mẫu ở ba vị trí khác nhau: Đầu, giữa và cuối Kích thước mỗi chiều là giá trị trung bình cộng của 3 lần đo kích thước ở chiều đó

Kích thước được tính chính xác đến 1 mm và tính thể tích mẫu (V)

Cân khối lƣợng mẫu sau khi sấy khô (m , chính xác đến 1 g

Khối lƣợng thể tích của mẫu (γ , tính ằng kg/m 3 , là tỷ số giữa khối lƣợng mẫu sau khi sấy khô (m) và thể tích tính đƣợc của mẫu thử (V) Kết quả cuối cùng là giá trị trung bình cộng của 3 viên mẫu, lấy chính xác đến 10kg/m 3

3.2.3 Cường độ nén của gạch AAC [9] :

Máy nén phải có thang lực phù hợp sao cho tải trọng phá hủy mẫu nằm trong khoảng từ 20% đến 80% tải trọng phá hủy mẫu Sai số của thang lực không vƣợt quá 2,0%

Chuẩn bị ít nhất 3 mẫu gạch AAC, mẫu thử hình lập phương, kích thước cạnh 100 mm2 mm,

Bề mặt chịu nén của mẫu phải đảm bảo phẳng có thể mài hoặc trát thêm một lớp vữa thạch cao hay xi măng nếu cần

Trước khi tiến hành thử nén, sấy mẫu ở nhiệt độ 70 o C5 o C, sao cho độ ẩm của mẫu đạt từ 5 % đến 15%

48 Đo kích thước từng mẫu đã chuẩn bị (mẫu hình lập phương , chính xác đến 1 mm Đặt từng mẫu lên thiết bị thử sao cho lực n n đƣợc chuyền theo chiều cao của mẫu Tùy theo cấp cường độ nén dự tính, chọn tốc độ gia tải như sau:

0,05 MPa trong một giây đối với cấp cường độ 2 và 3;

0,10 MPa trong một giây đối với cấp cường độ 4;

0,15 MPa trong một giây đối với cấp cường độ 6;

0,20 MPa trong một giây đối với cấp cường độ 8

Thông thường, tốc độ gia tải thích hợp là sau khoảng một phút thì mầu bị phá hủy Ghi lại tải trọng tại điểm bị phá hủy (F)

Cường độ nén (R) của mẫu lập phương cạnh 100 mm, được tính bằng MPa, chính xác đến 0.1 MPa (0.1 N/mm 2 ), theo công thức sau:

F là tải trọng lớn nhất ghi đƣợc khi mẫu bị phá hủy, tính bằng Niuton;

A là diện tích bề mặt chịu nén của mẫu, tính bằng milimet vuông

Cường độ nén của mẫu gạch AAC nhận được bằng cách nhân cường độ nén của mẫu thử với hệ số điều chỉnh th o kích thước ( ) theo Bảng 3.1, lấy chính xác đến 0.1 MPa

Cường độ chịu nén blốc AAC còn được nhân với hệ số điều chỉnh (K) theo độ ẩm nhƣ sau:

K bằng 0.9 khi độ ẩm viên mẫu là 5%

K bằng 1.0 khi độ ẩm viên mẫu là 10%

K bằng 1.05 khi độ ẩm viên mẫu là 15%

Bảng 3.1 Hệ số điều chỉnh () cường độ nén theo kích thước mẩu thử

Chiều cao mẫu sau khi gia công bề mặt

3.2.4 Cường độ nén của gạch Non – AAC [10] :

Mẫu thử là 5 viên hình lập phương có kích thước mỗi cạnh: (100 ± 4) mm

Trộn hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn, trát lên 2 mặt chịu nén của viên mẫu, dùng miếng kính là phẳng sao cho không còn vết lõm và bọt khí Chiều dày lớp trát không lớn hơn 3 mm hai mặt trát phải phẳng và song song với nhau Sau khi trát, mẫu đƣợc đặt trong phòng thí nghiệm không ít hơn 72 h rồi tiến hành thử Khi cần thử nhanh có thể ng xi măng đóng rắn nhanh hoặc thạch cao khan để trát mặt mẫu Sau đó mẫu đƣợc đặt trong phòng thí nghiệm không ít hơn 16 h rồi tiến hành thử Đo kích thước hai mặt chịu nén của mẫu thử, chính xác tới 1 mm Đặt từng mẫu lên thiết bị thử sao cho tâm mẫu thử trùng với tâm của thớt nén Tốc độ tăng tải bằng (0,06 ± 0,02 Mpa trong 1 giây đến khi mẫu bị phá hủy, ghi tải trọng phá hủy lớn nhất Sau khi mẫu bị phá hủy, chọn 3 mảnh vỡ có thể tích từ 40 cm 3 đến 80 cm 3 để xác định độ ẩm

Cường độ n n (R được tính theo công thức sau:

R là cường độ nén của viên mẫu, tính bằng mêga pascan (MPa);

F là tải trọng lớn nhất ghi đƣợc khi mẫu bị phá hủy, tính bằng niutơn (N ; A là diện tích bề mặt chịu nén của mẫu, tính bằng milimét vuông (mm2); α là hệ số tính đổi kết quả thử cường độ nén của các viên mẫu tông có độ ẩm khác độ ẩm chuẩn (10%)

Giá α trị đƣợc quy định trong bảng nhƣ Bảng 3.2

Bảng 3.2 Bảng tính đổi (α) cường độ nén theo độ ẩm của viên mẫu

Hệ số tính đổi α 0,80 0,90 1,00 1,05 1,10 1,15 Chú thích: Khi độ ẩm của mẫu thử khác với các giá trị ghi trong bản trên thì có thể ng phương pháp nội suy để tính hệ số quy đổi (α

Nghiên cứu điều kiện dưỡng hộ nhiệt áp đến tính chất của gạch AAC

3.3.1 Ảnh hưởng của điều kiện dưỡng hộ nhiệt áp đến cấu trúc của gạch AAC: Để nghiên cứu kiện ƣỡng hộ nhiệt áp đến cấu trúc của gạch AAC, trong luận văn sử dụng các phương pháp phân tích kính hiển vi điện tử qu t (SEM để nghiên cứu sự hình thành cấu trúc tinh thể, so sánh cấu trúc bề mặt của gạch AAC và gạch Non – AAC, qua đó giải thích sự ảnh hưởng của cấu trúc bề mặt đến tính chất của sản phẩm gạch

3.3.2 Ảnh hưởng của điều kiện dưỡng hộ nhiệt áp đến sự hình thành các khoáng của gạch AAC: Để nghiên cứu kiện ƣỡng hộ nhiệt áp đến sự hình thành các khoáng trong gạch AAC, trong luận văn sử dụng phương pháp phân tích XRD (X-Ray diffraction), so sánh các thành phần khoáng có trong gạch AAC và gạch Non – AAC, đánh giá ảnh hưởng của sự h nh thành các khoáng đến tính chất chúng.

Tính chất của hệ nguyên vật liệu dùng trong nghiên cứu

Trong luận văn sử dụng xi măng Holcim PCB 40 có các tính chất kỹ thuật đƣợc thể tại Bảng 3.3 nhƣ sau:

Bảng 3.3 Tính chất cơ lý của xi măng

STT Các chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp thí nghiệm

1 Khối lƣợng ri ng g/cm3 TCVN 4030:2003 3,05

3 Độ ẻo ti u chuẩn % TCVN 6017: 1995 30,0

4 Độ ổn định thể tích mm TCVN 6017: 1995 0,5

5 Thời gian đông kết TCVN 6017: 1995

Bắt đầu đông kết Phút 131

Kết thúc đông kết Phút 181

3.4.2.1 Đụn cát: Đụn cát lấy tại tỉnh Bình Thuận có chỉ tiêu kỹ thuật đƣợc thể hiện tại Bảng 3.4 nhƣ sau:

Bảng 3.4 Tính chất cơ lý của đụn cát

STT Các chỉ tiêu Đơn vị

Khối lƣợng ri ng g/cm3 TCVN 7572:2006 2,509 -

2 Mô đun độ lớn - TCVN 7572:2006 1,432 1-2

3 Khối lƣợng thể tích xốp kg/m 3 TCVN 7572:2006 1330 >1200

7 Hàm lƣợng ion Cl - % TCVN 7572:2006 0,032