ảnh hưởng cửa xỉ đến cấu trúc của vữa xi măng trong môi trường sunfat cao

Mục lục: Phần 1: ẢNH HƢỞNG CỬA XỈ ĐẾN CẤU TRÚC CỦA VỮA XI MĂNG TRONG MÔI TRƢỜNG SUNFAT CAO 2 I.KHÁI NIỆM VỀ XỈ: 1. Khái niệm:………………………………………………………………………………… 2. Ảnh hƣởng của xỉ đến tính chất của vữa xi măng:……………………………………… II)ĂN MÒN BETONG……………………………………………………………………… 1. Ăn mòn:…………………………………………………………………………………… a. Ăn mòn do môi trƣởng axit:………………………………………………… b.Ăn mòn do xâm thực:………………………………………………………………… c.Ăn mòn cốt liệu:……………………………………………………………………… 2.Ăn mòn Sunphat…………………………………………………………………………… III. PHƢƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN…………………………………………………… 1.Xử lý bề mặt……………………………………………………………………………… 2.Thay đổi tính chất của bê tong IV.ẢNH HƢỞNG……………………………………………………………………………. 1.Ảnh hƣởng đến tính chất của vữa chƣa đóng rắn -Lƣợng nƣớc nhào trộn -Độ tách nƣớc -Thời gian đông kết -Hàm lƣợng bọt khí Phần 2: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HÀM LƢỢNG XỈ LÒ CAO TỚI ĐỘ BỀN SUNPHAT CỦA ĐÁ XI MĂNG I.Lời nói đầu II.Kết quả nguyên cứu 1.Nguyên liệu sử dụng 2.Đánh giá khả năng bền Sunphat của mẫu xi măngthông qua độ giãn nở 3.Kết luận Phần 1 NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỬA XỈ ĐẾN CẤU TRÚC CỦA VỮA XI MĂNG TRONG MÔI TRƯỜNG SUNFAT CAO I)KHÁI NIỆM VỀ XỈ: 1) Khái niệm: Xỉ là phế thải của ngành công nghiệp luyện kim,chủ yếu từ các lò nấu gang thép.Xỉ là hỗn hợp pha lỏng và các oxit không phản ứng hết,chủ yếu là phần thu hồi ở đáy lò,hay phần nổi trên bề mặt kim loại nóng chảy. Trong xỉ có rất nhiều khoáng có tính kết dính nhƣ: caxi silicat (C 2 S), alumosilicat (C 4 AF)…,các oxit vô định hình ( SiO 2 ,CaO,MgO…),và pha thủy tinh có hoạt tính cao. Thành phần của xỉ: Oxit SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO SO 3 Na 2 O K 2 O %KL 34-37 10-13 1 38-44 8-11 0.3-0.5 0.3-0.5 Để đánh giá khả năng sử dụng của xỉ thƣờng dựa vào hàm lƣợng CaO hay dựa vào hai chỉ số sau: - Modul kiềm: M 0 =   ( M 0  :xỉ kiềm tính , M 0  :xỉ axit) - Modul hoạt tính : M a =   ( M a càng tăng hoạt tính của xỉ tăng). Trong đó xỉ lò cao có khả năng là chất kết dính độc lập,và nó là loại xỉ dƣợc sử dụng rộng rãi làm phụ gia cho xi măng. Muốn sử dụng xỉ lò cao làm phụ gia cho xi măng,thì xỉ cần phải đƣợc làm nguội nhanh nhằm tạo tạo pha thủy tinh hoạt tính cao. Xỉ làm phụ gia thƣờng đƣợc nghiền riêng và mịn hơn xi măng với kích thƣớc 45µm ( hay bề mặt riêng 3500-5000 cm 2 /g). Hình 1: Các quan sát xỉ luyện kim bằng kính hiển vi quang học. a. Ánh sáng phản chiếu, 250X – màu xám trắng C 2 F, C 3 S dạng tấm và các hạt CaO tự do dạng tròn. b. Ánh sáng bình thường, 250X Tinh thể C 3 S cỡ lớn. c. Ánh sáng phẳng, 250X Một cọc pha RO và C 3 S dạng tấm. d. Ánh sáng phản chiếu, 250X – pha RO giống hình chiếc lá. Hình 1: Ảnh SEM của xỉ ở độ phóng đại 10.000 lần Hình 2: Ảnh SEM của xỉ ở độ phóng đại 20.000 lần 2) Ảnh hƣởng của xỉ đến tính chất của vữa xi măng: - Giảm lƣợng nƣớc sử dụng. - Tăng thời gian bắt đầu và kết thúc ninh kết. - Giảm lƣợng nhiệt trong quá trình hydrat hóa. - Giảm phản ứng akali-cốt liệu - Tăng khả năng chống ăn mòn hóa học. II)ĂN MÒN BETONG: Quá trình hydrat Có thể mô tả quá trình thuỷ hoá, đóng rắn của các khoáng clinker bằng các phƣơng trình hoá học sau : 2(3CaO.SiO 2 ) + 5H 2 O = 3CaO.2SiO 2 .H 2 O + 3Ca(OH) 2 (1) Quá trình thuỷ hoá và sản phẩm thuỷ hoá của khoáng C 2 S tƣơng tự nhƣ khoáng C 3 S,nhƣng tốc độ thuỷ hoá chậm hơn nhiều và hàm lƣợng Ca(OH) 2 thải ra ít hơn. 2(2CaO.SiO 2 ) + 3H 2 O = 3,3 CaO.2SiO 2 .2,3H 2 O + 0,7Ca(OH) 2 (2) C 3 A thuỷ hoá theo phƣơng trình sau: 3CaO.Al 2 O 3 + 6H 2 O = 3CaO.Al 2 O 3 .6H 2 O Khi có mặt thạch cao, C 3 A hydrat tạo thành hydrosunphôaluminat canxi có công thức[3.CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 . (30 ÷ 32) H 2 O], có tên gọi là ettringit. Trong điều kiện thuỷ hoá thông thƣờng của xi măng, C 4 AF thuỷ hoá tạo thành các sản phẩm hyđrat tổng hợp chứa sunphát tƣơng tự nhƣ C 3 A 3.CaO.Fe 2 O 3 . 3CaSO 4 .(30 ÷ 32) H 2 O; 3CaO. Fe 2 O3.CaSO 4 .12H 2 O (4) 3.CaO.Fe 2 O 3 . 3CaSO 4 .(30 ÷ 32) H 2 O; 3CaO. Fe 2 O 3 .CaSO 4 .12H 2 O (5)  Lƣợng Ca(OH) 2 tạo ra có ảnh hƣởng rất lớn đến quá trình ăn mòn của bê tông do phản ứng với các nhân tố xâm thực của môi trƣờng. 1) Ăn mòn: a) Ăn mỏn do môi trưởng axit: Xi măng pooclăng hoặc bê tông sẽ giảm chất lƣợng khi làm việc trong môi trƣờng axit. Nguyên nhân chính là hydroxit canxi Ca(OH) 2 đƣợc tạo thành khi hydarat xi măng poóc lăng phản ứng với axit sunfuric, phản ứng sẽ xảy ra nhƣ sau: Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2H 2 O Sunphát canxi (CaSO 4 ) tạo thành làm nở thể tích tạo ứng xuất gây ra vết nứt tế vi đá xi măng. Hay với HCl: Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O Là sản phẩm dễ tan,bị rửa trôi do môi trƣờng nƣớc làm cho đá xi măng và bê tông có nhiều lỗ rỗng dẫn đến giảm cƣờng độ và phân huỷ. b) Ăn mòn do xăm thực: Xi măng và bê tông có thể phải làm việc trong các môi trƣờng nƣớc có chứa các loại muối khác nhau, đặc biệt là nƣớc biển, nƣớc ngầm, nƣớc công nghiệp và tác động của dòng nƣớc chảy xiết. Tuỳ thuộc vào các tác nhân ăn mòn chứa trong nƣớc mà tác động ăn mòn của chúng đối với đá xi măng và bê tông là khác nhau. Có thể chia hiện tƣợng ăn mòn đá xi măng thành 3 dạng sau: - Ăn mòn do hoà tan các cấu tử đá xi măng bởi môi trƣờng nƣớc có độ cứng thấp làm giảm dần chiều dày bê tông - gọi là ăn mòn rửa trôi. Ăn mòn dạng 1- Rửa trôi: Đá xi măng có cấu trúc không đồng nhất và là một hệ cân bằng không ổn định. Trong nƣớc, các tinh thể Ca(OH) 2 bị hoà tan và tạo một hệ cân bằng nồng độ Ca(OH) 2 . Nồng độ Ca(OH) 2 trong đá xi măng dao động trong khoảng 8 ÷ 18 %(tính quy ra CaO) tuỳ theo tuổi đóng rắn. Mức độ hoà tan của Ca(OH) 2 trong nƣớc khá lớn,vào khoảng 1,18g/l (tính quy ra CaO) nƣớc cất ở điều kiện 200C. Sự có mặt của các ion khác trong nƣớc sẽ ảnh hƣởng đến sự hoà tan Ca(OH) 2 : Các ion Ca +2 , OH - có tác dụng kìm hãm quá trình, còn các ion SO4 -2 , Cl - , K + , Na + làm thúc đẩy quá trình hoà tan. Khi các phân tử Ca(OH) 2 đã hoà tan trong nƣớc bị cuốn trôi thì sự cân bằng nồng độ bị phá vỡ. Để đảm bảo sự cân bằng, các phân tử Ca(OH) 2 khác từ đá xi măng lại tiếp tục bị hoà tan vào môi trƣờng . Quá trình này diễn ra không ngừng nếu Ca(OH) 2 cứ tiếp tục bị cuốn đi. Kết quả cuối cùng là trong đá xi măng chỉ còn lại các gel silic dạng Si(OH) 2 .Các nghiên cứu đã xác định đƣợc rằng , khi trong pha rắn của đá xi măng còn Ca(OH) 2 tự do, trong dung dịch nằm cân bằng với đá xi măng cần đảm bảo nồng độ 1,2g CaO/lít - Ăn mòn do tác động của nƣớc có chứa các hợp chất tham gia phản ứng trao đổi với các cấu tử của đá xi măng tạo thành các hợp chất dễ hoà tan và bị rửa trôi theo nƣớc hoặc khối vô định hình hoà tan yếu nhƣng không có tính kết dính làm suy giảm cấu trúc đá xi măng. Ăn mòn dạng 2: Gồm các loại ăn mòn axit (HCl, H 2 SO 4 ) ăn mòn muối (MgSO 4 ,MgCl 2 , NH 4 Cl, Na 2 SO 4 ). Phản ứng gây ăn mòn của các loại axit và muối trên đều xảy ra với thành phần Ca(OH) 2 trong đá xi măng. Ví dụ: HCl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2H 2 O MgCl 2 + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + Mg(OH) 2 - Ăn mòn do các cấu tử của đá xi măng tham gia phản ứng trao đổi tạo thành các hợp chất kết tinh tạo thành lỗ rỗng và mao mạch gây ra nội ứng suất làm phá huỷ đá xi măng. Ăn mòn dạng 3: điển hình của ăn mòn kiểu này do áp lực thẩm thấu, các muối thấm vào các lỗ rỗng trong đá xi măng và tại đây xảy ra quá trình mất nƣớc. Do mất nƣớc,nồng độ muối tăng dần lên và đạt tới trạng thái quá bão hoà sau đó bắt đầu tách ra các tinh thể. Quá trình kết tinh này kèm theo sự phát sinh ứng suất làm biến dạng và phá vỡ đá xi măng và bê tông.Ăn mòn dạng 3 thƣờng xuyên xảy ra trong điều kiện trong nƣớc có chứa các muối này với nồng độ trên 1% hoặc chứa trên 3g/l khi độ ẩm môi trƣờng nhỏ hơn 30%.Trong môi trƣờng có độ ẩm thay đổi, các muối Na 2 SO 4 và MgSO 4 cũng gây nứt, vỡ bê tông vì xảy ra quá trình thay đổi lƣợng ngậm nƣớc làm tăng thể tích tạo ra ứng suất(từ các muối khan trở thành NaSO 4 .10H 2 O và MgSO 4 . 7H 2 O làm tăng thế tích từ 1,5 đến 3l ần) c) Ăn mòn cốt liệu: Ngoài 3 dạng ăn mòn trên, còn một dạng ăn mòn khá nguy hiểm là ăn mòn do phản ứng kiềm - cốt liệu. Nói chung, các tính chất của cốt liệu bê tông là khá ổn định, khoáng silicat trong cốt liệu tồn tại dƣới dạng khoáng kết tinh (khoáng vật quarzt), ổn định. Tuy nhiên, trong một số trƣờng hợp ngoại lệ, một phần khoáng vật quarzt có thể tồn tại dƣới dạng vô định hình, liên kết yếu. Khi cốt liệu chứa khoáng silicat không bền nhƣ vậy sẽ phản ứng lâu dài với các chất kiềm trong xi măng tạo thành gel silicat kiềm, gel này hình thành ngày càng nhiều trong kết cấu bê tông, khi vƣợt quá giới hạn sẽ gây nở thể tích làm nứt và có thể phá vỡ kết cấu bê tông, phản ứng này gọi là phản ứng kiềm - cốt liệu. Phản ứng ăn mòn dạng này xảy ra khi trong xi măng có chứa alkali (đặc biệt là Na 2 O) và trong cốt liệu bêtông có SiO 2 hoạt tính. Phản ứng kiềm - cốt liệu xảy ra theo phƣơngtrình sau: = Si –OH + OH- + Na+ = = Si – ONa + H2O Phản ứng tiếp theo sẽ tạo nên các phần tử của các polianiton do sự phá vỡ cầu silocsan theo phƣơng trình sau: [= Si –O - Si = ] + [2OH-] = = Si –O- Phản ứng này làm gián đoạn liên kết silocsan và làm tơi mạng lƣới cấu trúc đã bị yếu dẫn đến làm phân tán các ôxit silic. Sản phẩm cuối cùng của phản ứng này là dung dịch silicat kiềm chứa các phần tử monome và polime của ôxit silic và silicat đã hydrat 2) Ăn mòn sunfat: Trong môi trƣờng sunfat ( nƣớc biển hay nƣớc phèn) các tác nhân ăn mòn có chứa các muối MgSO 4 , Na 2 SO 4 ,CaSO 4 sẽ xảy ra phản ứng SO 4 2- và Ca 2+ trong sản phẩm xi măng đã đóng rắn,sản phẩm của phản ứng luôn có thể tích lớn hơn chất tham gia phản ứng,kết quả là làm đá xi măng bị rã. Nếu các ion SO 4 2- có trong thành phần cuả đá xi măng, trong môi trƣờng nƣớc cũng xảy ra phản ứng tƣơng tự. Các phản ứng có thể mô tả nhƣ sau: Ca(OH) 2 + Na 2 SO 4 +10H 2 O = CaSO 4 .2H 2 O +2NaOH + 8H 2 O Ca(OH) 2 + MgSO 4 +10H 2 O = CaSO 4 .2H 2 O +Mg(OH) 2 CaO.Al2O3.6 H 2 O + 3 MgSO 4 + 6 H 2 O = 3(CaSO 4 .2H 2 O) + Al(OH) 3 + Mg(OH) 2 Sản phẩm CaSO 4 .2H 2 O kết tinh hoặc tiếp tục phản ứng với các khoáng khác của xi măng tạo thành sản phẩm 3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 . (30 ÷ 32) H 2 O làm dãn nở gây vết nứt và phá hủy đá xi măng hay cấu kiện bê tông.Các phản ứng còn làm biến đổi mạnh liên kết của cấu trức gel trong sản phẩm đá xi măng. Các muối sunfat Na + cũng có tác dụng tƣơng tự.Muối sunfat nhôm chỉ có tác dụng ăn mòn trong dung dịch có hàm lƣợng Mg 2+ nhỏ,khi hàm lƣợng Mg 2+ lớn không tạo các alumo sunfat ngậm nƣớc.Xi măng có hàm lƣợng nhôm cao dễ bị phá hủy trong môi trƣờng sunfat. => nhƣ vậy trong môi trƣờng sunfat( trừ trƣờng hợp hàm lƣợng MgSO 4 cao),muốn ngăn cản quá trình ăn mòn,cần giảm lƣợng Ca(OH) 2 tự do , giảm hàm lƣợng C 3 A. 3) Phương pháp chống ăn mòn: 3.1: Xử lý mặt ngoài Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện bằng cách xử lý mặt ngoài công trình bê tông bằng chất tạo màng và chất trám để ngăn sự thấm của nƣớc từ môi trƣờng xung quanh vào kết cấu bê tông. Các chất tạo màng cho khả năng sử dụng là Urethan,Neopren hoặc Epoxy. Các chất trám thƣờng sử dụng các hợp chất thuộc họ cơ silic. 3.2 Thay đổi tính chất của bê tong: Có hai cách nhƣ sau: Sử dụng phụ gia đặc biệt Việc sử dụng phụ gia để chống ăn mòn bê tông trong môi trƣờng biển dựa trên các cơ sở sau: - Đ ƣ a c á c p h ụ g i a c h ứ a S i O 2 h o ạ t t í n h v à o x i m ă n g đ ể c h ú n g p h ả n ứ n g v ớ i Ca(OH) 2 trong đá xi măng tạo ra các tinh thể CSH làm tăng cƣờng cấu trúc đặc chắc của đá xi măng và giảm lƣợng Ca(OH) 2 trong đá xi măng. - Đƣa các phụ gia vào xi măng trộn trong quá trình thi công nhằm giảm lƣợng nƣớc bê tông (tỷ lệ XM/N ) tăng độ đặc chắc và tăng khả năng liên kết, chống thấm (đốivới phụ gia polime) ngăn cản sự khuếch tán các ion xâm nhập vào khối bê tông. - Đƣa các phụ gia vào xi măng để chúng tác dụng với các sản phẩm thuỷ hoá của xi măng (Ca(OH) 2 ) tạo ra các tinh thể có kích thƣớc lớn lấp đầy các lỗ rỗng của đá xi măng. - Đƣa một số phụ gia ức chế ăn mòn nhằm tạo ra trong khối bê tông một lƣợng các ion xâm thực của môi trƣờng biển. Việc này đã giảm gradien nồng độ ion xâm thực của môi trƣờng so với bê tông nên hạn chế đƣợc chúng xâm thực vào bê tông. Chống ăn mòn bê tông bằng cách sử dụng xi măng bền sunphat: III) ẢNH HƯỞNG -Hệ xi măng - xỉ - nƣớc giai đoạn bắt đầu tiếp xúc với nƣớc. Các hạt xỉ có kích thƣớc nhỏ đƣợc phân bố trong môi trƣờng nƣớc xen kẽ giữa các hạt ximăng. Trong giai đoạn này, liên kết giữa xi măng và xỉ hầu nhƣ chƣa xảy ra.Lƣợng nƣớc tự do trong hệ rất lớn. Giai đoạn này diễn ra rất nhanh tiếp theo sẽ xảy ra các giai đoạn hoà tan. Trong giai đoạn này, các hạt có bề mặt tiếp xúc nƣớc bắt đầu bị hoà tan. Sau khi bề mặt hoà tan nƣớc thẩm thấu vào bên trong để tiếp tục quá trình hoà tan các phần tử khác. - Tiếp theo là giai đoạn khuyếch tán: sau khi hoà tan tạo thành sản phẩm C-S-H và giải phóng ra lƣợng canxi hydroxit Ca(OH) 2 . Ngƣời ta nhận thấy rằng có n điểm hoà tan thì tạo ra 0,7n C-S-H và 0,61 n CH khuyếch tán vào môi trƣờng. -Sau khuyếch tán là gia đoạn phản ứng: các phần tử CH đƣợc chuyển từ các khoáng clinker vào môi trƣờng nƣớc, ở đó có các hạt xỉ đã bắt đầu đƣợc thuỷ hoá, dƣới sự kích hoạt của CH, hoạt tính của xỉ tăng lên và chúng phản ứng với nhau để tạo thành C-S- H.Trong thời gian khếch tán/phản ứng, các tinh thể CH di động ngẫu nhiên trong pha lỏng đƣợc phân bố giữa các pha rắn (các hạt xi măng, các tinh thể hydrat) -Quá trình hoà tan, khuyếch tán và phản ứng diễn ra liên tục. Khi lớp ngoài thực hiện giai đoạn trên thì lớp trong tiếp tục giai đoạn mới.Khi xảy ra các phản ứng giữa xỉ và CH, tỷ lệ pha rắn trong hệ tăng lên đáng kể và tỷ lệ pha lỏng giảm đi tƣơng ứng. Ngoài ra, theo chiều hƣớng này, khoảng không do nƣớc chiếm chỗ ngày càng bị chia cắt bởi các sản phẩm thuỷ hoá và các hạt xỉ và xi măng chƣa thuỷ hoá. Lƣợng các lỗ rỗng dài, thông nhau trong đá xi măng ngày cảng giảm. Đây chính lànguyên nhân làm cho xi măng xỉ ngày càng phát triển cƣờng độ và có độ chắc cao, có khả năng bền vững trong các môi trƣờng xâm thực -Trong thành phần của xỉ lò cao có chứa ô xít nhôm và ô xít sắt. Nếu trong hệ có đủ lƣợng thạch cao thì các ôxít này sẽ phản ứng với thạch cao để tạo thành khoáng enttigit nhƣ phƣơng trình phản ứng xảy ra dƣới đây: Ca(OH)2 (sản phẩm của quá trình thuỷ hoá xi măng) + Al 2 O 3 (hoạt tính) + CaSO 4 .2H 2 O 3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .(30 ÷32) H 2 O hoặc 3CaO.Al 2 O 3 .CaSO 4 .12H 2 O Ca(OH) 2 (sản phẩm của quá trình thuỷ hoá xi măng) + Fe 2 O 3 (hoạt tính) + CaSO 4 .2H 2 O 3CaO.Fe 2 O 3 .3CaSO 4 . (30 ÷32) H 2 O hoặc 3CaO.Fe 2 O 3 .CaSO 4 .12H 2 O 3Ca(OH) 2 (sản phẩm của quá trình thuỷ hoá xi măng)+ 2SiO 2 (hoạt tính) + H 2 O = 3 CaO.2SiO 2 .H 2 O CaO(hoạt tính) + SiO 2 (hoạt tính ) tạo C-S-H 1.1) Ảnh hưởng đến tính chất của vữa chưa đống rắn: - Lượng nước nhào trộn: Do đặc Tính bề mặt hạt xỉ mịn và trơn nhẵn, dễ tạo độ trơn và sít chặt cho bêtông nên khi sử dụng xỉ nghiền mịn sẽ làm tăng độ linh động và giảm nhu cầu nƣớc nhào trộn cho hỗn hợp bê tông. Lƣợng nƣớc nhào trộn có xu hƣớng giảm khi tăng tỷ lệ sử dụng xỉ. - Độ tách nước: Độ tách nƣớc của hỗn hợp bê tông xảy ra do hiện tƣợng sa lắng các hạt cốt liệu bởi trọng lƣợng bản thân, sự sa lắng này làm tách nƣớc trên bề mặt lớp vữa. Khả năng tách nƣớc trên, tốc độ tách nƣớc phụ thuộc vào tỷ lệ và diện tích bề mặt chất rắn so với thể tích nƣớc, tỷ lệ này tăng thì tính tách nƣớc và tốc độ tách nƣớc giảm. Với bê tông có nhiều hạt mịn nhƣ xỉ nghiền mịn, tức là có chỉ số diện tích bề mặt lớn thì tính giữ nƣớc trong hỗn hợp bê tông cũng cao. Nhƣ vậy khi sử dụng xỉ nghiền ở độ mịn cao sẽ cải thiện khả năng tách nƣớc của hỗn hợp bê tông, mức độ tách nƣớc phụ thuộc tỷ lệ thuận với độ mịn của xỉ và tỷ lệ nghịch với tỷ lệ sử dụng xỉ trong bê tông. - Thời gian đông kết:Thông thƣờng, thời gian đông kết của hỗn hợp bê tông phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ thời gian đông kết của xi măng, loại xi măng sử dụng, hoạt tính của xi măng, tỷ lệ nƣớc/ximăng, phụ gia hoá học đƣa thêm vào và môi trƣờng bảo dƣỡng bê tông. Xi măng xỉ có thời gian đông kết dài hơn so với xi măng OPC, đặc biệt là khi sử dụng xỉ ở các lò cao, do đó thời gian đông kết của hỗn hợp bê tông sử dụng xi măng xỉ thƣờng kéo dài hơn so với khi sử dụng xi măng OPC. Thời gian đông kết của hỗn hợp bê tông xi măng xỉ kéo dài hơn sẽ là một thuận lợi cho công tác thi công bê tông, đặc biệt là khi thi công trong điều kiện khí hậu khô nóng. - Hàm lượng bọt khí:Trong quá trình nhào trộn bê tông, các hạt vật liệu có kích thƣớc nhỏ hơn 75μm, ví dụ nhƣ các hạt xỉ nghiền mịn, sẽ có tác dụng phá vỡ sự hình thành các bọt khí trong hỗn hợp bê tông. Ngoài ra khi thi công đầm chặt, các hạt xỉ có kích thƣớc nhỏ sẽ có tác dụng điền đầy các lỗ rỗng trong bê tông, đuổi các bọt khí trong bê tông. Ở các nƣớc ôn đới, hàm lƣợng bọt khí có tác dụng tốt trong việc nâng cao độ bền băng giá cho bê tông. Đối với các nƣớc có khí hậu nóng ẩm nhƣ nƣớc ta, bọt khí trong bê tông sẽ làm giảm các tính chất nhƣ cƣờng độ, chống thấm và độ bền trong môi trƣờng xâm thực. 1.2) Ảnh hưởng đến tính chất và cấu trúc của vữa đã đóng rắn: - Tính bền axit: Đối với xi măng xỉ rất khó hình thành các phản ứng với axit vì cần canxi hydroxit đƣợc tạo ra sẽ phản ứng với các cấu tử của xỉ. Điều này dẫn đến xi măng có tính bền hoá lớn hơn so với xi măng poóc lăng. - Tính chịu xâm thực: Xi măng xỉ có khả năng kiểm soát sự ăn mòn bởi ion xâm thực SO4 2- mạnh hơn nhiều so với xi măng poóc lăng.Do xi măng xỉ khi hyđrat hoá hạn chế tạo ra hàm lƣợng Ca(OH) 2 nên hiện tƣợng ăn mòn rửa trôi, ăn mòn do axit và các ion SO4 -2 khó xâm thực phá huỷ khoáng xi măng. Đồng thời đá xi măng xỉ có cấu trúc đặc chắc, chứa ít các lỗ rỗng và mao mạch nên có thể hạn chế sự xâm thực của môi trƣờng vào sâu trong kết cấu. Trong môi trƣờng nƣớc biển, phản ứng tạo muối 3CaO.Al 2 O 3 .CaCl 2 . 10H2O giữa ion clo và các thành phần của đá xi măng cũng có tác dụng chèn lỗ rỗng đá xi măng và bê tông,làm cản trở sự di chuyển của các ion clo thẩm thấu gây ăn mòn cốt thép. - Cường độ và tốc độ phát triển cường độ Cƣờng độ và tốc độ phát triển cƣờng độ nói chung phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ độ đặc chắc, tỷ lệ cốt liệu nhỏ/cốt liệu lớn và lực dính kết giữa đá xi măng với cốt liệu.Cƣờng độ và tốc độ phát triển cƣờng độ của xi măng xỉ thƣờng thấp ở độ tuổi ngắn ngày (1-3 ngày), có thể giải thích là do tốc độ phát triển cƣờng độ của xi măng xỉ chậm hơn so với xi măng thông thƣờng, đặc biệt là trong điều kiện khí hậu lạnh.Tuy nhiên, cƣờng độ sẽ đạt và lớn hơn cƣờng độ của xi măng poóc lăng ở tuổi dài hơn.Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, trong độ tuổi dài ngày, khi các khoáng trong xi măng poóc lăng gần nhƣ đã thuỷ hoá hết thì các thành phần trong xỉ vẫn tiếp tục phản ứng với Ca(OH) 2 để tạo thành các sản phẩm CSH, làm tăng độ đặc chắc và tăng cƣờng độ cho bê tông, tỷ lệ sử dụng xỉ càng lớn thì cƣờng độ ở tuổi dài ngày càng cao. Tỷ lệ tăng cƣờng độ của xi măng xỉ ở tuổi dài ngày càng cao hơn nhiều so với xi măng poóc lăng. -Nhiệt độ trong kết cấu bê tông:Trong quá trình thuỷ hoá của các khoảng trong clinker thƣờng sinh ra một lƣợng nhiệt,đƣợc gọi là nhiệt thuỷ hoá. lƣợng nhiệt này phụ thuộc chủ yếu vào hàm lƣợng khoáng C 3 S và C 3 A. Đối với các kết cấu bê tông khối lớn, nhiệt thuỷ hoá của xi măng là vấn đề đƣợc quan tâm đặc biệt, khi nhiệt thuỷ hóa của xi măng lớn sẽ làm cho nhiệt độ trong lòng khối bê tông tích tụ lại và tăng dần, sự chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong khối bêtông và bên ngoài môi trƣờng tăng dần, khi vƣợt quá giới hạn sẽ sinh ra ứng suất nhiệt gây nứt nẻ và phá vỡ kết cấu bê tông.Xi măng xỉ có ƣu điểm trong việc hạn chế nhiệt thuỷ hoá do giảm hàm lƣợng các khoáng clinker trong xi măng, nhiệt thuỷ hoá trong xi măng tỷ lệ nghịch với hàm lƣợng xỉ thay thế xi măng. Chính nhờ ƣu điểm này mà nhiều nƣớc đã sử dụng xỉ để sản xuất xi măng ít toả nhiệt sử dụng cho các công trình bê tông khối lớn. - Tính chống thấm nước: Trong kết cấu bê tông, cát và đá là các vật liệu đặc chắc, ở áp lực nhỏ hơn 20 at nƣớc rất khó thấm qua. Đƣờng thấm nƣớc chính trong bê tông chủ yếu là qua vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng cũng nhƣ qua các lỗ rỗng mao quản có kích thƣớc lớn trong đá xi măng.Bê tông có khả [...]... đá xi măng Khi thể tích chiếm chỗ của các sản phẩm này tăng lên vƣợt quá thể tích các lỗ rỗng trong đá xi măng, sự lớn mạnh của chúng sẽ tạo ra nội ứng suất trong lòng khối đá xi măng Khi nội ứng suất này vƣợt quá giới hạn chịu kéo của đá xi măng và bê tông sẽ phá vỡ khối bê tông 2.3 Cường độ của xi măng xỉ trong môi trường xâm thực sun phát Các mẫu xi măng dùng để xác định cƣờng độh khi ngâm trong môi. .. cƣờng độ của mẫu trong môi trƣờng xâm thực và môi trƣờng nƣớc Xi măng đƣợc coi là bền sunphát khi hệ số suy giảm cƣờng độ sau 6 tháng > 0,9 Đây là kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ xỉ lò cao đến khả năng bền sunphát của đá xi măng xỉ 2 Kết quả nghiên cứu 2.1 Nguyên liệu sử dụng: Nguyên liệu đƣợc sử dụng trong nghiên cứu là xi măng pooc lăng của công ty xi măng Holcim (OPC), xi măng bền sunphát của công... kết quả thí nghiệm trong bảng 2.3, 2.4 có một số nhận xét ảnh hƣởng của xỉ lò cao đến mức suy giảm cƣờng độ nền của các mẫu xi măng ngâm trong các môi trƣờng nhƣ sau: Sau 2 tháng ngâm trong môi trƣờng xâm thực sunphát, cƣờng độ của các mẫu xi măng suy giảm không đáng kể, một số mẫu có cƣờng độ cao hơn khi bảo dƣỡng trong môi trƣờng nƣớc sạch Sự ảnh hƣởng của môi trƣờng xâm thực đến cƣờng độ mẫu chỉ... Mẫu xi măng bền sunphát, trong môi trƣờng sunphát natri còn 90% cƣờng độ, trong môi trƣờng magiê sunphát chỉ còn 77% cƣờng độ + Mẫu xi măng OPC trong môi trƣờng sunphát natri chỉ còn 69% cƣờng độ, trong môi trƣờng magiê sunphát chỉ còn 62% cƣờng độ + Các mẫu xi măng xỉ chứa 4% SO3, trong môi trƣờng sunphát natri, với hàm lƣợng xỉ NSC tới 70% mức độ suy giảm cƣờng độ của xi măng xỉ vẫn ít hơn so với xi. .. một trong số các yếu tố gây an mòn) do quá trình thủy khoáng clinker vì các oxit hoạt tính của xỉ tác dụng với Ca(OH)2 Phần 2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG XỈ LÒ CAO TỚI ĐỘ BỀN SUNPHAT CỦA ĐÁ XI MĂNG Đề tài do tác giả Lưu Thị Hồng (Trung tâm Xi măng bêtông - Viện VLXD) 1 Lời nói đầu Trên thế giới xi măng bền sunphát đƣợc sử dụng từ rất lâu, đặc biệt là xi măng xi bền sunphát Để đánh giá đá xi măng. .. SO3 có trong xỉ 4% và 2% Từ bảng 2.2 Cho ta một vài nhận xét về xi măng xỉ lò cao nhƣ sau: - Độ nở sun phát giảm khi tăng hàm lƣợng xỉ, nghĩa là giảm hàm lƣợng clinker - Ở tuổi 6 tháng độ nở sunphát của mẫu xi măng phụ thuộc vào hàm lƣợng SO3 trong xi măng - Đối với xi măng có hàm lƣợng SO3 là 2% (trong thành phần xỉ) , ở tất cả các tỷ lệ xỉ nghiên cứu, các mẫu đều có độ nở lớn hơn yêu cầu của tiêu... khác nhau cho thấy rằng, tổng thể tích lỗ rỗng trong mẫu vữa xi măng loại xỉ B và C (theo tiêu chuẩn Nhật Bản) thấp hơn nhiều so với mẫu vữa xi măng OPC và xi măng tro bay, đặc biệt là ở tuổi dài ngày Nhƣ vậy, xi măng xỉ lò cao có khả năng duy trì và tăng tính bền vững cũng nhƣ khả năng chống thấm cho bê tông Tóm lại xỉ có tác dụng làm cho đá xi măng bền sunfat nói riêng và các tác nhân ăn mòn khác là... sản xuất xi măng nhƣ sau: GBFS là loại phụ gia có hoạt tính thuỷ lực mạnh Tuy nhiên, ở tuổi 3 ngày hoạt tính thuỷ của GBFS chƣa thể hiện rõ, vì vậy xi măng có thể sử dụng GBFS từ 20% trở lên nên có cƣờng độ ở tuổi 3 ngày thấp hơn so với xi măng OPC Khi sử dụng GBFS làm phụ gia khoáng cho xi măng thì lƣợng nƣớc tiêu chuẩn của xi măng tăng, thời gian đông kết của xi măng kéo dài hơn so với xi măng OPC... tăng hàm lƣợng GBFS trong xi măng Tuỳ thuộc vào độ nghiền mịn, có thể pha vào xi măng từ 60-70% GBFS mà cƣờng độ nén ở tuổi 28 ngày của xi măng xỉ vẫn không thấp hơn cƣờng độ nén của xi măng OPC GBFS có tác dụng làm giảm nhiệt thuỷ hoá của xi măng, tuy nhiên tác dụng này chỉ thể hiện rõ nét ở lƣợng dùng GBFS từ 50% trở lên Khi sử dụng GBFS với hàm lƣợng từ 20 đến 70% và pha thạch cao vào để đảm bảo... và ASTM C1157 đối với xi măng bền sunphát - Đối với mẫu xi măng có hàm lƣợng SO3 là 4% (trong thành phần xỉ) , độ nở sunphát sau 6 tháng của tất cả các mẫu nghiên cứu đều đạt yêu cầu của các tiêu chuẩn ASTM C595 và ASTM C1157 đối với xi măng bền sunphát Điều này đƣợc giải thích nhƣ sau: Trong thành phần của xỉ lò cao có chứa ô xít nhôm và ô xít sắt Nếu trong hệ có đủ lƣợng thạch cao thì các ô xít này . 1: ẢNH HƢỞNG CỬA XỈ ĐẾN CẤU TRÚC CỦA VỮA XI MĂNG TRONG MÔI TRƢỜNG SUNFAT CAO 2 I.KHÁI NIỆM VỀ XỈ: 1. Khái niệm:………………………………………………………………………………… 2. Ảnh hƣởng của xỉ đến tính chất của vữa xi. giãn nở 3.Kết luận Phần 1 NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỬA XỈ ĐẾN CẤU TRÚC CỦA VỮA XI MĂNG TRONG MÔI TRƯỜNG SUNFAT CAO I)KHÁI NIỆM VỀ XỈ: 1) Khái niệm: Xỉ là phế thải của ngành công nghiệp luyện kim,chủ. của công ty xi măng Holcim (OPC), xi măng bền sunphát của công ty xi măng Lucksvaxi (SRC), xỉ lò cao Thái Nguyên (TISCO), và xỉ lò cao Nhật Bản (NSC). Xi măng pooc lăng và xỉ lò cao đƣợc nghiền