luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay cmc đến tính chất của xi măng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ CHỌN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA HỖN HỢP TRO BAY - CMC ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ CHỌN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA HỖN HỢP TRO BAY – CMC ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG Chuyên ngành : Hóa học vô cơ Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGHIÊM XUÂN THUNG Hà Nội - 2014 i LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nghiêm Xuân Thung đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em hoàn thành bản luận văn này. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Vô Cơ - khoa Hóa Học - Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội cùng toàn thể các anh chị, các bạn trong phòng Vật liệu vô cơ đã động viên, khích lệ và tạo điều kiện cho em hoàn thành bản luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii MỞ ĐẦU 1 Chương 1 : TỔNG QUAN 2 1.1. Giới thiệu chung về xi măng pooclăng 2 1.1.1.Khái niệm về xi măng pooclăng 2 1.1.2.Thành phần của clinker pooclăng 2 1.1.2.1. Khái niệm về clinker xi măng ) 2 1.1.2.2.Thành phần hóa học 2 1.2.3.Thành phần pha. 2 1.2. Phản ứng thủy hóa của xi măng) 3 1.2.1. Sự hydrat hóa của C 3 S (alit) 3 1.2.2. Sự hydrat hóa của C 2 S (Belit) 4 1.2.3. Sự hydrat hóa của C 3 A (canxi aluminat). 4 1.2.4. Sự hydrat hóa của C 4 AF 4 1.3. Quá trình hình thành và tính chất cơ lý của đá xi măng 4 1.3.1. Định nghĩa 4 1.3.2. Các tính chất cơ lý của xi măng 6 1.3.2.1. Độ mịn của xi măng 6 1.3.2.2.Lượng nước tiêu chuẩn 6 1.3.2.3. Thời gian ninh kết của xi măng 6 1.3.2.4. Độ ổn định thể tích của đá xi măng 7 1.3.2.5. Cường độ của xi măng (hay mác xi măng) 7 1.3.2.6. Độ rỗng đá xi măng 9 1.4. Vai trò của phụ gia xi măng 10 1.4.1. Định nghĩa về phụ gia xi măng 10 iii 1.4.2. Tính chất của phụ gia xi măng 10 1.4.3. Một số loại phụ thường được sử dụng 11 1.4.3.1. Phụ gia hoạt tính puzơlan 11 1.4.3.2. Phụ gia siêu mịn 12 1.4.3.3. Phụ gia hóa dẻo 13 1.4.3.4. Phụ gia đóng rắn nhanh 13 1.4.3.5. Phụ gia chống ăn mòn cốt thép trong bêtông 14 1.4.3.6. Phụ gia tro bay 14 1.4.3.7. Phụ gia CMC 15 Chương 2 : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1. Hóa chất và dụng cụ 17 2.1.1. Hóa chất 17 2.1.2. Dụng cụ 17 2.2. Xác định thành phần hoá học và độ hoạt tính của tro bay 17 2.2.1. Xác định thành phần pha của tro bay 17 2.2.2. Xác định hoạt tính của phụ gia tro bay 17 2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến tính chất của vữa xi măng Hoàng Thạch. 17 2.3.1. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu 17 2.3.2. Xác định độ dẻo của hồ xi măng 18 2.3.2.1. Nguyên tắc 18 2.3.2.2. Phương pháp tiến hành 18 2.3.3. Xác định lượng nước tiêu chuẩn 19 2.3.4. Xác định thời gian đông kết 20 2.3.4.1. Nguyên tắc 20 2.3.4.2. Tiến hành thí nghiệm 20 2.3.5. Xác định cường độ kháng nén 21 iv 2.3.5.1. Quá trình tạo mẫu 21 2.3.5.2. Tiến hành thí nghiệm 22 2.3.6. Xác định độ hút nước bão hòa 24 2.3.6.1. Chuẩn bị mẫu 24 2.3.6.2. Tiến hành thí nghiệm 24 2.3.7. Phương pháp XRD 25 2.3.8. Phương pháp kính hiện vi điện tử quét (SEM) 27 Chương 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1. Xác định thành phần hoá học của tro bay 29 3.2. Độ hoạt tính của tro bay 29 3.3. Kết quả thí nghiệm xác định lượng nước tiêu chuẩn 30 3.4. Kết quả xác định thời gian đông kết 34 3.5. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ kháng nén 35 3.6. Xác định độ hút nước bão hòa 39 3.7. Kết quả phân tích mẫu bằng phương pháp XRD 43 3.8. Kết quả phân tích mẫu bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 45 KẾT LUẬN CHUNG 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 50 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học của clinker: 2 Bảng 2.1: Phân loại hoạt tính của phụ gia theo độ hút vôi 16 Bảng 2.2: Mẫu thí nghiệm 17 Bảng 2.3: Mẫu xác định cường độ kháng nén 22 Bảng 3.1: Thành phần hoá học của tro bay: 29 Bảng 3.2: Độ hút vôi của phụ gia tro bay 29 Bảng 3.3: Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu chứa phụ gia tro bay 30 Bảng 3.5: Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu phụ gia hỗn hợp 32 Bảng 3.4: Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu chứa phụ gia CMC 31 Bảng 3.6: Thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết 34 Bảng 3.7: Cường độ kháng nén của mẫu chứa phụ gia tro bay 36 Bảng 3.8: Cường độ kháng nén của mẫu chứa phụ gia CMC 36 Bảng 3.9: Cường độ kháng nén của mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay +CMC 37 Bảng 3.10: Độ hút nước của mẫu chứa phụ gia tro bay 39 Bảng 3.11: Độ hút nước của mẫu chứa phụ gia CMC 41 Bảng 3.12: Độ hút nước của mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay + CMC. 42 Bảng 3.13: Kết quả phân tích XRD của mẫu nghiên cứu 43 vi DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu chứa phụ gia tro bay. 31 Đồ thị 3.2: Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu phụ gia CMC. 32 Đồ thị 3.3 : Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu chứa phụ gia hỗn hợp. 33 Đồ thị 3.4: Cường độ kháng nén của mẫu phụ gia chứa tro bay. 36 Đồ thị 3.5: Cường độ kháng nén của mẫu chứa phụ gia CMC. 37 Đồ thị 3.6: Cường độ kháng nén của mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay + CMC. . 38 Đồ thị 3.7: Độ hút nước bão hòa của mẫu phụ gia chứa tro bay. 40 Đồ thị 3.8: độ hút nước bão hòa của mẫu chứa phụ gia CMC. 41 Đồ thị 3.9: Độ hút nước bão hòa của mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay +CMC. 42 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 3.1: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng của mẫu M-0 ở 28 ngày. 45 Hình 3.2: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu được phóng to của mẫu 45 M-0 ở 28 ngày. 45 Hình 3.3: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng của mẫu M- 9 ở 28 ngày. 46 Hình 3.4: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu được phóng to của mẫu 46 M-9 ở 28 ngày. 46 Hình 3.5: Giản đồ XRD mẫu M0 – 7 ngày. 50 Hình 3.6: Giản đồ XRD mẫu M0 – 56 ngày. 51 Hình 3.7: Giản đồ XRD mẫu M1 – 7 ngày. 52 Hình 3.8: Giản đồ XRD mẫu M1 – 28 ngày. 53 Hình 3.9: Giản đồ XRD mẫu M1 – 56 ngày. 54 Hình 3.10: Giản đồ XRD mẫu M5 – 7 ngày. 55 Hình 3.11: Giản đồ XRD mẫu M5 – 28 ngày. 56 Hình 3.12: Giản đồ XRD mẫu M5 – 56 ngày. 57 Hình 3.13: Giản đồ XRD mẫu M9 – 7 ngày. 58 Hình 3.14: Giản đồ XRD mẫu M9 – 28 ngày. 59 Hình 3.15: Giản đồ XRD mẫu M9 – 56 ngày. 60 1 MỞ ĐẦU Khi đất nước ta đang trên đà hội nhập, xây dựng là một ngành đang được quan tâm và phát triển mạnh mẽ. Bên cạnh đó, vật liệu xây dựng cũng đang được dần nâng cao và phát triển. Trong đó, xi măng là vật liệu cơ bản và quan trọng nhất. Cùng với việc phát triển nghành công nghiệp xi măng, vấn đề nâng cao chất lượng bê tông và giảm giá thành sản phẩm cũng đang được chú trọng. Để nâng cao chất lượng của xi măng và bê tông đã có rất nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới cũng như trong nước tìm ra các giải pháp kỹ thuật, cũng như tìm ra các loại phụ gia để nâng cao chất lượng cho các công trình xây dựng. Một trong những giải pháp thành công nhất là sử dụng tổ hợp hai phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia siêu dẻo. Loại phụ gia tổ hợp này có khả năng kéo dài thời gian ninh kết, chống độ sụt lún cho bê tông .v.v. Ngoài ra, phụ gia này có sẵn trong tự nhiên nên nó góp phần làm giảm giá thành của sản phẩm. Mặt khác, hiện nay các nhà máy, nhiệt điện đốt than ở nước ta thải ra môi trường một lượng lớn tro bay và xỉ lẫn nhiều tạp chất, điều này gây ảnh hưởng tới môi trường. Với những ưu việt trên em chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay - CMC đến tính chất của xi măng. [...]... phụ gia xi măng (2, 3, 12, 13) Theo tiêu chuẩn Việt Nam: Phụ gia của xi măng là các hợp chất hóa học được thêm vào xi măng để cải thiện tính năng của bê tông Theo tiêu chuẩn Mỹ: Phụ gia xi măng là một vật liệu được sử dụng như một nguyên liệu của bê tông mà ngoài xi măng, nước, cốt liệu ra còn được cho vào mẻ trộn hỗn hợp bê tông ngay trước khi trộn và trong quá trình trộn 1.4.2 Tính chất của phụ gia. .. hoạt tính của phụ gia theo độ hút vôi Phân loại Đánh giá Độ hoạt tính yếu Từ 30-50 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính trung bình yếu Từ 50-70 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính trung bình Từ 70-100 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính mạnh Từ 100-150 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính rất mạnh Từ >150 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ 16 2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến tính chất của. .. nước trên thế giới đã sử dụng tro bay của các nhà máy nhiệt điện để làm phụ gia cho xi măng để sản xuất xi măng hỗn hợp PCB được đưa ra ở bảng sau: Các nước Tỉ lệ % tro bay trong hỗn hợp xi măng Malaisia 6 – 50 Philipphin < 40 Trung Quốc 15 –50 Hàn Quốc 5 – 30 Nhật Bản 5 – 30 Châu Âu < 55 Việt Nam 10 – 40 1.4.3.7 Phụ gia CMC CMC (carboxymethyl cellulose, một dẫn xuất của cellulose với acid chloroacetic)... và xi măng cần thiết đề thực hiện quá trình ban đầu của sự đóng rắn tạo nên vữa xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn Khi nước dư nhiều ảnh hưởng nhiều đến tốc độ phát triển cường độ, cho cường độ thấp vì tạo độ xốp trong đá xi măng Xi măng pooclăng thường có lượng nước tiêu chuẩn từ 24-30% 1.3.2.3 Thời gian ninh kết của xi măng Khi trộn xi măng với nước sẽ xảy ra phản ứng thủy hóa của các khoáng trong xi măng, ... tới tính chất của đá xi măng +Lỗ rỗng có đường kính ≈ 2µm liên quan đến sự khuếch tán, xâm thực của các ion như Cl-, SO42- … làm ảnh hưởng đến độ bền vững của công trình +Lỗ rỗng từ vài chục đến vài trăm µm liên quan đến sự thấm nước và thấm khí của công trình Có hai loại lỗ rỗng đá xi măng: lỗ rỗng kín và lỗ rỗng hở, lỗ rỗng kín không nối với mao quản chỉ ảnh hưởng đến cường độ của đá mà không ảnh hưởng. .. độ nghiền mịn của phụ gia Số lượng và vôi thêm vào có ảnh hưởng đến nhiệt động học ninh kết và rắn chắc của hệ cũng như lượng nước tham gia hình thành pha hydrat Hiện nay độ hoạt tính của phụ gia khoáng được đánh giá thông qua chỉ số hoạt tính (với xi măng pooclăng và vôi) và độ hút vôi, trong đó chỉ số hoạt tính với xi măng là quan trọng nhất Căn cứ vào nguồn gốc tạo thành, Phụ gia hoạt tính puzơlan... bền nén của đá xi măng được đúc theo tỷ lệ xi măng/ cát là 1/3 ở tuổi 28 ngày làm chỉ tiêu xác định mác xi măng Khi nghiên cứu về cường độ người ta thường quan tâm đến cường độ kháng nén (Rn), cường độ khoáng uốn (Ru), cường độ kháng kéo (Rk) của các 7 mẫu thí nghiệm Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ mẫu của mác xi măng, tỷ lệ các khoáng trong xi măng, lượng nước sử dụng, công nghệ chế tạo và chất lượng... ion Ca2+) Khi tan trong nước tạo ra những nhóm có cực COO- ,OH- Các gốc có cực này phản ứng với pha C3A tạo hợp chất phức : 2-COOH +C3A 2(-COO-)Al-OH *Lợi ích khi sử dụng phụ gia CMC: +Tăng cường độ nhớt cho xi măng +Khống chế độ sụt áp hỗn hợp bê tông 16 Chương 2 : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất và dụng cụ 2.1.1 Hóa chất + Xi măng Hoàng Thạch + Phụ gia tro bay Phả Lại do công... thể tích Do vậy bất kì loại xi măng thành phẩm nào trên thị trường cũng phải có cấp hạt và hàm lượng các chất nằm trong giới hạn cho phép 1.3.2.5 Cường độ của xi măng (hay mác xi măng) Cường độ xi măng là giá trị lực biểu thị giới hạn bền cơ học của đá xi măng trên một đơn vị diện tích Là chỉ tiêu quan trọng nhất của đá xi măng, bao gồm độ bền uốn và độ bền nén của đá xi măng Thông thường người ta đo... cũng ảnh hưởng đến độ dẻo của vữa xi măng và quả trình đầm vữa bọt khí thoát ra hay không phụ thuộc vào độ dẻo của vữa Do vậy tỷ lệ N/X càng cao thì cường độ của bêtông càng giảm Cường độ của xi măng phát triển không đều: trong 3 ngày đầu có thể đạt được 40-50% mác xi măng, 7 ngày đầu đạt đến 60-70 % Trong những ngày sau tốc độ tăng cường độ còn chậm hơn nữa, đến 28 ngày đạt được mác Tuy nhiên trong . của tro bay 17 2.2.2. Xác định hoạt tính của phụ gia tro bay 17 2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến tính chất của vữa xi măng Hoàng Thạch. 17 2.3.1. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu 17 2.3.2 lớn tro bay và xỉ lẫn nhiều tạp chất, điều này gây ảnh hưởng tới môi trường. Với những ưu việt trên em chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay - CMC đến tính chất của xi. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ CHỌN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA HỖN HỢP TRO BAY - CMC ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG LUẬN