công nghệ sản xuất xi măng thành phần khoáng và tính chất XMP

Quá trình đóng rắn của nó chỉ xảy ra khi tác dụng với nước, sản phẩm đóng rắn không những bền trong môi trường không khí, môi trường ẩm mà còn trong môi trường nước.. Về mặt lý học, cấu

THÀNH PHẦN

KHOÁNG VÀ TÍNH

CHẤT XMP

TRONG XMP:

 2 –Bêlít chủ yếu là β -C2S và một lượng nhỏ các dạng thù hình khác của C2S, các ôxít MgO, Al2O3, Fe2O3,

R2O và một số hợp chất khác, có tác dụng làm bền β

-C2S

gia phản ứng với nước, nhưng không có tính thủy lực rõ ràng Bền trong môi trường sunphát.

4 –C3A (tri canxi aluminát) được coi là chất trung

gian của alit và belit Có tính thủy lực rõ, đóng rắn nhanh, tỏa nhiệt mạnh.

tinh nằm trong pha thủy tinh.

35 – 45

10 – 45

4 – 20

3 – 15  

5 – 20

< 2

< 6

Thành phần bột xi măng

 Aûnh chụp 2 chiều bằng

 Xanh dương đậm- K2SO4

 Tía- periclase (magnesium

containing phase).

 Image is 256 µm x 200 µm.

C3S (brown), C2S (blue), C3A (gray), C4AF (white)

Microscopical clinker investigation

Polish section of clinker

• Magnification: 1000x

• Etching: Nital (HNO3) on KOH

• Alite: blue-grey

• Belite: brown-tan, nested

• Liquid phase: Aluminate and Ferrite (interstitial melt)

2 – QUÁ TRÌNH ĐÓNG RẮN

XMP

XMP là loại CKD thủy lực Quá trình đóng rắn của nó chỉ xảy ra khi tác dụng với nước, sản phẩm đóng rắn không những bền trong môi trường không khí, môi trường ẩm mà

còn trong môi trường nước Nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình đóng rắn và phát triển cường độ.

Nghiên cứu quá trình đóng rắn CKD nói

chung và XMP nói riêng rất phức tạp.

16

Về mặt lý học, cấu trúc tinh thể của các

khoáng biến đổi trong một loạt quá trình

hòa tan – kết tinh, cấu trúc keo, gel tạo liên kết bền vững cho khối đá XM.

 2-Trong dung dịch quá bão hòa, các sản phẩm ở dạng keo Các hydro silicát canxi CSH kết tinh dạng sợi, gel cho đá XM cường độ

Thời gian ninh kết của XM ứng với giai đoạn tác dụng này

 3-Do nước bay hơi, các keo hydro silicát canxi CSH trong dung dịch kết tinh dần cho tới hết, tạo cấu trúc gel với nhiều lỗ xốp nhỏ Các lớp gel trên bề mặt hạt XM có khả năng giữ nước, lượng nước tiếp tục thấm sâu vào trong lớp hạt khoáng XM và quá trình lặp lại tương tự Cường độ đá XM, vì vậy, tăng dần theo thời gian

19

Mô hình đơn giản hơn: Khi cho nước vào xi măng:

Các hạt xi măng hoà tan Nồng độ các ion trong nước (dd) tăng dần Các hợp chất tạo thành trong dung dịch Khi dd quá bão hòa, các hợp chất kết tinh lại (các sản phẩm hydrat)

Ở những giai đoạn sau, các sp tạo thành trên hoặc rất gần với bề mặt các hạt xi măng (đã rất

nhỏ).

Về mặt hóa học, các khoáng của XMP phản ứng với nước tạo các hydro-silicát canxi hoặc các

hydro-aluminát canxi, đây là những khoáng cho

vữa XMP cường độ

Có thể phân phản ứng khoáng XM với nước thành hai loại:

- Thủy hóa: là phản ứng với nước không dẫn tới sự phân rã chất ban đầu.

- Thủy phân: quá trình phản ứng với nước dẫn tới sự phân hủy chất ban đầu.

Thường gọi gọn là quá trình hydrát của XMP

Quan điểm về cơ chế và sản phẩm các quá trình còn không thống nhất.

 Tùy theo điều kiện phản ứng mà sản phẩm hydrát rất khác nhau, ví dụ:

 •

 Các sản phẩm phẩn ứng đều là C-S-H và CH

 • C2S tạo ra ít CH hơn (rất quan trọng cho tính bền trong môi

trường giàu sunfat)

 • Khoáng C3S hydrat hóa tỏa nhiều nhiệt hơn.

 • C3S hydrat hoá nhanh hơn, tạo cường độ sớm ngày(2-3h đến 14 ngày)

 • Quá trình hydrat hóa tạo cường độ của C2S xảy ra chậm hơn, sau khoảng 14 ngày.



24

Nếu coi cường độ XM sau 28 ngày đêm là 100% (mác của XM) các chỉ số cường độ phát triển sau những khoảng thời gian khác nhau như sau:

Thời gian 3

ngày 7ngày 28 ngày 90

ngày 180ngày 360ngày 10năm 15-25năm

Cường độ

tương đối (%)  

35  65   100  

125  140  150  190  225

3 – CẤU TRÚC LỖ XỐP CỦA

SẢN PHẨM ĐÁ XM

Khối XMP đóng rắn có cấu trúc lỗ xốp Có thể

phân thành các dạng lỗ xốp sau:

1-Lỗ xốp dạng gel, kích thước 2-4 µ m Độ xốp gel khoảng 28% thể tích Lỗ xốp dạng gel không cho nước đi qua.

2-Lỗ xốp mao quản, kích thước 1 – 10 µ m, xuất

hiện do lượng nước dư (không cần thiết cho quá

trình tạo gel và phản ứng) Nước có thể đi qua các lỗ này.

3-Lỗ không khí lẫn vào khi trộn XM hoặc bê tông.

Để tránh tạo lỗ xốp trong XMP đóng rắn,

cần lượng nước phản ứng vừa đủ.

Lượng nước ít, quá trình thủy hóa không

đầy đủ Nhiều nước, XM có lỗ xốp giảm độ bền cơ ( Rx = R0.e-nP với P – độ xốp) và bền hóa XMP cũng giảm

Các chất tăng cường độ XMP hoạt động theo nguyên tắc làm giảm lượng lỗ xốp trong cấu trúc đá XMP.

Các chất chống thấm cho XMP hoạt động

theo nguyên tắc giảm thiểu hoặc bịt kín các lỗ xốp của XM.

Chất chống thấm có thể có nguồn gốc vô cơ hoặc hữu cơ

 Các chất chống thấm hữu cơ thường là các polymer

 Cơ chế: trộn chung polymer cùng XM, ban đầu, các polyme tan trong nước Sau đó, các polyme đóng rắn lại (polyme hóa) với tốc độ đóng rắn chậm hơn tốc độ đóng rắn XM

 Quá trình polyme hóa xảy ra chậm trong các lỗ xốp khi XM đã đóng rắn có tác dụng bít kín lỗ xốp

 Việc dùng polyme cũng làm giảm lượng nước gia công thực tế trong quá trình đóng rắn XMP Nhờ đó, các polyme các lỗ xốp trong XM giảm, nước khó thấm qua cấu kiện XMP

 Các chất chống thấm nguồn gốc vô cơ thường tác dụng theo cơ chế kết tinh trong các lỗ xốp, nhờ đó ngăn cản khả năng ngấm nước của đá XM

4 – ĐỘ BỀN CỦA XMP

CHỐNG CÁC TÁC NHÂN

ĂN MÒN

4 –1 –Tác nhân và các dạng ăn mòn:

Có thể chia các dạng ăn mòn hóa học thành ba loại:

1-Hòa tan một phần đá XM Dạng phổ biến nhất là quá

2-Phản ứng đá XM và môi trường tạo muối dễ hòa tan, không có tính kết dính.

3-Sản phẩm phản ứng hòa tan, tích tụ trong các lỗ xốp XM, sau đó kết tinh Quá trình kết tinh làm biến đổi thể tích, gây nứt vỡ cấu kiện.

Theo bản chất tác nhân xâm thực, có thể chia thành nhóm như sau: kiềm, sunfát, manhezi, axít (đặc biệt

Trong mọi trường hợp, nước luôn là môi trường xảy ra sự ăn mòn.

Môi trường sunfát (nước biển hoặc môi trường

 Ca(OH)2 + MgSO4 + 2 H2O = CaSO4.2H2O + Mg(OH)2

 3CaO.Al2O3.6H2O + 3MgSO4 + 6H2O = 3(CaSO4.2H2O) + Al(OH)3 + 3Mg(OH)2

Phản ứng trên còn làm giảm lượng Ca(OH)2 cần thiết cho XM đóng rắn Sản phẩm CaSO4.2H2O kết tinh hoặc phản ứng tiếp với các khoáng khác trong XM tạo sản phẩm 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O có thể tích lớn hơn thể tích các tác nhân tạo thành nó, gây vết nứt và phá hủy cấu kiện beton đóng rắn (ăn mòn thạch cao)

XMP với hàm lượng nhôm cao dễ bị phá hủy trong môi trường sunfát.Như vậy, trong môi trường sunfát (trừ trường hợp hàm lượng MgSO4

cao), muốn ngăn cản quá trình ăn mòn, cần giảm lượng Ca(OH)2 tự

do, giảm hàm lượng C3A

Môi trường axít:

Các axít tự do khác cũng có khả năng hòa tan và phá hủy kết cấu XMP

cao:

Môi trường nước:

Trong môi trường nước, đá XM vẫn chịu những tác động lâu dài,“nước chảy đá mòn”

Trước hết, nước phản ứng với CaO và MgO tự do, tạo sản

trường dòng chảy hoặc độ xốp XM lớn, quá trình xảy ra rất nhanh.

Trong điều kiện nước cứng (hàm lượng Ca(HCO3)2 đủ lớn) sẽ xảy ra phản ứng:

Lớp CaCO3 hình thành có tác dụng bảo vệ, ngăn cản Ca(OH)2 hòa tan tiếp Như vậy, độ cứng của nước cũng là điều kiện cần quan tâm.

Khi phải sử dụng XM trong các môi trường ăn mòn:

đáng kể làm tăng độ bền chống ăn mòn của xi măng Ví dụ khi làm tăng mật độ xi măng hoặc chống thấm tốt cũng làm tăng khả năng chống ăn mòn.

BẢO QUẢN XIMĂNG

VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TRONG CNSX XI MĂNG

46