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. Luận văn sau đây sẽ đi 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 Chun ngành : Hóa học vơ cơ Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGHIÊM XN THUNG Hà Nội 2014 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nghiêm Xn Thung đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em hồn thành bản luận văn này. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cơ giáo trong bộ mơn Hóa Vơ Cơ khoa Hóa Học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Đại học Quốc Gia Hà Nội cùng tồn thể các anh chị, các bạn trong phòng Vật liệu vơ cơ đã động viên, khích lệ và tạo điều kiện cho em hồn thành bản luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC i LỜI CẢM ƠN i MỞ ĐẦU Chương : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung xi măng pooclăng (6, 7, 8, 10, 12, 13, 14, 15) .2 1.1.1.Khái niệm xi măng pooclăng (6, 8, 14, 15) 1.1.2.Thành phần clinker pooclăng (6, 7, 8, 10, 12, 13) 1.1.2.1 Khái niệm clinker xi măng (6, 7, 8, 10) 1.1.2.2.Thành phần hóa học (6, 7, 8, 10, 12, 13) 1.2 Phản ứng thủy hóa xi măng (4, 5, 6, 7, 8, 9, 17) 1.2.1 Sự hydrat hóa C3S (alit) 1.2.2 Sự hydrat hóa C2S (Belit) 1.2.3 Sự hydrat hóa C3A (canxi aluminat) Sự tác dụng tương hỗ C3A H2O sinh phản ứng phát lượng nhiệt lớn theo phương trình sau: .4 1.2.4 Sự hydrat hóa C4AF 1.3 Quá trình hình thành tính chất lý đá xi măng (5, 7, 10, 11) 1.3.1 Định nghĩa ( 5, 7, 10) 1.3.2 Các tính chất lý xi măng (5, 10, 11) 1.3.2.1 Độ mịn xi măng 1.3.2.2.Lượng nước tiêu chuẩn 1.3.2.3 Thời gian ninh kết xi măng 1.3.2.4 Độ ổn định thể tích đá xi măng .7 1.3.2.5 Cường độ xi măng (hay mác xi măng) 1.3.2.6 Độ rỗng đá xi măng 1.4 Vai trò phụ gia xi măng (1, 2, 3, 13, 16, 18) 11 1.4.1 Định nghĩa phụ gia xi măng (2, 3, 12, 13) 11 1.4.2 Tính chất phụ gia xi măng (2, 3, 12, 16) 11 1.4.3 Một số loại phụ thường sử dụng (1, 3, 13, 16, 18) 12 1.4.3.1 Phụ gia hoạt tính puzơlan .12 1.4.3.2 Phụ gia siêu mịn 14 1.4.3.3 Phụ gia hóa dẻo .14 ii 1.4.3.4 Phụ gia đóng rắn nhanh 15 1.4.3.5 Phụ gia chống ăn mòn cốt thép bêtơng 15 1.4.3.6 Phụ gia tro bay .15 1.4.3.7 Phụ gia CMC 17 Chương : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Hóa chất dụng cụ 19 2.1.1 Hóa chất .19 2.1.2 Dụng cụ 19 2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia đến tính chất vữa xi măng Hoàng Thạch 17 2.3.1 Chuẩn bị mẫu nghiên cứu 17 2.3.2 Xác định độ dẻo 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 20 2.3.4 Xác định thời gian đông kết 21 2.3.4.1 Nguyên tắc 21 2.3.4.2 Tiến hành thí nghiệm 21 2.3.5 Xác định cường độ kháng nén 22 2.3.5.1 Quá trình tạo mẫu 22 2.3.5.2 Tiến hành thí nghiệm 23 2.3.6.2 Tiến hành thí nghiệm 25 2.3.7 Phương pháp XRD 26 2.3.8 Phương pháp kính vi điện tử quét (SEM) 28 Chương : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .31 3.3 Kết thí nghiệm xác định lượng nước tiêu chuẩn 32 3.4 Kết xác định thời gian đông kết 35 3.5 Kết thí nghiệm xác định cường độ kháng nén 37 3.6 Xác định độ hút nước bão hòa 41 KẾT LUẬN CHUNG 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 iii iv 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 cơng nghiệp xi măng, vấn đề nâng cao chất lượng bê tơng và giảm giá thành sản phẩm cũng đang được chú trọng. Để nâng cao chất lượng của xi măng và bê tơng đã có rất nhiều cơng 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 cơng trình xây dựng. Một trong những giải pháp thành cơng nhất là sử dụng tổ hợp hai phụ gia khống 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 tơng .v.v. Ngồi 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 mơi trường một lượng lớn tro bay và xỉ lẫn nhiều tạp chất, điều này gây ảnh hưởng tới mơi 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 Chương 1 : TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về xi măng pooclăng (6, 7, 8, 10, 12, 13, 14, 15) 1.1.1.Khái niệm về xi măng pooclăng (6, 8, 14, 15) Xi măng pooclăng là một nhóm kết dính thuỷ lực có khả năng đóng rắn và ngưng kết khi phản ứng với nước. Đó là sản phẩm nhân tạo được nghiền mịn từ clinker xi măng pooclăng, thạch cao, phụ gia 1.1.2.Thành phần của clinker pooclăng (6, 7, 8, 10, 12, 13) 1.1.2.1. Khái niệm về clinker xi măng (6, 7, 8, 10) Clinker xi măng pooclăng là sản phẩm ban đầu trong q trình sản xuất xi măng pooclăng Clinker thường dạng hạt có đường kính 10 40mm, cấu trúc phức tạp (có nhiều khống dạng tinh thể và một số khống ở dạng vơ định hình). Chất lượng của Clinker phụ thuộc vào thành phần khống vật, hóa học và cơng nghệ sản xuất. Tính chất của xi măng do chất lượng của Clinker quyết định 1.1.2.2.Thành phần hóa học (6, 7, 8, 10, 12, 13) Clinker pooclăng là sản phẩm ban đầu trong q trình sản xuất xi măng pooclăng. Thành phần hóa học của clinker được trình bày bảng dưới đây: Bảng 1.1: Thành phần hóa học của clinker: Thành phần hóa học CaO Al2O3 SiO2 Fe2O3 Tỷ lệ % khối lượng 63 67 4 8 21 22 2 4 Hình 3.4: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu được phóng to của mẫu M9 ở 28 ngày Nhận xét: Từ ảnh SEM cho ta thấy rằng ở độ tuổi 28 ngày, tất cả các mẫu đều xuất hiện những tinh th ể kết tinh d ạng hình kim xen kẽ vào giữa các hạt gel và chúng phát triển lớn lên đan xen nhau lấp hết các khoảng lỗ trống của đá xi măng KẾT LUẬN CHUNG Trong q trình làm luận văn tốt nghiệp, em đã tiến hành nghiên cứu thu được các kết quả sau: * Sử dụng phụ gia tro bay với tỷ lệ 2% so với khối lượng xi măng làm giảm đáng kể lượng vơi tự do trong xi măng, đồng thời tăng pha kết dính CSH, đem lại hiệu quả tốt về cường độ kháng nén(42 N/mm 2), độ hút nước bào hòa nhỏ, do vậy độ chắc đặc cao * Sử dụng phụ gia CMC giảm được tỷ lệ N/X, kéo dài thời gian đơng kết của xi măng, cho cường độ kháng nén cao(68 N/mm2), độ hút nước bão hòa nhỏ nhất ở tỷ lệ 4%. Với tỷ lệ 0.2% thì cho hiệu quả tốt nhất 50 * Sử dụng hỗn hợp hai phụ gia với tỷ lệ 2% phụ gia tro bay kết h ợp với 0.2% phụ gia CMC thì cho cường độ kháng nén cao(72 N/mm2), độ hút nước bão hòa giảm (hay độ chắc đặc cao) hơn khi sử dụng riêng biệt phụ gia tro bay hay phụ gia CMC Như vậy, dùng phụ gia hỗn hợp tro bay và CMC để tạo bê tơng có độ chắc đặc, chống thấm tốt, bảo vệ sự xâm thực của nước và các khí, nâng cao chất lượng và tuổi thọ cho bê tong, đồng thời kéo dài thời gian đóng rắn thuận lợi cho chế tạo bê tơng tươi phục vụ cho việc thi cơng các cơng trình điểm xa TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Bộ Xây dựng (1997), Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng xi măng Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội Bùi Văn Chén (1998), Kĩ thuật sản xuất chất kết dính, NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội 51 Nguyễn Thành Chung (1988), Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻosilic hoạt tính lên tính chất của vữa xi măng, NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội. Lê Đỗ Chương (1980), Giáo trình vật liệu xây dựng, Trường Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội Phạm Duy Hữu, Ngơ Xn Quảng (2000), Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB Giao Thơng Vận Tải, Hà Nội Phùng Văn Lự (2002), Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội Ngơ Sĩ Lương (2012), Bài giảng vật liệu vơ cơ đề cao, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội Hồng Văn Phong (2006), Chủng loại xi măng và công nghệ sản xuất, NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội Nghiêm Xn Thung (2008), Hóa học silicat Bài giảng chun đề cao học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội 10. Phan Văn Tường (2001), Giáo trình vật liệu vơ cơ, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội Tài liệu tiếng Anh 11. E Sakai, M Daimon (3/1988), Limestone powder applicationm, wokshop on cement and concrete technology research and application, Ha Noi 12. M. R. Rixon and NP.Mailvaganam (1986), Chemical Admixtures for concrecte, Primed in Great Bristan at the University Press, Cambrige 13. N. V. Hue, P. V. Tường (1998), Corrosion of reinforcing stell A discussion on evaluation methods, Corrosion research center, Institiute of 52 Materials Science, National center for Natural Science and Technology of Viet Nam, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam 14. James A. Jacobs, Thomas F. Kilduff (2000), Engineering Materials Technology, Structures, processing, properties and section, Prentice Hall 15. O. Bisi, S. Osicini and L. Pavesi, Porous (2000), A quantum sponge structure for silicon based optoelectronics, Elsevier Tài liệu internet 16.http://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1c_b%C3%AA_t%C3%B4ng 17. http://tailieu.vn/xemtailieu/betongximangchuong3.731046.html 18 huse.edu.vn/elearningbook/PDF/ /Chuong%201.pdf PHỤ LỤC 53 Hình 3.5: Giản đồ XRD mẫu M0 – 7 ngày 54 Hình 3.6: Giản đồ XRD mẫu M0 – 56 ngày 55 Hình 3.7: Giản đồ XRD mẫu M1 – 7 ngày 56 Hình 3.8: Giản đồ XRD mẫu M1 – 28 ngày 57 Hình 3.9: Giản đồ XRD mẫu M1 – 56 ngày 58 Hình 3.10: Giản đồ XRD mẫu M5 – 7 ngày 59 Hình 3.11: Giản đồ XRD mẫu M5 – 28 ngày 60 Hình 3.12: Giản đồ XRD mẫu M5 – 56 ngày 61 Hình 3.13: Giản đồ XRD mẫu M9 – 7 ngày 62 Hình 3.14: Giản đồ XRD mẫu M9 – 28 ngày 63 Hình 3.15: Giản đồ XRD mẫu M9 – 56 ngày 64 ... ra mơi trường một lượng lớn tro bay và xỉ lẫn nhiều tạp chất, điều này gây ảnh hưởng tới mơi 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. .. Từ 100150 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính rất mạnh Từ >150 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ 2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến tính chất của vữa xi măng Hồng Thạch + Xác định độ dẻo của vữa xi măng. ..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 Chun ngành : Hóa học vơ cơ