NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA P2O5 TRONG THẠCH CAO PHOSPHO ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ QUÁ TRÌNH HYDRAT HÓA CỦA XI MĂNG PC 1. Lý do chọn đề tài: Thạch cao là thành phần không thể thiếu trong xi măng poóc lăng, sự có mặt của thạch cao có tác dụng điều chỉnh thời gian đông kết và cải thiện một số tính chất cơ lý của xi măng. Thạch cao giúp giữ cho xi măng trong trạng thái dẻo để duy trì tính thi công của vữa xi măng. Theo các tài liệu nghiên cứu thì ở nước ta không có mỏ thạch cao tự nhiên nào, nguồn thạch cao tự nhiên để sản xuất xi măng đều phải nhập khẩu từ nước ngoài (Trung Quốc, Thái Lan, Lào…). Nguồn thạch cao tự nhiên trên thế giới ngày càng cạn kiệt và giá thành không ngừng tăng lên. Nhiều nguồn thạch cao khác đã được tìm kiếm để thay thế thạch cao tự nhiên. Với mục đích vừa giải quyết vấn đề môi trường vừa để thay thế một phần thạch cao trong cấp phối xi măng. Thạch cao phospho một phế phẩm của quá trình sản xuất axit phosphoric, phụ gia thức ăn chăn nuôi… dùng trong nông nghiệp đã được lựa chọn. Vì thế đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của P2O5 trong thạch cao Phospho đến một số tính chất cơ lý và quá trình hydrat hóa của xi măng PC” là cần thiết để khảo sát ảnh hưởng của P2O5 đến một số tính chất cơ lý của xi măng như cường độ cơ học, lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết và quá trình hydrat hóa của xi măng PC 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của P2O5 trong thạch cao Phospho đến một số tính chất cơ lý và quá trình hydrat hóa của xi măng PC, qua đó đánh giá được các ảnh hưởng của P2O5 để có biện pháp sử dụng hiệu quả trong thực tiễn sản xuất.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TIẾN THUẬN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA P2O5 TRONG THẠCH CAO PHOSPHO ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ Q TRÌNH HYDRAT HĨA CỦA XI MĂNG PC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TIẾN THUẬN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA P2O5 TRONG THẠCH CAO PHOSPHO ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ Q TRÌNH HYDRAT HĨA CỦA XI MĂNG PC Chun ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HUỲNH ĐĂNG CHÍNH Hà Nội – Năm 2019 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Học viên: Nguyễn Tiến Thuận Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC BẢNG BIỂU .7 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ PHẦN MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 13 1.1 Tổng quan xi măng Poóc lăng 13 1.2 Tổng quan clanhke 13 1.2.1 Thành phần hố clanhke xi măng pc lăng 13 1.2.2 Thành phần khoáng clanhke xi măng poóc lăng 16 1.3 Tổng quan thạch cao .22 1.3.1 Tổng quan thạch cao tự nhiên 22 1.3.2 Tổng quan thạch cao phospho 25 1.3.3 Ứng dụng thạch cao phospho 29 1.4 Quá trình hydrat hố đóng rắn xi măng pc lăng 32 1.4.1 Q trình hydrat hố khống clanhke xi măng pc lăng 32 1.4.2 Q trình hydrat hố khống clanhke có mặt thạch cao 34 1.4.3 Q trình đóng rắn xi măng poóc lăng .37 1.5 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 39 1.5.1 Tình hình nghiên cứu nước 39 1.5.2 Tình hình nghiên cứu nước 40 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG THỰC NGHIỆM 47 2.1 Quy trình tiến hành nghiên cứu thực nghiệm 47 2.2 Nguyên vật liệu sử dụng nghiên cứu 47 2.2.1 Clanhke CPC50 .47 Học viên: Nguyễn Tiến Thuận Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính 2.2.2 Thạch cao tự nhiên .48 2.2.3 Thạch cao phospho 49 2.2.4 Hóa chất bổ sung P2O5 hịa tan 50 2.3 Các phương pháp xác định tính chất lý 50 2.3.1 Phương pháp xác định cường độ 50 2.3.2 Phương pháp xác định lượng nước tiêu chuẩn 52 2.3.3 Phương pháp xác định thời gian đông kết 52 2.3.4 Phương pháp xác định lượng sót sàng 53 2.3.5 Phương pháp xác định độ mịn blaine 54 2.4 Phương pháp xác định nhiệt độ thủy hóa 55 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 56 3.1 So sánh thành phần hoá thạch cao tự nhiên thạch cao phospho 56 3.2 Chuẩn bị mẫu cấp phối nghiền 56 3.3 Nghiền mẫu 57 3.4 Ảnh hưởng P2O5 thạch cao phospho đến số tính chất lý xi măng PC 57 3.4.1 Ảnh hưởng P2O5 đến số tính chất lý xi măng PC sử dụng thạch cao tự nhiên 57 3.4.2 Ảnh hưởng P2O5 đến số tính chất lý xi măng PC sử dụng thạch cao phospho 61 3.5 Ảnh hưởng P2O5 đến q trình hyđrát hóa xi măng 64 3.5.1 Ảnh hưởng P2O5 đến q trình hyđrát hóa xi măng PC sử dụng thạch cao tự nhiên 65 3.5.2 Ảnh hưởng P2O5 đến q trình hyđrát hóa xi măng PC sử dụng thạch cao phospho 66 3.6 So sánh liên hệ với số kết nghiên cứu trước 67 3.6.1 So sánh kết quảmột số tính chất lý .68 3.6.2 Các so sánh kết nghiên cứu q trình hydrat hóa 69 3.7 Nhận xét chung ảnh hưởng P2O5 đến số tính chất lý q trình hyđrat hóa xi măng PC: 71 Học viên: Nguyễn Tiến Thuận Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính 3.7.1 Nhận xét ảnh hưởng P2O5 đến số tính chất lý 71 3.7.2 Nhận xét ảnh hưởng P2O5 đến q trình hydrat hóa 73 KỂT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 Học viên: Nguyễn Tiến Thuận Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Huỳnh Đăng Chính tận tình hướng dẫn, giúp đỡ hỗ trợ để tơi hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn đến Tổng Cơng ty Cơng nghiệp xi măng Việt Nam, Viện công nghệ xi măng Vicem Công ty Cổ phần xi măng Vicem Bút Sơn tạo điều kiện để tơi tham dự khóa đào tạo Tôi xin cảm ơn Bộ môn Công nghệ vật liệu silicat, Viện Kỹ thuật hóa học, Th.s Vũ Thị Hồng Ân - mơn hóa phân tích Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện để tơi hồn luận văn thạc sĩ Tơi xin cám ơn Ban lãnh đạo Công ty Cổ phần Xi măng Vicem Bút Sơn, ban lãnh đạo Phòng Kỹ thuật & Nghiên cứu triển khai, lãnh đạo anh chị em Phịng Thí nghiệm tạo điều kiện thuận lợi để học tập nghiên cứu Mặc dù nỗ lực luận văn tơi khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế thời gian nghiên cứu kinh nghiệm Vì tơi mong đóng góp ý kiến Thầy, Cô để luận văn tốt nghiệp tơi hồn thiện Hà nội, ngày…tháng…năm 2019 Học viên Nguyễn Tiến Thuận Học viên: Nguyễn Tiến Thuận Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Hợp chất, thuật ngữ Viết tắt, ký hiệu CaO C SiO2 S Al2O3 A Fe2O3 F MgO M Cặn khơng tan CKT Khống 3CaO.SiO2 C3S Khống 2CaO.SiO2 C2S Khống 3CaO.Al2O3 C3A Khống 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF Xi măng pclăng XMP Học viên: Nguyễn Tiến Thuận Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các tiêu chất lượng xi măng Poóc lăng theo TCVN 2692:2009 13 Bảng 1.2: Giới hạn hàm lượng thành phần hố học có clanhke .14 Bảng 1.3: Các khống có clanhke xi măng pc lăng .16 Bảng 1.4: Tính chất lý chủng loại Clanhke xi măng Poóc lăng 22 Bảng 1.5: Chỉ tiêu chất lượng thạch cao phospho theo TCVN 11833:2017 32 Bảng 1.6: Các đặc tính lý xi măng thêm Na3PO4.12H2O 45 Bảng 2.1: Thành phần hoá clanhke dùng thí nghiệm 48 Bảng 2.2 Chất lượng thạch cao Tự nhiên 49 Bảng 2.3: Chất lượng thạch cao Phospho 50 Bảng 3.1 Thành phần hoá thạch cao tự nhiên thạch cao phospho .56 Bảng 3.2: Cấp phối nghiền xi măng PC 56 Bảng 3.3: Kết Blaine – sót sàng 57 Bảng 3.4: Ký hiệu mẫu tỷ lệ P2O5 bổ sung dùng thạch cao tự nhiên .57 Bảng 3.5: Kết thí nghiệm lý-mẫu thạch cao tự nhiên bổ sung P2O5 .58 Bảng 3.6: Ký hiệu mẫu tỷ lệ P2O5 bổ sung dùng thạch cao phospho 61 Bảng 3.7: Kết thí nghiệm lý-mẫu thạch cao phospho bổ sung P2O5 .62 Bảng 3.8: Ký hiệu mẫu, tỷ lệ P2O5 bổ sung mẫu tương đương đề tài so sánh 67 Bảng 3.9: Các tính chất lý xi măng bổ sung Na3PO4.12H2O 68 Học viên: Nguyễn Tiến Thuận Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Khoáng alite 17 Hình 1.2: Khống belite 18 Hình 1.3: Khống C3A C4AF .19 Hình 1.4: Mỏ khai thách thạch cao 22 Hình 1.5: Quy trình sản xuất axit phosphoric .26 Hình 1.6: Bãi thải thạch cao phospho .27 Hình 1.7: Quy trình sản xuất axit phosphoric có xử lý thạch cao phospho 28 Hình 1.8: Thạch cao phospho 31 Hình 1.9: Mối liên hệ độ thấm hút sunphat bề mặt C-S-H với nồng độ sunphat ban đầu 35 Hình 1.10 : Thời gian ninh kết mẫu xi măng dùng thạch cao chưa qua xử lý 41 Hình 1.11: Thời gian ninh kết mẫu xi măng dùng thạch cao qua xử lý lọc ướt sấy 41 Hình 1.12: Cường độ nén mẫu xi măng ngày (hình a) mẫu xi măng 28 ngày (hình b) 41 Hình 1.13: Sự dao động thời gian đông kết theo % P2O5 43 Hình 1.14: Sự thay đổi thời gian ninh kết có mặt P2O5 43 Hình 1.15: Các đường cong xác định tuổi đơng kết đóng rắn vữa nghiên cứu với có mặt PCE NP (A) Kết thúc giai đoạn cảm ứng (B) Dòng nhiệt tối đa, (C) giai đoạn kết thúc 72h 44 Hình 1.16: Đường cong calorimetric xi măng CEM I 42,5R bổ sung P2O5, tỷ lệ nước/xi măng=0,5 .46 Hình 2.1: Sơ đồ thực nghiệm 47 Hình 2.2: Clanhke qua kẹp hàm 48 Hình 2.3: Clanhke sử dụng thí nghiệm .48 Hình 2.4: Clanhke nghiền .48 Học viên: Nguyễn Tiến Thuận Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính bình tính chất lý Bảng 3.7: Kết thí nghiệm lý-mẫu thạch cao phospho bổ sung P2O5 Tên mẫu PG PG+0,6%P2O5 PG+1,2%P2O5 PG+2,4%P2O5 PG+4,8%P2O5 Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm Trung bình Thí nghiệm Thí nghiệm Trung bình Thí nghiệm Thí nghiệm Trung bình Thí nghiệm Thí nghiệm Trung bình Thí nghiệm Thí nghiệm Trung bình Nước tiêu chuẩn 28,1 27,9 28 28,1 27,5 27,8 27,4 27 27,2 26,8 27 26,9 26,6 26 26,3 Tg bắt đầu Tg kết thúc 152 148 150 156 158 157 173 177 175 197 193 195 268 262 265 216 214 215 211 213 212 223 227 225 251 249 250 334 326 330 R1 R3 R7 R28 17,30 17,30 17,30 17,30 17,70 17,50 16,35 16,65 16,50 16,32 15,88 16,10 12,60 12,20 12,40 34,65 34,55 34,60 34,70 33,30 34,00 34,23 33,17 33,70 31,36 30,84 31,10 30,10 29,10 29,60 43,41 43,19 43,30 42,23 41,97 42,10 41,06 41,94 41,50 40,00 39,00 39,50 36,90 37,70 37,30 52,80 52,80 52,80 50,15 51,45 50,80 49,00 48,20 48,60 47,30 47,90 47,60 43,50 42,70 43,10 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn thay đổi lượng nước tiêu chuẩn thời gian ninh kết bổ sung P2O5 vào thạch cao phospho mẫu xi măng PC Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 62 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn thay đổi cường độ nén bổ sung P2O5 vào thạch cao phospho mẫu xi măng PC Nhận xét: Khi bổ sung P2O5 vào mẫu vữa sử dụng thạch cao phospho làm thay đổi số tính chất lý mẫu xi măng Về nước tiêu chuẩn: Khi thêm P2O5 vào vữa xi măng với hàm lượng > 0,6% lượng nước tiêu chuẩn mẫu xi măng bổ sung thêm P2O5 có xu hướng giảm, mẫu PG+1,2%P2O5, PG+2,4%P2O5 mẫu NG+4,8% P2O5 lượng nước tiêu chuẩn giảm 2,67%, 3,92% 6,07 % so với mẫu đối chứng (PG) Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 63 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính Khi thêm P2O5 vào vữa xi măng với hàm lượng ≤ 0,6% không ảnh hưởng đến lượng nước tiêu chuẩn xi măng Cùng với kết đạt mẫu vữa sử dụng thạch cao tự nhiên, kết luận có mặt dung dịch phosphat bổ sung nồng độ lớn 0,6% làm giảm độ nhớt vữa với lượng nước tiêu chuẩn (tăng độ linh động vữa), tức làm giảm lượng nước tiêu chuẩn yêu cầu Về thời gian ninh kết: Khi bổ sung P2O5 vào mẫu vữa sử dụng thạch cao Phospho thời gian bắt đầu kết thúc đơng kết tăng lên chứng tỏ có mặt P2O5 làm thời gian bắt đầu kết thúc đông kết mẫu kéo dài Hàm lượng P2O5 cao thời gian đông kết mẫu kéo dài, mẫu vữa bổ sung thêm 4,8% P2O5 (PG+4,8% P2O5) thời gian bắt đầu kết thúc đơng kết tăng lên 1,76 1,53 lần so với mẫu đối chứng (PG) Về cường độ Khi tỷ lệ P2O5 bổ sung với hàm lượng ≤ 0,6% cường độ R1 gần khơng ảnh hưởng, R3 giảm 1,73%; R7 giảm 2,8%, R28 giảm 3,79% so với mẫu đối chứng PG Khi tỷ lệ P2O5 bổ sung với hàm lượng lớn 0,6% ảnh hưởng đến cường độ tăng dần, đặc biệt mẫu PG+4,8% P2O5 có cường độ ngày tuổi giảm mạnh so với mẫu đối chứng PG, R1 giảm 28,3%, R3 giảm 14,5%, R7 giảm 13,9%, R28 giảm 18,4% so với mẫu đối chứng PG 3.5 Ảnh hưởng P2O5 đến trình hyđrát hóa xi măng Để đánh giá ảnh hưởng P2O5 đến q trình hyđrát hóa xi măng phạm vi đề tài đánh giá phương pháp phi tiêu chuẩn: Nhiệt độ thủy hóa đo ghi lại liên tục thiết bị RH/Temperature SD Card Datalogger – 800021 Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 64 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính 3.5.1 Ảnh hưởng P2O5 đến q trình hyđrát hóa xi măng PC sử dụng thạch cao tự nhiên Độ C *5 phút Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn thay đổi nhiệt độ trình hyđrat thay đổi P2O5 mẫu vữa xi măng sử dụng thạch cao tự nhiên Nhận xét: Khi tăng hàm lượng P2O5 vào mẫu vữa xi măng sử dụng thạch cao tự nhiên nhiệt độ đo q trình thủy hóa đo cao 59,7 độ C mẫu đối chứng không pha thêm P2O5, mẫu pha P2O5 cịn lại nhiệt độ thủy hóa đo gần dao động từ 55÷57,6 độ C, xu hướng giảm tăng hàm lượng P2O5 Khi tăng hàm lượng P2O5 so với mẫu đối chứng peak cực đại nhiệt độ đo khác nhau, xu hướng kéo dài thời gian P2O5 tăng Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 65 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính Tuy khác thời gian đạt nhiệt độ cao nhiên sau khoảng thời gian 48h nhiệt độ tỏa từ phản ứng gần giống 3.5.2 Ảnh hưởng P2O5 đến trình hyđrát hóa xi măng PC sử dụng thạch cao phospho Độ C *5 phút Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn thay đổi nhiệt độ trình hyđrat thay đổi P2O5 mẫu vữa xi măng sử dụng thạch cao Phospho Nhận xét: Khi tăng hàm lượng P2O5 vào mẫu vữa xi măng sử dụng thạch cao Phospho ta đạt số kết quả: Nhiệt độ đo q trình thủy hóa đo mẫu đối chứng sử dụng thạch cao Phospho (không pha thêm P2O5) đo lớn 57,7 độ C, Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 66 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính mẫu pha P2O5 cịn lại nhiệt độ thủy hóa đo gần dao động từ 56,3÷56,9 độ C Khi tăng hàm lượng P2O5 so với mẫu đối chứng peak nhiệt độ đo khác nhau, xu hướng kéo dài thời gian P2O5 tăng Tuy khác thời gian đạt nhiệt độ cao nhiên sau khoảng thời gian 48h nhiệt độ tỏa từ phản ứng gần giống 3.6 So sánh liên hệ với số kết nghiên cứu trước Đề tài sử dụng kết nghiên cứu Tiến sĩ Ewelina Kłosek-Wawrzyn (2012), đại học khoa học công nghệ AGH, Phần Lan, nghiên cứu ảnh hưởng ion PO43- lên q trình hydrat hóa xi măng Báo cáo sử dụng đầy đủ phương pháp nghiên cứu có số điểm nồng độ P2O5 tương đương, đánh giá xi măng CEM I 42,5R Kết đưa so sánh đánh giá kết mẫu vữa dùng thạch cao phospho PG Bảng 3.8: Ký hiệu mẫu, tỷ lệ P2O5 bổ sung mẫu tương đương đề tài so sánh Mẫu Tỷ lệ P2O5 thêm P2O5 thêm vào/% hỗn P2O5 bổ sung mẫu vào/1 kg xi măng hợp nghiên cứu đề tài tương đương/gần tương đương C0 0,1 C1 0,0125 0,101 C2 0,025 0,103 C3 0,0375 0,104 C4 0,125 0,113 Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 67 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính NG+0,6% P2O5 (0,246) C5 0,25 0,125 PG+0,6% P2O5 (0,276) NG+4,8% P2O5 (1,96) C6 2,5 0,35 PG+4,8% P2O5 (2,20) C7 12,5 1,35 3.6.1 So sánh kết quảmột số tính chất lý Bảng 3.9: Các tính chất lý xi măng bổ sung Na3PO4.12H2O Theo kết TS Ewelina Kłosek-Wawrzyn tiến hành thí nghiệm đưa kết luận Na3PO4 bổ sung với lượng không 0,25g P2O5/kg xi măng không làm thay đổi lượng nước tiêu chuẩn, tăng thêm P2O5 lượng nước tiêu chuẩn giảm phù hợp với kết đề tài khảo sát Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 68 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính Theo đề tài tăng P2O5 thời gian đơng kết kéo dài, có thay đổi đột biến mẫu C6, phù hợp với kết đề tài khảo sát mẫu NG+4,8% P2O5 PG+4,8% P2O5 Về cường độ: xu hướng diễn biến cường độ mẫu C5, C6 cho kết tương đồng với đề tài khảo sát, giá trị cường độ suy giảm mạnh mẫu bổ sung 4,8% P2O5 3.6.2 Các so sánh kết nghiên cứu q trình hydrat hóa a, Nghiên cứu đo nhiệt lượng Hình 3.7: Đường cong nhiệt lượng xi măng với P2O5 bổ sung Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng phụ gia khoảng từ 0,025 đến 0,25 g P2O5 / kg xi măng kết đo nhiệt lượng không đáng kể giá trị tương tự với giá trị mẫu đối chứng C0 tương ứng tốt với liệu cường độ Ở mức 2,5 12,5 g P2O5 / kg xi măng hiệu ứng làm chậm nhìn thấy rõ, thứ hai đỉnh đường cong nhiệt lượng mở rộng làm Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 69 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính phẳng Nhiệt lượng giảm đáng kể sau 12 sau 24 hydrat hóa, đến thời gian 36 h Những kết tương thích với liệu cường độ Như kết luận phù hợp với giá trị cường độ mẫu bổ sung 0,6% P2O5 : cường độ sớm bị ảnh hưởng, mẫu bổ sung 4,8% P2O5 : giảm mạnh cường độ tất ngày tuổi b, Nghiên cứu XRD Các nghiên cứu XRD tiến hành cho thấy mẫu vữa bổ sung P2O5 > 2,5 % đỉnh Portlandite yếu sau 3h hydrat hóa, ban đầu đỉnh portlandite yếu, sau đỉnh Ca3(PO4)2 xuất cường độ tăng lên, với thủy phân mạnh mẽ khoáng C3S tăng lên Ca(OH)2 kết hợp để tạo Ca3(PO4)2 c, Đo lỗ xốp quan sát kính hiển vi điện tử quét Trong trường hợp mẫu C5 đường kính lỗ rỗng cao khoảng 10÷12% so với giá trị mẫu đối chứng C0 Sự thay đổi độ xốp có lẽ hậu hàm lượng CS-H thấp, xi măng bị hydrat hóa chậm lại So sánh kết nghiên cứu Kết luận: nghiên cứu ảnh hưởng ion Kết đề tài PO43- lên trình hydrat hóa xi măng Khi bổ sung P2O5 vào mẫu vữa Na3PO4 thêm vào vữa xi măng làm Phù hợp: đánh giá qua thời gian bắt cho thời gian cảm ứng trở nên dài đầu kết thúc đơng kết, đánh giá tổng nhiệt giảm qua nhiệt độ phản ứng Sự hình thành Ca3(PO4)2 cản trở Phù hợp: đánh giá qua lượng nước trình hydrat hóa xi măng tiêu chuẩn giảm, thời gian ninh kết tang, nhiệt độ hydrat hóa max đạt muộn Các mẫu vữa có P2O5 hịa tan có tổng độ Phù hợp: cho cường độ thấp xốp cao đường kính lỗ rỗng lớn cấu trúc đá xi măng Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 70 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính Na3PO4 thêm vào vữa xi măng với số Phù hợp: đánh giá qua mẫu vữa bổ lượng không cao 0,25g P2O5/1 kg xi sung 0,6% P2O5 măng (mẫu C5) khơng ảnh hưởng nghiêm trọng đến q trình hydrat hóa Na3PO4 thêm vào vữa xi măng với số Phù hợp: đánh giá qua mẫu vữa bổ lượng 2,5g 12,5g P2O5 /1 kg xi măng sung 4,8% P2O5 (mẫu C6 C7) làm chậm đáng kể-thời gian cảm ứng trở nên dài tổng nhiệt thoát giảm 3.7 Nhận xét chung ảnh hưởng P2O5 đến số tính chất lý q trình hyđrat hóa xi măng PC: 3.7.1 Nhận xét ảnh hưởng P2O5 đến số tính chất lý Qua việc so sánh kết nhận xác đinh số tính chất lý bổ sung P2O5 vào mẫu vữa sử dụng thạch cao tự nhiên mẫu vữa sử dụng thạch cao phospho cho thấy: Khi bổ sung P2O5 vào mẫu vữa sử dụng thạch cao tự nhiên mẫu vữa sử dụng thạch cao phospho làm thay đổi số tính chất lý mẫu xi măng So sánh mẫu vữa sử dụng thạch cao tự nhiên mẫu vữa sử dụng thạch cao Phospho không bổ sung P2O5 cho thấy mẫu vữa sử dụng thạch cao phospho làm chậm thời gian đông kết (cả bắt đầu kết thúc khoảng 20 phút) giảm cường độ R7, R28 từ 1÷2Mpa Qua so sánh ảnh hưởng P2O5 đến số tính chất lý mẫu vữa dùng thạch cao tự nhiên mẫu vữa dùng thạch cao phospho ta thấy thay đổi P2O5 tác động lên mẫu vữa giống nhau: thời gian bắt đầu kết thúc đông kết tăng lên, nước tiêu chuẩn cường độ có xu hướng giảm Khi so sánh tương đối mẫu vữa tỷ lệ P2O5 thêm vào mẫu vữa sử dụng thạch cao phospho cho kết thời gian bắt Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 71 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính đầu kết thúc đông kết lâu hơn, lượng nước tiêu chuẩn giảm nhiều hơn, cường độ giảm nhiều Điều lượng P2O5 bổ sung nhiên hàm lượng P2O5 ban đầu thạch cao phospho (0,096) cao thạch cao tự nhiên (0,036) nên làm cho tổng lượng P2O5 hòa tan mẫu vữa dùng thạch cao phospho cao Về cường độ sớm: lý giải điều sau: Ion Ca2+ có mặt anion phosphate từ P2O5 có thạch cao phospho hay P2O5 việc bổ sung Na2HPO4 hình thành calcium dyhydrogen, hình thành cấu trúc hydrogen phosphate Sự thiếu hụt ion canxi dung dịch nguyên nhân làm cho giai đoạn tạo liên kết C-S-H bị gián đoạn thời gian bắt đầu ninh kết kéo dài ra, làm chậm giai đoạn tạo liên kết C-S-H thứ cấp làm giảm cường độ sớm mẫu [1,8] Về thời gian ninh kết: Do CaHPO4.2H2O CaSO4.2H2O có loại hình tinh thể tương đồng, nhóm SO42- HPO42 có chênh lệch bán kính khơng lớn, đó, tinh thể CaSO4.2H2O q trình phát triển thu hút lượng nhỏ HPO42 thay SO42- Đó tượng thay đồng hình thạch cao Phospho Khi bổ sung P2O5 xảy tượng CaSO4.2H2O có cộng tinh CaHPO4.2H2O gây tượng tốc độ tan chảy thạch cao Phospho nhanh so với thạch cao CaSO4.2H2O khiết, nồng độ SO42- thạch cao Phospho tham gia phản ứng thủy hóa cao so với thạch cao thiên nhiên Do nồng độ CaSO4 tan nước cao, phản ứng với C3A tạo thành tầng bảo vệ Ettringite nhanh hơn, đó, tác dụng kéo dài thời gian ninh kết thạch cao Phospho mạnh thạch cao thiên nhiên Về cường độ muộn: Khi có mặt P2O5 hịa tan, phần khống Alit C3S q trình thủy hóa bị chuyển thành khống Belit C2S có chứa Phospho, vơi tự Phần C2S chứa Phospho bao phủ bề mặt khống C3S bị chuyển hóa, làm giảm hoạt tính C3S Bản thân C2S chứa Phospho có tính trơ, không tham gia phản ứng thủy lực C2S thơng thường Hệ là: C3S bị chuyển hóa phần thành C2S chứa phospho, bị C2S chứa phospho tạo Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 72 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính bao phủ, hạn chế tham gia phản ứng thủy lực Trong đó, C2S chứa phospho hình thành lại khơng cho cường độ Điều dẫn đến việc làm giảm cường độ xi măng 3.7.2 Nhận xét ảnh hưởng P2O5 đến q trình hydrat hóa Khi bổ sung P2O5 hòa tan vào mẫu vữa sử dụng thạch cao tự nhiên mẫu vữa sử dụng thạch cao Phospho ảnh hưởng tới q trình hyđrat hóa: - Nhiệt độ đo q trình hydrat hóa cao mẫu vữa sử dụng thạch cao tự nhiên không bổ sung P2O5 Các mẫu vữa bổ sung P2O5 lại cho giá trị nhiệt độ cao theo thời gian chậm dần peak nhiệt độ max giảm dần tăng tỷ lệ P2O5 bổ sung Nguyên nhân: P2O5 thêm vào vữa xi măng làm cho thời gian cảm ứng trở nên dài tổng nhiệt giảm Sự hình thành Ca3(PO4)2 tinh thể bề mặt hạt xi măng hant nhân hydrat ngăn cản tăng trường tạo mầm liên tục C-S-H, gây cản trở trình hydrat hóa xi măng - Nhiệt độ đo trình hydrat mẫu sử dụng thạch cao tự nhiên thạch cao Phospho có tỷ lệ bổ sung P2O5 giá trị nhiệt độ cực đại gần tương đương thời gian đạt nhiệt độ cực đại mẫu sử dụng thạch cao phospho chậm Nguyên nhân ảnh hưởng lượng P2O5 hịa tan sẵn có thạch cao phospho cao Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 73 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính KỂT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Sau trình nghiên cứu thực nghiệm phân tích kết đạt được, đề tài rút số kết luận sau: Khi bổ sung P2O5 vào vữa xi măng với hàm lượng lớn 0,6% khối lượng thạch cao làm giảm lượng nước tiêu chuẩn, làm chậm đáng kể-thời gian cảm ứng trở nên dài tổng nhiệt thoát giảm P2O5 thêm vào vữa xi măng với số lượng không cao 0,6% khối lượng thạch cao không ảnh hưởng nghiêm trọng đến q trình hydrat hóa cường độ mẫu xi măng Đường cong nhiệt độ hyđrát hóa đo cho thấy tăng lượng P2O5 hịa tan thêm vào mẫu vữa q trình hyđrát hóa ban đầu chậm dần tăng tỷ lệ P2O5 vịng 48h tương đối giống Có thể sử dụng thạch cao phospho có hàm lượng P2O5 hòa tan lên đến ≈0,6% khối lượng thạch cao thay thạch cao tự nhiên mà chất lượng xi măng PC đảm bảo theo tiêu chuẩn ảnh hưởng lên q trình hydrat hóa Kiến nghị: Để có thêm thơng tin đánh giá đầy đủ q trình hydrat hóa đóng rắn đề tài cần thục thêm phương pháp nghiên cứu tiêu chuẩn như: microcalorimetry để đánh giá đường cong tỏa nhiệt qua đánh giá ảnh hưởng tới giai đoạn trình hydrat hóa, nghiên cứu XRD để đánh giá tạo thành chất mới, kính hiển vi điện tử quét đo độ xốp qua hỗ trợ giải thích tính chất lý Đề nghị Cơng ty cho phép triển khai chạy thử công nghiệp để đánh giá với nguồn nguyên liệu thạch cao phospho có hàm lượng P2O5 hịa tan chiếm ≈0,1÷0,6% khối lượng Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 74 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính TÀI LIỆU THAM KHẢO M S Al-Hwaiti (2015), Influence of treated waste phosphogypsum materials on the properties of ordinary portland cement, Bangladesh J Sci Ind Res 50(4), 241-250 Bùi Văn Chén (1984), Kỹ thuật sản xuất xi măng chất kết dính, Trường ĐHBK Hà Nội CENTRAL POLLUTION CONTROL BOARD, 2014, Guidelines for Management, Handling, Utilisation and Disposal of Phosphogypsum Generated from Phosphoric Axit Plants Guidelines for Management, Handling, Utilisation and Disposal of Phosphogypsum Generated from Phosphoric Axit Plants, DELHI -110 032, Parivesh Bhawan, East Arjun Nagar PGS.TS Tạ Ngọc Dũng (01/2016), Cơng nghệ sản xuất xi măng pc lăng (tài liệu tham khảo lớp cao học FiCO), Hà Nội ThS.Huỳnh Thị Hạnh (07/2007), Tài liệu bồi dưỡng kiến thức kỹ thuật sản xuất xi măng, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Nguyễn Hường Hảo, (2012), Nghiên cứu công nghệ chế biến bã thải photpho nhà máy DAP Hải Phòng để sản xuất vật liệu xây dựng, Viện hố học cơng nghiệp Việt Nam, Hà Nội G M S Islam, F H Chowdhury, M T Raihan, S K S Amit, M R Islam (2017), Effect of Phosphogypsum on the Properties of Portland Cement, Procedia Engineering, 171, 744 – 751 L Kalina, V Bílek Jr, R Novotný, M M eková, J Másilko and J Koplík (2016), Effect of Na3PO4 on the Hydration Process of Alkali-Activated Blast Furnace Slag, Materials 2016, 9, 395-404 Phùng Văn Lự (2002), Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội 10 T.A.M Mohammed (2002), Composition and phase mineral variation of Portland cement in Mass Factory Sulaimani, Kurdistan Region NE, Iraq Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 75 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS.TS Huỳnh Đăng Chính 11 Hoàng Văn Phong (2006), Chủng loại xi măng công nghệ sản xuất, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội 12 Đặng Nguyễn Minh Tân (2017), Nghiên cứu sử dụng thạch cao phospho trung hòa thay thạch cao tự nhiên sản xuất xi măng FiCo, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 13 Taylor HFW (1997), Cement Chemistry, Edited by Thomas Telford Edition, London, pp 480 14 Nghiêm Xuân Thung (2008), Hóa học silicat - Bài giảng chuyên đề cao học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội 15 Viện vật liệu xây dựng (2016), Nghiên cứu phát triển Vật Liệu Xây Dựng, (1), nhà xuất xây dựng 16 Mai Văn Thanh (2001), Báo cáo chuyên đề hydrát hóa đóng rắn xi măng Pooc lăng, Chuyên đề Tiến sĩ – Trường ĐHBK Hà Nội 17 Fernando Carmo Holanda (2017) Influence of phosphorus from phosphogypsum on the initial hydration of Portland cement in the presence of superplasticizers, Brazil 18 PhD Ewelina Kłosek-Wawrzyn (2012), Effect of phosphate PO43- ions on cement hydration, AGH University of Science and Technology in Kraków, Poland Học viên: Nguyễn Tiến Thuận 76 ... gian đông kết q trình hydrat hóa xi măng PC Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng P2O5 thạch cao Phospho đến số tính chất lý q trình hydrat hóa xi măng PC, qua đánh giá ảnh hưởng P2O5 để có biện... hưởng P2O5 đến số tính chất lý xi măng PC sử dụng thạch cao phospho 61 3.5 Ảnh hưởng P2O5 đến trình hyđrát hóa xi măng 64 3.5.1 Ảnh hưởng P2O5 đến q trình hyđrát hóa xi măng PC sử... lựa chọn Vì đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng P2O5 thạch cao Phospho đến số tính chất lý q trình hydrat hóa xi măng PC? ?? cần thiết để khảo sát ảnh hưởng P2O5 đến số tính chất lý xi măng cường độ học,