Tổng quan quá trình hydrat hóa và đóng rắn của các khoáng trong XMP và quá trình hydrat hóa và đóng rắn của đá xi măng; thạch cao; nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu; mục tiêu và nội dung nghiên cứu; kết quả.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÙI HOÀNG PHƯƠNG BÙI HOÀNG PHƯƠNG KỸ THUẬT HÓA HỌC ẢNH HƯỞNG MỨC ĐỘ MẤT NƯỚC CẤU TRÚC CỦA THẠCH CAO ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG PC BỈM SƠN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HĨA HỌC KHỐ 2016B Hà Nội - Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BÙI HOÀNG PHƯƠNG ẢNH HƯỞNG MỨC ĐỘ MẤT NƯỚC CẤU TRÚC CỦA THẠCH CAO ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG PC BỈM SƠN Chuyên ngành: Công nghệ Vật liệu Silicat LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HỐ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Vũ Hồng Tùng Hà Nội - Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn khoa học TS Vũ Hoàng Tùng Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Bùi Hoàng Phương LỜI CẢM ƠN Luận văn khơng thể hồn thành khơng có giúp đỡ thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp Đầu tiên, chân thành cảm ơn bạn bè đồng nghiệp Phịng Thí nghiệm Cơng ty cổ phần Xi măng Bỉm Sơn hỗ trợ việc thử nghiệm phân tích mẫu, tạo điều kiện cho tơi có nhiều thời gian để triển khai cơng tác thí nghiệm, phân tích, nghiên cứu Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Vũ Hồng Tùng - giáo viên hướng dẫn luận văn người tận tình hướng dẫn tơi thực đề tài nghiên cứu, hỗ trợ mặt vật chất lẫn tinh thần, ln nhiệt tình giải đáp thắc mắc Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty, đơn vị liên quan công ty Cổ phần xi măng Bỉm Sơn 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 kinh nghiệm Bởi tơi mong nhận đóng góp ý kiến thầy, để luận văn hoàn thiện Bỉm Sơn, ngày tháng năm 2019 Học viên Bùi Hoàng Phương MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG I: CƠ SỞ KHOA HỌC Q trình hydrat hóa đóng rắn XMP 1.1 Q trình hydrat hóa đóng rắn khống XMP .2 1.1.1 Q trình hydrat hóa khống XMP khơng có mặt thạch cao [1] 1.1.2 Quá trình hydrat hóa khống XMP có mặt thạch cao 1.2 Q trình hydrat hóa đóng rắn đá xi măng .6 Tổng quan thạch cao .8 Một số kết nghiên cứu nước 10 CHƯƠNG II: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .15 Vật liệu sử dụng 15 1.1 Clinker Xi măng Bỉm Sơn: .15 1.2 Thạch cao Lào: 15 Các phương pháp nghiên cứu 16 2.1 Thành phần hoá clinker 16 2.2 Thành phần hoá thạch cao: .16 2.3 Nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết: TCVN 6017:2015 17 2.4 Độ mịn phương pháp sàng/blaine: TCVN 4030:2003 18 2.5 Cường độ nén xi măng 19 2.6 Phương pháp nhiễu xạ tia X 19 2.7 Phương pháp xác định mức độ nước - Phân tích nhiệt vi sai .21 CHƯƠNG III: MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .23 Mục tiêu nội dung nghiên cứu .23 1.1 Mục tiêu: 23 1.2 Nội dung: 23 Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm 24 i CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 Ảnh hưởng nhiệt độ đến mức độ nước thạch cao phương pháp cân khối lượng thay đổi cấu trúc theo phương pháp XRD 28 1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ đến thay đổi cấu trúc thạch cao phương pháp XRD 28 1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến mức độ nước thạch cao phương pháp cân khối lượng 30 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến tính chất Xi măng PC 35 2.1 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến lượng nước tiêu chuẩn Xi măng PC 35 2.2 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến thời gian bắt đầu kết thúc đông kết Xi măng PC Bỉm Sơn 37 2.3 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến cường độ nén vữa xi măng 39 KẾT LUẬN 42 KIẾN NGHỊ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 ii MỘT SỐ KÝ HIỆU Hợp chất, thuật ngữ Viết tắt, ký hiệu CaO C SiO2 S Al2O3 A Fe2O3 F Xi măng pooc lăng XMP Nước/Thạch cao N/TC Thời gian bắt đầu đông kết Tbddk Thời gian kết thúc đông kết Tktdk Nước tiêu chuẩn NTC Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN Thạch cao tự nhiên TCTN Thạch cao nước TCMN iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Thành phần hóa khống clinker - Bỉm Sơn 15 Bảng 2 Thành phần hoá thạch cao 15 Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ đến mức độ nước cấu trúc thạch cao phương pháp cân khối lượng 32 Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ nung 1000C ÷ 1400C đến tỷ lệ hàm lượng dạng thạch cao 33 Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ nung 160oC ÷ 200oC đến tỷ lệ hàm lượng dạng thạch cao 34 Bảng 4 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến lượng nước tiêu chuẩn Xi măng PC Bỉm Sơn 36 Bảng Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến thời gian bắt đầu kết thúc đông kết Xi măng PC Bỉm Sơn 38 Bảng Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến cường độ chịu nén Xi măng PC Bỉm Sơn 39 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1 Độ thấm hút sunphat C-S-H .4 Hình Nhiễu xạ XRD thạch cao tự nhiên thạch cao nhân tạo 13 Hình Nguyên lý nhiễu xạ bột (XRD) ………………………………………… 20 Hình 2 Phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DSC) .21 Hình Đường cong DSC/Tg thạch cao tự nhiên 22 Hình Phổ XRD mẫu thạch cao sau nung nhiệt độ 100oC …………….28 Hình Phổ XRD mẫu thạch cao sau nung nhiệt độ 180oC 29 Hình Phổ XRD mẫu thạch cao sau nung nhiệt độ 200oC 29 Hình 4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến mức độ nước cấu trúc thạch cao phương pháp cân khối lượng 32 Hình Ảnh hưởng nhiệt độ đến lượng nước cấu trúc lại thạch cao phương pháp cân khối lượng 33 Hình Ảnh hưởng nhiệt độ 100oC ÷ 140oC nung đến tỷ lệ hàm lượng dạng thạch cao 34 Hình Ảnh hưởng nhiệt độ nung 160oC ÷ 200oC đến tỷ lệ hàm lượng dạng thạch cao 35 Hình Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến 36 Hình Ảnh hưởng nhiệt độ xi măng đến thời gian bắt đầu đông kết kết thúc đông kết Xi măng PC Bỉm Sơn 38 Hình 10 Ảnh hưởng nhiệt độ xi măng đến cường độ chịu nén Xi măng PC Bỉm Sơn .40 v ĐẶT VẤN ĐỀ Thạch cao thiên nhiên pha vào nghiền clinker có tác dụng điều chỉnh thời gian đông kết cải thiện số tính chất xi măng Tuy nhiên trình nghiền clinker để sản xuất xi măng, nhiệt độ máy nghiền xi măng lớn 1000C, thạch cao bị nước tồn dạng CaSO4.0,5H2O CaSO4 Sự có mặt đồng thời hàm lượng hai dạng thạch cao có ảnh hưởng lớn đến thời gian đơng kết số tính chất khác xi măng Chất lượng xi măng định nhiều yếu tố, ảnh hưởng thạch cao đến tính chất xi măng định đặc biệt đến thời gian thi cơng cơng trình, việc nghiên cứu ảnh hưởng thạch cao nước đến tính chất lý xi măng quan trọng ngày ý nghiên cứu sản xuất nhằm biết ảnh hưởng nhiệt độ đến trình nước thạch cao ảnh hưởng đến tính chất xi măng, từ thơng qua kiểm soát nhiệt độ nghiền để đảm bảo chất lượng xi măng đáp ứng yêu cầu khách hàng Xuất phát từ em nghiên cứu hồn thành đề tài “ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến tính chất xi măng PC Bỉm Sơn” Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến tính chất xi măng PC Bỉm Sơn theo hướng nung Xi măng PC Bỉm Sơn nhiệt độ khác 1000C, 1200C, 1400C, 1600C, 1800C, 2000C theo thực tế nhiệt độ xi măng máy nghiền xảy ra, nhằm tạo thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O CaSO4 Tỷ lệ dạng canxi sulfate xuất thạch cao ảnh hưởng lớn đến tính chất xi măng độ hịa tan tốc độ hydrat hóa khác Các yếu tố biến đổi thạch cao theo nhiệt độ ảnh hưởng đến tính chất xi măng quan tâm nghiên cứu CaSO4.2H2O → CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O Gọi x2 (%) CaSO4.2H2O có chuyển thành CaSO4.0,5H2O mẫu thạch cao sau nung 1200C 1h lại (1- x2) CaSO4.2H2O x2 CaSO4.0,5H2O ta có phương trình: (1- x2)*36 + x2*0,5*18 =0,59*18 x2= 0,94 có nghĩa có 94% CaSO4.0,5H2O 6% CaSO4.2H2O - Ở nhiệt độ 1400C thạch cao CaSO4.2H2O → CaSO4 n3H2O + (2- n3)H2O (2- n3)*18/172 = 15,18/100 Giải phương trình ta có n3 = 0,55 Như nhiệt độ 1400C: giả thiết thạch cao tồn dạng CaSO4.2H2O CaSO4.0,5H2O CaSO4.2H2O → CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O Gọi x3 (%) CaSO4.2H2O có chuyển thành CaSO4.0,5H2O mẫu thạch cao sau nung 1400C 1h lại (1- x3) CaSO4.2H2O x3 CaSO4.0,5H2O ta có phương trình: (1- x3)*36 + x3*0,5*18 =0,55*18 x3= 0,94 có nghĩa có 96% CaSO4.0,5H2O 4% CaSO4.2H2O - Ở nhiệt độ 1600C thạch cao CaSO4.2H2O → CaSO4 n4H2O + (2- n4)H2O (2- n4)*18/172 = 17,35/100 Giải phương trình ta có n4 = 0,34 Như nhiệt độ 1600C: giả thiết thạch cao tồn dạng CaSO4.0,5H2O CaSO4 CaSO4.2H2O → CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O CaSO4.0,5H2O → CaSO4 + 0,5H2O Gọi x4 (%) CaSO4.0,5H2O có chuyển thành CaSO4 mẫu thạch cao sau nung 1600C 1h lại (1- x4) CaSO4.0,5H2O x4 CaSO4 ta có phương trình: (1- x4)*9 =0,34*18 x4= 0,32 có nghĩa có 32% CaSO4 68% CaSO4.0,5H2O - Tương tự ta xác định lượng nước cấu trúc lại thạch cao nung nhiệt độ 1800C n5 = 0,25; x5= 0,50 có nghĩa có 50% CaSO4 50% CaSO4.0,5H2O 31 - Tương tự ta xác định lượng nước cấu trúc lại thạch cao nung nhiệt độ 2000C n6 = 0,11; x6= 0,78 có nghĩa có 78% CaSO4 22% CaSO4.0,5H2O Sau kết thí nghiệm, thể bảng 4.1 Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ đến mức độ nước cấu trúc thạch cao phương pháp cân khối lượng Kí hiệu mẫu Lượng nước cấu trúc Lượng nước cấu trúc thạch cao thạch cao (%) nhiệt độ Nhiệt độ nung (0C) M1 14,37 0,65 100 M2 14,78 0,59 120 M3 15,18 0,55 140 M4 17,35 0,34 160 M5 18,32 0,25 180 M6 19,78 0,11 200 Kết thí nghiệm trình bày bảng diễn tả đồ thị mối quan hệ nhiệt độ lượng nước cấu trúc sau: Lượng nước cấu trúc (%) 250 25 200 20 150 15 100 10 50 0 M1 M2 M3 M4 M5 Lượng nước cấu trúc đi, % Nhiệt độ nung, oC Nhiệt độ nung (0C) M6 Các mẫu thạch cao nung nhiệt độ khác Hình 4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến mức độ nước cấu trúc thạch cao phương pháp cân khối lượng 32 Nhiệt độ nung (0C) Lượng nước cấu trúc lại thạch cao 0.7 250 Nhiệt độ nung, oC 0.5 150 0.4 0.3 100 0.2 50 Lượng nước cấu trúc lại 0.6 200 0.1 0.0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 Các mẫu thạch cao nung nhiệt độ khác Hình Ảnh hưởng nhiệt độ đến lượng nước cấu trúc lại thạch cao phương pháp cân khối lượng Kết tính tốn tỷ lệ (%) dạng thạch cao khoảng nhiệt độ 1000C ÷1400C Ở nhiệt độ 1000C: 90% CaSO4.0,5H2O 10% CaSO4.2H2O Ở nhiệt độ 1200C: 94% CaSO4.0,5H2O 6% CaSO4.2H2O Ở nhiệt độ 1400C: 96% CaSO4.0,5H2O 4% CaSO4.2H2O Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ nung 1000C ÷ 1400C đến tỷ lệ hàm lượng dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O (%) CaSO4.2H2O (%) Nhiệt độ nung (0C) M1 90 10 100 M2 94 120 M3 96 140 Kí hiệu mẫu 33 CaSO4.0,5H2O (%) 120 Tỷ lệ hàm lượng thạch cao, % CaSO4.2H2O (%) 100 80 60 40 20 100 120 140 Nhiệt độ nung thạch cao, 0C Hình Ảnh hưởng nhiệt độ 100oC ÷ 140oC nung đến tỷ lệ hàm lượng dạng thạch cao Khi tăng nhiệt độ nung từ 1000C ÷ 1400C mẫu thạch cao thạch cao dạng hemihydrate tăng lên (CaSO4.0,5H2O từ 90% ÷ 96%) thạch cao dạng CaSO4.2H2O giảm từ 10 ÷ 4% * Kết tính tốn tỷ lệ (%) dạng thạch cao khoảng nhiệt độ 1600C ÷ 2000C Ở nhiệt độ 1600C: 32% CaSO4 68% CaSO4.0,5H2O Ở nhiệt độ 1800C: 50% CaSO4 50% CaSO4.0,5H2O Ở nhiệt độ 2000C: 78% CaSO4 22% CaSO4.0,5H2O Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ nung 160oC ÷ 200oC đến tỷ lệ hàm lượng dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O CaSO4 Nhiệt độ nung (0C) M4 (%) 68 (%) 32 160 M5 50 50 180 M6 22 78 200 Kí hiệu mẫu Biểu diễn kết dạng đồ thị: 34 90 Tỷ lệ hàm lượng dạng thạch cao, % 80 70 60 50 CaSO4.0,5H2O 40 CaSO4 30 20 10 160 180 200 Nhiệt độ nung thạch cao, 0C Hình Ảnh hưởng nhiệt độ nung 160oC ÷ 200oC đến tỷ lệ hàm lượng dạng thạch cao Khi tăng nhiệt độ nung từ 1600C ÷ 2000C mẫu thạch cao thạch cao dạng anhydrite tăng lên (CaSO4 từ 32 % ÷ 78%) thạch cao dạng hemihydrate CaSO4.0,5H2O giảm từ 68 ÷ 22% Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến tính chất Xi măng PC 2.1 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến lượng nước tiêu chuẩn Xi măng PC Lượng nước tiêu chuẩn hồ xi măng hay gọi độ dẻo tiêu chuẩn lượng nước cần thiết cho vào xi măng tính theo % trọng lượng xi măng để cung cấp nước cho khoáng xi măng tham gia phản ứng hóa học tạo điều kiện cho xi măng đóng rắn, làm cho vữa linh động đảm bảo việc xây trát 35 Bảng 4 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến lượng nước tiêu chuẩn Xi măng PC Bỉm Sơn Kí hiệu mẫu Lượng nước tiêu chuẩn (%) Nhiệt độ nung (0C) BL – M1 26,4 100 BL – M2 26,4 120 BL – M3 26,5 140 BL – M4 26,5 160 BL – M5 27,6 180 BL – M6 27,8 200 Biểu diễn kết dạng đồ thị: Lượng nước tiêu chuẩn (%) 28.0 200 27.5 150 27.0 100 26.5 50 26.0 25.5 BL – M1 BL – M2 BL – M3 BL – M4 BL – M5 Lượng nước tiêu chuẩn, % Nhiệt độ nung mẫu xi măng PC, oC Nhiệt độ nung (0C) 250 BL – M6 Mẫu xi măng PC Bỉm Sơn Hình Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến lượng nước tiêu chuẩn Xi măng PC Bỉm Sơn * Nhận xét: - Khi xảy hồn tồn q trình: CaSO4.2H2O → CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O khối lượng nước nung 15,69% - Khi xảy hồn tồn q trình: CaSO4.2H2O → CaSO4 + 2H2O khối lượng nước nung 20,93% 36 - Khi tăng nhiệt độ mẫu xi măng PC Bỉm Sơn khoảng (1000C ÷ 1600C) có nghĩa thay dần lượng thạch cao dạng CaSO4.2H2O thạch cao dạng CaSO4 0,5H2O lượng nước để đạt độ dẻo quy định hồ xi măng tăng - Khi tăng nhiệt độ xi măng khoảng (1600C ÷ 2000C) có nghĩa tăng dần lượng thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O thạch cao dạng CaSO4 lượng nước để đạt độ dẻo quy định hồ xi măng tăng dần - Nước tiêu chuẩn lượng nước vật lý tạo độ dẻo cho hồ xi măng nước hóa học cho khống tham gia phản ứng hóa học thời gian phút đầu Khi thay dần thạch cao nước, lượng nước hóa học tăng lên dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O; CaSO4 hoạt tính với nước, phản ứng với nước tạo thành tinh thể CaSO4.2H2O tăng thạch cao nước lượng nước để xi măng đạt độ dẻo quy định tăng dần - Khi sử dụng 5% thạch cao ứng với 500g Xi măng để làm lượng nước tiêu chuẩn lượng nước CaSO4.2H2O biến đổi thành CaSO4 là: 5,24 g Trong theo thí nghiệm lượng nước tiêu chuẩn tăng từ 26,4% 1000C (132g nước) đến 27,8% 2000C (139g nước) 7,0g Nên lượng nước tiêu chuẩn tăng lên hồn tồn khơng tương ứng CaSO4 hút nước trở CaSO4.2H2O mà tốc độ hydrat hóa xi măng có CaSO4 CaSO4.2H2O khác Ngồi cịn q trình hydrat thạch cao khan làm giảm độ dẻo hỗn hợp nguyên nhân làm tăng lượng nước tiêu chuẩn 2.2 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến thời gian bắt đầu kết thúc đông kết Xi măng PC Bỉm Sơn Theo quan điểm hóa lý q trình đơng kết xi măng trình chuẩn bị tạo khung cấu trúc hỗn hợp huyền phù xi măng - nước Ban đầu khoáng xi măng phản ứng với nước tạo cấu trúc keo tụ, có tiếp xúc hạt keo hạt xi măng phụ gia chưa thủy hóa Cấu trúc hình thành dễ dàng bị phá vỡ Thời gian bắt đầu thủy hóa dấu hiệu nhận biết thời điểm vữa xi măng bắt đầu tính dẻo khung cấu trúc hình thành, kết thúc đơng kết thời điểm mà vữa xi măng hoàn toàn tính dẻo định 37 hình khung cấu trúc ổn định, bền vững Bảng Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến thời gian bắt đầu kết thúc đông kết Xi măng PC Bỉm Sơn T bddk (phút) Tktdk (phút) Nhiệt độ nung (0C) BL – M1 142 198 100 BL – M2 140 200 120 BL – M3 138 187 140 BL – M4 123 173 160 BL – M5 117 167 180 BL – M6 110 162 200 Kí hiệu mẫu Biểu diễn kết dạng đồ thị: T bddk (phút) Tktdk (phút) 250 Thời gian đông kết, phút 200 150 100 50 100 120 140 160 180 Nhiệt độ nung mẫu xi măng PC Bỉm Sơn, C 200 Hình Ảnh hưởng nhiệt độ xi măng đến thời gian bắt đầu đông kết kết thúc đông kết Xi măng PC Bỉm Sơn * Nhận xét: - Khi tăng nhiệt độ mẫu xi măng PC Bỉm Sơn khoảng (1000C ÷ 1400C) có nghĩa thay dần lượng thạch cao dạng CaSO4.2H2O thạch cao 38 dạng CaSO4 0,5H2O thời gian đắt đầu đơng kết kết thúc đông kết không thay đổi - Khi tăng nhiệt độ xi măng khoảng (1600C ÷ 2000C) có nghĩa tăng dần lượng thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O thạch cao dạng CaSO4 thời gian đắt đầu đông kết kết thúc đông kết giảm dần Có thể giải thích điều dạng thạch cao CaSO4 0,5H2O CaSO4 hoạt tính nước Chúng phản ứng nhanh với nước để tạo thành CaSO4.2H2O Các phân tử CaSO4 2H2O tạo thành có hoạt tính cao so với dạng thạch cao tự nhiên, qúa trình tạo ion SO4 2-, Ca2+ diễn nhanh nhanh chóng tham gia vào phản ứng tạo hydrosunfoaluminat Do tốc độ hydrat hóa xi măng tăng, làm cho thời gian đông kết giảm Càng tăng lượng thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O, CaSO4 tinh thể CaSO4.2H2O tạo nhiều, tốc độ hydrat hóa xi măng tăng, thời gian đơng kết giảm Mặt khác có mặt dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O, CaSO4 q trình đơng kết rắn xi măng poóc lăng xảy trình tác dụng nước với CaSO4.0,5H2O, CaSO4 tạo thành CaSO4.2H2O, có khả đóng rắn Vì nước học chí nước thấm ướt bề mặt chuyển thành nước kết tinh, làm giảm lượng nước vật lý làm cho hồ bị khô nhanh hơn, mặt khác phản ứng thứ cấp CaSO4.2H2O với sản phẩm thuỷ hoá C3A tạo thành dạng sản phẩm tan, tồn trạng thái rắn hồ xi măng bị khơ qnh 2.3 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến cường độ nén vữa xi măng Cường độ chịu nén mẫu xi măng đánh giá tuổi 1, 3, 28 ngày tuổi Sau kết thí nghiệm, thể bảng 4.6 Bảng Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến cường độ chịu nén Xi măng PC Bỉm Sơn Kí hiệu mẫu BL – M1 BL – M2 BL – M3 BL – M4 ngày 12.8 13.1 13.3 13.7 Cường độ chịu nén, MPa 28 ngày 29.6 41.4 53.1 29.8 41.0 52.9 29.5 41.3 53.3 29.8 41.5 52.4 39 Nhiệt độ nung (0C) 100 120 140 160 Kí hiệu mẫu Cường độ chịu nén, MPa 28 ngày 29.2 40.7 50.7 ngày 15.1 BL – M5 BL – M6 16.3 29.3 40.6 50.5 Nhiệt độ nung (0C) 180 200 Biểu diễn kết qủa dạng đồ thị: ngày 28 ngày Cường độ chịu nén, MPa 60 50 40 30 20 10 100 120 140 160 180 200 Nhiệt độ nung mẫu xi măng PC Bỉm Sơn, 0C Hình 10 Ảnh hưởng nhiệt độ xi măng đến cường độ chịu nén Xi măng PC Bỉm Sơn * Nhận xét: - Khi tăng nhiệt độ mẫu xi măng PC Bỉm Sơn khoảng (1000C ÷ 2000C) có nghĩa tăng dần lượng thạch cao dạng CaSO4.2H2O thạch cao dạng CaSO4 0,5H2O, CaSO4 nâng cao đặc tính cường độ chịu nén xi măng tuổi sớm ngày Ở tuổi 3,7 ngày cường độ chịu nén mẫu Xi măng PC không thay đổi Như ta biết, cường độ chịu nén xi măng phụ thuộc vào: tốc độ hydrát hóa xi măng, lượng, chất tinh thể hydrat hóa tạo đặc biệt cách xếp hợp chất hydrát (cấu trúc đá xi măng ) Cường độ nén độ tuổi ngắn ngày phụ thuộc nhiều vào việc tạo ettringit Khi tăng hàm lượng thạch cao nước, độ hoạt tính thạch cao tăng dần, tăng q trình tạo ettringit 40 - Ở tuổi 28 ngày tăng nhiệt độ mẫu xi măng PC Bỉm Sơn khoảng (1000C ÷ 1400C) có nghĩa tăng dần lượng thạch cao dạng CaSO4.2H2O thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O cường độ chịu nén cao nhiệt độ 1400C - Khi tăng nhiệt độ xi măng khoảng (1600C ÷ 2000C) có nghĩa tăng dần lượng thạch cao dạng CaSO4.0,5H2O thạch cao dạng CaSO4 cường độ chịu nén giảm dần Sự giảm hydrosunfoaluminat canxi kết tinh lỗ mao quản đá xi măng tích lớn thể tích lỗ xốp, nên gây ứng suất mẫu có khuynh hướng giảm cường độ dư lượng phụ gia thạch cao tiếp tục phản ứng giai đoạn lòng pha rắn, làm giảm cường độ đá xi măng 41 KẾT LUẬN Sau nghiên cứu ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao phương pháp gia nhiệt (1000C ÷ 2000C) cho mẫu thạch cao xi măng PC để tạo hai dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O, CaSO4 ảnh hưởng đến thời gian đông kết số tính chất xi măng, đề tài đến số kết luận sau: Thạch cao gia nhiệt khoảng (1000C ÷ 2000C) - Khi tăng nhiệt độ nung từ 1000C ÷ 1400C cho mẫu thạch cao thạch cao dạng hemihydrate tăng lên (CaSO4.0,5H2O từ 90% ÷ 96%) thạch cao dạng CaSO4.2H2O giảm từ 10 ÷ 4% - Ở nhiệt độ 1600C xảy hồn tồn q trình: CaSO4.2H2O → CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O - Khi tăng nhiệt độ nung từ 1600C ÷ 2000C mẫu thạch cao thạch cao dạng anhydrite tăng lên (CaSO4 từ 32 % ÷ 78%) thạch cao dạng hemihydrate CaSO4.0,5H2O giảm từ 68 ÷ 22% Ảnh hưởng đến tính chất xi măng PC Bỉm Sơn Ở tất các mẫu xi măng, tăng nhiệt độ Xi măng PC khoảng (1000C ÷ 2000C) để thay dần thạch cao dạng CaSO4.2H2O thạch cao CaSO4.0,5H2O CaSO4 lượng nước tiêu chuẩn tăng từ (26,4% ÷27,8%), thời gian bắt đầu đơng kết giảm từ (142 ÷110 phút); thời gian kết thúc đơng kết giảm (198 ÷ 162 phút); Cả hai dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O CaSO4 có tác dụng nâng cao cường độ nén xi măng tuổi ngày, cường độ nén độ tuổi ngày phụ thuộc nhiều vào việc tạo ettringit Khi tăng hàm lượng thạch cao nước, độ hoạt tính thạch cao tăng dần, tăng q trình tạo ettringit Cụ thể mẫu xi măng BL –M6, với nhiệt độ nung 2000C; Ở tuổi 3, ngày tuổi: Khi tăng nhiệt độ xi măng hay tăng lượng thạch cao CaSO4.0,5H2O CaSO4 cường độ chịu nén mẫu xi măng không thay đổi; mẫu xi măng PC nhiệt độ nung 1600C cho cường độ nén cao nhất; Còn 28 ngày cường độ chịu nén giảm tăng nhiệt độ Xi măng hay tăng lượng thạch cao nước cấu trúc KIẾN NGHỊ Mặc dù kết thí nghiệm thu cho thấy ảnh hưởng việc nước cấu trúc thạch cao đến tính chất xi măng PC hay thay thạch cao dạng CaSO4.2H2O dạng CaSO4.0,5H2O, CaSO4 Nhưng thực thời gian thực đề tài có hạn, phương tiện thực thí nghiệm nghiên cứu chưa thực đầy đủ nên nhiều vấn đề thực chưa nghiên cứu chuyên sâu giải thích thoả đáng Tác giả luận văn kiến nghị thực tiếp vấn đề làm rõ vai trò chất hai dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O, CaSO4 đến q trình tính chất xi măng sau: Phân tích nhiệt nhằm đánh giá ảnh hưởng dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O, CaSO4 đến trình hydrat hóa hình thành cấu trúc xi măng Xác định độ xốp biểu kiến để đánh giá khả sít đặc mẫu xi măng Nghiên cứu đồng thời ảnh hưởng hàm lượng (%) dạng thạch cao CaSO4.0,5H2O, CaSO4 tới thời gian đông kết tính chất lý khác xi măng 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Văn Chén (1984), Kỹ thuật sản xuất xi măng chất kết dính, Trường ĐHBK Hà Nội Vũ Linh, Kỹ thuật sản xuất chất kết dính, Trường ĐHBK Hà Nội Mai Văn Thanh (2001), Báo cáo chuyên đề hydrát hóa đóng rắn xi măng Pooc lăng, Chuyên đề Tiến sĩ - Trường ĐHBK Hà Nội Tạ Ngọc Dũng (1996), Phụ gia chống suy giảm cường độ bêtông chịu lửa sở chất liên kết xi măng thuộc hệ CaO - Al2O3 nhiệt độ cao, Luận án phó tiến sĩ khoa học kỹ thuật - Trường ĐHBK Hà Nội Vũ Đình Đấu, ảnh hưởng thạch cao βCaSO4 0,5 H2O đến số đặc tính xi măng pc lăng, Tạp chí xây dựng, số - 2009 F.M.Lea (1971) The chemistry of cement and conrete Chemical publishing company, INC T.Matschei, R.Skapa1, B.Lothenbach, F.Glasse (2007), The Distribution of Sulfate in Hydrated Portland Cement Paste Use of waster gypsum to replace natural gypsum as set retarders in portland cement Chea Chandara a, Khairun Azizi Mohd Azizli a, Zainal Arifin Ahmad a,*, Etsuo Sakai a School of Materials & Mineral Resources Engineering, Universiti Sains Malaysia, 14300 Nibong Tebal, Penang, Malaysia b Tokyo Institute of Technology, Graduate School of Science and Engineering, Department of Metallurgy and Ceramic Science, 2-12-1 Meguro-ku, Ookayama, Meguro-ku, Tokyo 152-8552, Japan Gypsum dehydration During Comminution and its effect on Cement Properties G.Goswami, B Mohapatra, and J.D.Panda Dalmia Institue of Scientific and Industrial Research, Rajgangpur 70017, India 10 The Gypsum – Anhydrite equilibrium at one Asmosphere Pressure Lawrence A.Hardie, Deparment of Geology, The Johns Hopkins, University, Baltimore, Maryland 11 Pooria Gill, Tahereh Tohidi Moghadam, Bijan Ranjbar, Differential Scanning Calorimetry Techniques: Applications in Biology and Nanoscience, Tech 21, 167 (2010) 12 Đoàn Mạnh Tuấn, Các phương pháp phân tích vật liệu, Trường đại học Cơng nghiệp TPHCM 45 ... tài ? ?ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến tính chất xi măng PC Bỉm Sơn? ?? Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến tính chất xi măng PC Bỉm Sơn theo hướng nung Xi măng. .. 1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến mức độ nước thạch cao phương pháp cân khối lượng 30 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến tính chất Xi măng PC 35 2.1 Ảnh hưởng mức độ nước. .. lượng dạng thạch cao 34 Bảng 4 Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến lượng nước tiêu chuẩn Xi măng PC Bỉm Sơn 36 Bảng Ảnh hưởng mức độ nước cấu trúc thạch cao đến thời