(Luận văn thạc sĩ) 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 Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGHIÊM XUÂN THUNG Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nghiêm Xuân Thung giao đề tài tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo mơn Hóa Vơ Cơ - khoa Hóa Học - Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội toàn thể anh chị, bạn phịng Vật liệu vơ động viên, khích lệ tạo điều kiện cho em hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn! i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii MỞ ĐẦU Chương : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung xi măng pooclăng 1.1.1.Khái niệm xi măng pooclăng 1.1.2.Thành phần clinker pooclăng 1.1.2.1 Khái niệm clinker xi măng ) 1.1.2.2.Thành phần hóa học 1.2.3.Thành phần pha 1.2 Phản ứng thủy hóa xi măng) 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) 1.2.4 Sự hydrat hóa C4AF 1.3 Q trình hình thành tính chất lý đá xi măng 1.3.1 Định nghĩa 1.3.2 Các tính chất lý xi măng 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 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 10 1.4.1 Định nghĩa phụ gia xi măng 10 ii 1.4.2 Tính chất phụ gia xi măng 10 1.4.3 Một số loại phụ thường 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 bêtông 14 1.4.3.6 Phụ gia tro bay 14 1.4.3.7 Phụ gia CMC 15 Chương : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Hóa chất dụng cụ 17 2.1.1 Hóa chất 17 2.1.2 Dụng cụ 17 2.2 Xác định thành phần hoá học độ hoạt tính tro bay 17 2.2.1 Xác định thành phần pha tro bay 17 2.2.2 Xác định hoạt tính phụ gia tro bay 17 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 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 iii 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 vi điện tử quét (SEM) 27 Chương : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Xác định thành phần hoá học tro bay 29 3.2 Độ hoạt tính tro bay 29 3.3 Kết thí nghiệm xác định lượng nước tiêu chuẩn 30 3.4 Kết xác định thời gian đông kết 34 3.5 Kết thí nghiệm xác định cường độ kháng nén 35 3.6 Xác định độ hút nước bão hòa 39 3.7 Kết phân tích mẫu phương pháp XRD 43 3.8 Kết phân tích mẫu phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 45 KẾT LUẬN CHUNG 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 50 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học clinker: Bảng 2.1: Phân loại hoạt tính 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 tro bay: 29 Bảng 3.2: Độ hút vôi phụ gia tro bay 29 Bảng 3.3: Lượng nước tiêu chuẩn mẫu chứa phụ gia tro bay 30 Bảng 3.5: Lượng nước tiêu chuẩn mẫu phụ gia hỗn hợp 32 Bảng 3.4: Lượng nước tiêu chuẩn mẫu chứa phụ gia CMC 31 Bảng 3.6: Thời gian bắt đầu kết thúc đông kết 34 Bảng 3.7: Cường độ kháng nén mẫu chứa phụ gia tro bay 36 Bảng 3.8: Cường độ kháng nén mẫu chứa phụ gia CMC 36 Bảng 3.9: Cường độ kháng nén mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay +CMC 37 Bảng 3.10: Độ hút nước mẫu chứa phụ gia tro bay 39 Bảng 3.11: Độ hút nước mẫu chứa phụ gia CMC 41 Bảng 3.12: Độ hút nước mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay + CMC 42 Bảng 3.13: Kết phân tích XRD mẫu nghiên cứu 43 v DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Lượng nước tiêu chuẩn mẫu chứa phụ gia tro bay 31 Đồ thị 3.2: Lượng nước tiêu chuẩn mẫu phụ gia CMC 32 Đồ thị 3.3 : Lượng nước tiêu chuẩn mẫu chứa phụ gia hỗn hợp 33 Đồ thị 3.4: Cường độ kháng nén mẫu phụ gia chứa tro bay 36 Đồ thị 3.5: Cường độ kháng nén mẫu chứa phụ gia CMC 37 Đồ thị 3.6: Cường độ kháng nén mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay + CMC 38 Đồ thị 3.7: Độ hút nước bão hòa mẫu phụ gia chứa tro bay 40 Đồ thị 3.8: độ hút nước bão hòa mẫu chứa phụ gia CMC 41 Đồ thị 3.9: Độ hút nước bão hòa mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay +CMC 42 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 3.1: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng mẫu M-0 28 ngày 45 Hình 3.2: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu phóng to mẫu 45 M-0 28 ngày 45 Hình 3.3: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng mẫu M- 28 ngày 46 Hình 3.4: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu phóng to mẫu 46 M-9 28 ngày 46 Hình 3.5: Giản đồ XRD mẫu M0 – ngày 50 Hình 3.6: Giản đồ XRD mẫu M0 – 56 ngày 51 Hình 3.7: Giản đồ XRD mẫu M1 – 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 – 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 – ngày 58 Hình 3.14: Giản đồ XRD mẫu M9 – 28 ngày 59 Hình 3.15: Giản đồ XRD mẫu M9 – 56 ngày 60 vii MỞ ĐẦU Khi đất nước ta đà hội nhập, xây dựng ngành quan tâm phát triển mạnh mẽ Bên cạnh đó, vật liệu xây dựng dần nâng cao phát triển Trong đó, xi măng vật liệu quan trọng Cùng với việc phát triển nghành công nghiệp xi măng, vấn đề nâng cao chất lượng bê tông giảm giá thành sản phẩm trọng Để nâng cao chất lượng xi măng bê tơng có nhiều cơng trình nghiên cứu nhà khoa học giới nước tìm giải pháp kỹ thuật, tìm loại phụ gia để nâng cao chất lượng cho cơng trình xây dựng Một giải pháp thành công sử dụng tổ hợp hai phụ gia khống hoạt tính phụ gia siêu dẻo Loại phụ gia tổ hợp có khả kéo dài thời gian ninh kết, chống độ sụt lún cho bê tơng v.v Ngồi ra, phụ gia có sẵn tự nhiên nên góp phần làm giảm giá thành sản phẩm Mặt khác, nhà máy, nhiệt điện đốt than nước ta thải môi trường lượng lớn tro bay xỉ lẫn nhiều tạp chất, điều gây ảnh hưởng tới môi trường Với ưu việt em chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia hỗn hợp tro bay - CMC đến tính chất xi măng Hình 3.3: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng mẫu M- 28 ngày Hình 3.4: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu phóng to mẫu M-9 28 ngày Nhận xét: Từ ảnh SEM cho ta thấy độ tuổi 28 ngày, tất mẫu xuất tinh thể kết tinh dạng hình kim xen kẽ vào hạt gel chúng phát triển lớn lên đan xen lấp hết khoảng lỗ trống đá xi măng 46 KẾT LUẬN CHUNG Trong trình làm luận văn tốt nghiệp, em tiến hành nghiên cứu thu kết sau: * Sử dụng phụ gia tro bay với tỷ lệ 2% so với khối lượng xi măng làm giảm đáng kể lượng vôi tự xi măng, đồng thời tăng pha kết dính CSH, đem lại hiệu tốt cường độ kháng nén(42 N/mm2), độ hút nước bào hòa nhỏ, độ đặc cao * Sử dụng phụ gia CMC giảm tỷ lệ N/X, kéo dài thời gian đông kết xi măng, cho cường độ kháng nén cao(68 N/mm2), độ hút nước bão hòa nhỏ tỷ lệ 4% Với tỷ lệ 0.2% cho hiệu tốt * Sử dụng hỗn hợp hai phụ gia với tỷ lệ 2% phụ gia tro bay kết hợp với 0.2% phụ gia CMC cho cường độ kháng nén cao(72 N/mm2), độ hút nước bão hòa giảm (hay độ đặc cao) sử dụng riêng biệt phụ gia tro bay hay phụ gia CMC Như vậy, dùng phụ gia hỗn hợp tro bay CMC để tạo bê tơng có độ đặc, chống thấm tốt, bảo vệ xâm thực nước khí, nâng cao chất lượng tuổi thọ cho bê tong, đồng thời kéo dài thời gian đóng rắn thuận lợi cho chế tạo bê tông tươi phục vụ cho việc thi cơng cơng trình điểm xa 47 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 Kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Thành Chung (1988), Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia siêu dẻo-silic hoạt tính lên tính chất vữa xi măng, NXB Khoa học 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 Thông Vận Tải, Hà Nội Phùng Văn Lự (2002), Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội Ngô Sĩ Lương (2012), Bài giảng vật liệu vô đề cao, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội Hoàng Văn Phong (2006), Chủng loại xi măng công nghệ sản xuất, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Nghiêm Xuân Thung (2008), Hóa học silicat - Bài giảng chuyên đề cao học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Hà Nội 10 Phan Văn Tường (2001), Giáo trình vật liệu vô 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 48 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 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/xem-tai-lieu/be-tong-xi-mang-chuong-3.731046.html 18 huse.edu.vn/elearningbook/PDF/ /Chuong%201.pdf 49 PHỤ LỤC Hình 3.5: Giản đồ XRD mẫu M0 – ngày 50 Hình 3.6: Giản đồ XRD mẫu M0 – 56 ngày 51 Hình 3.7: Giản đồ XRD mẫu M1 – 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 – 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 – ngày 58 Hình 3.14: Giản đồ XRD mẫu M9 – 28 ngày 59 Hình 3.15: Giản đồ XRD mẫu M9 – 56 ngày 60 ... trường lượng lớn tro bay xỉ lẫn nhiều tạp chất, điều gây ảnh hưởng tới môi trường Với ưu việt em chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia hỗn hợp tro bay - CMC đến tính chất xi măng Chương : TỔNG... pha tro bay 17 2.2.2 Xác định hoạt tính phụ gia tro bay 17 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. ..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