Nghiên cứu ảnh hưởng của độ mịn đến một số tính chất cơ lý của xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB50 và PCB40 sử dụng clinker fico

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LIÊU THỊ NGỌC BÍCH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MỊN ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POOC LĂNG HỖN HỢP PCB50 VÀ PCB40 SỬ DỤNG CLINKER FICO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LIÊU THỊ NGỌC BÍCH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MỊN ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POOC LĂNG HỖN HỢP PCB50 VÀ PCB40 SỬ DỤNG CLINKER FICO Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ THỊ NGỌC MINH Hà Nội – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô giáo giảng dạy môn Công Nghệ Vật Liệu Silicat – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Tơi xin tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc cô TS Vũ Thị Ngọc Minh trực tiếp hướng dẫn cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Công ty CP xi măng FICO Tây Ninh, công ty TNHH xi măng FICO Bình Dương, phịng thí nghiệm Nhà máy tạo điều kiện, giúp đỡ cho hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học Tơi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp giúp đỡ tơi q trình học tập thực luận văn ii LỜI MỞ ĐẦU Xi măng vật liệu xây dựng cổ truyền lâu đời so với vật liệu khác Thế nay, công nghệ sản xuất chủng loại xi măng đà phát triển khơng ngừng hồn thiện Ở nước ta tốc độ đô thị hóa nhanh, đời sống người dân ngày cao nhu cầu xây dựng lớn Vì vậy, ngành cơng nghiệp sản xuất xi măng địi hỏi phải ln đổi để tăng suất cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản suất Cường độ xi măng tiêu quan trọng nhất, thuộc tính phát triển cường độ xi măng định thuộc tính clinker, thạch cao, phụ gia khoáng độ mịn xi măng nghiền Độ mịn ảnh hưởng lớn đến tính chất lý xi măng, mô tả độ mịn thông số đơn giản giá trị Blaine phần không lọt sàng thường không đủ để đánh giá xác tác động độ mịn đến cường độ xi măng Trong dải cỡ hạt xi măng tác động khác tới cường độ, để đánh giá tác động độ mịn cần sử dụng thông tin phân bố cỡ hạt Điều có ý nghĩa quan trọng hệ máy nghiền (nghiền bi, nghiền đứng, nghiền hở, nghiền thí nghiệm, nghiền công nghiệp) xi măng OPC xi măng đa cấu tử có phân bố cỡ hạt khác dẫn tới yêu cầu độ mịn Blaine phát triển cường độ không giống Do vậy, với nguyên liệu cụ thể clinker FICO Tây Ninh, thạch cao Thái Lan, đá pozzolan Bà Rịa, đá vôi Kiêng Giang (hiện sử dụng công ty TNHH xi măng FICO Bình Dương) đề tài tiến hành xác định mức khó nghiền nguyên liệu nghiền riêng nghiền chung cấp phối xi măng; Lý giải yêu cầu độ mịn xi măng sử dụng phụ gia khoáng; Xác định ảnh hưởng độ mịn đến tính chất hồ xi măng PCB50, PCB40 sản xuất FICO Bình Dương Xuất phát từ ý tưởng đó, hướng dẫn tận tình TS Vũ Thị Ngọc Minh, tác giả nghiên cứu hoàn thành đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng iii độ mịn đến số tính chất lý xi măng Pooc lăng hỗn hợp PCB50 PCB40 sử dụng clinker FICO” Đề tài nhằm mục tiêu xác định ảnh hưởng độ mịn đến tính chất hồ xi măng PCB50 PCB40 sản xuất FICO Bình Dương, lý giải yêu cầu độ mịn xi măng sử dụng phụ gia khống Ngồi mức độ khó nghiền nguyên liệu nghiền riêng nghiền chung cấp phối xi măng nghiên cứu nhằm bổ sung thông tin cho lý giải Nhằm thực mục tiêu trên, nôi dụng nghiên cứu đề tài bao gồm nghiên cứu mức độ khó nguyên liệu nghiền riêng nghiền chung cấp phối xi măng, ảnh hưởng độ mịn xi măng đến số tính chất lý xi măng, tính tốn số đồng dạng cỡ hạt đặc trưng từ đường phân bố cỡ hạt cấp phối xi măng iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii LỜI MỞ ĐẦU iii DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ viii DANH MỤC BẢNG xi CHƯƠNG I TỔNG QUAN .1 1.1 Xi măng Pooc lăng xi măng Pooc lăng hỗn hợp 1.1.1 Xi măng Pooc lăng 1.1.2 Xi măng Pooc lăng hỗn hợp[9] 1.2 Q trình hydrat hố phát triển cường độ xi măng Pooc lăng .3 1.2.1 Sự hydrat hoá khống [7] 1.2.2 Sự hydrat hoá phát triển cường độ xi măng Pooc lăng 1.2.3 Vai trị điều chỉnh thời gian đơng kết thạch cao[10]: 10 1.2.4 Sự hydrat hoá xi măng có phụ gia khống 11 1.3 Ảnh hưởng phân bố kích thước hạt clinker đến số tính chất xi măng: .13 1.3.1 Độ sâu hydrat hoá theo thời gian[19] .13 1.3.2 Ảnh hưởng phân bố kích thước hạt đến số tính chất xi măng 14 1.3.3 Phân bố kích thước hạt .17 1.4 Ảnh hưởng độ mịn phân bố kích thước hạt đến tính chất xi măng[4, 8] 25 1.5 Mục tiêu nghiên cứu nội dung đề tài: 31 CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Nguyên liệu 32 2.1.1 Clinker xi măng 32 2.1.2 Thạch cao: 32 v 2.1.3 Đá vôi .32 2.1.4 Pozzolan 32 2.2 Mức độ khó nghiền nguyên liệu: .33 2.3 Quy trình thực nghiệm 33 2.3 Các phương pháp phân tích 37 2.3.1 Phương pháp xác định lượng nước tiêu chuẩn hồ xi măng .37 2.3.2 Phương pháp xác định thời gian đông kết hồ xi măng 37 2.3.3 Phương pháp xác định độ mịn sót sàng R45 R90 .37 2.3.4 Phương pháp xác định tỉ diện Blaine .38 2.3.5 Phương pháp xác định cường độ nén .38 2.3.6 Phương pháp phân tích thành phần hóa 38 2.3.7 Phương pháp phân tích thành phần hạt[2] .39 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Đánh giá mức độ khó nghiền nguyên liệu nghiền chung nghiền riêng 40 3.2 Ảnh hưởng độ mịn đến tính chất lý xi măng OPC, PCB50 PCB40 49 3.2.1 Kết độ mịn sót sàng R45 tỷ diện Blaine sau nghiền kiểm chứng .49 3.2.2 Ảnh hưởng độ mịn đến lượng nước tiêu chuẩn xi măng: 52 3.2.3 Ảnh hưởng độ mịn đến thời gian đông kết 54 3.2.4 Ảnh hưởng độ mịn đến cường độ xi măng 59 KẾT LUẬN .71 KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 75 vi DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT S SiO2 – silic điôxit A Al2O3 – nhôm ôxit F Fe2O3 – sắt ôxit C3S 3CaO.SiO2 – tricanxi silicat C2S 2CaO.SiO2 – dicanxi silicat C3A 3CaO.Al2O3 – tricanxi aluminat C4AF 4CaO.Al2O3.Fe2O3 – tetracanxi alumoferit C-S-H xH2O.ySiO2.zH2O – hydro canxi silicat C3AH6 3CaO.Al2O3.6H2O – hydro canxi aluminat CLK clinker CKT cặn không tan MKN nung TC thạch cao ĐV đá vôi Pu pozzolan XM xi măng N/K tỷ lệ nước/khoáng N/XM tỷ lệ nước/xi măng XMP xi măng Pooc lăng PBCH phân bố cỡ hạt PCB xi măng Pooc lăng hỗn hợp R45 sàng 45µm R90 sàng 90µm vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1: Q trình thủy hóa xi măng phát triển cấu trúc hồ xi măng[4] Hình 2: Giá trị độ sâu phản ứng cho xi măng Pooc lăng thông thường dạng hàm thời gian[19] 14 Hình 3: Đường cong tính phát triển cường độ hai loại xi măng Pooc lăng nghiền khoảng thời gian khác máy nghiền[19] 15 Hình 4: Đường cong tính phát triển cường độ hai loại xi măng Pooc lăng nghiền đến độ mịn Blaine máy nghiền khác nhau[19] 15 Hình 5: Phân phối kích cỡ hạt hai loại xi măng nghiền khoảng thời gian khác máy nghiền[19] 16 Hình 6: Phân phối kích cỡ hạt hai loại xi măng nghiền đến độ mịn Blaine hai máy nghiền khác nhau[19] 16 Hình 7: Cơ chế phá hủy vật[5] 18 Hình 8: Phá vỡ va đập[5] 19 Hình 9: Phá vỡ nén ép, cắt[5] 19 Hình 10: Phá vỡ mài mịn[5] 19 Hình 11: Điện tích xi măng nguyên liệu thành phần nó[18] 22 Hình 12: Khả nghiền S=xỉ; KL=clinker; tr=trass K=đá vơi[18] 22 Hình 13: Phân bố tích lũy khối lượng xi măng đá vôi với hàm lượng đá vôi 12% 23 Hình 14: Phân bố cỡ hạt nghiền lẫn clinker/xỉ clinker/đá vôi với tỷ diện Blaine tương đương[18] 23 Hình 15: Sơ đồ quy trình thí nghiệm 33 Hình 16: Biểu đồ độ mịn cấu tử nghiền thời gian 28 phút 40 Hình 17: Độ mịn xi măng nghiền chung nghiền riêng 42 viii 40.00 40.00 39.300 38.500 37.200 35.00 Cường độ (MPa) 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 19.100 10.4600 21.600 20.600 10.8800 10.8200 29.600 29.300 28.200 27.500 21.900 11.3400 5.00 00 P40-40 P40-42 P40-44 P40-46 Mẫu R1 R3 R7 R28 Hình 38: Ảnh hưởng độ mịn đến cường độ xi măng PCB40 Hình 38 biểu đồ quan hệ độ mịn Blaine với cường độ xi măng PCB40 Cường độ ngày tăng từ 10,5 Mpa đến 11,3 Mpa, cường độ ngày tăng từ 19,1 Mpa đến 21,9 Mpa, cường độ ngày tăng từ 27,5 Mpa đến 29,6 Mpa, cường độ 28 ngày tăng từ 37,2 Mpa đến 40,0 Mpa Từ kết cho thấy tăng độ mịn Blaine từ 4000 cm2/g đến 4600 cm2/g cường độ ngày tăng 0,8 Mpa (tăng 7,6%), ngày tăng 2,8 Mpa (tăng 14,6%), ngày tăng 2,1 Mpa (tăng 7,6%), 28 ngày tăng 2,8 Mpa (tăng 7,5%) Vì theo 1.3.3 độ sâu hydrat hố hàm thời gian, 28 ngày độ sâu phản ứng từ 3-4 µm (bảng 1) hạt có kích thước từ 6-8 µm phản ứng hết nghiền mịn Blaine từ 4000 cm2/g đến 4600 cm2/g độ mịn sót sàng R45 giảm từ 25,0% đến 22,9% (bảng 18), số đồng dạng hạt (n) không thay đổi dao động từ 1,15 đến 1,16, cỡ hạt đặc trưng giảm từ 26,81 µm xuống 22,97 µm (bảng 29) cho thấy PBCH xi măng không thay đổi nghiền mịn, chủ yếu đạt dịch chuyển song song từ phải sang trái thể 69 hình 37, lượng hạt mịn 20µm, 45µm tăng tăng Blaine, cường độ ngày, ngày, ngày 28 ngày tăng theo kết phân tích hình 36 hàm lượng C3A R45 giảm tăng Blaine nên tốc độ phát triển cường độ từ ngày tới ngày tăng cường độ ngày, 28 ngày để đạt cường độ 28 ngày số đồng dạng hạt (n) 1,16 cỡ hạt đặc trưng 22,97 µm 70 KẾT LUẬN Trong cấp phối xi măng, khả nghiền mịn cấu tử không đồng nhất: Khi nghiền riêng, clinker cấu tử dễ nghiền qua sàng 45µm sàng 90µm nhất, song lại cấu tử đạt Blaine thấp Điều chứng tỏ chế mài mịn máy nghiền bi thí nghiệm tác động nhiều lên cấu tử pozzolan, thạch cao đá vơi, giải thích thêm cấu tử yêu cầu Blaine xi măng cao Tăng độ mịn, lượng nước tiêu chuẩn tăng không nhiều, làm rút ngắn thời gian đông kết mẫu xi măng PCB50 PCB40, tăng cường độ ngày tuổi, đáng lưu ý tăng mịn đóng góp hạt mịn C3A tăng nhiều so với hạt mịn C4AF Khi cấp phối 83% clinker, 5% thạch cao, 12% đá vôi nghiền độ mịn sót sàng 45µm ≤ 22,3%, số đồng dạng hạt (n) 1,22 cỡ hạt đặc trưng 20,23 µm ta cường độ 28 ngày đạt 50 Mpa Khi cấp phối 64% clinker, 4% thạch cao, 10% đá vơi, 22% đá pozzolan nghiền độ mịn sót sàng 45µm ≤ 22,9 số đồng dạng hạt (n) 1,16 cỡ hạt đặc trưng 22,97 µm ta cường độ 28 ngày đạt 40 Mpa 71 KIẾN NGHỊ Thống kê phụ thuộc tiêu lý xi măng công nghiệp vào phân bố cỡ hạt số đồng dạng hạt cỡ hạt đặc trưng, tiến tới áp dụng phương pháp đánh giá độ mịn thông qua thành phần hạt vào kiểm sốt sản xuất cơng nghiệp Thử nghiệm ảnh hưởng độ mịn đến tính chất lý xi măng có sử dụng chất trợ nghiền cấp phối nghiên cứu 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO TCVN 2682: 2009 (2009), Xi măng Pooc lăng - Yêu cầu kỹ thuật, Hà Nội TCVN 10825:2015 (2015), Xác định phân bố cỡ hạt bột gốm phương pháp nhiễu xạ Laze, Hà Nội Tạ Ngọc Dũng (2015), Bài giảng Công nghệ Sản xuất Xi măng Pc lăng, chủ biên, Bộ mơn Cơng Nghệ Vật Liệu Silicat - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TS Tạ Ngọc Dũng (2015), Bài giảng Công nghệ Sản xuất Xi măng Poóc lăng (tài liệu tham khảo lớp cao học FICO), Hà Nội TS Tạ Ngọc Dũng (2016), Chuyên đề xi măng, Hà Nội Võ Đình Lương (2008), Hóa học cơng nghệ sản xuất xi măng, NXB Khoa học Kỹ thuật Mai Văn Thanh (2003), Nghiên cứu xi măng Pooc lăng bền Sun phát chứa Bari, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Hà Nội ThS Lưu Thị Hồng TS.Tạ Minh Hoàng Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần cỡ hạt đến hoạt tính xi măng, số 4/2006, (viện VLXD) TCVN 6260: 2009, "Xi măng Pooc Lăng hỗn hợp - Yêu cầu kỹ thuật" 10 Bùi Văn Chén (1984), Kỹ thuật sản xuất xi măng Pooc lăng chất kết dính 11 http://webmineral.com/data/Calcite.shtml#.Wb9KJbIjHIU 12 http://webmineral.com/data/Gypsum.shtml#.Wb9LG7IjHIU 13 http://webmineral.com/data/Hatrurite.shtml#.Wb9K1LIjHIU 14 http://webmineral.com/data/Larnite.shtml#.Wb9Kr7IjHIU 15 Võ Nguyên Hùng (2013), Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt phụ gia khống đến số tính chất xi măng Pooc lăng, Luận văn thạc sỹ 16 Soren W Jorgensen (2004), Cement grinding vertical roller mills versus ball mills, 13th Arab-International Cement Conference and Exhibition 17 So sánh nghiền riêng với nghiền lẫn (2013), (Viện VLXD), tập san TTKHKTXM số 1/2013 73 18 So sánh nghiền riêng với nghiền lẫn (2013), (Viện VLXD), tập san TTKHKTXM số 2/2013 19 Bjarne Osbaeck Vagn Johansen (1989), "Particle size distribution and rate of strength development of Portland cement", Journal of the American Ceramic Society 72(2), tr 197-201 74 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bảng số liệu phân tích PBCH mẫu P50-36 theo hệ thống LA-920 75 Phụ lục 2: Bảng số liệu phân tích PBCH mẫu P50-38 theo hệ thống LA-920 76 Phụ lục 3: Bảng số liệu phân tích PBCH mẫu P50-40 theo hệ thống LA-920 77 Phụ lục 4: Bảng số liệu phân tích PBCH mẫu P50-42 theo hệ thống LA-920 78 Phụ lục 5: Bảng số liệu phân tích PBCH mẫu P50-44 theo hệ thống LA-920 79 Phụ lục 6: Bảng số liệu phân tích PBCH mẫu P40-40 theo hệ thống LA-920 80 Phụ lục 7: Bảng số liệu phân tích PBCH mẫu P40-42 theo hệ thống LA-920 81 Phụ lục 8: Bảng số liệu phân tích PBCH mẫu P40-44 theo hệ thống LA-920 82 Phụ lục 9: Bảng số liệu phân tích PBCH mẫu P40-46 theo hệ thống LA-920 83 ... ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng iii độ mịn đến số tính chất lý xi măng Pooc lăng hỗn hợp PCB50 PCB40 sử dụng clinker FICO? ?? Đề tài nhằm mục tiêu xác định ảnh hưởng độ mịn đến tính chất hồ xi măng PCB50 PCB40. .. mịn đến số tính chất lý xi măng Pooc lăng hỗn hợp PCB50 PCB40 sử dụng clinker FICO? ?? nhằm khảo sát ảnh hưởng mối tương quan độ mịn Blaine, độ mịn sót sàng, 30 phân bố cỡ hạt tới tính chất lý xi. .. VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LIÊU THỊ NGỌC BÍCH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MỊN ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POOC LĂNG HỖN HỢP PCB50 VÀ PCB40 SỬ DỤNG