Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp phụ gia đá vôi puzoland đến các tính chất cơ lý của xi măng poóc lăng hỗn hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THANH TÙNG Nguyễn Thanh Tùng NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỖN HỢP PHỤ GIA ĐÁ VÔI – PUZOLAND ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POÓC-LĂNG HỖN HỢP KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC 2016B Hà Nội – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Thanh Tùng NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỖN HỢP PHỤ GIA ĐÁ VÔI – PUZOLAND ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG PC-LĂNG HỖN HỢP Chun ngành: Kỹ thuật Hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến sĩ Nguyễn Thành Đông Hà Nội – Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Thành Đông Các số liệu kết trình bày luận văn trung thực xác, số kết trích dẫn từ báo, sách công bố Các kết chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Tùng LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đặc biệt sâu sắc đến Tiến sĩ Nguyễn Thành Đông tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin chân thành cám ơn sở đào tạo, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi thời gian sở vật chất giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin cám ơn Lãnh đạo Viện Kỹ thuật Hóa học, q thầy Viện Kỹ thuật Hóa học mơn Hóa Silicat giúp đỡ động viên tơi q trình thực đề tài luận văn Cuối xin chân thành cám ơn lãnh đạo Tổng Công ty Công nghiệp Xi măng Việt Nam, Công ty Tư vấn Đầu tư Phát triển Xi măng, Công ty Cổ phần Xi măng Vicem Bút Sơn, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, Viện Vật liệu xây dựng, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp nhiệt tình giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập nghiên cứu MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Mục tiêu luận văn .2 Đối tượng nghiên cứu Chương TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XI MĂNG POÓC-LĂNG .4 1.1.1 Khái niệm xi măng poóc-lăng .4 1.1.2 Khái niệm xi măng poóc-lăng hỗn hợp 1.1.3 Thành phần clinker xi măng poóc-lăng .5 1.1.4 Phản ứng thủy hóa xi măng 1.1.5 Q trình hình thành tính chất lý đá xi măng 1.1.6 Các tính chất lý xi măng .10 1.2 PHỤ GIA XI MĂNG 14 1.2.1 Khái niệm phụ gia xi măng 14 1.2.2 Tính chất phụ gia xi măng 14 1.2.3 Một số loại phụ thường sử dụng .15 1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHỤ GIA ĐÁ VÔI 18 1.3.1 Khái niệm phân loại đá vôi 18 1.3.2 Các đặc trưng đá vôi 20 1.3.3 Đặc tính đá vơi việc sử dụng đá vôi sản xuất xi măng 21 1.4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PUZOLAND TỰ NHIÊN .23 1.4.1 Khái niệm phân loại puzoland 23 1.4.2 Các đặc trưng puzoland tự nhiên .24 1.4.3 Đặc tính puzoland tự nhiên dùng xi măng .24 1.5 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU DÙNG ĐÁ VƠI, PUZOLAND LÀM PHỤ GIA XI MĂNG 27 1.5.1 Nghiên cứu phụ gia đá vôi 27 1.5.2 Nghiên cứu phụ gia puzoland .28 1.5.3 Nghiên cứu hỗn hợp phụ gia đá vôi - puzoland 29 KẾT LUẬN CHUNG 29 Chương THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .30 2.1 NGUYÊN LIỆU VÀ DỤNG CỤ, THIẾT BỊ SỬ DỤNG .30 2.1.1 Nguyên liệu 30 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị .30 2.2 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 31 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 31 2.4 CHUẨN BỊ CÁC CẤP PHỐI NGHIÊN CỨU 32 2.4.1 Mẫu đối chứng (ĐC) 32 2.4.2 Mẫu pha phụ gia 32 2.4.3 Tỷ lệ thạch cao 32 2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .33 2.5.1 Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) 34 2.5.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 36 Chương KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC NGUYÊN LIỆU ĐẦU VÀO 38 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA HỖN HỢP ĐÁ VÔI XANH HỒNG SƠN, BAZAN MỎM CHANH ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG 44 3.2.1 Ảnh hưởng thành phần phụ gia đến độ mịn 44 3.2.2 Ảnh hưởng thành phần phụ gia đến lượng nước tiêu chuẩn .46 3.2.3 Ảnh hưởng thành phần phụ gia đến thời gian ninh kết .47 3.2.4 Ảnh hưởng thành phần phụ gia đến độ ổn định thể tích 49 3.2.5 Ảnh hưởng thành phần phụ gia đến cường độ 49 3.2.6 Khảo sát cấu trúc xi măng XRD SEM .54 Chương 4: KẾT LUẬN .59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học clinker Bảng 1.2: Thành phần khống clinker .6 Bảng 1.3: Phân loại đá vôi nguyên liệu làm vật liệu xây dựng .21 Bảng 1.4: Thành phần hóa học số loại puzoland tự nhiên 24 Bảng 2.1: Thành phần hóa clinker Vicem Bút Sơn……………………………30 Bảng 2.2: Thành phần khống clinker 30 Bảng 2.3: Thành phần cấp phối mẫu (% khô tuyệt đối) 33 Bảng 2.4: Các phương pháp phân tích mẫu nghiên cứu 33 Bảng 3.1: Thành phần hóa đá vôi xanh Hồng Sơn, (% khối lượng)……………….39 Bảng 3.2: Thành phần hóa độ hoạt tính bazan Mỏm Chanh 41 Bảng 3.3: Kích thước độ hoạt tính bazan Mỏm Chanh 41 Bảng 3.4: Nước tiêu chuẩn mẫu pha phụ gia .46 Bảng 3.5: Thời gian ninh kết mẫu pha phụ gia 47 Bảng 3.6: Độ ổn định thể tích mẫu pha phụ gia 49 Bảng 3.7: Cường độ mẫu pha phụ gia…………………………………… 49 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Vi cấu trúc hạt xi măng trình hidrat hóa .8 Hình 1.2: Mô tả độ rỗng đá xi măng 13 Hình 1.3: Vi ảnh cấu trúc đá vôi canxit (trái) cận cảnh tinh thể canxit (trái) 21 Hình 1.4: Vi ảnh cấu trúc puzoland tự nhiên 24 Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm………………………………………….31 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý phương pháp XRD (trái) máy XRD (phải) .35 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động (trái) máy SEM điển hình (phải) .36 Hình 3.1: Đá vơi xanh Hồng Sơn làm phụ gia xi măng……………………………38 Hình 3.2: Khai thác đá bazan Mỏm Chanh mỏ 40 Hình 3.3: Giản đồ XRD đá bazan Mỏm Chanh 42 Hình 3.4: Vi ảnh cấu trúc puzoland Hà Nam 43 Hình 3.5: Biểu đồ quan hệ độ mịn thành phần phụ gia 45 Hình 3.6: Biểu đồ quan hệ nước tiêu chuẩn thành phần phụ gia 46 Hình 3.7: Biểu đồ quan hệ thời gian ninh kết thành phần phụ gia .48 Hình 3.8: So sánh mức độ gia tăng cường độ độ tuổi R1 R3 mẫu 50 Hình 3.9: Biểu đồ so sánh mức độ gia tăng cường độ độ tuổi R3 R7 mẫu nghiên cứu 52 Hình 3.10: Biểu đồ so sánh mức độ gia tăng cường độ độ tuổi R7 R28 mẫu nghiên cứu 53 Hình 3.11: Ảnh SEM mẫu V20P15 độ tuổi ngày 54 Hình 3.12: Ảnh SEM mẫu V15P20 độ tuổi ngày .55 Hình 3.13: Cấu trúc mẫu V15P20 tuổi mẫu ngày .56 Hình 3.14: Cấu trúc mẫu V15P20 tuổi mẫu ngày .56 Hình 3.15: Cấu trúc mẫu V15P20 tuổi mẫu ngày .57 Hình 3.16: Cấu trúc mẫu V15P20 tuổi mẫu 28 ngày .57 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông MỞ ĐẦU Xi măng ngành công nghiệp hình thành sớm nước ta Ngày 25/12/1889, nhà máy xi măng bán đảo Đông Dương người Pháp khởi cơng xây dựng Hải Phịng Trải qua 130 năm hình thành phát triển, đến nước có khoảng 90 cơng ty, đơn vị trực tiếp sản xuất phục vụ sản xuất xi măng, cung cấp thị trường hàng hàng chục triệu xi măng loại, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa mà xuất nhiều quốc gia khác giới Công nghiệp xi măng đóng góp phần khơng nhỏ vào tốc độ tăng trưởng kinh tế Việt Nam, thuộc lĩnh vực xác định chủ lực chiến lược phát triển kinh tế xã hội đất nước Trong công nghệ sản xuất xi măng, nguyên liệu sử dụng nhiều đá vôi, hai công đoạn chế tạo bột phối liệu phụ gia nghiền Do đặc điểm địa chất, Việt Nam nước có nguồn đá vơi dồi trữ lượng Theo Báo cáo “Quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến sử dụng khoáng sản làm vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020” (phần khoáng sản xi măng Thủ tướng phê duyệt Quyết định số 105/2008/QĐ-TTg ngày 28/7/2008 Quyết định số 1065/QĐ-TTg ngày 9/7/2010 phê duyệt điều chỉnh, bổ sung Quy hoạch thăm dị, khai thác sử dụng khống sản làm xi măng Việt Nam đến năm 2020) thì: Tổng tài nguyên đá vôi làm nguyên liệu cho sản xuất xi măng Việt Nam lớn, trữ lượng khả dụng khoảng 44,739 tỷ Cùng với đá vôi, loại đá bazan phong hóa, puzoland tự nhiên nguyên liệu thiếu việc sản xuất xi măng Khác với đá vôi, puzoland thường sử dụng làm phụ gia nghiền, tỷ lệ sử dụng thấp nhiều so với đá vôi Tuy nhiên, puzoland lại có có vai trị quan trọng, khơng làm giảm lượng clinker tiêu thụ mà cịn góp phần nâng cao chất lượng xi măng, HVTH: Nguyễn Thanh Tùng Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đơng đạt trì tiêu chất lượng cho xi măng thành phẩm mà có ngun liệu khác làm Về mặt kinh tế, việc sử dụng puzoland làm phụ gia nghiền mang lại hiệu kinh tế cao cho đơn vị sản xuất Do có mặt cấp phối nghiền, puzoland thay phần clinker nên điều góp phần bảo vệ mơi trường, biết rằng, bình quân, việc nung luyện clinker xi măng phát thải mơi trường khoảng 1,3÷1,5 CO2 Nghiên cứu tìm giải pháp để đưa đồng thời đá vôi puzoland vào xi măng với vai trị phụ gia cơng đoạn nghiền vừa cải thiện số tính chất xi măng, vừa giảm tỉ lệ sử dụng clinker cấp phối, nhằm ổn định, nâng cao chất lượng giảm giá thành xi măng Ngoài ra, dùng puzoland làm phụ gia cịn góp phần bảo vệ mơi trường gián tiếp giảm lượng đá vôi, than đá sử dụng để nung luyện clinker, hạn chế khai thác tài nguyên thiên nhiên Vì vậy, lựa chọn đề tài“Nghiên cứu ảnh hưởng hỗn hợp phụ gia đá vôi – puzoland đến tính chất lý xi măng pc-lăng hỗn hợp” mang tính khoa học, lại vừa mang tính ứng dụng cao cho cơng ty sản xuất xi măng Mục tiêu luận văn  Đánh giá ảnh hưởng đá vơi puzoland đến tính chất lý xi măng poóc-lăng hỗn hợp, bao gồm: Thời gian ninh kết; Độ dẻo; Độ ổn định thể tích; Cường độ kháng nén;  Xác định tỷ lệ đá vôi/puzoland tối ưu cấp phối phụ gia;  Nghiên cứu tương hỗ đá vôi với puzoland (nếu có) đến chất lượng xi măng có mặt cấu tử lại Đối tượng nghiên cứu Để thực mục tiêu trên, luận văn triển khai nội dung nghiên cứu chủ yếu sau: HVTH: Nguyễn Thanh Tùng Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đơng có xu hướng tăng dần, nước tiêu chuẩn mẫu V25P10 với có mặt 10% puzoland tăng nhẹ lên đến 27,0%, mẫu V10P25 đạt 27,0% Khi khơng có mặt phụ gia đá vơi, đồng thời puzoland dùng đến 35% (mẫu V0P35) nước tiêu chuẩn đạt 27,5% Theo quy luật biến đổi chung thấy tăng dần tỷ lệ puzoland, giảm dần tỷ lệ đá vơi phối liệu xi măng lượng nước tiêu chuẩn có xu hướng tăng nhẹ Kết phù hợp với nghiên cứu đề cập đến phần tổng quan đề tài Khoảng dao động tỷ lệ nước tiêu chuẩn mẫu nằm khoảng dao động thông thường mẫu xi măng, khơng có khác biệt q lớn, khơng có giá trị cao, thấp đột biến Như thấy ngồi việc khẳng định xu hướng đá vôi làm giảm nhu cầu nước, puzoland làm tăng nhu cầu nước xi măng tỷ lệ cấp phối phụ gia nghiên cứu khơng có ảnh hưởng rõ rệt khác đến tiêu nước tiêu chuẩn xi măng 3.2.3 Ảnh hưởng thành phần phụ gia đến thời gian ninh kết Bảng 3.5: Thời gian ninh kết mẫu pha phụ gia Mẫu Thời gian ninh kết, phút Bắt đầu Kết thúc V35P0 195 280 V30P5 215 265 V25P10 200 315 V20P15 170 300 V15P20 165 325 V10P25 150 315 V5P30 165 295 V0P35 185 325 HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 47 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông Biểu đồ quan hệ thời gian ninh kết thành phần phụ gia 350 thời gian, phút 300 250 200 B.đầu 150 K.thúc 100 50 V35P0 V30P5 V25P10 V20P15 V15P20 V10P25 V5P30 V0P35 Hình 3.7: Biểu đồ quan hệ thời gian ninh kết thành phần phụ gia Nhận xét:  Thời gian ninh kết mẫu ổn định hợp lý, khơng có khác biệt lớn Những mẫu có tỷ lệ đá vơi lớn (V35P0; V30P5) có xu hướng bắt đầu ninh kết muộn kết thúc ninh kết sớm Tuy nhiên điều bất thường đảm bảo thời gian thi cơng theo quy định TCVN 6260:2009  Khi tỷ lệ đá vơi giảm dần, tỷ lệ puzoland tăng dần thời gian ninh kết mẫu nghiên cứu thay đổi theo xu hướng hợp lý hơn: thời gian bắt đầu giảm, thời gian kết thúc tăng  Những biến động không lớn đột biến, dấu hiệu cho thấy có ảnh hưởng thành phần phụ gia đến thời gian ninh kết mẫu nghiên cứu Nói cách khác, khẳng định cấp phối phụ gia nghiên cứu khơng có tác động làm ảnh hưởng đến thời gian ninh kết mẫu HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 48 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông 3.2.4 Ảnh hưởng thành phần phụ gia đến độ ổn định thể tích Bảng 3.6: Độ ổn định thể tích mẫu pha phụ gia Mẫu Độ ổn định thể tích, mm V35P0 1,0 V30P5 1,0 V25P10 1,0 V20P15 1,0 V15P20 1,0 V10P25 1,0 V5P30 1,0 V0P35 1,0 Nhận xét:  Độ ổn định thể tích mẫu pha phụ gia có giá trị từ 0,75÷1,0mm, hồn tồn bình thường, khơng có giá trị bất thường, khơng có dấu hiệu phụ thuộc vào thành phần phụ gia mẫu  Như vậy, tỷ lệ đá vôi puzoland phụ gia khơng ảnh hưởng đến độ ổn định thể tích mẫu xi măng 3.2.5 Ảnh hưởng thành phần phụ gia đến cường độ Bảng 3.7: Cường độ mẫu pha phụ gia Mẫu Cường độ chịu nén, Mpa R1 R3 R7 R28 ĐC 16,22 23,3 32,24 52.43 V35P0 10,3 14,5 20,6 32,2 V30P5 10,42 15,52 22,32 34,12 V25P10 11,02 16,32 23,42 35,82 V20P15 11,68 15,88 23,08 36,18 V15P20 12,34 16,34 25,64 42,54 HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 49 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông V10P25 12,75 16,85 23,65 38,85 V5P30 13,4 17,00 24,2 39,20 V0P35 13,32 17,12 24,12 38,22 Cường độ tiêu Cơ lý có nhiều biến động mẫu nghiên cứu Những phân tích tập trung làm rõ thay đổi cường độ mẫu theo thời gian (tuổi mẫu) tỷ lệ cấu tử phụ gia Theo cấp phối nghiên cứu, tạm chia mẫu chứa phụ gia thành nhóm với tên gọi tắt sau: o Nhóm “đá vơi”: mẫu mà thành phần phụ gia có tỷ lệ đá vơi lớn tỷ lệ puzoland Đó mẫu: V35P0, V30P5, V25P10, V20P15; o Nhóm “puzoland”: mẫu mà thành phần phụ gia có tỷ lệ puzoland lớn tỷ lệ đá vơi Đó mẫu: V15P20; V10P25; V5P30; V0P35 % tăng cường độ 18 60.00 16 48.94 48.09 50.00 Cường độ, MPa 14 12 40.00 40.78 10 35.96 32.41 R3 28.53 32.16 R1 30.00 % 26.87 20.00 10.00 0.00 V35P0 V30P5 V25P10 V20P15 V15P20 V10P25 V5P30 V0P35 So sánh mức độ gia tăng cường độ từ R1-R3 mẫu Hình 3.8: So sánh mức độ gia tăng cường độ độ tuổi R1 R3 mẫu HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 50 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông Nhận xét:  Theo dõi, so sánh tốc độ tăng cường độ tuổi sớm mẫu (R1 R3) nhận thấy:  Nhóm mẫu “đá vơi” có tỷ lệ (%) tăng R3 (so với R1) mạnh nhóm mẫu “puzoland” 04 mẫu có tốc độ tăng R3 cao mẫu thuộc nhóm “đá vơi” Điều phù hợp với nghiên cứu dẫn phần trước Đề tài khẳng định rằng, đá vơi góp phần làm tăng độ tuổi sớm mẫu;  Trong số mẫu “đá vơi” mẫu khơng chứa puzoland (V35P0) mẫu chứa nhiều puzoland (V20P15) có tốc độ tăng R3 thấp mẫu lại (V30P5, V25P10) Điều cho thấy tác động làm tăng cường độ tuổi sớm đá vơi mạnh có mặt đồng thời puzoland, tỷ lệ puzoland phải mức nhỏ đáng kể so với đá vôi, tức đá vơi phải thành phần Nếu chênh lệch khơng nhiều, tác động lại khơng cịn mạnh  Vậy, sử dụng hỗn hợp đá vôi + puzoland làm phụ gia xi măng với tỷ lệ 35%, mong muốn đạt tốc độ tăng cường độ từ ngày tuổi lên ngày tuổi (R1 lên R3) cao nhất, nên sử dụng thành phần cấp phối phụ gia là: đá vôi + puzoland = 30+5 25+10 Tính theo % puzoland phụ gia, nên sử dụng cấp phối chứa từ 15÷30% puzoland với 70÷85% đá vơi cho cường độ sớm cao HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 51 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông % tăng cường độ 30 60.00 56.92 Cường độ, MPa 25 50.00 42.07 43.81 20 43.50 45.34 40.36 42.35 40.89 15 40.00 30.00 R3 R7 % 10 20.00 10.00 0.00 V35P0 V30P5 V25P10 V20P15 V15P20 V10P25 V5P30 V0P35 So sánh mức độ gia tăng cường độ từ R3 đến R7 mẫu Hình 3.9: Biểu đồ so sánh mức độ gia tăng cường độ độ tuổi R3 R7 mẫu nghiên cứu Theo dõi thay đổi cường độ từ tuổi mẫu ngày lên ngày có thay đổi Nhóm mẫu “đá vơi” có tốc độ tăng cường độ (R3-R7) cao nhóm mẫu “puzoland” chênh lệch giảm so với tốc độ tăng R1-R3 Như vậy, khả làm tăng cường độ ngày tuổi nhóm “đá vơi” chậm lại, nhóm “puzoland” tăng lên, dù thấp nhóm “đá vơi” khơng q nhiều Đặc biệt, mẫu V15P20 có tốc độ tăng từ R3 lên R7 cao nhất, cao hẳn tất mẫu lại khoảng 10% Điều cho thấy tỷ lệ cấp phối này, mẫu có tốc độ tăng cường độ (R3-R7) cao nhất, tức ảnh hưởng tương quan tỷ lệ đá vôi – puzoland đến cường độ tuổi sớm mẫu đạt cực đại HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 52 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông % tăng cường độ 45 40 65.91 70.00 61.98 58.46 56.76 56.31 52.87 35 64.27 52.95 60.00 Cường độ, MPa 50.00 30 40.00 25 R7 20 30.00 R28 % 15 20.00 10 10.00 0.00 V35P0 V30P5 V25P10 V20P15 V15P20 V10P25 V5P30 V0P35 So sánh mức độ gia tăng cường độ từ R7 đến R28 mẫu Hình 3.10: Biểu đồ so sánh mức độ gia tăng cường độ độ tuổi R7 R28 mẫu nghiên cứu Ở độ tuổi muộn (R28), tác động đến cường độ đá vơi puzoland có đảo chiều Nhóm mẫu “đá vơi” có tốc độ tăng cường độ (R7-R28) thấp nhóm mẫu “puzoland” khoảng 10% Diễn biến phù hợp với nghiên cứu dẫn rằng, puzoland phụ gia có tác động làm tăng cường độ tuổi muộn mẫu, khơng phải đá vơi Mẫu V15P20 có tốc độ tăng từ R7 lên R28 cao Như kết luận rằng, dùng 15% đá vơi + 20% puzoland cho tốc độ phát triển cường độ nhanh tuổi mẫu sớm tuổi mẫu muộn Về giá trị cường độ, mẫu có R3, R7 R28 cao nhất, cịn R1 xếp thứ tổng số mẫu pha phụ gia Ngồi ra, nhóm mẫu “puzoland”, mẫu V0P35 có tốc độ tăng cường độ thấp Như là, cường độ tuổi sớm, đá vơi có tác động mạnh có thêm puzoland, cường độ tuổi muộn, puzoland có tác động mạnh có HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 53 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông mặt đá vôi Cụ thể, nên sử dụng từ 30÷45% đá vơi với 55÷70% puzoland cho cường độ tuổi muộn cao, tỷ lệ cấp phối tối ưu 43% đá vôi xanh Hồng Sơn + 57% bazan Mỏm Chanh cho R28 cao 3.2.6 Khảo sát cấu trúc xi măng XRD SEM Từ số liệu, phân tích, nhận xét nêu, thấy đá vơi puzoland có mối tương hỗ lẫn trình ảnh hưởng đến cường độ mẫu độ tuổi Xu hướng tác động cấu tử mạnh có thêm có mặt cấu tử kia, với tỷ lệ thiểu số Để tìm hiểu chế tác động tương hỗ này, Đề tài tiến hành chụp SEM số mẫu Kết cho thấy: Hình ảnh chụp SEM mẫu V20P15 độ tuổi ngày cho thấy cấu trúc mẫu xốp, với nhiều lỗ rỗng Các tinh thể ettringite dạng hình que xuất với mật độ thưa thớt, phân bố rải rác cấu trúc Hình 3.11: Ảnh SEM mẫu V20P15 độ tuổi ngày Trong đó, mẫu V15P20 (3 ngày) có cấu trúc sít đặc hẳn, tinh thể ettringite phát triển mạnh, phân bố dày đặc có kích thước lớn Nhờ vậy, mẫu cho R3 cao HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 54 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đơng Hình 3.12: Ảnh SEM mẫu V15P20 độ tuổi ngày Gel Canxi Silicat Hydrat (CSH) hình thành từ phản ứng thủy hóa Alit clinker phản ứng pozzolanic pozzolans (nhóm vật liệu silic silic alumi): 2Ca3SiO5 + 7H2O → 3CaO·SiO2·4H2O + 3Ca(OH)2 Ca(OH)2 + H4SiO4 → CaH2SiO4·2H2O (CSH) Ở đây, pozzolans puzoland phụ gia Sự có mặt cấu tử thúc đẩy phản ứng hình thành CSH theo phản ứng trên, làm khung cho cấu trúc mẫu, tạo cường độ Tác động mạnh, yếu khác mẫu tùy thuộc vào tương quan tỷ lệ clinker - đá vơi – puzoland Và phân tích trên, độ tuổi ngày mẫu V15P20 tối ưu Ở thành phần phụ gia (15% puzoland + 20% đá vôi), tương hỗ puzoland với đá vơi có lợi cho cường độ mẫu Để đánh giá trình phát triển cường độ, Đề tài chụp SEM mẫu V15P20 độ tuổi: – – – 28 ngày HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 55 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đơng Hình 3.13: Cấu trúc mẫu V15P20 tuổi mẫu ngày Hình 3.14: Cấu trúc mẫu V15P20 tuổi mẫu ngày HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 56 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông Hình 3.15: Cấu trúc mẫu V15P20 tuổi mẫu ngày Hình 3.16: Cấu trúc mẫu V15P20 tuổi mẫu 28 ngày HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 57 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đơng Từ hình ảnh SEM mẫu độ tuổi khác nêu trên, thấy diễn biến phát triển cường độ phụ thuộc nhiều vào cấu trúc thành phần khoáng mẫu Cụ thể là:  R1: Tinh thể ettringite hình que xuất với mật độ thưa thớt, phân bố rải rác cấu trúc Còn chứa nhiều lỗ xốp  R3: Cấu trúc sít đặc lỗ rỗng giảm Tinh thể ettringite dày đặc, đan xen thành khung Các tinh thể dạng xuất hiện, chồng lấn thành lớp Bắt đầu xuất tinh thể hình cầu  R7: Tinh thể ettringite hoàn toàn nằm cấu trúc nên khơng cịn quan sát thấy nữa, chứng tỏ cấu trúc phát triển đầy đủ q trình hồn thiện Tinh thể hình chủ đạo, tạo lên cấu trúc sít đặc cho mẫu Lỗ xốp giảm mạnh so với độ tuổi trước  R28: Các tinh thể hình cầu đa giác chiếm đa số HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 58 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông Chương 4: KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu, đến kết luận sau đây:  Đá vơi puzoland tự nhiên sử dụng làm phụ gia cho xi măng poóc-lăng hỗn hợp;  Khi sử dụng đồng thời, hỗn hợp đá vôi – puzoland tự nhiên khơng có tác động đến thời gian ninh kết, nước tiêu chuẩn, độ ổn định thể tích xi măng  Hỗn hợp đá vơi – puzoland tự nhiên có ảnh hưởng làm tăng tốc độ phát triển cường độ tuổi sớm tuổi muộn xi măng  Ở độ tuổi sớm: sử dụng cấp phối chứa từ 15÷30% puzoland với 70÷85% đá vơi cho tốc độ phát triển cường độ sớm cao  Ở độ tuổi muộn: sử dụng từ 30÷45% đá vơi với 55÷70% puzoland cho tốc độ phát triển cường độ tuổi muộn cao  Cấp phối tối ưu 43% đá vôi xanh Hồng Sơn + 57% bazan Mỏm Chanh Cấp phối cho tốc độ tăng cường độ tất tuổi mẫu nghiên cứu (R1-R3-R7-R28) cao, giá trị cường độ kháng nén độ tuổi cao, R7 R28 cao so với mẫu khác HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 59 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông TÀI LIỆU THAM KHẢO Influence of various amounts of limestone powder on performance of Portland limestone cemrnt concretes, Ali A.Ramezanianpoura, E.Ghiasvandb, I Nicksereshtb, M Mahdikhanib, F Moodib; aHead of Concrete Technology and Durability Research Center, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran; bDepartment of Civil Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran; Limestone filler cement in low w/c concrete: A rational use of energy, V Bonavetti, H Donza, G Menéndez, O Cabrera, EF Irassar - Departamento de Ingenierıa Civil, Facultad de Ingenierıa, Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires, Argentina Limestone-filled pozzolanic cement; M Heikal a, *, H El-Didamony b , M.S Morsy c; a Institute of Efficient Productivity, Zagazig University, Zagazig, Egypt; b Faculty of Science, Zagazig University, Zagazig, Egypt; c Building Research Center, PO Box, 1770, Cairo, Egypt; Mechanical properties and durability of mortar and concretecontaining natural pozzolana and limestone blended cements; M Ghricia, S Kenaib,* , M Said-Mansourc; aCivil Engineering Department, University of Chlef, Algeria; bGeomaterials Laboratory, Civil Engineering Department, University of Blida, P.O Box 270, Blida, Algeria; cCivil Engineering Department, University of Tiaret, Algeria; Portland-limestone cements Their properties andhydration compared to those of other composite cements; N Voglisa, G Kakalia, E Chaniotakisb, S Tsivilisa; a Labs of Inorganic and Analytical Chemistry, Department of Chemical Engineering, National Technical University of Athens,9 Heroon Polytechniou St., Athens 15773, Greece; b Research and Quality Department, Kamari Plant, Titan Cement Company S.A., P.O Box 18, 19200 Elefsina, Attica, Greece; HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 60 Luận văn Thạc sĩ CBHD: Ts Nguyễn Thành Đông Influence of volcanic originated natural materials as additives onthe setting time and some mechanical properties of concrete; A.C Aydin * , R Guăl; Atatuărk University, Engineering Faculty, Department of Civil Engineering, 25240 Erzurum, Turkey; Pozzolanic Cements*; Franco Massazza, Italcementi, Via G Camozzi 124, 24100 Bergamo, Italy; Kỹ thuật sản xuất xi măng Pooclăng chất kết dính; PGS Bùi Văn Chén, Bộ mơn CNVL Silicat, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội; Nghiền xi măng – Năng suất, Chất lượng (Volume 1);Bộ môn CNVL Silicat, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội;- 2013; 10 Trần Nghi (Tác giả) 2003 Thạch học đá trầm tích Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội; 11 Đề tài: “Nghiên cứu sử dụng đá bazan Mỏm Chanh (Hà Nam) làm phụ gia xi măng” - Công ty Khống chất cơng nghiệp Cơ khí (Tổng Cơng ty Khoáng sản Việt Nam), 1999 HVTH: Nguyễn Thanh Tùng 61 ... hình thành tính chất lý đá xi măng 1.1.6 Các tính chất lý xi măng .10 1.2 PHỤ GIA XI MĂNG 14 1.2.1 Khái niệm phụ gia xi măng 14 1.2.2 Tính chất phụ gia xi măng 14... MỘT SỐ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU DÙNG ĐÁ VƠI, PUZOLAND LÀM PHỤ GIA XI MĂNG 1.5.1 Nghiên cứu phụ gia đá vôi Trong nghiên cứu sử dụng đá vôi thay cho xi măng tỷ lệ tăng dần 0% - 5% - 10% - 15% - 20%... Nghiên cứu hỗn hợp phụ gia đá vôi - puzoland Một hỗn hợp phụ gia gồm cấu tử: đá vôi puzoland tự nhiên M.Ghrici, S.Kenai M.Said-Mansour nghiên cứu [4] Chất kết dính xi măng Pclăng thay đến 20% đá vôi