Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp phụ gia thạch cao đá vôi đến tính chất cơ lý của xi măng pooclăng hỗn hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VĂN TÍN NGUYỄN VĂN TÍN KỸ THUẬT HÓA HỌC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỖN HỢP PHỤ GIA THẠCH CAO – ĐÁ VƠI ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POOCLĂNG HỖN HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HĨA HỌC KHỐ 2016B Hà Nội – Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VĂN TÍN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỖN HỢP PHỤ GIA THẠCH CAO – ĐÁ VƠI ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POOCLĂNG HỖN HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TSKH NGUYỄN ANH DŨNG Hà Nội – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn công trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn khoa học PGS.TSKH Nguyễn Anh Dũng Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Nguyễn Văn Tín LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin chân thành cám ơn PGS.TSKH Nguyễn Anh Dũng người trực tiếp hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Với lời dẫn, tài liệu, tận tình hướng dẫn lời động viên thầy giúp vượt qua nhiều khó khăn q trình thực luận văn Tôi xin cám ơn Ban lãnh đạo, đồng nghiệp phịng Thí nghiệm - Cơng ty Cổ phần xi măng VICEM Bút Sơn tạo điều kiện thuận lợi để tơi học tập nghiên cứu hồn thiện đề tài Tôi xin cám ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ vật liệu Silicat – Viện Kỹ thuật hóa học – Trường Đại học Bách khoa Hà Nôi tạo điều kiện, giúp đỡ, truyền dạy kiến thức quý báu, kiến thức hữu ích giúp nhiều thực nghiên cứu Mặc dù nỗ lực luận văn tơi khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế thời gian kinh nghiệm Vì tơi mong đóng góp ý kiến Thầy, Cô để đồ án tốt nghiệp hồn thiện Tơi xin chân thành cám ơn Học viên Nguyễn Văn Tín Trang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm: 1.2 Quá trình hydrat đóng rắn xi măng Poóc lăng 1.2.1 Các phản ứng hydrat hoá khoáng clanhke xi măng Pooc lăng 1.2.2 Sự hydrat hố xi măng Pc lăng: 15 1.2.3 Quá trình đóng rắn xi măng Pc lăng: 16 1.3 Phụ gia xi măng 17 1.3.1 Khái niệm: 17 1.3.2 Phân loại phụ gia xi măng: 17 1.4 Thạch cao 20 1.4.1 Tổng quan thạch cao: 20 1.4.2 Q trình hydrat hóa xi măng Poóc lăng có mặt ion SO42¯ 24 1.5 Đá vôi 29 1.5.1 Tổng quan đá vôi: 29 1.5.1 Quá trình hydrat hóa đóng rắn xi măng Poóc lăng có đá vơi 30 1.5.2 Sự hình thành cấu trúc đá xi măng có mặt Cacbonat 31 1.6 Tình hình nghiên cứu nước nước: 32 1.6.1 Tình hình nghiên cứu nước: 32 1.6.2 Tình hình nghiên cứu quốc tế: 33 CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1 Mục tiêu: 36 Trang 2.2 Nội dung: 36 2.3 Các phương pháp nghiên cứu: 36 2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm 36 2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu 37 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 45 3.1 Nguyên liệu chuẩn bị mẫu nghiên cứu 45 3.1.1 Clanhke: 45 3.1.2 Đá vôi: 46 3.1.3 Thạch cao: 48 3.1.4 Hoá chất, thiết bị sử dụng nghiên cứu: 50 3.1.5 Thiết kế bảng cấp phối thực nghiệm: 50 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng hỗn hợp phụ gia Thạch cao – Đá vơi đến tính chất lý xi măng hỗn hợp 52 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng đến Nước tiêu chuẩn: 52 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng đến Thời gian đông kết: 54 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng đến độ ổn định thể tích: 56 3.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng đến độ chảy: 58 3.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng đến độ hút nước: 60 3.2.6 Nghiên cứu ảnh hưởng đến cường độ nén: 61 3.3 Kết nghiên cứu cấu trúc đá xi măng ảnh HVĐT (SEM): 70 KẾT LUẬN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT HVĐT (SEM): Hiển vi điện tử XRD: Nhiễu xạ tia X MKN: Mất nung TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam PLC: Xi măng Pooc lăng đá vôi XMPL: Xi măng Pooc lăng T.Cao: Thạch cao ĐV: Đá vôi Trang DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sự thay đổi tốc độ mức độ hydrat hoá tinh thể C3S nghiền mịn 10 Hình 1.2: Các tinh thể hydro canxi silicat tạo thành bề mặt hạt C3S 11 Hình 1.3: Mỏ khai thác thạch cao .21 Hình 1.4: Mối liên hệ pha hydroxit –AFm monosulfoaluminate 25°C 27 Hình 1.5: Độ thấm hút sunphat C-S-H .28 Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm 37 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý làm việc Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 43 Hình 3.1: Phân bố dải cỡ hạt Clanhke nghiền 45 Hình 3.2 : Phân bố dải cỡ hạt đá vôi nghiền .47 Hình 3.3: Phân bố dải cỡ hạt thạch cao nghiền 49 Hình 3.4: Quan hệ lượng nước tiêu chuẩn hàm lượng Thạch cao – Đá vơi .53 Hình 3.5: Quan hệ Thời gian bắt đầu đông kết hàm lượng Thạch cao – Đá vơi 55 Hình 3.6: Quan hệ Thời gian kết thúc đông kết hàm lượng Thạch cao – Đá vôi.55 Hình 3.7: Quan hệ Độ ổn định thể tích hàm lượng Thạch cao – Đá vôi 57 Hình 3.8: Quan hệ Độ chảy hàm lượng Thạch cao – Đá vơi 59 Hình 3.9: Quan hệ độ hút nước hàm lượng Thạch cao – Đá vơi 61 Hình 3.10: Quan hệ Cường độ 01 ngày hàm lượng Thạch cao – Đá vơi .62 Hình 3.11: Quan hệ Cường độ 03 ngày hàm lượng Thạch cao – Đá vơi .64 Hình 3.12: Quan hệ Cường độ 07 ngày hàm lượng Thạch cao – Đá vôi .66 Hình 3.13: Quan hệ Cường độ 14 ngày hàm lượng Thạch cao – Đá vôi 67 Hình 3.14: Quan hệ Cường độ 28 ngày hàm lượng Thạch cao – Đá vôi 68 Hình 3.15: Tốc độ phát triển cường độ theo ngày tuổi mẫu .69 Hình 3.16: Ảnh HVĐT mẫu đá xi măng sau ngày hydrat hố 71 Hình 3.17: Ảnh HVĐT mẫu đá xi măng sau 28 ngày hydrat hoá 71 Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Phân loại phụ gia hoạt tính .18 Bảng 3.1: Thành phần khoáng hoá Clanhke 45 Bảng 3.2: Dải cỡ hạt Clanhke nghiền 46 Bảng 3.3: Thành phần hố đá vơi 46 Bảng 3.4: Dải cỡ hạt đá vôi nghiền 47 Bảng 3.5: Thành phần hoá thạch cao .48 Bảng 3.6: Dải cỡ hạt thạch cao nghiền 49 Bảng 3.7: Bảng cấp phối nghiên cứu .50 Bảng 3.8: Kết thực nghiệm đo lượng nước tiêu chuẩn 52 Bảng 3.9: Kết thực nghiệm đo Thời gian đông kết xi măng 54 Bảng 3.10: Kết thực nghiệm đo độ ổn định thể tích xi măng 57 Bảng 3.11: Độ chảy hồ xi măng 59 Bảng 3.12: Độ hút nước đá xi măng 60 Bảng 3.13: Cường độ nén xi măng (01 ngày tuổi) .62 Bảng 3.14: Cường độ nén xi măng (03 ngày tuổi) .63 Bảng 3.15: Cường độ nén xi măng (07 ngày tuổi) .65 Bảng 3.16: Cường độ nén xi măng (14 ngày tuổi) .67 Bảng 3.17: Cường độ nén xi măng (28 ngày tuổi) .68 Trang MỞ ĐẦU Nghiên cứu ứng dụng phụ gia xi măng có vị trí quan trọng khoa học công nghệ xi măng Trong công nghệ sản xuất xi măng, việc sử dụng nguyên liệu khoáng tự nhiên nhân tạo thích hợp hay thay phần clanhke để chế tạo xi măng hỗn hợp mang lại hiệu lớn mặt kỹ thuật, kinh tế bảo vệ môi trường Thạch cao phụ gia điều chỉnh tính chất xi măng, ln có mặt loại xi măng Pooc lăng Cơ chế tác dụng phản ứng với khống C3A giai đoạn đầu q trình hydrat hóa xi măng, qua điều chỉnh tốc độ q trình hydrat hóa xi măng Đá vơi phụ gia thông dụng sử dụng nhiều thực tế Về chế tác dụng, đá vôi nhìn nhận chủ yếu phụ gia đầy, mang lại hiệu kinh tế cao, đồng thời cải thiện tốt tính cơng tác xi măng thơng qua tác dụng làm tăng độ linh động vữa xi măng Tuy nhiên, số cơng trình nghiên cứu gần đưa chứng minh quan điểm chế tác dụng đá vôi trình hydrat hóa xi măng: Đá vơi khơng hồn tồn trơ hóa học, mà cịn phản ứng hóa học, trước hết với C3A tạo gel chứa CO32- monocarbonat, đồng thời thúc đẩy thủy hóa C3S Như vậy, chế tác dụng hóa học thạch cao đá vơi có liên quan đến phản ứng với khoáng C3A xi măng, có mặt đồng thời hai phụ gia với tỷ lệ, hàm lượng khác có tác động khác đến q trình thủy hóa tới tính chất xi măng Cho tới nay, cơng trình nghiên cứu tương tác ảnh hưởng thạch cao đá vôi xi măng Portland cịn Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng kết hợp hai phụ gia thạch cao đá vơi đến tính chất xi măng cần thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn rõ rệt Với tất lý trên, lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng hỗn Trang Kết thí nghiệm cho thấy rằng, tăng tỷ lệ hỗn hợp Thạch cao – Đá vôi độ chảy có xu hướng giảm nhanh đặc biệt tăng cao tỷ lệ đá vôi thạch cao (mức độ giảm nhanh 5% 6% thạch cao) Trong phân tích thêm mẫu khơng thạch cao, độ chảy toả mẫu T0D3, T0D5, T0D10 125,87, 119,6 107,87 mm Như vậy, độ chảy hồ xi măng bị ảnh hưởng lớn từ phụ gia đá vơi pha vào kết hợp hai loại phụ gia thạch cao – đá vôi, độ chảy hồ xi măng bị ảnh hưởng chủ yếu hàm lượng đá vôi tham gia Khả chảy hồ xi măng lúc phụ thuộc vào khả trượt lên hạt xi măng, đồng thời phụ thuộc vào cấu tạo, độ dày màng nước tự hạt Trong trường hợp ảnh hưởng kích thước, hình dạng đá vơi góc, cạnh q trình gia cơng nghiền thí nghiệm Ngồi ra, đá vơi có độ mịn lớn làm tăng độ nhớt hệ xi măng – nước dẫn đến làm giảm khả chảy hồ xi măng (tuy nhiên cần phải tiến hành khảo sát hình dạng hạt, đo đạc độ nhớt hệ để có đánh giá xác) 3.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng đến độ hút nước đá xi măng: Kết đo thực nghiệm độ hút nước mẫu đá xi măng trình bày theo bảng 3.12 hình 3.9 Bảng 3.12: Độ hút nước đá xi măng Tên mẫu Độ hút nước (%) Tên mẫu Độ hút nước (%) T3D0 3,8% T5D0 3,6% T3D5 3,4% T5D5 3,6% T3D10 4,0% T5D10 4,1% T3D15 3,2% T5D15 3,7% T3D20 4,5% T5D20 4,7% T3D30 4,1% T5D30 4,5% T4D0 2,8% T6D0 3,3% T4D5 3,7% T6D5 3,7% T4D10 3,8% T6D10 4,3% Trang 60 T4D15 3,7% T6D15 3,9% T4D20 3,5% T6D20 4,8% T4D30 4,5% T6D30 4,7% T0D3 4,1% T0D5 4,3% T0D10 4,3% Từ kết quả, biểu đồ thể diễn biến trình bày theo hình số 3.9 0% 3% 4% 5% 6% Độ HúT NƯớC, [%] T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 0 10 15 20 25 30 Tû lÖ đá vôi, [%] Hỡnh 3.9: Quan h hỳt nc hàm lượng Thạch cao – Đá vôi Từ kết phân tích cho thấy, độ hút nước mẫu xi măng khơng tuyến tính theo chiều thay đổi hàm lượng thạch cao xi măng Khi có tham gia đá vôi cấp phối, độ hút nước có xu hướng tăng theo chiều tăng phụ gia đá vôi thạch cao pha vào xi măng Như vậy, có mặt đá vơi, cấu trúc đá xi măng có xu hướng tạo lỗ xốp dẫn đến suy giảm cường độ tuổi muộn suy giảm mạnh tăng hàm lượng đá vôi 3.2.6 Nghiên cứu ảnh hưởng đến cường độ nén: a Ảnh hưởng đến cường độ nén 01 ngày tuổi: Trang 61 Kết thực nghiệm cường độ nén 01 ngày tuổi mẫu xi măng trình bày theo bảng 3.13 hình 3.10 Bảng 3.13: Cường độ nén xi măng (01 ngày tuổi) Cường độ nén, N/mm2 0% 4% 5% 6% 3% 4% 5% 6% T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 10,69 13,17 14,96 17,63 100% 100% 100% 100% 7,18 9,15 13,84 14,85 20,04 -14% 5% -1% 14% 10% ĐV 6,59 9,54 12,56 13,75 18,73 -11% -5% -8% 6% 15% ĐV 10,94 10,02 17,09 18,69 2% -24% 14% 6% 20% ĐV 11,08 11,43 16,78 16,98 4% -13% 12% -4% 30% ĐV 10,93 10,15 14,51 14,18 2% -23% -3% -20% 0% ĐV 5% ĐV 3% Tỷ lệ thay đổi so mẫu gốc Từ kết quả, biểu đồ thể diễn biến trình bày theo hình số 3.12 3% 4% 5% 6% C-êng ®é nÐn, [Mpa] 25 T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 20 15 10 0 10 15 20 25 30 Tỷ lệ đá vôi, [%] Hỡnh 3.10: Quan hệ Cường độ 01 ngày hàm lượng Thạch cao – Đá vơi Cường độ 01 ngày tuổi mẫu có xu hướng tăng so mẫu xi măng gốc pha tăng tỷ lệ đá vôi, mức tăng mạnh tăng tỷ lệ thạch cao cấp phối đá vôi Trang 62 Ở mức pha đá vôi từ 15% đến 30% đá vơi, cường độ 01 ngày tuổi khơng có khác biệt lớn hai mức 5%, 6% 3%, 4% thạch cao Khi có đá vơi xi măng, có cường độ mẫu (mẫu T0D5 T0D10), cường độ mẫu 01 ngày tuổi mẫu T0D5 48% so mẫu T5D0, mẫu T0D10 44% so mẫu T5D5 có tỷ lệ Clanhke xi măng b Ảnh hưởng đến cường độ nén 03 ngày tuổi: Kết thực nghiệm cường độ nén 03 ngày tuổi mẫu xi măng trình bày theo bảng 3.14 hình 3.11 Bảng 3.14: Cường độ nén xi măng (03 ngày tuổi) Cường độ nén, N/mm2 0% 3% 4% 5% Tỷ lệ thay đổi so mẫu gốc 6% T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 0% ĐV 3% 4% 5% 6% T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 23,67 26,32 29,65 32,88 100% 100% 100% 100% 5% ĐV 17,32 22,85 29,66 29,18 31,91 -3% 13% -2% -3% 10% ĐV 17,98 21,93 27,77 29,00 32,08 -7% 6% -2% -2% 15% ĐV 23,88 28,04 28,47 28,75 1% 7% -4% -13% 20% ĐV 24,16 22,10 28,61 26,62 2% -16% -4% -19% 30% ĐV 19,91 21,48 24,21 21,20 -16% -18% -18% -36% Trang 63 Từ kết quả, biểu đồ thể diễn biến trình bày theo hình số 3.13 3% 4% 5% 6% 40 T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao C-êng ®é nÐn, [Mpa] 35 30 25 20 15 10 0 10 15 20 25 30 Tû lÖ đá vôi, [%] Hỡnh 3.11: Quan h Cng 03 ngày hàm lượng Thạch cao – Đá vôi ➢ Với tỷ lệ đá vôi từ 5% đến 15%: Cường độ mẫu thay đổi nhẹ (tăng nhẹ tỷ lệ 4% thạch cao) so mẫu gốc hàm lượng thạch cao, có khác biệt rõ tăng mức pha thạch cao xi măng Các cấp phối pha 15% đá vôi, cường độ mẫu pha 4%, 5%, 6% thạch cao tương đương ➢ Với tỷ lệ đá vôi từ 20% đến 30%: Cường độ ngày tuổi mẫu giảm mạnh, mức suy giảm không tuyến tính theo tỷ lệ thạch cao, cường độ cao với tỷ lệ thạch cao 5% ➢ Nguyên nhân giải thích: Khi có mặt phụ gia, đồng nghĩa với việc giảm lượng xi măng nền, hạt đá vơi có tác dụng kích thích q trình hydrat Ở tuổi sớm lượng hợp chất hydrat nhiều so với xi măng Tác dụng mầm kết tinh bột đá vôi tạo điều kiện tốt cho hình thành phát triển tinh thể hydrat Như vậy, với hàm lượng phụ gia thích hợp từ 5% đến 15%, hoạt tính cường độ xi măng tăng Trang 64 Khi hàm lượng đá vôi tăng lên >15% (từ 20% đến 30%), ưu việt mà bột đá vôi mang lại không đủ bù đắp cho lượng thiếu xi măng nền, có suy giảm đáng kể cường độ nén ➢ So sánh mẫu có tỷ lệ Clanhke xi măng: Cường độ 03 ngày tuổi mẫu mẫu T0D5 58,4% so mẫu T5D0, mẫu T0D10 61,6% so mẫu T5D5 có tỷ lệ Clanhke xi măng c Ảnh hưởng đến cường độ nén 07 ngày tuổi: Kết thực nghiệm cường độ nén 07 ngày tuổi mẫu xi măng trình bày theo bảng 3.15 hình 3.12 Bảng 3.15: Cường độ nén xi măng (07 ngày tuổi) Cường độ nén, N/mm2 0% 3% 4% 5% Tỷ lệ thay đổi so mẫu gốc 6% T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 0% ĐV 3% 4% 5% 6% T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 32,68 34,49 36,77 37,06 100% 100% 100% 100% 23,73 31,73 36,85 35,63 34,51 -3% 7% -3% -7% 10% ĐV 22,27 29,68 34,97 33,30 35,02 -9% 1% -9% -6% 15% ĐV 33,03 33,32 32,35 36,42 1% -3% -12% -2% 20% ĐV 30,01 30,75 30,57 31,15 -8% -11% -17% -16% 30% ĐV 23,36 26,50 28,32 27,46 -29% -23% -23% -26% 5% ĐV Trang 65 Từ kết quả, biểu đồ thể diễn biến trình bày theo hình số 3.12 3% 4% 5% 6% 45 C-êng ®é nÐn, [Mpa] 40 T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 35 30 25 20 15 10 15 20 25 30 Tỷ lệ đá vôi, [%] Hỡnh 3.12: Quan hệ Cường độ 07 ngày hàm lượng Thạch cao – Đá vôi ➢ Với tỷ lệ đá vơi từ 5% đến 15%: Cường độ mẫu có xu hướng giảm nhẹ (peak cấp phối T4D5 T6D15) so mẫu gốc, mức độ ảnh hưởng rõ giảm tỷ lệ thạch cao ➢ Với tỷ lệ đá vôi 20%: Cường độ mẫu suy giảm so xi măng gốc có giá trị tương đương ➢ Với tỷ lệ đá vôi 30%: Cường độ mẫu giảm mạnh so xi măng gốc diễn biến mạnh tỷ lệ thạch cao mức thấp ➢ So sánh mẫu có tỷ lệ Clanhke xi măng: Cường độ 07 ngày tuổi mẫu mẫu T0D5 64,5% so mẫu T5D0, mẫu T0D10 62,5% so mẫu T5D5 có tỷ lệ Clanhke xi măng d Ảnh hưởng đến cường độ nén 14 ngày tuổi: Kết thực nghiệm cường độ nén 14 ngày tuổi mẫu xi măng trình bày theo bảng 3.16 hình 3.13 Trang 66 Bảng 3.16: Cường độ nén xi măng (14 ngày tuổi) Cường độ nén, N/mm2 0% 3% 4% 5% Tỷ lệ thay đổi so mẫu gốc 6% T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 0% ĐV 3% 4% 5% 6% T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 41,45 41,38 42,41 40,59 100% 100% 100% 100% 5% ĐV 30,00 35,42 40,40 40,25 44,75 -15% -2% -5% 10% 10% ĐV 29,55 33,04 39,05 40,02 41,27 -20% -6% -6% 2% 15% ĐV 35,41 35,99 38,95 38,22 -15% -13% -8% -6% 20% ĐV 34,55 35,76 33,77 32,82 -17% -14% -20% -19% 30% ĐV 28,79 30,33 32,75 29,63 -31% -27% -23% -27% Từ kết quả, biểu đồ thể diễn biến trình bày theo hình số 3.15 3% 4% 5% 6% 50 C-êng ®é nÐn, [Mpa] 45 T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 40 35 30 25 20 15 10 5 10 15 20 25 30 Tỷ lệ đá vôi, [%] Hỡnh 3.13: Quan hệ Cường độ 14 ngày hàm lượng Thạch cao – Đá vôi ➢ Với tỷ đá vôi từ 5% đến 15%: Cường độ mẫu xi măng có xu hướng giảm nhẹ (một số mẫu tăng cấp phối 6% thạch cao), mức giảm mạnh 3% thạch cao ➢ Với tỷ đá vôi từ 20% 30%: Cường độ nén mẫu suy giảm mạnh so mẫu nền, giá trị mẫu tỷ lệ thạch cao tương đương Trang 67 ➢ So sánh mẫu có tỷ lệ Clanhke xi măng: Cường độ 14 ngày tuổi mẫu mẫu T0D5 70,7% so mẫu T5D0, mẫu T0D10 73,4% so mẫu T5D5 có tỷ lệ Clanhke xi măng e Ảnh hưởng đến cường độ nén 28 ngày tuổi: Kết thực nghiệm cường độ nén 28 ngày tuổi mẫu xi măng trình bày theo bảng 3.17 hình 3.14 Bảng 3.17: Cường độ nén xi măng (28 ngày tuổi) Cường độ nén, N/mm2 0% 3% 4% 5% Tỷ lệ thay đổi so mẫu gốc 6% T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 0% ĐV 3% 4% 5% 6% T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 43,96 44,50 45,86 44,62 100% 100% 100% 100% 5% ĐV 29,65 40,09 41,43 42,38 44,15 -9% -7% -8% -1% 10% ĐV 28,54 36,84 41,54 42,15 40,98 -16% -7% -8% -8% 15% ĐV 36,16 39,56 39,30 37,43 -18% -11% -14% -16% 20% ĐV 37,44 37,23 34,11 32,05 -15% -16% -26% -28% 30% ĐV 29,02 31,08 33,24 31,77 -34% -30% -28% -29% Từ kết quả, biểu đồ thể diễn biến trình bày theo hình số 3.16 3% 4% 5% 6% 55 C-êng ®é nÐn, [Mpa] 50 T.Cao T.Cao T.Cao T.Cao 45 40 35 30 25 20 15 10 10 15 20 25 30 Tỷ lệ đá v«i, [%] Hình 3.14: Quan hệ Cường độ 28 ngày hàm lượng Thạch cao – Đá vôi Trang 68 Cường độ 28 ngày mẫu có hàm lượng thạch cao 4% 5% cao dải đá vôi từ 5% đến 15% Tỷ lệ 20% đá vôi, hàm lượng thạch cao cho cường độ cao 4%; 30% đá vôi, cường độ 28 ngày mẫu thạch cao khác khơng có khác biệt Các cấp phối thạch cao 3% 6% mức suy giảm cường độ diễn mạnh tăng tỷ lệ đá vơi cấp phối nghiên cứu Có thể thấy cường độ 28 ngày mẫu pha 20% 30% đá vôi suy giảm nhanh so mẫu nền, nguyên nhân suy giảm mẫu xi măng gốc (OPC) có mặt đá vơi làm tăng lỗ xốp đá xi măng Khi mặt thạch cao xi măng (T0D5 T0D10), cường độ 28 ngày tuổi mẫu bị suy giảm so 14 ngày tuổi Như vậy, thạch cao có vai trò đặc biệt quan trọng phát triển cường độ q trình hydrat hóa xi măng f Tốc độ phát triển cường độ: Hình 3.15 biểu diễn tốc độ phát triển cường độ mẫu xi măng tỷ lệ thạch cao đá vôi khác 3% T.Cao T3D0 T3D5 T3D10 T3D15 T3D20 T3D30 45 45 40 35 cƯờNG Độ NéN, [MPA] cƯờNG Độ NéN, [MPA] 40 T4D0 T4D5 T4D10 T4D15 T4D20 T4D30 4% T.Cao 30 25 20 15 35 30 25 20 15 10 10 5 10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 Ngµy ti Ngµy ti Cấp phối pha 3% Thạch cao Cấp phối pha 4% Thạch cao Trang 69 T5D0 T5D5 T5D10 T5D15 T5D20 T5D30 5% T.Cao 45 40 40 35 cƯờNG Độ NéN, [MPA] cƯờNG Độ NéN, [MPA] 45 T6D0 T6D5 T6D10 T6D15 T6D20 T6D30 6% T.Cao 30 25 20 35 30 25 20 15 15 10 10 10 15 20 25 30 Ngµy ti 10 15 20 25 30 Ngµy ti Cấp phối pha 5% Thạch cao Cấp phối pha 6% Thạch cao Hình 3.15: Tốc độ phát triển cường độ xi măng theo ngày tuổi mẫu Các mẫu pha 4% 5% thạch cao, tốc độ phát triển cường độ mẫu xi măng tốt so mức 3% 6% 3.3 Kết nghiên cứu cấu trúc đá xi măng ảnh HVĐT (SEM): Hình 3.16 hình ảnh HVĐT mẫu đá xi măng 03 ngày mẫu đá xi măng độ phóng đại 1.000 10.000 lần (Ảnh mẫu đá xi măng mức phóng đại 1.000 lần) Ảnh mẫu đá T4D5 Ảnh mẫu đá T4D0 Trang 70 Ảnh mẫu đá T0D5 (Ảnh mẫu đá xi măng mức phóng đại 10.000 lần) Ảnh mẫu đá T4D5 Ảnh mẫu đá T4D0 Ảnh mẫu đá T0D5 Hình 3.16: Ảnh HVĐT mẫu đá xi măng sau ngày hydrat hố Qua hình ảnh chụp HVĐT mẫu đá xi măng cho thấy, sau ngày hydrat cho thấy mẫu xi măng T4D5 có cho cấu trúc chặt chẽ ổn định mẫu xi măng T4D0 T0D5 Sự xắp xếp chặt chẽ, mức độ lỗ xốp thấp góp mặt đá vơi, ngun nhân làm cho số mẫu xi măng cho cường độ nén cao xi măng có thạch cao đá vơi Hình 3.17 hình ảnh HVĐT mẫu đá xi măng 28 ngày mẫu đá xi măng độ phóng đại 2.000 lần Ảnh mẫu đá T4D0 Ảnh mẫu đá T4D10 Ảnh mẫu đá T4D30 Hình 3.17: Ảnh HVĐT mẫu đá xi măng sau 28 ngày hydrat hoá Ảnh sau 28 ngày hydrat cho thấy mẫu xi măng T4D0 có cho cấu trúc chặt chẽ ổn định nhất, mẫu T4D10 T4D30 cịn có lỗ rỗng, riêng T4D30 có hạt có hình dạng hạt đá vôi nghiền mịn chưa tham gia thủy hóa hết Trang 71 KẾT LUẬN Qua kết nghiên cứu thực nghiệm trình bày trên, rút số kết luận sau: Khi sử dụng kết hợp phụ gia thạch cao – đá vôi, nước tiêu chuẩn xi măng tăng Nguyên nhân chủ yếu hấp phụ nước bề mặt đá vôi cao, đồng thời đá vôi siêu mịn tham gia phản ứng tạo ettringite (C3A.3CaSO4.31H2O) có tỷ lệ nước hóa học cao làm tăng nhu cầu nước Khi hàm lượng phụ gia đá vôi tăng thời gian đông kết xi măng giảm Khi hàm lượng thạch cao tăng từ 3% đến 5%, thời gian đông kết xi măng tăng, từ 5% trở lên thời gian đông kết xi măng giảm Khi hàm lượng phụ gia thạch cao tăng độ chảy xi măng tăng Khi hàm lượng phụ gia đá vôi tăng độ chảy xi măng giảm Nguyên nhân điều kiện thí nghiệm đề tài, hình dạng hạt đá vơi khơng thực trịn cầu cấp phối cỡ hạt khơng phải tối ưu Khi có sử dụng phụ gia đá vơi, độ hút nước đá xi măng có chiều hướng tăng Nguyên nhân hàm lượng phụ gia đá vơi tăng (với vai trị hạt cốt liệu), tỷ lệ xi măng giảm dẫn tới độ xít đặc đá xi măng giảm Cả phụ gia thạch cao đá vơi có tác dụng làm tăng cường độ sớm xi măng Ở vai trị tác dụng hóa học đá vơi (phản ứng với C3A tạo hợp chất 3CaO.Al2O3.CaCO3.11H2O) giai đoạn đầu q trình hydrat hóa phát huy tác dụng Ảnh hưởng hai phụ gia đến cường độ tuổi muộn khác phụ thuộc vào tỷ lệ sử dụng Khi hàm lượng thạch cao tăng từ 3% đến 5%, cường độ tuổi muộn đá xi măng tăng, từ 5% trở lên cường độ tuổi muộn đá xi măng giảm Khi hàm lượng đá vôi tăng cường độ xi măng giảm, nhiên hàm lượng 15% đá vôi đảm bảo cường độ trì mức cao theo yêu cầu Hàm lượng tối ưu sử dụng hai phụ gia: Cho PCB 40: Thạch cao từ 4% ÷ 5%; đá vôi: 15% Cho PCB 30: Thạch cao từ 4% ÷ 5%; đá vôi: 30% Trang 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Bùi Văn Chén (1984), Kỹ thuật sản xuất xi măng pc lăng chất kết dính, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vũ Linh , Bài giảng Kỹ thuật sản xuất chất kết dính, Bộ môn Silicat Bài giảng “ Chuyên đề xi măng ”, Bộ môn Silicat Tạ Ngọc Dũng (1996), Phụ gia chống suy giảm cường độ bê tông chịu lửa sở chất liên kết xi măng thuộc hệ CaO-Al2O3 nhiệt độ cao, Luận án Tiến sĩ Khoa học, Trường Đại học Bách Khoa, Hà Nội Mai Văn Thanh (2001), Nghiên cứu xi măng Bari, Luận án Tiến sĩ Khoa học, Trường Đại học Bách Khoa, Hà Nội Tạ Minh Hoàng, Nguyễn Mạnh Tường (2005), Xi măng có phụ gia cacbonat, Thơng tin khoa học Viện Vật liệu Xây dựng Mai Văn Thanh cộng tác viên (2003), Báo cáo đề tài “ Nghiên cứu sản xuất xi măng mác cao PC60 để cải thiện chất lượng bê tông xây dựng”, Viện VLXD 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 Tạ Ngọc Dũng (2017), Chuyên đề xi măng, phần sở khoa học việc sử dụng phụ gia (Tài liệu tham khảo lớp cao học VICEM) 10 Võ Nguyên Hùng (2013), Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt phụ gia khống đến số tính chất xi măng poóc lăng Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 11 Annual Book of ASTM Standards (2017), Section Four Construction, Volume 04.01 12 TCVN 6882:2016, Phụ gia khoáng cho xi măng 13 E.Sakai and M.Daimon (1998), Limestone powder application, Workshop on Cement and Concrete Technology, pp 1-13, Hanoi Trang 73 14 E.Sakai, H.Imoto and M.Daimon (2003), Hydration of Limestone Portland Cement, Proceeding International Scientific Workshop Cement and Concrete Technology, pp 8-13, Hanoi 15 Tiêu chuẩn EN 197-1:2011, Cement – Part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements 16 Vicente C.Campiteli and Maria C Florindo, The Influence of Limestone Addition on Optimum Trioxide Content in Portland Cements 17 Waldemar A Klemm and Lawrence D Adams, An Investigation of the Formation of Carboaluminates 18 R Douglas Hooton, Effect of Carbonat Additions on Heat of Hydration and Sulfat Resistance of Portland Cements 19 Bộ catalog pic chuẩn số hợp chất hoá học, kèm với thiết bị phân tích nhiệt rơnghen – Trung tâm Kiểm định Vật liệu Xây dựng – Viện Vật liệu Xây dựng cung cấp 20 ACI–SP71– Advances in concrete technology Role and regulation of Transition Zone in Realizing High Perfomance Concete – 1997 21 Tiêu chuẩn TCVN 6260:2009, Xi măng poóc lăng hỗn hợp yêu cầu kỹ thuật 22 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), 241250 Trang 74 ... 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng hỗn hợp phụ gia Thạch cao – Đá vôi đến tính chất lý xi măng hỗn hợp 52 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng đến Nước tiêu chuẩn: 52 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng đến. .. đá vơi đến tính chất lý xi măng Pooclăng hỗn hợp Bằng phương pháp so sánh giá trị đạt mẫu nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng hỗn hợp phụ gia thạch cao – đá vơi đến tính chất lý xi măng hỗn hợp, từ... Cho tới nay, cơng trình nghiên cứu tương tác ảnh hưởng thạch cao đá vơi xi măng Portland cịn Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng kết hợp hai phụ gia thạch cao đá vôi đến tính chất xi măng cần thiết,