bản chất tinh thể hydrat hóa được tạo ra và đặc biệt là cách sắp xếp các hợp chất hydrat (cấu trúc của đá xi măng).
Khi có mặt phụ gia, đồng nghĩa với việc giảm tương đối lượng CLK nền, nếu đóng vai trò là môt phụ gia đầy thì cường độ của đá xi măng theo lý thuyết là phải giảm. Nhưng với 0- 5% CaCO3 lại có tác dụng tốt đối với quá trình hydrat, ở cả những độ tuổi sớm và muộn. Điều này là do một số lý do sau:
+ Đá vôi có tác dụng tạo mầm kết tinh, thúc đẩy tốc độ hydrat hóa, hình thành và phát triển tinh thể C-S-H(B), dần lấp đầy khoảng cách giữa các hạt xi măng chưa thủy hóa hết, tạo cấu trúc đặc chắc. Hơn nữa với kích thước siêu mịn, ở dải tỷ lệ này đá vôi có thể cũng góp phần cải thiện thành phần hạt, sắp xếp chặt chẽ cấu trúc và giảm kích thước của các lỗ xốp trong đá xi măng sau thủy hóa.
+ Hình thành các tổ hợp liên tinh tập hợp dạng sợi dày đặc, tập trung thành vùng xung quanh các hạt đá vôi đảm bảo tăng cường độ liên kết các thành phần của đá xi măng. Ngoài ra sản phẩm cacbonat hóa của Ca(OH)2 kết tinh mặt thoi, định hướng phân bố đều trên bề mặt đá vôi làm chắc đặc vùng tiếp xúc của chất kết dính, ảnh hưởng tốt đến cường độ nén.
Do đó với hàm lượng thích hợp 0-5 % đá vôi thì cả ở độ tuổi sớm hay muộn, cường độ của xi măng đều được cải thiện. Tuy nhiên khi so sánh cường độ các mẫu xi măng có thạch cao và mẫu xi măng có đá vôi, chứng tỏ hoạt tính cường độ của thạch cao ở các tuổi và đặc biệt ở tuổi sớm lớn hơn nhiều so với đá vôi.
II.3.3.Ảnh hưởng của đá vôi siêu mịn và thạch cao đến tính chất cơ lýcủa xi măng của xi măng
II.3.3.1.Nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết
Bảng 2.12.Nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết seri 3
Tỷ lệ mẫu Nước tiêu
chuẩn%
Thời gian đông kết (phút)
%CLK % TC % ĐV Bắt đầu Kết thúc
97 2,5 0,5 24,0 80 14597 2 1 24,0 80 140 97 2 1 24,0 80 140 97 1,5 1,5 24,0 70 130 97 1 2 24,4 75 130 97 0,5 2,5 24,4 70 125 97 0 3 24,4 65 120
Hình 2.8.Thời gian đông kết của seri 3: CLK + đá vôi thay dần 3 % TC
Từ kết quả thí nghiệm của seri 2: CLK + đá vôi thay dần 3 % TC ta nhận thấy: - Lượng nước tiêu chuẩn hầu như không thay đổi so với CLK + 3% TC.
- Thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết đều giảm khi thay dần thạch cao bằng đá vôi. Lượng thạch cao giảm trong khi đá vôi tăng lại có tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình hydrat hóa nên tốc độ đông kết tăng, tạo khung cấu trúc sớm cho đá xi măng.
II.3.3.2.Cường độ nén
Cường độ nén của xi măng phụ thuộc vào: mức độ hydat hóa xi măng, lượng, bản chất tinh thể hydrat hóa được tạo ra và đặc biệt là cách sắp xếp các hợp chất hydrat (cấu trúc của đá xi măng).
Hình 2.9.Cường độ nén của seri 3: CLK + đá vôi thay dần 3 % TC
Bảng 2.13.Tỷ lệ thay đổi cường độ so với mẫu gốc của seri 3
Tỷ lệ mẫu Cường độ nén ( N/mm2 ) Tỷ lệ thay đổi cường độ so với mẫu gốc %
%CLK %TC %ĐV R1 R3 R7 R28 R1 R3 R7 R28
97 3 0 17,07 28,67 33,2 41,33 100 100 100 100
97 2 1 14,27 24,27 29,07 46,00 83,59 84,65 87,55 117,7797 1,5 1,5 14,93 25,20 31,07 44,27 87,50 87,91 93,57 107,10 97 1,5 1,5 14,93 25,20 31,07 44,27 87,50 87,91 93,57 107,10 97 1 2 13,73 26,27 34,13 44,53 80,87 91,63 102,81 107,74 97 0,5 2,5 15,07 26,53 37,07 47,33 88,28 92,56 110,65 114,52 97 0 3 10,13 19,07 28,53 41,07 59,38 66,51 85,94 99,35
Dựa vào kết quả cường độ nén khi so sánh với mẫu CLK+ 3% TC, ta có thể rút ra một vài nhận xét như sau:
Khi tỷ lệ đá vôi thay thế TC từ 0-2,5 % thì cường độ đóng rắn ban đầu 1, 3 ngày đều giảm; cường độ 7 ngày suy giảm không đáng kể; cường độ nén của đá xi măng 28 ngày đều tăng hoặc giữ nguyên mác so với mẫu CLK+3 %TC.
Khi đá vôi thay thế hoàn toàn TC thì cường độ 1, 3, 7 ngày đều giảm mạnh tương ứng là 59,38%, 66,51%, 14,06%; cường độ 28 ngày tương đương với mẫu CLK+3 %TC.
Theo TCVN 6260 : 2008 về qui định mác xi măng PC40 ở độ tuổi 3 và 28 ngày thì các mẫu đá vôi thay thế TC từ 0-2,5 % đều thỏa mãn tiêu chuẩn. Với mẫu CLK + 2,5% đá vôi + 0,5% thạch cao, cường độ 3 ngày tương đương và cường độ 28 ngày tăng 14,52% so với nền CLK+ 3% TCHL. Điều này do một số lý do sau:
- Cường độ 1, 3, 7 ngày:
+ Khi tỷ lệ đá vôi thay thế TC tăng, tốc độ hydrat hóa và kết tinh (gel C-S-H và hydro cacbohydroxit canxi) tăng nhưng số lượng tinh thể chưa nhiều. Các khoáng mono và tricacbonat canxi ban đầu hình thành ở dạng gel, các tinh thể chỉ hoàn chỉnh sau 129 ngày thủy hóa [3]. Vì vậy ettringite là khoáng đóng vai trò quan trọng để tăng cường độ đóng rắn ban đầu.
+ Do thạch cao có tác dụng tăng cường độ sớm mạnh hơn rất nhiều so với đá vôi nên khi tỷ lệ đá vôi thay thế tăng nghĩa là lượng thạch cao giảm thì cường độ sớm giảm. Mặt khác đá vôi lại có tác dụng thúc đẩy hình thành ettringite, nên có thể xảy ra trường hợp giảm lượng thạch cao và tăng đá vôi vẫn có khả năng tạo ra số lượng lớn tinh thể ettringite, đảm bảo cường độ đóng rắn ban đầu. Tuy nhiên kết quả nghiên cứu chứng tỏ khi có mặt đá vôi làm tăng tốc độ tạo thành ettringite nhưng số lượng tạo ra không đủ lớn, vẫn nhỏ hơn so với lượng ettringite tạo thành ở mẫu CLK + 3 % TC.
Vì vậy khi tỷ lệ đá vôi thay thế TC tăng từ 0-2,5 %, lượng ettringite giảm, số lượng pha hydrat kết tinh không đảm bảo để tăng cường độ của đá xi măng ở thời gian
đóng rắn ban đầu so với mẫu CLK+3% TC. Cường độ nén 1, 3 ngày đều giảm so với mẫu CLK + 3 % TC, đặc biệt giảm hẳn khi thay thế hoàn toàn thạch cao bằng đá vôi.
- Cường độ 28 ngày: Mặc dù thạch cao có tác dụng tăng cường độ muộn cao hơn so với đá vôi, nhưng khi giảm lượng thạch cao, tăng lượng đá vôi thì cường độ dài ngày vẫn tăng hoặc tương đương so với mẫu CLK+3% TC. Điều này chứng tỏ đá vôi có tác dụng tăng tốc độ hydrat hóa, hình thành và phát triển tinh thể, nhất là đối với khoáng C3S do sản phẩm thủy hóa Ca(OH)2 ưu tiên kết tinh trên bề mặt đá vôi làm dịch chuyển cân bằng hóa học của phản ứng C3S và H2O, thúc đẩy tạo CSH (B) là