kết quả và thảo luận
3.1.1. L−ợng n−ớc tiêu chuẩn và thời gian đông kết:
ắ L−ợng n−ớc tiêu chuẩn
L−ợng n−ớc tiêu chuẩn hay còn gọi là độ dẻo tiêu chuẩn là l−ợng n−ớc cần thiết cho vào xi măng tính theo % trọng l−ợng xi măng để thực hiện quá trình ban đầu của sự đóng rắn, bao gồm: quá trình hòa tan, thủy phân, thủy hóa các khoáng tạo cho hồ, vữa xi măng có độ linh động để tạo khuôn dễ dàng. Nếu cho quá nhiều n−ớc thì l−ợng n−ớc d− sau phản ứng hóa học sẽ giữ lại trong mẫu xi măng ở các lỗ rỗng làm giảm c−ờng độ nén xi măng khi l−ợng n−ớc này thoát ra sau này.
Kết quả xác định l−ợng NTC đ−ợc chỉ ra ở bảng 3.1 và hình 3.1.
Bảng 3.1. L−ợng n−ớc tiêu chuẩn
Mẫu L−ợng n−ớc tiêu chuẩn
(%) Mẫu L−ợng n−ớc tiêu chuẩn (%) Q0 27.20 S0 27.20 Q5 26.80 S5 26.00 Q10 26.80 S10 26.40 Q15 27.20 S15 26.80 Q20 27.20 S20 26.80 Q25 27.60 S25 28.00 Q30 28.00 S30 29.20 Q35 28.40 S35 29.60 Nhận thấy l−ợng n−ớc tiêu chuẩn giảm khi đ−a vào < 15% phụ gia đá vôi và tăng đối với mẫu có hàm l−ợng đá vôi từ 25 – 35% nh−ng mức độ thay đổi không đáng kể.
Khi có mặt phụ gia đá vôi siêu mịn thì l−ợng n−ớc tiêu chuẩn giảm, giảm nhiều nhất so với mẫu xi măng nền là mẫu S5 và giảm ít hơn ở các mẫu S10, S15, S20. Nh−ng kể từ mẫu S25 – S35 thì l−ợng NTC lại tăng lên cao hơn so với mẫu xi nền S0.
Hình 3.1. Quan hệ giữa l−ợng n−ớc tiêu chuẩn và hàm l−ợng đá vôi.
Nhìn chung, đối với xi măng ta mong muốn l−ợng n−ớc tiêu chuẩn thấp nh−ng vẫn đảm bảo độ dẻo thì tốt cho c−ờng độ cho đá xi măng về sau. Nh−
vậy với tỷ lệ của hai loại đá vôi đ−a vào < 20% có ảnh h−ởng tích cực đến l−ợng n−ớc tiêu chuẩn của xi măng.
NTC gồm n−ớc vật lý và n−ớc hóa học, do đó phụ thuộc vào tỷ diện, độ hoạt tính với n−ớc của phụ gia, ngoài ra NTC cũng phụ thuộc vào hình dạng hạt.
Với thời gian thí nghiệm ngắn nên tác dụng thúc đấy quá trình hydrat hóa của đá vôi ch−a lớn, trong giai đoạn này các hạt xi măng riêng lẻ nối với nhau qua lớp n−ớc trung gian (n−ớc vật lý) thành mạng l−ới không gian xốp nhờ lực Vander Wall của các phân tử. Do đó khả năng kháng nén của vữa khi kim sụt phụ thuộc vào l−ợng n−ớc vật lý giữa các hạt CKD, hay mức độ liên kết giữa các hạt với nhau.
Với hàm l−ợng đá vôi < 20%, l−ợng xi măng thiếu hụt dẫn tới nhu cầu n−ớc hóa học giảm xuống, dẫn tới tỷ lệ n−ớc-vật-lý/chất-rắn tăng lên, lớp n−ớc
trung gian dày lên, làm lực Vander Wall yếu đi. Khi đó khả năng của vữa chống lại độ sụt kim giảm, do đó NTC giảm.
Khi hàm l−ợng đá vôi tăng lên > 20%, mặc dù nhu cầu n−ớc hóa học giảm nh−ng lúc này tỉ diện tăng lên rất nhiều làm cho nhu cầu n−ớc vật lý bao quanh các hạt lớn, ảnh h−ởng này chiếm −u thế hơn, do đó làm cho lớp n−ớc trung gian mỏng đi. Điều này làm cho l−ợng NTC tăng lên.
ắ Thời gian đông kết
Theo quan điểm hóa lý thì quá trình đông kết của xi măng là quá trình chuẩn bị tạo khung cấu trúc trong hỗn hợp huyền phù của xi măng – n−ớc. Ban đầu khoáng xi măng phản ứng với n−ớc tạo cấu trúc keo tụ, có sự tiếp xúc giữa các hạt keo, các hạt xi măng và phụ gia ch−a thủy hóa. Cấu trúc này sẽ đ−ợc hình thành nh−ng cũng dễ dàng bị phá vỡ. Thời gian bắt đầu thủy hóa là dấu hiệu nhận biết thời điểm vữa xi măng bắt đầu mất tính dẻo và khung cấu trúc đã đuợc hình thành, kết thúc đông kết là thời điểm mà vữa xi măng đã mất hoàn toàn tính dẻo và định hình đ−ợc khung cấu trúc ổn định, bền vững. Kết quả xác định thời gian đông kết đ−ợc thể hiện ở bảng 3.2 và hình 3.2.
Bảng 3.2. Thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết
Mẫu Tbđđk (phút) Tktdk (phút) Mẫu Tbđđk (phút) Tktdk (phút) Q0 96 150 S0 96 150 Q5 91 147 S5 55 115 Q10 89 152 S10 52 110 Q15 88 143 S15 45 94 Q20 90 138 S20 40 104 Q25 90 140 S25 35 98 Q30 93 155 S30 44 90 Q35 99 157 S35 37 93
Hình 3.2: Thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết
Với các loại xi măng sử dụng trong xây dựng, ta đều mong muốn có thời gian bắt đầu đông kết không quá ngắn và thời gian kết thúc đông kết không quá dài để tiện cho quá trình thi công. Điều này trong các tiêu chuẩn quy định thời gian bắt đầu đông kết không nhỏ hơn 45 phút và thời gian kết thúc đông kết không muộn hơn 10h (với xi măng pooclăng hỗn hợp).
Khi trộn thêm đá vôi vào cũng đã ảnh h−ởng tới thời gian đông kết. Cụ thể: với hàm l−ợng đá vôi mịn < 30%, thì thời gian đông kết có xu h−ớng giảm so với mẫu xi măng nền, nh−ng từ 30% trở lên thì lại có tác dụng ng−ợc lại, mặc dù mức độ thay đổi không đáng kể. Còn khi có mặt phụ gia đá vôi siêu mịn thì thời gian bắt đầu đông kết và kết thúc đông kết giảm một cách rõ rệt so với mẫu xi măng nền. Mà thời gian đông kết phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ hydrat hóa của xi măng, tốc độ hydrat hóa càng cao thì thời gian đông kết càng ngắn. Điều này chứng tỏ đá vôi siêu mịn đã có tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình hydrat, tạo khung cấu trúc của đá xi măng sớm hơn. Với đá vôi mịn thì cũng có ảnh h−ởng nh−ng không lớn.
Từ kết quả thu đ−ợc ta cũng nhận thấy có sự khác biệt giữa 2 loại đá vôi ở tỷ lệ >30%, với đá vôi mịn thì thời gian đông kết có xu h−ớng tăng còn đá vôi siêu mịn thì vẫn tiếp tục giảm. Tr−ờng hợp đá vôi mịn thì lý do là khi thay thế quá nhiều xi măng bởi đá vôi đã làm giảm lực liên kết giữa các hạt xi
măng, khiến cho việc tạo khung cấu trúc bị chậm trễ. Còn với đá vôi siêu mịn thì vẫn có hiệu ứng trên nh−ng tác dụng thúc đẩy quá trình hydrat hóa ở tỷ lệ này vẫn còn chiếm −u thế so với việc bị giảm sút l−ợng xi măng.