Tính ổn định thể tích là đặc tính kỹ thuật biểu thị sự không thay đổi đáng kể thể tích của hồ xi măng khi đóng rắn. Xi măng ổn định thể tích sẽ cho đá xi măng và bê tông bền vững.
1.1. ý nghĩa trong xây dựng.
Tính ổn định thể tích của xi măng có ý nghĩa quan trọng để tạo độ bền của đá xi măng đóng rắn, tạo sự bền đẹp cho công trình xây dựng. Xi măng không ổn định thể tích, khi sử dụng vào công trình sẽ làm cho bê tông bị nút rạn hoặc nặng hơn sẽ gây ra đổ vỡ công trình. Trong các tính chất kỹ thuật của xi măng thì tính ổn định thể tích cần đợc xem xét trớc tiên. Bởi vì nếu xi măng không ổn định thể tích thì các tính năng kỹ thuật khác có thoả mãn yêu cầu sử dụng cứng không đảm bảo sự bền vững. Xi măng cha ổn định thể tích, nếu đợc bảo quản một thời gian nhất định tính chất này sẽ đợc cải thiện. Tuy vậy sự không ổn định của xi măng chứng tỏ rằng chất lợng clanhke xi măng không tốt và chất lợng của xi măng sẽ không cao.
1.2. Nguyên nhân của sự không ổn định thể tích
Clanhke xi măng không kết khối hoàn toàn sẽ có hàm lợng vôi tự do lớn. Vôi tự do qua nung ở nhiệt độ cao là dạng vôi già lửa, lại bị chất chảy bao quanh nên thuỷ hoá rất chậm. Khi thuỷ hoá, CaO tự do tạo thành Ca(OH)2 làm tăng thể tích. Khi hỗn hợp ở trạng thái dẻo, linh động thì sự tăng thể tích của chúng không gây tác hại . Nhng vì CaO tự do thuỷ hoá chậm nên khi hỗn hợp đã đóng rắn sự nở thể tích mới gây ra làm cho đá xi măng bị rạn nứt, mất cờng độ. Xi măng để trong không khí, vôi tự do sẽ hút ẩm, các hạt CaO tự do tạo thành Ca(OH)2 rồi tác dụng với khí CO2 để trở thành CaCO3 ổn định. Bởi vậy, ngời ta thờng khắc phục sự không ổn định của xi măng bằng cách để xi măng lại một thời gian để vôi tự do hydrat hoá trớc khi sử dụng. Clanhke xi măng lò đứng th- ờng có hàm lợng vôi tự do cao, vì vậy clanhke thờng đợc ủ một thời gian rồi mới
nghiền. Tính không ổn định thể tích cửng có thể đợc khắc phục bằng cách sử dụng phụ gia hoạt tính pha vào xi măng.
Sự không ổn định thể tích do MgO của clanhke còn nặng nề hơn nhiều so với CaO tự do. MgO đợc nung ở nhiệt độ cao khi nung clanhke xi măng, nó tồn tại ở dạng tinh thể periclaz phản ứng rất chậm với nớc (chậm hơn nhiều so với CaO tự do) tạo thành Mg(OH)2 tăng thể tích làm nứt vỡ đá xi măng đóng rắn. Do sự thuỷ hoá rất chậm của MgO trong clanhke mà có thể sau hàng năm chúng mới gây tác hại khi công trình đã đa vào sử dụng gây ra hậu quả nặng nề. Chính vì vậy mà hầu hết tiêu chuẩn xi măng của các nớc đều quy định hàm lợng cho phép của MgO trong clanhke xi măng. Các tiêu chuẩn xi măng poóc lăng của Việt Nam quy định mức cho phép tối đa của MgO trong clanhke là không quá 5%.
1.3. Phơng pháp đánh giá tính ổn định thể tích của xi măng
Thông thờng độ ổn định thể tích của xi măng đợc đánh giá theo hai cách chính là thực hiện theo mẫu bánh đa hoặc khuôn Le Chatelier. Nguyên tắc chung của các phơng pháp là đánh giá sự biến đổi thể tích của hồ xi măng đóng rắn bằng sự quan sát nhận biết theo định tính đối với mâu bánh đa hoặc xác định chỉ số độ nở tơng đối của xi măng đóng rắn bằng khuôn Le Chatelier.
Tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành đối với xi măng poóc lằng (TCVN 2682: 1999), xi măng poóc lăng hỗn hợp (TCVN 6260: l997), xi măng poóc lăng trắng (TCVN 6591: 1992), xi măng poóc lăng puzơlan (TCVN 4033: l995) đều quy định độ ổn định thể tích không lớn hơn 10mm khi xác định theo phơng pháp khuôn Le Chatelier.
Việc đánh giá độ ổn định thể tích của xi măng do nguyên nhân MgO phải thực hiện trong autoclave.
2. Độ mịn xi măng
Độ mịn xi măng là đại. lợng biểu thị cho kích thớc của các hạt xi măng đ- ợc thể hiện bằng phần trăm lợng còn lại trên sàng hay dới sàng có kích thớc lỗ nhất định hoặc tính bằng diện tích bề mặt riêng của các hạt xi măng trong một đơn vị khối lợng
2.1. ý nghĩa
Khi độ mịn của xi măng cao thì kích thớc các hạt xi măng nhỏ, diện tích tiếp xúc của các hạt xi măng với nớc tăng làm tăng nhanh quá trình thuỷ hoá của xi măng. Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy các hạt xi măng có kích thớc nhỏ hơn 30àm phản ứng rất nhanh với nớc, Những hạt từ 30àm tới 60àm phản ứng chậm hơn, còn các hạt trên 90 1/m thì phản ứng rất chậm. Chính vì vậy mà trong các quy chuẩn kỹ thuật của xi măng chỉ tiêu độ mịn theo sàng thờng đợc sử dụng các loại sàng có kích thớc lỗ 80àm hoặc 90àm.
Độ mịn xi măng cao còn thể hiện cho cấp phối của hạt khi biểu thị bằng đơn vị diện tích bề mặt riêng. Xi măng có các cỡ hạt mịn hỗn hợp với nhau sẽ cho cờng độ của đá xi măng cao và có khả năng chống thấm tốt.
Trong sản xuất, khả năng nghiền mịn của clanhke thành xi măng phụ thuộc vào thiết bị nghiền, loại phối liệu chế tạo clanhke, chế độ nung luyện của
clanhke, chế độ làm nguội v.v... Thông thờng thì clanhke xi măng lò đứng khi nghiền tốn ít năng lợng hơn cả, tiếp đến là clanhke xi măng sản xuất theo phơng pháp ớt, rồi đến clanhke sản xuất theo phơng pháp khô. Năng lợng nghiền tiêu thụ cho một tấn xi măng khi nghiền clanhke lò đứng khoảng 25KWh, khi nghiền clanhke lò quay phơng pháp ớt khoảng 26KWh và khi nghiền clanhke lò quay phơng pháp khô khoảng 28KWh để đạt đợc cùng độ mịn nh nhau.
Xét về đặc tính khoáng thì clanhke lít dễ nghiền hơn clanhke be lít, clanhke nhiều C3A dễ nghiền hơn clanhke nhiều C4AF.
2.2. Phơng pháp đánh giá độ mịn
Để đánh giá độ mịn của xi măng ngời ta thờng sử dụng các biện pháp xác định nhóm các cỡ hạt mịn hoặc xác định tổng diện tích bề mặt riêng của các hạt xi măng.
Phơng pháp phân loại nhóm các cỡ hạt mịn của xi măng có thể dùng bộ sàng có kích thớc lỗ 100, 90, 80, 63, 40àm v.v... để xác định hàm lợng phần trăm còn lại trên các sàng. Hoặc cũng có thể phân loại hạt mịn của chúng bằng cách dựa vào tốc độ sa lắng của các cỡ hạt trong một dng môi không gây phản ứng với xi măng. Phơng pháp xyclon ly tâm cỡ nhỏ cũng phân loại đợc thành phần cỡ hạt. Bằng các phơng pháp trên đánh giá đợc phần trăm các nhóm có hạt mịn hoặc bằng các biểu đồ để nhận biết sự phân bố thành phần cỡ hạt.
Những cách làm nh trên không đơn giản và ít đợc sử dụng trong thực tế mà thờng đợc sử dụng trong công tác nghiên cứu.
Thông thờng, độ mịn xi măng đợc đánh giá bằng phần trăm lợng còn lại tiên sàng 80àm hoặc 90àm mà không quan tâm tới sự phân bổ của các nhóm cỡ hạt. Theo phơng pháp này thì lợng còn lại trên sàng càng nhỏ thì xi măng càng mịn và ngợc lại.
Cách đánh giá thứ hai đợc sử dụng rộng rãi trong thực tế là xác định tổng bề mặt riêng của các hạt xi măng trong một đơn vị khối lợng bằng thiết bị đo tỷ diện đợc gọi là phơng pháp Blaine. Đơn vỉ độ mịn của phơng pháp Blaine là cm2/g hoặc m2/kg. Nếu diện tích bề mặt riêng lớn thì chứng tỏ xi măng có độ 1 1 mịn cao và có thể nhận biết đợc sự phân bố cỡ hạt một cách định tính.
Tiêu chuẩn về xi măng của Việt Nam đang hiện hành quy định độ mịn xi măng với cả hai phơng pháp đánh giá là độ mịn theo sàng có kích thớc lỗ 80 àm và phơng pháp Blaine.
TCVN 6260: 1997 quy định xi măng poóc lăng hỗn hợp với mác PCB30 và PCB40 có độ mịn tính theo phần còn lại trên sàng 80àm không lớn hơn 12% và tính theo phơng pháp Blaine không nhỏ hơn 2700cm2/g.
TCVN 2682: 1 999 “Xi măng poóc lăng - Yêu cầu kỹ thuật” quy định với mác PC30 và PC40 có độ mịn tính theo phần còn lại trên sàng 80àm không lớn hơn 15 % và tính theo phơng pháp Blaine không nhỏ hơn 2700cm2/g. Với mác PC50 có độ mịn tính theo phần còn lại trên sàng 80 àmu không lớn hơn 12% và tính theo phơng pháp Blaine không nhỏ hơn 2800cm2/g.
3. Khối lợng riêng và khối lợng thể tích.
3.1. Khối lợng riêng.
Khối lợng riêng là đại lợng biểu thị cho khối lợng của một đơn vị thể tích vật liệu hoàn toàn đặc không có lỗ rỗng. Đơn vị đo là g/cm3. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khối lợng riêng của xi măng poóc lăng chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng, nhiệt độ kết khối của clanhke xi măng. Loại và hàm lợng phụ gia trong xi măng cũng sẽ làm cho khối lợng riêng của xi măng thay đổi.
Xi măng có hàm lợng khoáng C4AF cao thì khối lợng riêng cao, bởi bản thân khoáng C4AF đã có khối lợng riêng tới 3,77g/cm3.
Xi măng poóc lăng trắng có khối lợng riêng thấp nhất bởi bản thân nó hầu nh không có khoáng C4AF.
Nếu trong phối liệu sản xuất clanhke có một phần xít canxi (CaO) thay bằng ôxít bởi (BaO) thì clanhke sẽ có khoáng 2BaOSiO2. Khối lợng riêng của khoáng 2BaOSiO2 tới 5,4g/cm3 làm cho khối lợng riêng của xi măng tăng.
Với xi măng poóc lăng thông thờng có khối lợng riêng từ 3,0 - 3,2 g/cm3. Còn với xi măng poóc lăng hỗn hợp dạng puzơlan có khối lợng riêng từ 2,7: 3,05 g/cm3 và xi măng poóc lăng xỉ có khối lợng riêng từ 2,8: 3,0 g/cm3.
Khối lợng riêng của xi măng chủ yếu đợc xác định bằng bình thuỷ tinh có khắc vạch chỉ dung tích. Bằng phơng pháp xác định thể tích của dung dịch không phản ứng thủy hoá với xi măng (nh dầu hoả) bị khối lợng xi măng chiếm chỗ trong bình để tính khối lợng riêng của xi măng.
Khối lợng riêng của xi măng đợc sử dụng trong thí nghiệm xác định độ mịn của xi măng theo phơng pháp Blaine.
3.2. Khối lợng thể tích.
Là giá trị biểu thị khối lợng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên hoặc lèn chặt đợc tính cả lỗ rỗng. Đơn vị đo là g/cm3 hoặc g/ 1ít hoặc Kg/m3.
Khối lợng thể tích của xi măng chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanhke, độ mịn của xi măng và hàm lợng phụ gia trong xi măng. Cùng một loại xi măng nhng độ mịn cao thì khối lợng thể tích tăng và ngợc lại.
Loại xi măng poóc lăng thông thờng có khối lợng thể tích xốp từ 0,9 - 1, 1g/cm3 và ở trạng thái lèn chặt từ 1,4: 1,7 g/cm3.
Xi măng poóc 1ăng xỉ có khối lợng thể tích xốp từ 0,9 - 1,2 g/cm3 và ở trạng thái lèn chặt từ 1,4 - 1,8 g/cm3.
Xi măng poóc lăng puzơlan ở trạng thái lèn chặt từ 1,2 - 1,6 g/cm3. Khối l- ợng thể tích của xi măng chủ yếu đợc xác định bằng các loại ống đo thể tích. Giá trị xác định của khối lợng thể tích có ý nghĩa đối với việc thiết kế các dung tích si lô chứa xi măng bột và xác định kích thớc bao đựng xi măng.
4. Lợng nớc tiêu chuẩn và thời gian đông kết
4.1. Lợng nớc tiêu chuẩn.
Lợng nớc tiêu chuẩn là lợng nớc cần thiết trộn với xi măng để tạo ra hồ xi măng có độ dẻo chuẩn. Lợng nớc tiêu chuẩn đợc tính bằng phần trăm khối lợng so với xi măng.
Lợng nớc tiêu chuẩn của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanhke độ mịn của xi măng, hàn lợng và loại phụ gia có trong xi măng. Trong các
khoáng của xi măng poóc lăng thì khoáng C3A và C3S yêu cầu lợng nớc cao, khoáng C2S yêu cầu lợng nớc ít nhất. Xi măng có độ mịn cao cần nhiều nớc hơn xi măng có độ mịn thấp. Xi măng pha phụ gia thuỷ đòi hỏi lợng nớc cao hơn xi măng poóc lăng bình thờng.
Lợng nớc tiêu chuẩn của xi măng poóc lăng không pha phụ gia thờng từ 2 1 -29%, của xi măng poóc lăng xỉ từ 24 - 29% và của xi măng poóc lăng puzơlan từ 28: 32% v.v...
Lợng nớc tiêu chuẩn của xi măng đợc xác định bằng dụng cụ Vi ca. Theo quy định tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (theo ISO 9597: l989) và của tiêu chuẩn Việt Nam đang hiện hành, mức đạt độ dẻo chuẩn của hồ là khi nó đạt khả năng cần thiết để cản lại sự lún của kim chuẩn có đờng kính 4àm ở vị trí cách đáy khâu vi ca + 6 mm. Độ dẻo tiêu chuẩn của xi măng đợc ứng dụng để xác định l- ợng nớc tơng đối cho hỗn hợp bê tông và vữa. Xác định thời gian đông kết, ổn định thể ích đợc tiến hành đối với hồ xi măng đã có độ dẻo chuẩn. Một số phơng pháp xác định cờng độ xi măng nh mẫu 2 x 2 x 2 cm, mẫu 7,07 x 7,07 x 7,07 cm theo TCVN 2232 -77 sử dụng độ dẻo tiêu chuẩn của xi măng để tạo hồ hoặc tính lợng nớc để tạo vữa xác định cờng độ.
4.2. Thời gian bắt đầu đông kết
Khi trộn xi măng với nớc ta đợc loại hồ dẻo, theo thời gian tính dẻo mất dần và cuối cùng cứng lại thành đá xi măng. Quá trình đó gọi là quá trình đông kết của xi măng. Trong giai đoạn đông kết có hai thời điểm đợc quan tâm là thời điểm bắt đầu đông kết và thời điểm kết thúc đông kết của hồ xi măng.
Thời gian bắt đầu đông kết là khoảng thời gian từ khi xi măng tác dụng với nớc tới khi hồ xi măng cha hoàn toàn mất tính dẻo, độ keo đã tăng lên và ngng tự lại. Nếu sau thời điểm bắt đầu đông kết vữa xi măng vẫn tiếp tục đợc thi công thì sẽ phá vỡ sự liên kết cấu trúc của các khoáng xi măng thuỷ hoá, xi măng mất tính dẻo không bám dính và cờng độ kém.
Thời gian đông kết của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanhke xi măng, độ mịn xi măng, lợng và loại phụ gia trong xi măng. Thạch cao trong xi măng có tác dụng điều chỉnh thời gian đông kết của hồ xi măng. Lợng thạch cao sử dụng phụ thuộc vào hàm lợng khoáng C3A của clanhke. Nếu thạch cao đa vào quá nhiều sẽ gây ra hiện tợng nứt nẻ đá xi măng và nếu ít thì xi măng sẽ đông kết nhanh. Lợng thạch cao tối u nhất đợc xác định bằng thực nghiệm.
Trong quá trình nghiền, nếu nhiệt độ máy nghiền tăng trên 1050C thì thạch cao sẽ bị mất nớc và xi măng có hiện tợng đông kết giả. Hiện tợng trên là do sau khi xi măng tác dụng với nớc hồ xi măng mất tính dẻo rất nhanh. Nếu tiếp tục trộn thì hồ sẽ dẻo lại, nhng thời gian đông kết bị kéo dài.
4.3. Thời gian kết thúc đông kết .
Thời gian kết thúc đông kết là khoảng thời gian đợc tính từ khi xi măng tác dung với nớc tới khi cấu trúc của các khoáng đóng rắn đợc hình thành trở nên bền vững hơn, hồ xi măng mất tính dẻo và có cờng độ sơ bộ ban đầu.
Khoảng cách thời gian giữa bắt đầu đông kết và kết thúc đông kết càng ngắn càng có ý nghĩa trong xây dựng. Nó thể hiện cho sự phát triển cờng độ ban đầu nhanh của xi măng.
Thời gian đông kết của xi măng có ý nghĩa lớn trong thi công xây dựng. Nếu xi măng kết thúc đông kết quá nhanh, vữa xi măng nhanh mất tính dẻo không có khả năng sử dụng. Ngợc lại thời gian đông kết quá dài sẽ kéo dài thời gian đóng rắn của bê tông làm ảnh hởng tới tiến độ thi công xây dựng. Cờng độ ban đầu của bê tông phát triển chậm và thấp làm giảm sự tin tởng của ngời tiêu dùng đối với sản phẩm. Trong công nghiệp bê tông đúc sẵn sự kéo dài thời gian đông kết, chậm phát triển cờng độ của xi măng sẽ gây khó khăn lớn cho việc giải phóng kho bãi, tháo dỡ cốp pha.
Thời gian đông kết của hồ xi măng đợc xác định bằng dụng cụ Vi ca. Mỗi quốc gia và mỗi loại xi măng có mức quy định riêng về thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết của hồ xi măng nhng đều có điểm chung là để đáp ứng yêu cầu của xây dựng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682: 1999 “Xi măng poóc lăng - yêu cầu kỹ