Thành phần khoáng vậtcủa xi măng PC40 Việt Nam

Một phần của tài liệu Nghiên cứu thành phần, tính chất cơ học bê tông cường độ siêu cao và ứng dụng trong kết cấu cầu (Trang 43)

Loại C3S C2S C3A C4AF Hoàng Thạch 56 18 10 10 Bỉm Sơn 67 8 5 15 Chinfon 51 23 8 10 Bút Sơn 51 24 8.5 11 Nghi Sơn 52 29 6 10

Luận án sử dụng loại xi măng PC40-Bút Sơn, thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN có đặc tính kĩ thuật sau:

-Khốilượng riêng 3,13 g/cm3.

-Lượng nước tiêu chuẩn 28 %

-Độ ổn định thể tích 2,2mm

-Độ mịn (lượng sót trên sàng 0,08mm) là 3,7%

-Thời gian bắt đầu đông kết 120 phút,kết thúc đông kết 216 phút

-Cường độ kéo uốn 3 ngày 5,87 MPa và cường độ chịu nén 22,2 MPa -Cường độ kéo uốn 7 ngày 6,5 MPa và cường độ chịu nén 30 MPa -Cường độ kéo uốn 28 ngày 7 MPa và cường độ chịu nén 43 MPa

2.2.2. Các phụ gia hóa học

Các phụ gia hóa học nói chung đều được sản xuất từ lignin sunphonat,

các axít cacbonxilic (phenol cao phân tử) được hydrat hóa, các nhóm hydrat – cacbon, Melamin, Naptalin. Việc chọn loại và liều lượng cần tiến hành bằng

các thực nghiệm. Các phụ gia hóa học này góp phần tăng đáng kể cường độ

nén, kiểm soát tốc độ đông kết bê tông, thúc đẩy nhanh cường độ, cải thiện

khả năng làm việc và độ bền theo thời gian của bê tông.

Chất làm chậm góp phần kiểm soát quá trình hydrat hóa ban đầu vì vậy nó tạo cho bê tông tốc độ đông kết mong muốn trong các điều kiện thời

tiết được dự kiến trước.

Các chất giảm nước thông thường ASTM C494 kiểu A có tác dụng làm tăng cường độ, kéo dài thời gian đông kết, độ sụt của bê tông tăng

khoảng 2 lần.

Chất giảm nước cao ASTM C494 loại F và G mang lại cường độ cao hơn và sớm hơn. Chất giảm nước cao nhằm mục đích tăng cường độ nếu giữ nguyên độ sụt hoặc tăng độ sụt từ 3-4 lần nếu giữ nguyên cường độ. Ở Việt

Nam các chất này gọi là các phụ gia siêu dẻo đã được dùng phổ biến trong các

công trình cầu lớn với liều lượng từ 0,5-3 lít/100kg xi măng.

Phụ gia siêu dẻo:

Có 5 loại phụ gia siêu dẻo thuộc 3 thế hệ: thế hệ 1 là A, thế hệ 2 là B và thế hệ 3 là C.

+ A- Ligno Sul phonates (LS):

Là phụ gia siêu dẻo thế hệ 1 từ các chất cao phân tử tự nhiên Lignin (từ

gỗ và senlulo), độ giảm nước tối đa là 10%, có thể làm chậm đông kết, độ sụt

giảm 30% sau 30 phút, lượng dùng ≈ 2,5% lượng xi măng

+ B1-Polime gốc sulphonat melamin:

Phụ gia siêu dẻo gốc URE và Phormadehyd có tác dụng giảm nước tối đa đến 25%, lượng dùng từ 1,5-2,5%khối lượng xi măng, giảm độ sụt đến 50% sau 40 phút và cho cường độ sớm (R3 = 0,85R28), thời gian thi công

ngắn, tỷ lệ N/X < 0,4 và phù hợp với khí hậu nóng.

+ B2 – Naphthalen Sulphonat Polycondesat :

Nguồn gốc từ than đá, giảm nước tối đa 25%, lượng dùng 1,5-2,5% khối lượng xi măng, giảm độ sụt đến 50% sau 50 phút.

+ B3 – Chất siêu dẻo thế hệ thứ hai: Vinylcopolyme: Thành phần chính là : Sunfonat Vinylcopolyme (dầu thô)

Giảm nước tối đa đến 30%, lượng dùng 1,5-2% khối lượng xi măng, giảm độ sụt ban đầu đến 50% sau 100 phút, tạo ra độ sụt đến 22

cm, kéo dài thời gian thi công.

+ C – Chất siêu dẻo thế hệ ba: PolyCarboxylat (PC):

Gốc Polyme cao phân tử tổng hợp, giảm nước tới 40 % (tỷ lệ N/X có

thể đến 0,27), bê tông có thể đạt đến độ sụt 22 cm, cho cường độ cao, duy trì

được tính công tác trong thời gian dài.

Loại phụ gia đặc biệt này có thể thay đổi cấu tạo phân tử để phụ gia

phù hợp với các yêu cầu đặc biệt. Với bê tông cường độ siêu cao thường dùng chất phụ gia siêu dẻo loại PC (phụ gia siêu dẻo thế hệ thứ 3); với bê tông tự đầm có thể dùng loại cải tiến là: Polyme Viscocrete (PV)

Các phụ gia siêu dẻo có thể thí nghiệm theo tiêu chuẩn Anh – BS 5075; ASTM – C494. Ở Việt Nam có thể chọn các chất siêu dẻo chế tạo trong nước

và các sản phẩm của Sika, của Đức, Ý, của Mỹ.

Luận án sử dụng phụ gia PolyCarboxylat của hãng Sika Việt Nam

với kí hiệu 3000-20 (chất siêu dẻo thế hệ thứ 3) với các tính năng nhưtrong bảng 2.3:

Bảng 2.3: Các tính năng của phụ gia

Mô tả sản phẩm

SikaViscocret3000-20 là chất hoá dẻo công nghệ cao gốc polyme thế hệ thứ 3 với hiệu quả tạo độchảy và giúp

bê tông bơm được dễ dàng

Sika Viscocret 3000-20 phù hợp với tiêu chuẩn ASTM C494 loại G

Gốc Polycarboxylat cải tiến trong nước Dạng./Màu Chất lỏng/Màu nâu nhạt

Đóng gói Thùng 5/25/2000 lít

Điều kiện lưu trữ Lưu trữ trong điều kiện khô ráo,tránh ánh nắng mặt trời trực tiếp và nhiệu độ từ +5C và 30C

Thời hạn sử dụng 6 tháng nếu lưu trữđúng cách trong bao bì nguyên chưa mở

Độ pH 4,50 ÷ 6,50 Liều lượng thông

thường

0,7÷2,5 lit/100g chất kết dính

2.2.3. Muội silic

Muội silic là một sản phẩm phụ được lấy ra từ quá trình nung thạch anh

với than đá trong các lò hồ quang điện của ngành sản xuất silicon và các hợp

kim thép silicon, khói bay ra có hàm lượng dioxit silic vô định hình cao và chứa các tinh thể hình cầu rất mịn.

Muộisilic gồm các hạt thủy tinh rất mịn với một diện tích bề mặt lên tới

20.000 m2/kg khi được đo bằng phương pháp hấp thụ Nitơ. Sự phân bố bề

mặt kích thước hạt của một loại muội silic điển hình cho thấy hầu hết các hạt đều nhỏ hơn 1m với đường kính trung bình khoảng 0,1m nhỏ hơn kích thước của hạt xi măng gấp 100 lần. Trọng lượng riêng của muội silic phổ biến

là 2,2g/cm3, nhưng cũng có thể cao hơn 2,5g/cm3. Khối lượng thể tích được

lựa chọn từ 160-320kg/m3.

Muộisilic vì có hàm lượng dioxit silic và độ mịn cực cao nên là vật liệu

có hiệu ứng Puzolanic cao. Muộisilic phản ứng vớiCa(OH)2 trong quá trình

hydrat hóa xi măng để tạo ra hợp chất kết dính bền vững-CSH (canxi Silicat hydrat). Muội silic được sử dụng làm phụ gia cho bê tông cường độ cao và bê

tông cường độ si vi từ 5-15% lư Sơ đ Các thành ph trình bày Các chỉ tiêu k Hàm lượng SiO Hàm lượng SiO Free CaO (%) Free SiO Độẩm (%) Lượng m Diện tích b Độ hoạt hóa P tuổi 7 ngày (%) Độ hoạt hóa P tuổi 28 ngày (%) Độ mịn ( Khối lượ

ờng độ siêu cao. Hàm lượng muội 15% lượng xi măng.

Sơ đồ phản ứng hóa họcvà sơ đ

SiO

Hình 2.1: Sơ đồ

Các thành phần hóa học của muội Silic

trình bày ở bảng 2.4

Bảng 2.4: Tiêu chu

(Các quy định sau đây đ

tiêu kỹ thuật ng SiO2 ng SiO3 e CaO (%) O2 (%) m (%) ng mất khi nung (%) n tích bề mặt rỗng

t hóa Puzơlan với xi măng

i 7 ngày (%)

t hóa Puzơlan với xi măng

i 28 ngày (%)

(lượng tích lũy trên sàng 45

ợng riêng (kg/m3)

ợng muội silic thông thường nằm trong phạm và sơ đồ sản xuất của Silica Fume

SiO2+2C=Si+2CO

ồsản xuất Silica Fume

ần hóa học của muội Silic theo tiêu chuẩn ASTM

chuẩn ASTM về muội silic

ịnh sau đây được lấy từ ASTM C1240- ASTM C1240

i xi măng Pooclăng ở i xi măng Pooclăng ở

ên sàng 45m) (%) 85,0 <3,0 <6,0 >15 >105 <10 2200 ờng nằm trong phạm ồ sản xuất của Silica Fume:

ẩn ASTM được -93) ASTM C1240 EN 13263 >85,0 <2,0 <1,0 <0,4 <4,0 >15 &<35 >100

Cơ chế hoạt động của khoáng siêu mịn:

Hai loại phản ứng hoá học là thủy hóa và puzơlan

XM + H2O  CSH + CH (không bền nước) Si2O + CH + H2O  CHS (bền nước)

Phân tích thành phần hóa học của các loại khoáng siêu mịn, hình 2.2

Hình 2.2: Biểu đồ phân tích thành phần hóa học các khoáng siêu mịn

Cơ chế lấp đầy lỗ rỗng của hạt xi măng và độ rỗng trong các gel của đá xi măng thể hiện qua đường kính hạt của phụ gia khoáng siêu mịn. Do đường

kính hạt nhỏ d <1m, nên muội Silic là có hiệu quả nhất.Các phụ gia khoáng và xi măng cần được đánh giá thông qua các mẻ trộn trong phòng thí nghiệm để xác định các đường cong dùng cho việc lựa chọn khối lượng xi măng và phụ gia khoáng cần thiết để đạt được mong muốn

Theo tài liệu 33 (Larrard) khuyên sử dụng muội Silic trắng, một sản phẩm

phụ của việc sản xuất siliconđược chọn với thành phần SiO2 lớn hơn 92,7%, tỷ

diện tích là 14 m2/g, tỷ trọng là 2.350 kg/m3. Theo 29 thì hàm lượng SiO2 chỉ cần

80-99%, Al2O3 là từ 0,5-3%, Fe2O3 là từ 0,1-5%, CaO là từ 0,7-2%,tỷ diện tích từ

16-22 m2/g. Khối lượng riêng từ 2,2 đến 2,4g/cm3.

Luận án sử dụng muội Silic do Sika Việt Nam bán trên thị trường cũng

có tính năng đảm bảo các tiêu chuẩn trênvà phù hợp với tiêu chuẩn ASTM

1230-95a, như trong hình 2.3

80 60 40 20 20 40 60 80 SiO2 CaO Al2O3 80 60 40 20 SiCaFume Fly ahs Slag OPC Mªtacaolanh

2.2.4. Cố Cốt liệu lớn: Luận án s Nghiên c kính lớn chuẩnhư 2.2.4.1. Ngu Khi b siêu cao, mm. Có nhi đường kính khác nhau m đường kính đến 1mm. cường độ si Quartz với kích th cao, ngoài ra hàm lượng chất kết dính Lo

Quartz tại mỏ Thanh S

Hình 2

ốt liệu lớn

ốt liệu lớn: Luận án sử dụng cát

Nghiên cứu sinh đã nghiên cứu các

ớn nhất, cấp phối hạt, nghiền đá hướng dẫn của quốc tế.

Nguồn gốc của cốt liệu

Khi bắt đầu nghiên cứu về bê tông

người ta đã sử dụng các loại cát thạch anh có đ

mm. Có nhiều tác giả đã tìm kiếm các loại cốt liệu khác để thay thế với các ờng kính khác nhau mà chủ yếu l

ờng kính đến 1mm. Thời gian gần đây

ờng độ siêu cao người ta thường sử dụng cát ới kích thước hạt nhỏ sẽ làm cho tính đ

ngoài ra cường độ của bê tông c

ợng chất kết dính 33.

Loại cát Quartz sử dụng trong nghiên c

ại mỏ Thanh Sơn-Phú Thọ,

Hình 2.4: MỏQuartzit Thanh Sơn

Hình 2.3: Muội silic

ử dụng cát Quartz được nghiền

các tài liệu và các lý thuyết để xác định đ ền đá Quartz thành cát theo đúng

ê tông chất lượng cao và bê tông cư ử dụng các loại cát thạch anh có đường kính t

ếm các loại cốt liệu khác để thay thế với các ủ yếu là sử dụng cát nghiền từ đá Bazan với ời gian gần đây 46, 36khi nghiên c

ờng sử dụng cát Quartz. Vi

àm cho tính đặc chắc của bê tông đư

ê tông cũng được cải thiện đáng kể v

trong nghiên cứu này được nghiền từ loại đá như ở hình 2.4

Quartzit Thanh Sơn – Phú Thọ

ợc nghiền từ đá Quarzt.

ể xác định đường

thành cát theo đúng các tiêu

và bê tông cường độ

ng kính từ 0,5-8

ếm các loại cốt liệu khác để thay thế với các ử dụng cát nghiền từ đá Bazan với

khi nghiên cứu bê tông Quartz. Việc sử dụng cát ê tông được tăng ợc cải thiện đáng kể và giảm được

ợc nghiền từ loại đá

Đá Quartzit này là loại đá thuộc nhóm đá biến chất, kiến trúc hạt biến

tinh với cấp hạt mịn là chính. Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh,

ngoài ra còn gặp xirexit, fenpat.

Loại đá này có màu vàng, trắng, hồng nhạt hoặc xám. Đá rất cứng, khó

bị phong hóa khi lộ ra ngoài không khí. Ở Việt Nam thường gặp nhiều ở

Thanh Hóa, Phú Thọ, Lạng Sơn…

Thành phần hóa học của loại đá này như trong bảng 2.5 (kết quả thử

nghiệm tại Phòng Vilas 003- Viện Vật liệu xây dựng Hà Nội).

Bảng 2.5: Thành phần hóa học của đá Quartz

STT Tên chỉ tiêu khoáng hóa Kết quả Đơn vị Phương pháp thử

1 SiO2 98,55 % TCVN6927-2001 2 Fe2O3 0,10 % TCVN6927-2001 3 Al2O3 0,32 % TCVN6927-2001 4 CaO 0,05 % TCVN6927-2001 5 MgO 0,02 % TCVN6927-2001 6 SO3 0,00 % TCVN6927-2001 7 K2O 0,09 % TCVN6927-2001 8 Na2O 0,03 % TCVN6927-2001 2.2.4.2. Đường kính lớn nhất và cấp phối của cát Quartz

Tuỳ theo yêu cầu về cường độ của bê tông mà đường kính lớn nhất của

cốt liệu có thể thay đổi.Theo 33 khi phân tích về tối ưu độ chặt của bê tông, F.de Larrard cho rằng đường kính lớn nhất của cốt liệu có ảnh hưởng rất quan

trọng đến độ đặc tối ưu của hỗn hợp cốt liệu, do đó sẽ ảnh hưởng đến cường độ nén của bê tông. Cường độ nén của bê tông phụ thuộc vào độ dày của lớp

vữa tối đa

* 3 ( / 1) m eD g g  (2-1) Trong đó: em= 0,1 đến 5 mm. Nếu chọn em = 0,1 thì D = 0,5mm

D là kích thước lớn nhất của cốt liệu

g* là thể tích đặc của cốt liệu

Điều đó lý giải rằng xu thế hiện nay,tùy theo công nghệ và giá thành của việc nghiền nhỏ cốt liệu mà người ta đã sử dụng cốt liệu đường kính từ 0- 0,5 mm hoặc 0-0,6 mm hoặc 0-0,8 mm. Các nghiên cứu của Larrard thậm chí

còn chọn đường kính cốt liệu từ 0,125-0,4mm.

Tính chất của cát Quartz:Cát quartz dùng để chế tạo bê tông cường độ

siêu cao là loại cát có đường kính nhất định sau khi nghiền mịn đá Quarzt gốc

và sàng với kích thước nhỏ tùy theo từng yêu cầu của mỗi thí nghiệm mà

người ta có kích thước hạt cát Quartz riêng. Ví dụ như với nghiên cứu của F.

de Larard và T.Sedran thì cát Quartz gồm 3 loại nằm trong cỡ sàng như trong bảng 2.6 Bảng 2.6: Cấp phối của cốt liệu cát Quartz (% lọt sàng) T(m) CátS125 Cát S250 Cát S4000 63 0 0 0 80 13 0 0 100 56 0 0 125 100 2 2 160 100 19 16 200 100 53 43 250 100 100 80 315 100 100 96 400 100 100 100

Cát Quartznêu trên có tỉ trọng khối là 2.680 kg/m3.

Nghiên cứu sinh đã khai thác chế tạo cát Quartz và thành phần hạt của

cát Quarzt từ mỏ Quartz Thanh Sơn-Phú Thọ, như trong bảng 2.7 và hình 2.5

Bảng 2.7: Thành phần cấp phối hạt của cát Quarzt Cỡ sàng Cỡ sàng (mm) Lượng lọt trên sàng i, A% 0,63 100 0,315 67,1 0,14 41,6 0,075 13,9

2.2.5. Bộ

Hàm lư

siêu cao trên th kính trung bình t nhỏ. Các muội silic l tụcvà làm cho đ silic bình th tăng lên d

thuỷ hoá, các hạt xi măng không th

cốt liệu, c

vậy nếu chúng ta thay thế bằng bột thạch anh tr

bớt được h cốt liệu tốt Khái Tài liệu28 thể sử dụng bột đá vôi, bột Q trên thế gi dụng bột Q Có th của ASTM) Bột Q theo thể tích Hình 2. ột

Hàm lượng xi măng trong các nghi

trên thế giới khoảng từ 900 đ

kính trung bình từ 3μm đến 4μm đã

hạt của nó lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt xi măng v ội silic làm cho đường biểu diễn th

làm cho độ đặc của hỗn hợp đ

silic bình thường là 0,64, thì sau khi

tăng lên dến 0,716 33. Do tỷ lệ N/X th

ỷ hoá, các hạt xi măng không thu các hạt xi măng có độ cứng thấp

ậy nếu chúng ta thay thế bằng bột thạch anh tr ợc hàm lượng xi măng trong b

ốthơn nhiều so với bột xi măng

Khái niệm về bột là bao gồm xi măng cộng với bột mịn v

28 của trường đại học Kassel Đức đ ể sử dụng bột đá vôi, bột Quartz ho

giới cho thấy rằng bột đá vôi ụng bột Quartz.

Có thể sử dụng 2 loại bột Q ủa ASTM)

ột Quartz Q1 có đường kính trung b ể tích, tỷ diện tích 18.000 cm

.5: Cát Quartz

ợng xi măng trong các nghiên cứu đầu tiên về bê tông cư 00 đến 1.200kg/m3. Bột thạch an

ã được sử dụng để lấp đầy các lỗ rỗng cực ạt của nó lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt xi măng v

ờng biểu diễn thành phần hạt của cốt liệu trở n ộ đặc của hỗn hợp được tăng lên. Nếu như đ

thì sau khi sử dụng thêm bột thạch anh

N/X thấp, nên chỉ có một phần

uỷ hoá nằm trong hỗn hợp v ạt xi măng có độ cứng thấp nên không tốt cho va

ậy nếu chúng ta thay thế bằng bột thạch anh trơ, cứng, thì chúng ta s

ợng xi măng trong bê tông và phần bột này sẽ đóng vai tr ột xi măngchưa được thủy hóa.

ồm xi măng cộng với bột mịn v ờng đại học Kassel Đức đã tổng kết và cho th

uartz hoặc bột tro bay; tuy nhiên các nghiên c

ới cho thấy rằng bột đá vôi ít có hiệu quả nhất, mà ch

Một phần của tài liệu Nghiên cứu thành phần, tính chất cơ học bê tông cường độ siêu cao và ứng dụng trong kết cấu cầu (Trang 43)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(157 trang)