Kích thƣớc lỗ vng (mm) Phần cịn lại trên sàng (%) 2,00 0 1,60 7 5 1,00 33 5 0,50 67 5 0,16 87 5 0,18 99 1
Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
3.2 Các chỉ tiêu cần nghiên cứu 3.2.1 Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn 3.2.1 Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn
Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn là lƣợng nƣớc cần thiết cho vào xi măng theo phần trăm trọng lƣợng xi măng để thực hiện quá trình ban đầu của sự đóng rắn là q trình hịa tan.
Xác định lƣợng nƣớc tiêu chuẩn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6017:1995. Các yếu tố ảnh hƣởng đến lƣợng nƣớc tiêu chuẩn:
- Thành phần Clinker: khống C3S, C3A địi hỏi lƣợng nƣớc tiêu chuẩn cao,
cịn khống C4AF, C2S thì ít hơn.
- Độ mịn xi măng cao ( lƣợng sót sàng thấp) thì lƣợng nƣớc tiêu chuẩn cao. - Hàm lƣợng phụ gia và loại phụ gia sử dụng.
Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn có ý nghĩa quan trọng khi thi cơng bê tông và vữa. Khảo sát chỉ tiêu này nhằm biết đƣợc lƣợng nƣớc cung cấp cho các khoáng xi măng tham gia phản ứng hóa học tạo điều kiện cho xi măng đóng rắn, làm cho vữa linh động đảm bảo cho việc xây trát. Nƣớc dƣ càng nhiều xi măng đóng rắn càng chậm, cƣờng độ giảm. Ngƣợc lại giảm lƣợng nƣớc đi xi măng đóng rắn nhanh, cƣờng độ cao nhƣng vữa kém linh động xây trát khó.
Trong xi măng Portland, xi măng Portland puzzolan có lƣợng nƣớc cao hơn xi măng Portland thƣờng vì phải cấp nƣớc cho phụ gia hoạt tính. Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn đối với xi măng Portland thƣờng là 24 – 30%, cịn xi măng Portland puzzolan thì lƣợng nƣớc tiêu chuẩn 28 – 32%.
Chất kết dính gốc vơi có lƣợng nƣớc tiêu chuẩn > 30%.
Khoáng C3A, C3S nƣớc nhiều cịn khống C2S cần lƣợng nƣớc ít nhất.
3.2.1.1 Dụng cụ, hóa chất và vật liệu
Máy trộn vữa, cân 2 số, ống đong 250 ml, đồng hồ, dụng cụ vica, vành khuôn. Nƣớc, xi măng.
3.2.1.2 Phương pháp thí nghiệm
- Cân 500g xi măng, chính xác đến 1g.
- Đong một lƣợng nƣớc thích hợp theo ƣớc tính.
- Cho nƣớc vào cối trộn đã đƣợc lau khơ. Sau đó đổ xi măng vào, đổ xi măng một cách cẩn thận để tránh thất thoát nƣớc hoặc xi măng. Thời gian đổ khơng ít hơn
Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
5 giây và không nhiều hơn 10 giây. Lấy thời điểm kết thúc đổ xi măng là thời điểm “0”.
- Khởi động máy trộn vữa, trộn đều trong 90 giây ở tốc độ chậm 140 vòng/phút. Dừng máy trộn khoảng 15 giây để vét hồ quanh cối vào giữa sau đó trộn tiếp 90 giây.
- Đổ hồ vào khâu Vica đã đƣợc lau dầu ăn, không nén mạnh. Dùng dao đã lau ẩm gạt cho vữa xi măng bằng miệng khâu Vica.
- Thời điểm thả kim to tính từ điểm 0 là 4 phút. Hạ đầu kim to xuống sát mặt vữa xi măng và vặn vít hãm giữ kim 1 – 2 giây. Sau đó mở vít cho kim tự do cắm vào vữa. Sau đó đọc trị số kim chỉ trên thƣớc chia độ khi kim to ngừng lún hoặc tại thời điểm 30 giây (tùy thời điểm nào xảy ra trƣớc) để biết độ cắm sâu của kim trong vữa xi măng. Trong suốt thời gian thử không đƣợc va chạm vào dụng cụ vica.
Nếu kim cắm cách đáy vành khâu 5 – 7 mm thì coi nhƣ vữa xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn. Nếu kim cắm vào vữa nơng hay sâu hơn thì phải trộn lại mẫu khác để thử.
- Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn đƣợc tính bằng % khối lƣợng xi măng.
3.2.2 Tốc độ ninh kết
Tốc độ ninh kết có ý nghĩa quan trọng trong xây dựng. Nếu tốc độ ninh kết nhanh thì phải chuẩn bị vữa nhanh. Nếu thời gian ninh kết chậm thì việc thi cơng gặp trở ngại. Xác định bằng phƣơng pháp vica chuẩn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6017:1995.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ ninh kết:
- Thành phần Clinker: 4 khống chính C3S, C3A, C4AF, C2S đều ảnh hƣởng
đến sự phát triển cƣờng độ của xi măng. Cƣờng độ ban đầu (lên đến 28 ngày) do hai khoáng C3S, C3A quyết định nhƣng khoáng C3S là chủ yếu. Trong khi đó 2 khống C2S, C4AF thì ảnh hƣởng đến cƣờng độ sau này.
- Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn thấp thì ninh kết nhanh.
- Xi măng càng mịn thì q trình hydrat hóa nhanh hơn, do đó xi măng ninh kết nhanh hơn.
- Nhiệt độ mơi trƣờng tăng thì tốc độ ninh kết tăng.
3.2.2.1 Dụng cụ, hóa chất và vật liệu
Giống nhƣ thí nghiệm xác định lƣợng nƣớc tiêu chuẩn, nhƣng thay kim lớn bằng kim nhỏ.
Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
3.2.2.2 Phương pháp thí nghiệm
Trộn vữa xi măng theo lƣợng nƣớc tiêu chuẩn, rồi đổ vào vành khâu giống nhƣ cách xác định lƣợng nƣớc tiêu chuẩn (ghi thời gian kể từ khi trộn xi măng với nƣớc). Hay đổ hồ dẻo tiêu chuẩn vào vành khâu và gạt bằng dao đã lau ẩm nhƣ xác định lƣợng nƣớc tiêu chuẩn.
a) Xác định thời gian bắt đầu ninh kết
Thay kim vica lớn bằng kim nhỏ. Cho kim xuống sát mặt vữa và vặn vít hãm giữ kim từ 1 – 2 giây. Sau đó mở kim cho vít cắm vào hồ xi măng, sau 30 giây đọc trị số kim chỉ trên thƣớc chia độ để biết độ cắm sâu của kim trong vữa xi măng. Cứ 5 phút cho kim cắm xuống 1 lần ở nhiều vị trí khác nhau. Thời gian bắt đầu ninh kết đƣợc tính từ thời điểm 0 cho đến khi kim chỉ cắm cách đáy 3 - 5mm.
Chú ý: không đƣợc thả kim ngay chỗ thả kim lớn khi xác định lƣợng nƣớc tiêu chuẩn, thả kim cách vành khâu và giữa 2 lần thả là 2mm.
b) Xác định thời gian kết thúc ninh kết
Sau khi xác định thời gian bắt đầu ninh kết, ta lật úp khâu lại trên tấm đế và mang vào tủ dƣỡng ẩm. Sau khoảng thời gian 30 đến 45 phút ta lấy ra thử. Thời gian kết thúc ninh kết là lúc kim nhỏ khơng để lại vịng trịn trên mẫu (kim nhỏ chỉ in mờ trên mẫu).
c) Tính tốn kết quả
Thời gian bắt đầu ninh kết tính bằng khoảng thời gian từ lúc trộn xi măng với nƣớc cho đến khi kim nhỏ cắm vào vữa xi măng cách đáy khoảng 3-5mm.
Thời gian kết thúc ninh kết đƣợc tính bằng khoảng thời gian từ lúc trộn vữa xi măng cho đến khi kim cắm vào vữa không quá 1mm.
Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
3.2.3 Độ dãn nóng
Độ dãn nóng của xi măng đƣợc xác định theo phƣơng pháp Le Chatelier.
3.2.3.1 Dụng cụ, hóa chất và vật liệu
- Khuôn Le Chatelier
- Xi măng ở lƣợng nƣớc tiêu chuẩn
3.2.3.2 Phương pháp thí nghiệm
Đo độ dãn nóng bằng phƣơng pháp Le Chatelier
Tiến hành trộn xi măng sao cho xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn.
Đặt khn Le Chatelier có bơi lớp dầu mỏng lên trên một tấm kính cũng đƣợc quét dầu. Dùng dao lấy mẫu bằng thép không gỉ đổ hồ xi măng đã trộn vào khuôn (đổ đầy ngay mà không lắc, không rung) và giữ cho mép khuôn thật sát vào nhau. Sau đó, gạt bằng mặt hồ cho sát mặt khn rồi lấy tấm kính thứ 2 đặt lên mặt hồ. Mẫu sau khi đổ xong đem đặt mẫu vào trong buồng giữ ẩm, nhiệt độ 27 ± 1oC trong 24 ± 0,5 giờ với độ ẩm tƣơng đối không nhỏ hơn 98%, vào thời điểm cuối thời gian trên đo (lần thứ nhất) khoảng cách giữa hai càng khn chính xác đến 0,5 mm. Cho khn chứa mẫu vào thùng luộc mẫu (mẫu ngập trong nƣớc) đun sao cho trong khoảng 30 ± 5 phút nƣớc sơi. Duy trì mẫu ở nhiệt độ nƣớc sơi trong 3 giờ ± 5 phút. Vào thời điểm kết thúc việc đun sôi, đo khoảng cách
giữa hai đỉnh chóp của càng khuôn (đo lần thứ hai). Sau đó, lấy mẫu ra để khn nguội đến 27 ± 2oC đo khoảng cách giữ hai đầu càng khuôn (đo lần thứ ba).
Hiệu số khoảng cách giữ lần đo thứ nhất và lần đo thứ ba là độ dãn nở nóng của xi măng.
Hình 3.16 Đo độ dãn nóng
3.2.4 Cƣờng độ nén
Cƣờng độ chịu nén của xi măng là khả năng chịu ép của mẫu xi măng. Cƣờng độ là thông số quan trọng nhất để đánh giá chất lƣợng của xi măng, đăc trƣng cho cƣờng độ xi măng ngƣời ta thƣờng sử dụng “ mác xi măng”. Mác xi măng là cƣờng độ chịu nén của mẫu xi măng.
Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
- Thành phần Clinker: 4 khống chính C3S, C3A, C4AF, C2S đều ảnh hƣởng
đến sự phát triển cƣờng độ của xi măng. Cƣờng độ ban đầu (lên đến 28 ngày) do hai khoáng C3S, C3A quyết định nhƣng khoáng C3S là chủ yếu. Trong khi đó 2 khống C2S, C4AF thì ảnh hƣởng đến cƣờng độ sau này.
- Hàm lƣợng dung dịch kiềm làm tăng cƣờng độ ban đầu (từ 1 đến 3 ngày) nhƣng cƣờng độ sau này giảm.
- Thạch cao có ảnh hƣởng đáng kể đến cƣờng độ xi măng.
- Độ mịn cũng ảnh hƣởng lớn đến cƣờng độ ban đấu của xi măng. - Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn.
- Lƣợng và loại phụ gia pha vào xi măng. - Điều kiện và thời gian bảo quản.
- Nhiệt độ, mơi trƣờng đóng rắn.
3.2.4.1 Dụng cụ, hóa chất và vật liệu
- Máy trộn vữa, tủ dƣỡng ẩm, khuôn tạo mẫu, cân 2 số, máy ép nén, máy đầm vữa.
- Xi măng, cát tiêu chuẩn, nƣớc.
3.2.4.2 Phương pháp thí nghiệm
Đong chính xác 225ml 1ml nƣớc, cân mẫu xi măng chính xác 450g 2g, chuẩn bị cát tiêu chuẩn theo ISO với khối lƣợng 1350 5g.
Cho nƣớc vào nồi trộn sau đó thêm vào lƣợng xi măng đem thử và lắp nồi trộn vào máy. Để máy chạy ở tốc độ chậm trong 1 phút, trong đó 30 giây cát sẽ tự động cho vào nồi trộn. Sau đó, máy trộn chạy ở tốc độ nhanh trong 30 giây nửa. Tắt máy, tháo nồi trộn ra khỏi trục máy, gạt nhanh vữa dính trên nồi rồi lắp vào nồi vào máy. Thời gian ngừng máy là 90 giây. Trộn lại ở tốc độ nhanh trong 1 phút.
Đổ vữa lên trên tấm phẳng làm bằng vật liệu khơng thấm và khơng bị xi măng ăn mịn. Chia vữa thành 6 phần bằng nhau. Cho 3 phần vữa vào ngăn của khn có gắn chặt đầu khn và đƣợc lắp chặt vào bàn máy đầm vữa. Dùng cây gạt cân bằng lớp vữa trong khuôn.
Cho máy đầm dằn 60 cái rồi đổ 3 phần vữa còn lại vào 3 ngăn của khuôn. Sau khi máy đầm vữa dằn 60 cái, tháo khuôn ra khỏi máy dùng thƣớc kim loại gạt vữa cho bằng mặt khuôn. Mỗi khuôn mẫu sẽ đƣợc gắn với một ký hiệu riêng của mẫu. Số hiệu này đƣợc ghi trong sổ tổng hợp cùng với các thơng số thí nghiệm của mẫu.
Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
- Sau 24 giờ 15 phút ta tiến hành tháo khuôn. Ghi ký hiệu cho mẫu rồi đem ngâm trong bể nƣớc ở nhiệt độ 270C 10C.
- Sau 3 ngày 40 phút lấy mẫu thử cƣờng độ nén trên máy ép mẫu (nếu là mẫu 3 ngày).
- Sau 7 ngày 8 giờ lấy mẫu thử cƣờng độ nén trên máy ép mẫu (nếu là mẫu 7 ngày).
- Sau 28 ngày 8 giờ ta cũng lấy mẫu ra thử cƣờng độ nén trên máy ép mẫu (nếu là mẫu 28 ngày).
Chú ý: mỗi mẫu sẽ đƣợc thử hai lần ở hai đầu rồi lấy giá trị trung bình. Tính tốn kết quả: mác của xi măng là cƣờng độ chịu nén sau 28 ngày. Công thức xác định giá trị bền nén của mẫu thử:
Rn = Fn/A (1) Trong đó:
Fn: là tải trọng tối đa tính bằng Newton, hoặc đã đƣợc đổi ra Newton.
A: là diện tích tấm ép hoặc má ép, tính bằng mm2 (40mm x 40mm = 1600mm2).
Rn: Là độ bền nén tính bằng N/mm2
.
Tuy nhiên, trong máy đo cƣờng độ nén của Trạm nghiền Thủ Đức đã đƣợc chuyển đổi theo đơn vị N/mm2, nên giá trị trên đồng hồ là cƣờng độ nén của xi măng.
3.2.5 Xác định tỷ diện Blaine
3.2.5.1 Dụng cụ, vật liệu
- Cân, thiết bị đo tỷ diện, tủ sấy, sàng (kích thƣớc lỗ lƣới 0,8 x 0,8 mm).
- Xi măng.
3.2.5.2 Phương pháp thí nghiệm
Nguyên tắc: độ mịn của xi măng đƣợc tính theo bề mặt riêng bằng cách xác định thời gian cần thiết để một lƣợng khơng khí nhất định thấm qua một lớp mẫu xi măng lèn, có kích thƣớc và độ xốp xác định.
Trong điều kiện tiêu chuẩn, bề mặt riêng của xi măng tỷ lệ thuận với t, trong đó t là thời gian cần thiết để một lƣợng khơng khí thấm qua mẫu xi măng lèn. Số lƣợng và kích thƣớc các lỗ rỗng trong lớp mẫu xi măng lèn phụ thuộc vào sự phân bố kích thƣớc hạt xi măng và quyết định thời gian khơng khí thấm qua lớp mẫu xi măng lèn.
Cân một mẫu xi măng chính xác đến 0,01g với khối lƣợng m= ρ.V.0,5 (2)
Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
Với 0,5: hệ số xốp của xi măng.
ρ : khối lƣợng riêng của mẫu xi măng (g/cm3). V1 : thể tích lớp xi măng trong ống (cm3).
Qua tính tốn thì nhà máy đã đƣa ra một bảng 3.3 về khối lƣợng cân của xi măng