- Bề mặt riêng xác định
3.2.3 Phụgia tạo chất kết dính cho bê tông siêu nặng
+ Phụ gia siêu dẻo C-3 cho đề tài là loại muối của sản phẩm ngng tụ của axit Naftalin sunphua và phomandehýt. Phụ gia C-3 dạng bột có đặc điểm an toàn trong sử dụng do không bị phân hủy khi bảo quản, không tạo ra khí độc.
Về nguồn gốc C-3 là sản phẩm công nghiệp, nó ít chứa tạp chất gây ra các phản ứng phụ cho hỗn hợp bê tông, chúng chứa tới hơn 70 % (theo khối lợng) đơn mạch
với mức ngng tụ lớn hơn 4 % và lớn hơn 8 % muối không ngng tụ dạng β của axit Naflatin sunphua và phomanđêhýt cùng với hỗn hợp muối axit glucô.
Phụ gia C-3 thuộc dạng phụ gia hoạt tính bề mặt, dạng ion chứa hỗn hợp đơn mạch và polime, chúng là các gốc cơ bản của chất hoạt tính. Nó còn chứa thêm muối cha phản ứng dạng β - muối và dạng natri sunphat. Đơn mạch và polime là tâm cầu Naftalin mêtilen kết với các nhóm sunfua phân bố theo chức năng, tạo ra sự hoà tan chúng trong nớc. Công thức phân tử của đơn mạch (cơ bản) là polime (a), muối nátri β - axit naftalin sunfhua (b) có dạng sau:
(a) (b)
Hình 3.3: Công thức phân tử C-3. Polime (a ) và (b) Muối Natri
+ Phụ gia trơ (có độ mịn lớn hơn độ mịn của xi măng) là quặng Barit Tuyên Quang đợc nghiền mịn tới độ mịn khoảng 4.300 ữ 4500 cm2/g. Nghiên cứu cho thấy hiệu quả phụ gia đa vào tăng khi ta phối trộn bằng nghiền phụ gia C3 với bột quặng Barit siêu mịn.
+ Phụ gia tro trấu đợc nghiên cứu bằng cách đốt trấu bằng lò giỏ lới thép, sau đó tro sau đốt đợc sàng loại bỏ các tạp chất cha cháy rồi nghiền mịn đồng nhất thành phần. Sau đó tro trấu cũng đợc đa vào phối trộn với bột quặng Barit và phụ gia C-3 để tăng tính đồng nhất cho hỗn hợp phụ gia. Hàm lợng tro trấu đa vào cùng với hàm lợng bột quặng siêu mịn và phụ gia C-3 theo tỷ lệ tối u sẽ đợc tính toán để bảo đảm tính chất tốt nhất cho sản phẩm nghiên cứu.
Bảng 3.19: Thành phần hóa của phụ gia tro trấu.
Fe2O3 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O SiO2 MKN Tổng
0,24 0,64 1,13 0,38 2,2 0,11 88,42 6,67 99,79
0,24 0,64 1,13 0,38 2,20 0,11 88,61 6,68 100
+ Phơng pháp phân tích nhiễu xạ Rơnghen đánh giá thành phần khoáng tro trấu cho thấy hàm lợng oxit Silic rất cao.
Hìn ìn h 3. 4: P hâ n tíc h th àn h ph ần k ho án g củ a tr o tr ấu .
Phân tích thành phần khoáng phụ gia tro trấu thấy hàm lợng oxit Silic lớn và gặp ở hai dạng thù hình là Quartz low SiO2 8,85% và Cristobalite Alpha (γ) SiO2
91,67% .Cụ thể ta có vị trí peak nhiệt các khoáng khi phân tích tro trấu:
Cristobalite Alpha (γ) SiO2 91,67% xuất hiện ở các peak: 4,0420; 3,1361; 2,84491; 2,43580; 2,11679; 2,02281; 1,93255; 1,87044; 1,81866; 1,69212; 1,61306 Ao.
Quartz low SiO2 8,85% xuất hiện ở các peak: 4,25907; 3,34305 Ao.
Khi đốt trấu phần hữu cơ bị cháy và bốc hơi, còn lại tro có thành phần chính là ôxit silic. Ôxit silic trong trấu ban đầu vốn tồn tại dới dạng vô định hình nhng trong trong các điều kiện khác nhau, nó có thể chuyển sang dạng tinh thể. Khi đốt trấu trong khoảng nhiệt độ từ 500-800oC, ôxit silic trong tro sẽ ở trạng thái vô định hình, ở nhiệt độ cao hơn sẽ có sự biến đổi sang dạng tinh thể. Nhiệt độ biến đổi pha của ôxit silic trong tro trấu còn phụ thuộc vào thời gian đốt trấu. Thời gian gia công nhiệt kéo dài thì sự biến đổi pha xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn. Các nghiên cứu cho thấy cristobalite có thể hình thành trong tro ở nhiệt độ 800oC khi thời gian đốt trấu kéo dài 12 giờ hoặc 30 giờ. ở nhiệt độ này mức độ kết tinh tăng lên khi thời gian nung càng lâu. ở nhiệt độ 900oC bắt đầu xuất hiện trydimite, và ở 1000oC thì ôxit silic trong tro trấu hoàn toàn ở dạng crystobalite và trydimite.
Qua kết quả phân tích thành phần hoá và thành phần khoáng cho thấy nghiên cứu luận văn đã sử dụng kiểu lò giỏ lới thép có thể thu đợc tro trấu chứa nhiều ôxit silic vô định hình dạng Cristobalite Alpha (γ) SiO2 đạt tới 91,67%. Đây là thuận lợi cho mục tiêu đề ra là chế tạo tro trấu có tính năng tơng tự silica fume.
3.2.4 Nớc
Nớc sử dụng để chế tạo hỗn hợp bê tông trong quá trình thí nghiệm là loại nớc sạch. Các chỉ tiêu về hàm lợng muối và các tính chất khác nằm trong giới hạn cho phép và thỏa mãn các yêu cầu kĩ quy định trong TCXDVN 302 - 2004.
- Có độ PH không nhỏ hơn 4.
- Có hàm lợng muối sunphat nhỏ hơn 3%. - Có hàm lợng muối không quá 35g/l.
Nớc đợc tính toán với lợng dùng tối u ở mức bão hòa phụ gia bằng kiểm tra l- ợng nớc tiêu chuẩn đạt đợc với mỗi cấp phối.
Chơng 4
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm bê tông siêu nặng
Để chế tạo bê tông đặc biệt nặng có các tính năng đạt yêu cầu nghiên cứu và ứng dụng cần tính toán thành phần cấp phối hợp lý cho bê tông. Trên cơ sở tính toán thành phần ở các cấp phối lựa chọn, hỗn hợp bê tông cần đạt độ lu động và tính công tác để đảm bảo tính chất hỗn hợp bê tông bơm. Nghiên cứu kết quả thí nghiệm và ta thay đổi các nhân tố ảnh hởng để chọn ra cấp phối phù hợp.
Các thành phần vật liệu lựa chọn chế tạo bê tông đặc biệt nặng nghiên cứu gồm: + Cốt liệu nguồn gốc từ quặng Barit Tuyên Quang đợc gia công và phối trộn tạo các cỡ hạt là (mm):
Cỡ hạt bột mịn X1 (0 ữ 2,5mm), Cỡ hạt cốt liệu nhỏ: X2 (2,5 ữ 5mm), Cỡ hạt cốt liệu trung: X3 (5 ữ 10mm), Cỡ hạt cốt liệu lớn: X4 (10 ữ 20mm).
+ Chất kết dính sử dụng là xi măng pooc lăng PC40 Bút Sơn. + Hỗn hợp phụ gia nghiên cứu gồm các thành phần:
Phụ gia lấp đầy bột đá quặng Barit nghiền đạt độ mịn 4.300 ữ 4.500 cm2/g.
Phụ gia khoáng hoạt tính puzơlan là tro trấu đạt độ mịn 8.000 ữ 9.000 cm2/g.
Phụ gia hóa học: dùng phụ gia giảm nớc C-3 của Nga.
+ Nớc sử dụng phối trộn bê tông là nớc sạch đảm bảo chất lợng theo TCVN.
Sản phẩm bê tông đặc biệt nặng nghiên cứu cần đạt các yêu cầu kỹ thuật sau: + Tính công tác của hỗn hợp bê tông đặc biệt nặng yêu cầu đạt chỉ tiêu: độ sụt SN = 20 ữ 22 cm, độ chảy loang 55 ữ 60 cm; hỗn hợp bê tông không tách nớc và độ tách vữa theo TCVN 3109-1993 đạt yêu cầu theo TCXDVN 374-2006 về yêu cầu cho hỗn hợp bê tông trộn sẵn.
+ Bê tông đạt cờng độ nén ở tuổi 28 ngày (R28): R28 ≥ 40 (N/mm2) và khối lợng thể tích của bê tông đạt: γ= 2.800 ữ 3.000 kg/m3.