CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
4.1. Nghiên cứu và lựa chọn chất kết dính dùng cho BTRTN
4.1.2. Ảnh hưởng của phụ gia đến độ nhớt của hồ CKD
Kết quả thí nghiệm thời gian chảy bằng Côn Marsh và độ nhớt tức thời bằng máy SV-10 của hồ CKD được thể hiện trong Hình 4.1.
Hình 4.1 Ảnh hưởng của hàm lượng SF đến độ nhớt của hồ CKD
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
0 200 400 600 800 1000
ĐC 10SF 20SF 30SF
log(thời gian chảy, giây)
Độ nhớt của hồ CKD, mmPa.s
Hàm lượng phụ gia SF, %
Độ nhớt (N/CKD=0.20) Độ nhớt (N/CKD=0.22) Độ nhớt (N/CKD=0.24) T hời gian chảy (N/CKD=0.20) T hời gian chảy (N/CKD=0.22) T hời gian chảy (N/CKD=0.24)
Kết quả thí nghiệm cho thấy, độ nhớt tức thời của hồ ở tất cả các tỷ lệ N/CKD được thí nghiệm đều đạt giá trị nhỏ nhất khi sử dụng 10%SF, khi hàm lượng SF tăng lên 20% và 30% thì độ nhớt tức thời của hồ CKD lại tăng lên khá nhanh, điều này thể hiện càng rõ khi tỷ lệ N/CKD=0,20, hỗn hợp hồ CKD trở nên rất sệt, gây khó khăn trong quá trình nhào trộn (mục a của Hình 4.3 và không chảy qua côn Marsh). Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy khi sử dụng 10%SF trong hỗn hợp thì thời gian chảy của hồ CKD giảm so với mẫu đối chứng. Tuy nhiên, khi hàm lượng SF sử dụng tăng lên 20% và 30% thì thời gian chảy cũng tăng dần, và ở tỷ lệ N/CKD thấp nhất (N/CKD=0,20) thời gian chảy của hồ CKD tăng lên rất lớn.
Kết quả độ nhớt tức thời và thời gian chảy như trên là do SF có đặc tính là các hạt dạng hình cầu và có kích thước siêu mịn chúng tạo ra hiệu ứng “điền đầy” và hiệu ứng “ổ bi” nên việc sử dụng SF với một hàm lượng hợp lý vừa giảm được lượng dùng nước, đồng thời kiểm soát được độ nhớt cũng như thời gian chảy của hồ CKD.
b) Ảnh hưởng của hàm lượng FA đến độ nhớt của hồ CKD
Kết quả thí nghiệm về ảnh hưởng của FA đến độ nhớt và thời gian chảy của hồ CKD được thể hiện ở Hình 4.2.
Hình 4.2 Ảnh hưởng của hàm lượng FA đến độ nhớt của hồ CKD
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
0 200 400 600 800 1000
ĐC 10FA 20FA 30FA
log(thời gian chảy, giây)
Độ nhớt của hồ CKD, mmPa.s
Hàm lượng phụ gia FA, %
Độ nhớt (N/CKD=0.20) Độ nhớt (N/CKD=0.22) Độ nhớt (N/CKD=0.24) T hời gian chảy (N/CKD=0.20) T hời gian chảy (N/CKD=0.22) T hời gian chảy (N/CKD=0.24)
Kết quả thí nghiệm cho thấy khi sử dụng FA trong hồ CKD sẽ làm giảm độ nhớt tức thời và giảm thời gian chảy của hồ. Ðồng thời khi tăng hàm lượng FA tương ứng thì thời gian chảy qua côn Marsh và độ nhớt tức thời của hồ CKD sẽ giảm theo.
Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng hàm lượng FA lên 30% với tỷ lệ N/CKD là 0,24 thì hỗn hợp bắt đầu có hiện tượng phân tầng, tách nước trong hồ CKD (mục c của Hình 4.3).
a) Hỗn hợp hồ quá sệt b) Hỗn hợp hồ quá chảy c) Hiện tượng tách nước Hình 4.3 Hồ chất kết dính có độ nhớt khác nhau
c) Ảnh hưởng của hỗn hợp PGK (FA và SF) đến độ nhớt của hồ CKD
Kết quả thí nghiệm về độ nhớt tức thời và thời gian chảy qua côn Marsh của hồ CKD khi sử dụng FA kết hợp với 10% SF với tỷ lệ N/CKD khác nhau thể hiện ở Hình 4.4. Kết quả thí nghiệm cho thấy khi có sự kết hợp giữa SF và FA đã cải thiện đáng kể độ nhớt tức thời của hồ CKD.
+ Với lượng dùng 10%SF+10%FA độ nhớt tức thời và thời gian chảy côn Marsh đều giảm mạnh so với mẫu đối chứng và đều nhỏ hơn khi sử dụng đơn khoáng.
+ Khi tăng hàm lượng FA sử dụng thì độ nhớt của hồ CKD cũng giảm dần, khi hàm lượng FA sử dụng là 20% và 30%, độ nhớt tức thời của hồ CKD tương ứng giảm 22%
và 35% so với khi chỉ sử dụng 10%SF. Khi có sự kết hợp giữa 10%SF và 30%FA thì hồ CKD không xảy ra hiện tượng tách nước như khi chỉ dùng 30%FA.
Hình 4.4 Ảnh hưởng của hỗn hợp PGK FA và SF đến độ nhớt của hồ CKD Tương tự, kết quả thí nghiệm cho thấy khi có sự kết hợp giữa SF và FA thì thời gian chảy của hồ CKD qua côn Marsh cũng được cải thiện đáng kể so với mẫu đối chứng và mẫu chỉ sử dụng SF. Khi cố định 10%SF và tăng hàm lượng FA thì thời gian chảy của hồ CKD giảm đều đó có nghĩa là tốc độ chảy tăng và độ nhớt của hồ CKD giảm.
Dựa vào kết quả trên ta thấy khi sử dụng phối hợp giữa 2 loại phụ gia là FA và SF thì đã có hiệu ứng tương hỗ giữa 2 loại phụ gia khoáng này làm giảm độ nhớt tức thời và thời gian chảy của hồ CKD so với khi sử dụng riêng rẽ từng loại phụ gia, hiệu ứng này được giải thích như sau: phụ gia khoáng SF có khối lượng riêng nhỏ hơn so với xi măng nên khi SF thay thế với cùng khối lượng thì thể tích của các hạt mịn tăng lờn. Mặt khỏc, phụ gia SF với đường kớnh hạt trung bỡnh khoảng 0,5àm, với các hạt có dạng hình cầu nên khi sử dụng có tác dụng làm giảm nội ma sát trong hỗn hợp hạt, còn gọi là hiệu ứng “ổ bi” giúp các hạt lớn hơn dễ dàng trượt lên nhau. Bên cạnh đó, các hạt SF siêu mịn sẽ chiếm chỗ của lượng nước lẽ ra nằm giữa các hạt xi măng vón tụ, làm tăng lượng nước tự do trong hồ CKD và làm giảm độ nhớt của hồ.
Tuy vậy, khi tiếp tục tăng hàm lượng SF, do tỷ diện tích bề mặt của SF rất lớn (18,5 m2/g) nên cần một lượng nước rất lớn để bọc xung quanh bề mặt lại làm giảm đáng kể lượng nước tự do mà các hiệu ứng có lợi của SF không thể bù đắp được. Ðiều này
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
0 200 400 600 800 1000
ĐC 10SF10FA 10SF20FA 10SF30FA
log(thời gian chảy, giây)
Độ nhớt của hồ CKD, mmPa.s
Hàm lượng của phụ gia khoáng
Độ nhớt (N/CKD=0.20) Độ nhớt (N/CKD=0.22) Độ nhớt (N/CKD=0.24) T hời gian chảy (N/CKD=0.20) T hời gian chảy (N/CKD=0.22) T hời gian chảy (N/CKD=0.24)
thấy rõ khi hàm lượng SF tăng lên 20% và 30% thì độ nhớt và thời gian chảy của hồ CKD tăng lên rất nhanh.
Khi sử dụng FA với hàm lượng càng tăng thì độ nhớt tức thời và thời gian chảy của hồ CKD càng giảm dần. Ðiều này được giải thích do FA có dạng hình cầu, bề mặt tương đối trơn nhẵn nên lượng nước cần hấp phụ lên bề mặt giảm làm tăng lượng nước tự do trong hồ CKD, đồng thời tạo hiệu ứng “phân tán” làm giảm thời gian chảy và độ nhớt của hồ CKD. Kết quả của hiệu ứng này có thể tăng lượng dùng FA để thay thế xi măng với hàm lượng lớn trong chế tạo bê tông. Tuy vậy, theo kết quả nghiên cứu thì khi hàm lượng FA sử dụng đến 30% hồ CKD bắt đầu có sự tách nước (độ nhớt tức thời và thời gian chảy giảm mạnh, Hình 4.4 c), hiện tượng này sẽ được hạn chế khi có sự kết hợp với phụ gia SF.