5.1.1 định nghĩa, phân loại:
* định nghĩa: Xi măng thuộc loại chất kết dắnh vô cơ, có khả năng thực hiện các phản ứng thuỷ hoá ựóng rắn với nước. Nó ựược sản xuất bằng cách nung các nguyên liệu ựến nhiệt ựộ tạo khoáng thắch hợp ựược bán thành phẩm Klanhke, sau ựó nghiền mịn Klanhke thành dạng bột khô.
* Phân loại: Người ta phân loại xi măng theo nhiều cách, tuỳ theo mục ựắch riêng.
a. Nếu phân loại theo thành phần khoáng hoá ta có các loai xi măng sau: o Xi măng Pooclăng - ký hiệu PC
o Xi măng Pooclăng hỗn hợp - ký hiệu PCB o Xi măng Alumin (xi măng trắng)
b. Nếu phân loai xi măng theo mác chịu nén ta có các loai xi măng sau: o Xi măng thường: PC30, PC40, PCB30, PCB40.
o Xi măng mác cao: PC50, PC60, PCB 50, PCB60... o Xi măng mác thấp : PC20, PC15 , PCB20 , PCB15Ầ c. Nếu phân loại theo công dụng của xi măng ta có các loai sau:
o Xi măng thường o Xi măng bền Sulphate o Xi măng chịu nhiệt o Xi măng chịu axắt.
Trong số các loại xi măng, loại dược dùng phổ biến nhất hiện nay là PCB30 và PCB40.
5.1.2. Thành phần của xi măng Pooclăng (Portland): Xi măng Pooclăng có thành phần hoá học như sau:
Cao chiếm tỷ lệ 60%ọ68% SiO2 chiếm tỷ lệ 21%ọ24% Al2O3 chiếm tỷ lệ 4%ọ7% Fe2O3 chiếm tỷ lệ 2%ọ4 % MgO chiếm tỷ lệ <4,5% SO3 chiếm tỷ lệ <3,5%
Thành phần khoáng chắnh của xi măng Portland gồm: C3S (3CaO.SiO2 - Tricanxit Silicat): 37%ọ60% C2S (2CaO.SiO2 - Bicanxit Silicat): 15%ọ37% C3A (3CaO.Al2O3 - Trican xit Alu minat): 10%ọ18%
C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3 - Tetracanxit Fero 7%ọ15% Aluminat): Và một số thành phần khác: CaO, MgO, CaSO4.2H O,..
5.2 MỘT SỐ TÍNH CHẤT Cơ BẢN CỦA XI MĂNG PORTLAND 5.2.1 Phản ứng thuỷ hoá -Xi măng ựóng rắn với nước:
Xi măng gặp nước, sẽ xây ra sự ựóng rắn, quá trình diễn ra 03 giai ựoạn: Giai ựoan 1: Quá trình hoà tan
Xi măng hoà tan trong nước tạo ra dung dịch, dung dịch nhanh chóng trở nên bão hoà, rồi quá bão hoà dung dịch ở trạng thái rất ựậm ựặc, tạo nên hồ xi măng. Hố xi măng có tắnh lưu ựộng cao, dễ tạo hình.
Giai ựoan 2.: Quá trình ngưng keo
Trong hệ xi măng - nước xảy ra phản ứng thuỷ hoá tạo thành sản phẩm là các hợp chất Hydrat sau:
C3S 2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 C2S 2(3CaO.SiO2) + 4H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2
(C3S2H3)
C3A 3CaO.Al2O3) + 6H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O (C3AH6)
3CaO.Al2O3) + 3(CaSO4.2H2O)+ 6H2O =3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O (C3AH323CaSO4)
C4AF 4CaO.Al2O3.Fe2O3 + mH2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.nH2O (C3AH6) (CFHn)
Quá trình thuỷ hoá diễn ra, hồ xi măng mất dần nước, ựồng thời tắnh dẻo giảm dần, tương ứng hệ dung dịch chuyển thành hệ ngưng keo.
Giai ựoan 3: Quá trình kết tinh
Trong hệ ngưng keo xuất hiện các tinh thể rắn, các tinh thể phát triển và liên kết với nhau chuyển thành hệ kết tinh rắn có cường ựộ.
Như vậy diễn biến của quá trình thuỷ hoá ựã dưa hệ xi măng - nước từ hệ dung dịch, chuyển qua dung dịch quá bão hoà, rồi hệ huyền phù - chuyển thành hệ ngưng keo - và cuối cùng chuyển thành hệ kết tinh rắn.
Tương ứng tắnh chất của hệ xi măng - nước diễn biến như sau: Hồ xi măng có tắnh chảy dẻo - sang hệ có tắnh nhớt cao và tắnh dẻo giảm ựáng kể (hệ bắt ựầu ựông kết) - sang một hệ mà tắnh dẻo cơ bản ựã mất (hệ kết thúc ựông kết) - cuối cùng hệ có tắnh cứng của vật rắn (có cường ựộ).
5.2.2. độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng và lượng nước tiêu chuẩn
Các xi măng khác nhau có nhu cầu nước khác nhau. Cho nên với cùng một lượng nước, các xi măng khác nhau sẽ tạo ra hồ xi măng có dộ dẻo khác nhau. Do vậy người ta phải qui ựịnh một trạng thái dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng gọi là ựộ dẻo tiêu chuẩn.
độ dẻo tiêu chuẩn là một trạng thái dẻo của hồ xi măng có ựộ cắm sâu của kim Vi ka (Hình 5.1) với ựường kắnh φ = 10 ổ 0,05 mm rơi tự do trong 30 giây và cắm sâu vào trong hồ từ 33mm ựến 35mm (tức cắm sâu cách ựáy khâu từ 5ọ7mm).
Lượng nước ựể hồ xi măng ựạt ựộ dẻo tiêu chuẩn gọi là lượng nước tiêu chuẩn. Lượng nước tiêu chuẩn ựược tắnh bằng ựơn vị phần trăm khối lượng (%) của nước so với ximăng.
5.2.3. Thời gian ựông kết xi măng:
Có hai thông số kỹ thuật về thời gian ựông kết là : Thời gian bắt ựầu ựông kết (tBđđK)
Thời gian kết thúc ựông kết (tKTđK)
Thời gian bắt ựầu ựông kết là khoảng thời gian kể từ thời ựiểm bắt ựầu xi măng trộn với nước ựến thời ựiểm mà kim Vika với ựường kắnh φ = 1,13 + 0,05 mm cắm sâu vào hồ xi măng ở ựộ sâu cách ựáy khâu Vika 4-1mm trong 30 giây.
Thời ựiểm bắt ựầu ựông kết là thời ựiểm tương ứng với hồ xi măng bị mất ựáng kể tắnh dẻo. Mọi công việc thi công như trộn, vận chuyển, tạo hình, ựầm chặt... ựều phải tiến hành trước ựó.
Thời gian k ết thúc ựông kết là khoảng thời gian kể từ thời ựiểm bắt ựầu xi măng trộn với nước ựến thời ựiểm mà kim Vi ka (ựường kắnh như trên) cắm sâu vào hồ xi măng ựược 0,5mm trong 30 giây.
Thời ựiểm kết thúc ựông kết là thời ựiểm tương ứng với hồ xi măng ựã hình thành pha rắn ựá xi măng và bắt ựầu có cường ựộ.
5.2.4. Cường ựộ và mác xi măng:
Xi măng phản ứng thuỷ hoá tạo thành ựá xi măng có cường ựộ. Cường ựộ ựá xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng hoá của Klanhke, ựộ mịn của xi măng, ựiều kiện môi trường và thời gian bảo quản xi măng.
Cường ựộ dặc trưng của ựá xi măng là cường ựộ nén. Cường ựộ nén tiêu chuẩn của ựá xi măng ựược xác ựịnh trên cơ sở mẫu vữa xi măng tiêu chuẩn gồm:
Tỷ lệ thành phần khối lượng vữa: Xi măng: Cát tiêu chuẩn: Nước = 1:3:0 5 Mẫu vữa tiêu chuẩn: 40 x 40 x 160 (mm)
Cường ựộ ựá xi măng phát triển không ựều. Ba ngày ựầu cường ựộ phát triển nhanh, sau ựó bắt chậm lại. Sau 7 ngày phát triển chậm hơn nữa, ựến 28 ngày cường ựộ ổn ựịnh tuy vẫn còn phát triển nhưng rất chậm.
Mác xi măng (mác theo cường ựộ nén) ựược xác ựịnh trên cơ sở cường ựộ nén tiêu chuẩn-ở tuổi 28 ngày và ựược quy ựịnh các loại mác như sau:
PC30, PC40, PC50 PCB30, PCB40, PCB50...
Mác PC 30 nghĩa là xi măng Portland thường, có cường ựộ nén tiêu chuẩn 28 ngày tối thiểu ựạt 30 MPa.
5.2.5. Tắnh ổn ựị nh thể tắch của xi măng:
Trong quá trình ựóng rắn, hồ xi măng bị thay ựổi thể tắch (nở hoặc co thể tắch). Nếu sự thay ựổi ựó lớn thì xi măng kém ổn ựịnh thể tắch, ựá xi măng sẽ bị nứt vỡ và bị suy giảm cường ựộ.