Tiến hành thí nghiệm với các mẫu cát sông Lô giữ độ chảy 22 ± 2, nhưng do giới hạn điều kiện thời gian, các mẫu chưa được sấy đủ đến độ ẩm yêu cầu, nên ta thu được bảng kết quả sau :
Mẫu số Độ sót sàng(%) Tỉ trọng sausấy (Kg) Cường độ (N/mm2) Độ chảy (cm) 1 0 0.80 3.77 22 2 5 0.85 3.67 20 3 10 0.81 3.63 24 4 15 0.86 3.30 23.5 Bảng 3.2 : Ảnh hưởng của độ sót sàng tới cường độ khi giữ nguyên độ
Hình 3.2 : Ảnh hưởng của độ sót sàng tới cường độ khi giữ nguyên độ chảy
Nhận xét : Cường độ của mẫu tăng lên khi độ sót sàng của cát giảm đi. Giải thích :
Điều này có thể giải thích do kích thước hạt trung bình của các mẫu hồ cát. Mẫu có độ sót sàng nhỏ thì kích thước hạt càng mịn, điều này giúp :
- Tăng diện tích phản ứng dẫn tới tăng tốc độ phản ứng, giúp quá trình tạo ra khoáng tobermorite diễn ra hoàn toàn hơn, phân bố khoáng cũng đều đặn hơn. - Khi bọt khí sinh ra sẽ dễ bị xé nhỏ hơn, và tạo cấu trúc xốp với các lỗ xốp nhỏ
hơn, đồng đều hơn.
- Giảm hiện tượng lắng của các hạt cát thô trong quá trình tạo mẫu, giúp mẫu không bị hiện tượng phân tầng, tách lớp, tách nước.
Như vậy việc giảm độ sót sàng của hồ cát giúp tạo ra cấu trúc tốt hơn, lượng và phân bố khoáng cũng tốt hơn.
3.2Ảnh hưởng của các loại cát tới cường độ
Tiến hành thí nghiệm với các mẫu cát giữ độ chảy 22 ± 2, độ sót sàng 10%, ta thu được bảng kết quả sau :
2 Bình Thuận 10 22 0.94 3.33
3 Quảng Ninh 10 22 0.77 3.20
Bảng 3.3 : Ảnh hưởng của các loại cát tới cường độ.
Nhận xét :
Mẫu 1 cho cường độ cao hơn các mẫu sử dụng cát biển.
Giải thích
Theo 2 bảng phân tích thành phần khoáng của trên ta nhận thấy mẫu 2 có thành phần khoáng portlandite ( Ca(OH)2 ) và quartz ( SiO2) dư trong khi mẫu 1 chỉ có khoáng quartz ( SiO2) dư. Nên ta có thể kết luận
• Mẫu 1 đã phản ứng hết.
• Mẫu 2 chưa phản ứng hết.
Kết luận này cũng phù hợp với nghiên cứu của Kalousek năm 1955 rằng các nguồn silic có độ cứng cao hơn thì cần thời gian phản ứng dài hơn.
Do vậy, cường độ thu được của mẫu 2 chưa phải cường độ tối đa mà mẫu có thể đạt đến, trong khi đó mẫu 1 đã đạt đến cường độ tối đa.
Theo kết quả phân tích dải hạt :
Mẫu số Loại cát Kích thước hạt trung bình (µm)
1 Sông Lô 32.28
2 Bình Thuận 55.62
3 Quảng Ninh 49.68
Bảng 3.4 : Kết quả phân tích dải hạt
Ta thấy mặc dù cùng được nghiền với độ sót sàng 10%, nhưng kích thước hạt trung bình của các mẫu cát khác nhau khá nhiều. Cát sông Lô có kích thước hạt trung bình nhỏ hơn, nên cấu trúc của mẫu AAC cũng tốt hơn, giúp cho cường độ cao hơn.
3.3 Ảnh hưởng của độ ẩm tới cường độ
Sử dụng các mẫu kích thước chuẩn của nhà máy tiến hành thí nghiệm xác định cường độ với các mốc độ ẩm ta thu được kết quả sau
Bảng 3.5 : Ảnh hưởng của độ ẩm tới cường độ
Chú thích : mẫu có dấu * là mẫu bị ngâm nước 3h trước khi đưa vào sấy.
Nhận xét :
Hình 3.5 : Biểu đồ liên hệ cường độ - độ ẩm.
- Cường độ các mẫu giảm mạnh khi độ ẩm cao.
- Mẫu sau khi ra khỏi buồng chưng có độ ẩm cao, cần tiến hành sấy để đạt cường độ yêu cầu.
- Mẫu bị ngâm nước cho cường độ yếu hơn mẫu không bị ngâm nước dù có cùng độ ẩm.
Giải thích :
Khoáng chính trong gạch bê tông khí là khoáng tobermorite. Khoáng này có 3 dạng là : - 0.935nm tobermorite Ca5Si6O16(OH)2·2H2O, tên gọi khác là riversideite. - 1.13nm tobermorite Ca5Si6O16(OH)2·4H2O, thường được gọi là tobermorite - 1.4 nm tobermorite Ca5Si6O16(OH)2·5H2O, tên gọi khác là plombierite.
Theo nghiên cứu về sự tách nước của khoáng tobermorite (The dehydration of tobermorite - H. F. W. Taylor – 1959 ) thì khoáng 1.4 nm tobermorite có khả năng tách nước và trở thành 1.13nm tobermorite và ngược lại.Ta có phương trình sau :
Mà khoáng 1.13nm tobermorite có cường độ cao hơn so với khoáng 1.4 nm tobermorite nên khi sấy thì sẽ giúp tăng cường độ của mẫu nhờ sự tách nước của khoáng 1.4nm tobermorite.
Tùy theo điều kiện độ ẩm mà phản ứng chuyển dịch cân bằng về bên nào.
Khi để mẫu trong điều kiện không khí khô, thì phản ứng chuyển dịch về phía tạo ra 1.13nm tobermorite, giúp tăng cường độ của mẫu.
Khi để mẫu trong điều kiện không khí ẩm ướt, thì phản ứng chuyển dịch về phía tạo ra 1.4 nm tobermorite, nên sau khi sản xuất mà bảo quản sản phẩm không tốt thì chất lượng sản phẩm giảm từ từ.
Khi ngâm mẫu trong nước, phản ứng đẩy mạnh về phía tạo ra 1.4 nm tobermorite, nên cường độ mẫu sau khi ngâm trong nước giảm rất nhanh.
Điều này giúp giải thích việc độ ẩm ảnh hưởng mạnh tới cường độ của mẫu.
Ngoài ra, khi ngâm mẫu trong nước, vì bê tông khí có cấu trúc xốp nên nước rất dễ dàng ngấm sâu và phá hủy ( hoặc làm yếu ) các liên kết, nên sau khi ngâm nước thì mẫu có những liên kết yếu không thể phục hồi, dẫn tới cường độ giảm hơn so với những mẫu không bị ngâm trong nước.
3.4 Ảnh hưởng của lượng xi măng tới cường độ
Tiến hành giảm lượng xi măng ở các mẫu cát, giữ độ chảy 22 ± 2 và độ sót sàng 10% ta thu được bảng kết quả sau
Bảng 3.6 : Ảnh hưởng của lượng xi măng tới cường độ.
Nhận xét :
Mẫu bê tông sử dụng cát Sông Lô bị giảm cường độ khi giảm xi. Mẫu bê tông sử dụng cát biển tăng nhẹ cường độ khi giảm xi.
Giải thích :
Theo hình 1.9
Khi giảm hàm lượng xi măng, thì sẽ làm giảm lượng gel C-S-H trung gian, làm giảm lượng khoáng tobermorite, và giảm cả lượng Ca(OH)2 có trong mẫu. Nên việc giảm xi sẽ có 2 tác động sau :
- Giảm lượng khoáng tobermorite sinh ra. - Giảm thời gian phản ứng.
Mẫu bê tông sử dụng cát Sông Lô bị giảm cường độ do xi măng ngoài tác dụng tạo cường độ sớm ban đầu thì còn có tác dụng tạo pha C-S-H trung gian trước khi chuyển thành khoáng tobermorite, nên khi giảm lượng xi măng thì cũng làm giảm lượng khoáng tobermorite trong mẫu dẫn tới giảm cường độ của mẫu.
Ta có thể thấy mẫu 4 hoàn toàn không còn khoáng portlandite ( Ca(OH)2 ), điều đó chứng minh mẫu 4 đã phản ứng hết hoàn toàn. Việc này có thể giải thích rằng do giảm hàm lượng xi măng nên thời gian tạo ra và thời gian kết tinh của các pha C-S-H trung gian đã bị giảm đi. Nên mẫu 4 đã phản ứng hết và theo nghiên cứu về sự biến đổi từ tobermorite sang xonotlite của Taylor năm 1958, sau khi đã phản ứng hết và tiếp tục duy trì nhiệt độ và áp suất cao, sẽ có 1 lượng khoáng tobermorite bị biến đổi thành khoáng xonotlite, mà khoáng xonotlite có cường độ cao hơn khoáng tobermorite, nên mẫu 4 sẽ có sự xuất hiện của khoáng xonotlite nhiều hơn so với mẫu 3. Điều này có thể giúp tăng cường độ của mẫu 4 so với mẫu 3.
PHẦN4: KẾT LUẬN
Sau quá trình thực hiện đồ án, dựa vào các kết quả đã thu được em xin đưa ra các kết luận sau:
1. Cát Sông Lô nghiền càng mịn (sót sàng từ 15% tới 10%, 5%, 0% trên sàng 009) cường độ sản phẩm AAC càng tăng. Trong phạm vi nghiên cứu của đồ án này, độ mịn cát nghiền khoảng 10% cho cường độ gạch AAC cao nhất với thời gian nghiền hợp lý nhất.
2. Cát biển Bình Thuận hoặc Vân Đồn có thể sử dụng thay 100% cát Sông Lô để chế tạo sản phẩm AAC. Tuy nhiên cát biển khó nghiền hơn nên với cùng độ mịn khoảng 10% (sót sàng 009) cát biển nghiền lâu hơn và dải hạt trung bình cũng thô hơn (khoảng 54 và 49µm so với 32µm). Cùng bài phối liệu thì cường độ sản phẩm AAC đi từ cát Bình Thuận và Vân Đồn cũng thấp hơn đi từ cát Sông Lô, tuy nhiên vẫn đạt tiêu chuẩn.
3. Độ ẩm của sản phẩm AAC tỷ lệ nghịch với cườngđộ.
4. Khi giảm tỷ lệ xi măng trong bài phối liệu với cát Sông Lô và cát Bình Thuận, thấy có các kết quả trái chiều (cả tích cực và tiêu cực) tới cường độ sản phẩm AAC. Tuy nhiên do điều kiện số liệu thí nghiệm chưa đủ nên chưa kết luận được.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.TCVN 7959-2008 : Block bê tông khí chưng áp ( AAC ).
2.TCVN 5574:2012 : Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
3.Võ Bá Tầm, Kết cấu bê tông cốt thép, Tập 1, NXB Đại học quốc gia thành phố HCM 2007.
4.Babushkin, V.I., Matveyev, G.M., Mchedlov-Petrossyan, 0.P., Thermodynamics of Silicates, Springer-Verlag, Berlin, Chapter 3, 1985.
5.Djuric, M., Komljenovic, M., Petrasinovic-Stojkanovic, L., Zivanovic, B., Advances in Cement Research, Vol. 6 No. 21. pp 19 - 26, 1994.
6.Glasser, F.P., Compositional model for calcium silicate hydrate (C-S-H) gels, their solubilities and free energies of formation, J. An;. Ceram. Soc., Vol.70, 1987.
7.Kalousek, G.L., Session III - 5 High Temperature Curing of Concrete under High Pressure, Proceedings 5th International Symposium on the Chemistry of Cement, Tokyo, 1968.
9. Purton, M.J., 3rd International Symposium on Autoclaved Calcium Silicate Building Products, Utrecht, 1973.
10. Ludwig, U., Pohlmann, R., Tiz-Fachberichte, Vol. 107,1983.
11. Mitsuda, T., Chan, C.F., Cement and Concrete Research, Vol.7,1977. 12. Lach, V., Knazeva, V.P., Stavivo, Vol. 53, 1975.
13. Sun, B., Li, G., Jia, C.,Guisimmyan Xuebo, Vol. 11,1983.
15. Kondo, R., Kinetic study on hydrothermal reactions between lime and silica, Symposium on Autoclaved Calcium Silicate Building Products, Society of Chemical Industry, London, 1967.
16. J.D.C McConnell, The hydrated calcium silicates riversideite, tobermorite, and plombierite, University of Cambridge 1953.
17. Saskia Bernstein, determination of reaction kinetic and mechanism of 1.13nm tobermorite by in-Situ neutron diffraction, Munich Germany 2011.
18.Taylor, H.W.F., A Review of Autoclaved Calcium Silicates, Symposium on Autoclaved Calcium Silicate Building Products, Society of Chemical Industry, London 1967.
1.Wittman. F. H. (1992). Advances in Autoclaved Aerated Concrete. Zurich: Swiss Federal Institute of Technology
2.Sasan Somi, Humidity Intrusion Effects on Properties of Autoclaved Aerated Concrete,Eastern Mediterranean University 2011
3.Robert A. Carroll, Hydrothermal Performance of Pulverised Fuel Ash and the Manufacture of Autoclaved Aerated Concrete ,Loughborough University 1996
4.Didier Lesueur, Franck Mücke, Hermann Oeinck, Ulrike Peter, Christopher Pust, Frederik Verhelst:Impact of quicklime reactivity and origin on Autoclaved Aerated Concrete production
5.Hoàng Văn Bắc,Đậu Hồng Quân,đề tài:”Nghiên cứu sản xuất, xác định tính chất của bê tông bọt và bê tông khí chưng áp”.Trường đại học bách khoa Đà Nẵng
6.Nguyễn Ngọc Hùng,đề tài:” Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số công nghệ tới cường độ của bê tông khí chưng áp”. Trường đại học bách khoa Hà Nội