Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay - CMC đến tính chất của xi măng

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

181
lượt xem 40
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Để nâng cao chất lượng của xi măng và bê tông đã có rất nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới cũng như trong nước tìm ra các giải pháp kỹ thuật, cũng như tìm ra các loại phụ gia để nâng cao chất lượng cho các công trình xây dựng. Một trong những giải pháp thành công nhất là sử dụng tổ hợp hai phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia siêu dẻo. Luận văn sau đây sẽ đi nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay - CMC đến tính chất của xi măng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay - CMC đến tính chất của xi măng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ CHỌN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA HỖN HỢP TRO BAY CMC ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ CHỌN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA HỖN HỢP TRO BAY – CMC ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG Chuyên ngành : Hóa học vô cơ Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGHIÊM XUÂN THUNG
Hà Nội 2014
LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nghiêm Xuân Thung đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em hoàn thành bản luận văn này. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Vô Cơ khoa Hóa Học Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Đại học Quốc Gia Hà Nội cùng toàn thể các anh chị, các bạn trong phòng Vật liệu vô cơ đã động viên, khích lệ và tạo điều kiện cho em hoàn thành bản luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC i
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................i MỞ ĐẦU...................................................................................................................1 Chương 1 : TỔNG QUAN....................................................................................... 2 1.1. Giới thiệu chung về xi măng pooclăng (6, 7, 8, 10, 12, 13, 14, 15) .............2 1.1.1.Khái niệm về xi măng pooclăng (6, 8, 14, 15).............................................2 1.1.2.Thành phần của clinker pooclăng (6, 7, 8, 10, 12, 13) ............................... 2 1.1.2.1. Khái niệm về clinker xi măng (6, 7, 8, 10)............................................... 2 1.1.2.2.Thành phần hóa học (6, 7, 8, 10, 12, 13)...................................................2 1.2. Phản ứng thủy hóa của xi măng (4, 5, 6, 7, 8, 9, 17).................................... 3 1.2.1. Sự hydrat hóa của C3S (alit)....................................................................... 4 1.2.2. Sự hydrat hóa của C2S (Belit).....................................................................4 1.2.3. Sự hydrat hóa của C3A (canxi aluminat)...................................................4 Sự tác dụng tương hỗ giữa C3A và H2O sẽ sinh ra phản ứng và phát ra một lượng nhiệt khá lớn theo phương trình sau:.......................................................4 1.2.4. Sự hydrat hóa của C4AF..............................................................................5 1.3. Quá trình hình thành và tính chất cơ lý của đá xi măng (5, 7, 10, 11) ........5 1.3.1. Định nghĩa ( 5, 7, 10).....................................................................................5 1.3.2. Các tính chất cơ lý của xi măng (5, 10, 11)................................................6 1.3.2.1. Độ mịn của xi măng...................................................................................6 1.3.2.2.Lượng nước tiêu chuẩn.............................................................................7 1.3.2.3. Thời gian ninh kết của xi măng................................................................7 1.3.2.4. Độ ổn định thể tích của đá xi măng.........................................................7 1.3.2.5. Cường độ của xi măng (hay mác xi măng).............................................8 1.3.2.6. Độ rỗng đá xi măng...................................................................................9 1.4. Vai trò của phụ gia xi măng (1, 2, 3, 13, 16, 18)..........................................11 1.4.1. Định nghĩa về phụ gia xi măng (2, 3, 12, 13)...........................................11 1.4.2. Tính chất của phụ gia xi măng (2, 3, 12, 16)............................................ 11 1.4.3. Một số loại phụ thường được sử dụng (1, 3, 13, 16, 18)........................12 1.4.3.1. Phụ gia hoạt tính puzơlan.......................................................................12 1.4.3.2. Phụ gia siêu mịn...................................................................................... 14 1.4.3.3. Phụ gia hóa dẻo.......................................................................................14 ii
1.4.3.4. Phụ gia đóng rắn nhanh......................................................................... 15 1.4.3.5. Phụ gia chống ăn mòn cốt thép trong bêtông..................................... 15 1.4.3.6. Phụ gia tro bay.........................................................................................15 1.4.3.7. Phụ gia CMC.............................................................................................17 Chương 2 : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............19 2.1. Hóa chất và dụng cụ..................................................................................... 19 2.1.1. Hóa chất.......................................................................................................19 2.1.2. Dụng cụ....................................................................................................... 19 2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến tính chất của vữa xi măng Hoàng Thạch......................................................................................................... 17 2.3.1. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu......................................................................... 17 2.3.2. Xác định độ dẻo của hồ xi măng.............................................................. 18 2.3.2.1. Nguyên tắc............................................................................................... 18 2.3.2.2. Phương pháp tiến hành..........................................................................18 2.3.3. Xác định lượng nước tiêu chuẩn..............................................................20 2.3.4. Xác định thời gian đông kết...................................................................... 21 2.3.4.1. Nguyên tắc............................................................................................... 21 2.3.4.2. Tiến hành thí nghiệm.............................................................................. 21 2.3.5. Xác định cường độ kháng nén..................................................................22 2.3.5.1. Quá trình tạo mẫu....................................................................................22 2.3.5.2. Tiến hành thí nghiệm.............................................................................. 23 2.3.6.2. Tiến hành thí nghiệm.............................................................................. 25 2.3.7. Phương pháp XRD .................................................................................... 26 2.3.8. Phương pháp kính hiện vi điện tử quét (SEM)........................................28 Chương 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...............................................................31 3.3. Kết quả thí nghiệm xác định lượng nước tiêu chuẩn................................32 3.4. Kết quả xác định thời gian đông kết........................................................... 35 3.5. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ kháng nén................................... 37 3.6. Xác định độ hút nước bão hòa.....................................................................41 KẾT LUẬN CHUNG............................................................................................... 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................51 iii
iv
MỞ ĐẦU Khi đất nước ta đang trên đà hội nhập, xây dựng là một ngành đang được quan tâm và phát triển mạnh mẽ. Bên cạnh đó, vật liệu xây dựng cũng đang được dần nâng cao và phát triển. Trong đó, xi măng là vật liệu cơ bản và quan trọng nhất. Cùng với việc phát triển nghành công nghiệp xi măng, vấn đề nâng cao chất lượng bê tông và giảm giá thành sản phẩm cũng đang được chú trọng. Để nâng cao chất lượng của xi măng và bê tông đã có rất nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới cũng như trong nước tìm ra các giải pháp kỹ thuật, cũng như tìm ra các loại phụ gia để nâng cao chất lượng cho các công trình xây dựng. Một trong những giải pháp thành công nhất là sử dụng tổ hợp hai phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia siêu dẻo. Loại phụ gia tổ hợp này có khả năng kéo dài thời gian ninh kết, chống độ sụt lún cho bê tông .v.v. Ngoài ra, phụ gia này có sẵn trong tự nhiên nên nó góp phần làm giảm giá thành của sản phẩm. Mặt khác, hiện nay các nhà máy, nhiệt điện đốt than ở nước ta thải ra môi trường một lượng lớn tro bay và xỉ lẫn nhiều tạp chất, điều này gây ảnh hưởng tới môi trường. Với những ưu việt trên em chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay CMC đến tính chất của xi măng. 1
Chương 1 : TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về xi măng pooclăng (6, 7, 8, 10, 12, 13, 14, 15) 1.1.1.Khái niệm về xi măng pooclăng (6, 8, 14, 15) Xi măng pooclăng là một nhóm kết dính thuỷ lực có khả năng đóng rắn và ngưng kết khi phản ứng với nước. Đó là sản phẩm nhân tạo được nghiền mịn từ clinker xi măng pooclăng, thạch cao, phụ gia. 1.1.2.Thành phần của clinker pooclăng (6, 7, 8, 10, 12, 13) 1.1.2.1. Khái niệm về clinker xi măng (6, 7, 8, 10) Clinker xi măng pooclăng là sản phẩm ban đầu trong quá trình sản xuất xi măng pooclăng. Clinker thường ở dạng hạt có đường kính 10 40mm, cấu trúc phức tạp (có nhiều khoáng ở dạng tinh thể và một số khoáng ở dạng vô định hình). Chất lượng của Clinker phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, hóa học và công nghệ sản xuất. Tính chất của xi măng do chất lượng của Clinker quyết định. 1.1.2.2.Thành phần hóa học (6, 7, 8, 10, 12, 13) Clinker pooclăng là sản phẩm ban đầu trong quá trình sản xuất xi măng pooclăng. Thành phần hóa học của clinker được trình bày ở bảng dưới đây: Bảng 1.1: Thành phần hóa học của clinker: Thành phần hóa học CaO Al2O3 SiO2 Fe2O3 Tỷ lệ % khối lượng 63 67 4 8 21 22 2 4 2
Ngoài ra còn có những tạp chất không mong muốn như MgO khoảng 1 4%, oxit kiềm 0.5 3%... 1.2.3.Thành phần pha(6, 8, 10, 12). Thành phần pha của clinker được trình bày ở bảng sau: Bảng 1.2: Thành phần pha của clinker Thành C3S C2S C3A C4AF phần pha (3CaO.SiO2) (2CaO.SiO2) (3CaO.Al2O3) (4CaO.Al2O3.Fe2O3) Tỷ lệ % 37 68 10 37 5 15 10 – 18 Đặc tính của từng pha: *Alit (C3S): bao gồm 3CaO.SiO2 chiếm từ 4560% trong clinker. Khoáng này phản ứng nhanh với nước, tỏa nhiều nhiệt, cho sản phẩm đông rắn cao nhất sau 28 ngày. Đây là một pha quan trọng nhất của clinker. *Belit( C2S): bao gồm 2CaO.SiO2 chiếm 2030% trong clinker. Khoáng này phản ứng với nước tỏa ít nhiệt và cho sản phẩm có độ đông rắn chậm nhưng 28 ngày cũng đạt được yêu cầu bằng alit. *Celit (C4AF): là khoáng chiếm 515% trong clinker, là khoáng cho phản ứng tỏa ít nhiệt và cho sản phẩm ứng với độ đông rắn thấp. *Canxi aluminat (C3A): bao gồm 3CaO.Al2O3 chiếm 413%. Khoáng này phản ứng nhanh với nước tỏa nhiều nhiệt. Cho sản phẩm phản ứng ban đầu đông rắn nhanh nhưng sau đó lại chậm và kém alit. 1.2. Phản ứng thủy hóa của xi măng (4, 5, 6, 7, 8, 9, 17) Khi trộn xi măng với nước các pha C3S, C2S, C3A, C4AF thực hiện phản ứng thủy hóa. Tuỳ thuộc vào loại khoáng, hàm lượng khoáng, hàm lượng pha thủy tinh mà khả năng tương tác của xi măng với nước là khác nhau tạo nên pha kết dính CxSyHz và CxAyHz, Ca(OH)2 và Al(OH)3. Quá trình hiđrat hoá tạo pha Pooclandit Ca(OH)2 và Al(OH)3 là những hiđrôxit dễ tan trong nước và chúng để lại những lỗ trống mao quản đồng 3
thời quá trình bay hơi của nước dư trong thời kỳ hiđrat hoá tạo nên độ xốp, rỗng trong vữa xi măng và bê tông. 1.2.1. Sự hydrat hóa của C3S (alit) Thời kì ban đầu ngay khi đổ nước vào để trộn vữa bề mặt của hạt C3S tan dần ra để cung cấp các ion Ca2+, OH, H2SiO42 vào dung dịch. Dần dần dung dịch trở nên quá bão hòa Ca(OH) 2 và pha rắn này bắt đầu kết tủa gọi là pha pooclandit. Lúc này có sự cạnh tranh nảy sinh các tinh thể Ca(OH)2 và CSH. Ở điều kiện thường, phản ứng thủy hóa chỉ hoàn toàn kết thúc sau thời gian 1 đến 1.5 năm và có thể viết như sau: 2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 Phản ứng hydrat hóa của C3S tách ra Ca(OH)2. Hàm lượng C3S trong xi măng chiếm tỷ lệ lớn nên lượng Ca(OH)2 tách ra khá lớn. 1.2.2. Sự hydrat hóa của C2S (Belit) Phản ứng hydrat hóa của C2S tạo thành hydro silicat và một số lượng Ca(OH)2,nhưng lượng Ca(OH)2 tách ra ở phản ứng này ít hơn ở phản ứng thủy hóa của C3S. 2(2CaO.SiO2 )+ 4H2O → 3CaO.SiO2.3H2O + Ca(OH)2 1.2.3. Sự hydrat hóa của C3A (canxi aluminat). Sự tác dụng tương hỗ giữa C3A và H2O sẽ sinh ra phản ứng và phát ra một lượng nhiệt khá lớn theo phương trình sau: 3CaO.Al2O3 + 6H2O → 3CaO. Al2O3.6H2O Phản ứng phụ: khi trong xi măng Pooclăng có mặt của thạch cao sống thì sẽ tác dụng với thành phần C3A và hình thành một khoáng vật mới gây trương nở thể tích theo phản ứng sau: 3CaO.Al2O3 + 3CaSO4.2H2O+ 26 H2O→ 3CaO. Al2O3. 3CaSO4.28H2O 4
1.2.4. Sự hydrat hóa của C4AF Khi cho C4AF tác dụng với H2O trong điều kiện xi măng thủy hóa hoàn toàn và hình thành một lượng vôi bão hòa thì phản ứng sẽ xảy ra trong điều kiện nhiệt độ của môi trường theo phương trình phản ứng sau: 4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 12H2O →3CaO. Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.6H2O 1.3. Quá trình hình thành và tính chất cơ lý của đá xi măng (5, 7, 10, 11) 1.3.1. Định nghĩa ( 5, 7, 10) Hỗn hợp bao gồm xi măng, cát và nước gọi là vữa xi măng, sau một thời gian hydrat hóa tạo thành một khối rắn chắc gọi là đá xi măng. Quá trình hình thành đá xi măng (Cơ chế đông rắn của vữa): Bắt đầu từ khi trộn nước và hỗn hợp phối liệu (thường là 1 xi măng 3 cát) độ dẻo của vữa tăng dần. Phản ứng của C3A bắt đầu, những tinh thể ettringit bắt đầu xuất hiện. Khoảng cách giữa các hạt xi măng chứa dung dịch bão hòa SO42 và Ca2+ . Ngay tức khắc monosunfat được tạo thành, sản phẩm này ngăn chặn sự tấn công ồ ạt của nước, quá trình hydrat hóa chậm lại. Sau đó phản ứng kết tinh của silicat, aluminat phía trong màng, màng bị phá vỡ và sự hydrat hóa xảy ra tiếp tục. Quá trình trên lặp lại nhiều lần, hydrosilicat canxi, hydroaluminat canxi dạng sợi, dạng hình kim … được tạo thành. Khi nồng độ cao SO42 và Ca2+ không còn đủ lớn tạo thành ettringit, sự tạo thành gel CSH xảy ra liên tục. Chính nhờ cơ chế này mà tạo nên cường độ của xi măng. Người ta chia quá trình đóng rắn của đá xi măng thành các giai đoạn: *Giai đoạn 1: Xảy ra sự khuếch tán các hạt xi măng vào trong nước, các phân tử nước tấn công ồ ạt lên bề mặt các hạt xi măng. Bắt đầu hình 5
thành Ca(OH)2 và monosufat C3A.CaSO4.H2O (ettringit) trên bề mặt các hạt khoáng. Giai đoạn kéo dài khoảng 10 phút và không tạo thành cấu trúc. *Giai đoạn 2: Tốc độ phản ứng hydrat hóa chậm lại do keo monosunfat hình thành bao bọc lấy các hạt xi măng, độ dẻo của vữa trong giai đoạn này là ổn định, sau đó xuất hiện sự kết tinh của các tinh thể silicat, aluminat phía trong phá hủy màng. Quá trình thủy hóa trên được lặp đi lặp lại đến khi nồng độ SO42 không còn đủ để tạo thành ettringit, giai đoạn này kéo dài khoảng 2 giờ và các gel CSH bắt đầu xuất hiện. *Giai đoạn 3: Do nồng độ SO42 quá nhỏ, khả năng tạo lớp keo giả bền và ettringit không còn nữa, tốc độ phản ứng tăng vọt, sự hình thành gel CSH lấp đầy vào khoảng trống giữa các hạt xi măng rất nhanh chóng. Cứ thế đá xi măng được tạo thành và cường độ của đá (tính theo cường độ kháng nén) bắt đầu phát triển mạnh. Giai đoạn này kéo dài 24 giờ và phần nhiều khoáng xi măng đã tham gia quá trình hydrat hóa. *Giai đoạn 4: Sau 24 giờ tốc độ thủy hóa của các khoáng bắt đầu giảm dần, cấu trúc bắt đầu ổn định và phản ứng thủy hóa vẫn tiếp tục với phần khoáng còn lại. 1.3.2. Các tính chất cơ lý của xi măng (5, 10, 11) 1.3.2.1. Độ mịn của xi măng Là đại lượng biểu thị cho kích thước của các hạt xi măng được thể hiện bằng phần trăm còn lại trên sàng hay dưới sàng có kích thước lỗ nhất định. Có độ mịn cao thì kích thước hạt xi măng nhỏ diện tích tiếp xúc của các hạt xi măng với nước làm tăng nhanh quá trình thuỷ hoá của xi măng làm cho xi măng dễ tác dụng với nước, rắn chắc nhanh. Độ mịn được xác định bằng hai cách : + Sàng bằng Rây N0088 (4900 lỗ/cm). 6
+ Đo độ mịn theo phương pháp Blaine. 1.3.2.2.Lượng nước tiêu chuẩn Là tỷ lệ nước và xi măng cần thiết đề thực hiện quá trình ban đầu của sự đóng rắn tạo nên vữa xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn. Khi nước dư nhiều ảnh hưởng nhiều đến tốc độ phát triển cường độ, cho cường độ thấp vì tạo độ xốp trong đá xi măng. Xi măng pooclăng thường có lượng nước tiêu chuẩn từ 2430%. 1.3.2.3. Thời gian ninh kết của xi măng Khi trộn xi măng với nước sẽ xảy ra phản ứng thủy hóa của các khoáng trong xi măng, vữa tạo thành theo thời gian mất dần tính dẻo, sau đó trở nên cứng và có thể chịu lực. Có 2 loại thời gian ninh kết: +Thời gian bắt đầu ninh kết: Là thời gian từ khi bắt đầu trộn nước đến trước khi vữa mất tính dẻo. +Thời gian kết thúc ninh kết: Là thời gian từ khi trộn nước đến khi vữa cứng lại và có thể chịu lực. Thời gian ninh kết của đá xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinker, lượng nước tiêu chuẩn, độ mịn của xi măng, nhiệt độ môi trường, lượng và loại phụ gia pha. 1.3.2.4. Độ ổn định thể tích của đá xi măng Trong suốt quá trình đóng rắn, thể tích của đá xi măng luôn thay đổi. Nếu sự thay đổi này quá lớn hoặc quá nhanh sẽ gây ra rạn nứt công trình. Sự không ổn định thể tích của xi măng là do oxit CaO và oxit MgO gây nên. *MgO tự do: không tham gia vào quá trình tạo clinker mà sau khi xi măng đóng rắn nó mới bị thủy hóa tạo Mg(OH)2 có thể tăng thể tích lên làm đá xi măng bị nứt vỡ. Có trường hợp sau hai năm MgO mới bị thủy hóa, do đó cần hạn chế lượng MgO
*CaO tự do: không tham gia vào phản ứng tạo clinker mà nằm ở dạng oxit canxi bị các chất nóng chảy bao bọc xung quanh nên bị thủy hóa chậm gây nở thể tích làm rạn nứt đá xi măng. Cũng có thể do cấp hạt xi măng quá lớn, làm tốc độ thủy hóa xảy ra chậm, các sản phẩm gel CSH, aluminat, hình thành khi công trình ổn định cũng gây ra sự mất ổn định thể tích. Do vậy bất kì loại xi măng thành phẩm nào trên thị trường cũng phải có cấp hạt và hàm lượng các chất nằm trong giới hạn cho phép. 1.3.2.5. Cường độ của xi măng (hay mác xi măng) Cường độ xi măng là giá trị lực biểu thị giới hạn bền cơ học của đá xi măng trên một đơn vị diện tích. Là chỉ tiêu quan trọng nhất của đá xi măng, bao gồm độ bền uốn và độ bền nén của đá xi măng. Thông thường người ta đo độ bền uốn và độ bền nén của đá xi măng được đúc theo tỷ lệ xi măng/cát là 1/3 ở tuổi 28 ngày làm chỉ tiêu xác định mác xi măng. Khi nghiên cứu về cường độ người ta thường quan tâm đến cường độ kháng nén (Rn), cường độ khoáng uốn (Ru), cường độ kháng kéo (Rk) của các mẫu thí nghiệm. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ mẫu của mác xi măng, tỷ lệ các khoáng trong xi măng, lượng nước sử dụng, công nghệ chế tạo và chất lượng thi công bêtông. Muốn sản xuất bêtông có cường độ kháng cao thì phải dùng lượng nước ít nhất để trộn vữa . Theo tác giả R.Feret thì công thức tính R n để biễu diễn như sau: Rn =K (X/N +N +A )2 Trong đó: K: Hệ số tỷ lệ N,X: Thể tích nước và thể tích xi măng 8
A:thể tích không khí Dựa vào công thức trên thì giảm tỷ lệ N /X sẽ tăng độ bền uốn và độ bền nén cho bêtông. Một yếu tố quan trọng khác là tỷ lệ N/X đã thực hiện trong quá trình trộn vữa, bởi chính yếu tố này tác động mạnh đến tỷ lệ lộ rỗng có trong xi măng và cường độ của mẫu. Mặt khác nó cũng ảnh hưởng đến độ dẻo của vữa xi măng và quả trình đầm vữa bọt khí thoát ra hay không phụ thuộc vào độ dẻo của vữa. Do vậy tỷ lệ N/X càng cao thì cường độ của bêtông càng giảm. Cường độ của xi măng phát triển không đều: trong 3 ngày đầu có thể đạt được 4050% mác xi măng, 7 ngày đầu đạt đến 6070 % . Trong những ngày sau tốc độ tăng cường độ còn chậm hơn nữa, đến 28 ngày đạt được mác. Tuy nhiên trong những điều kiện thụân lợi thì sự rắn chắc của nó có thể kéo dài hàng tháng và thậm chí hàng năm, vượt gấp 23 lần cường độ 28 ngày. Có thể xem tốc độ phát triển cường độ trung bình của xi măng tuân theo quy luật Logarit được cho bởi công thức: R28 =Rn (lg28 /lgn) R28 và Rn là cường độ của đá xi măng ở tuổi 28 ngày và n ngày (n>3 ngày). 1.3.2.6. Độ rỗng đá xi măng Trong đá xi măng luôn có các lỗ rỗng (chiếm từ 2 – 30% tùy thuộc vào chất lượng vữa xi măng). Kích thước các lỗ rỗng tùy thuộc vào tỷ lệ nước/xi măng, phương pháp thi công, sử dụng phụ gia, chất lượng xi măng. *Có thể phân chia lỗ rỗng theo kích thước của đá xi măng như sau: + Lỗ rỗng lớn: có kích thước lớn hơn 100µm. + Lỗ rỗng vừa: có kích thước từ 1.6 – 100µm. 9
+ Lỗ rỗng nhỏ: có kích thước từ 0.6 – 106 µm. + Lỗ rỗng siêu nhỏ: có kích thước nhỏ hơn 0.6µm. *Lỗ rỗng có ảnh hưởng của chúng tới tính chất của đá xi măng. +Lỗ rỗng có đường kính ≈ 2µm liên quan đến sự khuếch tán, xâm thực của các ion như Cl, SO42 … làm ảnh hưởng đến độ bền vững của công trình. +Lỗ rỗng từ vài chục đến vài trăm µm liên quan đến sự thấm nước và thấm khí của công trình. Có hai loại lỗ rỗng đá xi măng: lỗ rỗng kín và lỗ rỗng hở, lỗ rỗng kín không nối với mao quản chỉ ảnh hưởng đến cường độ của đá mà không ảnh hưởng tới tính chống thấm của đá xi măng. 1.3.2.7.Độ thấm của đá xi măng Đá xi măng cũng như bê tông là hệ nhiều pha gồm: cốt liệu, pha kết dính CSH, clinker khan chưa hydrat hóa, Ca(OH)2, các hydrat của silicat, aluminat và hệ thống các lỗ trống, mao quản có kích thước khác nhau. Tính thấm của đá xi măng phụ thuộc vào sự có mặt của các pha đó và tương tác của các pha với môi trường. Trong đó quan tâm nhất chính là tính thấm bao gồm thấm khí, thấm nước và thấm muối tan. Tính thấm có liên quan rất mạnh đến độ bền của công trình, tính thấm càng mạnh thì công trình càng kém bền. 10
Để giảm bớt tính thấm của công trình cần phải có kĩ thuật tốt cũng như phải sử dụng một số loại phụ gia đặc biệt để giảm tỷ lệ nước/xi măng, giảm tỷ lệ lỗ trống, mao quản trong đá xi măng. 1.4. Vai trò của phụ gia xi măng (1, 2, 3, 13, 16, 18) 1.4.1. Định nghĩa về phụ gia xi măng (2, 3, 12, 13) Theo tiêu chuẩn Việt Nam: Phụ gia của xi măng là các hợp chất hóa học được thêm vào xi măng để cải thiện tính năng của bê tông. Theo tiêu chuẩn Mỹ: Phụ gia xi măng là một vật liệu được sử dụng như một nguyên liệu của bê tông mà ngoài xi măng, nước, cốt liệu ra còn được cho vào mẻ trộn hỗn hợp bê tông ngay trước khi trộn và trong quá trình trộn. 1.4.2. Tính chất của phụ gia xi măng (2, 3, 12, 16) *Cải thiện tính năng dễ dàng thi công của hỗn hợp bê tông và vữa: + Tăng độ linh động, độ sụt, kéo dài thời gian duy trì độ sụt mà không cần làm tăng hay giảm lượng nước trộn. +Làm chậm lại hoặc tăng nhanh quá trình liên kết ban đầu. +Tạo khả năng chuyên chở bê tông tươi từ các trạm trộn ở xa đến vị trí công trình. +Tạo khả năng bơm bê tông lên cao để thi công nhà cao tầng, bơm đi xa để thi công cầu, hầm hoặc công trình thủy lợi. *Cải thiện tính chất của bê tông sau khi hóa cứng: +Tăng cường độ sớm trong thời gian ban đầu để sớm tháo ván, khuôn, sớm tạo ra ứng lực nhằm tăng nhanh tiến độ thi công. +Tăng cường độ chịu nén, uốn, kéo. +Tăng độ chống thấm. 11
+Làm chậm quá trình tỏa nhiệt hoặc giảm nhiệt lượng tỏa ra khi bê tông đang hoá rắn để tránh các vết nứt do co ngót nhiệt đặc biệt là đối với các công trình khối lớn như: thủy điện, đập nước... + Hạn chế sự nở thể tích do các phản ứng của các chất kiềm với các thành phần của khoáng cốt liệu. +Tạo sự bám dính chặt giữa các phần bê tông cũ và mới. +Tạo màu sắc cho bê tông theo dự kiến. Tuy nhiên với mỗi trường hợp sử dụng phụ gia nhất định cần phải xem xét kỹ lưỡng và tính toán, thí nghiệm chu đáo để đảm bảo hiệu quả cao. 1.4.3. Một số loại phụ thường được sử dụng (1, 3, 13, 16, 18) 1.4.3.1. Phụ gia hoạt tính puzơlan Phụ gia khoáng hoạt tính puzơlan là phụ gia có nguồn gốc thiên nhiên hay nhân tạo ở dạng nghiền mịn khi khuấy trộn tự nó không đóng rắn, nhưng có khả năng phản ứng với vôi ở nhiệt độ thường tạo thành các sản phẩm có hoạt tính kết dính. Khả năng liên kết vôi của phụ gia ở nhiệt độ thường khi có mặt nước gọi là hoạt tính puzơlan. Độ hoạt tính của phụ gia phụ thuộc vào thành phần hóa học và thành phần khoáng, tỉ lệ pha tinh thể và pha thủy tinh, độ nghiền mịn của phụ gia. Số lượng và vôi thêm vào có ảnh hưởng đến nhiệt động học ninh kết và rắn chắc của hệ cũng như lượng nước tham gia hình thành pha hydrat. Hiện nay độ hoạt tính của phụ gia khoáng được đánh giá thông qua chỉ số hoạt tính (với xi măng pooclăng và vôi) và độ hút vôi, trong đó chỉ số hoạt tính với xi măng là quan trọng nhất. 12