intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay Duyên Hải tới một số tính chất của xi măng trên nền clinker fico

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST
Báo xấu
52
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là khảo sát các đặc trưng của tro bay Nhiệt điện Duyên Hải để định hướng sử dụng làm phụ gia khoáng hoạt tính sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB40 FiCO; nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay Nhiệt điện Duyên Hải đến một số tính chất cơ lý của xi măng PCB40 FiCO khi dùng nó thay thế cho đá puzolan Bình Phước và thay thế một phần clinker trong cấp phối sản xuất.... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay Duyên Hải tới một số tính chất của xi măng trên nền clinker fico

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THANH TÙNG --------------------------------------- TRẦN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA TRO BAY DUYÊN HẢI TỚI MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG TRÊN NỀN CLINKER FICO KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC 2015B Hà Nội – Năm 2017
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- TRẦN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA TRO BAY DUYÊN HẢI TỚI MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG TRÊN NỀN CLINKER FICO Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT …...................................... KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS Huỳnh Đức Minh Hà Nội – Năm 2017
  3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Huỳnh Đức Minh. Các số liệu và kết quả được trình bày trong luận văn này là trung thực và chính xác, một số kết quả được trích dẫn từ các bài báo, sách đã được công bố. Các kết quả này chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Trần Thanh Tùng
  4. LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt sâu sắc đến PGS.TS. Huỳnh Đức Minh đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Thành Đông đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cám ơn cơ sở đào tạo, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian và cơ sở vật chất giúp tôi hoàn thành được luận án này. Tôi xin cám ơn Lãnh đạo Viện Kỹ thuật Hóa học, các quý thầy cô trong Viện Kỹ thuật Hóa học trong bộ môn Hóa Silicat đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình thực hiện đề tài luận án. Cuối cùng tôi xin chân thành cám ơn Công ty Cổ phần xi măng FiCO Tây Ninh, gia đình, bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
  5. MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................1 Mục tiêu luận văn ..................................................................................................2 Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................................2 Chƣơng 1. TỔNG QUAN .........................................................................................4 1.1. Giới thiệu chung về xi măng poóc lăng ........................................................4 1.1.1. Khái niệm về xi măng poóc lăng .............................................................4 1.1.2. Khái niệm về xi măng poóc lăng hỗn hợp ..............................................4 1.1.3. Thành phần của clinker xi măng poóc lăng ...........................................5 1.1.3.1. Khái niệm về clinker xi măng poóc lăng ............................................5 1.1.3.2. Thành phần hóa học của clinker poóc lăng [1] .................................6 1.1.3.3. Thành phần pha..................................................................................6 1.2. Phản ứng thủy hóa của xi măng....................................................................7 1.2.1. Sự hiđrat hóa của C3S (Alit) ....................................................................7 1.2.2. Sự hiđrat hóa của C2S (Belit) ..................................................................7 1.2.3. Sự hiđrat hóa của C3A (Canxi aluminat)................................................7 1.2.4. Sự hiđrat hóa của C4AF...........................................................................8 1.3. Quá trình hình thành và tính chất cơ lý của đá xi măng............................9 1.3.1. Định nghĩa ................................................................................................9 1.3.2. Các tính chất cơ lý của xi măng ............................................................10 1.3.2.1. Độ mịn của xi măng .........................................................................10 1.3.2.2. Lượng nước tiêu chuẩn ....................................................................10 1.3.2.3. Thời gian đông kết của xi măng .......................................................11 1.3.2.4. Độ ổn định thể tích của đá xi măng .................................................11 1.3.2.5. Cường độ của xi măng (hay mác xi măng) ......................................12 1.3.2.6. Độ rỗng đá xi măng .........................................................................13 1.3.2.7. Độ thấm của đá xi măng ..................................................................14 1.4. Vai trò của phụ gia xi măng ........................................................................14 1.4.1. Định nghĩa về phụ gia xi măng .............................................................14 1.4.2. Tính chất của phụ gia xi măng..............................................................15 1.4.3. Một số loại phụ thường được sử dụng ..................................................15 1.4.3.1. Phụ gia hoạt tính puzolan ................................................................16
  6. 1.4.3.2. Phụ gia đầy ......................................................................................17 1.4.3.3. Phụ gia công nghệ............................................................................17 1.5. Giới thiệu chung về tro bay nhiệt điện .......................................................18 1.5.1. Khái niệm và phân loại tro bay..............................................................18 1.5.2. Các đặc trưng của tro bay ......................................................................23 1.5.2.1. Thành phần hóa học trong tro bay...................................................23 1.5.2.2. Cấu trúc hình thái của tro bay .........................................................26 1.5.2.3. Phân bố kích thước hạt trong tro bay ..............................................28 1.5.3. Đặc tính của tro bay dùng trong xi măng .............................................29 1.5.4. Sản lượng tro bay và tình hình sử dụng tro bay trên thế giới..............30 1.6. Tro bay nhiệt điện Duyên Hải .....................................................................34 1.7. Một số công trình nghiên cứu dùng tro bay làm phụ gia xi măng trong và ngoài nƣớc .......................................................................................................35 1.7.1. Trong nước .............................................................................................35 1.7.2. Nước ngoài .............................................................................................37 Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................39 2.1. Hóa chất và dụng cụ .....................................................................................39 2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất ............................................................................39 2.1.2. Dụng cụ ..................................................................................................39 2.2. Xác định thành phần khoáng, hoá và độ hoạt tính của tro bay...............39 2.2.1. Xác định thành phần hóa học ...............................................................39 2.2.2. Xác định thành phần khoáng của tro bay và puzolan..........................39 2.2.3. Xác định độ hoạt tính .............................................................................40 2.2.4. Đo độ dẫn điện xác định nhanh độ hoạt tính tro bay ...........................41 2.3. Khảo sát các tính chất cơ lý của xi măng ...................................................42 2.3.1. Chuẩn bị các cấp phối nghiên cứu........................................................42 2.3.2. Xác định độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng ........................................43 2.3.3. Xác định thời gian đông kết ...................................................................48 2.3.4. Xác định cường độ kháng nén ..............................................................50 2.3.5. Xác định độ mịn .....................................................................................51 Chƣơng 3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ...................................53 3.1. Kết quả khảo sát các tính chất của tro bay Duyên Hải ............................53 3.1.1. Hình dạng và cấu trúc hạt tro bay.........................................................53 3.1.2. Thành phần cỡ hạt của tro bay .............................................................53
  7. 3.1.3. Thành phần khoáng, hóa của tro bay Duyên Hải ................................55 3.1.4. Hoạt tính puzolan của tro bay Duyên Hải ............................................59 3.1.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình nghiền đến độ hoạt tính của tro bay .....................................................................................................................61 3.2. Ảnh hƣởng của tro bay Duyên Hải đến các tính chất của xi măng PCB40 FiCO khi sử dụng nó thay thế cho puzolan Bình Phƣớc .................................64 3.2.1. Ảnh hưởng của tro bay đến lượng nước tiêu chuẩn ............................64 3.2.2. Ảnh hưởng của tro bay đến thời gian đông kết ....................................65 3.2.3. Ảnh hưởng của tro bay đến độ ổn định thể tích ...................................66 3.2.4. Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ cơ học.......................................67 3.3. Kết quả khảo sát khi tiếp tục sử dụng tro bay thay thế cho clinker .......70 3.3.1. Ảnh hưởng của tro bay đến lượng nước tiêu chuẩn ............................70 3.3.2. Ảnh hưởng của tro bay đến thời gian đông kết ....................................72 3.3.3. Ảnh hưởng của tro bay đến độ ổn định thể tích ...................................73 3.3.4. Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ cơ học.......................................73 Chƣơng 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................76 KẾT LUẬN ..........................................................................................................76 KIẾN NGHỊ .........................................................................................................77 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................78
  8. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học của clinker ....................................................................6 Bảng 2: Thành phần pha của clinker ...........................................................................6 Bảng 3: Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618 .........................................................20 Bảng 4: Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và vữa xây ...........................21 Bảng 5: Chỉ tiêu kỹ thuật tro bay dùng cho xi măng TCVN 10302 : 2014 ..............23 Bảng 6: Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền ........................................24 Bảng 7: Thành phần hóa học tro bay ở Ba Lan từ các nguồn nguyên liệu khác nhau ...................................................................................................................................25 Bảng 8: Phân bố kích thước hạt các phân đoạn tro bay Israel ..................................28 Bảng 9: Kích thước hạt tro bay thương phẩm ...........................................................29 Bảng 10: Tỉ lệ tro bay sử dụng trong xi măng ở các nước .......................................30 Bảng 11: Sản lượng và phần trăm sử dụng tro bay ở một số nước ...........................33 Bảng 12: Tro bay từ các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2005 - 2020 ...............33 Bảng 13: Thành phần hóa học của tro bay nhiệt điện Duyên Hải ............................35 Bảng 14: Phân loại hoạt tính của phụ gia theo độ hút vôi ........................................41 Bảng 15: Thành phần các bài cấp phối nghiên cứu ..................................................43 Bảng 16: Dải cỡ hạt của tro bay Duyên Hải .............................................................54 Bảng 17: Thành phần hóa học tro bay Duyên Hải và puzolan Bình Phước .............56 Bảng 18: Thành phần khoáng tro bay Duyên Hải .....................................................59 Bảng 19: Chỉ số hoạt tính cường độ với xi măng của tro bay Duyên Hải ................60 Bảng 20: Độ hút vôi của tro bay Duyên Hải .............................................................60 Bảng 21: Độ dẫn điện của các dung dịch với loại tro bay khác nhau .......................62 Bảng 22: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn khi thay đổi phụ gia hoạt tính ...........64 Bảng 23: Sự thay đổi thời gian đông kết ...................................................................66 Bảng 24: Sự thay đổi độ ổn định thể tích khi thay đổi phụ gia hoạt tính .................67 Bảng 25: Cường độ kháng nén các mẫu sử dụng tro bay/puzolan ở các ngày tuổi ..68 Bảng 26: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn ............................................................71 Bảng 27: Sự thay đổi thời gian đông kết của xi măng ..............................................72 Bảng 28: Độ ổn định thể tích của mẫu thử................................................................73 Bảng 29: Tác động của hàm lượng tro bay đến cường độ xi măng ..........................73
  9. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Vi cấu trúc hạt xi măng trong quá trình hidrat hóa. .......................................8 Hình 2: Mô tả độ rỗng của đá xi măng .....................................................................14 Hình 3: Sự tương phản về kích thước giữa các hạt tro bay hình cầu lớn và các hạt nhỏ. ............................................................................................................................26 Hình 4: Đặc trưng dạng cầu của các hạt tro bay .......................................................26 Hình 5: Cấu trúc hạt tro bay sau khi tiếp xúc ngắn với dung dịch HF. ....................27 Hình 6: Cấu trúc tro bay tiếp xúc với ........................................................................27 Hình 7: Biểu đồ sản lượng tro bay và phần trăm sử dụng tro bay ở Mỹ từ 1966 - 2012 ...........................................................................................................................31 Hình 8: Biểu đồ lượng tro bay tạo thành, tro bay sử dụng và phần trăm sử dụng tro bay ở Trung Quốc từ 2001 - 2008 .............................................................................32 Hình 9: Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến thời gian đông kết và cường độ sớm (Các chỉ số 0; 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70 thể hiện tỉ lệ tro bay thay thế xi măng tính theo khối lượng) ........................................................................................................37 Hình 10: Máy đo độ dẫn điện cầm tay Thermo Scientific model CON 6+ (Hoa Kỳ) ...................................................................................................................................42 Hình 11: Ảnh chụp SEM hạt tro bay.........................................................................53 Hình 12: Phân bố dải cỡ hạt tro bay Duyên Hải .......................................................54 Hình 13: Các peak khoáng chất trong tro bay ...........................................................57 Hình 14: Các peak khoáng chất trong puzoland .......................................................58 Hình 15: Chênh lệch độ dẫn điện của dung dịch với loại tro bay khác nhau ...........63 Hình 16: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn khi thay đổi phụ gia hoạt tính ............65 Hình 17: Sự thay đổi thời gian đông kết ...................................................................66 Hình 18: Sự thay đổi độ ổn định thể tích khi thay đổi phụ gia hoạt tính ..................67 Hình 19: Cường độ kháng nén của các mẫu sử dụng tro bay/puzolan ở các ngày tuổi ...................................................................................................................................68 Hình 20: Ảnh chụp SEM mẫu Pu7.5 (a) và Tb7.5 (b) ở tuổi 28 ngày. .....................69 Hình 21: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn ............................................................71 Hình 22: Sự thay đổi thời gian đông kết của xi măng ..............................................72 Hình 23: Sự giảm cường độ cơ học khi tăng tro bay ................................................74 Hình 24: Ảnh chụp SEM mẫu Tb7.5 ở tuổi 28 ngày. ...............................................75 Hình 25: Ảnh chụp SEM mẫu Tb11.5 ở tuổi 28 ngày. .............................................75
  10. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh PHẦN MỞ ĐẦU Nước ta là nước đang phát triển và định hướng hội nhập sâu rộng với quốc tế, tìm kiếm cơ hội thúc đẩy phát triển mạnh mẽ hơn nữa nhằm thu hẹp khoảng cách với các nước. Trong đó, xây dựng cơ sở hạ tầng là một trong những công việc tiên phong trong công cuộc đổi mới phát triển. Do vậy, ngành vật liệu xây dựng được quan tâm và yêu cầu nâng cao năng lực sản xuất, chất lượng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn ngày càng cao. Xi măng là vật liệu cơ bản, truyền thống, chiếm tỉ trọng khá lớn cấu thành công trình xây dựng cho nên phát triển ngành công nghiệp xi măng – vấn đề nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm giá thành tăng tính cạnh tranh – nằm trong định hướng chung và phải được chú trọng. Việt Nam hiện nay và trong thời gian sắp tới có nhiều nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) đốt than đang và sắp sửa hoạt động, lượng tro xỉ thải ra hàng năm là rất lớn. Theo kết quả điều tra đánh giá nguồn tro xỉ và các giải pháp sử dụng của Trung tâm xi măng – Viện vật liệu xây dựng, được xây dựng trên cơ sở của Quy hoạch điện VII, khối lượng tro xỉ thải trong năm 2015 khoảng 12,8 triệu tấn, đến năm 2020 khoảng 25,4 triệu tấn và đến năm 2030 khoảng 38,3 triệu tấn. Đây là lượng tro xỉ rất lớn cần có các giải pháp để tiêu thụ. Sử dụng tro xỉ NMNĐ cho sản xuất các sản phẩm liên quan đến xi măng, bê tông, vữa xây dựng, gạch không nung là một trong những giải pháp tiêu thụ tro xỉ với khối lượng lớn và đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao. Tro bay (fly ash - FA) là những hạt tro rất nhỏ bị cuốn theo khí từ buồng đốt của các nhà máy nhiệt điện do đốt nhiên liệu than. Loại phế thải này nếu không được thu gom, tận dụng sẽ không chỉ là một sự lãng phí lớn mà còn là một hiểm họa đối với môi trường. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, xử lý, tận dụng tro bay trong các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật đã và đang được các nhà khoa học, công nghệ trong và ngoài nước quan tâm đặc biệt. Nghiên cứu tìm giải pháp để đưa tro bay vào xi măng vừa có thể cải thiện một số tính chất của xi măng, vừa giảm được tỉ lệ clinker trong cấp phối sản xuất HVTH: Trần Thanh Tùng 1
  11. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh nhằm giảm giá thành xi măng. Bên cạnh đó đưa tro bay vào sản xuất xi măng còn góp phần giảm tác động môi trường của loại phế thải này. Ở nước ta có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện trong sản xuất xi măng với mục đích cải thiện một số tính chất xi măng và giảm giá thành sản phẩm xi măng. Tuy nhiên chưa có công trình nghiên cứu cụ thể nào về việc sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải nhằm cải thiện tính chất xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB40 FiCO, cũng như khả năng tiết kiệm clinker trong cấp phối sản xuất xi măng. Vì vậy, lựa chọn đề tài nghiên cứu sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải làm luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật vừa mang tính khoa học, lại vừa mang tính ứng dụng đem lại hiệu quả kinh tế cho Công ty. Mục tiêu luận văn - Khảo sát các đặc trưng của tro bay Nhiệt điện Duyên Hải để định hướng sử dụng làm phụ gia khoáng hoạt tính sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB40 FiCO. - Nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay Nhiệt điện Duyên Hải đến một số tính chất cơ lý của xi măng PCB40 FiCO khi dùng nó thay thế cho đá puzolan Bình Phước và thay thế một phần clinker trong cấp phối sản xuất. - Đề xuất cấp phối sản xuất xi măng FiCO PCB40 sử dụng tro bay Duyên Hải với hàm lượng phù hợp. Đối tƣợng nghiên cứu Để thực hiện các mục tiêu trên, luận án đã triển khai các nội dung nghiên cứu chủ yếu như sau: - Các đặc trưng của tro bay Nhiệt điện Duyên Hải, đá puzolan Bình Phước. + Thành phần hóa học + Thành phần khoáng + Độ hút vôi + Hoạt tính cường độ với xi măng HVTH: Trần Thanh Tùng 2
  12. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh - Ảnh hưởng của tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải đến các tính chất của xi măng FiCO PCB40. + Lượng nước tiêu chuẩn + Thời gian đông kết + Độ ổn định thể tích + Cường độ cơ học - Đánh giá các ưu điểm của tro bay so với puzolan đang sử dụng tại Nhà máy xi măng Tây Ninh. HVTH: Trần Thanh Tùng 3
  13. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về xi măng poóc lăng 1.1.1. Khái niệm về xi măng poóc lăng Xi măng poóc lăng là chất kết dính thủy, được chế tạo bằng cách nghiền mịn clinker xi măng poóc lăng với một lượng thạch cao cần thiết. Trong quá trình nghiền có thể sử dụng phụ gia công nghệ nhưng không quá 1% so với khối lượng clinker. Clinker xi măng poóc lăng được định nghĩa theo TCVN 5438 : 2004. Thạch cao để sản xuất xi măng poóc lăng có chất lượng theo quy định hiện hành (TCXD 168 : 89). Phụ gia công nghệ gồm các chất cải thiện quá trình nghiền, vận chuyển, đóng bao và/hoặc bảo quản xi măng nhưng không làm ảnh hưởng xấu tới tính chất của xi măng, vữa và bê tông. 1.1.2. Khái niệm về xi măng poóc lăng hỗn hợp Xi măng poóc lăng hỗn hợp là loại chất kết dính thuỷ, được chế tạo bằng cách nghiền mịn hỗn hợp clinker xi măng poóc lăng với các phụ gia khoáng và một lượng thạch cao cần thiết hoặc bằng cách trộn đều các phụ gia khoáng đã nghiền mịn với xi măng poóc lăng không chứa phụ gia khoáng. Clinker xi măng poóc lăng dùng để sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp có hàm lượng magie ôxit (MgO) không lớn hơn 5%. Phụ gia khoáng để sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp phải thỏa mãn các yêu cầu của TCVN 6882 : 2001 và quy chuẩn sử dụng phụ gia trong sản xuất xi măng. Phụ gia công nghệ gồm các chất cải thiện quá trình nghiền, vận chuyển, đóng bao và/hoặc bảo quản của xi măng nhưng không làm ảnh hưởng xấu tới tính chất của xi măng, vữa và bê tông; hàm lượng phụ gia công nghệ trong xi măng HVTH: Trần Thanh Tùng 4
  14. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh không lớn hơn 1%. Tổng lượng các phụ gia khoáng (không kể thạch cao) trong xi măng poóc lăng hỗn hợp, tính theo khối lượng xi măng, không lớn hơn 40% trong đó phụ gia đầy không lớn hơn 20%. Thạch cao để sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp có chất lượng theo TCXD 168 : 89. Xi măng poóc lăng hỗn hợp gồm ba mác PCB30, PCB40 và PCB50, trong đó: - PCB là quy ước cho xi măng poóc lăng hỗn hợp; - Các trị số 30, 40 , 50 là cường độ nén tối thiểu mẫu vữa chuẩn ở tuổi 28 ngày đóng rắn, tính bằng MPa, xác định theo TCVN 6016 : 1995 (ISO 679 : 1989). 1.1.3. Thành phần của clinker xi măng poóc lăng 1.1.3.1. Khái niệm về clinker xi măng poóc lăng Clinker xi măng là sản phẩm chứa các pha (khoáng) có tính chất kết dính thủy lực, nhận được bằng cách nung đến kết khối hay nóng chảy hỗn hợp các nguyên liệu xác định (phối liệu). Clinker xi măng poóc lăng là clinker xi măng chứa các khoáng canxi silicat, canxi aluminat và canxi fero aluminat với tỷ lệ xác định. Clinker xi măng poóc lăng là nguyên liệu đầu vào của quá trình sản xuất xi măng poóc lăng. Clinker xi măng poóc lăng thường ở dạng hạt có đường kính 10 ÷ 40 mm, có cấu trúc phức tạp (có nhiều khoáng ở dạng tinh thể và một số khoáng ở dạng vô định hình). Clinker xi măng poóc lăng được tạo thành do quá trình nung luyện phối liệu trong lò nung, nhiệt độ nung luyện vào khoảng 1450oC. 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. HVTH: Trần Thanh Tùng 5
  15. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh 1.1.3.2. Thành phần hóa học của clinker poóc lăng [1] Thành phần hóa học của clinker được trình bày ở bảng dưới đây: Bảng 1: Thành phần hóa học của clinker Thành phần hóa học CaO Al2O3 SiO2 Fe2O3 Tỷ lệ % khối lượng 63 ÷ 67 4÷8 20 ÷ 22 2÷4 Ngoài ra còn có những tạp chất không mong muốn như MgO khoảng 1 ÷ 5%, ôxit kiềm 0.5 ÷ 3%. 1.1.3.3. Thành phần pha Thành phần pha của clinker được trình bày ở bảng sau: Bảng 2: Thành phần pha của clinker Thành C3S C2S C3A C4AF phần pha (3CaO.SiO2) (2CaO.SiO2) (3CaO.Al2O3) (4CaO.Al2O3.Fe2O3) Tỷ lệ % 45 ÷ 65 10 ÷ 37 5 ÷ 15 10 ÷ 18 Đặc tính của từng pha: * Alit (C3S): bao gồm 3CaO.SiO2 chiếm từ 45 ÷ 65% trong clinker. Khoáng này phản ứng nhanh với nước, tỏa nhiều nhiệt khi thủy hóa, 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 10 ÷ 37% trong clinker. Khoáng này phản ứng với nước tỏa ít nhiệt và cho sản phẩm có độ đông rắn chậm nhưng sau 28 ngày cũng đạt được yêu cầu bằng alit. * Celit (C4AF): bao gồm 4CaO.Al2O3.Fe2O3 chiếm 10 ÷ 18% trong clinker, là khoáng cho phản ứng tỏa ít nhiệt và cho sản phẩm phản ứng với độ đông rắn thấp. * Canxi aluminat (C3A): bao gồm 3CaO.Al2O3 chiếm 5 ÷ 15%, khoáng này phản ứng nhanh với nước tỏa nhiều nhiệt. Cho sản phẩm phản ứng ban đầu đông HVTH: Trần Thanh Tùng 6
  16. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh rắn nhanh nhưng sau đó lại chậm và kém hơn alit. 1.2. Phản ứng thủy hóa của xi măng Khi trộn xi măng với nước các pha C3S, C2S, C3A, C4AF thực hiện phản ứng thủy hóa. Tùy 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 portlandit Ca(OH)2 và Al(OH)3 là những hiđrôxit dễ tan trong nước và chúng để lại những lỗ trống mao quản, đồng 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 hiđrat 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 portlandit. 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 từ 1 đến 1,5 năm và có thể viết như sau: 2(3CaO.SiO2) + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 Phản ứng hiđrat 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 hiđrat hóa của C2S (Belit) Phản ứng hiđrat hóa của C2S tạo thành hiđrô 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.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 1.2.3. Sự hiđrat hóa của C3A (Canxi aluminat) HVTH: Trần Thanh Tùng 7
  17. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh 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 poóc lăng 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 + 3(CaSO4.2H2O) + 26H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O 1.2.4. Sự hiđrat 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 Hình 1: Vi cấu trúc hạt xi măng trong quá trình hidrat hóa. HVTH: Trần Thanh Tùng 8
  18. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh 1.3. Quá trình hình thành và tính chất cơ lý của đá xi măng 1.3.1. Định nghĩa Đá xi măng là sản phẩm của quá trình thủy hóa xi măng sau một thời gian đã đạt tới một cường độ nhất định. 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 ở giữa các hạt xi măng chứa dung dịch bão hòa SO42- và Ca2+. Ngay tức khắc monosunfat (3CaO.Al2O3.CaSO4.12H2O) được tạo thành, sản phẩm này ngăn chặn sự tấn công ồ ạt của nước, quá trình hiđrat hóa chậm lại. Sau đó phản ứng kết tinh của silicat, aluminat phía trong màng, màng bị phá vỡ và sự hiđrat hóa xảy ra tiếp tục. Quá trình trên lặp lại nhiều lần, hiđrô silicat canxi, hiđrô aluminat 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 C-S-H 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 thành Ca(OH)2, monosufat và C3A.3CaSO4.32H2O (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 hiđrat 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 C-S-H bắt đầu xuất HVTH: Trần Thanh Tùng 9
  19. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh 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 C-S-H 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 hiđrat 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 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 [2]. 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: + Phương pháp sàng: bao gồm sàng có kích thước lỗ 90μm và 45μm. + 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 poóc lăng thường có lượng nước tiêu chuẩn từ 24 - 30%. HVTH: Trần Thanh Tùng 10
  20. Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS. TS. Huỳnh Đức Minh 1.3.2.3. Thời gian đông 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 đông kết: + Thời gian bắt đầu đông kết: Là thời gian từ khi bắt đầu trộn nước đến trước khi vữa mất tính dẻo. + Thời gian kết thúc đông kết: Là thời gian từ khi trộn nước đến khi vữa cứng lại và có thể chịu lực. Thời gian đông 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 vào. 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 ôxit CaO và ôxit 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 ≤ 5%. * CaO tự do: không tham gia vào phản ứng tạo clinker mà nằm ở dạng ôxit 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 C-S-H, 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. HVTH: Trần Thanh Tùng 11
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

TL.01: Bộ Tiểu Luận Triết Học
207 tài liệu
1445 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2