Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng độ mịn xi măng/phụ gia khoáng tới cường độ PCB50 Fico

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:93

Thêm vào BST

Báo xấu

52
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là khảo sát ảnh hưởng của thạch cao, đá vôi, puzolan tới cƣờng độ đá xi măng; khảo sát ảnh hƣởng của độ mịn clinker nghiền, thạch cao, đá vôi, puzolan tới cường độ đá xi măng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

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 độ mịn xi măng/phụ gia khoáng tới cường độ PCB50 Fico

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HOÀNG CẢNH NGUYỄN --------------------------------------- HOÀNG CẢNH NGUYỄN KỸ THUẬT HÓA HỌC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MỊN XI MĂNG/ PHỤ GIA KHOÁNG TỚI CƯỜNG ĐỘ CỦA PCB50 FICO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA SILICAT 2015B Hà Nội – Năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- HOÀNG CẢNH NGUYỄN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MỊN XI MĂNG/ PHỤ GIA KHOÁNG TỚI CƯỜNG ĐỘ CỦA PCB50 FICO Chuyên ngành: Hóa Silicat LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA SILICAT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS TẠ NGỌC DŨNG Hà Nội – Năm 2017
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu ảnh hưởng của độ mịn xi măng/phụ gia khoáng tới cường độ của PCB50 FICO” là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS TẠ NGỌC DŨNG. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn hoàn toàn trung thực, đáng tin cậy, các số liệu tính toán đƣợc là hoàn toàn chính xác và chƣa đƣợc công bố trong công trình nghiên cứu nào. TP Hồ Chí Minh tháng 6 năm 2017 HOÀNG CẢNH NGUYỄN
LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật đề tài “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MỊN XI MĂNG/PHỤ GIA KHOÁNG TỚI CƯỜNG ĐỘ CỦA PCB50 FICO” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và đƣợc sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và ngƣời thân. Qua trang viết này tôi xin gửi lời cảm ơn tới những ngƣời đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua. Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo PGS.TS Tạ Ngọc Dũng đã trực tiếp tận tình hƣớng dẫn cũng nhƣ cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này. Tôi xin chân thành cám ơn Bộ môn Hóa Silicate, Viện Kỹ thuật hóa học, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian, cơ sở vật chất và tiếp cận tài liệu giúp tôi hoàn thành đƣợc luận án này. Tôi xin cám ơn Lãnh đạo Viện Kỹ thuật Hóa học, quý thầy cô trong Viện Kỹ thuật Hóa học và trong bộ môn Hóa Silicat đã hƣớng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình thực hiện đề tài luận án. Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Công ty CP Xi măng FICO Tây ninh, các phòng thí nghiệm tại các Nhà máy đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình. Cuối cùng xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn.
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài. ................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu. .................3 3. Tóm tắt các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả: ..............................3 4. Phƣơng pháp nghiên cứu. ....................................................................................4 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .........................................................................5 1.1. Lý thuyết về xi măng Portland. .......................................................................5 1.1.1. Khái niệm. ..................................................................................................5 1.1.2. Sơ đồ của các phƣơng pháp nghiền: .....................................................6 1.1.3. Thành phần hóa học của clinker xi măng Portland. .............................7 1.1.4. Thành phần hóa học của clinker: ..........................................................7 1.1.5. Thành phần khoáng của clinker xi măng Portland. ..............................9 1.2 Khái niệm về các loại phụ gia ........................................................................11 1.2.1. Phụ gia thủy. ............................................................................................11 1.2.1.1. Khái niệm ...............................................................................................11 1.2.1.2. Phân loại phụ gia thủy ..........................................................................12 1.2.2. Phụ gia điều chỉnh ...................................................................................14 1.2.3. Phụ gia lƣời ..............................................................................................14 1.2.4. Phụ gia bảo quản ......................................................................................14 1.3. Quá trình hóa lý xảy ra khi xi măng đóng rắn.. ..............................................14 1.3.1. Quá trình lý học khi đóng rắn xi măng. ...................................................14 1.3.2. Quá trình hoá học khi xi măng đóng rắn .................................................19 1.4. Khái niệm về độ mịn : ....................................................................................26 1.4.1. Độ mịn: ....................................................................................................26 1.4.2. Phân bố cỡ hạt..........................................................................................26 1.4.3. Diện tích bề mặt riêng..............................................................................27 1.5. Lịch sử nghiên cứu. ........................................................................................28
CHƢƠNG 2: NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ......................................31 2.1. Nội dung nghiên cứu: .....................................................................................31 2.1.1. Sơ đồ nghiền clinker và thạch cao: ..........................................................32 2.1.2. Sơ đồ nghiền clinker và đá vôi: ...............................................................33 2.1.3. Sơ đồ nghiền clinker và puzolan: ............................................................34 2.1.4. Sơ đồ nghiền clinker, thạch cao, đá vôi: ..................................................35 2.1.5. Sơ đồ nghiền clinker, thạch cao, puzolan: ...............................................36 2.1.6. Khảo sát nguyên liệu ban đầu: .................................................................39 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu: ...............................................................................39 2.2.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X: ...................................................................39 2.2.2. Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử:...........................................................39 2.2.3. Phƣơng pháp tán xạ Laser: ......................................................................40 2.2.4. Phƣơng pháp xác định độ dẻo của hồ xi măng: .......................................41 2.2.5. Phƣơng pháp xác định thời gian đông kết: ..............................................42 2.2.6. Phƣơng pháp xác định độ mịn: ................................................................42 2.2.6.1. Phƣơng pháp sàng:................................................................................42 2.2.6.2. Phƣơng pháp thấm khí : ........................................................................43 2.2.6.3. Phƣơng pháp xác định khối lƣợng riêng : ............................................43 2.2.7. Phƣơng pháp xác định cƣờng độ nén: .....................................................44 Chư ng 3 - K T QUẢ VÀ BÀN LU N ...............................................................45 3 1 K t quả khảo sát ngu ên i u an đầu ......................................................45 3.1.1. Thành phần hóa, thành phần khoáng của clinker FICO Tây Ninh. .........45 3.1.2. Thành phần hóa của đá vôi Sroc Con Trăn Tây Ninh. ............................46 3.1.3. Thành phần hóa của thạch cao. ................................................................46 3.1.4. Thành phần hóa của Puzolan Bình Phƣớc. ..............................................46 3.2. Kết quả các thí nghiệm cấp phối. ...................................................................47 3.2.1. Kết quả độ mịn các mẫu nghiền ..............................................................47 3.2.2. Kết quả mẫu clinker nghiền. ....................................................................49 3.2.3. Kết quả mẫu cấp phối clinker và thạch cao .............................................51
3.2.4. Kết quả mẫu cấp phối clinker và đá vôi .................................................54 3.2.5. Kết quả mẫu cấp phối clinker và puzolan...............................................57 3.2.6. Kết quả mẫu cấp phối clinker, Thạch cao và đá vôi ................................60 3.2.7. Kết quả mẫu cấp phối clinker, thạch cao và puzolan ..............................63 3.2.8. Nhận xét về các mẫu nghiên cứu không có thạch cao: ............................67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................68 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................70 PHỤ LỤC ..................................................................................................................72 DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 1: Đƣờng cong phân bố thành phần cỡ hạt của mẫu M20 .........................50 Đồ thị 2: Đƣờng cong phân bố thành phần cỡ hạt của mẫu T22 ..........................52 Đồ thị 3: Đƣờng cong phân bố thành phần cỡ hạt của mẫu D22 ..........................55 Đồ thị 4: Đƣờng cong phân bố thành phần cỡ hạt của mẫu P22 ..........................58 Đồ thị 5: Đƣờng cong phân bố thành phần cỡ hạt của mẫu TD22 .......................61 Đồ thị 6: Đƣờng cong phân bố thành phần cỡ hạt của mẫu TP22 ........................65 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Ảnh SEM của mẫu M20 .............................................................................50 Hình 2. Ảnh SEM của mẫu T22, 3 ngày tuổi ..........................................................53 Hình 3. Ảnh SEM của mẫu D22, 3 ngày tuổi ..........................................................56 Hình 4. Ảnh SEM của mẫu P22, 3 ngày tuổi ..........................................................59 Hình 5. Ảnh SEM của mẫu TD22, 3 ngày tuổi .......................................................62 Hình 6. Ảnh SEM của mẫu TP22, 3 ngày tuổi ........................................................66
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1.Phân loại phụ gia thủy theo độ hoạt tính ........................................12 Bảng 1.2. Phân loại phụ gia thủy theo nguồn gốc .........................................12 Bảng 1.3. Tóm tắt quá trình lý học khi xi măng đóng rắn .............................15 Bảng 2.1. Bảng mã hóa mẫu nghiền riêng từng loại theo thời gian ..............37 Bảng 2.2. Bảng mã hóa mẫu cấp phối clinker và thạch cao ..........................37 Bảng 2.3. Bảng mã hóa mẫu cấp phối clinker và đá vôi ................................38 Bảng 2.4. Mã hóa mẫu trộn cấp phối clinker và puzolan ............................38 Bảng 2.5. Mã hóa mẫu trộn cấp phối clinker, thạch cao và đá vôi ...............38 Bảng 2.6. Mã hóa mẫu trộn cấp phối clinker, thạch cao và puzolan ...........39 Bảng 3.1. Thành phần khoáng, hóa của clinker. ............................................45 Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm mẫu clinker ở nhà máy xi măng FICO Tây Ninh. ...............................................................................................................45 Bảng 3.3. Thành phần hóa của đá vôi Sroc Con Trăn Tây Ninh. ..................46 Bảng 3.4. Thành phần hóa của thạch caoThái Lan. .......................................46 Bảng 3.5. Thành phần hóa Puzolan Bình Phƣớc. ..........................................46 Bảng 3.6. Kết quả về độ mịn của các mẫu nghiền .........................................47 Bảng 3.7. Kết quả về độ mịn của các mẫu trộn cấp phối ...............................48 Bảng 3.8 Kết quả R nén của mẫu clinker với thời gian nghiền khác nhau. ...49 Bảng 3.9. Kết quả Rnén của mẫu cấp phối clinker thạch cao........................51 Bảng 3.10. Kết quả cƣờng độ nén mẫu cấp phối đá vôi ................................54 Bảng 3.11. Kết quả Rnén mẫu cấp phối puzolan ...........................................57 Bảng 3.12. Kết quả về tỉ diện và Rnén mẫu cấp phối với thạch cao, đá vôi .60 Bảng 3.13. Kết quả về tỉ diện và Rnén mẫu cấp phối cliner, thạch cao và puzolan ...........................................................................................................63 Bảng 3.14. Kết quả các mẫu không thạch cao ...............................................67
CÁC CHỮ VI T TẮT 1. PC: Portland Cement. 2. PCB: Portland Cement Blended . 3. VLXD: Vật liệu xây dựng. 4. ASTM: American Society for Testing and Materials (hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Hoa Kỳ. 5. TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam. 6. SEM: Scanning Electron Microscope, kính hiển vi điện tử quét. 7. ĐATN: Đồ án tốt nghiệp. 8. LVThS: Luận văn Thạc sĩ. 9. CaOtd: Vôi tự do. 10. p: Phút 11. XRD: X-ray diffraction- Phân tích nhiễu xạ tia X. 12. XRF: X-ray flourescence- Phân tích huỳnh quang tia X 13. R nén: Cƣờng độ chịu nén. 14. EDS: Energry- dispersive X-ray spectroscopy. 15. CKT: Cặn không tan. 16. MKN: Mất khi nung.
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. Theo số liệu thống kê của Vicem tổng sản lƣợng xi măng trong nƣớc năm 2015-2016 là 75-76 triệu tấn, dự báo kế hoạch sản xuất năm 2016-2020 đạt 93-95 triệu tấn mới đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng xi măng trong nƣớc và xuất khẩu[1]. Do đó, công nghiệp sản xuất xi măng là ngành mũi nhọn của ngành sản xuất vật liệu xây dựng, nó đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Hằng năm, ngành công nghiệp sản xuất xi măng đã nộp vào ngân sách nhà nƣớc hàng ngàn tỷ đồng, giải quyết hàng ngàn lao động. Hiện nay trên thế giới và trong nƣớc đã và đang có nhiều công trình nghiên cứu sản xuất các loại clinker khác nhau hoặc trên cơ sở xi măng gốc và các loại phụ gia khoáng cho ra đời nhiều chủng loại xi măng có chất lƣợng cao, nhằm thỏa mãn các yêu cầu các hạng mục trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Nhằm mục đích tăng tính cạnh tranh trên thị trƣờng tiêu thụ xi măng trong nƣớc và xuất khẩu, ngành công nghiệp sản xuất xi măng không ngừng đổi mới về công nghệ, thiết bị sản xuất để tăng năng suất, nâng cao chất lƣợng sản phẩm, giảm chi phí tiêu hao năng lƣợng và nguyên vật liệu góp phần hạ giá thành sản phẩm. Để cải thiện các tính chất cơ lý xi măng portland hỗn hợp, hiện nay có nhiều giải pháp khác nhau, một trong các giải pháp đó là nghiên cứu thành phần cỡ hạt, tỉ diện của từng cấu tử có trong xi măng portland hỗn hợp ảnh hƣởng đến cƣờng độ xi măng.Trên cơ sở đó đƣa ra giải pháp công nghệ và kỹ thuật nhằm đạt đƣợc thành phần cỡ hạt, độ mịn và tỉ lệ xi măng và phụ gia khoáng hợp lý sẽ giúp ngành công nghiệp sản xuất xi măng trong nƣớc chủ động đầu tƣ công nghệ nghiền và thiết bị nghiền cho hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật. Các tính chất của xi măng nhƣ hoạt tính, tốc độ đóng rắn… đƣợc quyết định không chỉ bởi thành phần khoáng và hóa của clinker, hình dạng và kích thƣớc của các tinh thể alit, belit… mà còn phụ thuộc rất nhiều vào độ nghiền mịn của sản phẩm, thành phần và hình dạng các hạt xi măng, các hạt phụ gia. 1
Cƣờng độ nén của xi măng phụ thuộc vào tốc độ hydrat hóa của xi măng, lƣợng và bản chất tinh thể hydrat hóa đƣơc tạo ra và đặc biệt là cách sắp xếp các chất hydrate (cấu trúc của đá xi măng). Do đó hạt xi măng càng mịn thì diện tích bề mặt phản ứng tăng nên tốc độ hydrat hóa tăng, lƣợng tinh thể đƣợc tạo ra cũng nhiều hơn, do đó cƣờng độ sớm cao. Nếu xi măng nhiều hạt thô sẽ khó diễn ra hoàn toàn quá trình hydrat vì thực tế chỉ phản ứng đến một độ sâu nhất định. Tuy nhiên nếu xi măng hoàn toàn các hạt mịn thì các hạt phản ứng xảy ra gần nhƣ đồng thời bắt đầu phản ứng với nƣớc, tạo gel đồng thời, kết tinh và tái kết tinh đồng thời nên đồng thời tạo ra ứng suất, d o đó gây thì cũng có hạt tạo gel nên triệt tiêu ứng suất. Hơn nữa, nếu thành phần cấp phối cỡ hạt hợp lý cách sắp xếp các hợp chất hydrate sít đặc hơn, tạo khung cấu trúc bền vững, nâng cao cƣờng độ cho xi măng. Có nhiều tác giả trong và ngoài nƣớc (Viện VLXD Việt Nam,Tsivilis.S, Irassar, E.FZarov, Vuk.T, Erdogdu.K,Wang.P.Z …) nghiên cứu về độ mịn, thành phần cỡ hạt, dải cỡ hạt của đá vôi, thạch cao, puzơlan, xi măng đến sự phát triển của cƣờng độ xi măng portland nêu ở mục 1.5 : Lịch sử nghiên cứu. [1] Từ các nghiên cứu đã tập hợp ta thấy: Độ mịn và loại phụ gia ảnh hƣởng tới một số tính chất của xi măng, nhƣng: – Các kết quả nghiên cứu về cùng một đối tƣợng còn những điểm chƣa thống nhất hoặc còn chƣa làm rõ hoàn toàn; – Các kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra, nhiều kết quả chỉ có tính cá biệt, phụ thuộc từng nghiên cứu cụ thể. Các kết quả khái quát chủ yếu mang tính định hƣớng. Do vậy, với đối tƣợng cụ thể là clinker FiCO Tây Ninh và các phụ gia đá vôi Sroc Con Trăn Tây Ninh, thạch cao Thái Lan, Puzolan Bình Phƣớc thì các nghiên cứu kiểm chứng là cần thiết trƣớc khi ứng dụng. Cho nên, tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng độ mịn xi măng/phụ gia khoáng tới cường độ PCB50 Fico” 2
2 Mục đích nghiên cứu của uận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: • Khảo sát ảnh hƣởng của thạch cao, đá vôi, puzolan tới cƣờng độ đá xi măng. • Khảo sát ảnh hƣởng của độ mịn clinker nghiền, thạch cao, đá vôi, puzolan. tới cƣờng độ đá xi măng Đối tượng nghiên cứu: • Ảnh hƣởng của độ mịn clinker nghiền tới một số tính chất của đá xi măng. • Ảnh hƣởng của độ mịn thạch cao tới một số tính chất cơ lý của xi măng. • Ảnh hƣởng của độ mịn đá vôi tới một số tính chất cơ lý của xi măng. • Ảnh hƣởng của độ mịn puzolan tới một số tính chất cơ lý của xi măng. Phạm vi nghiên cứu:  Nghiên cứu ảnh hƣởng của độ mịn clinker nghiền tới cƣờng độ xi măng.  Nghiên cứu ảnh hƣởng của độ mịn thạch cao tới cƣờng độ xi măng.  Nghiên cứu ảnh hƣởng của độ mịn đá vôi tới cƣờng độ xi măng.  Nghiên cứu ảnh hƣởng của độ mịn puzolan tới cƣờng độ xi măng.  Nghiên cứu ảnh hƣởng của hỗn hợp thạch cao + đá vôi tới cƣờng độ xi măng  Nghiên cứu ảnh hƣởng của hỗn hợp thạch cao + puzolan tới cƣờng độ xi măng 3. Tóm tắt các uận điểm c ản và đóng góp mới của tác giả: - Nghiền riêng clinker, nghiền riêng phụ gia với nhiều cấp độ khác nhau. Sau đó định lƣợng mỗi loại rồi trộn lại với nhau. Tiến hành kiểm tra tỉ diện, thành phần hạt, cƣờng độ chịu nén, và số tính chất của xi măng (thời gian ninh kết, lƣợng nƣớc tiêu chuẩn, độ ổn định thể tích). Trên cơ sở này tác giả so sánh hiệu quả kinh tế, kỹ thuật so với nghiền chung. - Cung cấp thêm những thông tin bổ ích, làm tài liệu tham khảo về việc nghiên cứu ảnh hƣởng độ mịn của các thành phần có trong xi măng đến sự phát triển sớm cƣờng độ xi măng portland hỗn hợp theo phƣơng pháp nghiền riêng. 3
4. Phư ng pháp nghiên cứu. Vật liệu sử dụng:  Clinker FiCO Tây Ninh.  Đá vôi Sroc Con Trăn Tây Ninh.  Thạch cao Thái Lan.  Puzolan Bình Phƣớc. Quy trình thực nghiệm: Đập Nghiền Trộn tạo Thử riêng riêng các mẫu nghiệm một Phân tích (
Chư ng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1 1 Lý thu t về xi măng Port and [2], [3], [4] 1.1.1. Khái niệm. Xi măng Portland (PC) là chất kết dính thủy lực, khi trộn nó với nƣớc sẽ tạo hồ dẻo có tính kết dính và đóng rắn đƣợc trong môi trƣờng không khí, môi trƣờng nƣớc. Hồ dẻo trong quá trình đóng rắn sẽ phát triển cƣờng độ. Xi măng Portland là sản phẩm nghiền mịn của clinker, thạch cao thiên nhiên và đôi khi còn pha thêm một vài loại phụ gia khác nhằm cải thiện một số tính chất của xi măng và tăng sản lƣợng, hạ giá thành. Ngƣời ta sản xuất clinker bằng cách nung đến kết khối phối liệu đã đƣợc nghiền mịn và đồng nhất gồm nguyên liệu chính là đá vôi, đất sét và các loại nguyên liệu phụ để điều chỉnh các hệ số đặc trƣng. - PC viết tắt là Portland Cement. Để sản xuất xi măng này bằng cách nghiền chung clinker với (3-5)% thạch cao thiên nhiên. Tùy theo chất lƣợng clinker, có thể sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia công nghệ. Tuy nhiên, tổng lƣợng phụ gia không đƣợc vƣợt quá 15%. Trong đó, phụ gia hoạt tính không đƣợc vƣợt quá 10%. Xi măng portland có các mác sau: PC30, PC40, PC50 - PCB là viết tắt của Portland Cement Blended: Sản xuất xi măng này bằng 2 cách nghiền chung và nghiền riêng. Tùy theo chất lƣợng clinker xi măng và phụ gia, tổng lƣợng các loại phụ gia khoáng (không kể thạch cao) trong xi măng Portland hỗn hợp tính theo khối lƣợng xi măng không vƣợt quá 40%. Trong đó, phụ gia đầy không đƣợc vƣợt quá 20%. Phụ gia công nghệ không vƣợt quá 1%. - Phƣơng pháp nghiền chung: Cho clinker, thạch cao thiên nhiên (3-5%) và các loại phụ gia khác vào chung trong thiết bị nghiền để nghiền. - Phƣơng pháp nghiền riêng: Nghiền chung clinker và thạch cao thiên nhiên để có PC, các loại phụ gia khác nghiền riêng. Sau đó tùy theo yêu cầu ta định lƣợng PC và phụ gia cho vào thiết bị trộn để đồng nhất. 5
1.1.2. Sơ đồ của các phƣơng pháp nghiền: S đồ công ngh nghiền riêng sản xuất PC Định Silolƣợng clinker Máy nghiền Silo chứa 100% Định lƣợng bột xi măng Thiết bị Silo PC trộn Silo thạch cao Máy nghiền Silo chứa 100% Định lƣợng Định lƣợng bột thạch cao S đồ công ngh nghiền chung sản xuất PC Định lƣợng Silo clinker Định lƣợng Silolƣợn Định thạch cao Định lƣợng Máy nghiền Silo chứa PC S đồ nghiền chung sản xuất PCB ịnh lƣợng Silo Định lƣợng clinker lƣợng Silo Định lƣợng Máy nghiền Silo chứa PCB thạch cao Định lƣợng Silo các loại phụ gia Định lƣợng 6
S đồ công ngh nghiền riêng sản xuất PCB: Định lƣợng Định lƣợng Silo Clinker Máy XM PC Silo, PC Định lƣợng nghiền Định lƣợng Định lƣợng Silo Thạch cao Máy Định lƣợng nghiền, nghiền Định Silo lƣợng riêng Máy Silo, các loại từng Silo trộn PCB Phụ gia thành Định lƣợng phần 1.1.3. Thành phần hóa học của clinker xi măng Portland. [2],[3],[4] 1.1.4. Thành phần hóa học của clinker: gồm có 4 ôxit chính CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 chiếm (95 –97)%, còn lại (3 - 5) % là các ôxit khác có hàm lƣợng không lớn lắm: MgO, K2O, Na2O, TiO2, Mn2O3, SO3, P2O5 … Thành phần hóa học clinker xi măng Portland thông thƣờng trong giới hạn: CaO = 63 - 67% MgO ≤ 5% SiO2 = 21 - 24% TiO2 ≤ 0,5% Al2O3 = 4 - 8% Mn2O3 < 3% Fe2O3 = 2 - 4% R2O < 1 % P2O5: phụ thuộc nguyên liệu, có thể làm phụ gia khoáng hoá. Những ôxit trong clinker đều ảnh hƣởng đến thành phần khoáng clinker và ảnh hƣởng đến tính chất sử dụng của xi măng Portland. 7
 CaO: Thành phần chính thứ nhất trong clinker xi măng. Muốn clinker có chất lƣợng tốt thì CaO phải liên kết hết với các oxit khác tạo ra các khoáng có tính kết dính cho cƣờng độ cao. Trƣờng hợp ngƣợc lại, lƣợng CaO td sẽ nhiều. Khi CaOtd ở nhiệt độ cao (1450oC) thì CaOtd bị già lửa tạo tinh thể lớn và cấu trúc sít đặc làm cho sản phẩm xi măng kém ổn định về thể tích vì quá trình hydrat hóa CaOtd kèm theo sự tỏa nhiệt và trƣơng nở thể tích. Quá trình này có thể diễn ra trong thời gian dài. Clinker chƣa nhiều CaO nếu kết hợp tốt với SiO2 và các oxit khác sẽ tạo nhiều dung dịch rắn Alit. Điều này làm cho hồ xi măng đóng rắn nhanh, mác cao, tỏa nhiều nhiệt. Nhƣng xi măng kém bền trong môi trƣờng nƣớc và môi trƣờng sunfat.  SiO2: Thành phần chính thứ 2. Nó tác dụng với CaO tạo các khoáng silicat. Nếu tăng hàm lƣợng SiO2 thì tổng khoáng silicat sẽ tăng.  Al2O3: Nó sẽ liên kết với CaO tạo các khoáng aluminatcanxi và liên kết Fe2O3 tạo ra khoáng alumoferitcanxi. Nếu tăng hàm lƣợng Al2O3 thì trong clinker xi măng sẽ chƣa nhiều C3A. Xi măng đóng rắn nhanh tỏa nhiều nhiệt, kém bền trong môi trƣờng nƣớc và sunfat. Đồng thời làm độ nhớt pha lỏng tăng gây cản trở quá trình tạo khoáng C3S.  Fe2O3: Nó liên kết với CaO và Al2O3 tạo ra feritcanxi alumoferitcanxi làm giảm nhiệt độ kết khối clinker và độ nhớt pha lỏng. Sản phẩm đóng rắn chậm ở giai đoạn đầu nhƣng có độ bền trong môi trƣờng nƣớc và sunfat cao. Nếu tăng hàm lƣợng Al2O3 thì dễ bị anô trong lò quay.  MgO: Nó là thành phần có hại trong clinker xi măng giống CaOtd. Khi ở nhiệt độ 1450oC nếu MgO không liên kết sẽ bị già lửa tạo thành khoáng chịu lửa periclazơ có kích thƣớc lớn, trơ và không có tính kết dính. Quá trình hydrat có thể diễn ra vài năm làm sản phẩm không ổn định thể tích. Cần khống chế hàm lƣợng MgO
Khi MgO ở dạng periclazơ với hàm lƣợng>3%, kích thƣớc tinh thể >10µm, tác dụng với nƣớc chậm, khi đóng rắn xi măng không ổn định thể tích ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm. Còn khi MgO nằm trong dung dịch rắn hoặc pha thủy tinh clinker thì không gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm. 1.1.5. Thành phần khoáng của clinker xi măng Portland. [2],[3],[4] Clinker xi măng Portland không phải là sản phẩm đồng nhất, nó là tập hợp của nhiều khoáng khác nhau, trong đó các khoáng chính là khoáng silicatcalci, khoáng aluminatcalci, khoáng alumoferitcalci, ngoài ra còn một số khoáng khác nhƣ khoáng chứa kiềm. + Khoáng C3S (3CaO.SiO2) - Tên gọi: tricalci silicat hay alit. - Thực tế là một dung dịch rắn gồm C3S và một lƣợng nhỏ MgO, Al2O3, P2O5, Cr2O5... khoảng 2 - 4 %. - Công thức thực tế: C54S16AM (54CaO.16SiO2.Al2O3.MgO) - Hàm lƣợng trong clinker chiếm (45 - 60)%. - Tính chất: + Cho mác cao. + Đóng rắn nhanh, toả nhiệt lớn. + Không bền trong môi trƣờng nƣớc, sulfat.  Khoáng C2S (2CaO.SiO2) - Tên gọi: dicalci silicat hay belit - Thực tế là một dung dịch rắn trong đó C2S lớn nhất, ngoài ra còn có Cr2O3, Al2O3, Fe2O3… với hàm lƣợng nhỏ khoảng 1 - 3%. - Hàm lƣợng trong clinker chiếm 20 - 30%. - Tính chất: + Cho mác thấp hơn C3S + Đóng rắn tƣơng đối chậm, toả nhiệt nhỏ hơn C3S 9
+ Tƣơng đối bền trong môi trƣờng nƣớc, sulfat  Chất trung gian (chất đệm) Chất trung gian nằm giữa các tinh thể alit và belit, nó là những alumoferitcalci, aluminatcalci và pha thủy tinh clinker.  Khoáng C3A (3CaO.Al2O3) - Tên gọi: tricalci aluminat. - Hàm lƣợng chiếm (5 –15)%, thực tế trong clinker thì < 10%. - Tính chất: + Đóng rắn nhanh. + Lƣợng nhiệt toả ra lớn hơn C2S. + Cho mác cao hơn C2S. + Không bền trong môi trƣờng nƣớc, sulfat.  Khoáng C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3) - Tên gọi: alumoferitcalci - Hàm lƣợng: (97 - 98)% - ∑(C3S + C2S + C3A) - Tính chất: + Là khoáng nặng nhất trong 4 khoáng. + Đóng rắn chậm hơn C2S. + Tỏa nhiệt ít hơn C2S. + Cho mác thấp nhất. + Bền trong môi trƣờng nƣớc, sulfat.  Thủy tinh clinker Là chất trung gian trong clinker xi măng Portland đƣợc tạo thành do quá trình làm lạnh chất lỏng trong clinker. Hàm lƣợng pha thủy tinh clinker phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ làm lạnh, pha thủy tinh clinker chứa một lƣợng lớn Al 2O3, Fe2O3, ngoài ra còn một lƣợng nhỏ CaO, MgO.  Các khoáng chứa kiềm 10
Nằm trong các dung dịch rắn đó là C2S (K2O.23CaO.12SiO2) và C3A (Na2O.8CaO.3Al2O3). Các khoáng này không có lợi vì nó làm tốc độ đóng rắn của xi măng không ổn định, bề mặt sản phẩm có vết loang.  CaO tự do Trong clinker chỉ cho phép khoảng (0,5 - 1)%, nếu hàm lƣợng cao hơn sẽ ảnh hƣởng tới chất lƣợng sản phẩm, làm cho xi măng khi đóng rắn không ổn định thể tích. 1.2 Khái ni m về các oại phụ gia [5] Phụ gia là hóa chất hay nguyên liệu dùng để pha vào phối liệu hay cho vào nghiền chung với clinker xi măng, nhằm cải thiện công nghệ nghiền, nung hay tính chất của sản phẩm đƣợc gọi chung là phụ gia. Ngoài ra còn góp phần hạ giá thành sản phẩm và tăng sản lƣợng (phụ gia đầy). Có nhiều loại phụ gia, ở phần này chú trọng đến phụ gia puzolan (phụ gia thủy), ngoài ra còn đề cập đến các loại phụ gia khác nhƣ phụ gia điều chỉnh, phụ gia bảo quản, phụ gia lƣời (đầy). 1.2.1. Phụ gia thủy. 1.2.1.1. Khái niệm Phụ gia thủy là một chất khi nghiền mịn trộn với vôi cho ta một chất có tính kết dính và đóng rắn, còn khi trộn với xi măng Portland nó sẽ kết hợp với vôi tự do và vôi thoát ra của các phản ứng hóa học khi đóng rắn xi măng, do đó làm tăng độ bền nƣớc, độ bền sulfat của xi măng Portland. Bản thân phụ gia thủy khi nghiền mịn trộn với nƣớc không cho ta cƣờng độ, không có tính chất kết dính, đó là đặc điểm khác với xỉ lò cao. Thành phần hóa học chủ yếu của phụ gia thủy là SiO2 hoạt tính và một lƣợng nƣớc liên kết nhất định, ngoài ra còn có chứa một lƣợng oxit nhôm, oxit sắt. Hàm lƣợng oxit silic hoạt tính càng cao thì độ hoạt tính của phụ gia thủy càng lớn. Chất lƣợng của phụ gia thủy hoạt tính phụ thuộc vào hoạt tính hút vôi và mức độ hoạt tính thủy lực của nó. 11