Môn học: Vật liệu xây dựng CHƯƠNG CHẤT KẾT DÍNH VƠ CƠ Please purchase a personal license CHƯƠNG CHẤT KẾT DÍNH VƠ CƠ ξ1 KHÁI NIỆM CHUNG ξ2 ξ CHẤT KẾT DÍNH VƠ CƠ TRONG KHƠNG KHÍ ξ CHẤT KẾT DÍNH VƠ CƠ TRONG NƯỚC ξ KHÁI NIỆM CHUNG I KHÁI NIỆM II PHÂN LOẠI ξ KHÁI NIỆM CHUNG I KHÁI NIỆM Định nghĩa: - CKDVC loại vật liệu thường dạng bột mịn nhào trộn với nước tạo thành vữa dẻo (hồ dẻo) qua q trình biến đổi hố lý rắn đá ( Ngoại trừ CKD MgO phải nhào trộn với dung dịch MgCl2, ximăng chống acide phải nhào trộn với thuỷ tinh lỏng) Ứng dụng: - CKDVC thường sử dụng để liên kết hạt rời rạc như: cát, đá dăm, sỏi để tạo thành khối đồng nhất, vững Bê tông, Vữa xây dựng, Gạch silicate, Gạch đá nhân tạo không nung,… II PHÂN LOẠI CKDVC rắn khơng khí: - Rắn phát triển cường độ khơng khí - VD: Vơi rắn khơng khí (CaO), Thạch cao xây dựng (CaSO4.0,5H2O), Thạch cao khan nước (CaSO4) CKDVC rắn nước: - Rắn phát triển cường độ mơi trường khơng khí nước - VD: Vôi thuỷ , CKD hỗn hợp: vôi pouzolane(thiên nhiên);vôi xỉ (nhân tạo) Xi măng Portland,… ξ CHẤT KẾT DÍNH VƠ CƠ RẮN TRONG KHƠNG KHÍ I THẠCH CAO XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÂN LOẠI Q TRÌNH RẮN CHẮC CÁC TÍNH CHẤT II VƠI KHƠNG KHÍ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO Q TRÌNH RẮN CHẮC CỦA VƠI CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÔI CÔNG DỤNG VÀ BẢO QUẢN I THẠCH CAO XÂY DỰNG Phương pháp chế tạo Nguyên liệu chính: đá thạch cao CaSO4.2H2O PP chế tạo : Đá TC →Nung t0→Nghiền mịn→ TCXD CaSO4.2H2O Đá TC: TCXD: CaSO4.0,5H2O TC KHAN: CaSO4 CaSO4.2H2O Đập nhỏ: d = 10-20mm – quay d = 100-200mm – tunnel Nung: Nhiệt độ nung khác Thạch cao: Tạo loại TC khác + to=150-170oC TCXD + tocao ≈1200oC TC khan Dạng bột mịn Gồm TCXD TC khan I THẠCH CAO XÂY DỰNG Phân loại a TCXD: - CaSO4.0,5H2O - Cường độ thấp - Phân loại Công dụng Thạch cao xây trát: vữa xây trát, khuôn Thạch cao đúc tượng: +Đúc tượng – TC chất lượng cao nung từ ĐTC tinh khiết Dạng thù hình Dạng α, β : α - tonung , khơng khí BH = 160-180oC β - tonung , khơng khí khơ= 160-180oC - Tinh thể lớn; NTC thấp; - Tinh thể nhỏ; NTC cao; Cường độ cao Cường độ thấp I THẠCH CAO XÂY DỰNG Phân loại b TC khan: - CaSO4 - R cao TCXD - Phân loại Công dụng TC nung nhiệt độ cao: +TC Estrich: CaSO4 + CaOtd +Lăn nền, xây nơi đặc biệt TC cường độ cao: +TC cẩm thạch +Nung TC CaSO4.0.5H2O Ngâm dung dịch phèn Nung tiếp tách nước hoàn toàn +Miết mạch tường, tô trát nơi cần độ cứng cao I THẠCH CAO XÂY DỰNG Phân loại b TC khan: -Phân loại Dạng thù hình Các Anhyđrit : III – II - I +Khi nung nóng TC nhiệt độ từ 125-:-180 Tạo thành Khi t > 1800C bắt đầu chuyển thành CaSO4.0.5H2O Anhyđrit theo thứ tự : III – II – I + Anhyđrit III Nung CaSO4.0.5H2O t=180-:-2400C Trong khơng khí ẩm lại dễ chuyển dạng CaSO4.0.5H2O +Anhyđrit II Nung ĐTC CaSO4.0.5H2O Anhyđrit III nhiệt độ nhiệt độ 320-4800C +Anhyđrit I Chỉ ổn định nhiệt độ > 11800C 10 II VƠI KHƠNG KHÍ (CaO) Các tiêu đánh giá chất lượng vôi d Xác định độ hoạt tính vơi Là tổng hàm lượng CaO + MgO có vơi Tổng hàm lượng cao Vơi có hoạt tính lớn Thí nghiệm: Cân 1g vơi sống cục cho vào dụng cụ thí nghiệm, đổ vào bình 150ml nước cất, đun nóng khuấy cho tan hết Nhỏ vào bình 2-3 giọt cồn phenol 1% khuấy đều, dung dịch có màu hồng Chuẩn độ dung dịch HCl 1N dung dịch màu Sau phút để yên, có màu hồng xuất hiện, nhỏ tiếp HCl 1N hoàn tồn màu 29 II VƠI KHƠNG KHÍ (CaO) Các tiêu đánh giá chất lượng vôi d Xác định độ hoạt tính vơi Độ hoạt tính tính theo cơng thức: v.K 0,02804 %(CaO + Mg ) = 100% g Trong đó: v: lượng dung dịch acide HCl 1N dùng chuẩn độ, ml g: khối lượng mẫu vôi thử, g K: hệ số điều chỉnh cho độ chuẩn dung dịch acide HCl 0,02804: lượng CaO tương ứng với 1cm3 dung dịch HCl nhân với 100 30 II VƠI KHƠNG KHÍ (CaO) Các tiêu đánh giá chất lượng vôi d Xác định độ hoạt tính vơi Độ hoạt tính Cao (loại I) Trung bình (loại II) Thấp (loại III) % (CaO + MgO) > 88 (80; 88] (70; 80] e Độ mịn u cầu vơi bột vơi sống Lượng sót sàng No 063 (124 lỗ/cm2) không lớn 2% Lượng sót sàng No 008 (4900 lỗ/cm2) khơng lớn 10% 31 II VƠI KHƠNG KHÍ (CaO) Cơng dụng bảo quản a Công dụng: Sử dụng rộng rãi ngành xây dựng: Chế tạo vữa xây, vữa trát, vữa trang trí, lớp bề mặt bảo vệ cơng trình Sản xuất CKD hỗn hợp Sản xuất vật liệu silicat 32 II VƠI KHƠNG KHÍ (CaO) Cơng dụng bảo quản b Bảo quản: Tránh ẩm ướt: Vôi bột phải bảo quản bao, dụng cụ đặc biệt kín Vơi tơi bảo quản hố ln ngập nước để tránh tượng cacbonat hóa Khơng vận chuyển vơi bột,vơi cục điều kiện mưa gió Bảo quản kho khô ráo, cách mặt đất tường > 20cm Không dự trữ bột vôi sống tháng q trình hút ẩm carbonate hóa liên tục xảy làm giảm chất lượng vôi: H2O CO2 CaO Ca(OH)2 CaCO3 Sử dụng vôi nhuyễn bảo quản hố tối thiểu tháng (càng lâu tốt để loại trừ ảnh hưởng hạt sượng) 33 ξ3 CHẤT KẾT DÍNH VƠ CƠ RẮN TRONG NƯỚC I VÔI THỦY Phương pháp chế tạo Q trình rắn Tính chất Ứng dụng II CHẤT KẾT DÍNH HỖN HỢP Nguyên liệu Sự rắn Tính chất III XI MĂNG PORTLAND Lịch sử phát triển Phương pháp chế tạo Quy trình sản xuất Quá trình rắn Các tính chất Sự ăn mịn xi măng – biện pháp đè phịng Cơng dụng bảo quản 34 I VÔI THUỶ Phương pháp chế tạo Nguyên liệu chính: đá mác nơ ( đá vơi có lẫn 8-20% sét) đá vơi trộn với đất sét theo tỷ lệ thích hợp PP chế tạo: Đá mác nơ Nung Vôi thủy Đá mác nơ: - Tạp chất sét phân bố đá vôi - SiO2 tồn dạng Kaolinit – không tồn dạng thạch anh Nung: - Nhiệt độ nung : t0 = 900-12000C Phụ thuộc vào: thành phần nguyên liệu thành phần đất sét ↑ Vôi thủy: - Sau nung Để vôi thủy rã thành bột Dùng t0 ↓ 35 I VÔI THUỶ Phương pháp chế tạo Vơi thủy: -Có thành phần khống sau: C2S, CA, C2F, CaO, MgO + C2S, CA, C2F nhiều Khả rắn nước lớn +CaO, MgO nhiều Vôi xấu - dễ tơi Q trình rắn - So với vơi khơng khí: vơi thủy khó tơi hơn; Tốc độ tơi chậm nhiệt tỏa - Q trình rắn gồm giai đoạn: Hịa tan Hóa keo Kết tinh 36 I VƠI THUỶ Tính chất Khối lượng riêng: 2,2 – 3,0 g/cm3 Khối lượng thể tích: 500 – 800 kg/m3 Rn = 0,6 – 1,5 MPa Độ mịn: lượng sót sàng 4900 lỗ/cm2 < 15% %CaO Module hoạt tính: M = ht %SiO2 + % Al2O3 + % Fe2O3 Mht = 1,7 – 4,5 Mht = 4,5 – 9,0 Vơi thủy có hoạt tính mạnh Vơi thủy có hoạt tính yếu Ứng dụng: Chế tạo vữa xây, vữa trát, bê tông mác thấp Chú ý: Mẫu đúc từ vôi thủy Để rắn khơng khí 3-:-5 ngày (vơi mạnh) 1-;2 tuần (vơi yếu) Sau cho iếp xúc với nước 37 II CHẤT KẾT DÍNH HỖN HỢP (vơi Puzolane; vôi xỉ) Nguyên liệu Gồm : vôi rắn khơng khí + phụ gia thuỷ hoạt tính : – 15% khối lượng vôi 70 – 80% khối lượng phụ gia thuỷ hoạt tính 5% khối lượng thạch cao Phụ gia thủy thiên nhiên Nguồn gốc phún xuất Nguồn gốc trầm tích (núi lửa) (cấu tạo vỏ trái đất) Tro núi lửa, pouzolan Tufs núi lửa Tras Đá bọt Diatomite Trepen Opaka Khoáng sét Phụ gia thủy nhân tạo Đất sét nung non Phế thải Silic hoạt tính Xỉ tro nhiên liệu Tro trấu 38 II CHẤT KẾT DÍNH HỖN HỢP (vơi Puzolane; vơi xỉ) Sự rắn Sau nhào trộn với nước Phản ứng: xCa(OH)2 + SiO2* + qH2O → xCaO.SiO2.qH2O Quá trình rắn xảy Ban đầu chậm – sau nhanh Chỉ xảy môi trường ẩm ướt Trước cho tiếp xúc với nước Các sản phẩm phải tiếp xúc với khơng khí 5-7 ngày Để vơi tự cacbonat hóa hết giảm mức độ hịa tan 39 II CHẤT KẾT DÍNH HỖN HỢP (vơi Puzolane; vơi xỉ) Tính chất Khối lượng riêng: 2,1 – 2,8 g/cm3 Khối lượng thể tích: 800 – 1100 kg/m3 Rn = – 15 MPa Độ mịn: lượng sót sàng 4900 lỗ/cm2 < 20% Thời gian bắt đầu ninh kết: – Ứng dụng: - Làm móng CT thường xuyên tiếp xúc với nước - Sản xuất vữa xây, bê tông mác thấp - Không dùng cho bê tông cốt thép 40 III XI MĂNG PORTLAND Lịch sử phát triển ngành xi măng 4000 năm trước công nguyên Người Ai Cập Dùng TC làm mạch nối khối gạch xây kim tự tháp Sau người Hy Lạp Sản xuất vơi Trộn với:cát núi lửa tro núi lửa Tiếp đến người La Mã Cho thêm funs xuất núi lửa (PGHT) CKD thủy lực Để cứng nước 1756 Kỹ sư Smeaton – Anh XD hải đăng Eddyston Sản xuất CKD thủy lực Vôi thủy = Nung hỗn hợp (đá vôi + 20- 25% đất sét) 1818 Bác học Louis Joseph – Pháp Chế tạo XM La Mã = Nung hỗn hợp đá vôi + đất sét với T0 nung < 12000C 1845 Jonhson Đưa tỷ lệ nhiệt độ nung thích hợp làm nóng chảy phấn nguyên liệu Đánh dấu bước khởi đầu cho công nghiệp SX XM 41 III XI MĂNG PORTLAND Phương pháp chế tạo Nguyên liệu: Nguyên liệu Đá vơi, đất sét Tạo khống Clinker Ngun liệu phụ (PG) Để điểu chỉnh số tính chất tăng sản lượng cho XM Thạch cao, xỉ quặng quặng sắt, PG vơ hoạt tính, PGVC trơ PP chế tạo: Hỗn hợp nghiền mịn Nung Clinker Nghiền clinker + số phụ gia XMP 42 III XI MĂNG PORTLAND Phương pháp chế tạo Hỗn hợp nghiền mịn Gồm đá vôi đất sét: Đá vôi = 70-80% → CaCO3 = 87 -:- 96% ; CaO = 49 -:- 54% → Để sản xuất Clinker cần 1,3 đá vôi Đất sét = 20-25%→Chủ yếu: SiO2, Al2O3 →Tạp chất: Fe2O3 (7-10%), SO3 (