Nghiên cứu chế tạo phụ gia đa chức năng sử dụng cho vữa và bê tông từ phế thải của nhà máy sản xuất linh kiện điện tử

23 1.2K 0
Nghiên cứu chế tạo phụ gia đa chức năng sử dụng cho vữa và bê tông từ phế thải của nhà máy sản xuất linh kiện điện tử

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: Nghiên cứu chế tạo phụ gia đa chức sử dụng cho vữa bê tông từ phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử MỞ ĐẦU Phụ gia khoáng phụ gia hoá học sử dụng rộng rãi bê tông Chúng góp phần nâng cao chất lượng bê tông hạ giá thành sản phẩm cuối Tuy nhiên giá thành số loại phụ gia hoá học cao nhiều trường hợp làm tăng giá thành m bê tông trộn sẵn Phụ gia khoáng nguồn gốc tự nhiên nhân tạo (trừ silica fume metacaolanh) thường có giá thành rẻ phụ gia hoá học Việc phối hợp hai phụ gia thường đem lại hiệu kinh tế kỹ thuật cao so với sử dụng đơn lẻ Nếu phụ gia khoáng sử dụng bê tông có nguồn gốc phế thải tro bay, xỉ lò cao yếu tố giá thành hạ có ý nghĩa bảo vệ môi trường tài nguyên thiên nhiên Đề tài đặt vấn đề nghiên cứu chế tạo phụ gia đa chức sử dụng cho vữa bê tông từ phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử Dự kiến phụ gia gồm hai thành phần phần khoáng hoạt tính từ phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử có chứa ion kim loại nặng phần chất hoạt tính bề mặt từ phụ gia siêu dẻo Phụ gia có nhiều chức phụ gia khả giảm nước, trì tổn thất độ sụt hỗn hợp bê tông lâu hơn, tăng cường độ ban đầu cường độ cuối bê tông CHƯƠNG TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ PHỤ GIA CHO BÊ TÔNG 1.1 Phân loại phụ gia cho bê tông Theo phân loại Viện Bê tông Mỹ (ACI), có khoảng 14 loại phụ gia cho bê tông khác Tuy vậy, phân loại phụ gia bê tông thành nhóm là: Phụ gia khoáng phụ gia hoá học Trong phụ gia hoá học lại phân thành: - Phụ gia khí - Phụ gia giảm nước - Phụ gia điều chỉnh đông kết Vì đối tượng nghiên cứu phụ gia cho bê tông loại phụ gia cho vào bê tông trình chế tạo hỗn hợp bê tông Ở Việt Nam có số quan soạn thảo TCVN phụ gia việc sử dụng phụ gia Việt Nam tương đối mẻ việc chế tạo sản xuất phụ gia bê tông manh mún, chưa thật trở thành ngành hoá phẩm xây dựng Do quy mô quốc gia chưa có tiêu chuẩn liên quan Thị trường hoá phẩm xây dựng chủ yếu hãng nước nắm nên việc áp dụng tiêu chuẩn nước ASTM trở nên phổ biến, tiêu chuẩn là: Tiêu chuẩn ASTM C 618 "Tiêu chuẩn tro bay, puzơlan thiên nhiên nung không nung làm phụ gia khoáng cho bê tông xi măng pooclăng" Tiêu chuẩn ASTM C 494 "Tiêu chuẩn phụ gia hoá học cho bê tông" Theo tiêu chuẩn này, phụ gia hoá học chia thành loại : 1- Loại A: phụ gia giảm nước 2- Loại B: phụ gia chậm rắn 3- Loại C: phụ gia rắn nhanh 4- Loại D: phụ gia giảm nước - chậm rắn 5- Loại E: phụ gia giảm nước - rắn nhanh 6- Loại F: phụ gia giảm nước tầm cao 7- Loại G: phụ gia giảm nước tầm cao - chậm rắn Tiêu chuẩn Anh (UK) có: BS-3892: Part 1:1982 "Tiêu chuẩn tro nhiên liệu dùng cho thành phẩm chất kết dính BS-5075: Part 1:1982 BS-5075: Part 2:1982 BS-5075: Part 3:1982 bê tông công trình" "Tiêu chuẩn PG rắn nhanh, PG chậm rắn PG giảm nước" "Tiêu chuẩn phụ gia khí" "Tiêu chuẩn phụ gia siêu dẻo" 1.2 Phụ gia khoáng dùng bê tông Phụ gia khoáng dùng bê tông có loại sau: - Phụ gia lấp đầy: tác dụng chủ yếu loại phụ gia cải thiện thành phần hạt bê tông, tiết kiệm xi măng, tăng độ đặc vi cấu trúc (phụ gia trơ) - Phụ gia hoạt tính puzơlan: thay xi măng, tăng dẻo, tăng độ đặc vi cấu trúc, tăng độ bền lâu bê tông môi trường có tác nhân xâm thực (phụ gia khoáng hoạt tính) Puzơlan vật liệu nguồn gốc thiên nhiên hay nhân tạo có hay đặc tính xi măng hóa, dạng nghiền mịn môi trường ẩm phản ứng hóa học với Ca(OH) nhiệt độ thường tạo nên thành phần xi măng hoá Thực tế tên gọi Puzơlan dùng cho vật liệu Pyroclastic tạo nên hoạt động núi lửa đến sử dụng thuật ngữ chung để miêu tả vật liệu có khả xi măng hoá phản ứng với việc có mặt nước hình thành thành phần rắn tạo nên cường độ Thuật ngữ “Phụ gia khoáng” thường sử dụng cho tất vật liệu xi măng hoá Puzơlaníc không phân biệt nguồn gốc chúng Khả hoạt tính phụ gia khoáng đánh giá số hoạt tính với vôi xi măng Pooclăng hay thông qua độ hút vôi Một sản phẩm hình thành trình hyđrat hoá xi măng Poóclăng Ca(OH)2 hàm lượng phụ thuộc vào thành phần xi măng thời gian đóng rắn Trong vữa bê tông, Ca(OH)2 biểu liên kết yếu vùng liên kết hồ cốt liệu, ảnh hưởng xấu tới cường độ vữa bê tông Hơn nữa, có mặt Ca(OH) làm giảm độ bền vữa bê tông môi trường ăn mòn Do độ bền bê tông đảm bảo sử dụng xi măng Pooclăng Vì thế, phụ gia khoáng pha vào xi măng Pooclăng không làm giảm hàm lượng Ca(OH)2 mà làm tăng cấu trúc vữa bê tông, góp phần cải thiện số tính chất vữa bê tông Phụ gia khoáng phân làm loại dựa vào nguồn gốc chúng là: phụ gia khoáng thiên nhiên phụ gia khoáng nhân tạo Các phụ gia khoáng nhân tạo thải phẩm công nghiệp như: tro, xỉ hay dạng đất sét nung, Silicafum, mêtacaolanh, tro trấu Các phụ gia thường có hiệu cao giá thành lớn, đặc biệt Silicafum, mêtacaolanh Thực tế sử dụng phụ gia khoáng thiên nhiên có hiệu thấp hơn, giá thành thấp sẵn có nên thường sử dụng rộng rãi nước phát triển Tùy theo mục đích yêu cầu kỹ thuật cụ thể mà lựa chọn loại phụ gia cho hợp lý Nhưng thực tế cho thấy, chế tạo loại sản phẩm yêu cầu tính kỹ thuật cao bê tông chất lượng cao, bê tông bền sunfat nên sử dụng loại phụ gia nhân tạo có hoạt tính cao 1.2.1 Phụ gia khoáng thiên nhiên Là loại phụ gia sử dụng từ lâu công nghiệp xi măng bê tông Phụ gia khoáng thiên nhiên bao gồm đá bazan, tro núi lửa, trass, điatomít, đá silic Thành phần chủ yếu phụ gia khoáng thiên nhiên SiO 2, có Al2O3 Fe2O3 Độ hoạt tính phụ gia phụ thuộc chủ yếu vào thành phần chúng, điều có nghĩa phụ thuộc vào nguồn gốc điều kiện hình thành phụ gia.Điển hình đá núi lửa zêôlít Đá núi lửa theo nghiên cứu loại đá có khả hoạt tính puzzơlanic Mặc dù hoạt tính thấp ,nhưng giá thành rẻ nên sử dụng rộng rãi làm phụ gia cho xi măng bê tông Kết nghiên cứu số loại đá có khả hoạt tính puzơlaníc nhiều nước người ta sử dụng trass, đá bọt, thay đến 20% trọng lượng xi măng vữa bê tông Zeolít sử dụng nhiều nước giới, đặc biệt Trung Quốc ảnh hưởng đặc tính xi măng bê tông phụ thuộc mức độ trộn lẫn Bê tông sử dụng xi măng trộn lẫn 30% zeolít có lượng nước yêu cầu tương tự xi măng Pooclăng với độ sụt., phân tầng giảm Yêu cầu nước tăng lên mức độ thay vượt 30%, thêm zeolít vào bê tông dẫn đến tăng cường độ nén giảm hàm lượng lỗ rỗng hồ trộn lẫn Đặc biệt mức tăng 10 ÷ 15% Rn đạt trộn lẫn 10% zeolít bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo (SP) cho tỷ lệ N/X = 0.31 ÷ 0.35 Zeolít làm giảm mức độ kết tinh Ca(OH)2 vùng chuyển tiếp bề mặt lỗ cột tiêu, làm tăng cấu trúc đặc tính vùng Thêm vào đó, có mặt zeolít bê tông chống lại giãn nở phản ứng alkali cốt liệu giảm nồng độ alkali nước lỗ rỗng Ở nước ta, nguồn gốc phụ gia khoáng thiên nhiên phong phú đa dạng Từ lâu chúng sử dụng công nghiệp sản xuất xi măng chế tạo bê tông Ngay từ năm 1980 nước ta có tiêu chuẩn quy định chất lượng phương pháp kiểm tra phụ gia hoạt tính Puzơlan (TCVN 735 - 82), xỉ lò cao (TCVN 4315 - 1986) gần tiêu chuẩn đá bazan (TCXD 208 - 1998) sử dụng làm phụ gia cho xi măng bê tông Trước nhà máy thường sản xuất xi măng Pooclăng PC30, PC40 theo TCVN 2682 78, cho phép pha không 15% phụ gia khoáng (xỉ lò cao, puzơlan nhân tạo, tro bay, ) Hiện nay, sau Nhà nước ban hành TCVN 6260 - 1997 xi măng Pooclăng hỗn hợp - yêu cầu kỹ thuật, cho phép pha phụ gia khoáng tối đa đến 40% khối lượng xi măng, nhu cầu sử dụng loại phụ gia khoáng ngày tăng Việc tăng tỷ lệ phụ gia xi măng làm tăng đáng kể sản lượng xi măng sản xuất đem lại hiệu kinh tế kỹ thuật lớn cho kinh tế quốc dân 1.2.2 Phụ gia khoáng nhân tạo Ngày phụ gia khoáng thiên nhiên ngày cạn kiệt, phụ gia khoáng nhân tạo sử dung rông rãi Với tiến khoa học công nghệ, số phụ gia khoáng nhân tạo có hoạt tính puzơlaníc cao sử dụng ngày rộng rãi, nhiên số phụ gia khoáng nhân tạo giá thành cao Phụ gia khoáng nhân tạo dược sử dụng rộng rãi nhiều nước giới xỉ lò cao(BFS), hay tro bay(FA) ,đất sét nung , silicafum, tro trấu (RHA), mêtacaolanh (MK) Các ophụ gia khoáng nhân tạo phế thải công nghiệp BFS, FA sử dụng rộng rãi không giá thành thấp mà đóng góp bảo vệ môi trường Sự khác nguồn gốc điều kiện hình thành phụ gia khoáng nhân tạo dẫn đến khác hoạt tính puzơlaníc, hiệu sử dụng chúng xi măng bê tông khác Xỉ sử dụng làm phụ gia xi măng bêtông chủ yếu xỉ lò cao tạo hạt (BFS) Thành phần số ôxyt xỉ lò cao nằm giới hạn sau SiO 2=27-40%, Al2O3= 30-50%, CaO=5-23%, MgO=1-21% Cũng giống xỉ, tro bay phế liệu công nghiệp sử dụng rộng rãi làm phụ gia xi măng bê tông Thành phần hoá học tro bay phụ thuộc thành phần than Tro bay chứa hàm lượng pha thuỷ tinh cao sử dụng để pha trộn vào xi măng Poóc lăng Thành phần hoá học chủ yếu loại tro bay SiO2 ,Al2O3, CaO, MgO, Fe2O3là khác Silicafum phụ gia khoáng hoạt tính gồm hạt SiO mịn chủ yếu trạng thái vô định hình Thực tế thành phần hóa họcchủ yếu SiO 2thường lớn 80% phụ thuộc vào phương pháp sản xuất Kích thước hạt silicafum nhỏ Tro trấu (RHA) sản phẩm sản xuất cách đốt tro trấu nhiệt độ khoảng 750 0c thành phần RHA SiO nằm khoảng 80-95% phụ thuộc vào hàm lượng bon không nung Tuy nhiên độ hoạt tính RHA không bị giảm có mặt cácbon mà làm giảm hàm lượng SiO2 vô định hình có mặt tro trấu Mêtacaolanh(MK) alumôsilicát hoạt tính hình thành nung caolanh tinh khiết đất sét caolinhít khoảng nhiệt độ hợp lý nghiền đến độ mịn cao Mêtacaolanh kết hợp với Ca(OH)2để hình thành sản phẩm hyđrát, góp phần làm tăng đặc tính vữa bê tông Khả phản ứng MK phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng, nguồn gốc nguyên vật liệu điều kiến sản xuất Một số phụ gia hoạt tính cao silicafum, tro trấu, đất sét nung, mêtacaolanh sử dụng rộng rãi bê tông xi măng Nhiều kết nghiên cứu nhiều nược giới :mặc dù lượng nước yêu cầu tăng lên nhanh với việc tăng mức độ thay thế, trộn lẫn phụ gia xi măng bê tông : - Tăng cường độ vữa bê tôngvới hàm lượng thay thích hợp - Giảm nhiệt toả xi măng bê tông - Giảm lỗ rỗng đá xi măng vùng chuyển tiếp bề mặt hồ cốt liệu - Giảm tính thấm vữa bê tông - Tăng độ bền môi trường ăn mòn - Giảm phản ứng alkali cốt liệu, trìnhăn mòn cốt thép bê tông giảm Ngày với phát triển khoa học công nghệ yêu cầu xây dựng, sản phẩm bê tông cường độ cao chất lượng cao ngày sử dụng nhiều Việc sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính cao góp phần đảm bảo yêu cầu bê tông chất lượng cao Vì yêu cầu phụ gia hoạt tính cao thiếu bê tông Nói chung phụ gia khoáng sử dụng cho phép tạo hiệu sau: (1) Tăng dẻo (giảm nước) nhờ hiệu ứng ổ bi (Ball - bearing effect) phụ gia tro bay nhiệt điện, silicafume có hình dạng tròn cho vào bê tông có tác dụng làm giảm ma sát khô (2) Cải thiện thành phần hạt làm tăng độ đặc (increase packing desity), giảm tách nước (trừ phụ gia xỉ lò cao tạo hạt nghiền mịn) (3) Tăng cường độ, tăng độ bền lâu giảm toả nhiệt cho bê tông khối lớn nhờ có hoạt tính puzơlanic 1.3 Phụ gia hoá học bê tông Theo phân loại ASTM C 494 có loại phụ gia hoá học cho bê tông.Trong chủ yếu loại phụ gia giảm nước, loại phụ gia sử dụng phổ biến Việt Nam nước khác giới 1.3.1 Các loại phụ gia giảm nước tầm cao hệ (1) Naphtalene Formandehyde Sunfonated - NFS (2) Melamine Formandehyde Sunfonated - MFS (3) PolyCarboxylate (Arcrylate 1) (4) PolyCarboxylate Ether (Arcrylate 2) (5) Cross-linked polymer (Arcrylate 3) Polime liên kết chéo (6) Amino-sunfonate polymer 1.3.2 Cơ chế hoá dẻo phụ gia giảm nước tầm cao hệ (1) Thuyết phân tán (Dispersion Theory) Để tăng khả giảm nước bê tông cần tăng cường khả phân tán hạt xi măng Khả cần trì theo thời gian khả có nhờ lực đẩy tĩnh điện khả chống vón tụ chất hấp phụ lên bề mặt hạt xi măng Cơ chế tạo tính ổn định hạt vô hạt xi măng giống Tuy vậy, xi măng, trạng thái bề mặt chúng thay đổi theo thời gian tiến trình thuỷ hoá xi măng (2) Thuyết DLVO Để giải thích tính ổn định trạng thái phân tán góc độ lực đẩy tĩnh điện, thuyết DLVO (do Derjaguin, Landau, Verwey Overbeck đề xuất) Theo tính ổn định trạng thái định độ cong đường năng, V τ, tạo thành từ lực đẩy tĩnh điện, VR, thu có phần tử tiến lại gần lực hấp dẫn Van der Waal, V A Khi khoảng cách phần tử ứng với điểm đường cong V τ đạt maximum, Vmax, phần tử đẩy Khi Vmax tăng lên độ phân tán tăng lên tỷ lệ với Zeta Potential (3) Thuyết hiệu ứng chống vón tụ (Steric effect Theory) Tính ổn định phân tán nhờ hiệu ứng chống vón tụ giải thích thuyết hiệu ứng Entropi Mackor đề xuất Tổng Vτ phần tử xác định sau: Vτ = VA + VRS Trong đó: VA- lực hấp dẫn Van der Waal VRS- Năng lượng đẩy chống vón tụ Entropi cấu tạo hình dạng chất hấp phụ lên bề mặt phần tử Tính ổn định phân tán trì lực đẩy chống vón tụ Hiệu giảm nước vữa bê tông đạt nhờ độ phân tán hạt xi măng tăng Theo chế tác dụng phân phụ gia giảm nước thành loại: 1- Giảm nước tăng Zeta-potential bề mặt hạt xi măng tăng lực đẩy tĩnh điện 2- Giảm nước tăng lực đẩy lớp hấp phụ phân bố bề mặt hạt xi măng có khả bành trướng Phụ gia NFS MFS hấp phụ lên bề mặt hạt xi măng dạng chuỗi hình que theo nhiều lớp Các hạt xi măng bị phân tán nhờ lực đẩy ion âm nhóm sunphuric gây (SO3-) Cường độ lực đẩy đánh giá cách đo Zeta bề mặt hạt xi măng Tính phân tán khả giảm nước đánh giá gián tiếp nhiều phương pháp khác Trong phụ gia giảm nước PolyCarboxylate, hiệu giảm nước đạt phân tán hạt xi măng tác nhân sau: 1- Lực đẩy tĩnh điện ion tích điện âm nhóm Carboxylic có cấu trúc hoá học phụ gia; 2- Hiệu ứng chống vón tụ mạch mạch phụ (graft chain) Do phụ gia giảm nước từ PolyCarboxylate cho hiệu giảm nước tương đương NFS MFS với lượng dùng tương đối nhỏ phụ gia NFS MFS có tác dụng phân tán hạt xi măng nhờ lực đẩy tĩnh điện 1.4 Tình hình sử dụng phụ gia vữa bê tông Việt Nam Trong năm gần việc sử dụng phụ gia bê tông trở thành phổ biến Việt Nam Hầu hết bê tông sản xuất trạm bê tông trộn sẵn nhà máy bê tông đúc sẵn có sử dụng loại phụ gia hoá học khác Một loại phụ gia sử dụng với khối lượng lớn phụ gia tăng dẻo siêu dẻo Nguồn cung cấp chủ yếu loại phụ gia từ đại lý công ty hoá phẩm xây dựng nước SIKA, MBT, GRACE Các đại lý có mặt hàng đa dạng cung cấp tấp loại phụ gia sử dụng bê tông từ phụ gia khí, phụ gia dãn nở phụ gia cho bê tông bơm, bê tông phun bắn, v.v Các loại phụ gia có chất lượng tốt ổn định, giá thành cao Nhiều sở nghiên cứu ứng dụng nước nghiên cứu sản xuất số loại phụ gia với giá cạnh tranh, tồn thị trường Điển hình Viện Vật liệu xây dựng Viện Khoa học kỹ thuật xây dựng nghiên cứu sản xuất thành công phụ gia tăng dẻo từ dịch kiềm đen nhà máy giấy Trung tâm Thí nghiệm Giao thông Bộ Giao thông vận tải sản xuất kinh doanh thành công phụ gia siêu dẻo gốc Naphthalene Formaldehyde Sulfonate từ nguồn nguyên liệu nước Trung tâm sản xuất với khối lượng lớn phụ gia Pozzolith từ puzơlan dịch kiềm đen Ngoài số loại phụ gia khác sản xuất không liên tục, theo hợp đồng phụ gia dãn nở từ Alunit Viện Khoa học kỹ thuật xây dựng, phụ gia chống thấm từ đất sét Bentonit Viện Khoa học thuỷ lợi, v.v Các loại phụ gia sản xuất nước có giá thành thấp so với phụ gia loại nước ngoài, song có tính độ ổn định chất lượng Các loại phụ gia sẵn có thị trường Việt Nam chưa có loại mà thành phần có phụ gia siêu dẻo phụ gia khoáng hoạt tính Hỗn hợp bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo thường có độ lưu động cao, song lại hay bị phân tầng, tách nước, với hàm lượng phụ gia siêu dẻo sử dụng lớn Phụ gia khoáng có hoạt tính cao silica fume, metacaolanh sử dụng hỗn hợp bê tông triệt tiêu tượng tách nước, phân tầng, chúng thường sử dụng để chế tạo bê tông chất lượng cao, bắt buộc phải kết hợp với phụ gia siêu dẻo Cả hai loại phụ gia có giá thành cao làm cho giá thành hỗn hợp bê tông lớn 10 nhiều so với bê tông không sử dụng phụ gia Vì vậy, có nhiều tính vượt trội so với phụ gia tăng dẻo phụ gia khoáng thông thường silica fume, metacaolanh phụ gia siêu dẻo tiêu thụ với khối lượng nhỏ Việc nghiên cứu chế tạo loại phụ gia tổ hợp có tính phụ gia siêu dẻo silica fume từ nguồn nguyên liệu nước thiết thực CHƯƠNG ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG ĐỀ TÀI CỦA ĐỒ ÁN 2.1 Đặt vấn đề Hiện phụ gia hoá học phụ gia khoáng sử dụng rộng rãi vữa bê tông Trong phụ gia tăng dẻo phụ gia siêu dẻo sử dụng để tăng tính công tác hỗn hợp bê 11 tông để giảm tỷ lệ nước/xi măng làm tăng cường độ độ bền bê tông Để thúc đẩy tốc độ rắn bê tông thường sử dụng phụ gia đóng rắn nhanh sở hoá chất kỹ thuật Phụ gia khoáng hoạt tính chứa ôxit silic vô định silica fume, tro trấu, mêta caolanh, điatomit sử dụng để cải thiện số tính chất hỗn hợp bê tông bê tông tính công tác, khả chống thấm, khả chống ăn mòn môi trường xâm thực, v.v Các loại phụ gia sử dụng đơn lẻ phối hợp với trình nhào trộn bê tông nhằm đạt tính yêu cầu Khi sử dụng phối hợp loại phụ gia với tỷ lệ hợp lý, hiệu phụ gia tăng lên so với sử dụng đơn lẻ, đồng thời dụng bất lợi phụ gia triệt tiêu Ví dụ phụ gia tăng dẻo có nguồn gốc lignin sunphônat thường có tác dụng bất lợi kéo dài thời gian đông kết giảm tốc độ rắn hỗn hợp bê tông, phụ gia rắn nhanh thường ảnh hưởng bất lợi đến cường độ bê tông tuổi dài ngày Khi sử dụng phối hợp hai phụ gia ảnh hưởng bất lợi phụ gia đến tính chất hỗn hợp bê tông bê tông giảm thiểu triệt tiêu Bùn phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử chứa số ion kim loại màu kim loại nặng manhê, đồng, kẽm, chì, crôm, niken anion flo, SO Đây loại phế thải có độc tính cao thể sống Loại phế thải xử lý biện pháp chôn lấp thông thường kim loại nặng thâm nhập vào đất gây ô nhiễm nguồn nước Biện pháp xử lý loại phế thải áp dụng phổ biến giới nấu chảy phế thải, tạo thành thuỷ tinh Đây biện pháp có độ an toàn sinh học cao đồng thời biện pháp tốn lượng đắt tiền Bê tông, đặc biệt bê tông chất lượng cao có độ đặc lớn, có khả “giam giữ” ion kim loại không cho chúng thoát môi trường xung quanh Vì sử dụng bê tông để “chôn lấp” phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử cách sử dụng phế thải dạng phụ gia cho bê tông Các ion kim loại chì kẽm có tác dụng kéo dài thời gian đông kết xi măng, hàm lượng định, làm cho hồ xi măng không đông kết Vì sử dụng phế thải chứa ion kim loại hỗn hợp bê tông thời gian đông kết hỗn hợp bị kéo dài tốc độ rắn bê tông bị giảm Nhưng mặt khác thời gian đông kết kéo dài làm cho hỗn hợp bê tông có độ lưu động cao bị suy giảm độ sụt theo thời gian Sử dụng loại phế thải phối hợp với phụ gia siêu dẻo phụ gia khoáng hoạt tính triệt tiêu ảnh hưởng bất lợi phế thải đến thời gian đông kết hỗn hợp bê tông, đến cường độ bê tông, mặt khác lại giảm tổn thất độ sụt hỗn hợp theo thời gian Một hiệu có lợi khác việc sử dụng phế thải làm phụ gia cho bê tông giảm thiểu chi phí xử lý phế thải, góp phần bảo vệ môi trường tài nguyên thiên nhiên 12 2.2 Tên đề tài nghiên cứu “NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO PHỤ GIA ĐA CHỨC NĂNG CHO VỮA VÀ BÊ TÔNG” 2.3 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan phụ gia cho vữa bê tông - Cơ sở khoa học việc sử dụng tổ hợp phụ gia siêu dẻo với phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử để cải thiện số tính chất vữa bê tông - Chế tạo phụ gia hỗn hợp từ phụ gia khoáng, phụ gia hoá học phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử - Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần phụ gia hỗn hợp tới lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết hồ xi măng, độ chảy hỗn hợp vữa cường độ vữa Xác định thành phần tối ưu phụ gia hỗn hợp - Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia hỗn hợp tới số tính chất bê tông như: tính công tác, cường độ khả chống thấm CHƯƠNG MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SƠ BỘ 3.1 Kết nghiên cứu tính chất nguyên vật liệu sử dụng nghiên cứu 3.1.1 Xi măng - Xi măng poóclăng sử dụng xi măng poóclăng PC40-Bút Sơn 13 - Xi măng poóclăng sau chế tạo bảo quản túi nilon để chống ẩm ướt , để không bị giảm mác hay độ hoạt tính  Thành phần hoá: Bảng 1: Thành phần hoá học xi măng Bút Sơn PC40, (%) SiO2 20,65 Fe2O3 3,43 Al2O3 5,42 CaO 62,84 MgO 2,01 Na2O 0,16 K2O 0,74 SO3 1,74 MKN 1,14  Thành phần hạt: Bảng 2: Thành phần hạt xi măng Bút Sơn PC40 Thể tích (%) cỡ hạt có kích thước hạt < D 10 25 50 75 90 3,928 11,00 23,72 41,92 62,81 Đường kính hạt, (µm) 23,72 Kích thước hạt trung bình, (µm) Hình 1: Biểu đồ phân bố thành phần hạt xi măng PC40 Bút Sơn  Tính chất lý:  Khối lượng riêng: - Khối lượng riêng xi măng xác định Theo TCVN 4030 - 85 - Dụng cụ: Tủ sấy; Bình hút ẩm; Bình khối lượng riêng; Cân phân tích; Chậu nước; Giá kẹp; Vật liệu phụ: giấy thấm, dầu hoả - Tiến hành thử: + Đặt bình khối lượng riêng vào chậu nước cho phần chia độ bình chìm nước, kẹp chặt giá kẹp Nước chậu phải giữ nhiệt độ 27±20C + Đổ dầu hoả vào bình đến vạch số 0, sau lấy giấy mềm thấm hết giọt dầu bám cổ bình, phía phần chứa dầu + Dùng cân phân tích cân 65g xi măng sấy khô nhiệt độ 105÷1100C để nguội bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng thí nghiêm lấy thìa xúc xi măng , đổ từ từ qua phễu vào bình mực chất lỏng binh lên tới vạch phần chia độ phía + Lấy bình khỏi chậu nước, xoay nghiêng qua lại khoảng 10 phút cho không khí xi măng thoát hết Lại đặt bình vào chậu nước để nhiệt độ bình nhiệt độ nước chậu, ghi mực chất lỏng bình + Khối lượng riêng xi măng γa tính (g/cm3) xác định theo công thức: γa= g 65 = = 3.1 (g/cm3) V 21 Trong đó: 14 g- khối lượng xi măng dùng để thử, tính g V- thể tích chất lỏng thay xi măng, tính cm3 Khối lượng riêng xi măng tính trị số trung bình cộng kết hai lần thử  Lượng nước tiêu chuẩn: - Phương pháp thí nghiệm : TCVN 4031 - 1985 - Nguyên tắc: + Lượng nước tiêu chuẩn (biểu thị phần trăm khối lượng nước so với khối lượng xi măng nhào trộn) nượng nước cần thiết để hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn + Độ dẻo tiêu chuẩn hồ xi măng đánh giá độ lún sâu kim tiêu chuẩn vào hồ xi măng Độ dẻo tiêu chuẩn ứng với độ cắm sâu kim tiêu chuẩn vào khối hồ 34 ± mm - Dụng cụ thiết bị: + Cân kỹ thuật độ xác đến 1g + Ống đong thể tích hình trụ loại 150 ml ống buret có khả đo thể tích xác đến 1ml + Bay, chảo để trộn xi măng làm thép không gỉ + Dụng cụ Vi-ca với khối luợng kim 300 ± 1g đường kính kim 10 ± 0,05 (mm) + Dao thép dẻ lau ướt + Đồng hồ bấm giây - Trình tự thí nghiệm: + Chuẩn bị dụng cụ, kiểm tra thiết bị + Cân 400g xi măng, xác đến 1g cho vào chảo lau vải ẩm.đổ nườc vào sau 30 giây cho nườc thấm hết vào xi măng bắt đầu dùng bay đẻ trộn.thời gian trộn xát phút kể từ lúc nước đổ vào xi măng + Sau trộn xong, dùng bay xúc hồ vào khâu dụng cụ Vi - ca lần đầy khâu, dằn nhẹ dùng dao thép gạt từ hai bên, cho hồ miệng khâu bề mặt phải phẳng trơn + Đặt khâu có chứa hồ xi măng vào dụng cụ Vi- ca, hạ nhẹ nhàng kim Vi- ca to lắp sẵn cho tiếp xúc với mặt hồ, hãm kim lại (kim Vi-ca điều chỉnh cho kim vạch vị trí thước chia độ kim vi-ca chạm mặt) Sau tháo vít cho kim rơi tự Thời gian cho kim rơi 30 giây.hãm kim băng vít hãm + Đọc trị số lún sâu kim hồ bảng chia dụng cụ Vi-ca Ghi lại tỷ lệ nước trộn (tính phần trăm khối lượng nước so với khối lượng xi măng) độ lún tương ứng 15 Nếu độ lún sâu ghi nhận 34±1(mm) (hoặc mũi kim Vi-ca to cách đáy khâu 6±1 mm) hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn Nếu kết chưa đạt làm lại thí nghiệm từ đầu với lượng nước điều chỉnh lần thử 1÷2 ml đạt độ lún quy định Ghi lại hàm lượng nước hồ này, lấy xác đến 0,5% coi lượng nước cho độ dẻo tiêu chuẩn - Kết quả: Lượng nước tiêu chuẩn thu là: N/X = 27,5%  Thời gian ninh kết xi măng: - Thời gian ninh kết xi măng xác định theoTCVN 6017 – 1995 - Nguyên tắc: + Thời gian ninh kết xi măng xác định cách quan sát độ lún sâu kim Vica vào hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn Thời gian bắt đầu ninh kết hồ xi măng khoảng thời gian (tính phút) kể từ thời điểm t0 hồ xi măng bắt đầu tính dẻo + Thời gian kết thúc ninh kết (ninh kết xong) hồ xi măng khoảng thời gian (phút) từ thời điểm t0 hồ xi măng hoàn toàn tính dẻo + Tính dẻo hồ xi măng xác định dụng cụ Vi-ca có khối lượng phận chuyển động (kể kim) 300±1g, với kim nhỏ có đường kính 1,13 ±0,05 mm Hồ bắt đầu tính dẻo kim Vi-ca cắm sâu vào khối hồ 36±1mm dẻo hoàn toàn kim Vi-ca lún sâu 0,5mm vào mẫu - Phương pháp thí nghiệm: + Xác định thời gian bắt đầu đông kết Cũng với mẫu thí nghiệm lượng nước tiêu chuẩn Sau thử lượng nước tiêu chuẩn ta thay kim to kim nhỏ thả cho kim lún vào hồ giống nói thí nghiệm xác định lượng nước tiêu chuẩn Ghi lại độ cắm sâu kim hồ Lặp lại phép thử kim cắm vào khối hồ 36±1 mm Khi thả kim cần lưu ý:  Ở lần thả đầu tiên, nên dùng ngón tay đỡ cho kim rơi từ từ để tránh cho kim không bị rơi mạnh xuống đáy làm cong kim  Vị trí kim rơi lần cách cách thành khâu không 10 mm  Sau lần thử phải lau đầu kim chuyển khâu vào thùng dưỡng hộ Mọi thao tác cần nhẹ nhàng tránh rung động mạnh  Nhiệt độ phòng thí nghiệm không giới hạn 25±50C Thời điểm xi măng bắt đầu ninh kết thời điểm độ lún kim Vi-ca nhỏ đạt trị số 36±1 mm (mũi kim cách đáy khâu 4±1 mm) Ký hiệu thời điểm t1 Thời gian bắt đầu ninh kết 16 khoảng thời gian từ t0 đến t1, lấy xác đến phút Độ xác đảm bảo cách giảm khoảng thời gian lần thả kim gần tới thời điểm cuối Kết lần thả kim ghi vào bảng theo dõi - Xác định thời gian kết thúc ninh kết: + Thay kim nhỏ thử bắt đầu ninh kết kim nhỏ thử kết thúc ninh kết + Lật úp khâu đựng mẫu hồ đặt lại đáy để sử dụng mặt mẫu hồ + Cứ 15 phút cho kim rơi tự lần từ độ cao h = (mũi kim chạm mặt hồ) + Thời điểm xi măng kết thúc đông kết thời điểm cho kim rơi có vết mũi kim cắm vào hồ không vết vòng gắn đầu kim mặt hồ + Ghi nhận kết thời điểm xi măng kết thúc đông kết t2 - Kết thí nghiệm: + Thời gian bắt đầu ninh kết xi măng là: 115 phút + Thời gian kết thúc ninh kết xi măng là: 140 phút  Khả chịu lực (theo tiêu chuẩn: 2682_1999) Độ bền nén xi măng đánh giá mẫu đá cứng rắn từ vữa xi măng + cát tiêu chuẩn với tỷ lệ N/X = 0,5 tuổi ngày 28 ngày - Phương pháp thí nghiệm: TCVN 6016-1995 - Dụng cụ thiết bị: + Cân kỹ thuật xác đến 1g + Ống đong thể tích hình trụ loại 250ml ống buret có khả đo thể tích xác đến 1ml + Máy trộn vữa xi măng + Máy dằn đúc mẫu + Khuôn 40x40x160(mm) x3 + Máy ép thuỷ lực thép ép mẫu + Thùng bảo dưỡng tiêu chuẩn + Bể ngâm mẫu - Trình tự thí nghiệm: + Cân 450g xi măng + 1350g cát tieu chuẩn , xac đến 1g + Đong 225ml nước, xác đến 1ml + Đổ nước vào cối trộn máy đổ tiếp xi măng vào nước.Đổ cát vào phễu rót Cho máy chạy chế độ tự động:  Máy chạy chậm 30 giây trộn nước xi măng  Tự động rót cát vào cối 30 giây 17  Máy chạy nhanh 30 giây  Dừng 90 giây, vun vữa băng bay  Trộn nhanh 60 giây + Vữa trộn xong đúc mẫu ngay: kẹp chặt khuôn 40x40x160(mm) lên bàn rung Đổ vữa vào khoảng 1/2 khuôn cho bàn dung rung phút, đổ đầy khuôn Rung lần phút + Nhấc khuôn khỏi bàn rung Dùng thước thép hay gạt kim loại gạt phẳng mặt khuôn Ghi nhãn mẫu + Đậy khuôn kính xếp vào thùng bảo dưỡng có độ ẩm cao 98-100% + Khi mẫu 24 tháo khuôn Ngâm mẫu vào bể dưỡng hộ Nước ngập mẫu > 5mm xếp mẫu cách > 5mm + Khi mẫu ngày tuổi vớt mẫu khỏi bể đem thử + Dùng tải trọng tĩnh bẻ gãy mẫu điểm cạnh 160mm + Kẹp hai má ép mặt mẫu phẳng đặt vào máy ép Cho máy ép vân hành , tốc độ tăng lực cho phép 2400+200N/s mẫu bị phá hoại + Cường độ nén tĩnh (N/mm2 ) Rn = Pph/F Trong đó: Pph: Lực phá hoại (N) F : Diện tích = 40x62,5(mm) Mỗi lần thí nghiệm mẫu nén (6 nửa mẫu 40x40x160) tính giá trị trung bình kết Nếu số kết có giá trị sai 10% giá trị trung bình loại bỏ tính kết trung bình nẫu lại - Kết thu (khi nén mẫu tuổi ngày): Bảng 3: Cường độ chịu nén tuổi 3ngày xi măng Mẫu Rn(N/mm2 22,4 23,2 24,0 23,2 26,0 27,2 ) Rntb = 23,76 (N/mm2)  Tính chất lý xi măng: Bảng 4: Tính chất lý xi măng Bút Sơn PC40 TT Chỉ tiêu Khối lượng riêng, g/cm Độ mịn (lượng sót sàng 75µm), % Giá trị 3,1 18 Độ dẻo tiêu chuẩn, % Thời gian đông kết, phút Bắt đầu Kết thúc Cường độ tuổi ngày, N/mm2 Chịu uốn Chịu nén 27,5 115 140 23,76 3.1.2 Phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử  Thành phần hoá Bảng 5: Thành phần hoá phụ gia từ phế thải sản xuất linh kiện điện tử CaO F SiO2 MgO Fe2O3 ZnO 49,4% 23,1% 12,1% 7,65% 2,41% 2,41% 0,983% 0,906% 0,470% 0,192% 0,130% 0,109% PbO SO3 Al2O3 Y2O3 BaO SrO  Thành phần hạt: Bảng 6: Thành phần hạt phụ gia (từ phế thải sản xuất linh kiện điện tử) Thể tích (%) cỡ hạt có kích thước hạt < D Đường kính hạt, (µm) Kích thước hạt trung bình, (µm) 10 3,131 25 8,956 50 29,9 29,9 75 94,21 90 198, Hình 2: Biểu đồ thành phần hạt phụ gia từ phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử  Khối lượng riêng Phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử Khối lượng riêng phụ gia xác định tương tư xi măng 19 Kết thu được: γAp g=2.5 (g/cm3) 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia từ phế thải nhà máy sản xuất linh kiện điện tử đến số tính chất hồ vữa xi măng 3.2.1 Ảnh hưởng phụ gia đến lượng nước tiêu chuẩn hồ xi măng Bảng 7: Ảnh hưởng phụ gia từ phế thải nhà máy sản xuất thiết bị điện tử đến lượng nước tiêu chuẩn hồ xi măng Lượng PG (%) 10 15 Xi măng (g) 400 380 360 340 Phụ gia (g) 20 40 60 Nước (g) 110 124 136 148 Lượng nước T/C (%) 27,5 31 34 37 Hình3: biểu đồ ảnh hưởng phụ gia đến lựơng nước tiêu chuẩn hồ xi măng 3.2.2 Ảnh hưởng phụ gia đến thời gian ninh kết xi măng Bảng 8: Ảnh hưởng phụ gia đến thời gian ninh kết xi măng Hàm lượng Phụ gia (%) 10 15 Xi măng Phụ gia Nước Độ dẻo tiêu Thời gian ninh kết (phút) (g) (g) (g) chuẩn (%) Bắt đầu Kết thúc 400 380 360 340 20 40 60 110 124 136 148 27,5 31 34 37 115 120 130 145 140 170 178 190 20 Hình 4: Ảnh hưởng phụ gia đến thời gian ninh kết hồ xi măng 3.2.3 Ảnh hưởng phụ gia đến cường độ chịu nén vữa xi măng tuổi ngày Bảng 9: Cường độ vữa tuổi ngày Hàm lượng Xi măng Phụ gia Cát tiêu Nước Phụ gia (%) (g) (g) Chuẩn (g) (g) N/X Cường độ chịu nén tuổi ngày (kG/cm2) 450 1350 225 0,5 237,6 427,5 22,5 1350 225 0,5 243 10 405 45 1350 225 0,5 263 15 382,5 67,5 1350 225 0,5 253 Hình 5: Ảnh hưởng phụ gia đến cường độ vữa xi măng tuổi ngày 21 3.3 Kết luận Qua số kết ban đầu thu rút số nhận xét sau: - Sử dụng phụ gia từ phế thải nhà máy sản xuất thiết bị điện tử có ảnh hưởng đến số tính chất hồ vữa xi măng sau: + Khi sử dụng phụ gia làm tăng lượng nước tiêu chuẩn lên cách đáng kể + Kéo thời gian đong kết xi măng + Phụ gia có tác dụng thúc đẩy phát triển cường độ vữa xi măng cách đáng kể - Trong khoảng thí nghiệm xét hàm lượng phụ gia sử dụng tư 0-15% ảnh hưởng phụ gia đến cường độ vữa có hình yên ngựa Vì cần tìm hàm lượng tối ưu - Phụ gia làm tăng lượng nước tiêu chuẩn hồ xi măng sử dụng vữa với tỷ lệ N/X không đổi làm tăng cường độ vữa Nừu phối hợp với phụ gia siêu dẻo hiệu tăng cường độ nâng cao - Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp chúng em dự kiến sử dụng quy hoạch thực nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng việc phôí hợp phụ gia từ phế thải nhà máy sản xuất thiết bị điện tử với phụ gia siêu dẻo tới tính chất vữa bê tông 22 23

Ngày đăng: 07/03/2017, 23:28

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • 1.1. Phân loại phụ gia cho bê tông

  • 1.2. Phụ gia khoáng dùng trong bê tông

  • 1.3. Phụ gia hoá học trong bê tông

  • 1.3.1. Các loại phụ gia giảm nước tầm cao thế hệ mới

  • 1.3.2. Cơ chế hoá dẻo của phụ gia giảm nước tầm cao thế hệ 2

  • 1.4. Tình hình sử dụng phụ gia trong vữa và bê tông ở Việt Nam

  • 2.1. Đặt vấn đề

  • 2.3. Nội dung nghiên cứu

    • Bảng 2: Thành phần hạt của xi măng Bút Sơn PC40

    • Bảng 4: Tính chất cơ lý của xi măng Bút Sơn PC40

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan