Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội Trần hồng dơng xác định tính chất xi măng thay đổi hàm lợng bột đá vôi siêu mịn dải cỡ hạt bột đá vôi siêu mịn Chuyên ngành : Công nghệ vật liệu Silicat Mã số : Luận văn thạc sĩ ngành công nghệ vật liệu hóa học Ngời hớng dẫn khoa học : ts tạ ngọc dũng Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Một số quy ớc viết tắt sử dụng luận văn Hp chấtt, thut ng Ký hiu CaO C SiO2 S Al2O3 A Fe2O3 F Xi măng pooc lăng XMP Xi măng XM Xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB Xi măng sử dụng phụ gia đá vôi mịn XMQ Xi măng sử dụng phụ gia đá vôi siêu mịn XMS Chất kết dính CKD Nớc / Chất rắn N/R Thời gian bắt đầu đông kết Tbddk Thời gian kết thúc đông kết Tktdk Nớc tiêu chuẩn NTC Hiển vi điện tử HVT Mất nung MKN Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN Tiêu chuẩn Mỹ ASTM Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Lời cảm ơn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy hớng dẫn khoa học cho luận văn TS Tạ Ngọc Dũng, thầy cô môn CNVL Silicat Trờng ĐHBK HN, bạn Nguyễn Trần Sơn, Trần Duy Quý đồng nghiệp Công ty cổ phần t vấn xây dựng công trình VLXD hết lòng giúp đỡ hoàn thành luận văn Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Mục lục Mở đầu Chơng Tổng quan 1.1 Các khái niệm chung 1.2 Quá trình hydrat hóa đóng rắn xi măng 1.3 Các nghiên cứu khoa học phụ gia đá vôi sản xuất XM Chơng phơng pháp nghiên cứu 2.1 Nguyên liệu chuẩn bị mẫu nghiên cứu 2.2 Các phơng pháp nghiên cứu 2.3 Sơ đồ quy trình thí nghiệm Chơng kết thảo luận 3.1 ảnh hởng phụ gia đá vôi tới tính chất lý XM 3.2 ảnh hởng phụ gia đá vôi tới trình hydrat hoá hình thành tinh thể trình đóng rắn XM Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Mở đầu Ngày nay, bột đá vôi sử dụng làm phụ gia thay phần clanhke xi măng đợc ứng dụng phát triển rộng rãi giới Với mục tiêu nhằm nâng cao suất, giảm chi phí sản xuất góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm môi trờng, bột đá vôi đợc sử dụng nhiều nớc giới đợc triển khai số nhà máy xi măng Việt Nam (xi măng Hoàng Thạch, xi măng Nghi Sơn, xi măng Holcim Việt Nam ), thu đợc số hiệu kinh tế cao Tại Việt Nam, có số công trình nghiên cứu đánh giá việc sử dụng bột đá vôi làm phụ gia thay clanhke sản xuất xi măng, nhiên nghiên cứu thờng xem xét đá vôi đóng vai trò nh phụ gia trơ cha có kết luận xác ảnh hởng thành phần hạt đá vôi tới tính chất xi măng Các số liệu nh đánh giá mức độ hoạt tính, ảnh hởng dải cỡ hạt bột đá vôi sử dụng tới tính chất xi măng cha đợc thực thống kê cách đầy đủ Dới hớng dẫn TS Tạ Ngọc Dũng, với mục tiêu nhằm nghiên cứu, đa số liệu thực nghiệm để đánh giá có kết luận xác ảnh hởng phụ gia bột đá vôi siêu mịn tới tính chất xi măng (đặc biệt dải cỡ hạt hàm lợng phụ gia bột đá vôi sử dụng), nhằm tìm đợc hàm lợng đá vôi phù hợp tối u để sử dụng làm phụ, đề tài tiến hành nghiên cứu hai loại bột đá vôi (loại mịn với cỡ hạt trung bình 25 àm loại siêu mịn với cỡ hạt trung bình 2,56 àm ) ảnh hởng chúng tới tính chất mẫu xi măng nghiên cứu Các thí nghiệm đề tài đợc thực Phòng thí nghiệm Bộ môn CNVL Silicat Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội; Trung tâm Phân tích Kiểm định Viện Vật liệu xây dựng; Phòng chụp HVĐT Viện Vật lý Trờng ĐHBK HN; Phòng TN khoa Hóa Trờng ĐHKHTN Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Chơng tổng quan 1.1 Các khái niệm chung 1.1.1 Xi măng Pooclăng Xi măng Pooclăng (XMP) hỗn hợp phức tạp nhiều hợp chất khác nhau, sản phẩm nghiền mịn clanhke XMP với lợng thạch cao cần thiết để điều chỉnh thời gian đông kết có < 1% phụ gia công nghệ (trợ nghiền, kỵ ẩm) Clanhke XMP sản phẩm nung đến kết khối hỗn hợp phối liệu có đủ thành phần cần thiết để tạo thành khoáng silicat canxi có độ bazơ cao nh canxi aluminat alumoferrit Thành phần khoáng clanhke định đến tính chất XMP Các khoáng Clanhke XMP đợc mô tả nh sau: ắ Khoáng alit ( Tricanxi silicat, C3S): chiếm 45 75% Alit dung dịch rắn C3S với vài ôxit tan lẫn khác nh N2O, K2O, Fe2O3, TiO Các chất tan lẫn làm thay đổi cấu trúc tinh thể alit tồn nhiệt độ thờng có hoạt tính cao tricanxi silicat tinh khiết Tính chất alit xi măng: - Làm cho xi măng có cờng độ cao sau 28 ngày - Thời gian đông kết nhanh, đóng rắn nhanh (sau C3A) - Tỏa nhiệt nhiều đóng rắn - Không bền môi trờng sunfat ắ Khoáng belit ( Dicanxi silicat, C2S): chiếm 15 30% Khoáng tồn dạng thù hình: , , Trong dạng thù hình C2S trơ mặt hóa học, dạng cho cờng độ kém, dạng không thủy hóa Vì vậy, clanhke dạng C2S dạng mong muốn Tính chất belit xi măng: Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng - Làm cho xi măng có cờng độ phát triển chậm nhng 28 ngày gần C3S - Thời gian đông kết chậm - Tỏa nhiệt thấp đóng rắn - Bền môi trờng sunfat ắ Khoáng tricanxi aluminat (C3A): chiếm 15% Là dung dịch rắn C3A (3CaO.Al2O3) có tan lẫn 1-2% CaO tùy theo lợng CaO, nhiệt độ chế độ làm lạnh clanhke mà canxi aluminat dạng C3A, C5A3 Trong clanhke xi măng chủ yếu C3A Tính chất canxi aluminat: - Làm cho xi măng có cờng độ phát triển nhanh nhng sau chậm lại không C2S - Thời gian đông kết nhanh - Tỏa nhiệt nhiều đóng rắn - Không bền môi trờng sunfat ắ Khoáng ferit canxi: Chiếm 10 15% Là dung dịch rắn C4AF (4CaO Al2O3 Fe2O3) có thành phần khác phụ thuộc vào phối liệu điều kiện nung luyện: C8A3F, C4AF, C2F chủ yếu C4AF Tính chất C4AF: - Làm cho xi măng có cờng độ thấp - Thời gian đông kết chậm - Tỏa nhiệt đóng rắn thấp - Bền môi trờng sunfat C3A Ngoài ra, có pha thủy tinh khoáng chứa kiềm khác với hàm lợng nhỏ Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng 1.1.2 Xi măng Pooclăng hỗn hợp (PCB) Xi măng Pooclăng hỗn hợp xi măng đợc nghiền mịn từ clanhke XMP với thạch cao lợng lớn phụ gia khoáng Hàm lợng phụ gia khoáng sử dụng cho xi măng đợc quy định theo TCXDVN 308: 2003 Khi sử dụng phụ gia khoáng cho xi măng, việc làm tăng sản lợng xi măng với lợng clanhke không đổi tạo cho xi măng Pooclang hỗn hợp có thêm số tính chất mà XMP hạn chế nh: tính linh động vữa tốt hơn, mức độ hoàn thiện cấu trúc đá xi măng cao có mặt thành phần vi cấu trúc Một số loại phụ gia thờng đợc sử dụng xi măng ắ Phụ gia công nghệ: Thờng chiếm tối đa 1% xi măng, phụ gia công nghệ thờng đợc dùng gồm: phụ gia trợ nghiền phụ gia bảo quản (Urea, Calcium axetate); phụ gia hoạt động bề mặt (Canxi liginosulfonat (nhóm a nớc), xà phòng natri, Axidon (nhóm kỵ nớc) ắ Phụ gia đặc biệt : Thờng đợc sử dụng lĩnh vực trang trí nh: chất màu, phụ gia giãn nở ắ Phụ gia khoáng: Đây loại phụ gia đợc dùng phổ biến công nghiệp sản xuất xi măng Phụ gia khoáng gồm phụ gia khoáng tự nhiên, nhân tạo phế thải công nghiệp Phụ gia khoáng đợc chia làm hai loại phụ gia đầy phụ gia khoáng hoạt tính Trong phụ gia đầy đóng vai trò nh chất độn xi măng, không tham gia vào phản ứng hydrat xi măng nhng lại có tác dụng cải thiện thành phần hạt xi măng, vi cốt liệu, mầm kết tinh điền đầy lỗ xốp cấu trúc Phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn có khả phản ứng với thành phần xi măng (nh vôi tự do) sản phẩm hydrat hóa khoáng xi măng tạo nên hợp chất có tính chất kết dính sản phẩm hydrat hóa khoáng xi măng tạo nên hợp chất có tính chất kết dính Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng 1.2 Quá trình hydrat hóa đóng rắn xi măng Các đặc trng chung hydrat hoá xi măng [13] Cũng nh phản ứng hoá học khác, hydrat hoá xi măng phản ứng hydrat hoá Dới đa tóm tắt đặc trng hydrat hoá xi măng nh sau: ắ Các phản ứng hydrat hoá: Đặc điểm tự nhiên sản phẩm hydrat hoá điều kiện định cho tính chất bê tông đóng rắn Trong xi măng poóclăng, hydrat hoá phần lớn phản ứng canxi silicat với nớc, tạo dạng keo hydrat canxi silicat canxi hydroxite (C2S + C3S) + H2O CSH (gel) + Ca(OH)2 Trong xi măng hỗn hợp, phản ứng thờng phức tạp Tuy nhiên, sản phẩm hydrat hoá nói chung thờng tơng tự nh ắ Cơ cấu động học phản ứng Nắm đợc cấu phản ứng hydrat hoá dự đoán đợc đặc điểm phản ứng, bao gồm động học Sự hiểu biết động học phản ứng yếu tố ảnh hởng điều quan trọng sản phẩm bê tông Tốc độ phản ứng hydrat hoá xi măng phải đủ chậm phép việc trộn đổ bê tông; sau đó, phản ứng kết khối nhanh lại cần phải đợc thực ắ Nhiệt phản ứng hydrat hoá Nhiệt giải phóng trình hydrat hoá làm tăng giảm chất lợng bê tông Với xi măng Poóclăng, thông thờng nhiệt hydrat khoảng 380J/g 28 ngày Giá trị thờng thấp so với loại xi măng đặc biệt khác (không kể loại xi măng đóng rắn nhanh) Trong trờng hợp xi măng hỗn hợp, nhiệt toả nói chung Bên cạnh đặc điểm hoá học đợc nêu trên, thay đổi lớn tính chất lý học xi măng liên quan tới hydrat hoá Các thay đổi gồm: ắ Sự phát triển cờng độ Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Từ thực nghiệm, xảy trình hydrat hoá, xi măng tiếp tục tăng cờng độ ắ Tăng bề mặt riêng Việc chuyển từ dạng xi măng bề mặt thấp sang dạng gel sản phẩm hydrat có bề mặt lớn thay đổi đặc biệt việc hydrat hoá xi măng Sau hoàn thành trình hydrat hoá, thông thờng bề mặt riêng tăng lên khoảng 1000 lần ắ Tăng thể tích đặc Tổng thể tích tạo hàm lợng hydrat hoá thờng khoảng lần lợng thể tích xi măng cha hydrat Điều có nghĩa 1cm3 xi măng cho khoảng 2cm3 xi măng hydrat Nói chung, hydrat hóa trình tơng tác chất kết dính với nớc tạo thành hợp chất hydrat Trong đa số trờng hợp, hydrat hóa xảy nhiệt độ thờng, số trờng hợp đặc biệt, ví dụ chng hấp bê tông trình hydrat hóa xảy nhiệt độ áp suất cao Khi hydrat hóa khoáng clanhke tạo thành tinh thể khác thành phần cấu trúc hợp chất hydro canxi silicat, aluminat alumoferit, dung dịch rắn chúng hợp chất phức hợp, phần từ chúng đợc tách trạng thái ẩn tinh (dạng gel) Sự đa dạng tinh thể hydrat đá xi măng làm cho việc nghiên cứu trở nên phức tạp Theo lý thuyết đại đóng rắn chất kết dính khoáng, dựa công trình viện sỹ P.A.Rebinder học trò ông, V.B.Ratinov, A.F.Polak A.E.Seikin, trình đóng rắn hydrat hóa gây nên hòa tan pha ban đầu giả bền sau tách khỏi dung dịch bão hòa hợp chất bền nhiệt động điều kiện theo chế kết tinh Sự xuất chất tạo thành xảy pha lỏng Về chế tạo thành hợp chất hydrat có hai quan điểm: Một quan điểm cho hợp chất hydrat đợc tạo thành dung dịch độ hoà tan nhỏ chúng so với hợp chất khan nớc Các nhà nghiên cứu khác lại Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng F a c u l ty o f C h e m is tr y , V N U , D A D V A N C E -B ru k e r - Q (0 -0 -2 0 ) d=3.028 50 d=4.909 40 d=2.625 Lin (Cps) 30 d=1.485 d=1.625 d=1.687 d=1.795 d=1.925 d=2.187 d=2.282 d=2.882 d=3.855 d=5.570 d=9.718 10 d=2.762 20 0 10 20 30 40 50 60 - T h e t a - S c a le F ile : S o n B K Q (2 0 - 06 -0 ) w - T y p e : L o c k e d C o up le d - S t a rt : 0 - E n d : 0 - S t e p : - S t e p t i m e : s - T e m p : C (R o o m ) - T im e S t a rt e d: s - -T h e t a : 0 - T h e t a : 50 - C h i -0 -0 (A ) - P o r t la n d it e , s y n - C a (O H )2 - Y : % - d x b y : - W L : - H e xa g on al - a 0 - b 0 - c 1 0 - a lp h a 0 - b e ta 0 - g a m m a 0 - P rim it iv e - P -3 m (1 ) 0 -0 -0 4 (D ) - E t t ri n g it e , s y n - C a A l2 (S O ) ( O H )1 ã H O - Y : 3 % - d x by : - W L : - H e x a g o n a l - a 1 0 - b 1 0 - c 4 0 - a l p h a 0 - b e t a 0 - g a m m a 0 - P r i -0 -2 3 (A ) - C a lc it e - C a (C O ) - Y : 27 % - d x b y : - W L : - R h o m b o H a x e s - a 8 0 - b 8 0 - c 9 - a lp 00 - b e t a 0 - g a m m a 00 - P rim it iv e - R - c (1 ) - -0 -0 9 (C ) - C a l c iu m S ilic a t e O x id e - C a (S iO )O - Y : % - d x b y : - W L : - R h o m b o H a x e s - a 70 - b - c 0 - a l p h a 0 - b e t a 0 - g a m m a 0 - P r im i t iv Hình 3.17 Đá xi măng mịn Q15 sau ngày hydrat hoá 61 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng F a c u l t y o f C h e m is t r y , V N U , D A D V A N C E - B r u k e r - M a u S 35 34 33 32 31 30 29 d=3.030 28 27 26 25 24 23 20 19 18 17 16 15 14 13 60 50 40 d=1.483 d=2.097 d=2.284 70 d=3.114 80 d=5.586 90 d=1.685 10 d=1.794 11 d=1.925 d=2.779 12 d=9.666 Lin (Cps) 21 d=2.624 d=4.909 22 30 20 10 10 20 30 40 50 60 - T h e ta - S c a le F ile : S o n B K M a u S r a w - T y p e : L o c k e d C o u p l e d - S ta r t : 0 - E n d : 0 - S t e p : 0 - S t e p t im e : s - T e m p : C ( R o o m ) - T im e S t a r te d : s - - T h e t a : 0 - T h e t a : 0 - C h i: 0 - - ( A ) - P o r t la n d it e , s y n - C a ( O H ) - Y : 6 % - d x b y : - W L : - H e x a g o n a l - a 0 - b 0 - c 1 0 - a lp h a 0 - b e ta 0 - g a m m a 0 - P r im it iv e - P - m ( ) 0 - 0 - 4 ( D ) - E t t r i n g it e , s y n - C a A l2 ( S O ) ( O H ) ã H O - Y : % - d x b y : - W L : - H e x a g o n a l - a 1 0 - b 1 0 - c 4 0 - a l p h a 0 - b e t a 0 - g a m m a 0 - P r i - - 3 ( A ) - C a lc it e - C a ( C O ) - Y : % - d x b y : - W L : - R h o m b o H a x e s - a 8 0 - b 8 0 - c 9 - a lp h a 0 - b e t a 0 - g a m m a 0 - P r im it iv e - R - c ( ) - - - 9 ( C ) - C a l c iu m S ilic a t e O x id e - C a ( S iO ) O - Y : % - d x b y : - W L : - R h o m b o H a x e s - a - b - c 0 - a l p h a 0 - b e t a 0 - g a m m a 0 - P r im i t iv Hình 3.18 Đá xi măng mịn S15 sau ngày hydrat hoá 62 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Faculty of Chemistry, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Q0 28 30 29 28 27 26 d=4.913 25 24 23 d=2.630 22 21 20 19 17 16 15 10 30 d=1.764 d=2.274 d=2.444 d=2.506 40 d=3.229 50 d=3.865 60 d=7.254 70 d=9.791 80 d=3.114 90 d=1.483 11 d=1.927 d=3.034 12 d=1.686 d=1.666 13 d=1.795 d=2.773 14 d 16.758 Lin (Cps) 18 20 10 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File : Duo n g Q0 8n gay.raw - Typ e: Lo cke d Co u ple d - Sta rt: 5.0 00 - E nd: 65 00 - Ste p: 0 - S tep time : 0.3 s - Tem p.: C ( Roo m) - Tim e S tarte d : 12 s - 2-T he ta: 0 - Theta : 2.5 00 - Chi: 00 01 -087 -0 73 (A) - P or tlan d ite, syn - Ca(OH)2 - Y : % - d x by: - W L: 1.5 40 - Hexa g on al - a 3.58 90 - b 58 90 - c 4.9 11 00 - a lpha 90 00 - be ta 0.000 - ga mm a 0.0 00 - P rim itive - P -3 m1 (164 ) 00 -009 -0 14 (D) - Ettri ng ite, syn - Ca6Al2 (SO 4) 3( OH )12ã2 5H2 O - Y : 14.47 % - d x by: - WL : 1.5 40 - Hexag on al - a 1.2 3000 - b 11 23 00 - c 21 44 00 - al ph a 0.0 00 - beta 90 00 - ga mm a 20.00 - Pr i 01 -086 -2 34 (A) - Ca lcite - Ca (CO3) - Y : 38.51 % - d x b y: - W L: 54 06 - Rh om bo H.axes - a 4.9 88 00 - b 4.9 8800 - c 7.0 6099 - a lp 90 000 - be ta 0.0 00 - g am ma 0.000 - P rim itive - R-3c (1 7) - 01 -073 -0 99 (C) - Cal cium S ilica te Oxid e - Ca3 (S iO4 )O - Y : 7.6 % - d x by: - WL : 1.5 40 - Rho mbo H.axe s - a 05 70 - b 7.056 70 - c 24.974 00 - al ph a 90.00 - b eta 90 00 - ga mm a 120 00 - Primi tiv Hình 3.19 Đá xi măng sau 28 ngày hydrat hoá 63 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng F aculty of C hem istry, V NU , D8 A DV AN CE -B ru ker - Q5 28 30 29 28 27 26 25 24 23 20 19 d=2.630 21 d=3.031 d=4.924 22 17 16 15 14 13 30 d=1.484 d=1.626 d=1.691 40 d=1.795 50 d=1.830 60 d=2.285 70 d=3.449 80 d=3.872 d=11.841 90 d=1.764 10 d=2.187 d=2.776 11 d=1.928 12 d=15.626 Lin (Cps) 18 20 10 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Sc ale File : Duo n g Q 8n g ay.ra w - Typ e: Lo cke d Co u ple d - Sta rt: 5.0 00 - E nd : 65 00 - S te p: 0 - S tep time : 0.3 s - Tem p.: C ( Roo m) - Tim e S tar te d : s - 2-T he ta: 0 - Th eta : 2.5 00 - Ch i: 0 01 -0 87 -0 73 (A ) - P or tlan d ite, syn - Ca (O H)2 - Y : % - d x by: - W L: 1.5 40 - He xa g on al - a 58 90 - b 58 90 - c 4.9 11 00 - a lp 90 00 - b e ta 0.0 00 - ga mm a 0.0 00 - P rim itive - P -3 m1 (16 ) 00 -0 09 -0 14 (D) - Ettri ng ite, syn - Ca 6A l2 (S O 4) 3( OH )1 2ã2 5H2 O - Y : 6.7 % - d x by: - WL : 1.5 40 - Hexa g on al - a 1.2 30 00 - b 11 23 00 - c 21 44 00 - al ph a 0.0 00 - b eta 90 00 - ga mm a 20 00 - Pr i 01 -0 86 -2 34 (A ) - Ca lcite - Ca (CO ) - Y : 87 50 % - d x b y: - W L: 54 06 - Rh om bo H.axe s - a 4.9 88 00 - b 4.9 88 00 - c 7.0 60 99 - a lp 90 00 - be ta 0.0 00 - g am ma 0.0 00 - P rim itive - R- 3c (1 7) - 01 -0 73 -0 99 (C) - Cal cium S ilica te O xid e - Ca3 (S iO )O - Y : 2.6 % - d x by: - WL : 1.5 40 - Rho mb o H.axe s - a 05 70 - b 05 70 - c 24 97 00 - al ph a 0.0 0 - b eta 90 00 - ga mm a 20 00 - Pr imi tiv Hình 3.20 Đá xi măng mịn Q5 sau 28 ngày hydrat hoá 64 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Faculty of Chemistry, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Q15 28 d=3.031 50 d=4.914 40 d=2.627 Lin (Cps) 30 d=1.441 d=1.685 d=1.764 d=1.837 d=1.926 d=1.872 d=2.092 d=2.281 d=2.493 d=2.407 d=2.776 d=2.748 d=2.886 d=4.156 d=4.014 d=3.869 d=5.606 d=9.666 10 d=3.109 20 0 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File : Duo n g Q 15 28 n ga y.ra w - T ype : L o cked Co up le d - S tar t: 00 - En d: 5.0 00 - S tep : 0.0 30 - Ste p tim e: s - Te mp : 25 C (Ro om ) - Ti me Sta rte d: 13 s - -Th eta : 5.0 00 - The ta: 50 - C hi: 00 01 -0 87 -0 73 (A ) - P or tlan d ite, syn - Ca (O H)2 - Y : 9 % - d x by: - W L: 1.5 40 - He xa g on al - a 58 90 - b 58 90 - c 4.9 11 00 - a lp 90 00 - b e ta 0.0 00 - ga mm a 0.0 00 - P rim itive - P -3 m1 (16 ) 00 -0 09 -0 14 (D) - Ettri ng ite, syn - Ca 6A l2 (S O 4) 3( OH )1 2ã2 5H2 O - Y : 92 % - d x b y: - W L: 54 06 - He xag o na l - a 11 23 00 - b 1.2 30 00 - c 1.4 40 00 - a lp 90 00 - be ta 0.0 00 - g am ma 0.0 00 - P ri 01 -0 86 -2 34 (A ) - Ca lcite - Ca (CO ) - Y : 58 33 % - d x b y: - W L: 54 06 - Rh om bo H.axe s - a 4.9 88 00 - b 4.9 88 00 - c 7.0 60 99 - a lp 90 00 - be ta 0.0 00 - g am ma 0.0 00 - P rim itive - R- 3c (1 7) - 01 -0 73 -0 99 (C) - Cal cium S ilica te O xid e - Ca3 (S iO )O - Y : 5.1 % - d x by: - WL : 1.5 40 - Rho mb o H.axe s - a 05 70 - b 05 70 - c 24 97 00 - al ph a 0.0 0 - b eta 90 00 - ga mm a 20 00 - Pr imi tiv Hình 3.21 Đá xi măng mịn Q15 sau 28 ngày hydrat hoá 65 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Faculty of Chemistry, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - S5 28 300 290 280 270 260 250 240 230 220 210 d=2.629 200 190 d=3.031 170 160 150 140 d=2.773 d=4.920 130 120 110 50 40 30 d=1.686 60 d=2.183 70 d=1.794 80 d=1.765 90 d=1.927 100 d=3.111 Lin (Cps) 180 20 10 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Duong S5 28ngay.raw - Type: Locked Coupled - Start: 5.000 - End: 65.000 - Step: 0.030 - Step ti me: 0.3 s - Tem p.: 25 C (R oom) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 5.000 - Theta: 2.500 - Chi : 0.00 01-087-0673 (A) - Portlandite, syn - Ca(OH)2 - Y: 93.47 % - d x by: - W L: 1.5406 - Hexagonal - a 3.58900 - b 3.58900 - c 4.91100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamm a 120.000 - Prim itive - P-3m1 (164) 00-009-0414 (D) - Ettringite, syn - Ca6Al2(SO4)3(OH )12ã25H2O - Y: 18.61 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 11.23000 - b 11.23000 - c 21.44000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamm a 120.000 - Pri 01-086-2334 (A) - Calcite - Ca(CO3) - Y: 78.45 % - d x by: - W L: 1.5406 - Rhom bo.H.axes - a 4.98800 - b 4.98800 - c 17.06099 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gam ma 120.000 - Prim itive - R-3c (167) - 01-073-0599 (C) - Cal cium Silicate Oxide - Ca3(SiO4)O - Y: 35.59 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 7.05670 - b 7.05670 - c 24.97400 - al pha 90.000 - beta 90.000 - gamm a 120.000 - Primi tiv Hình 3.22 Đá xi măng mịn S5 sau 28 ngày hydrat hoá 66 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Faculty of Chemistry, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - S15 28 300 290 280 270 260 d=3.034 d=2.628 250 240 230 d=2.777 220 d=4.914 210 200 190 170 160 150 140 130 120 110 d=1.927 d=1.764 30 d=3.865 40 d=1.878 50 d=2.281 60 d=3.468 70 d=2.095 80 d=2.494 d=3.110 90 d=1.539 d=1.520 d=1.795 100 d=9.755 Lin (Cps) 180 20 10 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Duong S15 28ngay.raw - Type: Loc ked Coupled - Start: 5.000 - End: 65.000 - Step: 0.030 - Step tim e: 0.3 s - Temp.: 25 C (Room ) - Ti me Started: 12 s - 2-Theta: 5.000 - Theta: 2.500 - Chi: 0.00 01-087-0673 (A) - Portlandite, syn - Ca(OH)2 - Y: 71.95 % - d x by: - W L: 1.5406 - Hexagonal - a 3.58900 - b 3.58900 - c 4.91100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamm a 120.000 - Prim itive - P-3m1 (164) 00-009-0414 (D) - Ettringite, syn - Ca6Al2(SO4)3(OH )12ã25H2O - Y: 14.33 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 11.23000 - b 11.23000 - c 21.44000 - al pha 90.000 - beta 90.000 - gamm a 120.000 - Pr i 01-086-2334 (A) - Calcite - Ca(CO3) - Y: 66.67 % - d x by: - W L: 1.5406 - Rhom bo.H.axes - a 4.98800 - b 4.98800 - c 17.06099 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gam ma 120.000 - Prim itive - R-3c (167) - 01-073-0599 (C) - Cal cium Silicate Oxide - Ca3(SiO4)O - Y: 27.39 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 7.05670 - b 7.05670 - c 24.97400 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamm a 120.000 - Primitiv Hình 3.22 Đá xi măng mịn S15 sau 28 ngày hydrat hoá 67 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng 3.2.3 Chụp ảnh HVĐT Dới kết nghiên cứu cấu trúc đá xi măng ảnh HVĐT mẫu xi măng sau ngày thủy hóa, đợc chụp phóng đại 16000 lần mẫu Q Mẫu đá xi măng Q0 ngày Mẫu đá xi măng Q5 ngày Mẫu đá xi măng Q15 ngày mẫu Q0 phát thấy tinh thể hình kim, tinh thể góp phần tạo cho đá xi măng có cấu trúc bền vững 68 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng mẫu Q5, Q15 phát thấy tinh thể hình tấm, số lợng tinh thể hình kim giảm rõ rệt, mẫu Q15 không nhìn rõ, điều phù hợp với kết mẫu Q5 Q15 có cờng độ so với mẫu Q0 Mẫu đá xi măng S0 ngày Mẫu đá xi măng S15 ngày ảnh chụp sau ngày thủy hóa ảnh chụp sau ngày thủy hóa thấy mẫu xi măng S15 có cấu trúc chặt chẽ nhiều so với mẫu S0, hơn, dày đặc mức độ lỗ xốp Điều góp mặt đá vôi, tạo mầm kết tinh phân tán chủ động đồng hơn, mặt khác góp phần điền đầy lỗ xốp độ phóng đại lớn hơn, 4000 lần ta có kết nh sau: Mẫu đá xi măng S0 ngày Mẫu đá xi măng S15 ngày 69 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Nhận thấy xếp tinh thể chặt chẽ mà thân tinh thể mẫu có phụ gia đá vôi lớn hơn, sắc cạnh hơn, chứng tỏ trình kết tinh tốt Các tinh thể hoàn thiện cờng độ nén mẫu có phụ gia đá vôi cao Kết nghiên cứu cấu trúc đá xi măng ảnh HVĐT mẫu xi măng sau 28 ngày thủy hóa, đợc chụp phóng đại 4000 lần mẫu Q S Mẫu đá xi măng Q0 28 ngày Mẫu đá xi măng Q5 28 ngày Mẫu đá xi măng Q15 28 ngày 70 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Mẫu đá xi măng S5 28 ngày Mẫu đá xi măng S15 28 ngày Sau 28 ngày hydrat hoá, mẫu xi măng có cấu trúc chặt chẽ ổn định hơn, hình thành nên khoáng cấu trúc rõ nét so với mẫu ngày tuổi Với mẫu Q5 S5 tuổi 28 ngày, ảnh chụp HVĐT cho thấy nhiều khác biệt so với mẫu nền, cấu trúc khoáng tạo thành gần tơng tự Điều lý giải việc mẫu Q5, S5 mẫu có cờng độ gần tơng đơng tuổi 28 71 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận Sau trình nghiên cứu tổng hợp phân tích số liệu thực nghiệm, luận văn đến số kết luận sau: Tính chất XM Cờng độ Đá vôi mịn Đá vôi siêu mịn - Hàm lợng 15% - Hàm lợng 20% cờng độ sớm muộn làm tăng cờng độ không thay đổi nhiều, sớm muộn Khoảng hàm lợng tối u 5%, có hàm lợng tối u 10 thể làm tăng mác xi măng 15% - Hàm lợng >15% - Hàm lợng > 20% cờng độ giảm cờng độ giảm Lợng nớc tiêu - Thêm 5, 10% nớc tiêu chuẩn giảm chuẩn Thời gian đông kết - Thêm >15% nớc tiêu chuẩn tăng dần Có xu hớng giảm nhng không đáng kể Độ chảy tỏa Giảm mạnh - Thêm 15% đá vôi độ chảy tỏa tăng - Thêm >15% độ Giảm mạnh chảy tỏa giảm dần Độ tách nớc Có xu hớng tăng Giảm mạnh Các kết nghiên cứu cho thấy hoàn toàn sử dụng đá vôi làm phụ gia cho xi măng Pooc lăng Bên cạnh ảnh hởng hàm lợng % phụ gia sử dụng, độ mịn đá vôi đóng vai trò quan trọng tới tính chất xi măng Độ mịn cao mức độ ảnh hởng lớn tới tính chất mẫu xi măng 72 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng 4.2 Kiến nghị Mặc dù kết thí nghiệm thu đợc cho thấy ảnh hởng việc thay phần xi măng bột đá vôi u điểm mà mang lại, nh đa đợc hàm lợng bột đá vôi thích hợp để sử dụng làm phụ gia khoáng cho xi măng, nhiên để làm rõ vai trò nh chất đá vôi đến trình tính chất xi măng Pooc lăng, theo cần thực thêm nghiên cứu sau: ảnh hởng đá vôi có kích thớc hạt cỡ nanomet (hoặc với cỡ hạt trung bình < 2àm) đến tính chất xi măng Tiến hành pha trộn mẫu phụ gia đá vôi siêu mịn đá vôi mịn, thí nghiệm xác định thời gian đông kết, độ chảy toả độ tách nớc Thí nghiệm xác định nồng độ ion Ca2+ dung dịch ngâm mẫu để đánh giá khả ngậm Ca(OH)2 đá vôi Để nghiên cứu ảnh hởng bột đá vôi đến tốc độ hydrat hóa khoáng C3S phơng pháp xác định nồng độ ion hồ xi măng xác định tốc độ hydrat thông qua mức độ tỏa nhiệt Để xác định hình thành hợp chất monocacbonat trình hydrat hóa, cần kết hợp phân tích định tính nhiễu xạ tia X với phân tích định lợng phơng pháp hóa học 73 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng Tài liệu tham khảo PGS TS Bùi Văn Chén (1984), Kỹ thuật sản xuất xi măng Pooclang chất kết dính, Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Mai Văn Thanh (2001), Báo cáo chuyên đề: hydrat hóa đóng rắn xi măng pooc lăng, Chuyên đề Tiến sỹ, Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Mạnh Tờng (2005), Nghiên cứu khả sử dụng phụ gia bột đá vôi siêu mịn làm phụ gia khoáng hoạt tính cho xi măng Pooc lăng hỗn hợp, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội TS Vũ Đình Đấu, ảnh hởng Ettringit hình thành chậm đến dãn nở vữa bê tông, Tạp chí Xây dựng 07 2009 Monica Lundgren, Limestone Filler as Addition in Cement Mortar: Influence on the Early-Age Strength Development at Low Temperature, SP Swedish National Testing and Research Institute Ward R.Malisch, Limestone additions to Portland Cement pro and cons S.Tsivilis, G.Kakali, E Chaniotakis and A Souvaridou, A Study on the hydration of portland limestone cement by means of TG, National Technical University of Athens, Chemical Engineering Department E M Gatner, J F Young, D A Damidot and I Jawed, Hydration of Portland cement Waldemar A Klemm and lawrence D Adams, An Investigation of the Formation of Carboaluminates 10 Frederick M Lea, Chemistry of cement and concrete, third edition 74 Luận văn thạc sĩ Trần Hồng Dơng 11 E Sakai, H Imoto and M Daimon (2003), Hydration of Limestone Portland Cement, Proceeding Internation Scientific Workshop Cement and Concrete Technology, pp 13 , Hanoi 12 E Sakai and M Daimon (1998), Limestone powder application, Workshop on Cement and Concrete Technology, pp 13, Hanoi 13 Holder bank Cement Course 1999 14 Phạm Quốc Toàn, Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 2006, Công ty cổ phần t vấn đầu t chuyển giao công nghệ tự động hóa 75 ... thực nghiệm để đánh giá có kết luận xác ảnh hởng phụ gia bột đá vôi siêu mịn tới tính chất xi măng (đặc biệt dải cỡ hạt hàm lợng phụ gia bột đá vôi sử dụng), nhằm tìm đợc hàm lợng đá vôi phù hợp... Hp chấtt, thut ng Ký hiu CaO C SiO2 S Al2O3 A Fe2O3 F Xi măng pooc lăng XMP Xi măng XM Xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB Xi măng sử dụng phụ gia đá vôi mịn XMQ Xi măng sử dụng phụ gia đá vôi siêu mịn. .. xác ảnh hởng thành phần hạt đá vôi tới tính chất xi măng Các số liệu nh đánh giá mức độ hoạt tính, ảnh hởng dải cỡ hạt bột đá vôi sử dụng tới tính chất xi măng cha đợc thực thống kê cách đầy đủ