›
›

Bài giảng Môn Vật liệu xây dựng - Chương 4: Xi măng-Cement

pdf 90 trang huongle 2430
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Môn Vật liệu xây dựng - Chương 4: Xi măng-Cement", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_mon_vat_lieu_xay_dung_chuong_4_xi_mang_cement.pdf

Nội dung text: Bài giảng Môn Vật liệu xây dựng - Chương 4: Xi măng-Cement

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CHƯƠNG IV- XI MĂNG CEMENT
  2. CÁC NỘI DUNG CHÍNH 4-1. XI MĂNG POOCLĂNG Lịch sử hình thành và phát triển 4.1.1 Thành phần hĩa học và thành phần khống vật của XM Po 4.1.2 Sản xuất xi măng Po 4.1.3 Quá trình đơng kết và rắn chắc của XM Po 4.1.4 Thành phần và cấu trúc của đá xi măng 4.1.5 Tính chất các khống vật và các hệ số chất lượng xi măng 4.1.6 Các tính chất của XM Po 4.1.7 Xâm thực XM Po và biện pháp đề phịng 4.1.8 Sử dụng và bảo quản XM Po 4-2. PHỤ GIA 4.2.1 Phụ gia khống vật họat tính 4.2.2 Phụ gia khống vật trơ 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC
  3. 4-1. XI MĂNG POOCLĂNG (TCVN2682-1999) PC40 Portland Cement 40MPa=40N/mm2 =400kG/cm2=400daN/cm2 XI MĂNG POOCLĂNG MÁC 40 HOẶC 400
  4. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN  Xi măng pooclăng chính thức đi vào lịch sử vào ngày 21/10/1824 khi Joseph Aspdin được cấp bằng sáng chế cho sản phẩm mà ơng sản xuất bằng cách nung hỗn hợp gồm 3 phần đá vơi và một phần đất sét, đĩ là một loại vật liệu rắn chắc cĩ màu xám giống như loại đá ở đảo Portland thuộc miền Nam nước Anh, 20 năm sau, Isaac Charles Johnson đẩy thêm một bước nữa bằng cách nâng cao nhiệt độ nung tới mức làm nĩng chảy một phần nguyên liệu trước khi kết khối thành “clinker”.  Xi măng là loại vật liệu kết dính rắn trong nước, với các ưu điểm: +) Rắn chắc nhanh, cường độ cao +) Nguyên liệu sản xuất cĩ sẵn ở nhiều nơi, trữ lượng lớn. +) Khả năng chống cháy tốt  Từ khi ra đời đến nay, với sự phát triển, xi măng đã trở thành một loại vật liệu chủ yếu trong xây dựng cơ bản trên khắp thế giới. Vào năm 2010, sản lượng xi măng của thế giới ước đạt 3,3 tỉ tấn, trong đĩ 3 nước sản xuất xi măng nhiều nhất là Trung Quốc với 1,8 tỉ tấn, Ấn Độ 220 triệu tấn, Hoa kỳ 63,5 triệu tấn.
  5. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN  Ngành sản xuất xi măng ở nước ta đã được hình thành từ rất sớm, bắt đầu bằng việc xây dựng nhà máy xi măng Hải Phịng vào ngày 25/12/1889.  Một thế kỷ trước đây xi măng Việt Nam mới chỉ cĩ một thương hiệu con Rồng nhưng đã nổi tiếng ở trong nước và một số vùng Viễn Đơng, Vlađivostoc (LB Nga), JAWA (Inđơnêxia), Singapore, Hoa Nam (Trung Quốc) Sau ngày giải phĩng miền Nam, năm 1975 lại cĩ thêm thương hiệu xi măng Hà Tiên, đến nay ngành xi măng nước ta đã cĩ thêm hàng loạt nhà máy xi măng mới được xây dựng.  Sản lượng xi măng của nước ta hiện nay ước đạt hơn 55 triệu tấn/năm, một số nhà máy sản xuất xi măng lớn như: Xi măng Vicem Hà Tiên (8 triệu tấn/năm), Xi măng Nghi Sơn (4,3 triệu tấn/năm), Xi măng Bỉm Sơn (3,8 triệu tấn/năm), Xi măng Cẩm Phả (2,3 triệu tấn/năm), Xi măng Tam Điệp (1,4 triệu tấn/năm)
  6. 4.1.1 Thành phần hĩa học và thành phần khống vật của XM Po  Thành phần hĩa học: Xi măng pooclăng cĩ chất lượng tốt, yêu cầu thành phần hĩa học như sau: CaO: 60-67%; SiO : 21-27% 2 95-97% Al2O3: 4-7%; Fe2O3: 2-5% Ngồi ra trong xi măng cịn cĩ các ơxít MgO, SO3, Na2O,K2O chiếm tỷ lệ khơng lớn, cần khống chế tỷ lệ MgO<5%, SO3<3% để khơng cĩ hại đến chất lượng xi măng. Thành phần hĩa học của xi măng thay đổi thì tính chất của xi măng cũng thay đổi.  Tác dụng của các thành phần hĩa học trong xi măng: +) CaO: là thành phần chủ yếu, khi lượng CaO vừa đủ tác dụng với SiO2,Al2O3,Fe2O3 tạo thành các khống, xi măng sẽ cĩ cường độ cao. Nếu CaO quá nhiều (SiO2 ít đi tương đối) sẽ lung luyện khĩ, tốn nhiên liệu, giảm tuổi thọ của lị, dư CaO tự do sẽ làm xi măng dễ bị ăn mịn (CaO+H20 Ca(OH)2 làm thể tích tăng dẫn đến cấu kiện bị nứt, ngược lại ít CaO thì chất lượng xi măng kém.
  7. 4.1.1 Thành phần hĩa học và thành phần khống vật của XM Po  Tác dụng của các thành phần hĩa học trong xi măng: +) SiO2 : là thành phần quan trọng, tỉ lệ SiO2 lớn thì thời gian ninh kết của xi măng kéo dài và khơng đủ CaO để tác dụng với chất khác nên clanhke dễ bị tã thành bột, hạ thấp sản lượng, cường độ xi măng giảm. Nếu SiO2 quá ít thì hàm lượng C3S giảm làm giảm cường độ của xi măng. +) Al2O3: cĩ tác dụng làm cho thời gian ninh kết và rắn chắc của xi măng nhanh hơn. Nếu Al2O3 quá nhiều thì nhiệt độ nung sẽ cao, thời gian ninh kết nhanh nhưng cường độ giảm, nhiệt thủy hĩa lớn dễ gây ứng suất nhiệt, dễ gây ăn mịn sunfat. +) Fe2O3: cĩ tác dụng làm giảm nhiệt độ nung clanhke, tăng độ bền trong mơi trường xâm thực. Nếu Fe2O3 quá nhiều nhiệt độ nung giảm nhưng chất lượng xi măng khơng cao. Nếu Fe2O3 quá ít, khĩ nung, tốn nhiều than, sản lượng xi măng giảm. +) MgO: là thành phần cĩ hại cho xi măng, thường ở dạng tự do. Khi bị nung quá 1450oC thì MgO bị già lửa, thủy hĩa chậm, khi thủy hĩa thể tích tăng gây nứt nẻ cơng trình.
  8. 4.1.1 Thành phần hĩa học và thành phần khống vật của XM Po  Thành phần khống vật: Clanhke gồm 4 khống vật chủ yếu - Silicat tricanxi : 3CaO.SiO2 (C3S) : 37-60% - Silicat bicanxi : 2CaO.SiO2 (C2S) : 15-37% - Aluminat tricanxi : 3CaO.Al2O3 (C3A) : 7-15% - Fero aluminat tricanxi : 4CaO. Al2O3.Fe2O3 (C4AF) : 10-18% Tỉ lệ các thành phần khống vật thay đổi ngồi các giới hạn sẽ tạo ra các loại xi măng cĩ tên gọi khác nhau. +) C3S (alit): Đây là thành phần chủ yếu, quan trọng nhất, quyết định tính chất của xi măng. Tốc độ thủy hĩa khá nhanh, nhiệt thủy hĩa tương đối lớn, ít co thể tích, phát triển cường độ lớn nhất. Nếu %C3S tăng thì xi măng rắn chắc nhanh, cường độ cao, tỏa nhiều nhiệt. Khi C3S>60% và C2S 37% và C3S<37% ta cĩ xi măng belit.
  9. 4.1.1 Thành phần hĩa học và thành phần khống vật của XM Po  Thành phần khống vật: Clanhke gồm 4 khống vật chủ yếu +) C3A (aluminat): Tốc độ thủy hĩa rất nhanh, nhiệt thủy hĩa lớn, ngưng kết rất nhanh, nhưng phát triển cường độ kém nhất trong 4 khống. C3A dễ bị ăn mịn sunfat nên xi măng bền sunfat cĩ tỉ lệ C3A 15% và C4AF 18% và C3A C3S> C4AF> C2S Ngồi ra cịn cĩ các thành phần khống phụ: MgO tự do <4,5%, CaO tự do <0,5%, SO3<3%, (Na2O+0,658K2O)<0,6%
  10. 4.1.2 Sản xuất xi măng pooclăng  4.1.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu và nhiên liệu Nguyên liệu: +) Đá vơi: cĩ tỷ lệ CaCO3 > 75%, theo kinh nghiệm để sản xuất 1 tấn xi măng cần 1,3 tấn đá vơi. +) Đất sét : yêu cầu hạt đều, mịn, khơng lẫn cát, sạn, ít tạp chất, hàm lượng SiO2= 50 ÷58% +) Quặng sắt: cĩ tỷ lệ Fe2O3 > 40%, chỉ dùng khi đất sét thiếu % Fe2O3 +) Thạch cao: yêu cầu tỷ lệ CaSO4.2H2O > 80%, lượng dùng từ 3-5% so với lượng xi măng, cho vào ở giai đoạn nghiền clanhke. Ngồi ra người ta cịn chuẩn bị các loại phụ gia khống vật hoạt tính, phụ gia trơ để cải thiện một số tính chất của xi măng để thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật khác nhau Nhiên liệu: +) Khí thiên nhiên, dầu mazut, than đá +) Chi phí nhiên liệu chiếm khoảng 25% giá thành xi măng
  11. 4.1.2 Sản xuất xi măng pooclăng  4.1.2.2 Chế tạo vật liệu sống Đá vơi được đập vụn thành cỡ 1-2cm rồi nghiền với đất sét và quặng sắt theo một tỉ lệ nhất định tạo thành hỗn hợp đồng đều gọi là vật liệu sống. Cĩ 2 phương pháp chế tạo vật liệu sống: Phương pháp khơ: Vật liệu sống được nghiền và sấy đồng thời đến độ ẩm 1-2% trong máy nghiền bi. +) Ưu điểm: chi phí nhiên liệu thấp, thiết bị đơn giản +) Nhược điểm: khĩ trộn đều và khĩ khống chế chất lượng xi măng Phương pháp ướt: Vật liệu sống được nghiền với nước trong máy nghiền bi tạo thành hỗn hợp bùn nhão với 35- 40% nước cho đến khi đạt được độ mịn yêu cầu. Sau đĩ hỗn hợp được bơm vào bể chứa để kiểm tra và điều chỉnh thành phần trước khi cho vào lị nung. +) Ưu điểm: khơng bụi, dễ nghiền và trộn được đều +) Nhược điểm: tốn nhiên liệu và chỉ dùng dùng được cho lị quay
  12. 4.1.2 Sản xuất xi măng pooclăng  4.1.2.3 Nung vật liệu sống a) Lị nung: Sau khi chế tạo xong vật liệu sống, vật liệu được cho vào lị nung, cĩ 2 loại lị: Lị đứng: +) Ưu điểm: Xây dựng đơn giản, ít thiết bị, thích hợp cho sản xuất xi măng địa phương +) Nhược điểm: nung chậm, năng suất và phẩm chất khơng cao Lị quay: Là một hình trụ dài, vỏ bằng thép dày, phía trong cĩ gạch lĩt chịu lửa, đường kính từ 3-7m, dài từ 85-250m, cơng suất từ vài trăm đến vài nghìn tấn clanhke mỗi ngày. Lị quay đặt hơi dốc so với mặt phẳng nằm ngang 1 gĩc = 3-4o, tốc độ quay 0,5-1,4 vịng/phút Lị quay làm việc theo nguyên tắc ngược dịng, hỗn hợp nguyên liệu được đưa vào từ đầu cao, khí nĩng được phun vào từ đầu thấp. Sự thay đổi của vật liệu sống trong lị nung là một quá trình phức tạp.
  13. Nung vật liệu sống bằng lị quay Nung vật liệu sống bằng lị đứng
  14. 4.1.2 Sản xuất xi măng pooclăng  4.1.2.3 Nung vật liệu sống b) Quá trình diễn biến hĩa lý trong lị nung - Vùng 1 (Vùng bay hơi) 70-200oC: Nước tự do bay hơi, chất hữu cơ bắt đầu cháy - Vùng 2 (Vùng đốt nĩng) 200-700oC: Chiếm 50-60% chiều dài của lị. Các chất hữu cơ cháy hết, nước hĩa học trong đất sét tách ra bốc hơi, các phản ứng phân giải bắt đầu xảy ra: Al2O3.2SiO2.2H2O Al2O3.2SiO2 + 2H2O - Vùng 3 (Vùng canxi hĩa) 700-1100oC: Chiếm 20-23% chiều dài của lị. Cao lanh khan và cacbonat canxi bị phân giải, khống sét khan bị phân giải nên vùng này tiêu tốn nhiều nhiệt lượng nhất. Al2O3.2SiO2 Al2O3 + 2SiO2 CaCO3 CaO + CO2 – 42,52 Kcal 2CaO + SiO2 2CaO.SiO2 (C2S) – (Một phần) CaO + Al2O3 CaO.Al2O3 (CA) CaO + Fe2O3 CaO.Fe2O3 (CF)
  15. 4.1.2 Sản xuất xi măng pooclăng  4.1.2.3 Nung vật liệu sống b) Quá trình diễn biến hĩa lý trong lị nung - Vùng 4 (Vùng phĩng nhiệt) 1100-1250oC: Chiếm 5-7% chiều dài lị, xảy ra các phản ứng ở pha rắn, các phản ứng đều tỏa nhiệt. 2CaO + SiO2 2CaO.SiO2 (C2S) – (Tồn bộ) 2CaO + CaO.Al2O3 3CaO.Al2O3 (C3A) 3CaO.Al2O3 + CaO.Fe2O3 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF) - Vùng 5 (Vùng kết khối) 1300-1470-1300oC: Chiếm 10-15% chiều dài lị, ở giai đoạn đầu các khống C3A, C4AF chảy ra, khi nhiệt độ đạt cao nhất C2S phản ứng với CaO tự do thành C3S: CaO + 2CaO.SiO2 3CaO.SiO2 (C3S) o - Ra khỏi vùng kết khối nhiệt độ giảm xuống 1300 C, từ dung dịch lỏng các khống C3A, C4AF, MgO kết tinh lại. - Tại vùng làm nguội 1300-100oC: cấu trúc và thành phần clanhke được hình thành hồn tồn và dần hồn thiện thêm. - Sản phẩm ra lị là clanhke dạng hạt màu vàng xẫm, được làm nguội đến 100oC rồi chuyển về kho chứa bằng băng chuyền.
  16. 4.1.2 Sản xuất xi măng pooclăng  4.1.2.4 Nghiền clanhke: - Clanhke ra lị cần được ủ trong kho từ 10-20 ngày để cho nguội hẳn và CaOTD trong clanhke hút ẩm trong khơng khí tạo thành Ca(OH)2 làm cho xi măng dễ nghiền và khi sử dụng tránh được hiện tượng mất ổn định thể tích. - Clanhke được nghiền bằng máy nghiền bi, khi nghiền người ta cho thêm từ 2-5% thạch cao sống để kéo dài thời gian ninh kết của xi măng và 10-15% phụ gia khống vật hoạt tính như puzolan hoặc xỉ quặng lị cao dạng hạt để tăng sản lượng và độ bền nước của xi măng. - Sau khi nghiền ở nhiệt độ 80-120oC, xi măng được chuyển về kho và lưu lại, khi nguội CaO cịn sĩt tả hết mới đĩng bao xuất xưởng.
  17. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG Xe ben Xe xúc Bãi khai thác 1.KHAI THÁC 2. VẬN CHUYỂN ĐẬP-NGHIỀN-SÀNG KHO NGUYÊN transporteur LIỆU 3. ĐẬP NGHIỀN VÀ VẬN CHUYỂN Kho nguyên Nghiền liệu Băng tải Bột phối liệu
  18. QUY TRÌNH CƠNG 4.NGHỆ NUNG SẢN XUẤT XI MĂNG Nung trước Lò nung Làm lạnh nhanh clinker Phụ gia Kho chứa clinker Máy nghiền bi 5. NGHIỀN silos Xuất xưởng Đóng bao 6. LÀM NGUỘI, ĐÓNG BAO, XUẤT XƯỞNG
  19. 4.1.3 Quá trình đơng kết và rắn chắc của xi măng pooclăng Khi trộn xi măng với nước, được một loại hồ dẻo, hồ đơng đặc dần và rắn chắc thành đá xi măng. Ở điều kiện nhiệt độ thích hợp, đá xi măng phát triển cường độ khơng ngừng, lúc đầu nhanh, sau chậm dần, kéo dài hàng chục năm. Theo Baykov-Rebinder quá trình rắn chắc của xi măng được chia làm 3 giai đoạn:  4.1.3.1 Giai đoạn hịa tan Các thành phần khống của clanhke: C3S,C2S,C3A,C4AF sẽ tác dụng với nước theo các phản ứng thủy phân thủy hĩa sau: - C3S + mH2O C2S(m-1)H2O + Ca(OH)2 (Dễ tan) - C2S + nH2O C2SnH2O (C2SHn) (ít tan) - C3A + 6H2O C3A6H2O (C3AH6) (Dễ tan) - C4AF + pH2O C3A6H2O + CF(p-6) H2O - C3AH6 + 3(CaSO4.2H2O) + 19H2O C3A.3CaSO4.31H2O (Etrigite – Kết tủa, nở thể tích)
  20. 4.1.3 Quá trình đơng kết và rắn chắc của xi măng pooclăng  4.1.3.2 Giai đoạn hĩa keo: - Khi dung dịch bão hịa Ca(OH)2, 3CaO.Al2O3.6H2O khơng tan nữa mà ở dạng keo - Các sản phẩm etrigite như 2CaO.SiO2.mH2O vốn khơng tan nên vẫn tồn tại ở dạng keo phân tán. Khi nước bay hơi, nước phản ứng với xi măng làm thể keo khơng ngừng tăng lên, vữa xi măng mất dần tính dẻo dần đơng đặc nhưng chưa cĩ cường độ.  4.1.3.3 Giai đoạn kết tinh: - Nước tự do bay hơi dần, các sản phẩm tạo ra càng nhiều, kết tinh lại thành tinh thể, do đĩ cường độ xi măng dần tăng rõ rệt. - Khống 2CaO.SiO2.mH2O chuyển sang kết tinh làm cường độ xi măng tăng dần. - Các hiện tượng hịa tan, hĩa keo, kết tinh của vữa xi măng xảy ra xen kẽ nối tiếp lẫn nhau cho đến khi tồn bộ các hạt xi măng thủy phân và thủy hĩa hết.
  21. Tĩm tắt quá trình rắn chắc của xi măng
  22. 4.1.4 Thành phần và cấu trúc của đá xi măng  Đá xi măng cĩ cấu tạo rắn chắc, đặc khít, phức tạp với cấu trúc vi mơ khơng đồng nhất. Mức thuỷ hố cao và độ đặc chắc cao của đá xi măng làm tăng cường độ của xi măng.  Thành phần của đá xi măng gồm: +) Các sản phẩm thủy hĩa của xi măng: - Thành phần cấu trúc dạng gel của C2SHn (cĩ tính keo nhớt): Cấu trúc gel là cấu trúc bao gồm các mầm tinh thể được bọc một lớp nước hấp phụ liên kết với nhau thành từng chuỗi. Các chuỗi này liên kết với nhau thành mạng lưới khơng gian, mắt lưới chứa đầy nước. Các mầm tinh thể này sẽ phát triển dần lên thành các tinh thể nhưng với tốc độ rất chậm. - Thành phần cấu trúc tinh thể: Được tạo nên từ các mầm tinh thể của Ca(OH)2, C3AH6, C2SHn, C3A.3CaSO4.31H2O +) Phần xi măng chưa thủy hĩa: Độ lớn trung bình của các hạt xi măng là 40m, sau 6-12 tháng thủy hĩa được 10-15m, phần cịn lại khơng tham gia vào quá trình rắn chắc và hình thành trong cấu trúc đá xi măng +) Các loại lỗ rỗng - Lỗ rỗng gel do nước hấp phụ bay hơi - Lỗ rỗng mao quản do nước tự do bay hơi để lại - lỗ rỗng do khí cuốn vào khi nhào trộn
  23. TÁC DỤNG CỦA THẠCH CAO  Nếu khơng pha thạch cao: Hồ xi măng pooclăng là một hệ keo gồm những hạt silicat mang điện tích âm đẩy nhau làm khĩ hình thành hiện tượng đơng kết. Nhưng trong hồ xi +3 măng pooclăng lại cĩ thành phần C3AH6 dễ tan phân ly ra ion AL đĩng vai trị tích cực làm ion keo tụ cĩ nhiệm vụ khử điện tích âm của các hạt keo làm cho các hạt keo hút nhau và hiện tượng keo tụ được tiến hành nhanh làm cho hồ xi măng đơng kết nhanh.  Khi pha thạch cao vào: C3AH6 + 3(CaSO4.2H2O) + 19H2O C3A.3CaSO4.31H2O (Kết tủa, thể tích tăng) Làm cho nồng độ ion AL+3 giảm xuống, làm giảm lượng keo tụ do đĩ kéo dài thời gian đơng kết của xi măng. Ngồi ra tinh thể thạch cao cịn đĩng vai trị tạo bộ khung cấu trúc ban đầu để các khống khác kết tinh.
  24. 4.1.5 Tính chất các khống vật và các hệ số chất lượng xi măng  4.1.5.1 Tính chất các khống vật: a, Tốc độ thủy hĩa: Biểu thị bằng phần trăm lượng nước liên kết hĩa học, đánh giá được tốc độ đơng kết của xi măng. b, Nhiệt thủy hĩa: Lượng nhiệt tỏa ra khi các khống vật xi măng phản ứng với nước c, Khả năng phát triển cường độ: Khả năng chịu lực khi các khống vật đĩng rắn
  25. 4.1.5 Tính chất các khống vật và các hệ số chất lượng xi măng  4.1.5.2 Các hệ số chất lượng của xi măng: %SiO %(C S C S) 1. Hệ số silic (n = 1,7 - 3,5): n 2 3 2 %(Al2O3 Fe2O3 ) %(C3 A C4AF) %Al O %C A 2. Hệ số nhơm (p = 1-3): p 2 3 3 %Fe2O3 %C4 AF 3. Hệ số bão hịa vơi (KH = 0,82-0,95): %CaO (1.65%Al O 0.35%Fe O 0.7%SO )  2 3 2 3 3 %(C3S C2S) KH gt 2.8%SiO2 %C3S
  26. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.1 Khối lượng riêng, khối lượng thể tích Po 3 +) Khối lượng riêng a = 3,05 - 3,2 g/cm Po - Tỷ lệ C4AF cao thì a lớn (vì cĩ nhiều Fe2O3 nặng) Po - Nhiệt độ nung cao thì a lớn (sản phẩm chảy ra và kết tảng) Po - Xi măng cất trữ lâu ngày a giảm (Vì trở thành CSH, CAH mà nước thì nhẹ hơn) Po - Pha phụ gia trơ hoặc PGKV hoạt tính a giảm (Vì PG nhẹ hơn) Po 3 +) Khối lượng thể tích o = 1,3g/cm – trạng thái xốp Po 3 o = 1,7g/cm – trạng thái lèn chặt Po - Xi măng cất trữ lâu ngày o tăng (Vì nĩ hút ẩm vào các lỗ rỗng) Po - Phụ thuộc vào độ mịn, xi măng càng mịn thì độ rỗng càng lớn nên o càng bé và ngược lại
  27. Xác định khối lượng thể tích của bột xi măng (TCVN 4030-1985): Phễu tiêu chuẩn 1.Miệng phễu; 2. Nắp đĩng mở; 3.Giá đỡ ; 4.Ống đong; 5.Bệ đỡ.
  28. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.2 Độ mịn Biểu thị mức độ nghiền nhỏ của các hạt xi măng +) Cĩ hai cách biểu thị độ mịn - Biểu thị bằng lượng sĩt trên sàng No008 (0,08mm - 80m) - 4900 lỗ/cm2, yêu cầu <15% - Biểu thị bằng tỷ diện tích: tổng diện tích bề mặt các hạt của một đơn vị khối lượng xi măng, yêu cầu tỷ diện tích 2500-3000 cm2/g. +) Ảnh hưởng của độ mịn đến tính chất của xi măng: - Xi măng càng mịn thì diện tích tiếp xúc giữa khống vật của xi măng và nước càng nhiều, tốc độ thủy hĩa với nước càng nhanh, thời gian đơng kết càng ngắn, tốc độ rắn chắc cũng tăng lên, tính giữ nước tốt và cường độ cao, nhiệt thủy hĩa lớn. - Tuy nhiên độ mịn đến một giới hạn nào đĩ thì lại ảnh hưởng đến cường độ, vì lúc này lượng nước tự do trong hồ xi măng quá lớn, sau khi bay hơi để lại nhiều lỗ rỗng làm đá xi măng kém đặc chắc.
  29. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.3 Lượng nước tiêu chuẩn: Là lượng nước cần thiết (tính bằng % so với lượng xi măng) để cho hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn. +) Cách xác định: được xác định thử dần bằng dụng cụ kim Vica đường kính D=10mm Lượng nước tiêu chuẩn của xi măng pooclăng biến động trong khoảng 24-30%. +) Các yếu tố ảnh hưởng: - Thành phần khống vật: xi măng chứa nhiều C3A thì LNTC cao, nhiều C2S thì LNTC thấp - Độ mịn càng cao thì LNTC càng lớn - Phụ gia: xi măng cĩ pha PGKV hoạt tính LNTC cao, pha PG hĩa dẻo thì LNTC thấp +) Ứng dụng: - Xác định thời gian đơng kết của xi măng - Cường độ của xi măng - Độ ổn định thể tích
  30. Xác định độ dẻo tiêu chuẩn (lượng nước tiêu chuẩn) của hồ xi măng và thời gian đơng kết của hồ xi măng (TCVN 6017-1995) Dụng cụ Vika để xác định độ dẻo tiêu chuẩn và thời gian đơng kết của ximăng a) Xác định độ dẻo tiêu chuẩn (lượng nước tiêu chuẩn) b) Xác định thời gian bắt đầu và kết thúc đơng kết
  31. DỤNG CỤ GIÁ CẮM KIM VIKA DÙNG CHO TN XÁC ĐỊNH LNTC VÀ THỜI GIAN ĐƠNG KẾT CỦA XI MĂNG Gi¸ c¾m kim VIkA kim VIkA d=1cm kim VIkA d=1,13mm
  32. DỤNG CỤ GIÁ CẮM KIM VIKA DÙNG CHO TN XÁC ĐỊNH LNTC VÀ THỜI GIAN ĐƠNG KẾT CỦA XI MĂNG
  33. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.4 Thời gian đơng kết của xi măng: Sau khi nhào trộn xi măng với nước, hồ xi măng mất dần tính dẻo, ngày càng đặc sệt lại, chuyển dần sang trạng thái đơng đặc và rắn chắc. Quá trình này diễn ra nhanh hay chậm được biểu thị bằng thời gian đơng kết. a) Thời gian bắt đầu đơng kết: là khoảng thời gian kể từ khi đổ nước (LNTC) nhào trộn với xi măng cho đến khi hồ xi măng bắt đầu đơng kết, lúc này hồ xi măng mất dần tính dẻo và xuất hiện trạng thái đơng keo. Kim vica cắm vào hồ xi măng cách đáy 1-2mm (TCVN6017-1995) - Yêu cầu: Tbđ >45 phút để đủ thời gian cho các khâu cần thiết cho thi cơng các loại vật liệu cĩ sử dụng xi măng. Thơng thường Tbđ = 1h30’-2h30’ b) Thời gian kết thúc đơng kết: là khoảng thời gian kể từ khi đổ nước (LNTC) nhào trộn với xi măng cho đến khi hồ xi măng kết thúc đơng kết và chuyển sang kết tinh, bắt đầu cĩ cường độ.Kim vica cắm sâu 1-2mm - Yêu cầu: Tcc <10 giờ để tăng tốc độ thi cơng, nâng cao hiệu suất sử dụng ván khuơn, bốc dỡ cấu kiện đúc sẵn, giải phĩng hiện trường. Thơng thường Tcc = 3h30’-5h30’ Xác định Tbđ , Tcc bằng thí nghiệm cắm kim vica cĩ đường kính D=1,13mm
  34. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.4 Thời gian đơng kết của xi măng: c) Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đơng kết của xi măng: - TP khống vật: Xi măng cĩ C3A lớn đơng kết nhanh, C2S lớn đơng kết chậm - Độ mịn: xi măng càng mịn đơng kết càng nhanh - Phụ gia: + Phụ gia kéo dài thời gian đơng kết của xi măng: Thạch cao, NaNO3, PGKVHT, PG hĩa dẻo + Phụ gia rút ngắn thời gian đơng kết của xi măng: Na2CO3, HCl, NaCl, CaCl2 - Lượng nước trộn: Tỷ lệ N/X cao xi măng đơng kết chậm - Nhiệt độ mơi trường: + Nhiệt độ khơng khí xung quanh cao xi măng đơng kết nhanh và ngược lại + Từ 00C trở xuống hồ xi măng khơng đơng kết, khi đĩ muốn đơng kết phải sử dụng các chất điện ly như CaCl2, NaCl ( Các chất này làm cho nhiệt độ đĩng băng giảm xuống)
  35. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.5 Hiện tượng mất ổn định thể tích: - Hiện tượng mất ổn định thể tích của xi măng: xảy ra khi cĩ phản ứng hĩa học xảy ra chậm tạo ra sản phẩm nở thể tích. Sự nở thể tích khơng đều hoặc quá lớn sẽ gây rạn nứt làm giảm cường độ, độ bền của đá xi măng. - Nguyên nhân: Trong xi măng cĩ CaO và MgO tự do, già lửa (1470oC),thủy hĩa chậm (sau khi hồ xi măng đơng kết) tạo ra sản phẩm nở thể tích: CaO + H2O Ca(OH)2 MgO + H2O Mg(OH)2 - Lượng muối sunphat trong xi măng nhiều (do lượng thạch cao nhiều) thì một phần muối C3A.3CaSO431H2O (cĩ tính nở thể tích) sẽ sinh ra sau khi hồ xi măng đơng kết gây nứt: C3AH6+3(CaSO4.H2O)+19H2O C3A.3CaSO4.31H2O Để đảm bảo xi măng ổn định thể tích, người ta quy định CaO <0,5%, MgO<4,5%, SO3<3% - Khi biết xi măng khơng ổn định thể tích thì nên lưu lại một thời gian mới đem sử dụng
  36. Xác định tính ổn định thể tích của xi măng (TCVN 6017-1995) Xi măng cần phải ổn định thể tích, để khơng bị biến dạng và nứt nẻ. Muốn xác định tính ổn định thể tích của xi măng, phải làm cho CaO tự do, MgO tự do và sunfoaluminat thủy hĩa triệt để, rồi mới xem mẫu xi măng cĩ bị biến dạng, nứt nẻ khơng. Dùng Vành khâu Lơsatơliê để xác định. Vành khâu Lơsatơliê 1. Vành khâu; 2. Tấm kính; 3.Càng khuơn.
  37. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.6 Tính co nở thể tích: - Hiện tượng co nở thể tích khi hồ xi măng đĩng rắn thành đá xi măng: Khi trộn XM với nước hình thành hồ XM, một phần nước sẽ tác dụng với KVXM tạo thành nước kết tinh và nước hấp phụ (trong cấu trúc gel), phần cịn lại ở dạng tự do. Khi hồ XM đĩng rắn thành đá XM, nước tự do và tiếp theo là nước hấp phụ sẽ bay hơi gây ra hiện tượng co thể tích (co khơ, co mềm). Nếu tiếp tục cho đá XM ngâm vào trong nước, nước tự do vào lỗ rỗng khơng làm nở thể tích, nhưng màng nước hấp phụ sẽ dày lên làm đá XM nở thể tích. Mức độ nở nhỏ hơn mức độ co nhiều. - Tác hại của hiện tượng co nở thể tích: + Với hiện tượng co khơ thì ở mặt ngồi cơng trình do tiếp xúc với mơi trường khơng khí nước bốc hơi nhanh hơn nên co nhiều hơn so với bên trong gây rạn nứt mặt ngồi. + Với cơng trình làm việc trong mơi trường mực nước thay đổi nhiều thì hiện tượng co thể tích liên tiếp dễ làm cho cơng trình kém bền, chĩng bị hư hỏng. + Với kết cấu bê tơng khối lớn, sự co ngĩt làm giảm khả năng liên kết giữa 2 lớp bê tơng đổ kế tiếp nhau - Biện pháp: giữ ẩm mơi trường xung quanh đủ lớn bằng cách tưới nước hoặc phủ lên bề mặt kết cấu cơng trình các vật liệu được làm ẩm để hạn chế sự bay hơi nước từ kết cấu ra mơi trường.
  38. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.7 Nhiệt thủy hĩa: Là lượng nhiệt tỏa ra khi các TPKV của XM tác dụng với nước. Lượng nhiệt phát ra nhiều hay ít phụ thuộc vào các TPKV của XM, độ mịn của XM, thời gian bảo quản, lượng nước pha trộn, lượng phụ gia cho vào Lượng nhiệt phát ra trong những ngày đầu lớn, về sau giảm dần. Ảnh hưởng của nhiệt lượng: +) Với KCBT thanh mảnh: Mùa đơng: nhiệt độ mơi trường thấp thì nhiệt lượng tỏa ra cĩ lợi vì nĩ kích thích các phản ứng của XM với nước thực hiện nhanh hơn (To=15-20o thì cường độ XM phát triển bình thường, To<15o thì Rx phát triển chậm, To=0o nước đĩng băng, quá trình đơng kết dừng lại) Mùa hè: nhiệt độ mơi trường cao, nhiệt thủy hĩa từ khối cơng trình tỏa ra chậm, nhiệt độ khối cơng trình cao, nước bốc hơi nhiều gây ra nứt bê tơng. +) Với KCBT khối lớn: nhiệt lượng bên trong cao hơn bên ngồi gây chênh lệch nhiệt độ giữa lớp trong và lớp ngồi gây ra ứng suất kéo trong bê tơng dẫn đến nứt bê tơng. Biện pháp giảm nhiệt cho cơng trình bê tơng khối lớn: +) Thi cơng phân đoạn, dùng xi măng tỏa nhiệt thấp +) Giảm lượng xi măng dùng cho bê tơng, làm lạnh cốt liệu trước khi sử dụng +) Dùng các ống dẫn nước lạnh để hạ nhiệt độ bên trong cơng trình
  39. DỤNG CỤ ĐO TỶ DIỆN XI MĂNG DỤNG CỤ ĐO NHIỆT THỦY BẰNG PHƯƠNG PHÁP BLAIN HĨA CỦA XI MĂNG
  40. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.8 Cường độ của xi măng: Cường độ là một chỉ tiêu kỹ thuật rất quan trọng để đánh giá chất lượng xi măng Mác XM là giá trị quy ước được làm trịn từ trị số cường độ giới hạn trung bình của tổ mẫu vữa XM (Cĩ ít nhất 3 mẫu TN trở lên) xác định trong điều kiện tiêu chuẩn, được dưỡng hộ sau 28 ngày với nhiệt độ 27 ± 10C và độ ẩm > 90% (TCVN 6016-1995) a) Quan hệ giữa cường độ xi măng với thời gian: Cường độ XM phát triển nhanh trong những ngày đầu, càng về sau càng chậm dần. Thực 28 nghiệm cho thấy sau 3 ngày cường độ cĩ thể đạt 40-50%, sau 7 ngày 60-70% Rx , từ 7 ngày trở đi phát triển chậm dần và sau 28 ngày chậm rõ rệt. 28 Tuy nhiên trong điều kiện thuận lợi, cường độ sau một năm cĩ thể đạt 2-3 lần Rx 28 Người ta quy định lấy Rx để tính mác XM Sự phát triển cường độ của xi măng gần đúng theo quy luật logarit
  41. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.8 Cường độ của xi măng: b) Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ - TP khống vật: C3S nhiều Rx cao, C3A nhiều Rx thấp - Độ mịn: xi măng càng mịn thì cường độ càng cao - Lượng nước nhiều thì cường độ giảm vì LNLKHH =23-24% khối lượng xi măng, lượng nước cịn lại sẽ bay hơi để lại lỗ rỗng trong đá xi măng. - Thao tác thi cơng (thí nghiệm): trộn đều, đầm kỹ xi măng đặc chắc Rx cao - Bảo dưỡng: độ ẩm, nhiệt độ - Thời gian bảo quản xi măng
  42. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.8 Cường độ của xi măng: c) Phương pháp xác định kiểm tra mác xi măng Phương pháp khơ Phương pháp ướt TCVN 6016-1995 X:C (tiêu chuẩn) = 1:3 X:C (tiêu chuẩn) = 1:3 N=(P/4+1) % (X+C) N/X=0,5 (TCVN 6016-1995) Đúc 3 mẫu 7,07x7,07x7,07 (cm); Sau 28 Đúc 3 mẫu 4x4x16 (cm); Sau 28 ngày đem tb tb tb ngày đem nén -> Rn uốn Ru ; được 6 nửa đem nén Rn tb Đúc 6 mẫu số 8; Sau 28 ngày đem kéo Rk Đối chiếu bảng (4-4) – Tr111 > mác XM Đối chiếu bảng (4-3)-Tr111 > mác XM Phương pháp nhanh: (Phụ lục A – 14TCN67-2002) - Đúc 12 mẫu 2x2x2 cm - Giữ mẫu trong thùng dưỡng hộ ẩm (dưới cĩ nước và đậy kín, đảm bảo To=27 2 và độ ẩm 95- 100%) trong 20h. - 6 viên cho giữ nguyên trong thùng để thêm 4h rồi nén Ro (dưỡng hộ tự nhiên) - 6 viên cho vào thùng chưng, đun sơi cách thủy trong 4h rồi để nguội 1h Rch Hệ số hiệu 28 quả chưng hơi xi măng =Rch/Ro K (1,15-0,92) R =K x Rch
  43. Xác định cường độ chịu uốn và nén của đá xi măng (TCVN 6016-1995): *Xác định độ bền uốn *Xác định độ bền nén Sơ đồ đặt mẫu xi măng khi uốn KT mẫu: 40x40x160mm Sơ đồ đặt mẫu xi măng khi nén
  44. DẠNG MẪU KIỂM TRA MÁC XI MĂNG THEO PP KHƠ (KÉO MẪU SỐ 8 VÀ NÉN MẪU LẬP PHƯƠNG) VÀ PP ƯỚT (UỐN VÀ NÉN MẪU DẠNG THANH)
  45. THÍ NGHIỆM UỐN VÀ NÉN KIỂM TRA MÁC XI MĂNG THEO PHƯƠNG PHÁP ƯỚT
  46. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.9 Phản ứng xi măng – cốt liệu: a) Phản ứng kiềm - cốt liệu - Khi trong XM cĩ hàm lượng kiềm nhiều quá mức quy định và trong cốt liệu cĩ hàm lượng SiO2 vơ định hình sẽ sinh ra phản ứng kiềm – silic (kiềm – cốt liệu). Sản phẩm của phàn ứng là GEL canxi-kiềm-silic (CaO-Na2O-SiO2) trương nở gây nứt nẻ bê tơng. - Nếu trong cốt liệu cĩ SiO2 vơ định hình thì phải thí nghiệm kiểm tra khả năng sử dụng và nên ưu tiên dùng các biện pháp sau đây để phịng ngừa tác hại của phản ứng kiềm – cốt liệu: + Dùng XM cĩ tổng hàm lượng kiềm (Na2O +0,658K2O) 0,6% phải pha thêm hàm lượng Puzolan để hạn chế sự trương nở a) Phản ứng kiềm – đá cacbonat - Thường xảy ra khi bê tơng sử dụng đá dăm cacbonat khi các đá này bao gồm các tinh thể khống đơlơmit trong thành phần mịn của đất sét và canxi. Chúng phản ứng bằng cách phân hủy đơlơmit tạo thành Mg(OH)2 (nở thể tích) và các phản ứng gây nở phồng của thành phần đất sét. - Để hạn chế điều này người ta sử dụng xi măng cĩ hàm lượng kiềm thấp, cĩ thể <0,4%
  47. 4.1.6 Các tính chất của xi măng pooclăng  4.1.6.10 Lượng mất nước khi nung: a) Định nghĩa Biểu thị hàm lượng than (cacbon) cịn sĩt lại trong quá trình sản xuất xi măng b) Tác hại Các hạt này thường xốp, khơng cĩ khả năng hoạt tính nên làm giảm tính dính của xi măng c) Cách xác định: Nung mẫu thử ở nhiệt độ 950-10000C cho đến khi khối lượng khơng đổi, xác định khối lượng bị mất đi chính là lượng than cacbon vì C + O2 CO2 Đối với xi măng pooclăng: MKN<5%
  48. 4.1.7 Xâm thực xi măng pooclăng và các biện pháp đề phịng - Vật liệu xây dựng nĩi chung và bê tơng sử dụng CKD xi măng nĩi riêng ngồi yêu cầu về cường độ cịn cĩ yêu cầu về tính bền của vật liệu. Loại vật liệu này khi làm việc cĩ thể tiếp xúc với mơi trường khơng khí hoặc mơi trường nước (Sơng, suối, biển)-chịu sự tác động của các chất khí và chất lỏng lên các bộ phận cấu thành đá xi măng. - Khi xem xét loại bê tơng làm việc trong mơi trường nước hoặc chịu ảnh hưởng của mơi trường nước thì người ta nhận thấy là tính bền của nĩ giảm sút nhanh hơn so với mơi trường khơng khí. Nguyên nhân là do các cơng trình này chịu sự tác động của nước dưới nhiều hình thức khác nhau hay cịn gọi là các dạng xâm thực khác nhau. Bao gồm: + Xâm thực hĩa học + Xâm thực cơ học (dịng chảy, sĩng vỗ, thủy triều ) + Xâm thực sinh học (sinh vật biển sinh trưởng trong các lỗ rỗng của bê tơng làm nứt nẻ các cơng trình hoặc hút hết ơxy làm tăng nồng độ axit dẫn đến ăn mịn cốt thép) - Hai loại xâm thực sau thường xảy ra với cơng trình làm việc trong mơi trường biển, cịn loại xâm thực thứ nhất cĩ thể xảy ra khi các loại bê tơng làm việc trong mơi trường nước thơng thường nĩi chung.
  49. 4.1.7 Xâm thực xi măng pooclăng và các biện pháp đề phịng  4.1.7.1 Nguyên nhân gây ra xâm thực: Trong thực tế cĩ rất nhiều chất gây nên hiện tượng xâm thực đá XM, mặc dù các chất gây ăn mịn rất đa dạng nhưng dựa vào tác động của chúng cĩ thể chia làm hai nhĩm nguyên nhân: - Do đá xi măng cĩ một số thành phần khống dễ hồn tan (chủ yếu là Ca(OH)2 vào trong nước làm cho kết cấu bê tơng bị rỗng do đĩ cường độ và độ bền cơng trình giảm. - Do một số thành phần trong đá xi măng tác dụng hĩa học với một số chất trong nước sinh ra những hợp chất: + Hịa tan + Kết tủa nhưng nở thể tích gây rạn nứt bê tơng + Khơng cĩ khả năng kết dính, khơng cĩ cường độ - Khi cơng trình làm việc trong điều kiện cĩ áp lực nước, các cấu kiện bê tơng thi cơng khơng tốt hoặc kém đặc chắc thì sẽ bị xâm thực càng mạnh. - Hai nguyên nhân trên thường tồn tại đồng thời và ảnh hưởng lẫn nhau
  50. 4.1.7 Xâm thực xi măng pooclăng và các biện pháp đề phịng  4.1.7.2 Các dạng xâm thực: a) Xâm thực hịa tan (XT nước ngọt) - Nguyên nhân: Ca(OH)2 trong đá XM (do C3S thủy phân) bị hịa tan trong nước, quá trình hịa tan đến khi bão hịa thì dừng lại (nồng độ bão hịa là 1,3g CaO/1l nước ở 150C, trong khi muối ăn là 35,9g/100g ở 200C. - Nếu mơi trường nước tĩnh: Ca(OH)2 hịa tan vào nước một thời gian thì nước sẽ bão hịa vơi, cơng trình chỉ bị ăn mịn mặt ngồi, khơng gây nguy hiểm. Sau đĩ Ca(OH)2 cĩ thể tác dụng với CO2 trong nước tạo thành CaCO3 tan chậm hơn. Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O - Nếu mơi trường nước động: Ca(OH)2 tan ra sẽ bị nước cuốn trơi đi, do đĩ nước sẽ khơng bị bão hịa vơi và Ca(OH)2 tiếp tục bị hịa tan sâu vào bên trong làm cho khối bê tơng bị rỗng dẫn đến nguy cơ cơng trình bị phá hoại. - Trong mơi trường nước mềm cĩ chứa ít các chất tan như nước ngưng tụ, nước mưa, nước sơng, nước đầm lầy xâm thực hịa tan xảy ra mạnh. - - Trong mơi trường nước cĩ độ cứng lớn (Nồng độ HCO3 cao) thì hạn chế được xâm thực hịa tan vì lúc này xuất hiện phản ứng tạo CaCO3 tan chậm. Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 2CaCO3 + 2H2O
  51. 4.1.7 Xâm thực xi măng pooclăng và các biện pháp đề phịng  4.1.7.2 Các dạng xâm thực: CaCO3 được tạo ra cĩ độ hịa tan nhỏ hơn CaO 100 lần phủ lên bề mặt cơng trình một lớp vỏ rắn ngăn khơng cho nước thấm sâu vào bên trong bê tơng. b) Xâm thực CO2: Trong nước thiên nhiên bao giờ cũng tồn tại một lượng CO2 nhất định dưới dạng axit H2CO3 - Nếu lượng CO2 ít (vừa đủ cân bằng trạng thái) thì sẽ cĩ lợi vì: CO2 + Ca(OH)2 + H2O CaCO3 + 2H2O - Nếu lượng CO2 lớn (>15mg/l) thì bản thân CO2 lại hịa tan CaCO3 theo phản ứng : CO2 + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2 Mức độ hịa tan của Ca(HCO3)2 lớn hơn Ca(OH)2 nhiều lần làm cho hiện tượng mất vơi xảy ra nhanh hơn.
  52. 4.1.7 Xâm thực xi măng pooclăng và các biện pháp đề phịng  4.1.7.2 Các dạng xâm thực: c) Xâm thực sunphat Trong nước biển, ao, hồ, đầm lầy thường chứa một số muối sunphat. Các muối này phân ly trong -2 nước sinh ra ion SO4 gặp mơi trường cĩ Ca(OH)2 sẽ tạo ra CaSO4 : +2 -2 Ca + SO4 CaSO4 -2 - Nếu SO4 lớn (>250mg/l) thì xảy ra phản ứng: CaSO4 + 2H2O CaSO4.2H2O (Kết tủa, nở thể tích 2,1 lần Nứt nẻ) Loại xâm thực này gọi là xâm thực thạch cao. -2 - Nếu SO4 nhỏ) thì xảy ra phản ứng: CaSO4 + C3AH6 + 25H2O C3A.3CaSO4.31H2O (Kết tủa, nở thể tích 2,5 lần Nứt nẻ) Loại xâm thực này gọi là xâm thực sunfo. Nếu trong nước cĩ chứa Na2SO4 thì đầu tiên nĩ tác dụng với vơi sau đĩ mới tác dụng với etrigit: Na2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2NaOH
  53. 4.1.7 Xâm thực xi măng pooclăng và các biện pháp đề phịng  4.1.7.2 Các dạng xâm thực: d) Xâm thực axit Trong nước thải cơng nghiệp thường chứa một số loại axit như HCl, H2SO4 (pH<7) khi gặp Ca(OH)2 trong đá xi măng sẽ xảy ra phản ứng trung hịa: 2HCl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2H2O H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2H2O Sản phẩm tạo thành cĩ CaCl2: tan mạnh, CaSO4 gây xâm thực sunphat. e) Xâm thực Manhê Trong nước biển, nước ngầm cĩ thể chứa một số muối manhê như MgCl2, MgSO4 gặp mơi trường cĩ chứa Ca(OH)2 sẽ xảy ra các phản ứng: MgCl2 + Ca(OH)2 CaCl2 + Mg(OH)2 MgSO4 + Ca(OH)2 + 2H2O CaSO4.2H2O + Mg(OH)2 MgSO4 cịn tác dụng với C3AH6: MgSO4 + C3AH6 3CaSO4 + Al(OH) 3.3Mg(OH)2 Sản phẩm tạo ra cĩ CaCl2: tan mạnh, CaSO4.2H2O nở thể tich, Al(OH) 3 và Mg(OH)2 rời xốp, khơng cĩ khả năng kết dính.
  54. 4.1.7 Xâm thực xi măng pooclăng và các biện pháp đề phịng  4.1.7.3 Biện pháp ngăn ngừa xâm thực xi măng Pooclăng: a) Chọn loại xi măng thích hợp: - Bản chất của sự ăn mịn là do trong đá XM cĩ các thành phần CaO tự do, Ca(OH)2 do C3S thủy phân, C3AH6 do C3A thủy hĩa vì vậy muốn ngăn ngừa xâm thực phải chọn loại xi măng cĩ TPKV C3S và C3A thấp, tuy nhiên khi lượng C3S thấp thì cường độ xi măng cũng giảm nên phải cân nhắc kỹ giữa yêu cầu về cường độ và yêu cầu chống xâm thực để chọn loại XM thích hợp. - Với mơi trường cĩ tác dụng ăn mịn rõ rệt thì phải dùng các loại xi măng đặc biệt như XM bền sunphat, bền axit - Chọn loại XM cĩ pha PGKVHT như XM Po-Pu,Po-xỉ ít bị xâm thực trong mơi trường nước vì thành phần hoạt tính của phụ gia cĩ thể kết hợp với Ca(OH) 2 tạo thành những hợp chất bền trong mơi trường. xCa(OH)2 + ySiO2 + zH2O xCaO.ySiO2.zH2O mCa(OH)2 + nAl2O3 + qH2O mCaO.n Al2O3.qH2O - Để lựa chọn được loại xi măng thích hợp cĩ thể dựa vào kết quả phân tích mẫu nước sẽ sử dụng để trộn bê tơng và mẫu nước khu vực xây dựng cơng trình, tra bảng chọn loại XM
  55. 4.1.7 Xâm thực xi măng pooclăng và các biện pháp đề phịng  4.1.7.3 Biện pháp ngăn ngừa xâm thực xi măng Pooclăng: b) Cải thiện cấu trúc đá xi măng (trong bêtơng): - Chọn thành phần vật liệu hợp lý - Chọn tỷ lệ N/X nhỏ - Dùng phụ gia hĩa dẻo để giảm lượng nước nhào trộn - Thi cơng: đầm kỹ, đều - Bảo dưỡng: duy trì nhiệt độ, độ ẩm thích hợp c) Xử lý bề mặt cơng trình: - Sau khi xây dựng cơng trình xong quét lên mặt ngồi vật liệu ngăn nước như bitum, thủy tinh lỏng, vữa chống thấm, ốp vật liệu gốm. - Cacbonat hĩa mặt ngồi cơng trình bằng cách sau khi thi cơng xong cơng trình để ít nhất 2-3 tuần trong khơng khí cho Ca(OH)2 hút CO2 trong khơng khí tạo thành lớp vỏ CaCO3 phủ lên bề mặt cơng trình. d) Xử lý mơi trường nước: Sau khi xây dựng xong cơng trình, xếp các lớp đá vơi xung quanh để chống xâm thực axit, CO2
  56. 4.1.8 Sử dụng và bảo quản xi măng Pooclăng  4.1.8.1 Sử dụng: - Xi măng pooclăng là CKD rắn chắc nhanh, cường độ cao, cĩ thể sử dụng được trên khơ, trong đất, dưới nước, dùng để chế tạo bêtơng, bêtơng cốt thép, vữa, gạch - Khơng nên sử dụng XM Po cho các cơng trình làm việc trong mơi trường nước cĩ tác nhân gây xâm thực mạnh (Nếu sử dụng phải cĩ biện pháp ngăn ngừa) - Khơng nên sử dụng XM Po cho các cơng trình bêtơng khối lớn vì sẽ bị rạn nứt do ứng suất nhiệt gây ra. - Khơng nên sử dụng XM Po cho các cơng trình chịu nhiệt và chịu axit.  4.1.8.2 Bảo quản: - Tránh ẩm ướt, tránh tiếp xúc trực tiếp với nước vì XM hút ẩm sẽ vĩn cục làm kéo dài thời gian đơng kết của xi măng, cường độ xi măng giảm. - Khơng nên vận chuyển XM dưới trời mưa, bằng đường sơng nếu việc che chắn khơng tốt. - Cất giữ ở nơi cao ráo, kín giĩ, khơng bị giột - Xếp theo thứ tự để XM mang về trước dùng trước vì để lâu phẩm chất XM sẽ giảm. Để lâu 3 tháng Rx giảm 20%, 6 tháng Rx giảm 30% và 1 năm Rx giảm 40%
  57. 4-2. PHỤ GIA I. Định nghĩa: - Theo 14TCN103-1999 phụ gia là những sản phẩm khi trộn một lượng nhỏ với hỗn hợp bê tơng và vữa cĩ thể tạo ra sự biến đổi tính chất bê tơng và vữa theo hướng mong muốn. - Theo TC Mỹ, phụ gia được định nghĩa là một vật liệu khơng phải là nước, cốt liệu, xi măng được sử dụng như một thành phần của bê tơng hoặc vữa, được cho vào mẻ trộn trước hoặc sau khi trộn. Theo định nghĩa này PG được coi là thành phần thứ 5 ngang hàng với các thành phần khác trong bê tơng chứ khơng phải là chất phụ như chúng ta thường nghĩ và tỷ lệ của chúng trong bê tơng cĩ thể ít hoặc nhiều. - Theo TCVN 191-1996 : phụ gia là vật liệu ngồi chất kết dính, cốt liệu và nước được đưa vào sử dụng như là một thành phần của bê tơng và được đưa vào mẻ trộn trước hoặc trong lúc trộn nhằm cải thiện tính chất của hỗn hợp bê tơng tươi và bê tơng.
  58. 4-2. PHỤ GIA II. Phân loại: Dựa vào nguồn gốc và cơng dụng, phụ gia được phân chia làm 3 nhĩm lớn sau: +) Phụ gia hĩa học: dạng rắn hoặc dạng lỏng (Loại giảm nước và điều chỉnh thời gian đơng kết) Theo 14TCN103-1999, phụ gia hĩa học gồm 7 loại chủ yếu được ký hiệu bằng 7 chữ cái đầu tiên A,B,C,D,E,F,G. +) Phụ gia khống: dạng bột mịn (qua nghiền mịn hoặc tự nhiên) như: - Xỉ lị cao nghiền mịn, - Puzolan tự nhiên nghiền mịn - Tro bay, muội silic, bột đá +) Phụ gia cĩ tính năng khác: - Phụ gia chống thấm - Phụ gia trợ bơm - Phụ gia ức chế ăn mịn cốt thép - Phụ gia cuốn khí - Phụ gia gây nở - Phụ gia liên kết bê tơng cũ và bê tơng mới
  59. 4-2. PHỤ GIA III. Phụ gia khống vật:  Khái niệm Phụ gia khống vật là các khống tự nhiên hay nhân tạo, thường ở dạng bột (tự nhiên hoặc qua nghiền mịn), cĩ hoạt tính hoặc khơng cĩ hoạt tính Dùng trong sản xuất XM hoặc trong quá trình sản xuất bê tơng. Phụ gia khống vật được dùng để cải thiện một số tính chất thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật với các cơng trình khác nhau hoặc để tăng sản lượng, hạ giá thành.  Phân loại: Phụ gia khống vật hoạt tính Phụ gia khống vật trơ (phụ gia trơ hay phụ gia đầy) 4.2.1 Phụ gia khống vật hoạt tính  4.2.1.1 Định nghĩa: Là phụ gia mà khi trộn với xi măng thì trong quá trình đơng kết và rắn chắc các thành phần hoạt tính của nĩ (chủ yếu là SiO2 vơ định hình và một phần Al2O3) cĩ thể hút vơi Ca(OH) 2 hoặc tác dụng với thạch cao tạo thành sản phẩm bền trong mơi trường nước (hệ gel bền nước). Một số loại hay sử dụng: Xỉ hạt lị cao và Puzolan
  60. 4.2.1 Phụ gia khống vật hoạt tính Xỉ hạt lị cao Puzolan (Blast Furnace Granulated Slag) (Pozzolan) (1) (2) (3) - Là phế liệu của cơng nghiệp chế biến Cĩ hai loại: gang thép (Gang:C>2%, thép C Các loại đá trầm tích phong hĩa (đất đá ta nung quặng sắt trong lị cao, quặng sắt điatomit, đá bazan ở vùng mỏ Nghệ An) bị nĩng chảy, phần gang thép cĩ tỉ trọng lớn sẽ chìm xuống dưới, phần xỉ cĩ KLR -> Sản phẩm núi lửa như tro núi lửa, túp nhỏ nổi lên trên đem vớt ra và làm nguội núi lửa Nguồn + Nhân tạo (Các phụ gia cĩ hoạt tính gốc nhanh thành kết cấu dạng hạt gọi là xỉ hạt lị cao. Puzolan) - Nếu xỉ ra khỏi lị, để nguội dần một cách -> Đất sét nung non -Metacaolanh (Metal tự nhiên trong khơng khí thì sẽ kết tinh lại Kaolin-MK): Nung đất sét cĩ hàm lượng o o thành viên lớn ở dạng khống vật, khơng cao lanh lớn tới T =650-800 C sau đĩ cĩ khả năng hoạt tính khi sử dụng. nghiền mịn. Cao lanh phân giải thành SiO2 o o và Al2O3, nếu nung ở T 1400 thì thành gạch
  61. 4.2.1 Phụ gia khống vật hoạt tính Xỉ hạt lị cao Puzolan (Blast Furnace Granulated Slag) (Pozzolan) (1) (2) (3) - Khi làm nguội nhanh, do To hạ thấp -> Tro bay (FlyAsh-FA): là phế thải mịn thu nhanh nên thể tích biến đổi đột ngột, xỉ được do việc đốt than ở các nhà máy nhiệt khơng kịp kết tinh lại mà vỡ vụn thành các điện. Thành phần gồm SiO2, Al2O3, CaO cĩ hạt nhỏ cĩ phần lớn các thành phần ở độ mịn như xi măng. dạng VĐH (cĩ khả năng hoạt tính) -> Muội silic (Silica Fume-SF): Là sản Nguồn - Cĩ 2 pp làm nguội nhanh: phẩm phụ của việc sản xuất silic hoặc hợp gốc + PP khơ: Cho luồng khơng khí lạnh hoặc kim sắt-silic (nước ta chưa sản xuất được). (tiếp hơi nước đi qua xỉ đang nĩng -> đỡ tốn Hạt muội silic cĩ thể nhỏ hơn XM 100 lần theo) nhiên liệu sấy khơ nhưng địi hỏi thiết bị (0,01-10m). Thành phần: SiO2:85-98% phức tạp. -> Tro trấu nghiền mịn (Rice Husk Ash- + PP ướt: Cho xỉ đang nĩng chảy vào bể RHA): Trấu gia nhiệt ở To=700-800oC. nước lạnh hoặc phun nước lạnh vào xỉ, Thành phần chủ yếu là SiO2. sau đĩ sấy khơ -> đơn giản nhưng tốn nhiên liệu sấy khơ.
  62. 4.2.1 Phụ gia khống vật hoạt tính Xỉ hạt lị cao Puzolan (Blast Furnace Granulated Slag) (Pozzolan) (1) (2) (3) - Hĩa học: CaO, MgO, Al2O3, SiO2, Fe2O3 - Loại thiên nhiên cĩ thành phần chủ yếu là (90%), MnS, CaS, FeS. SiO2 và SiO2.nH2O ở dạng vơ định hình. - Khống vật: C2S, CS, C2AS, - Loại nhân tạo cĩ thành phần chủ yếu là C2M(MgO)S, ngồi ra là CaO, MgO, Al2O3, SiO2 VĐH và một phần Al2O3 SiO2, Fe2O3, MnS, CaS, FeS. Trong đĩ các khống vật và MnS, CaS, Thành FeS ở dạng kết tinh cịn Al2O3, SiO2 ở phần trạng thái VĐH. * Nếu để nguội từ từ thì thành phần kết tinh nhiều và VĐH ít và ngược lại.
  63. 4.2.1 Phụ gia khống vật hoạt tính (1) (2) (3) Hoạt * Xỉ cĩ thể tự rắn chắc do: Tự bản thân Pu khơng rắn chắc được nhưng trong tính mơi trường cĩ nồng độ vơi nhất định thì SiO và - SiO2(Al2O3)+CaO+H2O -> Sản 2 phẩm bền nước Al2O3 cĩ thể hút vơi tạo ra sản phẩm bền trong mơi trường nước: - C2S, CS rắn chắc như XM, nhưng yếu SiO2+xCa(OH)2+mH2O-> xCaO.SiO2.pH2O (CSH) * Thường dùng xỉ trộn với XM: Al2O3+yCa(OH)2+nH2O-> yCaO. Al2O3.qH2O (CAH) Trong XM cĩ vơi sẽ tác dụng với SiO2 và Al2O3 tạo ra sản phẩm bền nước Ví dụ CaO:30-50%, SiO2:28-30%, Pu Sơn Tây: CaO:0.8%, SiO2:70%, Al2O3:17%, thành Fe O :7%, MgO:0.5%, SO :0.03% Al2O3:8-24%, MnO:1-3%, 2 3 3 phần MgO:1-18% Đặc Giảm phân tầng, tiết nước; Giảm nhiệt lượng; Tăng độ lưu động; Tăng độ đặc chắc điểm khi (Tăng tính bền trong MT nước); Đơng kết chậm; Co ngĩt nhiều. sử dụng
  64. Ảnh SEM của tro bay Phả Lại
  65. 4-2. PHỤ GIA 4.2.2 Phụ gia khống vật trơ  4.2.2.1 Định nghĩa: Là phụ gia mà khi trộn với xi măng thì trong quá trình đơng kết nĩ khơng tham gia phản ứng hĩa học mà chỉ cĩ tác dụng như vật liệu độn và tác dụng về mặt vật lý.  4.2.2.2 Các loại phụ gia trơ: Đất (sét, hồng thổ), cát mịn, bột đá (vơi, granit), bột gạch, bột xỉ và bột puzolan cĩ hoạt tính thấp.  4.2.2.2 Tác dụng: +) Giảm mác XM trong trường hợp khơng cần dùng XM mác cao, đồng thời tăng lượng XM, hạ giá thành. +) Cĩ vai trị là cốt liệu mịn làm tốt thành phần hạt và cấu trúc bê tơng, làm tăng tính dễ đổ cho hỗn hợp bê tơng.
  66. 4-2. PHỤ GIA 4.2.2 Phụ gia khống vật trơ  4.2.2.3 Nguyên tắc pha trộn: Po Ký hiệu: Rx : Mác XM lúc chưa pha trộn PG hh Rx : Mác XM sau khi pha trộn PG XPo: Khối lượng XM khi chưa pha trộn PG Xhh: Khối lượng XM hỗn hợp sau khi pha trộn PG Tr%: Hàm lượng PG trơ pha trộn so với khối lượng XM Po Po Po hh hh Nguyên tắc: Rx . X = Rx . X mà Xhh = XPo + Tr . XPo = XPo (1+Tr) Po Po hh Po Rx . X = Rx . X (1+Tr) hh Po Po hh hh Rx = Rx / (1+Tr) Tr = (Rx - Rx ) / Rx Po hh VD: Rx =50; Tr=25% Rx =50/(1+0,25)=40 Po hh Rx =50; Rx =40 Tr=(50-40)/40=0,25 (25%)
  67. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC Phân loại theo TCVN Xi măng Pooclăng-Portland Cement–PC (OPC)-TCVN 2682-2009 Xi măng Pooclăng hỗn hợp-Portland Cement Blended-PCB (BPC)-TCVN6260-2009 Xi măng Pooclăng trắng-White Portland Cement-PCW-TCVN5691-92 Xi măng Pooclăng Puzolan-Portland Pozzolan Cement-PCpuz-TCVN4033-95 Xi măng Pooclăng xỉ-Blast Furnace Granulated Slag Portland Cement-PCS (SPC)- TCVN4316-86 Xi măng Pooclăng bền sunphat-Sulfate Resistance Portland Cement-PCsR-TCVN6067-95 Xi măng Pooclăng tỏa nhiệt thấp-Low Heat Portland Cement-PCLH-TCVN6069-95
  68. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC Phân loại theo Mỹ ASTM C150-94 - Xi măng Loại I (Thơng thường) - Xi măng Loại II (Nhiệt thủy hĩa trung bình) - Xi măng Loại III (Phát triển cường độ sớm) - Xi măng Loại IV (Nhiệt thủy hĩa thấp) - Xi măng Loại V (Chống sunfat) - Xi măng cuốn khí - Xi măng Pooclăng trắng - Xi măng Pooclăng - Xỉ - Xi măng Pooclăng - Puzơlan - Xi măng xây trát - Xi măng Pooclăng đặc biệt (Xi măng giếng dầu, xi măng chống thấm)
  69. So sánh xi măng PC và xi măng PCB Xi măng PC (TCVN 2682:2009) Xi măng PCB (TCVN 6260:2009)  Định nghĩa: Xi măng pooclăng là  Định nghĩa: Xi măng pooclăng hỗn hợp thơng dụng là CKD thủy, được chế tạo bằng CKD thủy được sản xuất bằng cách nghiền mịn hỗn cách nghiền mịn clanhke XM Po hợp clanhke XM Po với một lượng thạch cao cần với một lượng thạch cao cần thiết và các phụ gia khống, cĩ thể sử dụng phụ gia thiết. Trong quá trình nghiền cĩ cơng nghệ (nếu cần) trong quá trình nghiền hoặc thể sử dụng phụ gia cơng nghệ bằng cách trộn đều các phụ gia khống đã nghiền nhưng khơng quá 1% so với khối mịn với XM Po. lượng clanhke.  Tổng lượng các PG khống (khơng kể thạch cao)  Cơng dụng: XM Po thích hợp cho trong XM PCB tính theo khối lượng XM, khơng lớn việc xây dựng cơng trình trên hơn 40%, trong đĩ PG đầy khơng quá 20%. cạn, cơng trình cao tầng, cấu  Cơng dụng: thích hợp trong mơi trường ẩm ướt, kiện bê tơng dự ứng lực, cơng trong nước và trong lịng đất, cĩ khả năng chịu trình chịu tải trọng lớn phèn, mặn nên dùng để xây trát cơng trình nhà dân dụng thấp tầng, nền mĩng, cơng trình tiếp xúc với nước, với đất
  70. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC A- Xi măng pooclăng - Puzolan Hỗn hợp gồm: 30%Pu (theo TCVN 4033-1995 là 15-40%)+68%Clanhke+2% thạch cao Pu(SiO2) + Po(C3S,C2S,C3A,C4AF); Pu mềm, xốp, nhẹ hơn Po I/ Quá trình đơng kết và rắn chắc của XM Pu Khi trộn XM Pu với nước thì quá trình đơng rắn (đơng kết và rắn chắc) diễn ra qua 2 GĐ: - Phần XM Po thủy phân, thủy hĩa trước để tạo ra: Ca(OH)2, C2SHn, C3AH6, CFHn, C3A3CaSO4.31H2O - Phần Pu (SiO2) hút vơi (CaOH)2 do xi măng Po tiết ra từ phản ứng thủy phân C3S: SiO2 + Ca(OH)2 + H2O CSH Al2O3 + Ca(OH)2 + H2O CAH Sản phẩm tạo thành là các hệ gel bền trong mơi trường nước * Tác dụng của thạch cao trong XM Pu: Rút ngắn thời gian đơng kết vì + Nếu khơng pha thạch cao: Phần XM Po đơng kết nhanh phản ứng thủy phân của C3S thực hiện được ít lượng Ca(OH)2 sinh ra ít khơng đủ để SiO2 trong Pu thực hiện phản ứng hút vơi vữa XM Pu đơng kết chậm + Nếu pha thạch cao: Phần XM Po đơng kết chậm lại phản ứng thủy phân của C3S thực hiện được nhiều hơn lượng Ca(OH)2 sinh ra nhiều phản ứng hút vơi diễn ra nhanh XM đơng rắn nhanh.
  71. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC A- Xi măng pooclăng - Puzolan II/ Các tính chất của XM Pu (Giá trị, so sánh, giải thích) 1- Khối lượng riêng, khối lượng đơn vị Pu Po (a) = 2,8 -:- 2,95 (LNTC)Po = 24-30% Vì hạt Pu mềm, xốp, dễ hút nước và giữ nước tốt hơn 4- Thời gian đơng kết TG đơng kết của XM Pu kéo dài hơn so với XM Po từ 1-2h vì quá trình đơng rắn diễn ra qua 2 giai đoạn. Tuy nhiên vẫn theo qui định Tbđ>45phút, Tcc<10h
  72. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC A- Xi măng pooclăng - Puzolan II/ Các tính chất của XM Pu (Giá trị, so sánh, giải thích) 5- Hiện tượng mất ổn định thể tích XM Pu ổn định thể tích hơn XM Po vì: + CaO và MgO bị Pu hút tạo ra sản phẩm CSH, CAH khơng nở thể tích + Nồng độ Ca(OH)2 thấp nên muối Etrigite hình thành ít hơn (loại muối này chỉ được hình thành trong dung dịch cĩ nồng độ Ca(OH)2 cao) 6- Tính co nở thể tích XM Pu co nở thể tích nhiều hơn so với XM Po vì lượng nước tiêu chuẩn nhiều hơn, khi bay hơi dễ sinh ra hiện tượng co khơ làm nứt nẻ. 7- Nhiệt thuỷ hố (Q)Pu < (Q)Po vì: + Hàm lượng các khống vật C3A, C3S thấp hơn + Phần Pu hút vơi khơng toả nhiệt mà cịn thu nhiệt 8- Cường độ (tr124) Cường độ XM Pu phát triển chậm ở thời gian đầu, nhưng phát triển nhanh ở thời gian về sau. So với XM Po cùng mác thì trước 28 ngày RPu thấp hơn nhưng sau 28 ngày RPu lại cao hơn. Tuy nhiên XM Pu rất cần nước để thuỷ phân, thủy hố, nếu khơng được bảo dưỡng tốt thì cường độ của XM Pu cĩ thể thấp hơn.
  73. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC A- Xi măng pooclăng - Puzolan II/ Các tính chất của XM Pu (Giá trị, so sánh, giải thích) 9- Khả năng chống xâm thực XM Pu cĩ khả năng chống xâm thực tốt hơn, vì: + Hàm lượng khống vật C3S và C3A ít hơn lượng Ca(OH)2 và C3AH6 hình thành ít hơn + Phản ứng của SiO2 hút vơi Ca(OH)2 tạo ra sản phẩm bền trong nước. III/ Sử dụng XM Pu - Sử dụng tốt ở mơi trường nước và mơi trường cĩ độ ẩm lớn - Sử dụng ở mơi trường cĩ tác nhân xâm thực - Sử dụng tốt ở cơng trình cĩ thể tích lớn - Tránh sử dụng cho các cơng trình cĩ mực nước thay đổi - Tránh sử dụng ở nơi cĩ hiện tượng mài mịn của nước
  74. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC B- Xi măng pooclăng – Xỉ Hỗn hợp gồm: 50% xỉ quặng + 48% Clanke + 2% thạch cao I/ Quá trình đơng kết và rắn chắc của XM xỉ Giống XM Pu, nhưng do tỷ lệ bã quặng nhiều nên sau khi SiO2, Al2O3 hút hết vơi thì vẫn cịn dư thành phần này II/ Các tính chất của XM xỉ (Giá trị, so sánh, giải thích) 1- Khối lượng riêng, khối lượng đơn vị Po-xỉ (a) = 3 -:- 3,1 Po-xỉ (o) = 1-:- 1,3 2- Độ mịn: Yêu cầu lượng sĩt trên sàng 4900lỗ/cm2 >15% 3- Lượng nước tiêu chuẩn: (LNTC)Po-xỉ= 23-30% * 3 tính chất đầu giống xi măng Po * Các tính chất khác giống xi măng Pu (TGĐK dài hơn, ổn định thể tích hơn, co nở thể tích nhiều hơn, nhiệt thuỷ hố thấp hơn, cường độ phát triển chậm ở thời gian đầu nhưng phát triển nhanh ở thời gian sau, chống xâm thực tốt hơn) III/ Sử dụng XM xỉ Dùng tốt ở mơi trường cĩ xâm thực Dùng cho các cơng trình bê tơng khối lớn Đặc biệt dùng tốt ở cơng trình chịu nhiệt
  75. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC C- Các loại xi măng khác I. Xi măng pooclăng mác cao: Là loại Xi măng Po cĩ cường độ kháng nén R28 của mẫu tiêu chuẩn đĩng rắn 28 ngày đạt từ 60MPa (N/mm2) trở lên. 0 Thành Phần: C3S = 65 - 70% và C3A < 8%, nung ở nhiệt độ 1450 - 1500 C và làm lạnh nhanh; sau đĩ nghiền mịn XM (hỗn hợp clanhke + thạch cao) đến tỷ diện 4500 cm2/ng. Loại XM này cĩ cường độ chịu nén sau 1 ngày đạt 20 - 25 N/mm2 và sau 3 ngày đạt 40 N/mm2. Ứng dụng: - XM mác cao cĩ thể chế tạo bê tơng mác cao sử dụng cho kết cấu cơng trình chịu tải trọng lớn, yêu cầu chịu lực cao, giảm kích thước, trọng lượng của các cấu kiện xây dựng, giảm giá thành xây dựng và tiết kiệm xi măng. - Khi chế tạo bê tơng mác 50 từ XM mác 60 sẽ giảm được 15-20% so với sử dụng XM mác 50 - Từ xi măng mác PC60 cĩ thể pha thêm phụ gia để sản xuất thành XM poĩclăng hỗn hợp PCB 40, nhờ đĩ tăng sản lượng XM mà khơng cần xây dựng thêm nhà máy, vừa tiết kiệm được tài nguyên vừa bảo vệ được mơi trường. - Để bê tơng đạt chỉ tiêu độ sụt và mức chống thấm cần thiết người ta sử dụng các loại PG hĩa dẻo và tăng khả năng chống thấm cho bê tơng.
  76. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC C- Các loại xi măng khác II. Xi măng pooclăng rắn nhanh: Là xi măng cĩ cường độ nén mẫu đĩng rắn 24 giờ > 20Mpa và sau 2,3 ngày >50%RTK - Thành phần: C3A+C3S: 60-65%, độ mịn cao, PG đĩng rắn nhanh (AlCl3, BaCl2,MnCl4,NaCl ) - Ứng dụng: Xi măng đĩng rắn nhanh là loại XM đặc biệt, đĩng rắn và phát triển cường độ sớm, thường được sử dụng cho cấu kiện bê tơng đúng sẵn, trong thi cơng khắc phục sự cố hoặc sửa chữa các cơng trình xây dựng, đặc biệt là cơng trình ngầm, cơng trình giao thơng, cơng trình thuỷ cơng, đường băng sân bay, đường cao tốc bê tơng xi măng, đổ bê tơng gối cầu, chống thấm cơng trình, . - Nhược điểm: đá xi măng hay bê tơng sử dụng XM Po rắn nhanh cĩ khuyết tật về cấu trúc - Ví dụ: Để xây đường hầm nối liền thủ đơ Paris và London với chiều dài 38km, rộng 7,6m, cách bờ biển chỗ sâu nhất 45m, người ta đã sử dụng xi măng đĩng rắn nhanh, chỉ sau 3 ngày cĩ R = RTK và cĩ thể dỡ ván khuơn sau 1 ngày thi cơng. III. Xi măng pooclăng bền sunphat:(TCVN 6067-2004) Là sản phẩm được nghiền mịn từ clanhke xi măng pooclăng bền sunphat với thạch cao - Thành phần: C3A<5%, C3S<50% - Ứng dụng: xây dựng các cơng trình thủy cơng ở mơi trường nước cĩ chứa nhiều muối sunphat, nước phèn chua, nơi mực nước dao động lên xuống thất thường như đê, kè, cơng trình ngầm, cơng trình ngăn mặn - Xi măng bền sunphat cĩ các mác: PCSR30, PCSR40, PCSR50
  77. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC C- Các loại xi măng khác IV. Xi măng pooclăng ít tỏa nhiệt: (TCVN 6069-95) Là sản phẩm được nghiền mịn từ clanhke xi măng pooclăng ít tỏa nhiệt với thạch cao - Thành phần: C3A<8%(7-15%). C3S<50%(37-60%) - Ứng dụng: Sử dụng để thi cơng các hạng mục bê tơng khối lớn của đê, đập thủy điện, thủy lợi ngồi ra cĩ thể sử dụng như xi măng bền sunphat vì thành phần hai loại xi măng này gần giống nhau. - Xi măng ít tỏa nhiệt cĩ các mác: PCLH30A, PCLH30, PCLH40 V. Xi măng pooclăng trắng và màu: - Xi măng pooclăng trắng: là xi măng mà clanhke được sản xuất từ đá vơi, đất sét sạch (hầu như khơng cĩ ơxít tạo màu như Fe2O3, MnO), nung bằng nhiên liệu cĩ hàm lượng tro bụi ít (dầu, khí đốt) Ứng dụng: dùng để chế tạo vữa trang trí, vữa granite, sản xuất gạch hoa, kẻ đường phân luồng giao thơng đường bộ, đường bay - Xi măng màu: được chế tạo bằng cách nghiền clanhke xi măng trắng với các chất tạo màu vơ cơ MnO2, Fe2O3 (màu đỏ), Cr2O3 (xanh lá cây), MnO, CuSO4 màu xanh da trời Ứng dụng: dùng để chế tạo vữa và bê tơng trang trí, hàn gạch ốp lát cùng màu
  78. 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC C- Các loại xi măng khác VI. Xi măng pooclăng cho bê tơng mặt đường bộ và sân bay Là loại xi măng pooclăng cường độ chống mài mịn cao, với thành phần là clanhke XM thường, mác cao cĩ tăng cường hàm lượng khống C4AF. Thành phần: C3A: 5-8%, C4AF>15%, C3S > 60% Yêu cầu: thời gian đơng kết ban đầu Tbđ > 2h, ngồi ra người ta cịn sử dụng phụ gia xỉ hạt lị cao tính axit với tỷ lệ 20-25%. VII. Xi măng alumin 0 Được chế tạo bằng cách nung hỗn hợp đá vơi với đất sét giảm Al2O3 ở nhiệt độ 1150-1250 C rồi nghiền thành bột. - Thành phần: CA,CA2 và một tỉ lệ nhỏ C2S, C2AS, CF - Ứng dụng: Dùng tốt trong mơi trường nước ngọt, nước chứa nhiều sunphat, khơng dùng trong mơi trường nước cĩ hịa tan chất kiềm, khơng dùng trong cơng trình bê tơng khối lớn. Do đặc điểm rắn chắc nhanh nên dùng để sửa chữa các cơng trình cầu, cống Ngồi ra dùng để lắp đặt các đường ống dẫn nước, các mối hàn trong kết cấu và cơng trình bê tơng - Xi măng alumin cĩ các mác: CA40, CA50, CA60
  79. * Câu hỏi ơn tập chương 1. Nêu các cơng đoạn sản xuất xi măng ? Nguyên liệu và sản phẩm tạo thành sau mỗi cơng đoạn ? 2. Hàm lượng thạch cao trong xi măng Pooclăng và giải thích tác dụng của việc pha trộn thạch cao ? 3. Quá trình đơng kết và rắn chắc của xi măng Pooclăng theo thuyết Baicốp? Sự phát triển cường độ xi măng theo thời gian và giải thích việc chọn số ngày tuổi để kiểm tra mác xi măng? 4. Thành phần hĩa học và thành phần khống vật của xi măng Pooclăng ? Phản ứng thủy hĩa của các khống vật với nước và đặc điểm của các sản phẩm tạo thành? 5. Thành phần khống vật trong xi măng Pooclăng ? Thành phần và cấu trúc của đá xi măng sau khi rắn chắc từ hồ xi măng? 6. Tính chất các khống vật xi măng ? Xi măng cĩ nhiều khống vật C3A cĩ đặc điểm gì? 7. Vẽ biểu đồ thể hiện sự phát triển cường độ của các khống vật xi măng theo thời gian từ đĩ xác định khống vật nào quyết định sự phát triển cường độ xi măng trước 28 ngày và khống vật nào quyết định sự phát triển cường độ xi măng sau 28 ngày ?
  80. * Câu hỏi ơn tập chương 8. Các chỉ tiêu đánh giá độ mịn của xi măng ? Ảnh hưởng của độ mịn đến tính chất của xi măng khi sử dụng ? 9. Lượng nước tiêu chuẩn của xi măng: Định nghĩa, phạm vi LNTC của xi măng Po, Cách xác định và ứng dụng của lượng nước tiêu chuẩn ? 10. Định nghĩa thời gian đơng kết ban đầu, thời gian đơng kết cuối cùng? Cách xác định ? Tại sao cĩ yêu cầu Tbđ>45 phút và Tcc<10h? Trong quá trình sản xuất bê tơng, xi măng cĩ yêu cầu bắt đầu đơng kết từ khâu nào ? 11. Tại sao phải hạn chế các thành phần MgO<5%, CaO tự do <0,5%; SO3<3% trong xi măng? 12. Ảnh hưởng của nhiệt thủy hĩa xi măng khi sử dụng và các biện pháp hạn chế hiện tượng ứng suất nhiệt trong kết cấu bê tơng ? 13. Nguyên nhân, ảnh hưởng và biện pháp hạn chế của hiện tượng co nở thể tích khi hồ xi măng đĩng rắn thành đá xi măng ? 14. Các phương pháp xác định kiểm tra mác xi măng?
  81. * Câu hỏi ơn tập chương 15. Tại sao khi sử dụng xi măng để sản xuất bê tơng phải hạn chế hàm lượng kiềm trong xi măng <0,6%? Lượng mất khi nung đặc trưng cho thành phần nào trong xi măng, tại sao phải hạn chế <5%? 16. Nguyên nhân hiện tượng xâm thực xi măng ? Những thành phần khống vật nào trong xi măng cĩ ảnh hưởng đến tính xâm thực, giải thích tại sao? Các biện pháp ngăn ngừa xâm thực ? 17. Nêu và giải thích ảnh hưởng của xâm thực hịa tan trong các mơi trường khác nhau (nước cứng, nước mềm, nước động, nước tĩnh) 18. Khái niệm phụ gia khống vật hoạt tính? Nguồn gốc của các loại phụ gia khống vật hoạt tính (Xỉ quặng và Puzơlan)? Thành phần và nguyên lý hoạt tính? 19. Khái niệm phụ gia trơ? Tác dụng của việc pha trộn phụ gia trơ? Kể tên một số loại và nguyên lý pha trộn phụ gia trơ? 20. So sánh và giải thích các tính chất của xi măng Pooclăng-Puzơlan với xi măng Pooclăng? Ứng dụng của xi măng Pooclăng-Puzơlan? 21. Đặc điểm và ứng dụng của các loại xi măng Pooclăng khác?