Tài liệu Nghiên cứu một số tính chất của xi măng nhiều cấu tử, có khối lượng riêng lớn để chế tạo bê tông siêu nặng

  • Số trang: 96 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 170 |
  • Lượt tải: 0

Mô tả:

Nghiên cứu một số tính chất của xi măng nhiều cấu tử, có khối lượng riêng lớn để chế tạo bê tông siêu nặng
Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp Lêi c¶m ¬n Chóng em xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c tíi thÇy gi¸o, TS. Bïi Danh §¹i, thÇy gi¸o, ThS. V¨n ViÕt Thiªn ¢n. Trong suèt thêi gian thùc tËp tèt nghiÖp, chóng em lu«n nhËn ®îc sù ®éng viªn, gióp ®ì cña c¸c thÇy. Víi vèn kiÕn thøc vµ kinh nghiÖm híng dÉn sinh viªn thùc hiÖn c¸c ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc, c¸c thÇy ®· gióp chóng em cã ®îc nh÷ng kiÕn thøc vµ kinh nghiÖm ban ®Çu trong c«ng t¸c nghiªn cøu khoa häc, thùc hiÖn ®Ò tµi ®îc giao. Chóng em rÊt mong muèn tiÕp tôc nhËn ®îc sù gióp ®ì cña c¸c thÇy trong thêi gian tíi. Chóng em xin bµy tá lßng biÕt ¬n ch©n thµnh tíi c¸c thÇy c« trong Bé m«n C«ng nghÖ VËt liÖu X©y dùng, c¸c thÇy c« trong Phßng nghiªn cøu vµ thÝ nghiÖm VËt liÖu X©y dùng ®· t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi vµ tËn t×nh gióp ®ì chóng em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Chóng t«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c b¹n sinh viªn líp 45VL1, 45VL2 khoa VËt liÖu X©y dùng, Trêng §¹i häc X©y dùng –Hµ Néi v× sù céng t¸c vµ gióp ®ì cña c¸c b¹n. Hµ Néi, ngµy 22 th¸ng 1 n¨m 2005 Sinh viªn thùc hiÖn Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp Môc lôc Lêi c¶m ¬n 1 Môc lôc 2 PhÇn më ®Çu 3 PhÇn i: nh÷ng c¬ së lý thuyÕt 5 ch¬ng i: GIíi thiÖu bª t«ng siªu nÆng 6 ch¬ng ii: xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã lîng cÇn níc thÊp 17 PhÇn Ii: Thùc nghiÖm 23 ch¬ng 3: x¸c ®Þnh tÝnh chÊt cña nguyªn vËt liÖu sö dông vµ ph¬ng ph¸p nghiªn cøu 24 Ch¬ng iv: kÕt qu¶ nghiªn cøu 39 PhÇn iii KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 93 A. KÕt luËn 94 B. KiÕn nghÞ 94 TµI liÖu tham kh¶o 95 Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp PhÇn më ®Çu §Æt vÊn ®Ò Cïng víi sù ph¸t triÓn cña x· héi, nhu cÇu vÒ x©y dùng vµ n©ng cao chÊt lîng x©y dùng kh«ng ngõng t¨ng lªn. Thùc tÕ nµy ®ßi hái ngµnh s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng kh«ng nh÷ng ph¶i cung cÊp ®Çy ®ñ c¸c chñng lo¹i vËt liÖu x©y dùng th«ng dông, mµ cßn cÇn ph¶i cung cÊp ®ñ c¸c chñng lo¹i vËt liÖu x©y dùng míi, cã tÝnh n¨ng ®Æc biÖt, cho phÐp n©ng cao chÊt lîng c«ng tr×nh, ®ång thêi h¹ gi¸ thµnh x©y dùng. Trong ®ã, bª t«ng siªu nÆng, mét trong nh÷ng chñng lo¹i vËt liÖu x©y dùng míi, ®îc sö dông trong c¸c c«ng tr×nh yªu cÇu kh¶ n¨ng chèng mµi mßn vµ xói lở, c¸c c«ng tr×nh yªu cÇu kh¶ n¨ng chèng phãng x¹...còng xuÊt hiÖn nhu cÇu sö dông to lín. Bª t«ng siªu nÆng lµ lo¹i bª t«ng cã khèi lîng thÓ tÝch lín h¬n 2500 kg/m3. Nh c¸c lo¹i bª t«ng th«ng dông kh¸c, bª t«ng siªu nÆng lµ lo¹i vËt liÖu hçn hîp ®îc t¹o thµnh tõ c¸c thµnh phÇn chÝnh lµ: cèt liÖu, chÊt kÕt dÝnh vµ níc. V× thÕ, khi muèn t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cña bª t«ng, ta cã thÓ t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cña c¸c thµnh phÇn cÊu t¹o nªn nã hay tèi u ho¸ cÊu tróc cña nã. Cô thÓ, ta cã thÓ t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cña bª t«ng b»ng c¸ch: - Sö dông cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín. - Sö dông chÊt kÕt dÝnh cã khèi lîng riªng lín. - T¨ng ®é ®Æc ch¾c cña bª t«ng. Trong bª t«ng, cèt liÖu lµ thµnh phÇn chÝnh, nã chiÕm tû träng lín nhÊt, nªn sö dông cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín trong bª t«ng lµ híng mang l¹i hiÖu qu¶ lµm t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cña bª t«ng cao nhÊt. Cßn xi m¨ng chiÕm tû träng Ýt h¬n nªn híng sö dông chÊt kÕt dÝnh cã khèi lîng riªng lín ®Ó chÕ t¹o bª t«ng siªu nÆng mang l¹i hiÖu qu¶ thÊp h¬n khi dïng víi c¸c lo¹i cèt liÖu th«ng thêng. Nhng khi kÕt hîp híng sö dông xi m¨ng cã khèi lîng riªng lín víi híng sö dông cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín ®Ó chÕ t¹o bª t«ng siªu nÆng th× hiÖu qu¶ t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cho bª t«ng cao h¬n. Cho nªn, ®Ó tËn dông hÕt kh¶ n¨ng t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cña bª t«ng ta cÇn sö dông kÕt hîp hai ph¬ng ph¸p trªn. V× vËy, nghiªn cøu s¶n xuÊt chÊt kÕt dÝnh cã khèi lîng riªng lín trªn c¬ së c¸c lo¹i vËt liÖu cã s½n ë níc ta ®Ó chÕ t¹o bª Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp t«ng siªu nÆng lµ cÇn thiÕt. Nªn, chóng em díi sù híng dÉn cña GVC.T.S. Bïi Danh §¹i vµ Th.S V¨n ViÕt Thiªn ¢n ®· m¹nh d¹n tham gia nghiªn cøu theo híng nµy, víi ®Ò tµi: “Nghiªn cøu mét sè tÝnh chÊt cña xi m¨ng nhiÒu cÊu tö, cã khèi lîng riªng lín ®Ó chÕ t¹o bª t«ng siªu nÆng”. Môc tiªu vµ ph¹m vi nghiªn cøu cña ®Ò tµi XuÊt ph¸t tõ yªu cÇu trªn, chóng em x¸c ®Þnh môc tiªu nghiªn cøu cña ®Ò tµi lµ: “Nghiªn cøu chÕ t¹o xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã khèi lîng riªng lín tõ c¸c lo¹i vËt liÖu hiÖn cã ë ViÖt Nam ®Ó chÕ t¹o bª t«ng siªu nÆng”. Do thêi gian cã h¹n, nªn ®Ò tµi nghiªn cøu cña chóng em ®îc giíi h¹n nh sau: - Nghiªn cøu ¶nh hëng cña phô gia siªu dÎo sö dông díi d¹ng phô gia trî nghiÒn vµ phô gia tr¬ tõ c¸c lo¹i quÆng cã khèi lîng riªng lín ®Õn c¸c tÝnh chÊt cña xi m¨ng. - Nghiªn cøu x¸c ®Þnh lîng phô gia tr¬, phô gia siªu dÎo vµ thêi gian nghiÒn hîp lý trong xi m¨ng nhiÒu cÊu tö. - Nghiªn cøu sö dông xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã khèi lîng riªng lín ®Ó chÕ t¹o bª t«ng siªu nÆng . §Ó thùc hiÖn ®îc môc tiªu trªn, ®Ò tµi cÇn thùc hiÖn ®îc c¸c nhiÖm vô sau: - Ph©n tÝch vµ lùa chän vËt liÖu sö dông trong c¸c thÝ nghiÖm. - Nghiªn cøu ¶nh hëng cña phô gia siªu dÎo vµ phô gia tr¬ ®Õn c¸c tÝnh chÊt cña xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã khèi lîng riªng lín. - Nghiªn cøu thµnh phÇn hîp lý cña xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã khèi lîng riªng lín. - ThiÕt kÕ cÊp phèi vµ kh¶o s¸t mét sè tÝnh chÊt cña bª t«ng siªu nÆng øng dông xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã khèi lîng riªng lín. LuËn v¨n bao gåm 3 phÇn, 4 ch¬ng, tµi liÖu tham kh¶o vµ ®îc tr×nh bµy trªn gÇn 90 trang A4. Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp PhÇn i: nh÷ng c¬ së lý thuyÕt Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp ch¬ng i: GIíi thiÖu bª t«ng siªu nÆng Bª t«ng lµ lo¹i vËt liÖu ®îc sö dông chñ yÕu trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng. Nhng thùc tÕ cho thÊy, t¹i c¸c c«ng tr×nh lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn cã dßng ch¶y lín nh: c¸c ®êng hÇm dÉn níc, c¸c ®Ëp thuû ®iÖn... ®Õn 70% c¸c c«ng tr×nh nµy bÞ ph¸ ho¹i bëi c¸c yÕu tè bµo mßn vµ xãi mßn [17]. VËy, kh«ng thÓ sö dông bª t«ng thêng cho c¸c c«ng tr×nh nãi trªn. Tuy nhiªn, so víi c¸c lo¹i vËt liÖu kh¸c, bª t«ng cã u ®iÓm lµ cã thÓ thay ®æi c¸c tÝnh chÊt kü thuËt còng nh c¸c tÝnh chÊt vËt lý nhê thay ®æi thµnh phÇn vµ ph¬ng ph¸p thi c«ng. Gi¶i ph¸p ®Æt ra cho chóng ta lµ cÇn nghiªn cøu mét lo¹i bª t«ng cã khèi lîng thÓ tÝch lín, cêng ®é cao vµ tÝnh bÒn tèt. Mét sè nghiªn cøu [6,7,8,18] ®· cho thÊy chÝnh lo¹i bª t«ng nãi trªn l¹i cã kh¶ n¨ng c¶n x¹, b¶o vÖ sinh häc... 1.1 Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ bª t«ng siªu nÆng Bª t«ng lµ lo¹i vËt liÖu ®¸ nh©n t¹o. Tuú theo thµnh phÇn vµ môc ®Ých sö dông, bª t«ng cã thÓ cã khèi lîng thÓ tÝch kh¸c nhau, thay ®æi tõ 500 ÷ >4000 kg/m3. Theo khèi lîng thÓ tÝch, bª t«ng ®îc ph©n lµm ba lo¹i nh sau: - Bª t«ng nhÑ : khèi lîng thÓ tÝch 500 ÷ 1800 kg/m3. - Bª t«ng nÆng: khèi lîng thÓ tÝch 1800 ÷ 2500 kg/m3. - Bª t«ng ®Æc biÖt nÆng hay cßn gäi lµ bª t«ng siªu nÆng: khèi lîng thÓ tÝch: > 2500 kg/m3. 1.2 Thµnh phÇn cña bª t«ng siªu nÆng T¬ng tù bª t«ng thêng, bª t«ng siªu nÆng ®îc cÊu thµnh tõ c¸c nguyªn vËt liÖu c¬ b¶n lµ: chÊt kÕt dÝnh, cèt liÖu nÆng (bao gåm cèt liÖu lín vµ cèt liÖu nhá) vµ níc. TÊt c¶ c¸c nguyªn vËt liÖu trªn ®îc nhµo trén theo mét tû lÖ thÝch hîp r¾n ch¾c l¹i mµ thµnh. Trong bª t«ng siªu nÆng ngoµi c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n nãi trªn cßn cã thªm thµnh phÇn c¸c phô gia nh»m c¶i thiÖn mét sè tÝnh Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp chÊt cña bª t«ng nh: gi¶m lîng dïng níc, t¨ng tÝnh lu ®éng cña hçn hîp bª t«ng, ®iÒu chØnh thêi gian ®«ng kÕt vµ r¾n ch¾c cña bª t«ng, n©ng cao tÝnh chèng thÊm vµ cêng ®é cña bª t«ng... 1.2.1 Cèt liÖu sö dông trong bª t«ng siªu nÆng Theo nghiªn cøu [20], cèt liÖu chiÕm 60-80% thÓ tÝch bª t«ng. Do ®ã, ®Ó n©ng cao khèi lîng thÓ tÝch cña bª t«ng cÇn sö dông c¸c lo¹i cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín nh: Barit, crommit, quÆng s¾t, Inmenit, s¾t vôn, bi thÐp… C¸c lo¹i vËt liÖu sö dông phæ biÕn nhÊt lµ: a) QuÆng Barit Barit (BaSO4), lµ sunfat bary, ®îc sö dông trong bª t«ng ë d¹ng cèt liÖu nhá vµ cèt liÖu lín. QuÆng Barit cã thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt rÊt hay thay ®æi, phô thuéc tõng má quÆng thËm chÝ tõng vØa quÆng. Barit tinh khiÕt chøa 65,7% BaO vµ 34,3% SO3. Barit cã mµu tr¾ng x¸m, xanh da trêi, vµng, hång, n©u, ®á, hay hung lµ tuú thuéc vµo thµnh phÇn vµ hµm lîng t¹p chÊt. Ngoµi ra cßn gÆp c¸c tinh thÓ Barit tinh khiÕt trong suèt, kh«ng mµu. Tû träng cña Barit n»m trong kho¶ng tõ 3,9÷4,6 g/cm3, ®é cøng theo thang Mohr lµ 3,0÷3,5, thêng ®i cïng víi th¹ch anh, c¸c hîp chÊt fluorit vµ c¸c chÊt sulfur. §Õn nay ë ViÖt Nam ®· ®iÒu tra, ®¸nh gi¸ vµ th¨m dß gÇn 40 tô kho¸ng vµ ®iÓm quÆng Barit. Nh×n chung, c¸c tô kho¸ng ®Òu ®îc ®¸nh gi¸ cã chÊt lîng kh¸ cao víi hµm lîng trung b×nh BaSO4 tõ 50÷80%. b) QuÆng Inmenit Inmenit ®îc sö dông trong bª t«ng ë d¹ng cèt liÖu nhá. Inmenit lµ lo¹i sa kho¸ng cã cì h¹t nhá nh h¹t c¸t. Nã cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ FeTiO3. ë d¹ng nguyªn chÊt, Inmenit cã khèi lîng riªng lµ 4,72 g/cm3. Inmenit cã mµu ®en, cã ¸nh kim, cã thÓ cã tõ tÝnh hoÆc kh«ng cã tõ tÝnh. QuÆng Inmenit thêng lÉn quÆng Magnhetit Fe3O4 hoÆc Hematit Fe2O3. Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp Inmenit ph©n bè c¶ trong lôc ®Þa vµ ven biÓn. Trong ®ã, sa kho¸ng ven biÓn lµ nguån cung cÊp Inmenit chñ yÕu. Cho ®Õn nay, däc ven biÓn ViÖt Nam ®· ph¸t hiÖn ®îc nhiÒu má sa kho¸ng ph©n bè tõ cùc §«ng B¾c B¾c Bé ®Õn Nam ViÖt Nam, t¹i vÞ trÝ s¸t bê biÓn hoÆc ven c¸c ®¶o, trong c¸c b·i c¸t hoÆc cån c¸t. Tuy nhiªn, c¸c tô kho¸ng cã gi¸ trÞ c«ng nghiÖp tËp trung chñ yÕu ë Trung Bé tõ Thanh Ho¸ ®Õn B×nh ThuËn. c) QuÆng Magnhetit QuÆng Magnhetit ®îc sö dông trong bª t«ng ë d¹ng cèt liÖu nhá vµ cèt liÖu lín. QuÆng Magnhetit ®îc cÊu thµnh chñ yÕu tõ kho¸ng Fe3O4 víi c¸c t¹p chÊt MgO, Cr2O3, Al2O3... Tû träng cña Magnhetit lµ 4,9÷5,2 g/cm3, ®é cøng theo thang Mohr tõ 5÷6. Tû träng cña bª t«ng Magnhetit tõ 3,2÷4,1 (g/cm3). Cêng ®é nÐn kho¶ng 20÷45Mpa, cêng ®é uèn tõ 4÷8Mpa. d) QuÆng Gecmatit QuÆng Gecmatit ®îc sö dông trong bª t«ng ë d¹ng cèt liÖu nhá vµ cèt liÖu lín. QuÆng Gecmatit ®îc cÊu thµnh chñ yÕu tõ Fe 2O3, c¸c t¹p chÊt cã MgO, Al2O3, SiO2 .… Tû träng cña Gecmatit kho¶ng: 5÷5,3 g/cm3, ®é cøng theo thang Mohr tõ 5÷6. Tû träng cña bª t«ng Gecmatit kho¶ng 3,3÷3,9 (g/cm3), cêng ®é mÉu lËp ph¬ng 14÷16 Mpa. Trong thùc tÕ thêng sö dông bª t«ng cèt liÖu hçn hîp (c¸t th«ng dông, ®¸ tõ quÆng Magnhetit hoÆc Gecmatit). e) Cèt liÖu gang, s¾t, thÐp Cã thÓ chÕ t¹o ®îc bª t«ng siªu nÆng tõ cèt liÖu gang, s¾t, thÐp. Th«ng dông cã hai lo¹i cèt liÖu tõ gang, s¾t hoÆc bi thÐp do c¸c nhµ m¸y chÕ t¹o hoÆc phÕ th¶i c«ng nghiÖp chÕ t¹o m¸y. C¸c c«ng cô kh¸c nhau tõ gang, s¾t vµ thÐp ®îc nghiÒn ®Õn kÝch thíc yªu cÇu. Khi sö dông bi thÐp, cã thÓ chÕ t¹o ®îc bª t«ng cã khèi lîng thÓ tÝch ®Õn 6,2 (g/cm3). Th«ng thêng, khèi lîng thÓ tÝch cña bª t«ng ë tr¹ng th¸i sö dông kho¶ng: 5,76 g/cm3. Khoa VËt liÖu X©y dùng 1.2.2 §å ¸n tèt nghiÖp ChÊt kÕt dÝnh sö dông trong bª t«ng siªu nÆng ChÊt kÕt dÝnh tuy chiÕm mét phÇn nhá trong bª t«ng nhng ®îc xem lµ thµnh phÇn quan träng nhÊt v× chÊt kÕt dÝnh ®ãng vai trß liªn kÕt cèt liÖu trong bª t«ng, vµ tÝnh chÊt cña nã quyÕt ®Þnh ®Õn nhiÒu tÝnh chÊt cña bª t«ng. ChÊt kÕt dÝnh sö dông trong bª t«ng siªu nÆng cã thÓ lµ chÊt kÕt dÝnh v« c¬ hoÆc chÊt kÕt dÝnh h÷u c¬. ChÊt kÕt dÝnh h÷u c¬ thêng dïng lµ bitum gu®r«ng ®Ó chÕ t¹o bª t«ng atphan, hoÆc chÊt dÎo (polime) ®Ó chÕ t¹o bª t«ng polime. Tuy nhiªn, chÊt kÕt dÝnh v« c¬ vÉn ®îc sö dông nhiÒu h¬n c¶ víi c¸c d¹ng nh xi m¨ng Poãcl¨ng, xi m¨ng Poãcl¨ng xØ, xi m¨ng cao nh«m, xi m¨ng siªu dÎo ho¸, c¸c lo¹i xi m¨ng nhiÒu cÊu tö kh¸c... 1.2.3 Phô gia sö dông trong bª t«ng siªu nÆng Cã hai lo¹i phô gia ®îc sö dông trong bª t«ng siªu nÆng lµ phô gia kho¸ng vµ phô gia ho¸ häc. Phô gia kho¸ng sö dông trong bª t«ng siªu nÆng gåm phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh vµ phô gia kho¸ng tr¬ (phô gia ®iÒn ®Çy). Phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh lµ lo¹i phô gia cã thÓ kÕt hîp víi Ca(OH) 2 sinh ra do xi m¨ng thuû ho¸ víi níc ë nhiÖt ®é thêng th«ng qua ph¶n øng puz¬lanic t¹o nªn c¸c kho¸ng hy®r«silic¸t canxi lµm t¨ng kh¶ n¨ng chÞu lùc vµ ®é bÒn níc cho s¶n phÈm. Phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh bao gåm 2 lo¹i. Lo¹i cã nguån gèc tù nhiªn thêng gäi lµ puz¬lan bao gåm: bät nói löa, tro nói löa, c¸c kho¸ng trÇm tÝch nh: trªpen, ®iat«mÝt, ®¸ phiÕn silÝc v.v. Lo¹i cã nguån gèc nh©n t¹o nh tro bay cña c¸c nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn, xØ lß cao ë c¸c nhµ m¸y gang thÐp, muéi «xyt silic, meta caolanh, tro trÊu v.v. Trong bª t«ng, phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh ®îc sö dông víi môc ®Ých: - C¶i thiÖn cÊu tróc cña ®¸ xi m¨ng vµ bª t«ng nhê ph¶n øng puz¬lanic vµ hiÖu øng ®iÒn ®Çy kho¶ng trèng. Do gi¶m lîng Ca(OH)2 vµ t¨ng ®é ®Æc ch¾c nªn ®é bÒn chèng x©m thùc cña bª t«ng t¨ng lªn. Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp - Khi thay thÕ mét phÇn xi m¨ng, phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh lµm gi¶m lîng nhiÖt thuû ho¸ cña bª t«ng, nªn rÊt cã lîi trong bª t«ng khèi lín. - MÆt kh¸c, nÕu c¸c lo¹i phô gia nµy cã nguån gèc tõ c¸c th¶i phÈm c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp víi tÝnh dÔ sö dông, kh¶ n¨ng chÕ t¹o ®¬n gi¶n sÏ cho hiÖu qu¶ kinh tÕ cao vµ gi¶m kh¶ n¨ng « nhiÔm m«i trêng. Phô gia kho¸ng tr¬ lµ c¸c lo¹i phô gia kho¸ng kh«ng cã kh¶ n¨ng kÕt hîp víi c¸c s¶n phÈm thñy ho¸ cña xi m¨ng t¹o nªn c¸c kho¸ng cã kh¶ n¨ng kÕt dÝnh. Phô gia kho¸ng tr¬ ®îc ®a vµo trong hçn hîp bª t«ng siªu nÆng nh»m t¨ng hµm lîng h¹t mÞn, tèi u ho¸ thµnh phÇn h¹t, gi¶m lîng dïng xi m¨ng vµ lµm t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cho bª t«ng. Phô gia ho¸ häc bao gåm phô gia t¨ng dÎo, phô gia ®ãng r¾n nhanh, phô gia chèng thÊm, phô gia cuèn khÝ,... ®îc sö dông rÊt réng r·i trong c«ng nghÖ bª t«ng. Trong ®ã, phô gia t¨ng dÎo lµ lo¹i phô gia phæ biÕn nhÊt, ®îc sö dông víi khèi lîng rÊt lín. Lo¹i phô gia nµy cã thÓ phèi hîp víi c¸c lo¹i phô gia kh¸c nh phô gia ®ãng r¾n nhanh, phô gia cuèn khÝ, ... ®Ó t¨ng hiÖu qu¶ sö dông. Lo¹i phô nµy cã ho¹t tÝnh bÒ mÆt cao. Khi chÊt kÕt dÝnh thuû ho¸, chóng sÏ t¹o thµnh mét mµng máng trªn bÒ mÆt h¹t chÊt kÕt dÝnh, lµm thay ®æi tr¹ng th¸i bÒ mÆt h¹t chÊt kÕt dÝnh khi thÊm níc, gi¶m ma s¸t trît, t¨ng ®é dÎo, t¨ng tÝnh c«ng t¸c cho hçn hîp bª t«ng. Tiªu biÓu cho lo¹i nµy lµ phô gia trªn c¬ së lignosunphonat ®îc s¶n xuÊt tõ dÞch kiÒm ®en cña nhµ m¸y giÊy. Lo¹i phô gia nµy cã gi¸ thµnh t¬ng ®èi thÊp, cã kh¶ n¨ng gi¶m níc ®Õn 15%. Tuy nhiªn nã cã nhîc ®iÓm lµ: kÐo dµi thêi gian ®«ng kÕt cña xi m¨ng, cuèn qu¸ nhiÒu kh«ng khÝ trong qu¸ tr×nh nhµo trén khi dïng qu¸ liÒu lîng quy ®Þnh. Phô gia t¨ng dÎo ®îc chia thµnh ba thÕ hÖ. Lo¹i phô gia t¨ng dÎo cã kh¶ n¨ng gi¶m níc tõ 5-10% gäi lµ phô gia t¨ng dÎo thÕ hÖ mét. Lo¹i phô gia t¨ng dÎo cã kh¶ n¨ng gi¶m níc tõ 10-15% gäi lµ phô gia t¨ng dÎo thÕ hÖ hai.Lo¹i phô gia t¨ng dÎo thÕ hÖ ba cã thÓ gi¶m ®îc ®Õn 30%-35%, ®îc gäi lµ phô gia gi¶m níc tÇm cao. Nãi chung, c¸c lo¹i phô gia siªu dÎo cã kh¶ n¨ng kh¾c phôc ®îc nh÷ng Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp nhîc ®iÓm cña phô gia t¨ng dÎo th«ng thêng, song chóng l¹i cã gi¸ thµnh cao h¬n nhiÒu. MÆt kh¸c, nhiÒu lo¹i phô gia siªu dÎo chØ duy tr× ®îc ®é lu ®éng cña hçn hîp bª t«ng trong mét thêi gian ng¾n. 1.2.4 Níc Níc lµ thµnh phÇn quan träng, kh«ng thÓ thiÕu trong hçn hîp bª t«ng. Níc kh«ng nh÷ng ¶nh hëng trùc tiÕp tíi ®é lu ®éng, tÝnh c«ng t¸c cña hçn hîp bª t«ng, mµ nã cßn lµ dung m«i cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh thuû ho¸ xi m¨ng. Kh«ng nh÷ng thÕ: §èi víi cêng ®é cña bª t«ng níc còng ®ãng vai trß quyÕt ®Þnh. Khi lîng dïng xi m¨ng kh«ng ®æi mµ tû lÖ N/X t¨ng th× cêng ®é cña bª t«ng gi¶m, cßn tû lÖ N/X gi¶m th× cêng ®é cña bª t«ng t¨ng. Do trong qu¸ tr×nh thuû ho¸, r¾n ch¾c cña xi m¨ng, chØ cã mét lîng nhá níc ®em nhµo trén tham gia vµo cÊu tróc cña bª t«ng díi d¹ng níc liªn kÕt ho¸ häc, lîng níc nµy chiÕm kho¶ng 15% lîng níc nhµo trén, cßn l¹i mét lîng níc lín tån t¹i ë d¹ng tù do, khi lîng níc tù do bay h¬i sÏ ®Ó l¹i c¸c lç rçng, t¹o thµnh hÖ thèng lç rçng vi m«, chÝnh hÖ thèng lç rçng nµy lµm gi¶m cêng ®é, gi¶m ®é bÒn x©m thùc, gi¶m kh¶ n¨ng chèng thÊm... cña bª t«ng. Yªu cÇu ®èi víi níc dïng nhµo trén hçn hîp bª t«ng: Níc dïng ®Ó trén hçn hîp bª t«ng ph¶i ®¹t c¸c chØ tiªu kü thuËt ®Ò ra theo TCVN 45061987, trong ®ã cã mét sè chØ tiªu c¬ b¶n nh sau: Níc dïng trén hçn hîp bª t«ng ph¶i tho¶ m·n mét sè chØ tiªu c¬ b¶n sau: - Cã ®é PH kh«ng nhá h¬n: 4. - Cã hµm lîng muèi sunf¸t nhá h¬n: 3%. - Cã hµm lîng muèi kh«ng qu¸: 35g/l. 1.3 C¸c híng chÕ t¹o bª t«ng siªu nÆng Bª t«ng siªu nÆng lµ lo¹i bª t«ng cã khèi lîng thÓ tÝch lín, tõ 2500 ÷ 4000 kg/m3. Nã cã nhiÒu tÝnh n¨ng ®Æc biÖt, nh: cã kh¶ n¨ng chÞu mµi mßn, xãi lë cao, cã kh¶ n¨ng c¶n phãng x¹, b¶o vÖ sinh häc... Còng nh c¸c lo¹i bª t«ng th«ng thêng, bª t«ng siªu nÆng lµ mét lo¹i vËt liÖu hçn hîp, ®îc chÕ t¹o Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp tõ c¸c thµnh phÇn nh: cèt liÖu, chÊt kÕt dÝnh, níc vµ phô gia. Nªn tÝnh chÊt, ®Æc tÝnh cña nã phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña c¸c thµnh phÇn cÊu t¹o nªn nã. V× thÕ, ®Ó c¶i biÕn tÝnh chÊt, chÊt lîng hay c¸c ®Æc tÝnh cña bª t«ng, ta cã thÓ dùa vµo viÖc c¶i biÕn tÝnh chÊt, chÊt lîng cña c¸c thµnh phÇn cÊu t¹o nªn nã. Nªn, ®Ó t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cña bª t«ng, t¹o ra bª t«ng siªu nÆng ta cã thÓ thùc hiÖn theo c¸c híng sau: - Sö dông cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín thay thÕ cho cèt liÖu thêng. - Sö dông chÊt kÕt dÝnh cã khèi lîng riªng lín thay thÕ cho xi m¨ng thêng. - T¨ng ®é ®Æc ch¾c cho bª t«ng. 1.3.1 Sö dông cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín thay thÕ cho cèt liÖu thêng Trong bª t«ng, cèt liÖu chiÕm hµm lîng lín nhÊt nªn híng thay thÕ cèt liÖu th«ng thêng b»ng cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín nh»m t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cho bª t«ng lµ híng mang l¹i hiÖu qu¶ cao nhÊt. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, cã nhiÒu ®Ò tµi nghiªn cøu theo híng nµy vµ ®· thu ho¹ch ®îc nhiÒu kÕt qu¶ rÊt cã ý nghÜa. Trong c¸c ®Ò tµi Êy, c¸c t¸c gi¶ ®· sö dông c¸c lo¹i cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín thay thÕ cho cèt liÖu th«ng thêng trong bª t«ng nh: bi thÐp, gang hay c¸c lo¹i quÆng cã khèi lîng riªng lín nh: quÆng Barit, quÆng Inmenit, quÆng s¾t, Cr«mit... Trong c¸c ®Ò tµi nghiªn cøu [6,7,8], viÖc thay thÕ cèt liÖu trong bª t«ng b»ng nh÷ng lo¹i cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín ®îc thùc hiÖn ®èi víi cèt liÖu lín vµ cèt liÖu nhá. C¸c lo¹i cèt liÖu nµy ®îc ph©n lo¹i, röa s¹ch, ph¬i kh« tíi ®é Èm xÊp xØ 0%, vµ ®îc ®ãng bao, b¶o qu¶n cËn thËn. Tríc khi ®em sö dông, chóng l¹i ®îc kiÓm tra ®é Èm mét lÇn, v× thÕ chÊt lîng rÊt tèt. §ång thêi, cèt liÖu tríc khi ®em sö dông cßn ®îc kiÓm tra thµnh phÇn kho¸ng ho¸, kh¶o s¸t c¸c tÝnh chÊt c¬ b¶n, vµ ®îc phèi hîp víi nhau theo mét cÊp phèi tèi u, lµ cÊp phèi cã khèi lîng thÓ tÝch lín nhÊt vµ ®é rçng nhá nhÊt. ViÖc x¸c ®Þnh cÊp phèi tèi u ®îc thùc hiÖn b»ng thùc nghiÖm vµ ®îc sö dông cho c¶ cèt liÖu lín, cèt liÖu nhá vµ hçn hîp cña chóng. V× thÕ, hiÖu qu¶ lµm t¨ng khèi l îng thÓ tÝch cho bª t«ng cµng cao. Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp 1.3.2 Sö dông chÊt kÕt dÝnh cã khèi lîng riªng lín thay thÕ cho xi m¨ng thêng Trong hçn hîp bª t«ng siªu nÆng sö dông cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín, ngoµi níc th× xi m¨ng cã khèi lîng riªng thÊp h¬n. V× vËy ®Ó t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cña bª t«ng cÇn ph¶i gi¶m lîng dïng xi m¨ng vµ t¨ng lîng dïng cèt liÖu. Tuy nhiªn, khi gi¶m lîng dïng xi m¨ng vµ t¨ng lîng dïng cèt liÖu, thÓ tÝch hå xi m¨ng trong bª t«ng gi¶m ®i rÊt nhiÒu nªn tÝnh c«ng t¸c cña hçn hîp bª t«ng sÏ rÊt kÐm, khã ®¶m b¶o ®îc kh¶ n¨ng thi c«ng cña hçn hîp bª t«ng. Do ®ã, ®Ó ®¶m b¶o tÝnh c«ng t¸c cho hçn hîp bª t«ng, nhiÒu t¸c gi¶ [6,7,8] ®· thay thÕ mét hµm lîng lín xi m¨ng b»ng cèt liÖu nÆng nghiÒn mÞn cã cì h¹t nh xi m¨ng trong qu¸ tr×nh trén hçn hîp bª t«ng. Nhng biÖn ph¸p nªu trªn vÉn cßn mét sè nhîc ®iÓm kh«ng mong muèn lµm gi¶m kh¶ n¨ng t¨ng khèi lîng thÓ tÝch vµ cêng ®é cña bª t«ng. Nh÷ng nhîc ®iÓm ®ã lµ: - ViÖc nhµo trén kh«ng ®Òu, kh«ng tËn dông ®îc hÕt kh¶ n¨ng gi¶m níc cña phô gia siªu dÎo, lµm t¨ng lîng dïng níc cña hçn hîp, t¨ng ®é rçng trong bª t«ng. - H¹n chÕ lîng dïng cèt liÖu nÆng nghiÒn mÞn. Do khi thay thÕ 50÷60% xi m¨ng b»ng cèt liÖu nÆng nghiÒn mÞn th× hçn hîp bª t«ng cã hiÖn tîng t¸ch níc vµ cêng ®é bª t«ng gi¶m râ rÖt. Nguyªn nh©n g©y ra nh÷ng nhîc ®iÓm ®ã lµ do viÖc thay thÕ mét phÇn xi m¨ng b»ng cèt liÖu mÞn cã cì h¹t nh xi m¨ng. XÐt vÒ mÆt lý thuyÕt, ®Ó gi¶m lîng dïng xi m¨ng nhng vÉn ®¶m b¶o thÓ tÝch hå, c¸c t¸c gi¶ ®· sö dông bét cèt liÖu nÆng nghiÒn mÞn thay thÕ mét phÇn xi m¨ng trén cïng víi xi m¨ng trong qu¸ tr×nh trén hçn hîp bª t«ng mang l¹i hiÖu qu¶ lµm t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cho bª t«ng cao h¬n, do nã bæ sung mét lîng cèt liÖu mÞn cho bª t«ng lµm hoµn thiÖn cÊu tróc cho bª t«ng, lµm gi¶m lîng lç rçng cã trong bª t«ng, gi¶m lîng dïng xi m¨ng vµ t¨ng lîng dïng cèt liÖu nªn lµm t¨ng khèi lîng thÓ tÝch cho bª t«ng. Nhng, khi ®a bét cèt liÖu vµo trong bª t«ng ë qu¸ tr×nh nhµo trén hçn hîp dÉn ®Õn nh÷ng nhîc ®iÓm kh«ng mong muèn trªn. Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp VËy, cÇn cã mét ph¬ng ph¸p sö dông bét cèt liÖu n¨ng nghiÒn mÞn míi, sao cho cã thÓ h¹n chÕ nh÷ng nhîc ®iÓm trªn. HiÖn nay, ë níc ta cha nghiªn cøu, øng dông vµ chÕ t¹o xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã khèi lîng riªng lín, nªn viÖc sö dông xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã khèi lîng riªng lín thay thÕ cho xi m¨ng thêng ®Ó chÕ t¹o bª t«ng siªu nÆng lµ cha cã. Nhng xÐt vÒ mÆt lý thuyÕt, viÖc sö dông xi m¨ng nhiÒu cÊu tö thay thÕ cho xi m¨ng thêng lµ cã lîi. Nã kh¾c phôc nh÷ng h¹n chÕ mµ khi thay thÕ mét phÇn xi m¨ng b»ng bét cèt liÖu g©y ra. V× thÕ, viÖc sö dông xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã khèi lîng riªng lín thay thÕ cho xi m¨ng thêng sÏ mang l¹i ý nghÜa to lín khi kÕt hîp víi viÖc sö dông cèt liÖu cã khèi lîng riªng lín thay thÕ cho cèt liÖu thêng ®Ó chÕ t¹o bª t«ng siªu nÆng. Bëi, khi sö dông xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã khèi lîng riªng lín lµ ta ®· c¶i biÕn tÝnh chÊt cña bét cèt liÖu tõ d¹ng lµ mét chÊt ®én thµnh mét cÊu tö cña hÖ chÊt kÕt dÝnh nhiÒu cÊu tö, nªn høa hÑn mang l¹i nh÷ng kÕt qu¶ kh¶ quan. Tuy nhiªn, do viÖc thay thÕ bét cèt liÖu cho xi m¨ng díi d¹ng phô gia tr¬ sÏ ¶nh hëng lín ®Õn tÝnh chÊt cña xi m¨ng, nªn cÇn ph¶i nghiªn cøu tríc khi øng dông vµo thùc tÕ. 1.3.3 T¨ng ®é ®Æc ch¾c cho bª t«ng Thùc tÕ, lîng lç rçng trong bª t«ng th«ng thêng kh«ng ph¶i lµ nhá. Nã kh«ng nh÷ng trùc tiÕp lµm gi¶m khèi lîng thÓ tÝch cña bª t«ng mµ cßn ¶nh hëng trùc tiÕp ®Õn nh÷ng ®Æc tÝnh kÜ thuËt kh¸c cña bª t«ng nh: cêng ®é, kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn, x©m thùc, tuæi thä... V× thÕ, viÖc t¨ng ®é ®Æc ch¾c cho bª t«ng lµ rÊt thiÕt thùc. Cã thÓ t¨ng ®é ®Æc ch¾c cho bª t«ng b»ng nh÷ng biÖn ph¸p sau: - Sö dông cÊp phèi h¹t cña cèt liÖu tèi u ®Ó ®¶m b¶o cho bª t«ng ®Æc ch¾c, cã bé khung chÞu lùc (cèt liÖu) æn ®Þnh vµ cÊu tróc cña bª t«ng ®ång nhÊt vµ tèt nhÊt. - Sö dông tû lÖ N/X thÊp nhÊt ®Ó ®¶m b¶o ®¸ xi m¨ng ®Æc ch¾c nhÊt. §iÒu nµy cã thÓ thùc hiÖn ®îc b»ng c¸ch thiÕt kÕ cÊp phèi hîp lý, ®ång thêi sö dông phô gia dÎo ho¸ hay siªu dÎo. Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp - Sö dông c¸c lo¹i phô gia kho¸ng ®Ó bæ xung thµnh phÇn vi cèt liÖu cho bª t«ng. 1.4 LÜnh vùc sö dông cña bª t«ng siªu nÆng Bª t«ng siªu nÆng lµ mét trong nh÷ng lo¹i vËt liÖu míi cã c¸c tÝnh n¨ng ®Æc biÖt, nã ®îc sö dông nhiÒu trong c¸c nghµnh x©y dùng, n¨ng lîng.... Cô thÓ: Bª t«ng siªu nÆng ®îc lµm vËt liÖu chèng phãng x¹ trong c¸c nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n vµ trong c¸c phßng cã sö dông m¸y chiÕu tia R¬n-ghen. Bª t«ng siªu nÆng ®îc sö dông lµm vËt ®èi träng, t¨ng kh¶ n¨ng neo trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng ngoµi kh¬i nh: dµn khoan dÇu, èng dÉn dÇu khÝ díi biÓn. Bª t«ng cµng nÆng th× kh¶ n¨ng ch×m xuèng níc cµng lín. Do ®ã, ®Ó gi÷ cho mét vËt kh«ng bÞ næi lªn mÆt níc hoÆc ®Ó ®¹t ®îc mét lùc neo gi÷ nhÊt ®Þnh khi thÓ tÝch cµng nhá th× kh«Ý lîng thÓ tÝch cña nã cµng lín. Bª t«ng siªu nÆng ®îc sö dông lµm têng ch¾n sãng biÓn b¶o vÖ h¶i c¶ng vµ bê biÓn. CÊu tróc têng ch¾n thêng ®îc lµm tõ c¸c khèi bª t«ng cã khèi lîng tõ 6 ®Õn 20 tÊn. §é æn ®Þnh cña c¸c khèi bª t«ng chèng t¸c ®éng cña sãng biÓn nµy phô thuéc vµo kÝch thíc cña khèi bª t«ng vµ sù chªnh lÖch gi÷a khèi lîng thÓ tÝch cña khèi bª t«ng vµ cña níc biÓn. Víi mét ®é æn ®Þnh cho tríc th× thÓ tÝch cña khèi bª t«ng tû lÖ nghÞch víi lËp ph¬ng cña sù chªnh lÖch khèi lîng thÓ tÝch. Bª t«ng siªu nÆng ®îc sö dông lµm vËt liÖu x©y dùng ®êng hÇm dÉn níc vµ s©n tiªu n¨ng cña ®Ëp thuû ®iÖn. Do nã cã kh¶ n¨ng chèng mµi mßn tríc c¸c t¸c ®éng cña vËn tèc dßng ch¶y lín. 1.5 KÕt luËn Víi tÝnh n¨ng ®Æc biÖt vµ lÜnh vùc sö dông réng r·i, bª t«ng siªu nÆng lµ mét lo¹i vËt liÖu míi cã thÓ n©ng cao chÊt lîng x©y dùng cña c¸c c«ng tr×nh cÇn cã ®é chèng mµi mßn, xãi mßn vµ cã kh¶ n¨ng c¶n phãng x¹. VËy, nghiªn cøu, chÕ t¹o bª t«ng siªu nÆng lµ mét yªu cÇu thiÕt thùc, ®Æc biÖt khi níc ta ®ang chuÈn bÞ x©y dùng nhiÒu c«ng tr×nh thuû ®iÖn, x©y dùng vµ söa ch÷a c¸c c«ng tr×nh ven biÓn, c¸c bÖnh viÖn hay phßng thÝ nghiÖm cã sö dông n¨ng lîng phãng x¹. Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp ch¬ng ii: xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã lîng cÇn níc thÊp 2.1 Giíi thiÖu xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã lîng cÇn níc thÊp Xi m¨ng nhiÒu cÊu tö lµ lo¹i xi m¨ng mµ trong thµnh phÇn cña cã ngoµi clanhke xi m¨ng cßn cã thªm c¸c lo¹i phô gia nh phô gia ®iÒu chØnh thêi gian ®«ng kÕt, phô gia kho¸ng,… Phô gia kho¸ng ®îc sö dông trong xi m¨ng nhiÒu cÊu tö víi môc ®Ých lµm gi¶m lîng dïng clanhke xi m¨ng trong hçn hîp, t¹o ra hiÖu qu¶ kinh tÕ cao h¬n. Xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã lîng cÇn níc thÊp lµ lo¹i xi m¨ng nhiÒu cÊu tö thÕ hÖ míi. Thµnh phÇn cña nã bao gåm clanhke xi m¨ng poãcl¨ng, th¹ch cao, phô gia kho¸ng vµ phô gia gi¶m níc tÇm cao. §Æc ®iÓm næi bËt cña xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã lîng cÇn níc thÊp lµ trong thµnh phÇn cña nã kh«ng thÓ thiÕu phô gia gi¶m níc tÇm cao ë d¹ng bét. Trªn thÕ giíi, viÖc chÕ t¹o vµ sö dông xi m¨ng nhiÒu cÊu tö cã lîng cÇn níc thÊp ®· rÊt phæ biÕn. Nã ®em l¹i nhiÒu lîi Ých kinh tÕ vµ kü thuËt nh: - Khi nghiÒn cïng clanhke xi m¨ng, phô gia ph©n bè ®Òu trong xi m¨ng nªn t¸c dông cña nã tíi hçn hîp bª t«ng triÖt ®Ó h¬n, tõ ®ã cho phÐp n©ng cao chÊt lîng cña bª t«ng. - Phô gia gi¶m níc lµ chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt. Trong qu¸ tr×nh nghiÒn, c¸c phÇn tö phô gia hÊp phô lªn bÒ mÆt cña c¸c h¹t xi m¨ng, chèng l¹i sù tÝch tô cña c¸c h¹t xi m¨ng vµ sù b¸m dÝnh cña chóng vµo bi vµ thïng nghiÒn, do ®ã lµm t¨ng hiÖu qu¶ nghiÒn vµ t¨ng n¨ng suÊt m¸y nghiÒn. - ViÖc ®Þnh lîng phô gia t¹i nhµ m¸y thuËn tiÖn vµ chÝnh x¸c h¬n nhê n©ng cao chuyªn m«n ho¸, c¬ giíi ho¸ trong s¶n xuÊt. - Gi¶m thao t¸c c©n ®ong phô gia khi sö dông nªn cã thÓ gi¶m chi phÝ, t¨ng ®îc tèc ®é thi c«ng t¹i c«ng trêng. Qu¸ tr×nh thuû ho¸ cña xi m¨ng, vai trß cña phô gia kho¸ng vµ phô gia siªu dÎo trong thµnh phÇn cña xi m¨ng nh sau: Khoa VËt liÖu X©y dùng 2.2 §å ¸n tèt nghiÖp Qu¸ tr×nh thuû ho¸ cña xi m¨ng Poãcl¨ng Khi nhµo trén xi m¨ng víi níc, ë giai ®o¹n ®Çu x¶y ra qu¸ tr×nh t¸c dông lý- ho¸ häc. Tríc tiªn lµ c¸c t¸c dông lý häc gåm: sù ph©n bè níc trªn bÒ mÆt h¹t xi m¨ng vµ qu¸ tr×nh hoµ tan c¸c kho¸ng cña xi m¨ng vµo níc. Sau ®ã lµ c¸c qu¸ tr×nh t¸c dông ho¸ häc, lµ sù thuû ho¸ cña c¸c kho¸ng trong xi m¨ng. §Çu tiªn, kho¸ng AlÝt (C3S) t¸c dông víi níc t¹o ra hy®r«silic¸t canxi vµ hy®r«xÝt canxi. 2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2. TiÕp ®ã lµ sù thuû ho¸ cña BªlÝt (C2S). BªlÝt thuû ho¸ chËm h¬n vµ t¸ch ra Ýt Ca(OH)2 h¬n: 2(2CaO.SiO2) + 4H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2. Qu¸ tr×nh thuû ho¸ c¸c kho¸ng trong xi m¨ng cã sù t¹o thµnh Ca(OH) 2 nªn lµm thay ®æi tØ lÖ CaO/SiO2 trong hå xi m¨ng. Sù thay ®æi nµy phô thuéc vµo thµnh phÇn vËt liÖu, ®iÒu kiÖn r¾n ch¾c vµ mét sè yÕu tè kh¸c. Trong qu¸ tr×nh thuû ho¸, tuú theo ®iÒu kiÖn m«i trêng, tricanxi alumin¸t (3CaO.Al2O3) cã thÓ t¹o thµnh c¸c hy®r«aluminat canxi cã thµnh phÇn kh¸c nhau nh: 4CaO.Al2O3.9H2O, 2CaO.Al2O3.8H2O, 3CaO.Al2O3.6H2O. Khi cã th¹ch cao, tricanxi aluminat sÏ kÕt hîp víi th¹ch cao t¹o thµnh kho¸ng ettringit theo ph¶n øng: 3CaO.Al2O3 + 3(CaSO4.2H2O) + 26H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4. (31÷32)H2O. Sau ®ã, ettringÝt cã thÓ t¸c dông víi 3CaO.Al 2O3 cßn d t¹o ra muèi kÐp hy®ro sunphoaluminat canxi mét sunphat: 2(3CaO.Al2O3) + 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O + 22H2O = 3(3CaO.Al2O3.CaSO4.18H2O). Tetracanxi alumoferit t¸c dông víi níc t¹o ra hy®« alumin¸t canxi vµ hy®r«ferit canxi theo ph¬ng tr×nh: 4CaO.Al2O3.Fe2O3 + mH2O = 3CaO.Al2O36H2O + CaO.Fe2O3 .nH2O. Tãm l¹i, qu¸ tr×nh thuû ho¸ cña xi m¨ng phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè, nhng c¸c yÕu tè ®ã ®îc chia thµnh hai nhãm chÝnh lµ: c¸c yÕu tè bªn ngoµi vµ Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp c¸c yÕu tè bªn trong. C¸c yÕu tè bªn ngoµi bao gåm: nhiÖt ®é m«i trêng, ®iÒu kiÖn ®ãng r¾n... Cßn c¸c yÕu tè bªn trong gåm: thµnh phÇn kho¸ng ho¸, ®é nghiÒn mÞn cña xi m¨ng, hµm lîng phô gia vµ lo¹i phô gia cã trong xi m¨ng... 2.3 Vai trß cña phô gia kho¸ng trong qu¸ tr×nh thuû ho¸ xi m¨ng Phô gia kho¸ng trong xi m¨ng gåm cã phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh vµ phô gia kho¸ng kh«ng cã ho¹t tÝnh (cßn gäi lµ phô gia ®iÒn ®Çy hay phô gia tr¬). Phô gia kho¸ng kh«ng cã ho¹t tÝnh gåm c¸c lo¹i vËt liÖu kho¸ng thiªn nhiªn hay nh©n t¹o cã trong xi m¨ng nhng chóng kh«ng tham gia vµo qu¸ tr×nh hydrat hãa trong xi m¨ng. Nã ®ãng vai trß lµm cèt liÖu mÞn, cã t¸c dông chÝnh lµ bæ xung vµo thµnh phÇn h¹t cho xi m¨ng vµ hoµn thiÖn cÊu tróc cña ®¸ xi m¨ng. Ngoµi ra, do nã thay thÕ mét phÇn xi m¨ng nªn lµm gi¶m nhiÖt ®é thuû hãa cña chÊt kÕt dÝnh, lµm t¨ng hiÖu qu¶ kinh tÕ vµ b¶o vÖ m«i trêng. Phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh gåm c¸c lo¹i vËt liÖu kho¸ng thiªn nhiªn (tro nói löa, ®iatomit, zeolit, trass) hay nh©n t¹o (xØ lß cao (BFS), tro bay (FA), ®Êt sÐt nung, silica fum, tro trÊu (RHA), metacaolanh (MK)). C¸c phô gia kho¸ng nµy ®Òu cã hµm lîng SiO2 ho¹t tÝnh cao do ®ã cã thÓ ph¶n øng ho¸ häc víi Ca(OH)2 ë nhiÖt ®é thêng t¹o nªn c¸c thµnh phÇn xi m¨ng ho¸. Do ®ã, phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh kh«ng nh÷ng ¶nh hëng ®Õn thµnh phÇn h¹t, tÝnh c«ng t¸c cña hå xi m¨ng mµ cßn t¸c ®éng ®Õn sù ®ång nhÊt cña s¶n phÈm thuû ho¸ vµ cÊu tróc cña ®¸ xi m¨ng. Trong hå xi m¨ng kh«ng chøa phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh, Ca(OH) 2 sinh ra do qu¸ tr×nh thuû ho¸ xi m¨ng thêng kÕt tinh thµnh c¸c tinh thÓ lín. Sù kÕt tinh nµy x¶y ra ë nh÷ng n¬i chøa nhiÒu níc nh trong c¸c lç rçng mao qu¶n, hoÆc ë vïng tiÕp gi¸p gi÷a xi m¨ng víi cèt liÖu. Khi Êy, chÝnh viÖc kÕt tinh cña Ca(OH)2 l¹i lµm xuÊt hiÖn øng suÊt trong cÊu tróc cña bª t«ng, vµ do ®é Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp bÒn cña Ca(OH)2 rÊt kÐm nªn lµm suy gi¶m cêng ®é cña bª t«ng, còng nh c¸c tÝnh chÊt kh¸c cña bª t«ng rÊt nhiÒu. Khi cã phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh, nhê cã ph¶n øng Puz¬lanic lµm cho hµm lîng Ca(OH)2 gi¶m xuèng. §Æc biÖt, khi ®îc ph©n t¸n ®ång ®Òu, phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh sÏ lÊp ®Çy c¸c lç rçng h×nh thµnh trong ®¸ xi m¨ng. T¹i ®ã, chóng tham gia ph¶n øng puz¬lanic víi Ca(OH)2, t¹o thµnh hy®ro silicat canxi kh«ng tan, lµm cho ®¸ xi m¨ng ®Æc ch¾c h¬n, c¶i thiÖn cÊu tróc cho v÷a vµ bª t«ng. KÕt qu¶ lµ cêng ®é cña v÷a, bª t«ng còng nh kh¶ n¨ng chèng thÊm, chèng ¨n mßn trong m«i trêng x©m thùc cña bª t«ng ®Òu ®îc c¶i thiÖn. 2.4 Vai trß cña phô gia siªu dÎo trong qu¸ tr×nh thuû ho¸ xi m¨ng Phô gia siªu dÎo lµ chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt. Phô gia siªu dÎo thêng dïng nhÊt lµ c¸c lo¹i muèi cña s¶n phÈm trïng ngng ®· sunphua ho¸ cña formaldehyde víi naphthalene hoÆc melamine. Mçi nhãm ph©n tö cña phô gia siªu dÎo chøa mét sè nhãm chøc cã cùc tÝnh kh¸c nhau, xen kÏ c¸c gèc kh«ng cã cùc tÝnh. Khi hÊp phô, c¸c nhãm kh«ng cã cùc tÝnh cña chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt híng vÒ c¸c pha r¾n (h¹t xi m¨ng) cßn gèc cã cùc tÝnh híng ra ngoµi. Líp hÊp thô ®ã cã ¶nh hëng lín tíi c¸c s¶n phÈm thuû ho¸ cña xi m¨ng, nã gi÷ ë gÇn nã mét líp mµng níc t¬ng ®èi dµy, lµm t¨ng ®é thÊm ít h¹t xi m¨ng, ®ång thêi lµm gi¶m néi ma s¸t gi÷a c¸c h¹t xi m¨ng vµ cèt liÖu. ChÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt cßn ng¨n c¶n sù tiÕp xóc gi÷a xi m¨ng vµ níc, ®ång thêi lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt, gi¶m n¨ng lîng tù do trªn bÒ mÆt xi m¨ng. Lóc ®ã, c¸c h¹t xi m¨ng ®îc tÝch ®iÖn cïng dÊu, gi÷a c¸c h¹t sinh ra mét lùc ®Èy tÜnh ®iÖn ng¨n c¶n kh«ng cho c¸c h¹t tiÕp xóc víi nhau. Kh¶ n¨ng ph©n t¸n cña chóng trong níc t¨ng lªn. Do c¸c h¹t xi m¨ng ®îc bao bäc quanh bëi chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt nªn hå xi m¨ng kh«ng bÞ ph©n tÇng, t¸ch níc, lµm chËm qu¸ tr×nh ®«ng cøng, lµm gi¶m lùc hót vµ lùc ma s¸t gi÷a c¸c h¹t nªn chóng dÔ dµng chuyÓn ®éng t¬ng ®èi víi nhau. Nãi kh¸c ®i, do cã chÊt ho¹t
- Xem thêm -