TỔ NG QUAN
Tổng quan về xi măng poóc lăng và xi măng poóc lăng hỗn hợp
Xi măng poóc lăng (XMP) là sản phẩm từ việc nghiền mịn clinker XMP kết hợp với thạch cao để điều chỉnh thời gian đông kết, đồng thời có thể chứa dưới 1% phụ gia công nghệ như trợ nghiền hoặc kỵ ẩm.
Clinker XMP là sản phẩm được tạo ra từ quá trình nung hỗn hợp phối liệu có đầy đủ các thành phần cần thiết để hình thành khoáng silicat canxi và canxi aluminat, cũng như alumoferrit Thành phần khoáng trong clinker ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của XMP.
Thành phần hóa học của clinker XMP [1]
Thành phần hoá học của clinker, biểu thị bằng hàm lượng (%) các oxit có trong clinker, thường dao động trong giới hạn sau:
Clinker XMP chủ yếu bao gồm các oxit chính như CaO, SiO2, Al2O3 và Fe2O3, chiếm từ 95 đến 97% thành phần Phần còn lại là các oxit và tạp chất khác có trong phối liệu, chủ yếu được cung cấp từ nguyên liệu sản xuất clinker Sự biến đổi tỷ lệ giữa các oxit này sẽ ảnh hưởng đến tính chất của clinker XMP.
Lớp: 2011B VLPK 3 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
CaO là oxit quan trọng nhất trong clinker xi măng, đóng vai trò trong việc hình thành các khoáng chính Để đảm bảo tính ổn định của xi măng, CaO cần phải kết hợp hoàn toàn với các oxit khác, tránh trạng thái tự do Clinker có hàm lượng CaO cao tạo ra nhiều khoáng C3S, giúp xi măng phát triển cường độ nhanh và đạt mác cao Tuy nhiên, xi măng chứa nhiều CaO cũng phát sinh nhiệt lớn khi đóng rắn và có độ bền kém trong môi trường nước cùng các điều kiện khác.
Là oxit quan trọng thứ 2, tham gia vào việc tạo ra hai khoáng chính là
C3S và C2S đều là các khoáng chất quan trọng trong xi măng Khi tỷ lệ SiO2 quá cao và CaO ở mức vừa đủ, khoáng C2S sẽ gia tăng, dẫn đến quá trình đóng rắn của xi măng diễn ra chậm trong giai đoạn đầu (1, 3, 7 ngày) Tuy nhiên, theo thời gian, C2S sẽ phát triển cường độ và đảm bảo chất lượng của mác xi măng.
Al2O3 kết hợp với CaO và Fe2O3 tạo ra khoáng aluminat và alumoferit canxi, giúp xi măng đóng rắn nhanh với cường độ ban đầu cao Tuy nhiên, clinker chứa nhiều CaO sẽ tỏa nhiệt nhiều trong quá trình đóng rắn, dẫn đến độ bền kém trong môi trường xâm thực Bên cạnh đó, sự hiện diện của CaO làm tăng độ nhớt của pha lỏng, gây cản trở quá trình hình thành C3S Ngoài ra, khi làm lạnh nhanh, các khoáng aluminat có thể bị phân hủy và tạo thành CaO.
Tham gia phản ứng chủ yếu tạo thành alumoferit canxi, làm giảm nhiệt độ tại pha lỏng của phối liệu, độ nhớt pha lỏng nhỏ dễ tạo khoáng trong
Lớp 2011B VLPK 4 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội nghiên cứu về clinker Nếu hàm lượng Fe2O3 quá cao, xi măng sẽ có tỉ trọng lớn và cường độ thấp, tuy nhiên vẫn đảm bảo độ bền trong môi trường xâm thực và phát sinh ít nhiệt khi đóng rắn.
CaO là một thành phần có hại trong clinker xi măng, khi ở trạng thái tự do sẽ gây ra sự không ổn định về thể tích trong quá trình đóng rắn Phản ứng chậm với nước của CaO dẫn đến sự nở thể tích lớn, gây tổn hại cho cấu trúc của xi măng.
• Oxit kiềm (R 2 O viết tắt của K 2 O và Na2O)
Trong nguyên liệu sản xuất xi măng, muối kiềm sun phát có vai trò quan trọng trong phản ứng với các hợp chất như C3A, C2S và C3S Nếu clinker chứa ít kiềm, điều này sẽ dẫn đến việc giảm cường độ của xi măng.
Thành phần khoáng của clinker [2]
• Khoáng alit ( Tricanxi silicat, C 3 S): chiếm 45 – 75%
Alit là dung dịch rắn của C 3 S với một vài oxit tan lẫn khác như N 2 O,
K2O, Fe2O3 và TiO là những chất tan lẫn có khả năng thay đổi cấu trúc tinh thể, khiến alit tồn tại ở nhiệt độ thường và có hoạt tính cao hơn so với tricanxi silicat tinh khiết.
Tính chất của alit trong xi măng:
- Sớm cho cường độ ban đầu cao (cho cường độ sớm và cường độ lâu dài)
- Đóng rắn nhanh (chỉ sau C 3 A)
- Tỏa nhiệt nhiều khi hydrat hóa
- kém bền trong môi trường xâm thực (nhất là môi trường sun phát)
Lớp: 2011B VLPK 5 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Khoáng belit (Dicanxi silicat, C 2 S): chiếm 15 – 30%
Khoáng này tồn tại ở 4 dạng thù hình: α, α’, β và γ Nhưng trong clinker dạng βC 2 S là dạng mong muốn
Tính chất của belit trong xi măng:
- Làm cho xi măng có cường độ phát triển chậm nhưng trong 28 ngày thì gần bằng C3S
- Tỏa ít nhiệt khi tham gia phản ứng hydrat hóa
- Bền trong môi trường sunfat
Lớp: 2011B VLPK 6 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Caxi aluminat là dung dịch rắn của C3A (3CaO.Al2O3) với 1-2% CaO, tỷ lệ này phụ thuộc vào lượng CaO, nhiệt độ và chế độ làm lạnh clinker Trong clinker xi măng, thành phần chủ yếu là C3A.
Tính chất của canxi aluminat:
- Tỏa nhiệt nhiều khi hydrat hóa
- Quyết định thời gian đông kết của thạch cao
- Không bền trong môi trường xâm thực (kém nhất trong 4 khoáng)
Là dung dịch rắn của C 4 AF (4CaO Al2O3 Fe2O3) có các thành phần khác nhau phụ thuộc vào phối liệu và điều kiện nung luyện: C8A3F, C4AF,
C2F ở đây chủ yếu là C4AF
Lớp: 2011B VLPK 7 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
- Tỏa ít nhiệt khi hydrat hóa
- Bền trong môi trường xâm thực
Ngoài ra, còn có pha thủy tinh và các khoáng chứa kiềm khác với hàm lượng nhỏ
1.1.2 Xi măng Poóc lăng hỗn hợp (PCB) [2]
Xi măng Poóc lăng hỗn hợp là loại xi măng được sản xuất bằng cách nghiền mịn clinker XMP kết hợp với thạch cao và một lượng lớn phụ gia khoáng Hàm lượng phụ gia khoáng trong xi măng này được quy định theo tiêu chuẩn TCVN 6882:2001.
Sử dụng phụ gia cho xi măng không chỉ giúp tăng sản lượng xi măng mà còn cải thiện tính chất của xi măng Pooclang hỗn hợp Điều này mang lại những lợi ích như tăng cường tính linh động của vữa và nâng cao mức độ hoàn thiện cấu trúc của đá xi măng nhờ vào sự hiện diện của các thành phần vi cấu trúc.
Một số loại phụ gia chính thường được sử dụng trong xi măng:
Phụ gia công nghệ trong xi măng thường chiếm tối đa 1% và bao gồm các loại như phụ gia trợ nghiền và phụ gia bảo quản như Urea, Calcium axetate Ngoài ra, còn có phụ gia hoạt động bề mặt, được chia thành hai nhóm: nhóm ưa nước như Canxi liginosulfonat và nhóm kỵ nước như xà phòng natri, Axidon.
• Phụ gia đặc biệt: Thường được sử dụng trong lĩnh vực trang trí như: chất màu, phụ gia giãn nở…
Phụ gia khoáng là một loại chất phụ gia phổ biến trong ngành công nghiệp sản xuất, bao gồm phụ gia khoáng tự nhiên, nhân tạo và phế thải công nghiệp Chúng được phân loại thành hai nhóm chính: phụ gia đầy và phụ gia khoáng hoạt tính.
Lớp: 2011B VLPK 8 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Tổng quan về phụ gia khoáng và phụ gia đá vôi
Phụ gia khoáng là các vật liệu vô cơ tự nhiên hoặc nhân tạo được nghiền mịn và pha trộn vào xi măng nhằm đạt tiêu chuẩn chất lượng mà không gây ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất của xi măng, bê tông và cốt thép Loại phụ gia này rất phổ biến trong ngành sản xuất xi măng và được phân chia thành hai loại chính: phụ gia đầy và phụ gia khoáng hoạt tính.
Phụ gia đầy đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện thành phần hạt xi măng mà không tham gia vào các phản ứng hydrat của xi măng Chúng hoạt động như các vi cốt liệu, giúp tạo ra các mầm kết tinh và lấp đầy các lỗ xốp trong cấu trúc, từ đó nâng cao chất lượng và độ bền của xi măng.
Trong các loại xi măng hỗn hợp, việc pha trộn phụ gia đầy cần được kiểm soát cẩn thận, vì nếu sử dụng quá nhiều sẽ làm giảm chất lượng mác của xi măng Phụ gia đầy là vật liệu được nghiền mịn tương đương với xi măng, mang lại lợi ích cho một số tính chất của bê tông như tính dễ đổ, tỷ trọng, khả năng thấm nước, hút nước mao quản, tách nước và khả năng chống nứt Mặc dù phụ gia đầy thường có tính trơ về mặt hóa học, nhưng điều này không phải là nhược điểm, miễn là chúng có tính chất thủy lực hoặc không gây hại cho các sản phẩm thủy hóa trong hồ xi măng đã thủy hóa.
Phụ gia đầy có khả năng thúc đẩy quá trình thủy hóa của xi măng poóc lăng bằng cách hoạt động như vị trí cấu tạo hạt nhân Hiệu ứng này được thể hiện rõ trong bê tông.
Lớp: 2011B VLPK 9 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội chứa tro bay và TiO 2 ở dạng hạt nhỏ hơn 1àm Ramachandran thấy rằng
CaCO3 còn đóng vai trò tham gia vào pha C-S-H và có lợi cho cấu trúc của xi măng thủy hóa
Phụ gia đầy có thể là vật liệu tự nhiên, nhưng cần đảm bảo tính đồng đều và độ mịn cao Chúng không nên làm tăng lượng nước yêu cầu trong bê tông, trừ khi kết hợp với phụ gia giảm nước Ngoài ra, phụ gia này cần tránh gây ảnh hưởng tiêu cực đến độ bền thời tiết, khả năng bảo vệ chống ăn mòn cốt thép trong bê tông, cũng như không làm giảm cường độ của bê tông trong tương lai.
Phụ gia khoáng có tác dụng chủ yếu về mặt vật lý, do đó cần phải tương hợp về mặt vật lý với xi măng sử dụng Chẳng hạn, khi pha phụ gia với hàm lượng cao, xi măng cần có độ mịn cao hơn so với mức bình thường.
1.2.1.2 Ph ụ gia khoáng hoạt tính
Phụ gia khoáng hoạt tính có tác dụng cải thiện các tính chất của xi măng, đặc biệt khi được nghiền mịn Chúng có khả năng phản ứng với các thành phần như vôi tự do hoặc sản phẩm hydrat hóa của khoáng xi măng, tạo ra hợp chất có tính chất kết dính Nhờ đó, việc sử dụng phụ gia này giúp tăng cường mác xi măng một cách hiệu quả.
Một số loại phụ gia khoáng hoạt tính thông dụng hiện nay như:
Bột nhẹ là một hóa chất phổ biến, được sử dụng làm chất độn trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất giấy, cao su, chất dẻo, kem đánh răng, dược phẩm và mỹ phẩm Chất lượng của bột nhẹ được đánh giá dựa trên thành phần hóa học, bao gồm hàm lượng tạp chất, độ kiềm dư và độ ẩm, cùng với các tính chất vật lý như kích thước hạt, độ ẩm phân bố hạt, diện tích bề mặt riêng Các chỉ tiêu kỹ thuật này là những yếu tố quan trọng nhất để xác định chất lượng bột nhẹ.
Lớp: 2011B VLPK 10 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Phụ gia Puzơlan là vật liệu tự nhiên hoặc nhân tạo chứa SiO2 và Al2O3, có ít hoặc không có tính chất kết dính Khi được nghiền mịn và ở môi trường ẩm ướt, Puzơlan có khả năng phản ứng hóa học với Ca(OH)2 ở nhiệt độ thường để tạo ra các hợp chất có tính dính kết Chỉ có phần SiO2 vô định hình mới có tác dụng này, trong khi phần SiO2 kết tinh có hoạt tính rất thấp.
Puzơlan thiên nhiên phổ biến nhất bao gồm tro núi lửa, pumicite, diệp thạch, opan, đất diatomit nung và đất sét nung tự nhiên Trong số đó, tro núi lửa là phụ gia khoáng được phát hiện đầu tiên trên toàn cầu.
Hạt phụ gia diatomite có cấu trúc nhiều góc cạnh và xốp, yêu cầu lượng nước cao Một số phụ gia tự nhiên có hoạt tính cao hơn khi được nung ở nhiệt độ từ 500-1100°C Đất sét chứa silic sau khi nung và nghiền mịn cũng là loại puzơlan có hoạt tính cao.
Tro trấu chứa hàm lượng silic oxit cao, được sản xuất bằng cách đốt chậm trấu ở nhiệt độ từ 500-700 độ C, tạo ra vật liệu vô định hình với cấu trúc xốp Tỷ diện của tro trấu được nghiền mịn đạt tới 50.000 cm²/g, với các hạt có hình dạng phức tạp, do đó yêu cầu lượng nước lớn, trừ khi được trộn với clinker để phá vỡ cấu trúc xốp.
Một số phụ gia Puzơlan nhân tạo:
Silicafume, một phụ phẩm từ ngành luyện kim ferrosilic hoặc forromangan, sở hữu tính chất puzơlan mạnh mẽ Với kích thước hạt siêu mịn (khoảng 95% kích thước hạt nhỏ hơn 1μm), silicafume mịn hơn xi măng từ 50-100 lần và có bề mặt riêng rất lớn, mang lại nhiều lợi ích trong xây dựng và cải thiện chất lượng vật liệu.
Lớp: 2011B VLPK 11 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
20.000cm 2 /g Silicafume là một loại phụ gia khoáng cao cấp đắt tiền và chỉ được dùng trong trường hợp cần thiết.
Silicafume là các hạt silic cực nhỏ hình cầu, chứa SiO2 vô định hình, với kích thước nhỏ nhất giúp tăng tốc độ phản ứng giữa silic oxit vô định hình và Ca(OH)2 trong quá trình thủy hóa xi măng Các hạt silicafume này có khả năng lấp đầy các khe hở giữa các hạt xi măng, tạo ra cấu trúc đá xi măng chặt chẽ hơn Silicafume có màu sáng do hầu như không chứa than chưa cháy; nếu có ít cacbon, màu sắc sẽ sẫm hơn Hàm lượng SiO2 trong silicafume chiếm từ 86-98%.
Tro bay là sản phẩm từ quá trình đốt than bột tại nhà máy nhiệt điện, được hình thành thông qua phương pháp tĩnh điện hoặc cơ học Đây là loại puzơlan nhân tạo phổ biến nhất với hạt có dạng hình cầu, giúp giảm lượng nước cần thiết trong quá trình sử dụng Hạt tro bay có kích thước trung bình từ 1-100 µm và tỷ diện tích khoảng 25.000-60.000 cm²/g Tuy nhiên, việc đánh giá độ mịn của tro bay qua tỷ diện bề mặt không hoàn toàn chính xác, do cấu trúc hình cầu của hạt khiến chúng sắp xếp chặt chẽ hơn so với các loại puzơlan khác, làm giảm khả năng thoát khí Hơn nữa, các hạt than chưa cháy có tính xốp, tạo điều kiện cho dòng khí đi qua dễ dàng hơn, dẫn đến việc độ mịn không được phản ánh đúng qua khả năng thoát khí của tro bay.
Quá trình hydrat hóa và đóng rắn xi măng
1.3.1 Sựhydrat hóa và đóng rắn xi măng khi không có phụ gia
1.3.1.1 S ự hydrat hóa các khoáng trong xi măng
Khi xi măng hợp nước, quá trình hydrat hóa các khoáng chất trong xi măng diễn ra, đồng thời tạo ra hiệu ứng tỏa nhiệt Những phản ứng hóa lý phức tạp này đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc và tính chất của vật liệu xây dựng.
Sự hydrat hóa C 3 S hay alit:[2]
Sự hydrat hóa của C3S và alít tạo thành các hyđro canxi silicat và Ca(OH)2:
Và sau 1 ÷ 6 giờ có sự chuyển hóa sản phẩm C 3 SHx thành hyđrosilicat canxi có độ kết tinh thấp CSH(B) và Ca(OH) 2 theo phản ứng sau:
C3SHx → C 0,8 ÷ 1,5 SH(1÷1,25) (CSH(B)) + Ca(OH)2 (CH)
Các tinh thể hyđrosilicát canxi có kích thước nhỏ hơn 1μm và tổng bề mặt riêng đạt từ 350 đến 450 m²/g Mức độ hydrat hóa của C3S ở nhiệt độ 25 °C theo thời gian với tỉ lệ N/XM từ 0,4 đến 0,7 được trình bày như sau:
Sau 1 ngày: 25 ÷35%; sau 10 ngày: 55 ÷ 65%; sau 28 ngày : 78 ÷ 80% Tốc độ hydrat hóa C 3 S thay đổi theo nhiệt độ Sau 12 giờ và với tỉ lệ N/XM = 0,4 ÷0,7 thì tại các nhiệt độ khác nhau, tốc độ hydrat hóa của C3S như sau:
Lớp: 2011B VLPK 22 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
+ Ở 5°C tương ứng là 0%; + Ở25 °C tương ứng là 30%
Hình 1.6 Sự tạo thành CSH sau 50h ở 120° C Trong điều kiện thường, C3S chỉ hydrat hóa hoàn toàn sau 1 ÷ 1,5 năm. Ở vùng nhiệt độcao hơn, các sản phẩm hydrat hóa là: [2]
C2SH(A) +CH 175 ÷ 200 ° C →C2SH2,C2SH(A), C2SH(C),CH → 200 °°C
C3SH2 Điều kiện thực tế theo sơ đồ sau:
CSH(B) + Ca(OH)2 (sản phẩm cuối)
Lớp: 2011B VLPK 23 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Hình 1.7 Vũa xi măng sau 7 ngày hdrat hóaC 3 S: Ca(OH) 2 và CSH
Sản phẩm cuối cùng của quá trình hydrat hóa C3S ở điều kiện thường bao gồm CSH(B) và Ca(OH)2 Tác dụng hóa học của C3S với nước luôn tạo ra Ca(OH)2, điều này thể hiện tính chất riêng biệt của quá trình này.
C3S khi tác dụng với nước bao giờcũng sinh ra phản ứng thủy phân
Hình 1.8 Sự thay đổi tốc độ và mức độ hydrat hoá của đơn tinh thể C 3 S nghiền mịn ( 3 ữ 5 àm )
Lớp: 2011B VLPK 24 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Sự hydrat hóa của khoáng C 2 S hay belit
Phản ứng hydrat hóa C2S và các dung dịch rắn của nó tạo ra các hyđro canxi silicát với thành phần khác nhau và một lượng Ca(OH)2 nhất định Khi C2S được hydrat hóa trong hồ với tỉ lệ N/XM từ 0,4 đến 0,7, mức độ hydrat hóa đạt khoảng 85% sau vài năm ở điều kiện thường Các sản phẩm thu được từ phản ứng hydrat hóa này bao gồm các hợp chất quan trọng trong quá trình xây dựng.
C2S + H2O thôngth hh g → C 1 , 15 ÷ 1 , 2 SH → 〉 1 , 5 h C 1,65÷1,7 SH 80 ÷ 150 ° C → C 1,85÷2 SH
Bề mặt riêng của sản phẩm hydrat hóa ở 25°C là 250 ÷350 m 2 / g, nhỏ hơn so với sản phẩm của C3S ở cùng mức độ hydrat hóa
Tốc độ hydrat hóa của C2S thấp hơn so với C3S, và điều này phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể của khoáng, thành phần dung dịch nước cũng như các điều kiện phản ứng Các yếu tố này ảnh hưởng đến mức độ hydrat hóa của C2S.
+ Sau 28 ngày: 30 ÷ 50%; sau 5 ÷ 6 năm mới đạt 100%
Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng β –C2S tinh khiết hydrat hóa chậm hơn bêlít trong thành phần XMP Sự hòa tan trong chúng của các oxit BaO,
P2O5, Cr2O3 , Fe2O3, Na2O ở số lượng hợp lý góp phần làm tăng độ hoạt tính hydrat hóa của khoáng
Nguyên nhân của đặc trưng hydrat phức tạp của các dung dịch rắn của
C2S thể hiện sự ổn định ở các trạng thái cấu trúc khác nhau Nhiều quan điểm cho rằng hoạt tính hydrat hóa của α, α’ và β-C2S cao nhưng có sự khác biệt, trong khi γ-C2S không bị hydrat hóa ở điều kiện thông thường Tốc độ hydrat hóa của các dạng này cũng có sự khác nhau đáng kể.
C2S tăng khi có mặt CaSO 4 và CaCl2 trong dung dịch
Lớp: 2011B VLPK 25 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Hình 1.9 Sản phẩm C-S-H khi hydrat hoá C 2 S
Sự hydrat hóa các khoáng aluminat canxi
Trong quá trình hydrat hóa C3A, các hyđroaluminát canxi khác nhau được tách ra, đồng thời tạo ra một lượng nhiệt lớn Khi nhiệt độ dưới 25°C, phản ứng này dẫn đến sự hình thành nhiều sản phẩm khác nhau.
3CaO Al2O3 + H2O = 2CaO Al2O3 8H2O (C2AH8),
3CaO.Al2O3 + H2O = Al(OH)3 + C4AHx , (x÷19)
Thường khi độ ẩm môi trường cao thì giá trị của x nằm ở cận trên, còn khi độ ẩm, môi trường dưỡng thấp thì giá trị của x nằm ở cận dưới
Về lâu về dài hay khi nhiệt độ trên 25°C, các dạng sản phẩm trên đều chuyển về dạng sản phẩm cuối cùng là C3AH6 và AH3
Hiệu ứng nhiệt của phản ứng phụ thuộc vào thành phần của hyđrô canxi aluminat cuối cùng và thay đổi trong khoảng 865 ÷ 1100 Kj/kg Phản
Lớp 2011B VLPK 26 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội cho thấy quá trình hydrat hóa C3A diễn ra nhanh chóng, đạt khoảng 70 ÷ 80% sau một ngày Trong quá trình này, C3A không chỉ hydrat hóa mà còn tạo ra các hydrat đồng thời.
C3AH6 và AH3, C4AH19 và C2AH8
Nếu trong nước có ion SO4 2- thì sản phẩm hydrat hóa C3A sẽ có ettringit (3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O) hay 3CaO Al2O3 CaSO4.12H2O- hyđro canxi monosunfo aluminat
Trong quá trình phản ứng giữa 3CaO.Al2O3, CaSO4 và 31 H2O, nếu nồng độ ion SO4 2- trong dung dịch không đủ để kết hợp toàn bộ hydro canxi aluminat thành ettringit, sẽ xảy ra sự tương tác giữa các tinh thể ettringit và hydro canxi aluminat Kết quả của quá trình này là hình thành hydro canxi monosunfo aluminat.
2(C3AH6) + 3CaO Al2O3 3CaSO4.31H2O =3(3CaO Al2O3 CaSO4.12H2O) +8H2O
Tinh thể Ettringit có hình kim hoặc lăng trụ hình thành gần bề mặt của hạt C3A và trong khoảng trống giữa các hạt Các tinh thể hydro canxi monosunfo aluminat có dạng tấm Sự hiện diện của ion SO4 2- làm chậm tốc độ hydrat hóa của C3A, do đó, việc điều chỉnh thời gian đông kết bằng thạch cao giúp kiểm soát tốc độ hydrat hóa của C3A Ngoài ra, các muối sunfat, clorit, nitrat cũng có thể ảnh hưởng đến tốc độ hydrat, hình thái và thành phần của các sản phẩm hydrat hóa của C3A.
Lớp: 2011B VLPK 27 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Hình1.10 Cấu trúc hình kim của Ettringite
Sự hydrat hóa canxi alumoferit
Quá trình hydrat hóa canxi alumoferit diễn ra phức tạp gồm nhiều phản ứng sau:
C4AF + H2O = 3CaO (Al,Fe)2O3.6H2O + CH +FH3
Các sản phảm trung gian của sự hydrat hóa canxi alumoferit có dạng
C2AH8, dung dịch rắn cao sắt C4(A1-xFx)H19, gel Fe2O3 Tốc độ hydrat hóa
C4AF ở giai đoạn đầu lớn, sau 3 ngày hydrat hóa được 50 ÷ 70% Khi trộn
C4AF với dung dịch nước chứa Ca(OH)2 và CaSO4 hòa tan, ở giai đoạn đầu tạo thành các hyđro canxi sunfo aluminat Trisunfo và dạng Monosunfo, chứa
Fe2O3 ở dạng dung dịch rắn
Sự hydrat hóa oxit tự do:
CaO và MgO khi thủy phân sẽ tạo ra Ca(OH)2 (portlandit) và Mg(OH)2 (bruxit) Quá trình tương tác của chúng với nước diễn ra chậm và đi kèm với sự gia tăng thể tích, điều này có thể gây ra sự không ổn định về thể tích của đá xi măng.
Lớp: 2011B VLPK 28 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội trong thời gian đóng rắn về sau (khoảng sau 10 năm) Phản ứng thủy phân các oxit như sau:
Tốc độ thủy phân của MgO chậm hơn nhiều so với CaO, dẫn đến mức độ nguy hiểm cao hơn Do đó, cần thiết phải loại trừ và kiểm soát hàm lượng MgO trong clinker và xi măng để đảm bảo chất lượng xi măng theo tiêu chuẩn quy định.
Pha thủy tinh trong clinker XMP
Pha thủy tinh trong clinker xi măng bị hydrat hóa rất nhanh tạo thành
C3AFH6, các hyđrogranat Các hyđrogranat là những hợp chất có thành phần thay đổi nhưng về cấu tạo gần như nhau, được tạo thành trên cơ sở C 3 AH6 và
C3FH6 có thể được hình thành khi một phần hoặc toàn bộ 6 phân tử H2O bị thay thế bằng SiO2 Các hyđrogranat canxi 3CaO.(Al,Fe)2O3.xSiO2.(6-2x)H2O kết tinh theo hình dạng khối lập phương, bát diện và mặt thang Dưới điều kiện bình thường, hyđrogranat chứa ít SiO2 (0,5 ÷ 0,7 mol), nhưng khi ở trong môi trường nhiệt ẩm, chúng sẽ kết tinh thành các dung dịch rắn có thành phần silic cao.
Có thể thấy rõ sự kết tinh của C3AFH6 và hyđrogranát trong vùng nhiệt độ 100 ÷ 200°C và áp suất cao
1.3.1.2 Quá trìnhrat hóa và đóng rắn của xi măng
Quá trình hydrat hoá xi măng poóc lăng
Quá rình hydrat hoá xi măng poóc lăng là một quá trình phức tạp gồm:
Quá trình hydrat của xi măng bao gồm hai giai đoạn chính: quá trình vật lý và quá trình hóa học Hai quá trình này có mối liên hệ chặt chẽ và ảnh hưởng lẫn nhau, tạo nên đặc tính và hiệu suất của xi măng trong xây dựng.
Lớp: 2011B VLPK 29 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Đây là một hệ phẩn ứng phức tạp gồm nhiều cấu tử: C-S-A-F-H-
M ục đích và nội dung đề tài
Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt phụ gia khoáng đến các tính chất của xi măng poóc lăng Mục tiêu chính là cải thiện một số đặc tính của xi măng, đặc biệt là tăng cường độ sớm, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng trong xây dựng.
1.4.2 Nội dung của đề tài
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia đá vôi với các độ mịn khác nhau đến các tính chất cơ lý của xi măng poóc lăng, dựa trên nền clinker xi măng Quang Sơn Kết quả sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách mà đá vôi có thể cải thiện hoặc ảnh hưởng đến chất lượng xi măng, từ đó hỗ trợ trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất xi măng.
Đề tài này còn áp dụng một số phương pháp phi tiêu chuẩn như phân tích nhiệt DTA, Rơnghen và HVĐT nhằm làm rõ quá trình hydrat hóa và sự hình thành các hợp chất trong xi măng khi có sự hiện diện của phụ gia đá vôi.
Lớp: 2011B VLPK 40 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
