BC-TN-CKD

KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG o0o BÁO CÁO THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Hoài 63VL 79163 Hà nam, 10/2021 KHOA VẬT LIỆU XÂ[.]

-o0o -BÁO CÁO THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM

CÔNG NGHỆ CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Hoài

63VL 79163

BÀI I : CHUẨN BỊ VÀ CHẾ TẠO CHẤT KẾT DÍNH

I- Mục đích:

Mục đích của bài thí nghiệm CKD vô cơ

• Chế tạo các loại CKD xi măng pooc lăng hỗn hợp (PCB) dựa trên cơ sở lựa chọn tỷ

lệ thay thế xi măng pooclăng PC (PC40) bởi các loại phụ gia khoáng khác nhau

• Xác định các tính chất và đánh giá, so sánh tính chất của xi măng PC và PCB

• Đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến tính chất của chất kết dính baogồm:

− Ảnh hưởng của loại PGK sử dụng đến tính chất của CKD: PGK hoạt tính vàPGK trơ (phụ gia đầy)

− Ảnh hưởng của độ mịn của các loại PGK đến tính chất của CKD Độ mịn củaPGK được thể hiện thông qua thời gian nghiền trong thiết bị máy nghiền bi rung

Độ mịn của xi măng và PGK sẽ được xác định thông qua Phương pháp Ray, đốivới xi măng có thể sử dụng phương pháp đo tỷ diện bề mặt (Nằm trong nội dungthí nghiệm ở các bài sau)

− Ngoài ra, còn có các yếu tố công nghệ khác ảnh hưởng đến tính chất của CKDnhư:

loại máy nghiền được sử dụng, loại và lượng dùng phụ gia trợ nghiền v.v

II- Chuẩn bị nguyên vật liệu

- Xi măng pooc lăng PC 40

- Máy nghiền bi rung

- Bay và chảo tiêu chuẩn

- Túi nylon loại 5kg, dây buộc

IV-Trình tự thí nghiệm

1 Nghiền các loại phụ gia khoáng

• Chuẩn bị máy nghiền bi: Máy nghiền được vệ sinh sạch sẽ, bi nghiền cũngđược làm sạch và phơi khô) Bi nghiền được cho vào máy nghiền với đúng chủngloại và khối lượng yêu cầu

• Chuẩn bị vật liệu nghiền:

- Cát: sàng qua sàng 5, sấy khô (hoặc phơi khô dưới trời nắng)

- Tro bay: có 2 loại thô và loại mịn, nếu có sẵn loại mịn sẽ không cần nghiền trobay thô Nếu chỉ có tro bay thô thì cần tiến hành nghiền qua các bước giống nhưnghiền cát

• Sau khi chuẩn bị xong vật liệu nghiền và máy nghiền, ta định lượng mỗi mẻnghiền vật liệu là 3kg Mở nắp máy nghiền và dùng phễu đổ vật liệu nghiền vàomáy nghiền Sau đó vặn chặt nắp máy nghiền, cần đảm bảo độ kín khít Điều chỉnhmáy nghiền thăng bằng và kiểm tra an toàn trước khi khởi động máy

• Tiến hành nghiền với 2 khoảng thời gian nghiền: 20 phút và 40 phút đối vớicát và đá vôi Sau khi đảm bảo thời gian nghiền: lật ngược thùng máy nghiền và đưavật liệu nghiền ra túi nylon và buộc chặt lại, tránh hút ẩm

- CKD3: 1 kg tro bay loại thô + 4 kg xi măng PC40 (Tỷ lệ 20% PGK)

- CKD4: 1 kg tro bay loại mịn + 4 kg xi măng PC40 (Tỷ lệ 20% PGK)

• Sau khi định lượng các nguyên vật liệu trên, dùng bay và chảo tiêu chuẩn đã đượclâu khô để trộn đều, có thể dùng sàng 0,14mm để sàng từng hỗn hợp CKD để đảm

bảo độ đồng nhất

Dùng túi nylon đựng riêng từng cấp phối, buộc kín tránh hút ẩm và có ghi nhãn mác cho

BÀI II : XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG

1 Mục đích

Xác định khối lượng riêng của xi măng PC40 và các loại phụ gia khoáng, từ đó dựavào tỷ lệ pha trộn có thể tính được khối lượng riêng của hỗn hợp CKD Đánh giáảnh hưởng của PGK đến khối lượng riêng của CKD

• Lấy bình ra khỏi chậu nước, xoay nghiêng qua lại khoảng 10 phút cho khôngkhí trong xi măng thoát ra hết Lại đặt bình vào chậu nước để nhiệt độ của bìnhbằng nhiệt độ của nước trong chậu, rồi ghi mực chất lỏng trong bình

Bình tỷ trọng

• Lập lại các thao tác trên đối với cát nghiền và tro bay Đối với cát nghiền và trobay có thể thay thế dầu hỏa bằng nước.

5 Tính kết quả:

• Khối lượng riêng của vật liệu tính bằng (g/cm3) được xác định theo côngthức:

= (g/ cm3 )Trong đó:

g - Khối lượng vật liệu dùng để thử, tính bằng gam (g)

V- Thể tích chất lỏng thay thế thể tích vật liệu, tính bằng cm3

Khối lượng riêng của vật liệu tính bằng trị số trung bình cộng kết quả hai lần thử

BÀI III : TÍNH KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH Phương pháp thí nghiệm Theo TCVN 4030- 1985

1 Dụng cụ:

• Phễu tiêu chuẩn có nắp đóng mở ở đáy

• Ống đong bằng kim loại, có thể tích V= 1000

• Đổ xi măng vào phễu

• Mở nắp đáy phễu cho xi măng rơi xuống ống đong đầy có ngọn

• Dùng thước lá gạt xi măng ngang bằng miệng ống, từ giữa ra hai bên

• Cân ống đong có chứa xi măng (G2)

• Lập lại thí nghiệm trên đối với các hỗn hợp CKD đã chuẩn bị ở bài 1

• Quá trình sàng kết thúc khi lượng xi măng lọt qua sàng < 0.05g Nếu sàng bằng taythì mỗi phút lắc 25 cái rồi xoay sàng 1 góc 90o, thỉnh thoảng dùng chổi quét mặt sàng

• Cân phần sót lại trên sàng (G2)

• Lặp lại trình tự thí nghiệm trên và thay xi măng bằng từng loại phụ gia ứng với cácthời gian nghiền như ở thí nghiệm của bài 1 Ta xác định được độ mịn của cát nghiền

và tro bay các thời gian nghiền khác nhau

• Sấy khô xi măng ở nhiệt độ 105-110oC trong

2 giờ, rồi để nguội đến nhiệt độ phòng thí nghiệm

• Kiểm tra lại thiết bị đo

• Cân một lượng xi măng có khối lượng tính theo công thức:

• Đặt tờ giấy lọc lên đĩa có lỗ thông ở đáy ống đựng mẫu xi măng

• Đổ xi măng vào ống đựng mẫu, đặt tờ giấy lọc thứ 2 lên trên lớp xi măng

• Dùng tay ấn pít tông để ép lớp bột xi măng xuống cho đến khi vòng tựa ép sátmiệng ống

• Nối áp kế hơi với ống đựng mẫu bằng ống cao su

• Bóp qủa lê cao su để tạo chân không trong bình

• Mở van giữa áp kế hơi và bộ phận điều chỉnh chân không

• Khi mực chất lỏng đạt vạch kẻ phía trên thì đóng van lại

• Nhấc pít tông ra và bấm đồng hồ giây

• Khi chất lỏng hạ xuống đến vạch dưới thì ghi lại thời gian đó

T - Thời gian mực chất lỏng hạ xuống trong ống (giây)

h - Độ nhớt động lực của không khí phụ thuộc vào nhiệt độ phòng thí nghiệm Tra bảng (1) và (2) để tìm các giá trị trong căn

BÀI V : XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC TIÊU CHUẨN

hồ xi măng, hồ CKD để đạt được độ dẻo tiêu chuẩn

• Độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng (CKD) đánh giá bằng độ lún sâu của kim tiêuchuẩn vào hồ xi măng (CKD) Độ dẻo tiêu chuẩn ứng với độ cắm sâu của kim tiêuchuẩn vào khối hồ, khi khoảng cách giữa kim với tấm đế là 6 ± 1mm

Mục đích :

• Xác định lượng nước tiêu chuẩn của xi măng từ đó đánh giá sơ bộ về độ mịn vàthành phần khoáng của xi măng Xác định thời gian đông kết của xi măng dựa trên

hồ xi măng được nhào trộn với lượng nước tiêu chuẩn

• Đánh giá ảnh hưởng của loại phụ gia khoáng (PGK), độ mịn của PGK và tỷ lệ thaythế của PGK đến các tính chất của xi măng: lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đôngkết, …v.v

2 Nguyên vật liệu thí nghiệm

đó làm mốc để tính thời gian tiếp theo

• Khởi động ngay máy trộn và cho máy chạy chậm, thời gian trộn 90 giây

• Dừng máy 15 giây để vét hồ quanh cối trộn vào vùng trộn của máy bằng mộtdụng cụ vét thích hợp

• Cho máy chạy tốc độ chậm thêm 90 giây Tổng thời gian trộn máy là 3 phút

• Đổ nhanh hồ xi măng vào khâu của dụng cụ Vi-ca đăt trên tâm đáy đã bôi dầu

Đổ đầy hơn miệng khâu, dằn nhẹ rồi dùng dao thép gạt từ giữa ra hai bên, saocho hồ bằng miệng khâu và bề mặt phải phẳng

• Đặt khâu chứa hồ xi măng vào dụng cụ Vi-ca, hạ nhẹ nhàng kim Vi-ca to đã lắpsẵn cho tiếp xúc với mặt hồ, hãm kim lại

• Đến thời điểmT1 cách T0 4 phút, mở nhanh vít hãm cho kim lún thẳng đứng vàotrung tâm khối hồ trong khâu Thời gian cho kim rơi là 30 giây Hãm kim bằngvít hãm

• Đọc trị số đo độ lún sâu của kim trong hồ trên bảng chia của dụng cụ Vi-ca Ghilại tỷ lệ nước trộn (tính bằng phần trăm khối lượng nước so với khối lượng ximăng) và độ kim lún tương ứng Tháo hồ và lau sạch dụng cụ Vi-ca, máy trộn

• Nếu độ lún sâu ghi nhận được 34±1(mm) (hoặc mũi kim Vi-ca to cách đáykhâu 6±1(mm) thì hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn Nếu kết quả chưa đạt,làm lại thí nghiệm từ đầu với lượng nước điều chỉnh mỗi lần thử 0,5% cho đếnkhi đạt được độ lún quy định Ghi lại hàm lượng nước của hồ này, lấy chínhxác đến 0.5% và coi đó là lượng nước cho độ dẻo tiêu chuẩn

• Lặp lại trình tự thí nghiệm trên và thay xi măng bằng các hỗn hợp CKD đãchuẩn bị

4 Nhận xét và kết luận:

• Kết luận về lượng nước tiêu chuẩn của xi măng và từng loại hỗn hợp CKD

từ đó đưa ra nhận xét về ảnh hưởng (làm tăng hoặc giảm lượng nước tiêu chuẩn)của các loại PGK, độ mịn và tỷ lệ thay thế xi măng trong chất kết dính Nguyênnhân dẫn đến sự thay đổi nước tiêu chuẩn của các hỗn hợp CKD

• Ghi những nhận xét về quá trình thí nghiệm, độ tin cậy của kết quả Đánhgiá kết quả thí nghiệm

BÀI VI : XÁC ĐỊNH THỜI GIAN ĐÔNG KẾT Phương pháp thí nghiệm

TCVN 6017-1995, phù hợp ISO 9597 1989 E

Tiêu chuẩn đánh giá

Theo TCVN 2682 - 2009 (Thay thế TCVN 2682 - 1999) (Xi măng PC)

Theo TCVN 6260 – 2009 (Thay thế TCVN 6260 - 1997) (Xi măng PCB)

Nguyên tắc:

• Thời gian đông kết của xi măng (CKD) được xác định bằng cách quan sát độ lúnsâu của một kim Vi-ca vào hồ xi măng (CKD) có độ dẻo tiêu chuẩn Thời gian bắt đầuđông kết của xi măng (CKD) là khoảng thời gian (tính bằng phút) kể từ thời điểm T0 đếnkhi hồ xi măng (CKD) bắt đầu mất tính dẻo

• Thời gian kết thúc đông kết của xi măng (CKD) là khoảng thời gian (phút) từ thờiđiểm T0 cho đến khi hồ xi măng hoàn toàn mất tính dẻo

• Tính dẻo của hồ xi măng được xác định bằng dụng cụ Vi-ca có khối lượng bộphận huyển động (kể cả kim) 300±1g, với kim nhỏ có đường kính 1,13 ±0,05 mm Hồbắt đầu mất tính dẻo khi kim Vi-ca cắm sâu vào khối hồ cách tấm đế 4±1mm và mất dẻohoàn toàn khi kim Vi-ca chỉ lún 0,5mm vào mẫu

• Dụng cụ Vi-ca với khối lượng kim 300g ± 1g và đường kính kim 1.13 ±0,05 (mm)

Dùng 2 loại kim nhỏ thử bắt đầu đông kết và kết thúc đông kết

• Dao thép và dẻ lau ướt

• Đồng hồ bấm thời gian

• Dao thép và dẻ lau ướt

2 Trình tự thí nghiệm:

a- Xác định thời gian bắt đầu đông kết

• Kiểm tra, hiệu chỉnh dụng cụ, thiết bị thí nghiệm

• Cân 500g xi măng (CKD), chính xác đến 1g

• Đong nước theo kết quả thí nghiệm lượng nước tiêu chuẩn, chính xác đến 0,1ml

• Trộn xi măng (CKD) với nước theo trình tự đã nói ở thí nghiệm xác định lượng nướctiêu chuẩn để được hồ xi măng (CKD) đạt độ dẻo tiêu chuẩn Ghi nhận thời điểm T0.Thờì gian chuẩn bị và trộn hồ là 4 phút

• Cho hồ xi măng (CKD) đạt độ dẻo tiêu chuẩn vào khâu của dụng cụ Vi-ca đặt trên tâmđáy đã bôi dầu Đổ đầy hơn miệng, dằn nhẹ rồi dùng dao thép gạt bằng miệng khâu

• Đặt khâu đã có hồ và tấm đế vào thùng dưỡng hộ ẩm để hồ không bị mất nước do bayhơi Sau thời gian thích hợp chuyển khâu sang dụng cụ Vi-ca , ở vị trí dưới kim Thảcho kim lún vào hồ giống như đã nói ở thí nghiệm IV Ghi lại độ cắm sâu của kim trong

hồ Lặp lại phép thử cho đến khi kim cắm vào hồ cách tấm đế 4±1mm Khi thả kim cầnchú ý:

+ ở những lần rơi đầu tiên, nên dùng ngón tay đỡ cho kim rơi từ từ để tránh chokim không bị rơi mạnh xuống tấm đáy làm cong kim

+ Vị trí kim rơi những lần tiếp theo cách nhau và cách thành khâu không quá10mm

+ Sau mỗi lần thử phải lau sạch đầu kim và chuyển khâu vào thùng dưỡng hộ ẩm.Mọi thao tác cần nhẹ nhàng, tránh rung động mạnh

+ Nhiệt độ trong phòng thí nghiệm không ngoài giới hạn 25±50C

• Thời điểm xi măng (CKD) bắt đầu đông kết là thời điểm khi độ lún của kim Vi-ca nhỏđạt trị số 36±1mm (mũi kim cách đáy khâu d = 4±1mm) Ký hiệu là thời điểm T1 Thờigian bắt đầu đông kết là khoảng thời gian từ T0 đến T1, lấy chính xác đến 5 phút Độchính xác có thể được đảm bảo bằng cách giảm khoảng thời gian giữa mỗi lần thả kimkhi gần tới thời điểm cuối Kết quả mỗi lần thả kim ghi vào bảng theo dõi

b- Xác định thời gian kết thúc đông kết

• Thay kim nhỏ thử bắt đầu đông kết bằng kim nhỏ thử kết thúc đông kết

• Lật úp khâu đựng mẫu hồ đặt lại trên tấm đáy để sử dụng mặt dưới của mẫu hồ

• Cứ mỗi 15 phút cho kim rơi tự do 1 lần từ độ cao h = 0 (mũi kim chạm mặt hồ)

• Thời điểm xi măng kết thúc đông kết là thời điểm khi cho kim rơi vẫn có vết mũi kimcắm vào hồ nhưng không còn vết của vòng gắn trên đầu kim trên mặt hồ nữa

• Ghi nhận kết quả thời điểm xi măng kết thúc đông kết T2 trên bảng kết quả thí nghiệm

3 Kết luận:

• Thời gian bắt đầu đông kết của xi măng: T0 →T1 = phút

• Thời gian kết thúc đông kết của xi măng: T0 → T2 = phút

Có vết vòng

Mất vết vòng

4 Nhận xét:

• So với tiêu chuẩn TCVN 2682- 2009 (PC), TCVN 6260 -2009 (PCB)

• So sánh với các loại xi măng thường dùng, đánh giá ảnh hưởng của các loại PKG và tỷ

lệ thay thế xi măng trong CKD tới thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết của xi măng

BÀI VII : XÁC ĐỊNH TÍNH ỔN ĐỊNH THỂ TÍCH Phương pháp thí nghiệm :

• TCVN 6017-1995, phù hợp ISO 9597 - 1989

Tiêu chuẩn đánh giá

• Theo TCVN 2682 - 2009 (Thay thế TCVN 2682 - 1999) (Xi măng PC)

• Theo TCVN 6260 – 2009 (Thay thế TCVN 2682 - 1997) (Xi măng

• Dụng cụ đong thể tích có khả năng đo thể tích chính xác đến 1ml

• Máy trộn hồ và vữa xi măng phù hợp ISO 679

• Dụng cụ Le Chatelier với 2 tấm đáy bằng kính hay kim loại, khối lượng không nhỏhơn 75g • Dụng cụ đun cách thuỷ có kích thước phù hợp

• Thùng bảo dưỡng ẩm, đảm bảo T= 27±20C và độ ẩm ϕ≥98%

2 Trình tự thí nghiệm:

• Trộn xi măng với nước theo tỷ lệ nước trộn là lượng nước tiêu chuẩn đã xác định được

ở thí nghiệm IV Có thể sử dụng ngay hồ xi măng đã đạt độ dẻo tiêu chuẩn để làm mẫuthí nghiệm tính ổn định thể tích

• Cho hồ xi măng vào dụng cụ Le Chatelier đặt trên tâm đáy đã bôi dầu Cho hồ 1 lần vàkhông lắc, không dằn, sau đó gạt bằng mặt khuôn Đậy lại bằng tấm đáy thứ 2 Đúc 2khuôn giống hệt nhau Chú ý không tác động làm khuôn bị dãn hoặc co cưỡng bức khiđúc mẫu

• Đặt mẫu trong dụng cụ Le Chatelier vào thùng bảo dưỡng ẩm, giữ ở T= 27±10oC và

độ ẩm ϕ ≥ 98÷100%, thời gian 24±1 giờ

• Lấy mẫu ra, đo khoảng cách giữa 2 càng khuôn A (mm) chính xác đến 0,5mm

• Cho mẫu vào nồi đun, đổ ngập nước và đun đến sôi trong 30±5 phút Giữ sôi trong 3giờ±5 phút rồi ngừng đun Đo ngay khoảng cách giữa 2 càng B (mm) chính xác đến0,5mm

• Để nguội tự nhiên đến nhiệt độ trong phòng rồi đo lại khoảng cách giữa 2 càng khuônC(mm) chính xác đến 0,5mm

Phương pháp thí nghiệm:

TCVN 6016 - 2011 (ISO 679 – 2009)

Tiêu chuẩn đánh giá :

• Theo TCVN 2682 - 2009 (Thay thế TCVN 2682 - 1999) (Xi măng PC) • TheoTCVN 6260 – 2009 (Thay thế TCVN 6260 - 1997) (Xi măng PCB)

Nguyên tắc:

• Độ bền uốn và nén của xi măng được đánh giá trên mẫu đã rắn chắc từ vữa ximăng + cát tiêu chuẩn (tỷ lệ X/C = 1/3) với tỷ lệ N/XM = 0,5 ở hai tuổi 3 ngày và 28ngày

• Cát tiêu chuẩn tuân theo yêu cầu của mục 5.12 TCVN 6227-96 (>98% silic dioxyt

• Máy ép thuỷ lực và tấm thép ép mẫu (má ép)

• Thùng bảo dưỡng tiêu chuẩn

• Bể ngâm mẫu

+ Máy chạy chậm 30 giây trộn nước và xi măng

+ Tự động rót cát vào cối 30 giây

+ Máy chạy nhanh 30 giây

+ Dừng 90 giây, vun vữa bằng bay cao su

+ Trộn nhanh 60 giây nữa

• Sau đó dùng lượng vữa đó đúc mẫu ngay: Kẹp chặt khuôn 40x40x160 (mm) và phễulên máy bàn dằn Đổ vữa vào khoảng 1/2 khuôn, dằn 60 cái, đổ đầy khuôn Dằn lầnthứ 2 cũng 60 cái

• Nhấc khuôn khỏi máy dằn, tháo phễu Dùng thước thép hay thanh gạt kim loại gạtphẳng mặt khuôn Ghi nhãn mẫu gồm:

+ Loại xi măng thử

+ Ký hiệu mẫu thử

+ Ngày đúc mẫu

+ Tên người đúc mẫu

• Sau đó tiến hành đúc mẫu với các hỗn hợp CKD đã chuẩn bị , cấp phối được sử dụng

như với xi măng X :C (N) = 1 :3 (0,5)

• Đậy khuôn bằng tấm kính hay tấm kim loại và xếp vào thùng bảo dưỡng Giữ nhiệt độT= 27±20oC và độ ẩm ϕ ≥ 98÷100%

• Tháo khuôn khi mẫu đúc được 24± 2 giờ Ngâm ngay mẫu vào bể dưỡng hộ sau khi

đã kiểm tra lại nhãn mẫu Nước phải ngập mẫu ít nhất 5mm và xếp cách nhau ít nhất5mm để nước tiếp xúc đều các mặt mẫu

• Khi đến tuổi thử, vớt mẫu khỏi bể và thử ngay không chậm quá 15 phút sau khi vớtmẫu

• Dùng phương pháp tải trọng tập trung để xác định độ bền uốn bằng thiết bị uốn Nửalăng trụ gẫy sau khi thử uốn được đêm thử nén lên mặt bên phía tiếp xúc với thànhkhuôn với diện tích 40 x 40 mm

• Đặt mẫu lăng trụ vào máy thử độ bền uốn với một mặt bên tựa trên các gối tựa và trụcdọc mẫu vuông góc với các gối trựa Hạ gối tựa phía trên cho ép sát vào mẫu và bậtcông tắc cho máy chạy Máy sẽ tự động tăng tải trọng lên mẫu cho đến khi mẫu bị bẻgãy Đọc chỉ số trên máy (tính bằng kN) Độ bền uốn, tính bằng (N/mm2) (Mpa), đượcxác định theo công thức:

Trong đó: Fu - là tải trọng đặt lên lăng trụ khi mẫu gẫy, N

l- là khoảng cách giữa hai gối tựa, mm

b- là cạnh của tiết diện vuông lăng trụ, mm