bài giảng vật liệu xây dựng chương 4 - đh kỹ thuật công nghệ tp hcm

Định nghĩa:- CKDVC là loại vật liệu thường ở dạng bột mịn khi nhào trộn với nước tạo thành vữa dẻo hồ dẻo qua quá trình biến đổi hoá lý rắn chắc như đá Ngoại trừ CKD MgO phải nhào trộn

Trang 1

Môn học: Vật liệu xây dựng

CHƯƠNG 4

CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ

Please purchase a personal license.

Trang 2

ξ1 KHÁI NIỆM CHUNG

ξ

CHƯƠNG 4

CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ

ξ2 CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ TRONG KHÔNG KHÍ

ξ 3 CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ TRONG NƯỚC

2

Trang 3

ξξξξ 1 KHÁI NIỆM CHUNG

I KHÁI NIỆM

II PHÂN LOẠI

Trang 4

Định nghĩa:

- CKDVC là loại vật liệu thường ở dạng bột mịn khi nhào trộn

với nước tạo thành vữa dẻo (hồ dẻo) qua quá trình biến đổi hoá lý

rắn chắc như đá ( Ngoại trừ CKD MgO phải nhào trộn với dungdịch MgCl2, ximăng chống acide phải nhào trộn với thuỷ tinh lỏng)

Trang 5

CKDVC rắn trong không khí:

- Rắn chắc và phát triển cường độ trong không khí

- VD: Vôi rắn trong không khí (CaO),

Thạch cao xây dựng (CaSO4.0,5H2O),Thạch cao khan nước (CaSO4)

II PHÂN LOẠI

Trang 6

ξξξξ 2 CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ RẮN TRONG

2 QUÁ TRÌNH RẮN CHẮC CỦA VÔI

3 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÔI

4 CÔNG DỤNG VÀ BẢO QUẢN

Trang 7

I THẠCH CAO XÂY DỰNG

Nguyên liệu chính: đá thạch cao CaSO4.2H2O

PP chế tạo : Đá TC →Nung t0→Nghiền mịn→ TCXD

Dạng bột mịn

Trang 8

+Đúc tượng – TC này chất lượng cao

hơn vì nung từ ĐTC tinh khiết

Trang 9

2 Phân loại

b TC khan:

- CaSO4

- R cao hơn TCXD

- Phân loạiCông dụng TC nung ở nhiệt độ cao:

+TC Estrich: CaSO4 + CaOtd+Lăn nền, xây những nơi đặc biệt

+Lăn nền, xây những nơi đặc biệt

TC cường độ cao:

+TC cẩm thạch+Nung TC CaSO4.0.5H2O Ngâm trong dung dịch phèn Nung tiếp cho đến khi tách nước hoàn toàn+Miết mạch các tấm tường, tô trát những nơi cần độ cứng cao

Trang 10

2 Phân loại

b TC khan:

-Phân loạiDạng thù hình Các Anhyđrit : III – II - I

+Khi nung nóng TC ở nhiệt độ từ 125-:-180 Tạo thànhCaSO4.0.5H2O Khi t > 180 0C bắt đầu chuyển thành cácAnhyđrit theo thứ tự : III – II – I

+ Anhyđrit III Nung CaSO 0.5H O ở t=180-:-2400C

+ Anhyđrit III Nung CaSO4.0.5H2O ở t=180-:-2400C

Trong không khí ẩm lại dễ chuyển về dạngCaSO4.0.5H2O

+Anhyđrit IINung ĐTC hoặc CaSO4.0.5H2O hoặc Anhyđrit

III ở nhiệt độ ở nhiệt độ 320-4800C

+Anhyđrit IChỉ ổn định ở nhiệt độ > 11800C

10

Trang 11

3 Quá trình rắn chắc

Quá trình này gồm 3 thời kỳ xen kẽ nhau:

Hòa tan - Ninh kết - Rắn chắc

Thời kỳ hòa tan:

- Khi nhào trộn TC với nướcCaSO4.0,5H2O CaSO4.2H2O

Hỗn hợp có tính dẻo cao Vữa dẻo Thời kỳ hòa tan

- Thời kỳ này xảy ra phản ứng thủy hóa của TC:

CaSO 4 0,5H 2 O + 1,5H 2 O →→→ CaSO 4 2H 2 O

Độ hòa tan lớn > 5lần Độ hòa tan nhỏ

Dung dịch nhanh chóng bão hòa

Trang 12

Thời kỳ ninh kết (hoá keo):

-Sau các biến đổi hoá lý phức tạp làm hỗn hợp mất dần tính dẻo

-Tiếp theo hỗn hợp mất dần tính dẻo Chuyển thành trạng thái

keo Xuất hiện tinh thể Kết tinh Cường độ phát triển dần

Quá trình rắn chắc.

- Quá trình này thể tích TC tăng lên 1%

12

Trang 13

4 Các tính chất

a Thời gian ninh kết

Xác định bằng thiết bị Vicat.

Thời gian bắt đầu ninh kết→là thời gian kể từ khi nhào trộn

thạch cao với nước đến khi mất tính dẻo → ≥ 6 phút

Thời gian kết thúc ninh kết →là thời gian từ khi nhào trộn

thạch cao với nước đến khi có cường độ → ≤ 30 phút

Có thể sử dụng phụ gia để điều chỉnh thời gian ninh kết:

Làm giảm thời gian ninh kết: Na2SO4, NaCl,…

Làm tăng thời gian ninh kết: vôi

Trang 14

THIẾT BỊ VICAT

Trang 15

Tác nhân tạo cường độ cho thạch cao:

Sự kết tinh của thạch cao 2 phân tử nước

Sự bay hơi nước tự do làm các tinh thể CaSO4.2H2O gắn kết với nhau chắc hơn

Trang 16

4 Các tính chất

c Độ mịn và lượng nước nhào trộn

- Ảnh hưởng lớn đến cường độ của thạch cao

+ Độ mịn cao Cường độ cao + Lượng nước nhào trộn lớn Cường độ giảm

d Khối lượng riêng

γa = 2,6 – 2,7 g/cm3

e Khối lượng thể tích

γ0 = 0,8 – 1,0 g/cm3

16

Trang 17

II VÔI KHÔNG KHÍ (CaO)

1 Phương pháp chế tạo

Nguyên liệu chính: đá vôi calcite – thành phần chủ yếu CaCO3

Phương pháp chế tạo: Đá vôi Nung Vôi không khí

CaCO3 ↔ CaO + CO2↑ – Qth

Đá vôi: :

90 0 – 1100 o C

- Chủ yếu là đá vôi canxit hoặc đá phấn, đá vôi vỏ sò

-Yêu cầu lượng tạp chất sét sét (Al O , SiO , Fe O , ) < 6%

-Yêu cầu lượng tạp chất sét sét (Al2O3, SiO2, Fe2O3, ) < 6%

Trang 18

Nung:

- Phản ứng Thuận nghịch:

+Nghịch Xấu Hạn chế +Thuận TốtPhải hạn chế CO 2 Lò phải được thông gió tốt

- Các trường hợp có thể xảy ra khi nung:

*Nung non lửa:

18

*Nung non lửa:

Lớp bên ngoài của viên đá đã “chín” thành vôi - lõi bên trong còn sống

Loại vôi này hàm lượng CaO thấp, khi đem tôi bị sượng, kém dẻo, chất lượng kém.

*Nung già lửa:

Nhiệt độ nung quá cao, các tạp chất sét nóng chảy bọc quanh hạt vôi thành một màng keo cứng bên ngoài

Vôi sẽ khó tôi, nhiều hạt sượng, kém dẻo, dễ gây nứt.

Trang 19

Có 3 loại:

* Vôi bột (chín): 100%Ca(OH)2

Y học, nông nghiệp

* Vôi nhuyễn: 50 %Ca(OH)2–50% H2O

Vữa xây, vữa trát

Trang 20

So sánh vôi bột sống và vôi nhuyễn

1 Không tốn thời gian tôi

2 Tận dụng được lượng nhiệt thoát

ra khi thủy hoá, thực hiện được mộtphần phản ứng silicate giữa vôi vàcát:

1 Chế tạo đơn giảnhơn

CaO + SiO2 + H2O → CaO.SiO2.H2O

cao h ơn dùng vôi nhuyễn, R ≥ 5 MPa

4 Tăng hiệu quả sử dụng nhờ quátrình nghiền giúp loại bỏ được cáchạt sượng do non hay già lửa

3 An toàn cho côngnhân thi công

4 Bảo quản khôngquá phức tạp

5 Không tiêu tốn thiết

bị nghiền

Trang 21

So sánh vôi bột sống và vôi nhuyễn

1 Bảo quản khó khăn vì CaO dễ hấpthu CO2 trong không khí:

CaO + CO2 → CaCO3

2 Tốn chi phí cho thiết bị nghiền

1 Thời gian tôi lâu (1tháng trong hố tôi, 3 –

7 ngày trong máy tôivôi)

2 Khi chế tạo vữa vôi

3 Cường độ thấp,

Rn = 0,4-1 MPa

Trang 22

2 Quá trình rắn chắc của vôi (vôi tôi & vôi bột sống)

a Quá trình rắn chắc của vôi tôi

Vôi được sử dụng nhiều dưới dạng vữa vôi Trong không khí vữa vôi rắn chắc do ảnh hưởng đồng thời của 2 quá trình: kết tinh và carbonate hóa

Dạng kết tinh:

Trộn vôi + nước + cát Vữa vôi Ca(OH)22

Ca(OH)2 gặp nước Nhanh chóng bị BH Dạng hạt keo - ngưng lắng lắng dần + Sự mất nước do nền xây hút, bay hơi Trạng thái ngưng keo

Xuất hiện tinh thể - phát triển và liên kết với nhau Dạng kết tinh cường độ hỗn hợp phát triển dần Rắn chắc.

- Dạng carbonate hóa:

Khi tiếp xúc với không khíCa(OH)2 phản ứng với CO2,kkCaCO 3 PƯ:

Ca(OH)2 + CO2, kk → CaCO 3 + H2O + Qt , (20 kCal /mol )

Tinh thể CaCO3 hình thành xen kẽ với các tinh thể Ca(OH)2 làm cho vữa đặc chắc.

22

Trang 23

a Quá trình rắn chắc của vôi tôi

Dạng carbonate hóa:

Quá trình rắn chắc của vôi hydrat trong không khí xảy ra rất chậm vì:

+CO 2 trong không khí nh ỏ,

+Trên b ề mặt của vôi hydrat thường bị phủ một lớp cacbonat

k ết tinhNg ăn sự xâm nhập của CO2 vào bên trong cấu trúc

C ản trở lượng nước từ bên trong thoát ra ngoài

Ngoài lượng nước nhào trộn còn có lượng nước do PƯ cacbonat hóa sinh ra

Công trình bị ẩm ướt khá lâu

Muốn tăng tốc độ rắn chắc phải dùng nhiều biện pháp:

+T ăng CO 2 trong môi tr ường,

+T ạo mặt thoáng thoát nước cho kết cấu,

+Tr ộn thêm xi măng, TC, phụ gia vào vữa khi thi công.

Trang 24

b Quá trình rắn chắc của vôi bột sống

Quá trình rắn chắc của vôi bột sống là quá trình Silicat hóa.

CaO + SiO2 + H2O → CaO.SiO2 H 2 O

Trang 25

3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng vôi

a Nhiệt độ tôi và tốc độ tôi

Căn cứ nhiệt độ tôi Vôi được phân làm 2 loại:

Loại phát nhiều nhiệt: to

tôi > 70oC

Loại phát ít nhiệt: to

tôi ≤ 70oC

Trang 26

a Nhiệt độ tôi và tốc độ tôi

Tốc độ tôi:

Là thời gian (phút) từ khi bắt đầu đổ nước vào bình đến khi đạt được nhiệt độ tôi

Căn cứ tốc độ tôi Vôi chia làm 3 loại:

Vôi có tốc độ tôi nhanh: ttôi < 10 phút

Vôi có tốc độ tôi vừa: ttôi < 20 phút

Vôi có tốc độ tôi chậm: ttôi ≥ 20 phút

26

Trang 27

b Hàm lượng vôi nhuyễn do 1 kg vôi sống sinh ra

200g vôi sống cục (5 – 10mm) cho vào bình 2 lit, đổ nước ngập 1 – 2cm để tôi vôi Để tăng tốc độ tôi vôi có thể đun trên bếp hoặc đèn cồn

Khi vôi sôi lên, nước bị hút cạn Cho thêm nước vào đến khi vôitôi xong ( trên mặt có váng nước mỏng )

Tính thể tích vôi nhuyễn do 1kg vôi cục sinh raTCVN2231– 89:

(lit/kgCaO)

Trung bình (loại II) (2,0; 2,4]

Thấp (loại III) [1,6; 2,0]

Trang 28

3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của vôi

c Hàm lượng hạt sượng do 1 kg vôi sống sinh ra

Lấy lượng vôi nhuyễn của thí nghiệm trên + nước → Vôi sữaLọc qua sàng No

063, 124 lỗ/cm2 đến khi nước lọc qua sàng trong

Sấy khô hạt sượng (hạt còn lại trên sàng) → Để nguội trong bìnhhút ẩm → Cân Tính tỷ lệ hạt sượng từ 200g vôi sống cục

Dùng HCl 1% nhỏ vào hạt sượng để phân loại:

Hạt sượng sủi bọt Non lửa

Hạt sượng không sủi bọt Già lửa hoặc cát, đá lẫn vào

Trang 29

d Xác định độ hoạt tính của vôi

Là tổng hàm lượng CaO + MgO có trong vôi

Tổng hàm lượng này càng cao Vôi có hoạt tính càng lớn.

Thí nghiệm:

150ml nước cất, đun nóng khuấy đều cho tan hết

Trang 30

Độ hoạt tính được tính theo công thức:

Trong đó:

%100

02804,

0

.)

%(

g

K

v Mg

Trong đó:

v: lượng dung dịch acide HCl 1N dùng chuẩn độ, ml

g: khối lượng mẫu vôi thử, g

K: hệ số điều chỉnh cho độ chuẩn của dung dịch acide HCl

0,02804: lượng CaO tương ứng với 1cm3 dung dịch HCl nhân với 100

30

Trang 31

Trung bình (loại II) (80; 88]

Thấp (loại III) (70; 80]

e Độ mịn yêu cầu của vôi bột và vôi sống

Lượng sót trên sàng No 063 (124 lỗ/cm2) không lớn hơn 2%

Lượng sót trên sàng No 008 (4900 lỗ/cm2) không lớn hơn 10%

Thấp (loại III) (70; 80]

Trang 32

4 Công dụng và bảo quản

a Công dụng:

Sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng:

Chế tạo vữa xây, vữa trát, vữa trang trí, lớp bề mặt bảo vệ công trình

Sản xuất CKD hỗn hợp

Sản xuất vật liệu silicat

32

Trang 33

b Bảo quản:

Tránh ẩm ướt:

Vôi bột phải được bảo quản trong bao, dụng cụ đặc biệt kín

Vôi tôi bảo quản trong các hố luôn ngập nước để tránh hiệntượng cacbonat hóa

Không vận chuyển vôi bột,vôi cục trong điều kiện mưa gió

Bảo quản trong kho khô ráo, cách mặt đất và tường > 20cm

Không dự trữ bột vôi sống quá 1 tháng vì quá trình hút ẩm vàcarbonate hóa liên tục xảy ra làm giảm chất lượng vôi:

Sử dụng vôi nhuyễn đã được tôi và bảo quản trong hố tôi tối thiểu

1 tháng (càng lâu càng tốt để loại trừ ảnh hưởng của hạt sượng)

2

Trang 34

6 Sự ăn mòn xi măng – các biện pháp đè phòng

Trang 35

I VÔI THUỶ

Nguyên liệu chính: đá mác nơ ( đá vôi có lẫn 8-20% sét) hoặc

đá vôi trộn với đất sét theo tỷ lệ thích hợp

PP chế tạo: Đá mác nơ Nung Vôi thủy

Đá mác nơ:

- Tạp chất sét phân bố đều trong đá vôi

- SiO2 tồn tại dưới dạng Kaolinit – không được tồn tại dưới

Trang 36

I VÔI THUỶ

Vôi thủy:

-Có thành phần khoáng như sau: C2S, CA, C2F, CaO, MgO

+ C2S, CA, C2F nhiều Khả năng rắn trong nước càng lớn+CaO, MgO nhiều Vôi xấu - nhưng dễ tôi

- So với vôi không khí: vôi thủy khó tôi hơn; Tốc độ tôi chậm

và nhiệt tỏa ra ít hơn

- Quá trình rắn chắc gồm 3 giai đoạn:

Hòa tan

Hóa keo

Kết tinh.

36

Trang 37

Al SiO

CaO

++

=

M ht = 1,7 – 4,5 Vôi th ủy có hoạt tính mạnh

M ht = 4,5 – 9,0 Vôi th ủy có hoạt tính yếu

4 Ứng dụng: Chế tạo vữa xây, vữa trát, bê tông mác thấp

Chú ý: M ẫu đúc từ vôi thủy Để rắn trong không khí 3-:-5 ngày

(vôi m ạnh) hoặc 1-;2 tuần (vôi yếu) Sau đó mới cho iếp

3 2 3

=

Trang 38

1 Nguyên liệu

Gồm : vôi rắn trong không khí + phụ gia thuỷ hoạt tính :

3 – 15% khối lượng vôi

70 – 80% khối lượng phụ gia thuỷ hoạt tính

5% khối lượng thạch cao

II CHẤT KẾT DÍNH HỖN HỢP (vôi Puzolane; vôi xỉ)

Phụ gia thủy thiên nhiên

38

Phụ gia thủy thiên nhiên

Phụ gia thủy nhân tạo

Nguồn gốc phún xuất

(núi lửa)

Nguồn gốc trầm tích (cấu tạo vỏ trái đất)

Tro núi lửa, pouzolan

Tufs núi lửa

Tras

Đá bọt

Diatomite Trepen Opaka Khoáng sét

Đất sét nung non Phế thải Silic hoạt tính

Xỉ tro nhiên liệu Tro trấu

Trang 39

2 Sự rắn chắc

Sau khi nhào trộn với nước Phản ứng:

xCa(OH)2 + SiO2* + qH2O → xCaO.SiO2.qH2O

Quá trình rắn chắc xảy raBan đầu chậm – sau nhanh hơn

Chỉ xảy ra trong môi trường ẩm ướt

Trước khi cho tiếp xúc với nước Các sản phẩm phải được tiếp

xúc với không khí 5-7 ngày Để vôi tự do có thể cacbonat hóahết và giảm mức độ hòa tan

Trang 40

Thời gian bắt đầu ninh kết: 6 – 8 giờ

4 Ứng dụng:

- Làm móng CT thường xuyên tiếp xúc với nước

- Sản xuất vữa xây, bê tông mác thấp

- Không dùng cho bê tông cốt thép

40

Trang 41

III XI MĂNG PORTLAND

1 Lịch sử phát triển ngành xi măng

4000 năm trước công nguyên Người Ai Cập Dùng TC làm mạch nối các khối gạch xây trong kim tự tháp

Sau đó người Hy LạpSản xuất được vôiTrộn với:cát núi lửa

tro núi lửa

Tiếp đến người La Mã Cho thêm funs xuất núi lửa (PGHT) CKD thủy lực đầu tiên Để cứng được trong nước

1756 Kỹ sư Smeaton – Anh XD ngọn hải đăng Eddyston

Sản xuất ra CKD thủy lực mới Vôi thủy = Nung hỗn hợp (đá vôi +

20- 25% đất sét)

1818 Bác học Louis Joseph – Pháp Chế tạo được XM La Mã

= Nung hỗn hợp đá vôi + đất sét với T 0

nung < 1200 0 C

1845 Jonhson Đưa ra tỷ lệ và nhiệt độ nung thích hợp làm nóng chảy

Trang 42

Nguyên liệu:

Nguyên liệu chính Đá vôi, đất sétTạo khoáng Clinker

Nguyên liệu phụ (PG)Để điểu chỉnh một số tính chất và tăng

sản lượng cho XM

Thạch cao, xỉ quặng hoặc quặng sắt,

PG vô cơ hoạt tính, PGVC trơ

PP chế tạo:

Hỗn hợp đã nghiền mịn Nung Clinker Nghiền clinker + một số phụ gia XMP

42

Trang 43

Hỗn hợp đã nghiền mịn Gồm đá vôi và đất sét:

Đá vôi = 70-80% → CaCO3 = 87 -:- 96% ; CaO = 49 -:- 54%

→ Để sản xuất 1 tấn Clinker cần 1,3 tấn đá vôi

Đất sét = 20-25%→Chủ yếu: SiO2, Al2O3

→Tạp chất: Fe2O3 (7-10%), SO3 (<%), R2O <1%)

Tiêu đề	Chất kết dính vô cơ - Chương 4
Trường học	Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP HCM
Chuyên ngành	Vật liệu xây dựng
Thể loại	Bài giảng
Thành phố	TP HCM

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	794,98 KB