NGHIÊN cứu QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ sản XUẤT GẠCH CHƯNG áp AAC

Với loại gạch bê tông nhẹ - bê tông khí chưng áp AAC đã đáp ứng đầy đủ các vấn đề trên và đồng thời công nghệ sản xuất đơn giản, năng xuất cao, chi phí công nghệ ban đầu không cao… “Bê t

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN

XUẤT GẠCH CHƯNG ÁP AAC

Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm 1

Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN

XUẤT GẠCH CHƯNG ÁP AAC

Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm 1

Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012

Lê Thị Quyên MSSV: 10314371Huỳnh Thị Tú Nhi MSSV: 10376701Huỳnh Thị Ngọc Phương MSSV: 10322591Nguyễn Thái Phương MSSV: 10312021Nguyễn Thị Hà Phương MSSV: 10371311Đặng Thị Duy Phước MSSV: 10336441Mai Thị Trang Quyên MSSV: 10375571Trần Thanh Tâm MSSV: 10378101Nguyễn Quý Thơ MSSV: 10313251Phan Thị Ánh Ngọc MSSV: 10377871

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

2 Ngày giao đồ án: Ngày 15tháng 12 năm 2011

3 Ngày hoàn thành đồ án: Ngày thángnăm 2012

4 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Đoàn Mạnh Tuấn

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012Trưởng bộ môn

Th.S Phạm Thành Tâm

Giáo viên hướng dẫn

Th.S Đoàn Mạnh Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Để tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành tốt môn học Đồ án chuyên ngành, cũng như tất cả các môn học khác chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:Ban giám hiệu trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho sinh viên học tập lý thuyết, thực hành, tìm hiểu tư liệu tham khảo từ thư viện đồng thời làm đồ án thực nghiệm để bổ sung vào quá trình học tập

Quý thầy cô đã giảng dạy truyền đạt cho chúng em nhiều kiến thức bổ ích và thực tế Đặc biệt là thầy Đoàn Mạnh Tuấn đã trực tiếp tận tình hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án chuyên ngành

Trong quá trình tìm hiểu về đề tài này không tránh khỏi còn nhiều thiếu sót, rất mong sự góp ý của quý thầy cô Xin chân thành cảm ơn !

Nhóm Sinh viên thực hiện

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá: • Ý thức thực hiện:

• Nội dung thực hiện:

• Hình thức trình bày:

• Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Phần đánh giá: • Ý thức thực hiện:

• Nội dung thực hiện:

• Hình thức trình bày:

• Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

DANH SÁCH SINH VIÊN iii

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH i

LỜI CẢM ƠN ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ xi

DANH MỤC HÌNH xii

DANH SÁCH CÁC KÝ TỪ VIẾT TẮT xiii

LỜI MỞ ĐẦU 1

BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ GẠCH BÊ TÔNG KHÍ CHƯNG ÁP AAC 4

1.1.Giới thiệuchung về gạch bê tông khí chưng áp ACC (Autoclaved Aerated Concrete) 4

1.1.1.Định nghĩa 4

1.1.2 Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của bê tông khí chưng áp ACC 5

1.1.2.1 Ưu điểm 6

1.1.2.2 Nhược điểm 6

1.1.2.3.Ứng dụng của bê tông khí chưng ápACC 6

1.1.3.Tình hình sản xuất và sử dụng của bê tông khí chưng áp AAC 7

1.1.3.1.Tình hình sản xuất và sử dụng bê tông khí chưng áp AAC trên thế giới 7

1.1.3.2.Tình hình sản xuất và sử dụng bê tông khí chưng áp AAC ở Việt Nam 8

1.2.Phương pháp sản xuất vật liệu AAC 9

1.2.1 Nguyên liệu 9

1.2.1.1.Chất kết dính 9

1.2.1.2.Chất độn 10

1.2.1.3.Một số phụ gia 11

1.2.2.Quy trình sản xuất bê tông khí chưng áp AAC cơ bản 11

11

1.2.2.1.Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất bê tông khí chưng ápAAC 12

1.2.2.2.Các công đoạn sản xuất gạch bê tông khí chưng áp AAC 13

1.2.3.Quá trình hóa lý xảy ra khi chế tạo bê tông khí chưng áp AAC 15

1.2.4.Cơ chế liên kết của gạch AAC 17

1.2.4.1.Lý thuyết về sự rắn chắc của xi măng (chất kết dính của gạch AAC) 17

3CaO.Al2O3 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H20 18

1.2.4.2 Giải thích quá trình rắn chắc của hồ xi măng 19

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạch bê tông khí chưng áp AAC 20

1.3.Tiêu chuẩn dùng trong nghiên cứu bê tông khí chưng áp AAC 21

1.3.1 TCVN 7959 : 2011 21

1.3.2 Xác định độ bền uốn - Theo TCVN 247:1967 27

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 31

2.1 Nguyên liệu 31

2.1.1.Xi măng 31

CaO 31

Fe2O3 31

SiO2 31

Al2O3 31

MgO 31

SO3 31

63.48 % 31

25.3% 31

75% 31

5.3 % 31

2.8% 31

0.44% 31

2.1.2 Tro bay 31

SiO2 31

Al2O3 31

Fe2O3 31

CaO 31

MgO 31

SO3 31

K2O 31

Na2O 31

TiO2 31

MnO 31

P2O5 31

0.69 % 31

2.1.3 Vôi 31

2.1.4 Bột nhôm 32

2.1.5 Nước 32

2.2 Dụng cụ và thiết bị sử dụng 32

2.2.1.Dụng cụ thí nghiệm 32

2.2.2 Thiết bị 33

2.3.Chi tiết cấu tạo thiết bị Autoclave 36

2.3.1.Thân thiết bị 36

36

2.3.2.Đáy và nắp 37

37

2.4.Tiến hành thí nghiệm 38

2.4.1.Thành phần phối liệu 39

2.4.2.Quá trình thí nghiệm 39

2.5.Bài toán quy hoạch thực nghiệm 40

2.6.Các phương pháp nghiên cứu vật liệu AAC 43

2.6.1.Nghiên cứu cấu trúc liên kết khoáng bằng phổ nhiễu xạ tia X( XRD) 43

2.6.2.Nghiên cứu kích thước hạt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) 43

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 45

3.1 Đặc điểm các mẫu khi thay đổi thành phần 45

3.1.1 Kết quả thu được bằng phương pháp đo độ bền uốn 45

1 45

10 45

2 45

2.00 45

2 45

10 45

1.80 45

3 45

10 45

1.90 45

4 45

2.10 45

5 45

10 45

2.00 45

6 45

10 45

1.95 45

7 45

10 45

2.30 45

8 45

10 45

1.90 45

9 45

10 45

1.87 45

46

3.1.2 Nhận xét đồ thị và giải thích kết quả đồ thị 46

3.2 Nghiên cứu cấu trúc vật liệu AAC sau khi chưng áp với thành phần tối ưu 46

3.2.1 Xác định kích thước hạt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) 46

Hình 3.2 Phổ SEM của mẫu AAC nghiên cứu 48

Quan sát ảnh SEM của mẫu AAC trên hình 3.2 ta thấy rõ các tinh thể CSH hình tấm phân bố trên bề mặt Do ảnh hưởng của một số yếu tố chủ quan cũng như khách quan nên việc tạo thành các tinh thể CSH còn hạn chế 48

3.2.2 Xác định cấu trúc liên kết khoáng tobermorite của vật liệu AAC bằng phổ nhiễu xạ

tia X( XRD) 48

Để xác định thành phần khoáng chúng tôi đã tiến hành phân tích XRD Phổ XRD của mẫu AAC được thể hiện trên hình3.3 48

Ta dễ dàng nhận thấy sự tồn tại của khoáng Tobermorite và Kxonotlit trong mẫu AAC nghiên cứu Như vậy khoáng Tobermorite và khoáng Kxonotlit được hình thành trong quá trình chưng áp ở điều kiện nghiên cứu với nhiệt độ 187 oC, áp suất 8-12 bar, thời gian 8 giờ 49

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

PHỤ LỤC 53

Một số hình ảnh trong quá trình làm thực nghiệm 53

53

DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ

Hình 1.1 Mẫu sản phẩm bê tông khí chưng áp (AAC) 5

Hình 1.2 Quy trình sản xuất bê tông khí chưng áp AAC 11

Hình 1.3 Hình ảnh dưỡng hộ sinh khí 14

Hình 1.5 Máy đo độ bền uốn 28

Bảng 2.1 Thành phần xi măng dùng thí nghiệm 31

Bảng 2.2 Thành phần tro bay trong thí nghiệm 31

Hình 2.1 Khuôn đúc mẫu 33

Hình 2.2 Cân định lượng 33

Hình 2.3 Thiết bị khuấy tạo bọt 34

Hình 2.4 Máy đo độ bền uốn 34

Hình 2.5 Tủ sấy 35

Hình 2.6 Thiết bị chưng hấp mẫu bê tông thí nghiệm 35

Hình 2.7 Quy trình sản xuất bê tông gạch chưng áp ACC trong phòng thí nghiệm 39 Bảng 2.3 Thành phần phối liệu trong quá trình thí nghiệm 39

Bảng 2.4 Bảng số liệu quy hoạch thực nghiệm 40

Bảng 2.5 Phương án trực giao bậc hai, k =2, n0 =1 41

Bảng 3.1 Kết quả đo độ bền uốn của các mẫu vật liệu với thành phần vật liệu thay đổi chưng ở 12 at 45

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ bền uốn và thành phần nguyên liệu .46

Hình 3.3.Phổ XRD của mẫu AAC nghiên cứu 49

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mẫu sản phẩm bê tông khí chưng áp (AAC) 5

Hình 1.2 Quy trình sản xuất bê tông khí chưng áp AAC 11

Hình 1.3 Hình ảnh dưỡng hộ sinh khí 14

Hình 1.5 Máy đo độ bền uốn 28

Bảng 2.1 Thành phần xi măng dùng thí nghiệm 31

Bảng 2.2 Thành phần tro bay trong thí nghiệm 31

Hình 2.1 Khuôn đúc mẫu 33

Hình 2.2 Cân định lượng 33

Hình 2.3 Thiết bị khuấy tạo bọt 34

Hình 2.4 Máy đo độ bền uốn 34

Hình 2.5 Tủ sấy 35

Hình 2.6 Thiết bị chưng hấp mẫu bê tông thí nghiệm 35

Hình 2.7 Quy trình sản xuất bê tông gạch chưng áp ACC trong phòng thí nghiệm 39 Bảng 2.3 Thành phần phối liệu trong quá trình thí nghiệm 39

Bảng 2.4 Bảng số liệu quy hoạch thực nghiệm 40

Bảng 2.5 Phương án trực giao bậc hai, k =2, n0 =1 41

Bảng 3.1 Kết quả đo độ bền uốn của các mẫu vật liệu với thành phần vật liệu thay đổi chưng ở 12 at 45

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ bền uốn và thành phần nguyên liệu .46

Hình 3.3.Phổ XRD của mẫu AAC nghiên cứu 49

DANH SÁCH CÁC KÝ TỪ VIẾT TẮT

AAC: Autoclaved aerated concrete

SEM: Scanning election microscope

XRD: Xray diffraction

CSH: hyđrosilicat canxi

LỜI MỞ ĐẦU

Đất nước ta trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa, hòa nhịp cùng bước đường phát triển của đất nước thì ngành xây dựng đang phát triển mạnh mẽ, những ngôi nhà, khu chung cư cao tầng và các trung tâm lớn đang dần mọc lên nhiều để dần thay thế những ngôi nhà tạm bợ Với yêu cầu chất lượng công trình cao như: giảm tải trọng công trình, cách âm, cách nhiệt, thi công nhanh nhưng vẫn đảm bảo được cường độ Thì vật liệu gạch đất sét nung truyền thống chỉ đáp ứng được phần nào các yêu cầu này Mặt khác gạch nung truyền thống đang dần hạn chế sử dụng vì công nghệ sản xuất gạch thủ công này đang làm ảnh hưởng lớn đến môi trường sống, sức khỏe con người, làm giảm một lượng lớn diện tích đất nông nghiệp, phát thải ra môi trường khí độc hại, tiêu tốn một lượng lớn nguyên liệu đốt Đồng thời theo quyết định số 121/2008QĐ-TTg ngày 29/8/2008 của Thủ tướng chính phủ

“phê duyệt quy hoạch tổng thể ngành vật liệu xây dựng ở Việt nam đến năm 2020 với định hướng đến năm 2015 tỷ lệ gạch không nung chiếm 20 – 25% và năm 2020

là 30 – 40% tổng số vật liệu xây trong nước Trước tình hình đó đòi hỏi ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây phải tìm ra một loại vật liệu thích hợp thỏa mãn các yêu cầu về môi trường lại đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn xây dựng Với loại gạch

bê tông nhẹ - bê tông khí chưng áp AAC đã đáp ứng đầy đủ các vấn đề trên và đồng thời công nghệ sản xuất đơn giản, năng xuất cao, chi phí công nghệ ban đầu không cao… “Bê tông khí chưng áp AAC là loại vật liệu xây dựng xanh”

BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI

Hiện nay vấn đề môi trường luôn là vấn đề nóng của tất cả các quốc gia trên thế giới Nhiều ngành sản xuất làm ảnh hưởng rất lớn đến môi trường, trong đó có ngành sản xuất vật liệu xây dựng – Công nghệ sản xuất gạch đất nung truyền thống

và hiện đại đã cho thấy những tác động tiêu cực tới môi trường (việc khai thác đất

đá để làm vật liệu xây dựng mà không thể hoàn thổ trả lại tự nhiên như ban đầu, thải lượng lớn khí thải ra môi trường, ảnh hưởng đến môi trường,sức khỏe con người, làm gia tăng nguy cơ phá hủy tầng ô-zôn).Từ vấn đề cấp thiết này đòi hỏi con người phải tìm ra một loại vật liệu xây dựng thích hợp để đảm bảo làm giảm sự

ô nhiễm môi trường Gạch bê tông khí chưng áp AAC là một loại vật liệu xây dựng thân thiện môi trường đang dần thay thế gạch nung và nó cũng mở ra một kỷ nguyên mới trong ngành xây dựng dân dụng Hiện nay sản phẩm bê tông khí chưng

áp AAC đang phát triển mạnh trên thế giới và được coi là sản phẩm thân thiện môi trường, còn ở Việt Nam theo thống kê gần đây cả nước sử dụng tới trên dưới 60.000.000 m3 gạch nung trong đó có 70 ÷80% là gạch nung thủ công gây nên những phá hoại nghiêm trọng về môi trường, theo thống kê nêu chỉ sử dụng gạch đất sét nung thì đến năm 2020 cả nước sẽ mất khoảng 2.800÷3.000 ha đất nông nghiệp, tiêu tốn 5,3÷5,6 triệu tấn than, thải ra khoảng 17 triệu tấn khí CO2 Xuất phát từ những bất cập trên, đồng thời để đáp ứng nhu cầu vật liệu xây ngày một lớn, hạn chế sử dụng ruộng đất canh tác, giảm lượng tiêu thụ than, bảo vệ môi trường,

an sinh xã hội, Thủ tướng Chính phủ đã ra quyết định số 121/2008/QĐ-TTg ngày 29/8/2008 về việc phê duyệt quy hoạch tổng thể ngành vật liệu xây dựng ở Việt Nam đến năm 2020 với định hướng đến năm 2015 tỷ lệ gạch không nung chiếm 20 – 25% và năm 2020 là 30% ÷ 40% tổng số vật liệu xây trong nước năm 2020 sử dụng khoảng 15÷20 triệu tấn phế thải công nghiệp (tro xỉ nhiệt điện, xỉ lò cao ) Đây là một yêu cầu rất lớn đòi hỏi sự tập trung của toàn xã hội, đặc biệt là những tổng công ty đi đầu trong lĩnh vực vật liệu và việc nghiên cứu về sản phẩm, những

tính chất ưu việt về sản phẩm phải được triển khai sớm rồi từ đó đề ra những định hướng phát triển trong tương lai.

Bê tông khí chưng áp ACC có nghĩa là bê tông bọt khí đã qua hấp(Autoclaved Aerated Concrete), là một vật liệu xây dựng hiện nay đang được sử dụng phổ biến trong xây dựng cơ bản ở nhiều nước tiên tiến trên thế giới và trong khu vực Chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: tấm mái lợp, sàn, tường bao cho các nhà cao tầng, dùng trong các kết cấu, bản tấm panel, tấm nghiêng nhẹ, trong cấu tạo các cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn Ngoài ra nó còn có những tính chất ưu việt như: Giảm tải trọng công trình, cách âm, cách nhiệt, độ bền, độ kháng cháy, Công nghệ bê tông nhẹ là công nghệ sạch- thân thiện với môi trường, tận dụng nguồn phế liệu trong công nghiệp,là vật liệu xây dựng xanh, Bê tông khí chưng áp AAC là một loại vật liệu mới, công nghệ sản xuất khá mới ở Việt Nam tuy rằng đã xuất hiện từ lâu trên thế giới, là loại vật liệu xây dựng mới,nguyên liệu chính là silica (như tro bay, cát, xỉ) và nguyên liệu từ đá vôi ( vôi, xi măng, tro bay) AAC là vật liệu được dùng rộng rãi trong xây dựng công nghiệp, dân dụng trên 60 năm nay Vật liệu này là hội tụ những công nghệ đỉnh cao cũng như tính ứng dụng linh hoạt của nó Việc nghiên cứu, sản xuất thành công bê tông bọt đã mở ra một hướng mới trong xây dựng nhà Tuy nhiên để biết rõ được những đặc tính ưu việt của loại bê tông này thì ta phải đi sâu nghiên cứu về những đặc tính của nó

Với những lý do trên, chúng tôi đã được Khoa và Bộ môn phân công làm đồ

án chuyên ngành: “Nghiên cứu quy trình Công nghệ sản xuất của gạch bê tông

khí chưng áp” - dưới sự hướng dẫn của ThS Đoàn Mạnh Tuấn.

Dự án Madarin Garden có sử dụng gạch AAC

CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ GẠCH BÊ TÔNG KHÍ

CHƯNG ÁP AAC

1.1 Giới thiệuchung về gạch bê tông khí chưng áp ACC

(Autoclaved Aerated Concrete)

1.1.1.Định nghĩa

Gạch bê-tông khí chưng áp: Tên tiếng Anh là Autoclaved Aerated Concrete – gọi tắt là AAC Theo RILEM có khuyến nghị:“Bê tông khí chưng áp là loại bê tông trọng lượng nhẹ, mức độ nhẹ đạt được do việc hình thành các bọt khí to (macroscopic) chủ yếu do các phản ứng hóa học diễn ra trong khối phối liệu ở pha lỏng hoặc pha hồ dẻo.Các bọt khí được phân bố đều và được lưu lại trong khối phối liệu thực hiện quá trình ninh kết và trở nên cứng tạo thành cấu trúc lỗ xốp”

Gạch bê tông khí chưng áp AAC được rất nhiều nước trên thế giới ứng dụng rộng rãi với rất nhiều ưu điểm như thân thiện với môi trường, siêu nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng hóa thạch do không phải nung đốt truyền thống, bảo ôn, chống cháy, cách âm, cách nhiệt, chống thấm rất tốt so với vật liệu đất sét nung

Nó còn được gọi là gạch bê tông siêu nhẹ vì tỷ trọng chỉ bằng 1/2 hoặc thậm chí là chỉ bằng 1/3 so với gạch đất nung thông thường Công trình xây dựng sẽ giảm tải, giảm chi phí xử lý nền móng và hệ thống kết cấu, góp phần giảm mức đầu tư xây dựng công trình từ 7- 10%, đẩy nhanh tiến độ thi công và hoàn thiện phần bao che của công trình lên 2 - 5 lần Ngoài ra, khả năng cách âm và cách nhiệt của bê tông nhẹ rất cao, làm cho nhà ấm về mùa đông, mát về mùa hè, tiết kiệm điện năng sưởi hoặc điều hòa nhiệt độ Kích thước thành phẩm lớn và chính xác (100mm x 200mm x 600mm) giúp rút ngắn thời gian thi công và kể cả thời gian hoàn thiện Với thành phần cấu tạo là vật liệu trơ và các chất vô cơ, gạch bê-tông siêu nhẹ này hoàn toàn không độc hại, có độ bền rất cao và không bắt lửa Ngoài ra, với cấu trúc thông thoáng, nó còn có thể tự khuếch tán hơi nước, giải phóng độ ẩm và loại trừ

các vấn đề liên quan đến nẩm mốc – đặc biệt là trong điều kiện thời tiết nắng nóng của khí hậu vùng nhiệt đới, vùng biển và vùng có độ ẩm cao như ở khu vực miền Bắc Việt Nam.

Bê tông khí chưng áp AAC là loại vật liệu có cấu trúc xốp, được sản xuất từ nguyên vật liệu xi măng, vôi, cát thạch anh nghiền mịn, nước và chất tạo khí hoặc tro bay, bột nhôm Hỗn hợp vật liệu được trộn đều, tạo hình bằng khuôn thép Lỗ xốp được tạo ra bởi phụ gia sinh khí trong quá trình phát triển thể tích của hỗn hợp sau quá trình rót khuôn Sau quá trình hấp chưng áp phát triển cường độ tạo ra cấu trúc xốp rỗng đặc trưng của vật liệu

Bê tông khí chưng áp AAC là loại vật liệu tự nhiên, không chất độc hại, giúp tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường ngay từ khâu sản xuất cho đến việc vận hành công trình

Bê tông khí chưng áp AAC là sự kết hợp tuyệt vời giữa những cam kết bền vững gìn giữ môi trường và một nền công nghệ cao được kết tinh và sàng lọc của giới khoa học vật liệu trong gần 50 năm qua trên toàn thế giới

Trong cấu trúc của vật liệu gạch bêtông khí chưng áp AAC chứa các lỗ khí đặc trưng có kích thước từ 0,5 – 1,5 mm Các lỗ khí được phân bố đều trên toàn bộ khối thể tích vật liệu Các lỗ khí tròn đều tạo nên cấu trúc phân bố lực toàn diện Bao quanh các lỗ khí này là các thành vật liệu với thành phần khoáng chủ yếu là Tobermolit – khoáng đặc trưng của vật liệu silic hấp chưng áp làm tăng cường độ của bê tông

Hình 1.1 Mẫu sản phẩm bê tông khí chưng áp (AAC)

1.1.2 Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của bê tông khí chưng

áp ACC

1.1.2.1 Ưu điểm

Bảo vệ môi trường

Cách nhiệt tốt – tiết kiệm năng lượng

Gạch không nung đến nay vẫn là món hàng xa xỉ

1.1.2.3 Ứng dụng của bê tông khí chưng ápACC

Bê tông khí chưng áp đạt tiêu chuẩn TCVN 7959: 2011 có ứng dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng: nhà, chung cư, tường,

Đặc biệt ứng dụng cho nhà cao tầng

Trường học, khu nghỉ dưỡng và bệnh viện

Khách sạn và nhà nghỉ, biệt thự, căn hộ, cao ốc

Tường, hàng rào, mái chắn nhiệt

Nhà đơn, nhà hát

Vì những ưu điểm của nó mà nó được sử dụng rộng rãi và ngày càng thông dụng trên thế giới cũng như Việt Nam.Bê tông khí chưng áp (AAC) có thể hiểu là loại bê tông có chứa các bọt khí được hình thành bằng phản ứng hóa học tạo ra trong giai đoạn vữa lỏng hoặc hồ nhão Các bọt khí được phân bố đều trên toàn bộ khối thể tích vật liệu Sau quá trình chưng áp cấu trúc được hình thành phát triển có cường độ cứng chắc tạo nên vật liệu.

1.1.3.1 Tình hình sản xuất và sử dụng bê tông khí chưng áp AAC

trên thế giới

Các loại nguyên liệu được sử dụng thay thế da đạng và phát triển tùy từng địa phương và yêu cầu chất lượng sản phẩm khác nhau.Như nó được sử dụng ở Châu

Âu hơn 70 năm,Trung Đông trong 40 năm,Nam Mỹ và Australia khoảng 20 năm

Ở một số nước phát triển trên thế giới như: Pháp,Mỹ, Đức, Bỉ và Nam phi đã sử dụng khoảng 70% - 80% nhu cầu gạch xây dựng của họ bằng công nghệ này Ở Anh

sử dụng tới 60% loại vật liệu này trong xây dựng.Trung Quốc kế hoạch đến năm nay vật liệu kiểu mới chiếm tỷ lệ 55% Từ năm 1980, đã có sự phát triển gia tăng sử dụng vật liệu AAC và sản phẩm đang sản xuất, sử dụng ở Hoa Kỳ, Đông Âu, Israel, Trung Quốc, Ấn Độ và Úc Từ khi có bê tông nhẹ để sử dụng thay thế gạch nung trong xây dựng, gạch nung liệu lấy từ đất tự nhiên.Ở các nước tiên tiến đã bị nghiêm cấm sử dụng nhằm mục đích bảo vệ môi trường sinh thái Quốc gia Nó đã thực sự phát triển trở thành một loại vật liệu xây dựng đáp ứng các yêu cầu ngày

càng cao của xây dựng cũng như chất lượng công trình,chất lượng sử dụng của công trình theo yêu cầu chất lượng cuộc sống của người dân

1.1.3.2 Tình hình sản xuất và sử dụng bê tông khí chưng áp AAC

ở Việt Nam

Những thuận lợi khi ứng dụng bê tông nhẹ ở Việt Nam

Nước ta hiện nay tiêu thụ 20 – 22 tỷ viên gạch một năm, đến năm 2020 lượng gạch cần cho xây dựng ước tính gấp đôi - 40 tỷ viên Để đạt được lượng gạch này, cần một lượng đất khoảng 600 triệu m3, tương đương 30.000 ha đất canh tác Hay nói nôm na, mỗi năm phải nướng diện tích một xã vào lò gạch Gạch nung còn tiêu tốn nhiều năng lượng than, củi Những lò gạch thải vào bầu khí quyển một lượng khí độc lớn

vô cùng quan trọng cho những người quan tâm nghiên cứu phát triển sản xuất bê tông nhẹ tại Việt Nam

Nước ta đang trong quá trình đô thị hoá với tốc độ xây dựng cao và được đánh giá là vẫn đang trong giai đoạn đầu của thời kỳ tăng trưởng Với tốc độ tăng trưởng kinh tế cao cùng tốc độ đô thị hoá nhanh, nhu cầu về không gian xây dựng đô thị sẽ ngày một lớn và khiến cho nhu cầu về gạch xây dựng nói chung, gạch không nung nói riêng gia tăng theo Theo Bộ xây dựng, dự kiến năm 2010, cả nước cần 25 tỷ viên gạch, 2015 là 32 tỷ viên và năm 2020 là 40 tỷ viên Theo quy định của Chính phủ, đến năm 2010, các lò gạch thủ công trên cả nước phải ngừng hoạt động, cả

nước sẽ thiếu hụt khoảng 12,6 tỷ viên gạch quy chuẩn, đây chính là cơ hội để vật liệu không nung phát triển.

Ở Việt Nam, trong thời gian một vài năm gần đây đã xuất hiện một số công trình, chủ yếu ở phía Nam, đã sử dụng các sản phẩm bê tông khí nhập ngoại làm vật liệu xây dựng Các công trình này thường sử dụng vốn nước ngoài hoặc sử dụng thiết kế của nước ngoài Mặc dù chưa có số liệu thống kê cụ thể về sản lượng gạch

bê tông khí tiêu thụ trong nước song có thể thấy số lượng công trình sử dụng vật liệu bê tông khí gia tăng đáng kể

Những khó khăn trong việc sử dụng bê tông nhẹ tại Việt Nam

Do những nhà sản xuất gạch nung gần như không phải trả tiền nguyên liệu đất Nguyên liệu đốt thì lại khai thác tuỳ tiện từ rừng với giá rất rẻ nên giá thành sản phẩm gạch nung, nhất là gạch nung thủ công thường là rất thấp so với giá trị thật của nó.Từ đấy tạo ra sự cạnh tranh hết sức không công bằng so với bê tông nhẹ (vốn làm từ các nguyên liệu được quản lý chặt chẽ, dễ kiểm soát)

Mặt khác, công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên cũng như môi trường ở Việt Nam còn rất tuỳ tiện, dễ dãi, thiếu nghiêm túc hoặc chồng chéo, nên mặc dù Chính phủ không ít lần nhắc nhở kèm theo nhiều quy định pháp lý rõ ràng, song vấn đề

“gạch nung” tới nay vẫn chưa hề được giải quyết một cách tích cực Cũng vì thế, cho đến nay năm 2012 gạch bê tông khí chưng áp AACkhông tạo ra được những bước đi ban đầu có hiệu quả để có thể thay thế thói quen là dùng gạch nung trong nhân dân

1.2 Phương pháp sản xuất vật liệu AAC

1.2.1 Nguyên liệu

Bao gồm chất kết dính, chất độn, và một số phụ gia

1.2.1.1 Chất kết dính

Là loại vật liệu (thường ở dạng bột) khi nhào trộn với nước thì tạo thành loại hồ dẻo, dưới tác dụng của các quá trình hóa lý tự nó có thể rắn chắc và chuyển sang trạng thái đá Được chia thành 3 loại là chất kết dính rắn trong không khí, trong nước và trong octola Đóng vai trò quan trọng với chất lượng sản phẩm, thường dùng vôi trộn với các chất phối hợp (đất sét, xỉ lò, tro,…hay một số chất phải gia nhiệt trước khi dùng như : puzolan, dolomit nung )

Thạch cao

Chất hữu cơ

1.2.1.2 Chất độn

Được phân ra thành các loại như sau :

Các nguyên liệu tự nhiên chưa qua chế biến: san hô, tro núi lửa, đá bọt, xỉ núi lửa, bụi phún trào, bột đá, sỏi, cát tự nhiên, bột silic,vỏ hàu biển nghiền, diatomic,…

Các loại nguyên liệu tự nhiên đã chế biến: vemiculit, các chất trương nở (sét, diatomit, obxidan, peclit, đá phiến sét, đá acđoa, hỗn hợp cát và đá vôi), hỗn hợp sét, đá tuf, đá khối kết tụ (sét, đá vụn sa mạc, sét chịu lửa, sét đáy, đá phiến sét), các hạt gốm rỗng, đất sét nung, đá tổ ong pumice

Các sản phẩm phụ chưa chế biến: xỉ lò làm nguội bằng khí, xỉ lò nung, clanhke lò nung, clanhke bám lò, tro bay (tro bay mịn sạch), mảnh gạch tro bay đáy lò, mảnh bê tông khí

Các sản phẩm phụ đã chế biến: các chất trương nở (xỉ lò nung, tro bay mịn sạch), xỉ bọt lò nung, xỉ hạt lò nung, chất thiêu kết (chất thải than, tro nhiên

liệu sạch hoặc tro bay, chất thải gia đình), chất kết khối (than bùn, clanhke lò nung), chất thải thủy tinh bọt

Các chất hữu cơ: hạt nhựa, vỏ trấu, mùn cưa, sợi gỗ

1.2.1.3 Một số phụ gia

Để xúc tiến các quá trình phản ứng hóa học, đồng thới làm tăng hoạt tính hóa học và cường độ của bê tông, tùy theo điều kiện sử dụng và yêu cầu về chất lượng sản phẩm ta có thể thêm một số phụ gia như sau :

Phụ gia hoạt động bề mặt

Phụ gia tạo bọt khí

1.2.2 Quy trình sản xuất bê tông khí chưng áp AAC cơ bản

Hình 1.2 Quy trình sản xuất bê tông khí chưng áp AAC

1.2.2.1 Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất bê tông khí

chưng ápAAC

Cát sử dụng có kích thước nhỏ, lọt qua sàng kích thước 1,25 mm và chúng có modul độ lớn từ 0.7÷2

Vôi, tro bay, được nghiền riêng rẽ từng loại

Sau đó cân định lượng từng loại (xi măng, tro bay) cùng với xi măng theo yêu cầu cấp phối đã định trước, rồi đổ vào chảo để tiến hành trộn chung trong khoảng thời gian 1÷ 2 phút sao cho đồng nhất

Cho khoảng 2/3 tổng lượng nước cần dùng vào hỗn hợp trên rồi tiến hành trộn đều trong khoảng thời gian 2÷3 phút, lượng nước này sẽ giúp quá trình hydrat CaO tạo Ca(OH)2 hoàn toàn, vì vậy vôi sẽ bị hydrat hoàn toàn giúp phản ứng với bột nhôm dễ dàng và nhanh hơn Tại thời điểm này xi măng cũng có phản ứng sơ cấp Chủ yếu các khoáng xi măng phản ứng thuỷ phân hay thuỷ hoá với nước, nước tiếp xúc với các hạt xi măng và ngay lập tức tham gia phản ứng hoá học với vật chất trên lớp bề mặt của hạt Những sản phẩm hoà tan của phản ứng (kiềm, vôi, khoáng clinker không bền bị phân huỷ) ngay tức khắc chuyển vào dung dịch và các lớp tiếp theo của hạt ximăng lại tiếp tục phản ứng với nước Phản ứng xảy ra liên tục cho tới khi pha lỏng trở nên bão hoà bởi sản phẩm phản ứng) Ngoài ra khi cho trước một lượng nước này thì giúp quá trình phân bố nước trong vữa tốt hơn, nên sẽ thuận lợi cho quá trình phản ứng tạo khí

Đồng thời với quá trình định lượng các nguyên liệu trên thì ta tiến hành định lượng bột nhôm, chất hoạt động bề mặt (hiện tại chúng tôi sử dụng bột xà phòng, lượng xà phòng rất nhỏ xấp xỉ bằng khối lượng bột nhôm) rồi cho vào phần nước còn lại, tiến hành khuấy hoặc lắc cho xà phòng tan vào nước Sau đó đổ bột nhôm vào và khuấy cho bột nhôm phân tán vào trong dung dịch này

Sau đó đổ hỗn hợp bột nhôm này vào hỗn hợp vữa trên và tiếp tục trộn đồng nhất trong 2-3 phút, sau đó đem đổ vữa này vào khuôn thép đã được bôi dầu chống dính để tạo mẫu Mẫu được dưỡng tĩnh trong khoảng thời gian 10÷12 giờ, vì đây là

thời gian kết thúc đóng rắn xi măng Nhưng để mẫu có cường độ ban đầu khi vận chuyển thì phải tiếp tục dưỡng hộ trong khoảng thời gian 1÷2 ngày

Mẫu sau khi tháo khuôn được đem đi hấp trong nồi hơi (autoclaved) ở nhiệt độ

từ 180÷1900C với áp suất khoảng 8÷12 bar trong thời gian 8÷12 giờ Ở nhiệt độ và

áp suất này thì Ca(OH)2 sẽ phản ứng với SiO2 tạo khoáng CSH làm tăng cường độ cho bê tông theo phản ứng sau:

Ca(OH)2 + SiO2ht = CaO.SiO2.H2OtạogelCSH

1.2.2.2 Các công đoạn sản xuất gạch bê tông khí chưng áp AAC

Công đoạn phối trộn rót khuôn

Bước 1: Cát sau khi được sàng với kích thước đạt yêu cầu, được chuyển vào thùng

trộn, bắt đầu trộn phối liệu

Bước 2: Cũng định lượng tương tự như ximăng, đá vôi, tro bay, nước sẽ được đưa

vào trong thùng trộn hồ để trộn

Bước 3: Khi kết thúc thời gian phối trộn, cho bột nhôm vào thùng trộn hồ, trong

vòng 50 giây khuấy trộn, toàn bộ dung dịch phối trộn sẽ được rót vào khuôn

Bước 4: Trong vòng 120 giây, khuôn đã đổ phải được chuyển vào tịnh dưỡng

Trong công đoạn này, tất cả các hoạt động được kiểm soát chặt chẽ, chu kỳ thời gian thích hợp khoảng 4÷8 phút

Các thông số kĩ thuật cần kiểm soát :

Nhiệt độ rót khuôn: 40÷500C

Thời gian xả khuấy bột nhôm: 35÷50 giây

Thời gian khuôn đã đổ đi vào buồng dưỡng phải ổn định: < 120 giây

Công đoạn đông kết

Sau khi rót khuôn xong, đẩy hộp khuôn vào đông kết.Ở công đoạn này, khuôn gạch vừa được rót xong đang trong quá trình phản ứng hoá học tạo khí làm trương

nở hồ vữa đã phối trộn (tạo khí), vì vậy hộp khuôn chứa gạch được chuyển vào trong buồng để tránh rung động gây hỏng gạch.

Các thông số kĩ thuật cần kiểm soát :

Tốc độ trương nở đầy khuôn: 30÷45 phút

Nhiệt độ phát triển thể tích: 55÷60 oC

Thời gian đông kết: 120÷180 phút, tốt nhất ngay sau khi kết thúc thời gian ninh kết của xi măng, các phản ứng hoá học tạo "gel" đã hoàn thành thì việc cắt không gây ảnh hưởng đến chất lượng gạch

Hình 1.3 Hình ảnh dưỡng hộ sinh khí

Công đoạn hấp cao áp (lưu hoá cao áp bằng hơi nước)

Lò chưng áp là thiết bị có tác dụng thúc đẩy chế phẩm silicat tiến hành quá trình phản ứng hóa, đạt được tính năng lực học vật lý Nó được sử dụng trong dây chuyền sản xuất gạch AAC, có tác dụng quan trọng trong việc gia cường sản phẩm.Bản chất nồi chưng áp chỉ là thiết bị để chứa gạch, chịu áp lực và nhiệt độ theo yêu cầu kỹ thuật riêng biệt Thời gian lưu hoá từ 8÷12 giờ

Các thông số kĩ thuật cần kiểm soát :

Nhiệt độ chưng áp: 180÷190 độ C, điều kiện tốt nhất để phát triển khoáng thể tobemorite.

Áp suất nồi chưng áp: 8÷12 bar

Thời gian chưng áp :8÷12 giờ

1.2.3.Quá trình hóa lý xảy ra khi chế tạo bê tông khí chưng áp

AAC

Các loại bê tông khí được chế tạo từ khối hồ dẻo (các huyền phù nồng độ cao,

có các tính chất của hệ đàn hồi nhớt dẻo), bằng cách nở phồng trong quá trình đông kết do các bọt khí tạo nên trong khối hồ dẻo Quá trình phồng nở của hỗn hợp nhớt dẻo là kết quả của quá trình xảy ra đồng thời của các phản ứng hóa học, của bột nhôm và kiềm (canxi hydroxit Ca(OH)2 và dung dịch kiềm natri, v.v ) trong sự có mặt và tham gia của nước và quá trình hóa lý của sự đông kết rắn chắc của hỗn hợp này Có thể xem xét sự tác dụng tương hỗ giữa các phần tử của bột nhôm với canxi hydroxit Ca(OH)2 theo phản ứng hóa học sau đây:

2Al + 3Ca(OH)2 + 6H2O = 3CaO.Al2O3 6H2O + 3H2 + 1260 kJ/g.mol

Cơ chế nở phồng của khối gạch

Ngay sau khi các phần tử bột nhôm tiếp xúc với dung dịch nước vôi và nhiệt

độ đạt được không dưới 35oC bắt đầu có sự hình thành H2 Ở trong các vùng gần kề với các phần tử của bột nhôm được tạo nên áp lực của khí, nó tác động lên khối nhớt dẻo Nhưng cho đến khi nào mà lực do khí tạo nên không vượt quá ứng suất chuyển vị giới hạn , thì khối sẽ không nở phồng được Ngay sau khi giá trị của ứng suất chuyển vị giới hạn của khối nhỏ hơn lực do khí tạo nên, thì bắt đầu có sự phồng nở Khi khống chế tốt quá trình công nghệ thì quá trình phồng nở xảy ra cho đến khi nào trong khối hoàn toàn không còn bột nhôm nữa.Trong suốt quá trình nở phồng phải có độ nhớt dẻo vừa đủ, nếu khác đi thì các bọt khí sẽ bị phá vỡ và khí sẽ thoát ra khỏi khối vô ích.Trong rất nhiều trường hợp khi mà sự chọc thủng của khí

ra khỏi khối kết thúc sớm hơn khi khối đạt được độ nhớt dẻo cần thiết, thì nó sẽ bịlắng xuống.Sử dụng chất tạo khí đạt được hiệu quả hơn trong trường hợp sự tách

khí kết thúc sớm hơn lúc khối mất độ lưu động cần thiết Ứng suất chuyển vị giới hạn là ứng suất lớn nhất trong tất cả các ứng suất tĩnh có thể trong hệ này Nó được đặc trưng bởi các chỉ số của áp lực tối thiểu đó, mà nó có thể gây nên sự bắt đầu chuyển dịch của khối nhớt – dẻo Các giá trị của ứng suất chuyển vị tới hạn và độ nhớt tăng theo mức độ đông kết của khối khí Hiện nay để ngăn ngừa bột nhôm nổi lên trên bề mặt của khối nhớt – dẻo, người ta cho thêm phụ gia là các chất hoạt tính

bề mặt (nhũ tương nhựa thông, xà phòng, phụ gia tăng dẻo các loại)

Sự đông kết của hỗn hợp được đặc trưng bởi sự tăng độ nhớt của nó, được bắt đầu qua một vài phút sau khi đổ khuônvà kết thúc sau đó một vài giờ

Đông kết của hồ ximăng là kết quả của sự tạo thành trong khoảng không rỗng của nó, ban đầu chứa đầy nước và của sự tạo thành của các phần tử dạng gel, của các phần tử rất nhỏ có hình dạng sợi, tơ và dạng tấm Kết quả là trong những giờ đầu cấu trúc có được ban đầu như thế với cường độ rất nhỏ về căn bản gồm các hyđrôaluminát và hyđrôsulfôaluminát canxi

Cơ chế tạo thành cấu trúc đá silicát do kết quả của quá trình thủy nhiệt trong autoclave Quá trình tạo thành các hyđrôsilicát canxi từ hỗn hợp vôi và cấu tử silíc ôxýt xảy ra trong hỗn hợp silicát bằng hai cách: Tách các sản phẩm thủy phân và thủy hóa của các phần tử của cấu tử silíc ôxýt qua pha lỏng và không tách chúng ra

do phản ứng trong pha rắn, nhưng với sự có mặt của pha lỏng

Trong autoclave nhiệt độ được nâng dần lên giữ ở mức nhiệt độ 180÷190oC thì quá trình tạo khoáng xảy ra mạnh mẽ sau đó được giảm nhiệt chậm, toàn bộ thời gian cho quá trình hấp từ 8÷12h Sau khi đóng nắp, trong autoclave duy trì chân không ở mức 0,5 bar Trong khoảng thời gian 1,5÷2 h thực hiện việc nâng nhiệt độ đến 190oC và áp suất đến 12 bar và giữ ở áp suất này trong khoảng 6 h Đưa autoclave từ trạng thái làm việc thực hiện trong khoảng 1,5÷2 h.Khi nhiệt độ nâng lên các thành phần khoáng nguyên liệu dần hòa tan vào lượng nước bão hòa, lần lượt các thành phần CaO rồi tới SiO2 Khi nhiệt độ dần tăng lên mức độ hòa tan càng tăng và khi nhiệt độ gần đạt tới nhiệt độ hấp, các khoáng bắt đầu xảy ra các phản ứng Khi sử dụng ximăng poóclăng trong bêtông khí chưng áp,phối liệu có

chứa cát và các chất có SiO2 nghiền mịn khác, khi tác dụng tương hỗ với chúng

C3S,C2S,C3A và C4AF xuất hiện các hyđrôsilicát canxi, ngoài ra còn xuất hiện các hyđrosilicat Trong trường hợp này có thể xuất hiện các chất mới tạo thành C2SH, CSH, C3SH2, C3(AF)H6, tobermôrít, kxonotlít, v.v Trong đó khoáng tobemorit và kxonotlit là hai khoáng tạo ra có cường độ và ổn định cao trong cấu trúc diễn ra vào giai đoạn đẳng nhiệt, đẳng áp trong autoclave

Kết thúc công đoạn này có thể mở nắp autoclave được việc xả hơi nóng và mở nắp phải thực hiện từ từ để tránh hiện tượng bị sản phẩm sốc nhiệt.Hơi chứa trong các autoclave ở giai đoạn hạ nhiệt được cấp cho autoclave khác, điều này giúp làm giảm tổn thất nhiệt.Nước đọng sau làm lạnh được sử dụng cấp cho máy nghiền bi

1.2.4 Cơ chế liên kết của gạch AAC

1.2.4.1 Lý thuyết về sự rắn chắc của xi măng (chất kết dính của

gạch AAC)

Tính chất cơ học – cấu trúc của hồ xi măng tăng theo mức độ thủy hóa xi măng Trước khi tạo hỗn hợp bê tông và bắt đầu ninh kết, hồ xi măng có cấu trúc ngưng tụ Trong đó những hạt rắn hút nhau bằng lực vandervan và liên kết với nhau bằng lớp vỏ hyđrat Cấu trúc này sẽ bị phá hủy khi có lực cơ học tác dụng (như nhào trộn, rung…) Do ứng suất trượt giảm đi đột ngột, cấu trúc bị phá hủy, nó trở thành chất lỏng nhớt, dễ tạo hình Việc chuyển hồ sang trạng thái chảy mang đặc trưng xúc biến, có nghĩa là khi loại bỏ các lực cơ học thì liên kết cấu trúc của hệ lại được phục hồi

Sự hình thành cấu trúc hồ xi măng và cường độ của nó xảy ra như sau: những phân tố cấu trúc đầu tiên được hình thành sau khi nhào trộn xi măng với nước là entringit, hyđroxit canxi và các sợi gen CSH Entringit dạng lăng trụ lục giác được tạo thành sau 2 phút, còn mầm tinh thể Ca(OH)2 xuất hiện sau vài giờ Phần gen của hyđrosilicat canxi đầu tiên ở dạng hình kim, sau đó tiếp tục phát triển, phân nhánh tạo thành dạng “bó” Những lớp gen mỏng tạo thành xen giữa các tinh thể Ca(OH)2

làm đặc chắc thêm hồ xi măng

Xi măng được trộn với nước sẽ làm tăng nhanh cường độ của sản phẩm

Phản ứng thủy hóa

Khi nhào trộn xi măng với nước ở giai đoạn đầu xảy ra quá trình tác dụng nhanh của khoáng Alit với nước tạo ra hyđosilicatcanxi và hđroxit canxi

2(3CaO.SiO2 + 6H2O=3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2

Vì đã có hyđroxit canxi tách ra từ khoáng Alit (C3S) nên khoáng Belit (C2S) thủy hóa chậm hơn khoáng Alit và tách ra Ca(OH)2ít hơn:

2(3CaO.SiO2 + 4H2O=3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2

Hyđrosilicat canxi hình thành khi thủy hóa hoàn toàn đơn khoáng trilicat canxi ở trạng thái cân bằng với dung dịch bão hòa hyđroxit canxi Tỷ lệ CaO/SiO2 trong các hyđrosilicat trong hồ xi măng có thể thay đổi phụ thuộc vào thành phần vật liệu, điều kiện rắn chắc và các yếu tố khác Pha chứa alumo chủ yếu trong xi măng là aluminat tricanxi 3CaO.Al2O3, pha hoạt động nhất Ngay sau khi trộn với nước ngay trên bề mặt các hạt xi măng đã có lớp sản phẩm xốp, không bền, có tinh thể dạng tấm mỏng lục giác của 4CaO.Al2O3.9H20 và 2CaO.Al2O3.8H20 Cấu trúc dạng tơi xốp này làm giảm độ bền nước của xi măng Dạng ổn định, sản phẩm phản ứng nhanh với nước của nó là hyđroaluminat 6 nước có tinh thể hình lập phương được tạo:

3CaO.Al2O3 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H20Để làm chậm quá trình liên kết cần cho thêm một lượng đá thạch cao khi nghiền clanke (khoảng 3-5% khối lượng xi măng) Sunphat canxi đóng vai trò là chất hoạt động hóa học của xi măng, tác dụng với aluminat tricanxi ngay từ đầu để tạo thành sunphoaluminat canxi ngậm nước (khoáng etringit):

Trong dung dịch bão hòa Ca(OH)2 ngay từ đầu entringit sẽ tách ra ở dạng keo phân tán mịn đọng lại trên bề mặt 3CaO.Al2O3 làm chậm sự thủy hóa của nó và kéo dài thời gian ninh kết của xi măng Sự kết tinh của Ca(OH)2 từ dung dịch quá bão

hòa sẽ làm giảm nồng độ hyđroxit canxi trong dung dịch và entringit chuyển sang tinh thể dạng sợi, tạo ra cường độ ban đầu cho xi măng Entringit có thể tích lớn gấp hai lần so với thể tích các chất tham gia phản ứng, có tác dụng chèn lấp lỗ rỗng của đá xi măng, làm cho cường độ và độ ổn định của đá xi măng tăng lên Cấu trúc của đá xi măng cũng sẽ tốt hơn do hạn chế đựng những chỗ yếu của hyđroaluminat canxi Sau đó entringit còn tác dụng với 3CaO.Al2O3 còn lại sau khi đã tác dụng với thạch cao tạo ra muối kép sunphat:

(3CaO.Al2O3)+3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H20 + 22H20 = 3(3CaO.Al2O3.CaSO4.18H20)

Feroaluminat tetracanxi tác dụng với nước tạo ra hyđroaluminat và hyđroferit canxi:

4CaO.Al2O3.Fe2O3 + mH2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.nH2O

Hyđroferit sẽ nằm lại trong thành phần của gen xi măng, còn hyđroaluminat sẽ tác dụng với thạch cao như phản ứng trên

1.2.4.2 Giải thích quá trình rắn chắc của hồ xi măng

Khi xi măng rắn chắc, các quá trình vật lý và hóa lý phức tạp đi kèm theo các phản ứng hóa học có ý nghĩa rất lớn và tạo ra sự biến đổi tổng hợp, khiến cho xi măng khi nhào trộn với nước, lúc đầu chỉ là hồ dẻo và sau biến thành đá cứng có cường độ Tất cả các quá trình tác dụng tương hỗ của từng khoáng với nước để tạo

ra những sản phẩm mới xảy ra đồng thời, xen kẽ và ảnh hưởng lẫn nhau.Các sản phẩmmới cũng có thể tác dụng tương hỗ với nhau và với các khoáng khác của clanke để hình thành những liên kết mới Do đó hồ xi măng là một hệ rất phức tạp cả về cấu trúc thành phần cũng như sự biến đổi Để giải thích quá trình rắn chắc người ta thường dùng thuyết của Baikov – Rebinđer Theo thuyết này, quá trình rắn chắc của xi măng được chia làm ba giai đoạn:

Giai đoạn hòa tan: Khi nhào trộn xi măng với nước các thành phần khoáng của clanke sẽ tác dụng với nước ngay trên bề mặt xi măng Những sản phẩm mới tan được [Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O] sẽ tan ra Nhưng vì độ tan của