Nghiên cứu chế tạo bê tông chịu lửa cách nhiệt nhẹ trên cơ sở sử dụng liên kết xi măng pooc lăng với cốt liệu gầy từ nguồn nguyên liệu phế thải công nghiệp tro bay nhiệt điện phả

Larionov nghiên cứu tác động của các khoáng xi măng với phụ gia sa mốt mịn, hàm lượng từ 150 - 300% so với xi măng cho thấy: Lượng phụ gia đưa vào càng lớn thì khả năng liên kết với CaO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

vµ tro bay nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS ĐÀO XUÂN PHÁI

HÀ NỘI - 2010

Tôi xin cảm ơn các lãnh đạo và toàn thể cán bộ Trường Cao đẳng Công nghiệp Hoá chất đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành Luận văn này

Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2010

Học viên

Mai Thị Thoa

mục lục

Mở đầu 2

Ch†ơng I: Tổng quan 3

i- tình hình nghiên cứu và sử dụng bê tông chịu lửa trên cơ sở chất kết dính là xi măng pooclăng 3

I.1- Tình hình nghiên cứu 3

I.1.1- Ngoài n †ớc 3

I.1.2- Trong n ‡ớc: 5

I.2- Tình hình sử dụng 5

I.3- Quá trình hyđrat hoá và đóng rắn của xi măng 7

I.3.1 Quá trình hydrat hoá các khoảng trong XMP 10

I.3.2 Quá trình hyđrat hoá và đóng rắn của đá xi măng 12

I.3.3 Quá trình hyđrat hoá xi măng khi có mặt phụ gia khoáng 14

i.4- cơ sở khoa học việc sử dụng phụ gia khoáng nghiền mịn trong xi măng và bê tông chịu lửa 15

i.5- vai trò của phụ gia khoáng nghiền mịn trong đá xi măng 17

I.5.1- Liên kết CaO tự do với các phụ gia nghiền mịn 18

I.5.2 - ảnh h ‡ởng của các phụ gia khoáng nghiền mịn đến độ co của đá XM 30

I.5.3 ảnh h ‡ởng của phụ gia khoáng nghiền mịn đến độ chịu lửa của đá XM 31

i.6 vai trò của cốt liệu trong bê tông chịu lửa, cấp phối bê tông chịu lửa trên cơ sở chất kết dính là xi măng pooclăng 32

I.6.1 Cốt liệu sử dụng cho bê tông chịu lửa trên cơ sở chất kết dính là xi măng poóc lăng……….34

I.6.2 Tính toán thành phần cấp phối bê tông chịu lửa 34

Chơng II: Thực nghiệm 38

I- các ph ‡ơng pháp dùng trong thực nghiệm 38

I.1- Các ph ‡ơng pháp tiêu chuẩn 38

I.2- Các ph ‡ơng pháp phi tiêu chuẩn 38

II- lựa chọn nguyên liệu 38

II.1- Cốt liệu chịu lửa 38

II.2- Xi măng Pooc Lăng 40

II.3- Phụ gia sa mốt mịn: 41

II.4.1- Dựa trên cơ sở khoa học: 42

II.4.2- Căn cứ vào thực tế 43

II.5- Tính toán và lựa chọn cấp phối: 45

II.6- Tạo mẫu thí nghiệm: 46

II.6.1- Đợt 1: Thí nghiệm với phụ gia sa mốt nghiền mịn 47

II.6.2- Đợt 2: Thí nghiệm với phụ gia tro bay 47

II.6.3- D ‡ỡng hộ, sấy và nung mẫu 47

Ch†ơng III: Kết quả và bàn luận 48

III.1- Kết quả thí nghiệm các mẫu bê tông sử dụng phụ gia samốt nghiền mịn………

………50

III.2- Kết quả thí nghiệm các mẫu bê tông sử dụng phụ gia sa mốt nghiền và tro bay phả lại 51

III.3 Kết quả phân tích thành phần khoáng các mẫu chất kết dính 53

III.4- Kết quả kiểm tra độ bền nhiệt: 57

Kết luận 58

kiến nghị 59

tài liệu tham khảo 60

phụ lục

Mở đầu

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp nước ta trong những năm gần đây

đã đặt ra những nhu cầu rất lớn về sử dụng các loại bê tông chịu lửa cho các ngành luyện kim, vật liệu xây dựng, hóa chất

Trong việc xây dựng công trình của những ngành trên có một số hạng mục như các móng lò cao luyện thép, móng lò luyện cốc, các mương khói, sàn làm nguội phôi thép đều yêu cầu sử dụng các loại bê tông chịu lửa cách nhiệt nhẹ với nhiệt độ sử dụng từ 6000C đến 9000C, mà độ bền cơ học sau nung ở nhiệt độ làm việc ≥ 15Mpa, có độ bền nhiệt tốt, cách nhiệt cao

Giải pháp cho vấn đề trên với chi phí thấp là nguyên liệu chế tạo bê tông nhẹ chịu nhiệt trên nền chất kết dính là xi măng pooclăng và cốt liệu nhẹ từ xỉ thải công nghiệp như xỉ lò hộp lò hơi Tuy nhiên khi sử dụng xi măng pooclăng làm chất kết dính sẽ phải giải quyết vấn đề suy giảm cường độ của bê tông khi nung nóng ở nhiệt độ cao, đặc biệt là ở nhiệt độ 6000C - 9000C Do vậy, được sự hướng dẫn của PGS.TS Đào Xuân Phái, em đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo bê tông chịu lửa cách nhiệt nhẹ trên cơ sở chất kết dính là xi măng Pooclăng với cốt liệu độn từ xỉ lò hộp và tro bay nhà máy nhiệt điện” Đề tài tập trung nghiên cứu các giải pháp để chống lại sự suy giảm cường độ của bê tông khi nung ở nhiệt độ 6000C - 9000C

Mục tiêu đề ra của đề tài là: chế tạo được bê tông chịu lửa cách nhiệt nhẹ

có các chỉ tiêu kỹ thuật như sau:

- Cường độ bê tông sau nung 9000C lưu 3 giờ : ≥ 15Mpa

- Độ co sau nung 9000C lưu 3 giờ : < 1%

- Khối lượng thể tích sau nung 9000C lưu 24 giờ : ≤ 1,5 (g/cm3) (nhẹ)

- Độ bền nhiệt thử theo TCVN 6530-7-2000 : > 30 lần

Chương I:

tổng quan về các kết quả nghiên cứu và ứng dụng bê tông chịu lửa trên cơ sở chất kết dính là xi măng

pooc lăng ở trong và ngoài nước

i- tình hình nghiên cứu và sử dụng bê tông chịu lửa trên cơ sở

chất kết dính là xi măng pooc lăng [lấy từ luận văn của tác giả

Năm 1952 - 1954, V.V Contunov đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ cao đối với các khoáng riêng biệt của clanhke xi măng pooclăng khi rắn chắc, ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thuỷ hoá của khoáng C3S, C2S, C3A và

C4AF Cùng với V.V Contunov còn có nhiều nhà nghiên cứu khác cũng tiến hành nghiên cứu tác động của nhiệt độ đến các tính chất của đá xi măng như: S.A.Myronov, L.Amalynhina, N.A.Mosanski, G.D.Salmanov, V.A.Kynd và S.D.Ocorkov, A.E.Xeikin Qua nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến tính chất XMPL với thành phần khoáng khác nhau, C.D.Nhecrasov và V.V.Contunov cho thấy rằng: Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, độ bền của đá xi măng sau khi nung nóng, phụ thuộc vào thành phần khoáng của nó

Sự giảm cường độ và phá huỷ BTCL khi tăng nhiệt độ là do mất nước liên kết, phá huỷ cấu trúc của bê tông và do sự thuỷ hoá lần hai của CaO (khi mất nước liên kết) bằng hơi nước của không khí Nghiên cứu quá tình thuỷ hoá lần hai của CaO trong XMPL sau khi đốt nóng, G.M.Ruxuc đã kiến nghị đưa vào trong XMPL các loại phụ gia khác V.N.Moskvin và V.V.Contunov, C.D

Nhecrasov đã nghiên cứu tính tăng tính chất chịu nhiệt của XMPL cũng bằng cách sử dụng các phụ gia khoáng nghiền mịn

Tuỳ thuộc vào loại phụ gia, có thể nhận được chất kết dính chịu nhiệt với các tính chất khác nhau

YU.M.But đã nghiên cứu sử dụng cát quắc và diatômit nghiền mịn để liên kết ôxyt canxi sau thuỷ hoá của đá xi măng khi giữ mẫu trong điều kiện tiêu chuẩn và sau khi chưng áp Trong quá trình chưng áp, cát quắc và điatômit nghiền mịn liên kết với hyđroxyt can xi Theo Y E Gurvytr và M.C.Agaphonop phản ứng giữa oxyt silic vô định hình và oxyt canxi ở trạng thái rắn xảy ra mạnh

ở 5000C - 6000C, còn đối với quắc tinh thể nó chỉ bắt đầu ở 6000C Theo P.P.Budnhicop, V.Ph.Zuravlev thì phản ứng pha rắn giữa oxit silic và oxit canxi (khi tỉ lệ 1: 1) xảy ra qua hợp chất trung gian không bền 2CaO SiO2 và 3CaO2SiO2 đến hợp chất cuối cùng là CaOSiO2 Tuy nhiên khi nung nóng, SiO2tinh thể có sự biến đổi thù hình, không ổn định thể tích, nên không thể sử dụng

nó làm phụ gia cho XMPL có tính chất chịu lửa

V.V Contunnov và Z.M Larionov nghiên cứu tác động của các khoáng xi măng với phụ gia sa mốt mịn, hàm lượng từ 150 - 300% so với xi măng cho thấy: Lượng phụ gia đưa vào càng lớn thì khả năng liên kết với CaO tự do xảy ra càng hoàn toàn, dẫn tới tăng độ bền của đá xi măng sau khi nung ở nhiệt độ 12000C

Điều đó nói lên rằng không còn CaO trong đá xi măng sinh ra khi nung đá xi măng, chúng liên kết hoàn toàn với SiO2 và Al2O3 của sa mốt mịn, hình thành dạng khoáng mới là silicat và aluminat khan Tuy nhiên khi tăng lượng phụ gia

sẽ ảnh hưởng đến các tính chất khác của đá xi măng (cũng như của BTCL dùng XMPL) như tỷ lệ nước, cường độ Tuy vậy tỷ lệ XM/PG còn chưa được nghiên cứu cụ thể

Khi sử dụng xỉ lò cao làmphụ gia cho bê tông người ta thấy rằng: Khi ở nhiệt độ cao từ 7500C - 8000C khả năng liên kết với CaO lớn hơn ở 6000C và sự liên kết của xỉ nhỏ hơn của sa mốt

Để tăng các tính chất chịu lửa của XMPL, G.D.Salmanov đã sử dụng phụ gia nghiền mìn crômmit, phụ gia mịn crômmit đưa vào sẽ liên kết với CaO tự do

trong xi măng Pooc lăng, tăng độ chịu lửa và nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng của đá xi măng

I.1.2- Trong nước:

Năm 1992, Tác giả Vũ Minh Đức - giảng viên bộ môn công nghệ Vật liệu

- Trường đại học xây dựng Hà Nội, trong luận án Phó tiến sĩ đã tiến hành đề tài nghiên cứu: “Bê tông chịu nhiệt dùng xi măng pooc lăng” đạt được mác 15 - 20Mpa, nhiệt độ làm việc 6000C - 10000C.[ ]4

Ngoài ra còn một số nghiên cứu của TS Tạ Ngọc Dũng - Bộ môn Công nghệ Vật liệu silicat - Trường đại học Bách khoa Hà Nội đã được công bố trên các tập san của Trường đại học Bách khoa Hà Nội [ ]2

I.2- Tình hình sử dụng

Tại Liên Xô cũ và các nước thuộc khối xã hội chủ nghĩa cũ, ngay từ những năm 1958 đã sử dụng bê tông chịu lửa dùng chất kết dính là xi măng pooclăng, phụ gia sa mốt, xỉ lò cao, crommít, cốt liệu sa mốt để thi công các tháp đốt nóng không khí, làm nền móng lò cao, ống khói và kênh dẫn trong công nghiệp luyện kim, luyện nhôm, công nghiệp chế biến dầu mỏ, trong các phân xưởng rèn, lò nung gạch tuynen, lò đứng nung vôi

ở việt Nam, việc sử dụng bê tông chịu lửa trên cơ sở xi măng pooclăng cũng đã được áp dụng tại một số cơ sở như: Nhà máy kính Đáp cầu, các nhà máy nung gạch đỏ cho các vị trí như ống khói, kênh dẫn khí ngay từ những năm

1978 Tuy thời gian gần đây, một loạt các công trình như: Tổ hợp luyện đồng tại Sing Quyền Lào Cai, tổ hợp luyện cốc của Hoà Phát tại Hải Dương, luyện thép Sông Đà tại Hải Phòng, luyện thép Thanh Hà tại Thanh Hoá theo thiết kế, tại các

vị trí móng lò, kênh khói, sàn chứa phôi thép nóng đỏ đều yêu cầu phải sử dụng

bê tông chịu lửa có mác > 300Mpa, nhiệt độ sử dụng từ 6000C - 10000C Do đó

để vừa đáp ứng được yêu cầu là giá rẻ và yêu cầu cho thi công bê tông khối lớn tại các dự án như thế này thì việc sử dụng bê tông chịu lửa dùng xi măng pooclăng cho mục đích này là yêu cầu cần thiết

Do vËy viÖc cÇn cã nghiªn cøu mét c¸ch bµi b¶n vµ t¹o ra lo¹i s¶n phÈm

bª t«ng chÞu löa trªn c¬ së sö dông chÊt kÕt dÝnh lµ xi m¨ng poocl¨ng cã chÊt l−îng cao lµ hÕt søc cÇn thiÕt t¹i thêi ®iÓm hiÖn t¹i

I.3- Quá trình hyđrat hoá và đóng rắn của xi măng

Các đặc trưng chung của sự hyđrat hoá xi măng

Cũng như bất kỳ các phản ứng hoá học khác, hyđrat hoá xi măng là các phản ứng hyđrat hoá Dưới đây sẽ đưa ra tóm tắt của 3 đặc trưng của sự hyđrat hoá xi măng như sau:

- Các phản ứng của hyđrat hoá:

Đặc điểm tự nhiên của các sản phẩm hyđrat hoá là điều kiện quyết định cho các tính chất cơ của bê tông đóng rắn Trong xi măng pooclăng, sự hyđrat hoá chính là phần lớn các phản ứng của canxi silicat với nước, tạo ra dạng keo hydrat can xi silicat và canxi hydroxite

đó các phản ứng nhanh lại cần phải được thực hiện

- Nhiệt của phản ứng hyđrat hoá:

Nhiệt giải phóng trong quá trình hyđrat hoá có thể làm tăng hoặc giảm chất lượng của bê tông Với xi măng Pooclăng, thông thường nhiệt hyđrat khoảng 380J/g tại 28 ngày Giá trị này thường thấp hơn so với các loại xi măng

đặc biệt khác (không kể loại xi măng đóng rắn nhanh) Trong trường hợp xi măng hỗn hợp, nhiệt toả ra nói chung ít hơn

Bên cạnh các đặc điểm hoá học được nêu trên, các thay đổi lớn của tính chất lý học xi măng cũng liên quan tới sự hyđrat hoá, các sự thay đổi chính gồm:

+ Sự phát triển cường độ:

Từ các thực nghiệm, khi xảy ra quá trình hyđrat hoá, xi măng tiếp tục tăng cường độ

+ Tăng bề mặt riêng:

Việc chuyển từ dạng xi măng bề mặt thấp sang dạng gel - sản phẩm hyđrat

có bề mặt lớn là một trong những thay đổi đặc biệt của việc hyđrat hoá xi măng Sau khi hoàn thành quá trình hyđrat hoá, thông thường bề mặt riêng tăng lên khoảng 1000 lần

+ Tăng thể tích đặc:

Tổng thể tích tạo bởi hàm lượng hyđrat hoá thường bằng khoảng lần, lượng thể tích của xi măng chưa hyđrat Điều này có nghĩa là 1cm3 xi măng sẽ cho khoảng 2cm3 xi măng hyđrat

Nói chung, sự hyđrat hoá là quá trình tương tác của chất kết dính với nước tạo thành các hợp chất hyđrat Trong đó số các trường hợp, sự hyđrat hoá xảy ra

ở nhiệt độ thường, một số các trường hợp đặc biệt, ví dụ khi chưng hấp bê tông quá trình hyđrat hoá xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao Khi hyđrat hoá các khoáng clanhke tạo thành các tinh thể khác nhau về thành phần và cấu trúc của các hợp chất hydro can xi silicat, aluminat và alumoferit, các dung dịch rắn của chúng và các hợp chấp phức hợp, khi đó một phần từ chúng được tách ra ở trạng thái ẩn tinh (dạng gel) Sự đa dạng của các tinh thể hyđrat trong đá xi măng làm cho việc nghiên cứu nó trở nên rất phức tạp

Theo lý thuyết hiện đại về sự đóng rắn của các chất kết dính khoáng, dựa trên các công trình của viện sĩ P.A.Rebinder và các học trò của ông, V.B.Ratinov A.F.Polak và A.E.Seikin, quá trình đóng rắn hyđrat hoá gây nên bởi sự hoà tan của các pha ban đầu giả bền và sau đó là sự tách khỏi dung dịch quá bão hoà của các hợp chất bền nhiệt động trong điều kiện này theo cơ chế kết tinh Sự xuất hiện các chất mới tạo thành xảy ra trong pha lỏng

Về cơ chế tạo thành các hợp chất hyđrat có hai quan điểm: Một quan điểm cho rằng các hợp chất hyđrat được tạo thành trong dung dịch do độ hoà tan nhỏ của chúng so với các hợp chất khan nước Các nhà nghiên cứu khác lại tuân theo cơ chế hoá học topo, có nghĩa là do sự tương tác trực tiếp của khoáng với nước trong pha rắn

Theo Loher, Richrt Sprung, trong điều kiện thông thường, sự hình thành các sản phẩm khi xi măng pooclăng đông kết rắn chắc có thể biểu diễn như hình sau:

Như vây, sản phẩm được tạo thành do các phản ứng của C3A, CaSO4.2H2O

và nước có sự thay đổi thành phần từ dạng canxium-aluminats-trisunphat-hydrat (Et) sang dạng cunxium-aluminats-sunphat-hydrat (M) là do hàm lượng thạch cao CaSO4 2H2O không đủ để liên kết tất cả các sản phẩm thuỷ hoá của 3CaO.Al2O3 thành Et Chính sản phẩm tạo thành này đã giúp hạn chế ảnh hưởng bất lợi của 3CaO.Al2O3 là ninh kết nhanh nhưng sản phẩm thủy hoá lại có cường

độ rất thấp Et có cấu tạo tinh thể hình kim với công thức hoá học là

Ca6[Al(OH)6]2 24H2O [(SO4)3 2H2O)], trong đó ion Al3+ có thể được thay thế bằng các ion khác như Fe3+, Ti3+ … Dạng Et hình thành như miêu tả gọi là Et sơ cấp Sự hình thành Et và sự tạo thành M biểu diễn như sau:

3CaO Al2O3 + 3 (CaSO4 2H2O) + 25H2O → 3CaO.Al2O3 3CaSO4 32H2O (Et) (1) 3CaO Al2O3 + 3CaSO4 32H2O + 2(3CaO Al2O3) + 4H2O → 3 (3CaO Al2O3 .CaSO4 12H2O) (M) (2)

Dạng Et và M tạo thành tuỳ thuộc vào tỷ lệ Al2O3/CaSO4 Do trong xi măng PC, thông thường tỷ lệ Al2O3/CaSO4 = 1 (0,5 - 1,2) nên đầu tiên tạo thành

Et, nhưng sản phẩm cuối cùnglà M Xi măng có hàm lượng C3A càng lớn, hàm lượng thạch cao càng nhiều, độ mịn xi măng càng tăng thì khả năng hình thành

Et đầu tiên càng nhiều Thực tế Et sơ cấp tạo thành trong vữa và bê tông khi hệ còn trạng thái dẻo, do đó sự dãn nở không gây ảnh hưởng có hại đến các đặc tính của vữa và bê tông

Et cũng có thể hình thành do sự xâm nhập của ion SO42- từ môi trường sử dụng vào trong vữa và bê tông trong quá trình sử dụng Dạng E này gọi là E hình thành chậm và phản ứng tạo thành như sau:

Ca(OH)2 + SO42- + H2O → CaSO4 2H2O (3)

3CaO.Al2O3.6H2O + 3(CaSO4.2H2O) + 20H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O 3CaO.Al2O3.CaSO4.12H2O + 2(CaSO4.2H2O) + 16H2O → 3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O

I.3.1 Quá trình hydrat hoá các khoáng trong XMP

ắ Sự hyđrat hoá C 3 S

Khi tiếp xúc với nước, các hạt C3S3 ngay lập tức tham gia vào sự tương tác với nước và phản ứng rất mạnh Thành phần cuối cùng của các sản phẩm phản ứng theo số liệu của nhà nghiên cứu khác nhau như sau:

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

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

Sản phẩm ban đầu của quá trình hyđrat hoá C3S là pha hydro silicat canxi

có dạng C3SHx Sau khoảng 2 - 6h thì C2SHx chuyển thành hydro silicat canxi thứ sinh có độ bazơ nhỏ, hình thể sợi dài, mảnh C2SH2 Sau đó nếu nồng độ vôi giảm thì hydro silicat canxi thứ sinh lại tiếp tục phân huỷ thành hydro silicat canxi có

độ bazơ nhỏ hơn là CSH (B):

3CaO SiO2 + xH2O → 3CaO SiO2 xH2O

3CaO SiO2 xH2O → C2SH2 + Ca (OH)2

2CaO SiO2 + 3H2O = CaO SiO2 H2O + Ca(OH)2 + ∆H

Thành phần hoá học của các hydro silicat canxi được tạo thành khi hyđrat hoá C2S thay đổi theo thời gian hyđrat hoá Khi dư nước hydro silicat canxi ban

đầu có thành phần gần với CaO SiO H O Theo mức độ tăng hyđrat hoá C S

từ 0 - 25% thành phần của hydro canxi thay đổi từ CSH đến C1.65SHx có nghĩa là

độ bazơ của nó tăng lên Tốc độ hyđrat hoá của C2S chậm hơn so với C3S và cũng

là nhỏ nhất so với các khoáng chính có trong clanhke

Thông thường có sơ đồ sau:

C2S → C2SH2 → CSH (B)

ắ Sự hyđrat hoá khoáng C 3 A

ở nhiệt độ thường, khi tiếp xúc với nước, ngay lập tức bề mặt các hạt C3A mịn sẽ xuất hiện các khoáng như C4AH19 và C2AH8 (hoặc hỗn hợp của các

C2.4AH10.2) Sau đó các tinh thể này sẽ chuyển dần thành C3AH6 kết tinh dạng tấm 6 cạnh Phản ứng của C3A với nước xảy ra rất nhanh, có thể mô tả như sau: 2C3A + 27H → C2AH8 + C4AH19

Thành phần các sản phẩm hyđrat hoá của C3A rất nhạy cảm với điều kiện môi trường như nhiệt độ, tỷ lệ nước/chất rắn… Vì vậy còn có phản ứng sau:

AH3 tách ra ở dạng vinh tinh sau cùng kết tinh thành các tinh thể dạng tấm Nếu hỗn hợp nhào trộn có chứa các ion SO42- thì sản phẩm sẽ theo phản ứng sau:

C3A + 3CaSO4 + 32H2O → C3A 3CaSO4 32H2O (Ettringit)

Nếu không đủ SO42- để tạo Ettringit thì các tinh thể Ettringit và hydro aluminat canxi tác dụng ngược nhau tạo thành hydro canxi monosunfo aluminat theo phản ứng

3C3A 3CaSO4 32H2O + 2C3AH6 → 3(C3A CaSO4.12H2O) + 8H2O

Các tinh thể Ettringit hình kim hoặc hình lăng trụ, ở gần bề mặt của hạt

C3A cũng như ở khoảng trống giữa các hạt Các tinh thể hydro monosunfo aluminat có dạng tấm Khi có mặt các ion SO42- tốc độ hyđrat hoá C3A chậm lại

ắ Sự hyđrat hoá C 4 AF

Phản ứng hyđrat hoá cũng xảy ra theo các sơ đồ phức tạp và tạo thành các tinh thể hyđrat khác nhau:

4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 12H2O = 4CaO.Al2O3 Fe2O3.13H2O

4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 120H2O = 3CaO.(Al,Fe)2O3.6H2O + Ca(OH)2 + Fe2O3 3H2O

Sản phẩm trung bình của quá trình hyđrat hoá canxi alumoferrit có dạng

C2AH8, dung dịch rắn cao sắt C4(A1-xFx)H19, gel Fe2O3 Tốc độ thuỷ hoá của

C4AF ở giai đoạn đầu lớn Nếu trong nước chứa SO42- và Ca(OH)2 thì sẽ tạo

thành các hydro canxi sunfo aluminat dạng Tri - và Mono-sunfo, chứa Fe2O3 ở dạng dung dịch rắn

ắ Sự hyđrat hoá các pha còn lại của clanhke

Cao và MgO tự do bị phân huỷ tạo thành Ca(OH)2 (Portladite) và Mg(OH)2(bruxit) Sự tương tác của chúng với nước xảy ra chậm kèm theo sự tăng thể tích

có thể là nguyên nhân không ổn định thể tích của đá xi măng trong thời gian

đóng rắn về sau (khoảng 10 năm sau)

Pha thuỷ tinh của clanhke xi măng Pooclăng bị hyđrat hoá rất nhanh tạo thành các dung dịch rắn của các canxi alumoferrit thành phần 3CaO Al2O3 Fe2O3 6H2O

và các hydrogranat có công thức chung 3CaO.(Al,Fe)2O3.xSiO2.(6 - x) H2O Cả hai dạng hợp chất này đều tạo thành ở điều kiện thường nhưng sự kết tinh rõ ràng của chúng chỉ xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao

I.3.2 Quá trình hyđrat hoá và đóng rắn của đá xi măng

ắ Quá trình hoá học khi hyđrat hoá xi măng Pooclăng

Do trong xi măng có chứa hàng loạt các hợp chất phức tạp nên quá trình hyđrat hoá các khoáng trong xi măng Pooclăng nhìn chung là khác so với quá trình hyđrat hoá của các đơn khoáng

Có thể chia quá trình hyđrat hoá xi măng thành 3 giai đoạn:

- Giai đoạn đầu:

Khi các hạt xi măng tiếp xúc với nước, trên bề mặt tiếp xúc ngay lập tức xảy ra phản ứng hoà tan các tinh thể khoáng khan nước và kết quả làm nước trở nên bão hoà bởi các ion Ca2+, SO42-, OH-, K+… Khi đó lại xảy ra quá trình kết tinh Ettringit, Ca(OH)2 làm cho hàm lượng các ion này trong dung dịch nước giảm đi và các khoáng xi măng lại tiếp tục hoà tan ra

- Giai đoạn hai:

ở giai đoạn này quá trình tác các tinh thể số lượng lớn hơn, đây chính là giai đoạn kìm hãm quá trình hyđrat hoá, sau đó 1 - 3h thậm chí còn lâu hơn thì các tinh thể Ettringit, Ca(OH)2 lớn lên làm phá huỷ lớp vỏ hyđrat hoá, do đó quá trình hyđrat hoá lại tăng nhanh Tuỳ theo mức độ tích luỹ sản phẩm mới mà lớp

vỏ liên tục được hàn rồi lại phá vỡ, quá trình hyđrat hoá liên tục bị kìm hãm rồi

2-không gian hẹp có thể xảy ra phản ứng tương tác của Ettringit với hydro canxi aluminat tạo thành hydro canxisunfo aluminat dạng monosunfo Do đó hàm lượng Ettringit giảm xuống, hàm lượng dung dịch rắn C4(A,F)H13 tăng lên

- Giai đoạn cuối cùng:

Đây là giai đoạn kết thúc đóng rắn, ở giai đoạn này tốc độ hyđrat hoá xi măng phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của các phân tử nước qua lớp vỏ dày đặc biệt

đến các hạt xi măng chưa hyđrat hoá, giai đoạn này kéo dài thậm chí đến 10 năm

ắ Quá trình đóng rắn của xi măng Pooclăng

Có nhiều thuyết khác nhau giải thích quá trình đóng rắn của các chất kết dính, như tổng hợp của các quan điểm này chính là thuyết của A.A.Baicov, theo thuyết nào, quá trình đóng rắn xi măng chia làm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn chuẩn bị:

Khi xi măng trộn với nước thì sẽ xảy ra các phản ứng hoá học tạo thành các sản phẩm như hydrosilicat canxi, hydroaluminat canxi… Quá trình hyđrat hoá xảy ra hết lớp này đến lớp khác cho đến khi môi trường bão hoà hoàn toàn các sản phẩm thì chuyển sang giai đoạn keo hoá

Các hạt xi măng dưới tác dụng của nước tạo thành dung dịch quá bão hoà

từ đó tách ra các khối tinh thể dạng gel Khoảng trống giữa các hạt được lấp đầy bởi dung dịch nước của các chất điện ly, các tinh thể Ca(OH)2 và Ettringit, ở phần ngoài lớp vỏ, đặc biệt là khoảng trống giữa các hạt, các tinh thể nhỏ phát triển sắp xếp tốt và ở phần còn lại của lớp vỏ thì các sản phẩm hyđrat hoá tách ra

ở trạng thái vi tinh thể

- Giai đoạn keo hoá:

Các vi tinh thể tiếp xúc với nhau tạo thành các điểm tiếp xúc keo tụ và tiếp xúc kết tih, trong giai đoạn này hồ xi măng vẫn dẻo nhưng độ linh động đã giảm dần, nước tự do một phần chuyển thành nước liên kết hoá học Xi măng bị ninh kết nhưng chưa có cường độ

Các hạt xi măng riêng lẻ nối với nhau qua lớp nước trung gian thành lưới không gian xốp nhờ lực Vander Wall của các phân tử liên kết tạo thành cấu trúc keo tụ của hồ xi măng

- Giai đoạn đóng rắn:

Là thời kỳ các hạt gel mất dần nước và xít chặt lại với nhau để cho cường

độ các gel mất nước này chuyển thành các mầm kết tinh, theo thời gian các mầm kết tinh lớn lên thành các tinh thể kèm theo sự phát triển cường độ Khung cấu trúc tinh thể được tạo thành chống lại sự suy giảm thể tích của đá xi măng cứng, mặc dù các phản ứng hoá học vẫn xảy ra và thể tích của các tinh thể sản phẩm không ngừng tăng lên làm điền đầy các lỗ xốp trong cấu trúc và làm tăng độ chặt của đá xi măng

Khi khối vật liệu kết tinh thành hoàn toàn là kết thúc quá trình đóng rắn và cho cường độ vĩnh cửu

I.3.3 Quá trình hyđrat hoá xi măng khi có mặt phụ gia khoáng

Nhìn chung, khi thêm phụ gia khoáng cho xi măng, thường có ba tác động của phụ gia khoáng đến quá trình hyđrat hoá xi măng và cấu trúc đá xi măng, đó là: hiệu ứng “pha loãng”, hiệu ứng thay đổi phân bố cỡ hạt - đây là hai ảnh hưởng trực tiếp khi thay thế xi măng bằng bột phụ gia, ảnh hưởng thứ ba là tạo mầm kết tinh, đây là hiệu ứng quan trọng của phụ gia khoáng siêu mịn

ắ Hiệu ứng “pha loãng”: tương đương với việc tăng tỉ lệ nước: xi măng (ký

hiệu P) tăng P đồng nghĩa với việc giảm lượng xi măng Tuy nhiên, khi giảm lượng

xi măng sẽ làm giảm lượng xi măng hyđrat

ắ Hiệu ứng phân bố cỡ hạt: phụ thuộc vào độ mịn và hàm lượng phụ gia khoáng, có ảnh hưởng đến sự thay đổi các lỗ xốp bên trong của đá xi măng

ắ ảnh hưởng tạo mầm kết tinh dị thể: đây là một quá trình vật lý, theo hướng

ảnh hưởng đến các quá trình hoá học của sự hyđrat hoá xi măng Nó liên quan đến

sự tạo mầm của hợp chất hyđrat trên các hạt phụ gia khoáng Hiệu ứng này phụ thuộc vào: độ mịn của hạt phụ gia khoáng, hàm lượng phụ gia khoáng sử dụng và

bản chất của phụ gia khoáng

Khi sử dụng gia khoáng hoạt tính thì quá trình hyđrat hoá có sự thay đổi so với xi măng gốc, sự thay đổi này phụ thuộc vào loại và lượng phụ gia Ví dụ: đối với

xỉ hạt lò cao có tính chất thuỷ lực tiềm tàng, do đó được xem một chất hoạt động Tro bay loại F có hàm llượng sắt cao có đặc tính poozolan, silicafum, phụ gia hoạt

tính poozolan tự nhiên

i.4- cơ sở khoa học việc sử dụng phụ gia khoáng nghiền mịn trong xi măng và bê tông chịu lửa

Như trên đã phân tích về sự phá huỷ cấu trúc XMPL dưới tác dụng của nhiệt độ cao, xảy ra quá trình tách nước của Ca(OH)2 tạo ra CaO tự do và quá trình thuỷ hoá lần hai của CaO tự do trong đá XMPL Để làm giảm quá trình này cần sử dụng các loại phụ gia làm giảm sự co ngót của đá xi măng khi đốt nóng, liên kết các thành phần khoáng thuỷ hoá của xi măng, liên kết CaO tự do để hình thành các liên kết mới Quá trình này được thực hiện trên cơ sở lý thuyết phản ứng vật chất ở trạng thái rắn Lý thuyết này đã được nghiên cứu từ cuối thể kỷ XIX đầu thể kỷ XX

Phản ứng vật chất ở trạng thái rắn khác với các phản ứng ở trạng thái pha lỏng và khí, cùng với các quá trình hoá học trong hệ còn xảy ra quá trình vật lý

và hoá lý Phản ứng pha rắn chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao Khi đạt tới một nhiệt độ nào đó, các nguyên tử trong mạng lưới tinh thể của các chất phản ứng giao động xung quanh điểm nút, có thể dịch chuyển bên trong mạng lưới tinh thể trở lên lỏng lẻo hơn, số khuyết tật trong mạng lưới tăng lên và quá trình khuyếch tán tăng lên đảm bảo tác dụng tương hỗ trong các pha rắn

Quá trình khuyếch tán khi phản ứng ở trạng thái pha rắn là quá trình tự dịch chuyển vật chất, dẫn tới thiết lập sự phân bố cân bằng nồng độ do chuyển

động nhiệt Tốc độ của quá trình khyuếch tán qua lớp phẳng có thể đo được bằng

hệ số khuyếch tán D theo định luật Fyk

dC/dt = D d2C/dX2 = d/dx [D.dc/dx]

Trong đó: C: Nồng độ của cấu tử khuyếch tán

t: Thời gian khuyếch tán x: Hướng dọc theo gradien nồng độ dC/dx

D: Hệ số khuyếch tác D = λ’/C’.γo λ’: Hệ số dịch chuyển chất

C’: Dung tích của vật thể γo: Mật độ của hệ thống vật thể Quá trình khuyếch tán xảy ra trong vật rắn khác nhau rất nhiều, người ta phân chia ra: tự khuyếch tán và dị khuyếch tán Theo hướng chuyển dịch của các

nguyên tử chia ra: khuyếch tán thể tích (ở sâu trong mạng lưới), khuyếch tán theo giới hạn hay là khuyết tận của tinh thể (bên trong bề mặt của vật thể) và khuyếch tán bề mặt (bên ngoài bề mặt vật thể)

Trên cơ sở các nghiên cứu của YA.Y.Frenkel, YA.E.Geguzyn và một số người khác đã trình bày cơ chế dịch chuyển các nguyên tử trong mạng lưới tinh thể như sau:

a Cơ thể thay đổi đơn giản: Thay đổi trực tiếp vị trí của hai nguyên tử 1 hay là cơ thể vòng tròn khi đồng thời dịch chuyển một số nguyên tử phân bố ở dạng vòng tròn kín - 2 (hình I.4.1)

b Cơ chế lỗ trống: Dịch chuyển các nguyên tử từ các nút của mạng lưới vào vị trí lỗ trống - 3

c Cơ chế dịch chuyển vào khe của mạng lưới: Dịch chuyển các nguyên tử vào khe của mạng lưới 4, như thế hình thành các khuyết tật dạng Frenkel, các nguyên tử dễ dàng dịch chuyển trong tinh thể từ một khe khác Một trong những phương án của cơ chế này gọi là cơ chế dịch chuyển từ khe mạng lưới hay là cơ chế tiếp nối - 5

d Cơ chế dư thừa: Trong mạng lưới ở n vị trí nút phân bố n + 1 nguyên tử, trong trường hợp chung là n + 1 nguyên tử - 6

Hình I.4.1 Các khả năng của cơ chế khuyếch tán trong dung dịch rắn

bằng sự thay đổi chỗ

1 Thay đổi đơn giản 2 Thay đổi chu kỳ hay vòng tròn

3 Thay thế chỗ trống 4 Thay thế giữa các nút đơn giản

Các tương tác hoá học trong hỗn hợp các vật thể rắn có đặc điểm: chúng xảy ra trên bề mặt phần chia pha, không phải lúc nào các tương tác cũng xảy ra, chỉ khi nào các chất điểm có năng lượng đủ lớn, các ion thắng được các lực liên kết xung quanh Quá trình khuyếch tán xảy ra trong mạng lưới và sang cả mạng lưới tiếp xúc với nó, lúc đó phản ứng hoá học xảy ra Theo G.F.Khiuttg, quá trình tương tác hoá học chia ra sáu giai đoạn chủ yếu:

1 Thời kỳ bao phủ: Các hạt tiếp xúc nhau, khi nhiệt độ tăng mức độ phân tán lớn, chất điểm hoạt động hơn xẽ bao phủ chất điểm ít hoạt động

2 Gia đoạn hoạt hoá thứ nhất: Khi nhiệt độ tăng, tính linh động của các ion chất phản ứng khuyếch tán dịch chuyển tăng và sản phẩm phản ứng có thể hình thành Sản phẩm này có nhiều khuyết tật, trong giai đoạn này chất điểm có hoạt tính lớn

3 Giai đoạn mất hoạt hoá thứ nhất: Do hiện tượng hình thành sản phẩm trên bề mặt các chất nên khả năng khuyếch tán chất này đến chất kia giảm, làm khả năng hoạt tính giảm

4 Giai đoạn hoá thứ hai: Nhiệt độ lớn hơn thời kỳ 1, chất tham gia phản ứng có năng lượng lớn, các ion có khả năng dịch chuyển lớn, chất phản ứng này dịch chuyển và khuyếch tán sâu vào nội bộ chất kia, sản phẩm phản ứng tiếp tục hình thành

5 Giai đoạn mất hoạt tính lần hai: Phản ứng xảy ra trong nội bộ vật chất, các mầm tinh thể lớn dần lên, mạng lưới tinh thể còn nhiều khuyết tật, giai đoạn này hoạt tính giảm dần

6 Giai đoạn hoàn chỉnh: Các mầm tinh thể đã lớn hẳn, cách khuyết tật của mạng

được khắc phục, quá trình phản ứng kết thúc

i.5- vai trò của phụ gia khoáng nghiền mịn trong đá xi măng

Sự phá huỷ đá XMPL đóng rắn sau nung xảy ra chủ yếu do tái thủy hoá Ca(OH)2.G.M.Gushk đã tiến hành các nghiên cứu với các mẫu XMPL (XMOPC)

và các mẫu XMPL có pha thêm các phụ gia (XMHH) như: đá bọt, sét, xỉ, đất hoàng thổ

G.M Gushuk xác định rằng các quá trình tái thuỷ hoá XMOPC (không phụ gia) và XMHH xảy ra khác nhau

- Với XMOPC thì sự toả nhiệt tăng theo mức độ tăng nhiệt độ nung

- Với XMHH thì toả nhiệt tối đa quan sát khi nung ở 3000C sau đó thì giảm dần; đặc biệt toả nhiệt giảm rõ ở 800 - 10000C

Với các XM hỗn hợp có phụ gia khoáng mịn không có sự toả nhiệt nhiều

đặc trưng tại khoảng 500 - 6000C chứng tỏ hàm lượng thấp đáng kể Ca(OH)2trong các XMHH Sự giảm toả nhiệt đặc trưng ở khoảng 800 - 10000C chứng tỏ

về quá trình liên kết Ca(OH)2

Năm 1933 - 1934 V.M Moxkvin và V.V.Kuraiev đã tiến hành nghiên cứu các tính chất bền nhiệt của XMPL có sử dụng các phụ gia nghiền mịn và đưa ra yêu cầu đối với các phụ gia này như sau:

- Phải có khả năng liên kết với CaO tự do, do vậy loại trừ khả năng thuỷ hoá của nó;

- Theo khả năng không hình thành với các khoáng XM các chất dễ chảy;

- Bền với tác động của nhiệt độ cao;

- Giảm co khi XM đóng rắn;

- Không làm giảm hoạt tính của XM

Hiệu quả của các phụ gia nghiền mịn và lượng tối ưu của chúng xác định bằng cách xác định mức độ liên kết CaO tự do trong quá trình nung, sự thay đổi cường độ nén, độ co, độ chịu lửa và nhiệt độ biến đổi dưới tải trọng

I.5.1- Liên kết CaO tự do với các phụ gia nghiền mịn

Các nghiên cứu của một loại các nhà nghiên cứu cho thấy CaO tự do liên kết tốt dưới tác động của các nhiệt độ cao với các chất chứa Al2O3 và SiO2 Ngay

ở nhiệt độ thường SiO2 thậm chí có thể tương tác với CaO, tuy nhiên phản ứng xảy ra rất chậm Khi tăng nhiệt độ và độ thậm chí có thể tương tác với CaO, tuy nhiên phản ứng xảy ra rất chậm Khi tăng nhiệt độ và độ ẩm thì vận tốc phản ứng giữa SiO2 và CaO ban đầu tăng, sau đó theo mức độ mất nước, sẽ giảm và tiếp đó

là ngừng hoàn toàn

Trong bảng I.5.1 có các số liệu của Iu.M.Butt thể hiện liên kết của Ca(OH)2 của

đá xi măng với diatomit và bột thạch anh khi giữ mẫu trong các điều kiện thường

và chưng hấp

Bảng I.5.1.1 Liên kết Ca(OH) 2 của đá xi măng với các phụ gia nghiền mịn

Lượng Ca(OH)2, % trong XM Loại và lượng phụ gia

cho vào XM Lưu trong điều kiện thường Chưng

3 ngày 7 ngày 28 ngày 3 tháng 6 tháng áp 800C

20% cát thạch anh nghiền 8,41 10,71 13,31 14,31 14,77 0,98 Không phụ gia 9,83 10,85 12,01 14,04 14,86 2,51

Từ các số liệu trên cho thấy khi lưu mẫu trong điều kiện thường thì thạch anh tinh thể thực tế không tham gia vào phản ứng với Ca(OH)2 Trong quá trình chưng

áp, cát thạch anh nghiền mịn liên kết với Ca(OH)2 cũng tốt như đối với ditomit

Theo các số liệu của I.E.Gurvich và M.C.Agaphônô, phản ứng tương tác giữa SiO2 vô định hình và CaO ở trạng thái rắn xảy ra mãnh liệt tại 500 - 6000C, còn với thạch anh tinh thể chỉ xảy ra ở 6000 C P P Budnikov cho rằng trong pha rắn, phản ứng giữa SiO2 và CaO (tỷ lệ 1/1) xảy ra thông qua liên kết trung gian không bền 2CaO.SiO2 và 3CaO.2SiO2 sau đó đến cuối cùng CaO SiO2 V.F.Jurablev nghiên cứu tốc độ phản ứng xảy ra khá chậm, nhưng khi nâng tiếp nhiệt độ thì tốc độ phản ứng tăng nhanh

Để nghiên cứu các quá trình xảy ra trong đá xi măng dưới ảnh hưởng của nhiệt độ cao với phụ gia cát thạch anh nghiền mịn, người ta tiến hành xác định hàm lượng CaO tự do trong XM OPC đóng rắn và trong XMHH có cát thạch anh nghiền mịn

Khi dùng 25% cát thạch anh nghiền vào XMOPC lượng CaO tự do khi nung đến 600 - 10000C giảm hai lần so với mẫu đối chứng XMOPC Trong các mẫu nung ở các nhiệt độ cao khác nhau và lưu trong điều kiện không khí khô trong 1 tháng, không thấy có CaO tự do, có thể giải thích sự liên kết của CaO với cát thạch anh và một phần bị cacbonat hoá Trong XMOPC nhận thấy có sự tăng một lượng nhỏ của CaO tự do sau nung ở nhiệt độ 600 - 10000C, điều này được giải là do sự phân rã của silicat hai canxi (C2S) và CaO Số liệu về sự liên kết của

CaO với thạch anh nghiền mịn có trong nghiên cứu của K.Đ.Nekraxov và

E.G.Oiamaa nêu trong bảng I.5.1.2

Bảng I.5.1.2 Hàm lượng CaO tự do trong đá XM phụ gia thạch anh nghiền

Từ bảng trên cho thấy sự tăng hàm lượng cát thạch anh nghiền trong đá

XM làm giảm hàm lượng CaO tự do Cùng với việc tăng nhiệt độ cũng như tăng

hàm lượng cát thạch anh nghiền, sự liên kết của CaO tự do với cát nghiền càng

diễn ra mạnh mẽ

Nghiên cứu vi cấu trúc đá XM chứa thạch anh nghiền mịn với kích thước

hạt < 60 àm cho thấy tại các vùng tiếp xúc của các hạt thạch anh và nền XM

không thấy các biên phản ứng mà chỉ nhận thấy sự phát triển đều tinh thể

Ca(OH)2 có dạng viền mỏng xung quanh các hạt XM

Nung đá XM đã đóng rắn có phụ gia cát thạch anh nghiền lên 10000C xảy

ra sự hình thành các biên dị hướng mảnh nhỏ tại mặt tiếp xúc với XM Liên kết các hạt thạch anh với XM khá chắc

Khi tăng kích thước các hạt cát thạch anh từ 120 lên 400àm thì vi cấu trúc của mẫu sau khi nung đến 7000C nhận thấy ở tất cả mẫu đều có các vết nứt nhỏ xung quanh bề mặt tiếp xúc của hạt thạch anh với nền XM Mẫu cường độ thấp

dễ vỡ khi ấn tay, khi nung đến 10000C mẫu có cấu trúc giòn hơn, lượng các vết nứt nhỏ nhiều hơn và chúng được quan sát thấy không chỉ tại vùng tiếp xúc của hạt thạch anh và hạt XM mà còn ở nền đá xi măng

Trong mẫu đá nung tới 1200 - 12500C nhìn dưới kính hiển vi có thể quan sát thấy các hạt thạch anh chảy, bao bọc bởi các biên mảnh của giả - vollastonit Giả - vollastonit cũng tập hợp thành cụm, ngoài các khoáng đó ra, trong mẫu còn quan sát thấy một lượng đáng kể các mảnh khoáng mà theo chỉ số quang học gần với khoáng 3CaO.2SiO2 Kích thước các mảnh có thể đạt 0,4 x 0,1mm; các mảnh này bị bao bọc bởi giả vollastonit và pha thủy tinh

Sự xuất hiện các vết nứt trong mẫu xi măng có pha thêm cát thạch anh nghiền có cỡ hạt từ 120 - 400àm là do khả năng ổn định kém của hạt thạch anh dưới tác động của các nhiệt độ cao Khi nung thạch anh đến 573 - 5750C xảy ra

sự chuyển hoá thù hình β - thành α - thạch anh với sự tăng thể tích Điều này gây nên sự phá huỷ cấu trúc của đá xi măng Như vậy, mặc dù cát thạch anh tương tác khá tốt với CaO tự do, tuy nhiên tự nó không đủ bền dưới tác động của nhiệt

độ cao vì thế khôgn thể dùng nó như phụ gia cho xi măng pooc lăng để có tính bền nhiệt

Khi nghiên cứu bằng kính hiển vi các mẫu đá xi măng có phụ gia samốt nghiền đã xác định được rằng trong các mẫu chưa bị nung bên cạnh gel có một lượng lớn các hạt nhỏ Ca(OH)2, hình thành tập hợp tinh thể lớn và lấp đầy lỗ trống Các tinh thể riêng biệt đạt kích thước 0,03 x 0,1mm Xung quanh các hạt

xi măng thấy rõ các biên của gel Khi nung tới 8000C mẫu có mầu xám sáng với

ánh hồng đặc trưng, cường độ của nó so với cường độ của mẫu trước nung giảm nhiều Gel biến mất khi đốt nóng, bên cạnh đó hiếm xuất hiện các hạt xi măng

Tinh thể Ca(OH)2 biến mất và xuất hiện CaCO3 hạt nhỏ đặc biệt trên các thành bọt.Xung quanh các hạt samốt quan sát thấy các biên phản ứng

Khi nung đến 10000C vi cấu trúc của mẫu không thay đổi

Mẫu được nung đến 1200 - 12500C nhận thấy có nền là các tinh thể nhỏ hình thành từ các khoáng xi măng tái tạo cũng như từ pha thuỷ tinh tập hợp xung quanh các bọt và tạo thành các đường ngoằn ngèo Đặc trưng là sự tồn tại một số lượng lớn các tinh thể dài tập hợp thành búi tua tủa Có thể đó là dung dịch rắn của Al2O3 trong alit: Sự hình thành hệ thống này là đặc trưng đối với xi măng pooc lăng giàu Al2O3

V.V.Koltunova đã nghiên cứu tương tác của các khoáng clanhke xi măng (C3S, C2S, C3A và C4AF) với samốt nghiền mịn với lượng đưa vào 150% và 300% khối lượng khoáng

Biểu đồ nhiệt của các mẫu alit thuỷ hoá cóphụ gia samốt nghiền cho thấy khi nung đến 11000C xảy ra 4 hiệu ứng nhiệt, cụ thể là: hiệu ứng nhiệt đầu tiên ở

490 - 5400C là do quá trình tách nước ra khỏi Ca(OH)2, hiệu ứng thứ hai ở khoảng nhiệt độ 770 - 810 hiện chưa rõ, hiệu ứng thứ ba ở 850 - 10000C là do sự phân giải tàn dư của cabonat canxi hình thành do CaO tương tác với một lượng

CO2 từ không khí, hiệu ứng thứ tư là phản ứng giữa SiO2 và Al2O3 của samốt và CaO hay silicat hay canxi với sự hình thành các liên kết mới Như các nghiên cứu bằng kính hiển vi do D.M Larionova tiến hành cho thấy rằng các chất mới hình thành này có thể quy về anortit CaO Al2O3.2SiO2 và rankinit 3CaO.2SiO2, việc đưa bột samốt vào đá xi măng giầu C3S làm tăng tính bền nhiệt của xi măng Các mẫu được chế tạo từ hỗn hợp alit và bột samốt khi lưu giữ trong các

điều kiện không khí khô sẽ không phân huỷ sau khi nung, khác so với các trường hợp chỉ dùng C3S thuần Cường độ các mẫu nung ở 4800C cao hơn so với cường

độ ban đầu; tại 5500C chúng mất 40 - 50% cường độ ban đầu và khi ở các nhiệt

độ cao hơn (760 - 12000C) cường độ của chúng lại tăng cao

Sự tăng hàm lượng samốt nghiền tới 300% làm tăng cường độ đá xi măng khi nung tới 10000C Điều này nói lên sự thiếu vắng CaO tự do trong các mẫu này, CaO liên kết hoàn toàn với SiO2 và Al2O3 của samốt nghiền thành chất mới silicat

và aluminat khan, điều này được khẳng định bởi các nghiên cứu bằng kính hiển vi

Quá trình liên kết CaO tự do khi dùng một lượng lớn phụ gia sẽ xảy ra hoàn thiện và mạnh hơn, vì thế cường độ các mẫu với lượng lớn samốt nghiền sau khi nung tới 12000C cao hơn cường độ mẫu có lượng samốt ít hơn

Phụ gia samốt nghiền không ảnh hưởng đến quá trình mất nước của C3S Tuy nhiên việc đưa vi cốt liệu vào C3S làm giảm mất khối lượng khi nung do giảm hàm lượng tuyệt đối của alít trong hỗn hợp Việc đưa samốt nghiền mịn vào alit làm giảm co của alit một ít

Biểu đồ nhiệt độ belit C2S thuỷ hoá có phụ gia samốt nghiền mịn cho thấy khi nung đến 11000C xảy ra 3 hiệu ứng

- Hiệu ứng nhiệt ở khoảng 690 - 7350C gây ra bởi sự chuyển hoá của lượng không đáng kể C2S từ dạng β thành dạng α Như vậy belit dạng thù hình β

đã không ổn định hoàn toàn khi tổng hợp, do đó khi nung lại xảy ra sự chuyển dạng β thành dạng α

- Hiệu ứng thứ hai ở 820 - 8600C tương ứng sự phân giải của số lượng không lớn CaCO3 hình thành trong thời gian sấy và bảo quản mẫu

- Hiệu ứng thứ ba quan sát thấy tại 945 - 9900C là do phản ứng giữa SiO2

và Al2O3 của samốt và các khoáng của C2S đã thuỷ hoá với sự hình thành các liên kết mới

Khi thuỷ hoá belit không xảy ra tách Ca(OH)2 do vậy bột sa mốt bổ xung vào belit ở nhiệt độ thường là phụ gia trơ gây sự giảm đáng kể cường độ

Phụ gia samốt nghiền đưa vào belit không làm thay đổi đặc tính các đường cong cường độ: khi nung mẫu đến 200 - 3000C cường độ tăng, sau đó nó giảm một chút, tại nhiệt độ 650 - 7600C cường độ trở nên thấp nhất, chỉ khoảng 40% cường độ ban đầu, như vậy cũng giống như khi sử dụng belit nguyên chất và

được giải thích bởi sự chuyển hoá thù hình của belit dạng β thành dạng α Tại

8200C quan sát thấy cường độ đáng kể (2,6 - 4,8 lần) Đặc biệt cường độ tăng rất mạnh (25 - 34 lần) sau khi nung đến 12000C Điều đó giải thích bởi các phản ứng ở trạng thái rắn giữa belit và phụ gia

Các phản ứng ở trạng thái rắn thúc đẩy sự thiêu kết của các bột tham gia phản ứng, tức là liên kết hình thành các tinh thể nhỏ và các tập hợp tinh thể lớn hơn, giảm thể tích bọt và gia cường tính nguyên khối

Các nghiên cứu bằng kính hiểu vi các mẫu belit thuỷ hoá có phụ gia samốt nghiền khẳng định ý kiến về sự tăng cường độ sau khi nung mẫu tới nhiệt độ cao hơn 8000C là kết quả của phản ứng ở pha rắn giữa belit và samốt nghiền mịn Trong mẫu nghiên cứu hiển vi, trên nền liên kết một phần dạng thuỷ tinh thấy có anortit, phanhinit cũng như các tinh thể mullit Các tinh thể β - C2S trong mẫu không thấy, nó đã hoàn toàn tương tác với samốt nghiền mịn và tạo thành các chất mới

Sự mất nước của belit có phụ gia samốt cho thấy nước tách ra đều trong toàn bộ khoảng nhiệt độ 150 - 10000C Càng đưa vào nhiều phụ gia samốt thì co ngót thể tích càng giảm

Phụ gia samốt nghiền đưa vào belit làm tăng đáng kể khoảng nhiệt độ mà

ở đó xảy ra giãn nhiệt Hiện tượng co chỉ quan sát thấy tại 700 - 7250C Tuy nhiên tại khoảng nhiệt độ này không xảy ra mất khối lượng đột ngột, rõ là do phản ứng ở trạng thái rắn giữa samốt và belít mà mẫu được gia cố

Việc đưa bột samốt vào C3A làm giảm đáng kể hoạt tính của nó, tuy nhiên sau tác động của nhiệt độ cao cường độ của mẫu có samốt lại tăng đáng kể so với mẫu đối chứng Đó là do xảy ra thiêu kết một phần cũng như các phản ứng trong pha rắn giữa các thành phần của samốt và CaO tác ra khi phân rã C3A Nghiên cứu hiển vi mẫu nung ở nhiệt độ 12000C cho thấy nó cấu tạo từ khối thiêu kết, trong đó có các hạt C3 A chưa thuỷ hoá rất nhiều các tinh thể anortit nhỏ phân bố đều trong mẫu

Phân tích nhiệt của C3A đã thuỷ hoá có phụ gia smốt cho thấy 4 hiệu ứng:

- Hai hiệu ứng đầu xảy ra do cùng một nguyên nhân như đối với trường hợp mất nước của C3A thuỷ hoá

- Hiệu ứng thứ ba quan sát ở khoảng nhiệt độ 790 - 10000C tương ứng với

sự phân giải của CaCO3 hình thành khi lọc và sấy mẫu trong không khí chứa CO2

- Hiệu ứng ở 1080 - 11200C gây bởi phản ứng hình thành các chất mới Các nghiên cứu hiển vi cho thấy các chất mới tạo thành là chủ yếu anortit, tinh thể của nó phân bố đều theo toàn bộ khối mẫu

Như vậy C3A thuỷ hoá có phụ gia samốt nghiền sau khi nung đến1200oC

được gia cố do hai nguyên nhân: thiêu kết vật chất do xuất hiện một phần pha

lỏng và phản ứng xảy ra giữa các thành phần của samốt va C3A thuỷ hoá trong

pha rắn với sự hình thành các liên kết mới Khi đó xảy ra liên kết các hạt tương

tác dẫn đến tăng cường độ của chúng

Sự mất nước của C3A đã thuỷ hoá có bột sa mốt của mang đặc tính như ở

mẫu C3A thuỷ hoá đối chứng và với sự khác biệt là lượng nước tách ra ít hơn

Bổ xung samốt nghiền vào C3A đã làm giảm co đáng kể, khi đưa vào

300% bột samốt thì không thấy co, các mẫu ở đều và ở 9000C sự nở là 0,53% so

với ban đầu

Phân tích nhiệt của C4AF đã thuỷ hoá có phụ gia samốt nghiền quan sát

thấy 4 hiệu ứng nhiệt:

- Hai hiệu ứng nhiệt đầu tiên cũng nằm ở các khoảng nhiệt độ đối với mẫu

C4AF đã thuỷ hoá đối chứng

- Hiệu ứng nhiệt quan sát 840 - 8800C tương ứng phân rã CaCO3 hình

thành khi mẫu tương tác với CO2 trong không khí

- Hiệu ứng nhiệt ở khoảng 920 - 9750C do hình thành các liên kết mới làm

tăng cường độ mẫu

Khi dùng phụ gia samốt nghiền thì sự mất nước cũng giống như đối với

mẫu đối chứng (mẫu không có phụ gia) Tuy nhiên lượng nước tuyệt đối tách ra

trong mỗi khoảng nhiệt độ đều thấp hơn

Dùng phụ gia samốt nghiền vào C4AF làm biến mất hiện tượng co và trong

các mẫu chỉ quan sát thấy hiện tượng nở khi nung lần 1 cũng như lần 2

E.G.Oiamaa tiến hành các thí nghiệm xác định CaO tự do trong đá xi măng có

bột smốt, kết quả nêu trong bảng I.5.1.2

Bảng I.5.1.3 Hàm lượng CaO tự do phụ thuộc phụ gia samốt nghiền và

60/40 10,5 10,2 9,0 9,0 8,0 3,2 1,0

So sánh các số liệu bảng I.5.1.2 và I.5.1.3 thấy rằng phụ gia samốt nghiền

và thạch anh đem lại các kết quả khá gần nhau theo hàm lượng CaO tự do trong

đá xi măng và theo bản chất liên kết của nó theo mức độ tăng nhiệt độ Khi nung

đến 8000 thì CaO tự do trong mẫu đối chứng liên kết ở mức độ không đáng kể;

trong đá xi măng có phụ gia sa mốt, nung ở 8000C còn khoảng 60 - 90% CaO tự

do so với lượng có trong các mẫu sấy ở 1100C Khi nhiệt độ tăng hơn 8000C

lượng CaO liên kết tăng vọt Đá xi măng nung đến 9000C chứa khoảng 20 - 50%

còn ở 12000C ít hơn 10% lượng CaO tự do ban đầu Tuy nhiên tại tỷ lệ

XM/samốt = 80/20 thì làm lượng CaO tự do khi nung đến 12000C (so với ở

9000C) không giảm do lượng sa mốt đưa vào không đủ

Trong đá xi măng có phụ gia xỉ hạt lò cao nghiền khi nung lên 1000C thì

lượng CaO tự do tỏ ra ít hơn ở các mẫu có chứa các phụ gia khác do phần lớn

CaO đã liên kết khi đóng rắn Tại nhiệt độ 6000C hàm lượng CaO tự do tăng vọt,

nguyên nhân của hiện tượng này chưa rõ, có thể CaO tự do liên kết với các hợp

chất hydrat trên bề mặt các hạt xỉ, khi xảy ra tách nước ở nhiệt độ cao thì mối

liên kết này bị phá vỡ và CaO trở nên tự do Nung tới 8000C hàm lượng CaO tự

do trong đá xi măng giảm mạnh Có thể đó là do hoạt tính cao của xỉ hạt ở

khoảng nhiệt độ 750 - 8000C, ở nhiệt độ trên 8000C sự liên kết CaO tự do xảy ra

kém mãnh liệt hơn so với ở các mẫu chứa sa mốt

Vi cấu trúc mẫu chứa xỉ hạt trước khi nung bao gồm phần lớn từ các chất

đẳng hưởng chứa các tập hợp nhỏ CaCO3 Trong các lỗ bọt kết tinh Ca(OH)2

Với lượng tương đối lớn các khoáng: belit, alít và C4AF Xỉ cấu tạo từ các mảnh

vỡ thuỷ tinh góc cạnh kích thước 0,01 x 0,07 - 0,04 x 0,07mm Không quan sát

thấy các dấu hiệu rõ ràng của phản ứng thuỷ tinh xỉ với xi măng trong mẫu quan

sát hiển vi

Các mẫu nung tới 8000C kém bền hơn so với mẫu không nung Tại mặt vỡ của mẫu thấy xốp, trong các mảnh xỉ xuất hiện các mầm kết tinh mang tính tập hợp, gần các mảnh xỉ quan sát thấy biên đẳng hướng, khó xác định chúng là kết quả của

sự nóng chảy của các mảnh xỉ hay sản phẩm phản ứng xỉ với nèn xi măng Mẫu nung tới 9000 C, quan sát thấy sự phát triển tiếp của sự kết tinh thuỷ tinh xỉ Một lượng nhỏ hạt thạch anh nóng chảy và bị bao bọc xung quanh bởi các sản phẩm thuỷ hoá, các hạt xi măng vẫn còn tồn tại, trong đó thấy rõ belit và C4AF

Khi nung tới 12000C - 12500C xảy ra thiêu kết mẫu Vi cấu trúc đều và hạt nhỏ, theo thành phần hoá, mẫu gần với clanhke XMPL, trong đó nhận thấy alit, belit, C4AF Các hạt của khoáng này bị bao bọc bởi các màng thuỷ tinh hình thành khi xỉ bị nóng chảy

Đưa vào XM các phụ gia chứa SiO2 vô định hình hoạt tính như trepel sẽ liên kết nhiều CaO hơn Trong các mẫu nung tới 8000C không thấy CaO Tuy nhiên cường độ của mẫu giảm đáng kể, điều này cũng có thể quan sát thấy khi cho sét chịu lửa vào XMPL

Để tăng tính chịu lửa của XMPL G.Đ Xanmanov đề nghị đưa vào cromit nghiền khi lựa chọn loại phụ gia cho bê tông chịu lửa cao xuất phát từ các lý luận như sau: Như đã biét, khi nung bê tông hay xi măng đến nhiệt độ cao sẽ hình thành một lượng nào đó chất nóng chảy Phân tích vai trò của chất nóng chảy trong vật liệu chịu lửa cho thấy rằng ở giai đoạn đầu, khi chất chảy còn ít, còn bề mặt các hạt rắn còn khá lớn, pha lỏng sẽ hình thành tại các hạt các màng hút bám mỏng Trong trường hợp này khả năng liên kết của chất chảy không cao Khi tăng lượng chất chảy (do tiếp tục tăng nhiệt độ) thì chiều dày lớp hút bám tăng Khi nó vượt quá 1000 chiều dày lớp phân tử, giữa các hạt của pha rắn hình thành các mặt khum của chất chảy Kết quả là các lực liên kết giữa các hạt trở nên phát triển và đạt giá trị đáng kể, giai đoạn này khi chất chảy đóng vai trò liên kết trong vật liệu, phù hợp với các nhiệt độ làm việc tối đa

Khi tiếp tục tăng lượng chất chảy, các mặt khum riêng biệt bắt đầu dần dần dính với nhau và pha lỏng lấp đầy các lỗ bọt Lực mao dẫn kéo các hạt rắn sẽ nhanh chóng giảm đi khi tăng lượng pha lỏng Khi các bề mặt hoàn toàn nhập lại bởi chất chảy thì các lực mao dẫn biến mất, giai đoạn này đặc trưng là vật liệu

liên kết bắt đầu biến dạng dưới tác động của trọng lượng bản thân và thoát ra khỏi các khoảng không gian giữa các hạt cốt liệu và bêtông bị phá huỷ

Như vậy nhiệt độ hoá mềm của vật liệu chịu lửa phụ thuộc vào tỷ lệ giữa pha rắn pha lỏng Lượng pha lỏng Lượng pha lỏng hình thành trong BTCL ở nhiệt độ xác định có thể điều chỉnh bằng cách đưa vào XM lượng khác nhau các phụ gia khoáng mị Việc đưa các phụ gia nghiền mịn vào XM cần phải làm giảm lượng chất chảy và tăng tính chịu lửa của chất liên kết Để đạt mục tiêu này phụ gia mịn hay các chất mới hình thành xuất hiện ở nhiệt độ cao là kết quả tương tác của phụ gia với chất kết dính cần phải có tính chịu lửa cao, ít tan trong chất chảy và không hình thành điểm cùng tinh

Việc đưa vào trong XMPL phụ gia mịn đáp ứng yêu cầu nêu trên dẫn tới giảm lượng chất chảy trong một đơn vị thể tích Trong trường hợp này không đủ chất chảy để lấp các lỗ trống giữa các hạt rắn của liên kết và các lực mao dẫn kéo các hạt của pha rắn sẽ tăng đáng kể Ngoài ra, tăng các lực ma sát trong ở giữa các hạt của vật liệu, kết quả là độ nhớt liên kết tăng lên nhiều và kết quả là tăng nhiệt độ biến dạng dưới trọng tải Độ chịu lửa của XM tăng cũng tăng do có phụ gia chịu lửa cao, không có điểm cùng tinh chảy thấp

Như các thí nghiệm cho thấy, các phụ gia magnezit luyện kim và cromit nghiền mịn làm tăng độ chịu lửa và nhiệt độ biến dạng dưới tải 2kG/cm2 của XMPL Tuy nhiên khi dùng phụ gia mịn thì phải xem xét đến khả năng liên kết của các phụ gia này với CaO tự do của XMPL

Nếu đưa phụ gia magnezit luyện kim mịn vào XMPL thì sự liên kết của phụ gia với CaO tự do là không đáng kể, MgO không tương tác CaO Vì thế khi lưu lâu trong các điều kiện không khí khô, các mẫu đá xi măng có magnezit tạo thành các vết nứt và cuối cùng sẽ bị phá huỷ

Khi đưa cromit mịn vào XMPL, ở các nhiệt độ cao Cr2O3 và CaO tương tác trong pha rắn P.P.Budnikov và A.C.Berejnoi nghiên cứu mức độ liên kết của

Cr2O3 và CaO ở nhiệt độ 1450 - 15000C đã xác định rằng với sự tăng của CaO trong hỗn hợp và giảm tương ứng lượng Cr2O3 thì hệ số liên kết tăng và gần tiến tới hệ số liên kết của hợp chất 4CaO Cr2O3

Nghiên cứu tính chất kết dính của hệ hợp chất CaO - Cr2O3, V.F.Juravlev nhận thấy trong hệ chỉ hình thành CaO Cr2O3 và 3CaO Cr2O3, các nghiên cứu của F I Vaxenin khẳng định rằng trong quá trình nung hỗn hợp CaO và Cr2O3trong môi trường không khí chỉ các thành phần 1: 1 và 1: 3 cho các liên kết có các tinh thể đồng nhất Từ phối liệu 1 : 1 ở nhiệt độ này được nhận 3CaO Cr2O3tương tác CaO và Cr2O3 nung nóng trong môi trường không khí xảy ra thông qua

sự tạo thành cromat ở 600 - 8000C và sau đó bị khử thành cromit ở nhiệt độ cao hơn 10200C Trong biểu đồ phân tích nhiệt của hỗn hợp CaO và Cr2O3, chứa 50% CaO có các hiệu ứng nhiệt ở 9000C và 10200C

Quá trình oxy hoá nhiệt độ của Cr2O3 có mặt CaO có thể biểu diễn dưới dạng:

2CaO + Cr2O3 + 3O = 2CaCrO43CaO + Cr2O3 + 3O = 3CaO 2CrO3Khi nung tới 7000C hỗn hợp CaO với Cr2O3 lấy theo các tỷ lệ 1: 1; 2: 1 và 3: 1, quá trình oxy hoá hầu như kết thúc sau 2 giờ, phân tích hiển vi các mẫu oxy hoá khẳng định trong chúng không còn CaO tự do

Tại nhiệt độ 9850C cromat canxi phân rã thành CaO Cr2O3 và 3CaO.Cr2O3

4CaCrO4 = CaO Cr2O3 + 3CaO Cr2O3 + 2O2 Bicromat bacanxi trong quá trình khử hình thành tại 7250C chất trung gian 4(3CaO 2CrO3) = 12CaO 6Cr2I3 Cr2O3 + 1,5O2

Tại 9250C xảy ra phản ứng khử:

3(12CaO 6Cr2O3 Cr2O3 ) = 4(9CaO 4Cr2O3 Cr2O3) + 1,5O2

Nếu có hỗn hợp magnesit và cromit bổ xung vào XMPL thì ở nhiệt độ cao hơn 12000C xảy ra phản ứng

FeO Cr2O3 + MgO = MgO Cr2O3 + FeO

FeO tiếp tục bị oxy hoá trong môi trường không khí:

4FeO + O2 = 2Fe2O3

Các phản ứng nêu trên liên quan tương tác của các oxít thuần CaO và

Cr2O3 G.Đ Xanmanov nghiên cứu liên kết CaO tự do của xi măng với Crômít Phản ứng bắt đầu ở 7000C, khi tỷ lệ XM/crômit là 1/0,5 thì sau 7000C liên kết gần 60% toàn bộ lượng CaO tự do, còn sau 9000C thì tất cả CaO tự do liên kết thành Crômat canxi

Các số liệu nêu trên chứng tỏ rằng việc đưa vào XMPL các phụ gia chứa SiO2, Al2O3, Cr2O3 gây nên tương tác của chúng với các khoáng của XM, kết quả

là liên kết với CaO và giảm co của đá xi măng

I.5.2 - ảnh hưởng của các phụ gia khoáng nghiền mịn đến độ co của đá XM

Các phụ gia mịn ảnh hưởng khác nhau đến hiện tượng co xảy ra trong đá

XM khi nung

Biến dạng tuyến tính của đá XMPL khi nung được nhiều người nghiên cứu Các mẫu XMPL đối chứng được nung đến 1500C nở và khi tiếp tục nâng nhiệt độ sẽ xảy ra co thể tích Hiện tượng này xảy ra với các mẫu đối chứng cũng như đối với mẫu có phụ gia, tuy nhiên biến dạng của các mẫu có phụ gia thấp hơn đáng kể

Sự nở của các mẫu dừng lại tại nhiệt độ 150 - 1600C Sự trở về kích thước ban đầu xayra ở nhiệt độ 240 - 2600C Tổng sự giảm kích thước của các mẫu khi nung từ 20 - 9000C và sau đó làm nguội đến 200C cho XMPL thuần (không phụ gia khoáng) đóng rắn là 2%

Khi dùng thạch anh nghiền, sự co nhiệt của đá XM giảm nhiều Khi nung mẫu đá XMPL không phụ gia độ co là 1,97%, khi dùng 0,33 phần thạch anh nghiền thì độ co đạt 1,73; còn khi tỷ lệ XM phụ gia thạch anh là 1/1 thì độ co giảm 2 lần Sa mốt nghiền làm giảm hiện tượng co ở mức độ thấp hơn so với thạch anh nghiền, khi dùng 0,33 phần sa mốt nghiền so với khối lượng XMPL thì

độ co giảm khoảng 0,2% còn khi dùng 0,67 phần thì độ co hơn 0,4%

Xỉ lò cao nghiền làm giảm độ co của đá XM ở mức độ thấp hơn các phụ gia khác

I.M.Ovađovski nghiên cứu tính biến dạng đá XM có phụ gia dá bọt nghiền mịn nung tới 7500C và xác địh rằng khi dùng 50% phụ gia thì độ co của nó giảm 0,2%

Kết quả xác định giãn nở nhiệt của đá XM nêu trong bảng I.5.2.1 Từ các

số liệu thấy rằng khi dùng phụ gia xỉ lò cao nghiền, xỉ nghiền hay thạch anh thì các hệ số giãn nở nhiệt đá XM hầu như bằng nhau Phụ gia samốt hay tro bay dẫn đến giảm đột ngotọ hệ số giãn nhiệt của XM và khi dùng tỷ kệ 50% nó giảm

ở mức độ lớn hơn với đá XM có xỉ

Bảng I.5.2 Hệ số giãn nở nhiệt dài khi nung phụ thuộc vào lượng phụ gia nghiền

Lưu ý: * Hệ số giãn trung bình của đá XMPL là 13.10-6

* * Số liệu trong bảng cần nhân với 10-6

I.5.3 ảnh hưởng của phụ gia khoáng nghiền mịn đến độ chịu lửa của đá XM

Việc dùng phụ gia mịn trong nhiều trường hợp dẫn đến giảm đáng kể độ chịu lửa XMPL do hình thành điểm cùng tinh Chỉ có phụ gia như cromit mịn khi tương tác với XMPL không tạo điểm cùng tinh và giảm độ chịu lửa Độ chịu lửa của đá XM phụ thuộc loại phụ gia mịn thể hiện dưới đây: