Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương 8 - ĐH Bách khoa TP.HCM

[r]

Vật Liệu Xây Dựng

Bộ môn Vật liệu Silicat

Khoa Công Nghệ Vật Liệu

Đạ i học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh

Xi-măng và phụ gia khoáng thay thế cho xi-măng

Xi-măng Portland, NHỮNG NHẮC LẠI

Mtons of cement

Nguồn : USGS Mineral Commodity summaries 2012

Dự đoán sản xuất và tiêu thụ XM

Nguồn: European Cement Research Academy (2006)

VLXD-Xi-măng và phụ gia cho xi-măng 8-5

Qui trình công nghệ sản xuất

Đá vôi

Quartz Sét Quặng sắt

Klg

Thời gian nung trong lò

LÒ QUAY

Phối liệu di chuyể n theo nhiệt độ nung tăng dần

Sấy Calciner

Biến đổi hóa lý

Phản ứng tạo khoáng

Làm nguội

SP Clinker xi-măng Portland

C3S, Alite C2S, Belite Các pha C3A, C4AF

và phần pha lỏng, thủy tinh khi nung chảy

Nghiền clinker + thạch cao

Clinker PG th ạ ch cao

TP kh á c

- Phụ gia công nghệ, trợ nghiền

- Phụ gia đầy,Phụ gia khoáng làm thành phần thay thế clinker XM

VLXD-Xi-măng và phụ gia cho xi-măng 8-9

Kiểm soát độ mịn nghiêm ngặt

Loại khác

4000-5000 cm2/g

hoặc 2000-3000 cm2/g

Chất lượng xi-măng

Kí ch thước hạt

% tích lũy

Chủ yếu 10-50µm

Gi Ớ I H Ạ N S Ó T S À NG

TCVN 4030-85

tự do

Cặn ko tan

59%

13%

9%

9%

Kiểm soát để tránh hiện tượng trương nở

40-60%

15-35%

4-14%

10-18%

MgO 4%; CaO tự do 1,5%

XRF

THỦY HÓA

59% Ca3SiO5 C3S 13% Ca2SiO4 C2S 9% Ca3Al2O6 C3A 9% Ca4(Al,Fe)2O10C4AF 4% CaSO4 CŜ

C-S-H + CH

C 6Ŝ3 AH 32 + C 4ŜAH 12

Nước

Nhào trộn Thi công,

đổ khuôn

Ma trận sp CSH

Lỗ rỗng

Tỉ lệ N/X Tính công tác, phụ gia hóa học

THỦY HÓA

THỦY HÓA

Biến dạng, co ngót

Nứt, gãy Cường độ

Tính bền

VLXD-Xi-măng và phụ gia cho xi-măng 8-13

Biểu hiện thông qua nhiệt phản ứng

Hòa tan P.ứ xảy

ra rất chậm

P.ứ

nhanh tạo CH, CSH

P.ứ chậm dần tiếp tục tạo CH, CSH

tgian

Hò a tan 3h    Đóng rắn 10h

24hrs

Cấu trúc sp thủy hóa

Lỗ rỗng

Cốt liệu

C-S-H ngoài dung dịch C-S-H trên bề mặt

Hạt XM khan, chưa thủy hóa Các C-H

VLXD-Xi-măng và phụ gia cho xi-măng 8-17

C3A

r ắ n

Hòa tan,

hấp thụ

một phần

SO4

-P.ứ xảy ra rất

chậm

P.ứ tạo ettringite

tgian P.ứ tạo ettringite+C3A tạo monosulfate

Ettringite

Monosulfate

7 ngày

24 giờ 10ph

48%

14%

11%

16%

# 3% không pứ

hưởng của nhiệt độ

tgian

Nhiệt p.ứ

tỏa ra

C-S-H, T<200C C-S-H, T<900C C-S

C-S-H c à ng đ ặ c ch ắ c ở T cao, khoả ng

700C <T<1000C

BẢO DƯỠNG

VLXD-Xi-măng và phụ gia cho xi-măng 8-21

PHỤ GIA KHOÁNG HỌẠT TÍNH

CHO XI MĂNG VÀ BÊ TÔNG

Blast

Xỉ lò cao Clinker

+

Thạch cao

limestone

Pozzolan tự nhiên, đá vôi

Fly Ash

Tro bay

Tổng quan

1 Phân loại phụ gia cho xi măng và bê tông

Phụ gia cho xi măng và bê tông được chia làm 3 nhóm chính:

- Phụ gia khoáng hoạt tính (PGKHT)

- Phụ gia hóa học (Phụ gia hóa dẻo hay siêu dẻo).

- Phụ gia đầy

2 Phụ gia khoáng hoạt tính :

Là những phụ gia khi sử dụng với xi măng portland làm tăng

một số tính chất của quá trình đóng rắn xi măng (tính thủy lực)

hoặc có hoạt tính pozzolanic, hoặc có cả hai tính chất trên.

Cơ chế hoạt tính

- Là khi những vật liệu chứa SiO2vô định hình hoặc các alumosilicat ở có kích thước hạt rất bé, khi có mặt ẩm thì xảy ra phản ứng hóa học với Ca(OH)2(sản phẩm của quá trình hydrate hóa xi măng) tạo thành những hợp chất có tính chất như sp thủy hóa của xi măng.

- Phụ gia khoáng hoạt tính khi sử dụng cho bê tông thông thường có hàm lượng không vượt quá 60%.

 Phụ gia khoáng hoạt tính có thể có khả năng biểu hiện tính thủy lực Tính thủy lực của phụ gia càng cao khi hàm

lượng CaO trong phụ gia càng cao.

VLXD-Xi-măng và phụ gia cho xi-măng 8-25

Thành phần, nguồn gốc

 PGKHT có thành phần chủ yếu SiO2, Al2O3 hoạt tính hoặc Al2O3,2SiO2 và

CaO

 SiO2, Al2O3 hoạt tính,Al2O3 2SiO2 + H2O, Ca(OH)2→ CSH, CAH bền vững

và làm tăng cường độ của đá xi măng.

 Lấp đầy các khoảng trống do các hạt cốt liệu, các lỗ trống do quá trình

mất nước của gel để lại

PGKHT và nguồn gốc:

- Tro bay loại C (nhiệt điện)

- Meta-Kaolanh (khoáng kaolinite tự nhiên)

- Silica-Fume (khói silic lò điện)

- Tro bay loại F (nhiệt điện)

- Xỉ (luyện thép)

- Đá phiến nung (đá vôi phiến tự nhiên)

THÀNH PHẦN HÓA PHỤ GIA KHOÁNG

0,3

— 1,9

0,6 6,3

2,2 Khác

0,4

— 2,2

0,4 0,7

2,0

K 2 O

0,05

— 0,5

0,3 5,8

1,0

Na 2 O

0,1 0,4

0,4 9

4,1 0,8

SO 3

0,1 8

1,6 40

21 5

CaO

0,5 8

0,4 1

6 11

Fe 2 O 3

43 20

0,4 12

18 23

Al 2 O 3

53 50

90 35

35 52

SiO 2

Meta-kaolin

Đá phiến nung Silica fume

Xỉ lò cao Tro bay

loại C

Tro bay loại F

% klg

Một số chỉ tiêu

2,50 2,63

2,40 2,94 2,65

2,38

KL riêng

190,000 7300

200,000 4000

2000 -7000

(4200)

2000 -7000 (4200)

Blaine,

cm2/g

0,7 3,0

3,0 1,0 0,5

2,8 MKN, %

Meta-kaolin

Đá phiến nung

Silica fume

Xỉ lò cao

Tro bay loại C Tro bay loại F

7 - 10

15 - 35

5 - 10

30 - 45

15 - 40

15 - 20

Meta-kaolin

Đá phiến nung Silica fume

Xỉ lò cao Tro bay loại C

Tro bay loại F

Hàm lượng sử dụng, % xi măng