Tài liệu Xác định tính chất của xi măng khi thay đổi hàm lượng bột đá vôi siêu mịn và dải cỡ hạt của bột đá vôi siêu mịn

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi ------------------------------------------ TrÇn hång d−¬ng x¸c ®Þnh tÝnh chÊt cña xi m¨ng khi thay ®æi hµm l−îng bét ®¸ v«i siªu mÞn vµ d¶i cì h¹t cña bét ®¸ v«i siªu mÞn Chuyªn ngµnh : C«ng nghÖ vËt liÖu Silicat M· sè : LuËn v¨n th¹c sÜ ngµnh c«ng nghÖ vËt liÖu hãa häc Ng−êi h−íng dÉn khoa häc : ts. t¹ ngäc dòng LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng Mét sè quy −íc viÕt t¾t sö dông trong luËn v¨n Hợp chÊtt, thuật ngữ Ký hiệu CaO C SiO2 S Al2O3 A Fe2O3 F Xi m¨ng pooc l¨ng XMP Xi m¨ng XM Xi m¨ng pooc l¨ng hçn hîp PCB Xi m¨ng sö dông phô gia ®¸ v«i mÞn XMQ Xi m¨ng sö dông phô gia ®¸ v«i siªu mÞn XMS ChÊt kÕt dÝnh CKD N−íc / ChÊt r¾n N/R Thêi gian b¾t ®Çu ®«ng kÕt Tbddk Thêi gian kÕt thóc ®«ng kÕt Tktdk N−íc tiªu chuÈn NTC HiÓn vi ®iÖn tö HVĐT MÊt khi nung MKN Tiªu chuÈn ViÖt Nam TCVN Tiªu chuÈn x©y dùng ViÖt Nam TCXDVN Tiªu chuÈn Mü ASTM 2 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng Lêi c¶m ¬n T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy h−íng dÉn khoa häc cho luËn v¨n – TS. T¹ Ngäc Dòng, c¸c thÇy c« trong bé m«n CNVL Silicat Tr−êng §HBK HN, c¸c b¹n NguyÔn TrÇn S¬n, TrÇn Duy Quý vµ c¸c ®ång nghiÖp C«ng ty cæ phÇn t− vÊn x©y dùng c«ng tr×nh VLXD ®· hÕt lßng gióp ®ì t«i hoµn thµnh luËn v¨n nµy. 1 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng Môc lôc Më ®Çu Ch−¬ng 1 – Tæng quan 1.1 C¸c kh¸i niÖm chung 1.2 Qu¸ tr×nh hydrat hãa vµ ®ãng r¾n xi m¨ng 1.3 C¸c nghiªn cøu khoa häc vÒ phô gia ®¸ v«i trong s¶n xuÊt XM Ch−¬ng 2 – c¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 2.1 Nguyªn liÖu vµ chuÈn bÞ mÉu nghiªn cøu 2.2 C¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 2.3 S¬ ®å quy tr×nh thÝ nghiÖm Ch−¬ng 3 – kÕt qu¶ vµ th¶o luËn 3.1 ¶nh h−ëng cña phô gia ®¸ v«i tíi c¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña XM 3.2 ¶nh h−ëng cña phô gia ®¸ v«i tíi qu¸ tr×nh hydrat ho¸ vµ h×nh thµnh c¸c tinh thÓ trong qu¸ tr×nh ®ãng r¾n XM KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ Tµi liÖu tham kh¶o Phô lôc 3 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng Më ®Çu Ngµy nay, bét ®¸ v«i sö dông lµm phô gia thay thÕ mét phÇn clanhke trong xi m¨ng ®−îc øng dông vµ ph¸t triÓn réng r·i trªn thÕ giíi. Víi môc tiªu chÝnh nh»m n©ng cao n¨ng suÊt, gi¶m chi phÝ s¶n xuÊt vµ gãp phÇn lµm gi¶m thiÓu « nhiÔm m«i tr−êng, bét ®¸ v«i ®· ®−îc sö dông t¹i nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi vµ còng ®· ®−îc triÓn khai t¹i mét sè nhµ m¸y xi m¨ng ë ViÖt Nam (xi m¨ng Hoµng Th¹ch, xi m¨ng Nghi S¬n, xi m¨ng Holcim ViÖt Nam...), còng ®· thu ®−îc mét sè hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. T¹i ViÖt Nam, ®· cã mét sè c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vµ ®¸nh gi¸ vÒ viÖc sö dông bét ®¸ v«i lµm phô gia thay thÕ clanhke trong s¶n xuÊt xi m¨ng, tuy nhiªn c¸c nghiªn cøu th−êng chØ xem xÐt ®¸ v«i ®ãng vai trß nh− mét phô gia tr¬ vµ còng ch−a cã nh÷ng kÕt luËn chÝnh x¸c vÒ ¶nh h−ëng cña thµnh phÇn h¹t ®¸ v«i tíi c¸c tÝnh chÊt xi m¨ng. C¸c sè liÖu còng nh− sù ®¸nh gi¸ vÒ møc ®é ho¹t tÝnh, ¶nh h−ëng cña d¶i cì h¹t bét ®¸ v«i sö dông tíi c¸c tÝnh chÊt cña xi m¨ng ch−a ®−îc thùc hiÖn vµ thèng kª mét c¸ch ®Çy ®ñ. D−íi sù h−íng dÉn cña TS. T¹ Ngäc Dòng, víi môc tiªu nh»m nghiªn cøu, ®−a ra c¸c sè liÖu thùc nghiÖm ®Ó ®¸nh gi¸ vµ cã nh÷ng kÕt luËn chÝnh x¸c h¬n vÒ c¸c ¶nh h−ëng cña phô gia bét ®¸ v«i siªu mÞn tíi tÝnh chÊt cña xi m¨ng (®Æc biÖt lµ d¶i cì h¹t vµ hµm l−îng phô gia bét ®¸ v«i sö dông), nh»m t×m ®−îc hµm l−îng ®¸ v«i phï hîp vµ tèi −u ®Ó sö dông lµm phô, ®Ò tµi ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu hai lo¹i bét ®¸ v«i (lo¹i mÞn víi cì h¹t trung b×nh 25 µm vµ lo¹i siªu mÞn víi cì h¹t trung b×nh 2,56 µm ) vµ ¶nh h−ëng cña chóng tíi tÝnh chÊt mÉu xi m¨ng nghiªn cøu. C¸c thÝ nghiÖm cña ®Ò tµi ®−îc thùc hiÖn t¹i Phßng thÝ nghiÖm cña Bé m«n CNVL Silicat – Tr−êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi; Trung t©m Ph©n tÝch KiÓm ®Þnh – ViÖn VËt liÖu x©y dùng; Phßng chôp HV§T – ViÖn VËt lý Tr−êng §HBK HN; Phßng TN khoa Hãa Tr−êng §HKHTN. 4 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng Ch−¬ng 1 tæng quan 1.1 C¸c kh¸i niÖm chung 1.1.1 Xi m¨ng Poocl¨ng Xi m¨ng Poocl¨ng (XMP) lµ hçn hîp phøc t¹p cña nhiÒu hîp chÊt kh¸c nhau, ®ã lµ s¶n phÈm nghiÒn mÞn cña clanhke XMP víi mét l−îng th¹ch cao cÇn thiÕt ®Ó ®iÒu chØnh thêi gian ®«ng kÕt vµ cã thÓ cã < 1% phô gia c«ng nghÖ (trî nghiÒn, kþ Èm…). Clanhke XMP lµ s¶n phÈm nung ®Õn kÕt khèi cña hçn hîp phèi liÖu cã ®ñ thµnh phÇn cÇn thiÕt ®Ó t¹o thµnh kho¸ng silicat canxi cã ®é baz¬ cao còng nh− canxi aluminat vµ alumoferrit. Thµnh phÇn c¸c kho¸ng trong clanhke quyÕt ®Þnh ®Õn tÝnh chÊt cña XMP . C¸c kho¸ng chÝnh trong Clanhke XMP ®−îc m« t¶ nh− sau: ¾ Kho¸ng alit ( Tricanxi silicat, C3S): chiÕm 45 – 75%. Alit lµ dung dÞch r¾n cña C3S víi mét vµi «xit tan lÉn kh¸c nh− N2O, K2O, Fe2O3, TiO. C¸c chÊt tan lÉn nµy lµm thay ®æi cÊu tróc tinh thÓ do ®ã alit tån t¹i ë nhiÖt ®é th−êng vµ cã ho¹t tÝnh cao h¬n tricanxi silicat tinh khiÕt. TÝnh chÊt cña alit trong xi m¨ng: - Lµm cho xi m¨ng cã c−êng ®é cao nhÊt sau 28 ngµy - Thêi gian ®«ng kÕt nhanh, ®ãng r¾n nhanh (sau C3A) - Táa nhiÖt nhiÒu khi ®ãng r¾n - Kh«ng bÒn trong m«i tr−êng sunfat. ¾ Kho¸ng belit ( Dicanxi silicat, C2S): chiÕm 15 – 30% Kho¸ng nµy tån t¹i ë 4 d¹ng thï h×nh: α, α’, β vµ γ. Trong ®ã d¹ng thï h×nh γ C2S tr¬ vÒ mÆt hãa häc, d¹ng α’ cho c−êng ®é rÊt kÐm, d¹ng α kh«ng thñy hãa. V× vËy, trong clanhke d¹ng β C2S lµ d¹ng mong muèn. TÝnh chÊt cña belit trong xi m¨ng: 5 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng - Lµm cho xi m¨ng cã c−êng ®é ph¸t triÓn chËm nh−ng trong 28 ngµy th× gÇn b»ng C3S. - Thêi gian ®«ng kÕt chËm. - Táa nhiÖt thÊp khi ®ãng r¾n. - BÒn trong m«i tr−êng sunfat. ¾ Kho¸ng tricanxi aluminat (C3A): chiÕm 5 – 15% Lµ dung dÞch r¾n cña C3A (3CaO.Al2O3) cã tan lÉn 1-2% CaO… tïy theo l−îng CaO, nhiÖt ®é vµ chÕ ®é lµm l¹nh clanhke mµ canxi aluminat cã thÓ ë d¹ng C3A, C5A3. Trong clanhke xi m¨ng chñ yÕu lµ C3A. TÝnh chÊt cña canxi aluminat: - Lµm cho xi m¨ng cã c−êng ®é ph¸t triÓn nhanh nh−ng sau ®ã sÏ chËm l¹i vµ kh«ng b»ng C2S. - Thêi gian ®«ng kÕt nhanh nhÊt. - Táa nhiÖt nhiÒu khi ®ãng r¾n. - Kh«ng bÒn trong m«i tr−êng sunfat. ¾ Kho¸ng ferit canxi: ChiÕm 10 – 15% Lµ dung dÞch r¾n cña C4AF (4CaO. Al2O3. Fe2O3) cã c¸c thµnh phÇn kh¸c nhau phô thuéc vµo phèi liÖu vµ ®iÒu kiÖn nung luyÖn: C8A3F, C4AF, C2F ë ®©y chñ yÕu lµ C4AF. TÝnh chÊt cña C4AF: - Lµm cho xi m¨ng cã c−êng ®é thÊp nhÊt - Thêi gian ®«ng kÕt chËm - Táa nhiÖt khi ®ãng r¾n thÊp nhÊt - BÒn trong m«i tr−êng sunfat h¬n C3A Ngoµi ra, cßn cã pha thñy tinh vµ c¸c kho¸ng chøa kiÒm kh¸c víi hµm l−îng nhá. 6 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng 1.1.2 Xi m¨ng Poocl¨ng hçn hîp (PCB) Xi m¨ng Poocl¨ng hçn hîp lµ xi m¨ng ®−îc nghiÒn mÞn tõ clanhke XMP víi th¹ch cao vµ mét l−îng lín c¸c phô gia kho¸ng. Hµm l−îng phô gia kho¸ng sö dông cho xi m¨ng ®−îc quy ®Þnh theo TCXDVN 308: 2003. Khi sö dông phô gia kho¸ng cho xi m¨ng, ngoµi viÖc lµm t¨ng s¶n l−îng xi m¨ng víi l−îng clanhke kh«ng ®æi th× cßn t¹o cho xi m¨ng Pooclang hçn hîp cã thªm mét sè tÝnh chÊt mµ XMP cßn h¹n chÕ nh−: tÝnh linh ®éng cña v÷a tèt h¬n, møc ®é hoµn thiÖn cÊu tróc cña ®¸ xi m¨ng cao h¬n do cã mÆt thµnh phÇn vi cÊu tróc. Mét sè lo¹i phô gia chÝnh th−êng ®−îc sö dông trong xi m¨ng ¾ Phô gia c«ng nghÖ: Th−êng chØ chiÕm tèi ®a 1% trong xi m¨ng, phô gia c«ng nghÖ th−êng ®−îc dïng gåm: phô gia trî nghiÒn vµ phô gia b¶o qu¶n (Urea, Calcium axetate…); phô gia ho¹t ®éng bÒ mÆt (Canxi liginosulfonat (nhãm −a n−íc), xµ phßng natri, Axidon..(nhãm kþ n−íc). ¾ Phô gia ®Æc biÖt : Th−êng ®−îc sö dông trong lÜnh vùc trang trÝ nh−: chÊt mµu, phô gia gi·n në… ¾ Phô gia kho¸ng: §©y lµ lo¹i phô gia ®−îc dïng rÊt phæ biÕn trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt xi m¨ng. Phô gia kho¸ng gåm phô gia kho¸ng tù nhiªn, nh©n t¹o vµ c¸c phÕ th¶i c«ng nghiÖp. Phô gia kho¸ng ®−îc chia lµm hai lo¹i lµ phô gia ®Çy vµ phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh. Trong ®ã phô gia ®Çy ®ãng vai trß nh− chÊt ®én trong xi m¨ng, kh«ng tham gia vµo c¸c ph¶n øng hydrat cña xi m¨ng nh−ng l¹i cã t¸c dông c¶i thiÖn thµnh phÇn h¹t xi m¨ng, lµ c¸c vi cèt liÖu, c¸c mÇm kÕt tinh vµ ®iÒn ®Çy c¸c lç xèp cÊu tróc. Phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh khi nghiÒn mÞn cã kh¶ n¨ng ph¶n øng víi c¸c thµnh phÇn cña xi m¨ng (nh− v«i tù do) hoÆc s¶n phÈm hydrat hãa cña c¸c kho¸ng xi m¨ng t¹o nªn hîp chÊt cã tÝnh chÊt kÕt dÝnh hoÆc s¶n phÈm hydrat hãa cña c¸c kho¸ng xi m¨ng t¹o nªn hîp chÊt cã tÝnh chÊt kÕt dÝnh. 7 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng 1.2. Qu¸ tr×nh hydrat hãa vµ ®ãng r¾n cña xi m¨ng C¸c ®Æc tr−ng chung cña sù hydrat ho¸ xi m¨ng [13] Còng nh− bÊt kú c¸c ph¶n øng ho¸ häc kh¸c, hydrat ho¸ xi m¨ng lµ c¸c ph¶n øng hydrat ho¸. D−íi ®©y sÏ ®−a ra tãm t¾t cña 3 ®Æc tr−ng cña sù hydrat ho¸ xi m¨ng nh− sau: ¾ C¸c ph¶n øng hydrat ho¸: §Æc ®iÓm tù nhiªn cña c¸c s¶n phÈm hydrat ho¸ lµ ®iÒu kiÖn quyÕt ®Þnh cho c¸c tÝnh chÊt c¬ cña bª t«ng ®ãng r¾n. Trong xi m¨ng poãcl¨ng, sù hydrat ho¸ chÝnh lµ phÇn lín c¸c ph¶n øng cña canxi silicat víi n−íc, t¹o ra d¹ng keo hydrat canxi silicat vµ canxi hydroxite (C2S + C3S) + H2O → CSH (gel) + Ca(OH)2 Trong xi m¨ng hçn hîp, c¸c ph¶n øng th−êng phøc t¹p h¬n. Tuy nhiªn, c¸c s¶n phÈm hydrat ho¸ nãi chung th−êng t−¬ng tù nh− trªn. ¾ C¬ cÊu vµ ®éng häc ph¶n øng N¾m ®−îc c¬ cÊu cña ph¶n øng hydrat ho¸ sÏ dù ®o¸n ®−îc c¸c ®Æc ®iÓm ph¶n øng, bao gåm c¶ ®éng häc. Sù hiÓu biÕt vÒ ®éng häc ph¶n øng vµ c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng lµ ®iÒu quan träng ®èi víi s¶n phÈm bª t«ng. Tèc ®é ph¶n øng hydrat ho¸ xi m¨ng ph¶i ®ñ chËm ®Ó cho phÐp viÖc trén vµ ®æ bª t«ng; sau ®ã, c¸c ph¶n øng kÕt khèi nhanh l¹i cÇn ph¶i ®−îc thùc hiÖn. ¾ NhiÖt cña ph¶n øng hydrat ho¸ NhiÖt gi¶i phãng trong qu¸ tr×nh hydrat ho¸ cã thÓ lµm t¨ng hoÆc gi¶m chÊt l−îng cña bª t«ng. Víi xi m¨ng Poãcl¨ng, th«ng th−êng nhiÖt hydrat kho¶ng 380J/g t¹i 28 ngµy. Gi¸ trÞ nµy th−êng thÊp h¬n so víi c¸c lo¹i xi m¨ng ®Æc biÖt kh¸c (kh«ng kÓ lo¹i xi m¨ng ®ãng r¾n nhanh). Trong tr−êng hîp xi m¨ng hçn hîp, nhiÖt to¶ ra nãi chung Ýt h¬n. Bªn c¹nh c¸c ®Æc ®iÓm ho¸ häc ®−îc nªu trªn, c¸c thay ®æi lín cña tÝnh chÊt lý häc xi m¨ng còng liªn quan tíi sù hydrat ho¸. C¸c sù thay ®æi chÝnh gåm: ¾ Sù ph¸t triÓn c−êng ®é 8 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng Tõ c¸c thùc nghiÖm, khi x¶y ra qu¸ tr×nh hydrat ho¸, xi m¨ng tiÕp tôc t¨ng c−êng ®é. ¾ T¨ng bÒ mÆt riªng ViÖc chuyÓn tõ d¹ng xi m¨ng bÒ mÆt thÊp sang d¹ng gel – s¶n phÈm hydrat cã bÒ mÆt lín lµ mét trong nh÷ng thay ®æi ®Æc biÖt cña viÖc hydrat ho¸ xi m¨ng. Sau khi hoµn thµnh qu¸ tr×nh hydrat ho¸, th«ng th−êng bÒ mÆt riªng t¨ng lªn kho¶ng 1000 lÇn. ¾ T¨ng thÓ tÝch ®Æc Tæng thÓ tÝch t¹o bëi hµm l−îng hydrat ho¸ th−êng b»ng kho¶ng 2 lÇn l−îng thÓ tÝch cña xi m¨ng ch−a hydrat. §iÒu nµy cã nghÜa lµ 1cm3 xi m¨ng sÏ cho kho¶ng 2cm3 xi m¨ng hydrat Nãi chung, sù hydrat hãa lµ qu¸ tr×nh t−¬ng t¸c cña chÊt kÕt dÝnh víi n−íc t¹o thµnh c¸c hîp chÊt hydrat. Trong ®a sè c¸c tr−êng hîp, sù hydrat hãa x¶y ra ë nhiÖt ®é th−êng, mét sè c¸c tr−êng hîp ®Æc biÖt, vÝ dô khi ch−ng hÊp bª t«ng qu¸ tr×nh hydrat hãa x¶y ra ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao. Khi hydrat hãa c¸c kho¸ng clanhke t¹o thµnh c¸c tinh thÓ kh¸c nhau vÒ thµnh phÇn vµ cÊu tróc cña c¸c hîp chÊt hydro canxi silicat, aluminat vµ alumoferit, c¸c dung dÞch r¾n cña chóng vµ c¸c hîp chÊt phøc hîp, khi ®ã mét phÇn tõ chóng ®−îc t¸ch ra ë tr¹ng th¸i Èn tinh (d¹ng gel). Sù ®a d¹ng cña c¸c tinh thÓ hydrat trong ®¸ xi m¨ng lµm cho viÖc nghiªn cøu nã trë nªn rÊt phøc t¹p. Theo lý thuyÕt hiÖn ®¹i vÒ sù ®ãng r¾n cña c¸c chÊt kÕt dÝnh kho¸ng, dùa trªn c¸c c«ng tr×nh cña viÖn sü P.A.Rebinder vµ c¸c häc trß cña «ng, V.B.Ratinov, A.F.Polak vµ A.E.Seikin, qu¸ tr×nh ®ãng r¾n hydrat hãa g©y nªn bëi sù hßa tan cña c¸c pha ban ®Çu gi¶ bÒn vµ sau ®ã lµ sù t¸ch khái dung dÞch qu¸ b·o hßa cña c¸c hîp chÊt bÒn nhiÖt ®éng trong ®iÒu kiÖn nµy theo c¬ chÕ kÕt tinh. Sù xuÊt hiÖn c¸c chÊt míi t¹o thµnh x¶y ra trong pha láng. VÒ c¬ chÕ t¹o thµnh c¸c hîp chÊt hydrat cã hai quan ®iÓm: Mét quan ®iÓm cho r»ng c¸c hîp chÊt hydrat ®−îc t¹o thµnh trong dung dÞch do ®é hoµ tan nhá cña chóng so víi c¸c hîp chÊt khan n−íc. C¸c nhµ nghiªn cøu kh¸c l¹i 9 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng tu©n theo c¬ chÕ ho¸ häc topo, cã nghÜa lµ do sù t−¬ng t¸c trùc tiÕp cña kho¸ng víi n−íc trong pha r¾n. [2] Theo Locher, Richrt Sprung, trong ®iÒu kiÖn th«ng th−êng, sù h×nh thµnh c¸c s¶n phÈm khi xi m¨ng pooc l¨ng ®«ng kÕt r¾n ch¾c cã thÓ biÓu diÔn nh− h×nh 1.1 [4] Nh− vËy, s¶n phÈm ®−îc t¹o thµnh do ph¶n øng cña C3A, CaSO4. 2H2O vµ n−íc cã sù thay ®æi thµnh phÇn tõ d¹ng canxium-aluminats-trisunphathydrat (Et) sang d¹ng canxium – alumin¸t-sunph¸t-hydrat (M) lµ do hµm l−îng th¹ch cao CaSO4.2H2O kh«ng ®ñ ®Ó liªn kÕt tÊt c¶ s¶n phÈm thuû ho¸ cña 3CaO.Al2O3 thµnh Et. ChÝnh s¶n phÈm t¹o thµnh nµy ®· gióp h¹n chÕ ¶nh h−ëng bÊt lîi cña 3CaO.Al2O3 lµ ninh kÕt nhanh nh−ng s¶n phÈm thuû ho¸ l¹i cã c−êng ®é rÊt thÊp. Et cã cÊu t¹o tinh thÓ h×nh kim víi c«ng thøc ho¸ häc lµ {Ca6[Al(OH)6]2. 24H2O}. [(SO4)3.2H2O)], trong ®ã ion Al3+ cã thÓ ®−îc thay thÕ b»ng c¸c ion kh¸c nh− Fe3+, Ti3+ … D¹ng Et h×nh thµnh nh− miªu t¶ trong h×nh 1.1 gäi lµ Et s¬ cÊp. Sù h×nh thµnh Et vµ sù t¹o thµnh M biÓu diÔn nh− sau: 10 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng 3CaO. Al2O3 + 3 (CaSO4. 2H2O) + 25H2O Æ 3CaO.Al2O3 . 3CaSO4. 32H2O (Et) (1) 3CaO. Al2O3. 3CaSO4. 32H2O + 2(3CaO.Al2O3) + 4H2O Æ 3(3CaO.Al2O3.CaSO4. 12H2O) (M) (2) D¹ng Et vµ M t¹o thµnh tuú thuéc vµo tû lÖ Al2O3 / CaSO4. Do trong xi m¨ng PC, th«ng th−êng tû lÖ Al2O3 / CaSO4 = 1 : (0,5 – 1,2) nªn ®Çu tiªn t¹o thµnh Et, nh−ng s¶n phÈm cuèi cïng lµ M. Xi m¨ng cã hµm l−îng C3A cµng lín, hµm l−îng th¹ch cao cµng nhiÒu, ®é mÞn xi m¨ng cµng t¨ng th× kh¶ n¨ng h×nh thµnh Et ®Çu tiªn cµng nhiÒu. Thùc tÕ Et s¬ cÊp t¹o thµnh trong v÷a vµ bª t«ng khi hÖ cßn ë tr¹ng th¸i dÎo, do ®ã sù d·n në kh«ng g©y ¶nh h−ëng cã h¹i ®Õn c¸c ®Æc tÝnh cña v÷a vµ bª t«ng. Et còng cã thÓ h×nh thµnh do sù x©m nhËp cña ion SO42- tõ m«i tr−êng sö dông vµo trong v÷a vµ bª t«ng trong qu¸ tr×nh sö dông. D¹ng E nµy gäi lµ E h×nh thµnh chËm vµ ph¶n øng t¹o thµnh nh− sau: Ca(OH)2 + SO42- + H2O Æ CaSO4. 2H2O (3) 3CaO.Al2O3. 6H2O + 3(CaSO4. 2H2O) + 20H2O Æ 3CaO.Al2O3.3CaSO4. 32H2O (4) 3CaO. Al2O3. CaSO4. 12H2O + 2(CaSO4.2H2O) + 16H2O Æ 3CaO.Al2O3. 3CaSO4. 32H2O (5) 1.2.1 Qu¸ tr×nh hydrat hãa c¸c kho¸ng trong XMP [3] ¾ Sù hydrat hãa C3S Khi tiÕp xóc víi n−íc, c¸c h¹t C3S ngay lËp tøc tham gia vµo sù t−¬ng t¸c víi n−íc vµ ph¶n øng rÊt m¹nh.Thµnh phÇn cuèi cïng cña c¸c s¶n phÈm ph¶n øng theo sè liÖu cña c¸c nhµ nghiªn cøu kh¸c nhau nh− sau: 2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3 CaO.2 SiO2.3 H2O + 3Ca(OH)2 + ∆H 3 CaO. SiO2 + 3H2O = 2 CaO. SiO2.2 H2O + Ca(OH)2 + ∆H S¶n phÈm ban ®Çu cña qu¸ tr×nh hydrat hãa C3S lµ pha hydro silicat canxi cã d¹ng C3SHx. Sau kho¶ng 2 – 6 h th× C3SHx chuyÓn thµnh hydro silicat canxi 11 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng thø sinh cã ®é baz¬ nhá, h×nh thÓ sîi dµi, m¶nh C2SH2. Sau ®ã nÕu nång ®é v«i gi¶m th× c¸c hydro silicat canxi thø sinh l¹i tiÕp tôc ph©n hñy thµnh hydro silicat canxi cã ®é baz¬ nhá h¬n lµ CSH(B): 3 CaO. SiO2 + xH2O → 3CaO. SiO2.x H2O 3 CaO. SiO2.x H2O → C2SH2 + Ca(OH)2 C2SH2 + H2O → CSH(B) + Ca(OH)2 Th«ng th−êng, c¸c hydro silicat canxi æn ®Þnh t¹o thµnh cã tû lÖ C/S = 1.5 – 3.0. ¾ Sù hydrat hãa C2S Ph¶n øng hydrat hãa C2S vµ c¸c dung dÞch r¾n cña nã t¹o thµnh c¸c hydro silicat canxi thµnh phÇn kh¸c nhau vµ sè l−îng Ca(OH)2 nµo ®ã : 2 CaO. SiO2 + 3 H2O = CaO. SiO2. H2O + Ca(OH)2 + ∆H Thµnh phÇn hãa häc cña c¸c hydro silicat canxi ®−îc t¹o thµnh khi hydrat hãa C2S thay ®æi theo thêi gian hydrat hãa. Khi d− n−íc hydro silicat canxi ban ®Çu cã thµnh phÇn gÇn víi CaO. SiO2. H2O. Theo møc ®é t¨ng hydrat hãa C2S tõ 0 – 25% thµnh phÇn cña hydro canxi thay ®æi tõ CSH ®Õn C1.65SHx cã nghÜa lµ ®é baz¬ cña nã t¨ng lªn. Tèc ®é hydrat hãa cña C2S chËm h¬n so víi C3S vµ còng lµ nhá nhÊt so víi c¸c kho¸ng chÝnh cã trong clanhke. Th«ng th−êng cã s¬ ®å sau: C2S → C2SH2 → CSH (B) ¾ Sù hydrat hãa kho¸ng C3A ë nhiÖt ®é th−êng, khi tiÕp xóc víi n−íc, ngay lËp tøc bÒ mÆt c¸c h¹t C3A mÞn sÏ xuÊt hiÖn c¸c kho¸ng nh− C4AH19 vµ C2AH8 (hoÆc hçn hîp cña c¸c C2.4AH10.2). Sau ®ã c¸c tinh thÓ nµy sÏ chuyÓn dÇn thµnh C3AH6 kÕt tinh d¹ng tÊm 6 c¹nh. Ph¶n øng cña C3A víi n−íc x¶y ra rÊt nhanh, cã thÓ m« t¶ nh− sau: 2 C3A + 27H → C2AH8 + C4AH19 12 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng Thµnh phÇn c¸c s¶n phÈm hydrat hãa cña C3A rÊt nh¹y c¶m víi ®iÒu kiÖn m«i tr−êng nh− nhiÖt ®é, tû lÖ n−íc/chÊt r¾n…V× vËy cßn cã ph¶n øng sau: 4 C3A + 60H → C4AH19 + AH3 AH3 t¸ch ra ë d¹ng vi tinh sau cïng kÕt tinh thµnh c¸c tinh thÓ d¹ng tÊm. NÕu hçn hîp nhµo trén cã chøa c¸c ion SO42- th× s¶n phÈm sÏ theo ph¶n øng sau: C3A + 3CaSO4 + 32H2O → C3A.3CaSO4.32 H2O (Ettringit) NÕu kh«ng ®ñ SO42- ®Ó t¹o Ettringit th× c¸c tinh thÓ Ettingit vµ hydro aluminat canxi t¸c dông ng−îc víi nhau t¹o thµnh hydro canxi monosunfo aluminat theo ph¶n øng sau: 3C3A.3CaSO4.32 H2O + 2 C3AH6 → 3(C3A.C¸O4.12 H2O) + 8 H2O C¸c tinh thÓ Ettringit h×nh kim hoÆc h×nh l¨ng trô, ë gÇn bÒ mÆt cña h¹t C3A còng nh− ë kho¶ng trèng gi÷a c¸c h¹t. C¸c tinh thÓ hydro canxi monosunfo aluminat cã d¹ng tÊm. Khi cã mÆt c¸c ion SO42- tèc ®é hydrat hãa C3A chËm l¹i. ¾ Sù hydrat hãa C4AF Ph¶n øng hydrat hãa còng x¶y ra theo c¸c s¬ ®å phøc t¹p vµ t¹o thµnh c¸c tinh thÓ hydrat kh¸c nhau: 4 CaO.Al2O3.Fe2O3 + 13 H2O = 4 CaO.Al2O3.Fe2O3.13H2O 4 CaO.Al2O3.Fe2O3 + 10H2O = 3CaO.(Al, Fe)2O3.6H2O + Ca(OH)2 + Fe2O3.3 H2O S¶n phÈm trung b×nh cña qu¸ tr×nh hydrat hãa canxi alumoferrit cã d¹ng C2AH8, dung dÞch r¾n cao s¾t C4(A1-xFx)H19, gel Fe2O3. Tèc ®é thñy hãa cña C4AF ë giai ®o¹n ®Çu lín. NÕu trong n−íc chøa SO42- vµ Ca(OH)2 th× sÏ t¹o thµnh c¸c hydro canxi sunfo aluminat d¹ng Tri- vµ Mono- sunfo, chøa Fe2O3 ë d¹ng dung dÞch r¾n. ¾ Sù hydrat hãa c¸c pha cßn l¹i cña clanhke Cao vµ MgO tù do bÞ ph©n hñy t¹o thµnh Ca(OH)2 (Portladite) vµ Mg(OH)2 (bruxit). Sù t−¬ng t¸c cña chóng víi n−íc x¶y ra chËm kÌm theo sù 13 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng t¨ng thÓ tÝch cã thÓ lµ nguyªn nh©n kh«ng æn ®Þnh thÓ tÝch cña ®¸ xi m¨ng trong thêi gian ®ãng r¾n vÒ sau (kho¶ng 10 n¨m sau). Pha thñy tinh cña clanhke xi m¨ng Poocl¨ng bÞ hydrat hãa rÊt nhanh t¹o thµnh c¸c dung dÞch r¾n cña c¸c canxi alumoferrit thµnh phÇn 3CaO.Al2O3.Fe2O3.6H2O vµ c¸c hydrogranat cã c«ng thøc chung 3CaO.(Al,Fe)2O3.xSiO2.(6 – x)H2O. C¶ hai d¹ng hîp chÊt nµy ®Òu t¹o thµnh ë ®iÒu kiÖn th−êng nh−ng sù kÕt tinh râ rµng cña chóng chØ x¶y ra ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao. 1.2.2 Qu¸ tr×nh hydrat hãa vµ ®ãng r¾n cña ®¸ xi m¨ng ¾ Qu¸ tr×nh hãa häc khi hydrat hãa xi m¨ng Poocl¨ng [3]. Do trong xi m¨ng cã chøa hµng lo¹t c¸c hîp chÊt phøc t¹p nªn qu¸ tr×nh hydrat hãa c¸c kho¸ng trong xi m¨ng Poocl¨ng nh×n chung lµ kh¸c so víi qu¸ tr×nh hydrat hãa cña c¸c ®¬n kho¸ng. Cã thÓ chia qu¸ tr×nh hydrat hãa xi m¨ng thµnh 3 giai ®o¹n: - Giai ®o¹n ®Çu: Khi c¸c h¹t xi m¨ng tiÕp xóc víi n−íc, trªn bÒ mÆt tiÕp xóc ngay lËp tøc x¶y ra ph¶n øng hßa tan c¸c tinh thÓ kho¸ng khan n−íc vµ kÕt qu¶ lµm n−íc trë nªn b·o hßa bëi c¸c ion Ca2+, SO42-, OH-, K+… Khi ®ã l¹i x¶y ra qu¸ tr×nh kÕt tinh Ettringit, Ca(OH)2 lµm cho hµm l−îng c¸c ion nµy trong dung dÞch n−íc gi¶m ®i vµ c¸c kho¸ng xi m¨ng l¹i tiÕp tôc hßa tan ra. - Giai ®o¹n hai: ë giai ®o¹n nµy qu¸ tr×nh t¸ch c¸c tinh thÓ sè l−îng lín h¬n, ®©y chÝnh lµ giai ®o¹n k×m h·m qu¸ tr×nh hydrat hãa, sau ®ã 1 – 3h thËm chÝ cßn l©u h¬n th× c¸c tinh thÓ Ettringit, Ca(OH)2 lín lªn lµm ph¸ hñy líp vá hydrat hãa, do ®ã qu¸ tr×nh hydrat hãa l¹i t¨ng nhanh. Tïy theo møc ®é tÝch lòy s¶n phÈm míi mµ líp vá liªn tôc ®−îc hµn råi l¹i ph¸ vì, qu¸ tr×nh hydrat hãa liªn tôc bÞ k×m h·m råi l¹i t¨ng tèc. NÕu sau ®ã ®· hÕt SO42- mµ vÉn cßn d− C3AHx tù do th× trong c¸c kh«ng gian hÑp cã thÓ x¶y ra ph¶n øng t−¬ng t¸c cña Ettringit víi 14 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng hydro canxi aluminat t¹o thµnh hydro canxisunfo aluminat d¹ng monosunfo. Do ®ã hµm l−îng Ettringit gi¶m xuèng, hµm l−îng dung dÞch r¾n C4(A,F)H13 t¨ng lªn. - Giai ®o¹n cuèi cïng: §©y lµ giai ®o¹n kÕt thóc ®ãng r¾n, ë giai ®o¹n nµy tèc ®é hydrat hãa xi m¨ng phô thuéc vµo tèc ®é khuÕch t¸n cña c¸c ph©n tö n−íc qua líp vá dµy ®Æc ®Õn c¸c h¹t xi m¨ng ch−a hydrat hãa, giai ®o¹n nµy kÐo dµi thËm chÝ ®Õn 10 n¨m. ¾ Qu¸ tr×nh ®ãng r¾n cña xi m¨ng Poocl¨ng [3]. Cã nhiÒu thuyÕt kh¸c nhau gi¶i thÝch qu¸ tr×nh ®ãng r¾n cña c¸c chÊt kÕt dÝnh, nh−ng tæng hîp cña c¸c quan ®iÓm nµy chÝnh lµ thuyÕt cña A.A.Baicov, theo thuyÕt nµy, qu¸ tr×nh ®ãng r¾n xi m¨ng chia lµm 3 giai ®o¹n: - Giai ®o¹n chuÈn bÞ: Khi xi m¨ng trén víi n−íc th× sÏ x¶y ra c¸c ph¶n øng hãa häc t¹o thµnh c¸c s¶n phÈm nh− hydrosilicat canxi, hydroaluminat canxi…Qu¸ tr×nh hydrat hãa x¶y ra hÕt líp nµy ®Õn líp kh¸c cho ®Õn khi m«i tr−êng b·o hßa hoµn toµn c¸c s¶n phÈm th× chuyÓn sang giai ®o¹n keo hãa. C¸c h¹t xi m¨ng d−íi t¸c dông cña n−íc t¹o thµnh dung dÞch qu¸ b·o hßa tõ ®ã t¸ch ra c¸c khèi tinh thÓ d¹ng gel. Kho¶ng trèng gi÷a c¸c h¹t ®−îc lÊp ®Çy bëi dung dÞch n−íc cña c¸c chÊt ®iÖn ly, c¸c tinh thÓ Ca(OH)2 vµ Ettringit. ë phÇn ngoµi líp vá, ®Æc biÖt lµ kho¶ng trèng gi÷a c¸c h¹t, c¸c tinh thÓ nhá ph¸t triªn s¾p xÕp tèt vµ ë phÇn cßn l¹i cña líp vá th× c¸c s¶n phÈm hydrat hãa t¸ch ra ë tr¹ng th¸i vi tinh thÓ. - Giai ®o¹n keo hãa: C¸c vi tinh thÓ tiÕp xóc víi nhau t¹o thµnh c¸c ®iÓm tiÕp xóc keo tô vµ tiÕp xóc kÕt tinh, trong giai ®o¹n nµy hå xi m¨ng vÉn dÎo nh−ng ®é linh ®éng ®· gi¶m dÇn, n−íc tù do mét phÇn chuyÓn thµnh n−íc liªn kÕt hãa häc. Xi m¨ng bÞ ninh kÕt nh−ng ch−a cã c−êng ®é. 15 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng C¸c h¹t xi m¨ng riªng lÎ nèi víi nhau qua líp n−íc trung gian thµnh l−íi kh«ng gian xèp nhê lùc Vander Wall cña c¸c ph©n tö liªn kÕt täa thµnh cÊu tróc keo tô cña hå xi m¨ng. - Giai ®o¹n ®ãng r¾n: Lµ thêi kú c¸c h¹t gel mÊt dÇn n−íc vµ xÝt chÆt l¹i víi nhau ®Ó cho c−êng ®é. C¸c gel mÊt n−íc nµy chuyÓn thµnh c¸c mÇm kÕt tinh, theo thêi gian c¸c mÇm kÕt tinh lín lªn thµnh c¸c tinh thÓ kÌm theo sù ph¸t triÓn c−êng ®é. Khung cÊu tróc tinh thÓ ®−îc t¹o thµnh chèng l¹i sù suy gi¶m thÓ tÝch cña ®¸ xi m¨ng cøng, mÆc dï c¸c ph¶n øng hãa häc vÉn x¶y ra vµ thÓ tÝch cña c¸c tinh thÓ s¶n phÈm kh«ng ngõng t¨ng lªn lµm ®iÒn ®Çy c¸c lç xèp trong cÊu tróc vµ lµm t¨ng ®é chÆt cña ®¸ xi m¨ng. Khi khèi vËt liÖu kÕt tinh hoµn toµn lµ kÕt thóc qu¸ tr×nh ®ãng r¾n vµ cho c−êng ®é vÜnh cöu. 1.2.3 Qu¸ tr×nh hydrat hãa xi m¨ng khi cã mÆt phô gia kho¸ng [3] Nh×n chung, khi thªm phô gia kho¸ng cho xi m¨ng, th−êng cã ba t¸c ®éng cña phô gia kho¸ng ®Õn qu¸ tr×nh hydrat hãa xi m¨ng vµ cÊu tróc ®¸ xi m¨ng, ®ã lµ: hiÖu øng “pha lo·ng”, hiÖu øng thay ®æi ph©n bè cì h¹t- ®©y lµ hai ¶nh h−ëng trùc tiÕp khi thay thÕ xi m¨ng b»ng bét phô gia. ¶nh h−ëng thø ba lµ t¹o mÇm kÕt tinh, ®©y lµ hiÖu øng quan träng cña phô gia kho¸ng siªu mÞn. ¾ HiÖu øng “pha lo·ng”: t−¬ng ®−¬ng víi viÖc t¨ng tØ lÖ n−íc: xi m¨ng (ký hiÖu P), t¨ng P ®ång nghÜa víi viÖc gi¶m l−îng xi m¨ng. Tuy nhiªn, khi gi¶m l−îng xi m¨ng sÏ lµm gi¶m l−îng xi m¨ng hydrat . ¾ HiÖu øng ph©n bè cì h¹t: phô thuéc vµo ®é mÞn vµ hµm l−îng phô gia kho¸ng, cã ¶nh h−ëng ®Õn sù thay ®æi c¸c lç xèp bªn trong cña ®¸ xi m¨ng. 16 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng ¾ ¶nh h−ëng t¹o mÇm kÕt tinh dÞ thÓ: ®©y lµ mét qu¸ tr×nh vËt lý, theo h−íng ¶nh h−ëng ®Õn c¸c qu¸ tr×nh hãa häc cña sù hydrat hãa xi m¨ng. Nã liªn quan ®Õn sù t¹o mÇm cña hîp chÊt hydrat trªn c¸c h¹t phô gia kho¸ng. HiÖu øng nµy phô thuéc vµo: ®é mÞn cña h¹t phô gia kho¸ng, hµm l−îng phô gia kho¸ng sö dông vµ b¶n chÊt cña phô gia kho¸ng. Khi sö dông phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh th× qu¸ tr×nh hydrat hãa cã sù thay ®æi so víi xi m¨ng gèc, sù thay ®æi nµy phô thuéc vµo lo¹i vµ l−îng phô gia. VÝ dô: ®èi víi xØ h¹t lß cao cã tÝnh chÊt thñy lùc tiÒm tµng, do ®ã ®−îc xem lµ mét chÊt ho¹t ®éng. Tro bay lo¹i F cã hµm l−îng s¾t cao cã ®Æc tÝnh poozolan, silicafum, phô gia ho¹t tÝnh poozolan tù nhiªn. ¾ Qu¸ tr×nh hydrat hãa vµ ®ãng r¾n cña xi m¨ng poãc l¨ng cã phô gia ®¸ v«i [3] Sù hydrat hãa xi m¨ng khi cã mÆt ®ång thêi SO42- vµ CO32Tr−íc ®©y coi ®¸ v«i lµ phô gia tr¬ lóc nghiÒn lÉn víi clinke, sau nµy nhiÒu nghiªn cøu ®· ®i ®Õn kÕt luËn: cacbonat pha vµo lóc nghiÒn xi m¨ng chØ tr¬ ®èi víi kho¸ng silicat nh−ng cã kh¶ n¨ng ph¶n øng víi kho¸ng C3A vµ C4AF ®Ó t¹o nªn hîp chÊt míi mµ nh©n lµ cacbonat: hydro cacboaluminat, cã thÓ lµ tricacbonat C3A.3CaCO3.32H2O d¹ng h×nh kim vµ monocacbonat C3A.CaCO3.12 H2O d¹ng h×nh tÊm 6 c¹nh . ë ®iÒu kiÖn tæng qu¸t nhÊt, víi xi m¨ng cã chøa th¹ch cao, C3A sÏ ph¶n øng víi CaSO4 ®Ó t¹o ra Ettringit, ë tèc ®é chËm h¬n C4AF còng sÏ ph¶n øng t¹o ra pha C3(A,F).3 CaSO4.32 H2O nh− ®· nãi ë trªn. Hîp chÊt nµy cã sù thay thÕ Fe2O3 cho Al2O3 vµ khã ph©n biÖt ®−îc víi d¹ng enttringit tinh khiÕt. TiÕp theo ®ã, cïng víi sù t¨ng lªn hµm l−îng c¸c hîp chÊt hydro aluminat vµ hydro ferrit, trong khi sù cung cÊp sunphat kh«ng cßn, pha trisunpho sÏ chuyÓn ®æi dÇn sang pha monosunpho. Theo Ramachandran ph¶n øng gi÷a C3A vµ th¹ch cao t¹o ra ettringit ®−îc thóc ®Èy bëi sù cã mÆt cña phô gia canxi cacbonat, vµ sù chuyÓn ®æi ettringit sang d¹ng monosunpho aluminat còng ®−îc thóc ®Èy bëi canxi 17 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng cacbonat, ®iÒu nµy cã thÓ cho thÊy r»ng ettringit, monosunpho aluminat vµ monocacbo aluminat cïng tån t¹i. Theo E.Sakai vµ M.Daimon, t¸c ®éng cô thÓ cña bét ®¸ v«i ®Õn qu¸ tr×nh hydrat hãa cña hÖ C3A - CaSO4.2 H2O CaCO3, x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p R¬nghen ®Þnh l−îng ®· chØ ra s¶n phÈm thñy hãa chñ yÕu hÖ trªn lµ pha gel chøa SO42- vµ CO32- hîp chÊt d¹ng (C3A.x CaSO4.y CaCO3.Hn), gåm ettringit, monosunpho, monocacbo vµ hemicacbo. Thµnh phÇn cña pha gel nµy C3A.x CaSO4.y CaCO3.Hn thay ®æi theo thêi gian. Khi th¹ch cao ph¶n øng hÕt, tèc ®é ph¶n øng cña bét ®¸ v«i t¨ng lªn ®ét ngét, v× ban ®Çu sù hydrat cña C3A bÞ khèng chÕ bëi CaSO4 do sù t¹o thµnh c¸c gel chøa SO42-, khi cã mÆt ®¸ v«i, sÏ h×nh thµnh nªn gel chøa SO42- vµ CO32- trªn bÒ mÆt h¹t C3A gi¶i phãng SO42-, ®ång thêi ®¸ v«i trong giai ®o¹n nµy ®ãng vai trß lµ mÇm kÕt tinh cho monocacbonat. C¬ chÕ ph¶n øng cña hÖ C3A-CaSO4.2 H2O-CaCO3 ®−îc kh¸i qu¸t nh− sau 1. §Çu tiªn C3A ph¶n øng víi SO42- t¹o thµnh gel chøa SO42- vµ CO32- vµ monosunphat. 2. TiÕp ®ã, CaCO3 ph¶n øng víi gel chøa SO42- - vµ CO32- h×nh thµnh monosunphat, monocacbonat hoÆc hemicacbonat. Khi ®ã SO42- ®−îc gi¶i phãng tõ gel chøa SO42- - vµ monosuphat. 3. Trong giai ®o¹n kÕt thóc, ion SO42- ph¶n øng víi gel chøa SO42- cßn d− l¹i vµ monosunphat t¹o thµnh ettringit thø sinh. Tuy nhiªn hiÖn t−îng h×nh thµnh ettringit thø sinh kh«ng x¶y ra khi sö dông phô gia ®¸ v«i siªu mÞn. Ngoµi ra hydro cacbo aluminat còng t¹o thµnh khi s¶n phÈm hydrat hãa cña C3A t¸c dông víi ion CO32-. S¶n phÈm hydrat cña C3A tïy theo ®iÒu kiÖn ph¶n øng mµ s¶n phÈm cã thÓ lµ Ca(OH)2, Al(OH)3, C2AH8, CAH10, C4AH13-19 vµ C3AH6. Trong ®ã C4AH13-19 t¸c dông víi ion CO32- t¹o thµnh hydro cacboaluminat cã hµm l−îng CaCO3 tõ ¼ ÷3, hîp chÊt cã d¹ng C3A.( ¼ ÷3) CaCO3.xH2O. Khi hµm l−îng cacbonat nhá, tinh thÓ cã d¹ng tÊm lôc gi¸c, ë d¹ng tricacbonat (C3A.3CaCO3.31H2O) tinh thÓ d¹ng h×nh kim. 18 LuËn v¨n th¹c sÜ TrÇn Hång D−¬ng MÆt kh¸c cacbonat t−¬ng t¸c víi Ca(OH)2 t¹o thµnh hydro cacbohydroxit canxi (CaCO3.n Ca(OH)2.xH2O) t¹o cho xi m¨ng cã t¸ch dông ®ãng r¾n nhanh vµ ph¸t triÓn c−êng ®é cao [1]. T¸c ®éng cña ®¸ v«i ®Õn qu¸ tr×nh hydrat hãa xi m¨ng cßn ®−îc thÓ hiÖn ë sù thóc ®Èy qu¸ tr×nh hydrat hãa kho¸ng C3S. Còng gièng nh− c¸c lo¹i phô gia kh¸c, ®Çu tiªn ®¸ v«i cã vai trß lµ t¸c nh©n “pha lo·ng”. C¸c h¹t ®¸ v«i ph©n c¸ch h¹t xi m¨ng trong hÖ xi m¨ng – n−íc, lµm gi¶m ®é nhít cña hå xi m¨ng, t¨ng kh«ng gian sù kÕt tinh c¸c CSH(B). MÆt kh¸c, Ca(OH)2 −u tiªn kÕt tinh trªn bÒ mÆt h¹t ®¸ v«i, lµm chuyÓn dÞch cÇn b»ng hãa häc cña ph¶n øng C3S víi H2O. Sù h×nh thµnh cÊu tróc ®¸ xi m¨ng khi cã mÆt Cacbonat Vai trß ho¹t tÝnh t¹o cÊu tróc cña c¸c h¹t cacbonat mÞn trong ®¸ xi m¨ng tr−íc tiªn ®−îc x¸c ®Þnh bëi liªn kÕt hãa häc cacbonat canxi vµ magie víi c¸c s¶n phÈm thñy hãa c¸c pha chøa alumin trong clanhke, t−¬ng t¸c hãa häc nµy x¶y ra thuËn lîi (xÐt tõ khÝa c¹nh tÝnh chÊt c¬ lý vµ tÝnh chÊt xi m¨ng) cïng víi sù thay ®æi bÒ mÆt vµ tÝnh æn ®Þnh cña c¸c tinh thÓ hydrat h×nh thµnh. Trªn biÓu ®å R¬nghen cña c¸c mÉu thñy hãa tõ C3A vµ C4AF, còng nh− tõ c¸c hçn hîp cña chóng víi canxi vµ magie cacbonat cho thÊy t¹i c¸c peak cña C3AH6 cã c¸c peak cña C4AHx vµ tæ hîp liªn kÕt 3CaO.Al2O3.CaCO3.11H2O. Hydro monocacboaluminat kÕt tinh ë d¹ng tÊm tinh thÓ hecxagonal, c¸c tinh thÓ nµy t¨ng nhanh vÒ kich th−íc vµ chuyÓn hãa thµnh c¸c tæ hîp liªn tinh liªn kÕt chÆt chÏ víi nhau [2]. PhÇn lín c¸c tinh thÓ nµy h×nh th¸nh tËp hîp d¹ng sîi dµy ®Æc vµ tËp trung thµnh vïng râ trªn bÒ mÆt cña c¸c h¹t cacbonat, do vËy b¶o ®¶m sù t¨ng c−êng ®é liªn kÕt c¸c thµnh phÇn cña ®¸ xi m¨ng. Hydro monocacboaluminat vµ hecxagonal hydro aluminat canxi ®−îc quan s¸t thÊy trong ®¸ xi m¨ng vµ bª t«ng ®ãng r¾n l©u trong ®iÒu kiÖn b×nh th−êng. Khi ch−ng hÊp cã thÓ x¶y ra sù ph©n hñy hydro monocacboaluminat canxi thµnh C3AH6 vµ CaCO3. 19