Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay - Cmc đến tính chất của xi măng

MỤC LỤC

 

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 : TỔNG QUAN 2

1.1. Giới thiệu chung về xi măng pooclăng 2

1.1.1.Khái niệm về xi măng pooclăng 2

1.1.2.Thành phần của clinker pooclăng 2

1.1.2.1. Khái niệm về clinker xi măng ) 2

1.1.2.2.Thành phần hóa học 2

1.2.3.Thành phần pha. 2

1.2. Phản ứng thủy hóa của xi măng) 3

1.2.1. Sự hydrat hóa của C3S (alit) 3

1.2.2. Sự hydrat hóa của C2S (Belit) 4

1.2.3. Sự hydrat hóa của C3A (canxi aluminat). 4

1.2.4. Sự hydrat hóa của C4AF 4

1.3. Quá trình hình thành và tính chất cơ lý của đá xi măng 4

1.3.1. Định nghĩa 4

1.3.2. Các tính chất cơ lý của xi măng 6

1.3.2.1. Độ mịn của xi măng 6

1.3.2.2.Lượng nước tiêu chuẩn 6

1.3.2.3. Thời gian ninh kết của xi măng 6

1.3.2.4. Độ ổn định thể tích của đá xi măng 7

1.3.2.5. Cường độ của xi măng (hay mác xi măng) 7

1.3.2.6. Độ rỗng đá xi măng 9

1.4. Vai trò của phụ gia xi măng 10

1.4.1. Định nghĩa về phụ gia xi măng 10

1.4.2. Tính chất của phụ gia xi măng 10

1.4.3. Một số loại phụ thường được sử dụng 11

1.4.3.1. Phụ gia hoạt tính puzơlan 11

1.4.3.2. Phụ gia siêu mịn 12

1.4.3.3. Phụ gia hóa dẻo 13

1.4.3.4. Phụ gia đóng rắn nhanh 13

1.4.3.5. Phụ gia chống ăn mòn cốt thép trong bêtông 14

1.4.3.6. Phụ gia tro bay 14

1.4.3.7. Phụ gia CMC 15

Chương 2 : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1. Hóa chất và dụng cụ 17

2.1.1. Hóa chất 17

2.1.2. Dụng cụ 17

2.2. Xác định thành phần hoá học và độ hoạt tính của tro bay 17

2.2.1. Xác định thành phần pha của tro bay 17

2.2.2. Xác định hoạt tính của phụ gia tro bay 17

2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến tính chất của vữa xi măng Hoàng Thạch. 17

2.3.1. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu 17

2.3.2. Xác định độ dẻo của hồ xi măng 18

2.3.2.1. Nguyên tắc 18

2.3.2.2. Phương pháp tiến hành 18

2.3.3. Xác định lượng nước tiêu chuẩn 19

2.3.4. Xác định thời gian đông kết 20

2.3.4.1. Nguyên tắc 20

2.3.4.2. Tiến hành thí nghiệm 20

2.3.5. Xác định cường độ kháng nén 21

2.3.5.1. Quá trình tạo mẫu 21

2.3.5.2. Tiến hành thí nghiệm 22

2.3.6. Xác định độ hút nước bão hòa 24

2.3.6.1. Chuẩn bị mẫu 24

2.3.6.2. Tiến hành thí nghiệm 24

2.3.7. Phương pháp XRD 25

2.3.8. Phương pháp kính hiện vi điện tử quét (SEM) 27

Chương 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

3.1. Xác định thành phần hoá học của tro bay 29

3.2. Độ hoạt tính của tro bay 29

3.3. Kết quả thí nghiệm xác định lượng nước tiêu chuẩn 30

3.4. Kết quả xác định thời gian đông kết 34

3.5. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ kháng nén 35

3.6. Xác định độ hút nước bão hòa 39

3.7. Kết quả phân tích mẫu bằng phương pháp XRD 43

3.8. Kết quả phân tích mẫu bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 45

KẾT LUẬN CHUNG 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤ LỤC 50

 

 

DANH MỤC BẢNG

 

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của clinker: 2

Bảng 2.1: Phân loại hoạt tính của phụ gia theo độ hút vôi 16

Bảng 2.2: Mẫu thí nghiệm 17

Bảng 2.3: Mẫu xác định cường độ kháng nén 22

Bảng 3.1: Thành phần hoá học của tro bay: 29

Bảng 3.2: Độ hút vôi của phụ gia tro bay 29

Bảng 3.3: Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu chứa phụ gia tro bay 30

Bảng 3.5: Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu phụ gia hỗn hợp 32

Bảng 3.4: Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu chứa phụ gia CMC 31

Bảng 3.6: Thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết 34

Bảng 3.7: Cường độ kháng nén của mẫu chứa phụ gia tro bay 36

Bảng 3.8: Cường độ kháng nén của mẫu chứa phụ gia CMC 36

Bảng 3.9: Cường độ kháng nén của mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay +CMC 37

Bảng 3.10: Độ hút nước của mẫu chứa phụ gia tro bay 39

Bảng 3.11: Độ hút nước của mẫu chứa phụ gia CMC 41

Bảng 3.12: Độ hút nước của mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay + CMC. 42

Bảng 3.13: Kết quả phân tích XRD của mẫu nghiên cứu 43

 

 

DANH MỤC ĐỒ THỊ

 

Đồ thị 3.1: Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu chứa phụ gia tro bay. 31

Đồ thị 3.2: Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu phụ gia CMC. 32

Đồ thị 3.3 : Lượng nước tiêu chuẩn của mẫu chứa phụ gia hỗn hợp. 33

Đồ thị 3.4: Cường độ kháng nén của mẫu phụ gia chứa tro bay. 36

Đồ thị 3.5: Cường độ kháng nén của mẫu chứa phụ gia CMC. 37

Đồ thị 3.6: Cường độ kháng nén của mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay + CMC. 38

Đồ thị 3.7: Độ hút nước bão hòa của mẫu phụ gia chứa tro bay. 40

Đồ thị 3.8: độ hút nước bão hòa của mẫu chứa phụ gia CMC. 41

Đồ thị 3.9: Độ hút nước bão hòa của mẫu chứa phụ gia hỗn hợp tro bay +CMC. 42

 

 

DANH MỤC HÌNH VẼ

 

Hình 3.1: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng của mẫu M-0 ở 28 ngày. 45

Hình 3.2: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu được phóng to của mẫu 45

M-0 ở 28 ngày. 45

Hình 3.3: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt đá xi măng của mẫu M- 9 ở 28 ngày. 46

Hình 3.4: Ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt mẫu được phóng to của mẫu 46

M-9 ở 28 ngày. 46

Hình 3.5: Giản đồ XRD mẫu M0 – 7 ngày. 50

Hình 3.6: Giản đồ XRD mẫu M0 – 56 ngày. 51

Hình 3.7: Giản đồ XRD mẫu M1 – 7 ngày. 52

Hình 3.8: Giản đồ XRD mẫu M1 – 28 ngày. 53

Hình 3.9: Giản đồ XRD mẫu M1 – 56 ngày. 54

Hình 3.10: Giản đồ XRD mẫu M5 – 7 ngày. 55

Hình 3.11: Giản đồ XRD mẫu M5 – 28 ngày. 56

Hình 3.12: Giản đồ XRD mẫu M5 – 56 ngày. 57

Hình 3.13: Giản đồ XRD mẫu M9 – 7 ngày. 58

Hình 3.14: Giản đồ XRD mẫu M9 – 28 ngày. 59

Hình 3.15: Giản đồ XRD mẫu M9 – 56 ngày. 60

 

 

doc75 trang | Chia sẻ: mimhthuy20 | Ngày: 22/09/2020 | Lượt xem: 97 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hỗn hợp tro bay - Cmc đến tính chất của xi măng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
+ Giảm phản ứng hóa học của cốt liệu kiềm. + Tăng độ đặc chắn, tính chống thấm, tính bền của bê tông ở trong nước và trong đất có tính chất ăn mòn. + Trước khi sử dụng thì puzơlan cần phải được gia nhiệt và nghiền mịn để tăng hoạt tính. Tuy nhiên puzơlan có thể kéo dài thời gian đông kết, làm chậm sự phát triển cường độ bêtông ở tuổi ban đầu 3-7 ngày, nhưng cuờng độ bêtông ở tuổi 28 ngày vẫn đạt và thậm chí còn vượt bêtông không chứa puzơlan. + Giảm nhiệt thủy hóa nên thích hợp với bêtông khối lớn. + Giảm lượng nước trộn hoặc tăng tính dễ đổ Phụ gia trộn hỗn hợp hay có thể được nghiền riêng thành bột mịn để pha vào bêtông và vữa trước khi trộn. Xỉ hạt lò cao thường được nghiền mịn hơn xi măng, tỷ diện của nó lớn hơn 3500cm2/g, có khi tới 5000cm2/g, xỉ càng mịn hoạt tính càng tăng. 1.4.3.2. Phụ gia siêu mịn Phụ gia siêu mịn là loại phụ gia có kích thước cấp hạt bé hơn rất nhiều so với cấp hạt của xi măng. Nó có tác dụng lấp đầy các hốc trống trong bêtông, làm tăng chất lượng bê tông. Phụ gia siêu mịn có hai loại: siêu mịn trơ và siêu mịn hoạt tính. *Phụ gia siêu mịn trơ: chỉ có tác dụng bịt kín, lấp đầy các lỗ trống, mao quản, làm tăng độ chắc đặc và giảm độ thấm của bê tông. Một số phụ gia siêu mịn trơ thường dùng là CaCO3 siêu mịn, silic tinh thể. *Phụ gia siêu mịn hoạt tính: là loại phụ gia vừa có cấp hạt bé hơn nhiều cấp hạt ximăng, vừa có tác dụng như phụ gia siêu mịn trơ, vừa có chức năng phản ứng với CaO, Ca(OH)2 trong bê tông để tạo thành các sản phẩm có tính kết dính, trong đó chủ yếu có oxit silic ( SiO2) và oxit nhôm (Al2O3) hoạt tính. Ví dụ: oxit silic hoạt tính có thể xảy ra phản ứng sau: 2SiO2 + 3Ca(OH)2 = 3CaO.2SiO2.3H2O 3CaO.2SiO2.3H2O là pha C-S-H đóng vai trò là chất kết dính trong vật liệu. Do đó phụ gia siêu mịn hoạt tính làm tăng chất lượng bê tông đáng kể. Các loại phụ gia siêu mịn hoạt tính hay dùng là tro trấu, tro bay, muội silic (silicafume), xỉ lò cao, metacaolanh dạng hạt nghiền siêu mịn. 1.4.3.3. Phụ gia hóa dẻo Chiếm vị trí chủ đạo trong số phụ gia hóa học, được sử dụng trong công nghệ bêtông. Tác dụng của phụ gia dẻo, siêu dẻo được giải thích như sau: bề mặt các hạt xi măng còn dư điện tích chưa bão hòa, do đó các hạt xi măng có xu hướng dính kết lại với nhau khi tiếp xúc với chất lỏng phân cực như nước làm giảm tính lưu biến của vữa. Muốn hạn chế sự kết dính các hạt xi măng lại với nhau người ta sử dụng các loại polime tan. Polyme bị hấp thụ lên bề mặt hạt xi măng làm cho nó bị phân tán dễ dàng trong môi trường nước và không bị kết dính lại với nhau. Do đó mặc dầu dùng ít nước nhưng vữa vẫn có độ lưu biến cao. Các hạt xi măng trượt dễ dàng trong vữa trong quá trình hydrat hóa và sắp xếp đặc xít với nhau khi có lực nén. Polyme nằm giữa các hạt xi măng sẽ sát nhập với sản phẩm hydrat hóa tạo thành khối bêtông chắc đặc. 1.4.3.4. Phụ gia đóng rắn nhanh Hỗn hợp nitrit, canxi clorua (CaCl2), natri clorua((NaCl), các muối này khi tan phân li ra các cation và anion thúc đẩy đóng rắn của xi măng và khả năng ức chế ăn mòn của canxi nitrit nên làm giảm một phần ăn mòn trong cốt thép. Canxi clorua (CaCl2) là phụ gia có tác dụng mạnh nhất trong các loại phụ gia đông rắn nhanh. Loại này có chứa clo (Cl-) ăn mòn cốt thép. Vì vậy liều lượng sử dụng phụ gia này trong bê tông cốt thép không quá 2%, không được sử dụng chúng trong các kết cấu thành mỏng, dự ứng lực, làm việc ở điều kiện không thuận lợi. 1.4.3.5. Phụ gia chống ăn mòn cốt thép trong bêtông Để bảo vệ cốt thép chống lại các tác nhân ăn mòn người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như phủ cốt thép, tăng khả năng chống thấm cho bê tông, tăng chiều dày lớp bêtông, dùng dòng điện ngoài Một biện pháp thông dụng nữa là sử dụng các phụ gia ức chế quá trình ăn mòn như canxi nitrit. 1.4.3.6. Phụ gia tro bay Tro bay là một puzơlan nhân tạo lấy từ chất lắng đọng trong quá trình cháy của than chưa hết. Nó được thu lượm bằng máy tách cơ khí hay máy tách tĩnh điện từ ống khói nhà máy nhiệt điện mà sử dụng than nghiền làm nhiên liệu. Là một vật liệu rất mịn chủ yếu là các hạt thủy tinh nhỏ hình cầu. Loại vật liệu này một thời đã được coi là rác thải khó xử lí và khó phân hủy, nhưng hiện nay nó được coi là vật liệu có giá trị cao khi sử dụng kết hợp như là một phụ gia. Tro bay thu được từ nhà máy tách khí xoáy có kích thước hạt tương đối lớn, trong khi đó tro bay thu được từ tấm hút tĩnh điện thì khá mịn và có tỉ diện bề mặt tương đối lớn 3000-5000 cm2/g. Vì vậy tro bay có cỡ hạt mịn hơn xi măng, thành phần chính là: SiO2, Al2O3, CaO, MgO, SO3 . Các đặc trưng quan trọng nhất trong việc sử dụng phụ gia là hàm lượng cacbon phải thấp và SiO2 phải ở dạng bột mịn và rời rạc. *Ưu điểm của việc sử dụng tro bay: + Do kĩ thuật nghiền siêu mịn, mà lấp đầy các lỗ trống mao quản làm tăng độ chắc đặc cho đá xi măng. + Khả năng hoạt tính của phụ gia đã làm giảm lượng Ca(OH)2 dễ hòa tan trong xi măng và tạo thành gel C-S-H có khả năng rắn chắc: 2SiO2 + 3Ca(OH)2 = 3CaO.2SiO2.3H2O + Khắc phục đáng kể hiện tượng xâm thực của môi trường nước biển chứa Cl- ăn mòn mạnh cốt thép và gây phá hủy công trình. * Với những ưu điểm khi sử dụng phụ gia tro bay được nêu trên vì vậy hiện nay nhiều nước trên thế giới đã sử dụng tro bay của các nhà máy nhiệt điện để làm phụ gia cho xi măng để sản xuất xi măng hỗn hợp PCB được đưa ra ở bảng sau: Các nước Tỉ lệ % tro bay trong hỗn hợp xi măng Malaisia 6 – 50 Philipphin < 40 Trung Quốc 15 –50 Hàn Quốc 5 – 30 Nhật Bản 5 – 30 Châu Âu < 55 Việt Nam 10 – 40 1.4.3.7. Phụ gia CMC CMC (carboxymethyl cellulose, một dẫn xuất của cellulose với acid chloroacetic) là một polymer, là dẫn xuất cellulose với các nhóm carboxymethyl (-CH2COOH) liên kết với một số nhóm hydroxyl của các glucopyranose monomer tạo nên khung sườn cellulose, nó thường được sử dụng dưới dạng muối natri carboxymethyl cellulose. Dạng natri carboxymethyl cellulose có công thức phân tử là: [C6H7O2(OH)x(OCH2COONa)y]n Trong đó:n là mức độ trùng hợp. y là mức độ thay thế.  x = 1.50-2.80. y = 0.20-1.50. x + y = 3.0 Đơn vị cấu trúc với mức độ thay thế 0.20 là 178.14 đvC. Đơn vị cấu trúc với mức độ thay thế 1.50 là 282.18 đvC. Phân tử kích thước lớn khoảng 17.000 đvC (n khoảng 100). *Tính chất: Là chế phẩm ở dạng bột trắng, hơi vàng, hầu như không mùi hạt hút ẩm. CMC tạo dung dịch dạng keo với nước, không hòa tan trong ethanol. Phân tử ngắn hơn so với cenllulose. Dễ tan trong nước và rượu. Ở pH < 3 CMC bị kết tủa. Độ nhớt CMC giảm khi nhiệt độ tăng và ngược lại. CMC tan hầu hết trong nước lạnh và được sử dụng chủ yếu để kiểm soát độ nhớt mà không tạo gel (ngay cả khi có mặt ion Ca2+). Khi tan trong nước tạo ra những nhóm có cực -COO- ,OH-. Các gốc có cực này phản ứng với pha C3A tạo hợp chất phức : 2-COOH +C3A 2(-COO-)Al-OH *Lợi ích khi sử dụng phụ gia CMC: +Tăng cường độ nhớt cho xi măng. +Khống chế độ sụt áp hỗn hợp bê tông. Chương 2 : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Hóa chất và dụng cụ 2.1.1. Hóa chất + Xi măng Hoàng Thạch. + Phụ gia tro bay Phả Lại do công ty cổ phần Sông Đà Cao Cường cung cấp. + Phụ gia carboxyl methyl cellulose (CMC) dạng công nghiệp. + Axeton. 2.1.2. Dụng cụ + Rây. + Cối thủy tinh. + Lò sấy. + Chảo. + Bay. + Kim vica. + Ép khuôn. +Khuôn tạo mẫu 5cmx5cmx5cm. + Máy đo cường độ kháng nén. + Máy phân tích nhiễu xạ tia X. 2.2. Xác định thành phần hoá học và độ hoạt tính của tro bay 2.2.1. Xác định thành phần pha của tro bay Chuẩn bị mẫu tro bay đã được nghiền mịn. 2.2.2. Xác định hoạt tính của phụ gia tro bay Mẫu tro bay được xác định bằng phương pháp độ hút vôi theo phương pháp nhanh. Phương pháp xác định độ hút vôi là phương pháp hóa học để xác định hoạt tính của phụ gia khoáng hoạt tính. Cơ sở của phương pháp là phản ứng của SiO2 hoạt tính với Ca(OH)2. Độ hút vôi được tính bằng số mgCaO hấp thụ trên 1 gam phụ gia hoạt tính. Có hai phương pháp xác định độ hút vôi là phương pháp nhanh và phương pháp chậm. Phương pháp nhanh: Cân chính xác 1 gam mẫu đã sấy khô ở 1000C cho vào bình nón có nút nhám sau đó cho vào bình 100ml dung dịch nước vôi bão hòa, lắc đều trong 1 phút, đặt vào tủ sấy giữ ở nhiệt độ 100- 1100 C. Sau 15 phút lắc một lần và 30 phút sau dùng pipet hút ra 50 ml dung dịch, tránh làm vẩn đục dung dịch còn lại. Chuẩn độ dung dịch đó bằng HCl 0,1N dùng chỉ thị methyl da cam. Tiếp tục bổ sung 50ml nước vôi bão hòa vào bình chứa mẫu lắc đều trong một phút, đặt vào tủ sấy. Cứ như thế chuẩn độ khi nào đủ 15 lần thì thôi, cộng 15 lần này lại sẽ thu được độ hút vôi của phụ gia và đưa ra phân loại hoạt tính của phụ gia đó. Số mg CaO do 1 gam phụ gia hút sau lần chuẩn thứ nhất là : G1=V.ao –V.b1 Gn =(Van-1 + Vbn-1 )/2-Vbn an là số ml HCl 0.1N dùng để chuẩn độ 50ml nước vôi trong bn là số ml HCl 0.1N dùng để chuẩn độ 50ml dung dịch cho từng lần chuẩn. Phương pháp chậm: Dùng 1g mẫu đã sấy khô ở 1000C cho vào bình định mức có cổ nhám sau đó định mức đến 100ml bằng nước vôi bão hòa, lắc đều và để yên dung dịch trong vòng 24 giờ, đem ra lắc đều dung dịch. Sau 48 giờ dùng pipet hút ra 50 ml dung dịch và chuẩn độ bằng HCl 0.1N dùng chỉ thị methyl da cam. Tiếp tục bổ sung 50 ml nước vôi bão hòa vào bình chứa mẫu lắc đều và để yên sau 24 giờ sau đó mang ra lắc lại. Tiến hành chuẩn độ cho đến khi chuẩn đủ 15 lần. Cộng tất cả 15 lần chuẩn ta thu được độ hút vôi của phụ gia và kết luận phân loại phụ gia. Bảng 2.1: Phân loại hoạt tính của phụ gia theo độ hút vôi Phân loại Đánh giá Độ hoạt tính yếu Từ 30-50 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính trung bình yếu Từ 50-70 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính trung bình Từ 70-100 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính mạnh Từ 100-150 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ Độ hoạt tính rất mạnh Từ >150 mg CaO /1g phụ gia hấp thụ 2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến tính chất của vữa xi măng Hoàng Thạch. + Xác định độ dẻo của vữa xi măng. + Xác định thời gian bắt đầu đông kết và kết thúc đông kết. +Xác định cường độ kháng nén. +Xác định độ hút nước bão hòa. +Xác định cấu trúc của vật liệu bằng phương pháp SEM, XRD. 2.3.1. Chuẩn bị mẫu nghiên cứu Mẫu được chuẩn bị với tỷ lệ phụ gia như bảng sau: Bảng 2.2: Mẫu thí nghiệm Mẫu Thành phần Phụ gia Tro bay (%) Thành phần phụ gia CMC (%) Thành phần hỗn hợp phụ gia (tro bay +CMC) (%) M-0 M-1 2 M-2 4 M-3 6 M-4 8 M-5 0.2 M-6 0.4 M-7 0.6 M-8 0.8 M-9 2+0.2 M-10 4+0.4 M-11 6+0.6 M-12 8+0.8 2.3.2. Xác định độ dẻo của hồ xi măng 2.3.2.1. Nguyên tắc Hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn là khi nó đạt khả năng cần thiết cản lại sự lún của một kim chuẩn. Mỗi một xi măng có một độ dẻo tiêu chuẩn nhất định tùy thuộc vào thành phần khoáng vật, độ mịn, hàm lượng phụ gia trộn, xi măng để lâu bị vón cục thì độ dẻo tiêu chuẩn cũng sẽ thay đổi. 2.3.2.2. Phương pháp tiến hành Dùng dụng cụ vika để xác định. Dụng cụ vika gồm: giá đứng, thanh chạy hình trụ làm bằng thép kim loại di chuyển tự do qua lỗ trượt. Muốn giữ thanh chạy ở độ cao cần thiết thì vặn vít. Trên thanh chạy có gắn kim để đo sự chuyển động của thanh chạy nhờ thước chia độ được gắn chặt vào giá. Mỗi vạch của thước dài 1mm. *Cách tiến hành: Gắn kim to vào dụng cụ Vika. Hạ kim to cho chạm tấm đế và chỉnh kim chỉ về số ″không″ trên thang chia vạch. Nhấc kim to lên vị trí chuẩn bị vận hành. Cân 500g xi măng, chính xác đến 1g. Cân lượng nước là 125 rồi đổ vào trong cối trộn hoặc dùng ống đong có vạch chia để đo lượng nước đổ vào chảo đã được lau khô. Đổ nước vào xi măng một cách cẩn thận để tránh thoát nước hoặc xi măng. Thời gian đổ không ít hơn 5 giây và không nhiều hơn 10 giây. Lấy thời điểm kết thúc đổ hồ xi măng là thời điểm ″không″, từ đó tính thời gian làm tiếp theo. Đổ nước xong dùng bay vun xi măng vào, trong 30 giây khi nước thấm hết vào xi măng dùng bay để trộn. Đầu tiên trộn nhẹ sau sát mạnh theo chiều chéo góc. Thời gian trộn và sát là 5 phút kể từ lúc đổ nước vào xi măng. Ngay sau khi trộn hồ xi măng xong dùng bay xúc một lượng xi măng đổ đầy vào khâu vika, lắc vành khăn và đập nhẹ tầm kim loại xuống mặt bàn từ 3-6 lần. Dùng dao đã lau sạch bằng vải ấm gạt miệng khâu và đặt ngay khâu vào dụng cụ vika tại vị trí đúng tâm dưới kim to. Hạ kim to từ từ cho đến khi nó tiếp xúc với mặt hồ. Giữ ở vị trí này từ 1 đến 2 giây. Thả nhanh bộ phận chuyển động để kim to lún thẳng đứng vào trung tâm hồ. Đọc số trên thang vạch khi kim to ngừng lún. Ghi lại số đọc, trị số đó biểu thị khoảng cách giữa đầu kim to với tấm đế. Ghi lại lượng nước của hồ tính theo phần trăm khối lượng xi măng. Lau sạch kim to ngay sau mỗi lần thử lún. Khi hồ xi măng đạt được khoảng cách giữa kim to với tấm đế là 6mm ± 1mm thì đó là lượng nước cho độ dẻo chuẩn, lấy chính xác đến 0,5%. Nếu chưa đạt thì phải lặp lại phép thử với hồ có khối lượng nước khác nhau cho tới khi hồ xi măng đạt được một khoảng cách giữa kim to với tấm đế là 6mm ± 1mm. 2.3.3. Xác định lượng nước tiêu chuẩn Cân 400g ximăng đã sàng qua sàng 0,63mm. Đong lượng nước bằng 27% hoặc 29% so với lượng ximăng. Cho lượng ximăng này vào chảo trộn đã lau ẩm, dùng bay moi thành hốc ở giữa, đổ lượng nước vào, sau 30 giây bắt đầu trộn theo kiểu dằn mạnh và giật lùi, thời gian trộn khoảng 5 phút. Trộn xong, dùng bay cho hồ ximăng vào khâu hình côn và cho một lần, ép sát vành khâu xuống mặt tấm kính rồi dập kính lên mặt bàn 5 – 6 cái. Dùng bay đã lau ẩm gạt cho ximăng bằng miệng khâu. Đặt khâu vào dụng cụ Vica. Hạ đầu kim Vica gát trên miệng vành khâu, điều chỉnh kim về chỉ số 40 hoặc 10, khoá chặt rồi di chuyển vành khâu sao cho kim ở ngay giữa vành khâu. Mở vít cho kim tự do cắm vào hồ ximăng. Sau 30 giây cố định kim và đọc giá trị. Nếu kim cắm cách đáy 5 – 7 mm thì đạt. Nếu không đạt thì phải trộn mẻ khác với lượng nước nhiều hơn hoặc ít đi 0,5%. 2.3.4. Xác định thời gian đông kết 2.3.4.1. Nguyên tắc Thời gian đông kết được xác định bằng cách quan sát độ lún sâu của một kim vào hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn cho đến khi nó đạt được giá trị quy định. 2.3.4.2. Tiến hành thí nghiệm Dùng dụng cụ vika nhưng thay kim nhỏ để xác định thời gian bắt đầu đông kết. Kim này làm bằng thép và có hình trụ thẳng với chiều dài hữu ích 50mm ± 1mm và đường kính 1,13mm ± 0,05mm. Tổng khối lượng của bộ phận chuyển động là 300g ± 1g. *Tiến hành thử thời gian bắt đầu đông kết theo trình tự sau: + Hiệu chỉnh dụng cụ Vika đã được gắn kim nhỏ bằng cách hạ thấp kim nhỏ cho đến tấm đế và chỉnh về số ″không″ trên thang vạch. Nâng kim lên tới vị trí sẵn sàng vận hành. + Đổ hồ có độ dẻo tiêu chuẩn vào đầy khâu Vika và gạt bằng mặt khâu. Đặt khâu đã có hồ và tấm đế vào phòng dưỡng hộ ẩm. Sau thời gian thích hợp chuyển khâu sang dụng cụ vika và đặt khâu ở vị trí dưới kim. + Hạ kim từ từ cho tới khi chạm vào hồ. Giữ nguyên vị trí này trong vòng 1 giây đến 2 giây để tránh vận tốc ban đầu hoặc gia tốc cưỡng bức của bộ phận chuyển động. Thả nhanh bộ phận chuyển động và để nó lún sâu vào trong hồ. Đọc thang số khi kim không còn xuyên nữa. + Ghi lại các trị số trên thang số, trị số này biểu thị khoảng cách giữa đầu kim và tấm đế. Đồng thời ghi lại thời gian từ điểm ″không″. + Lặp lại phép thử trên cùng một mẫu tại những vị trí cách nhau thích hợp, nghĩa là không nhỏ hơn 10mm kể từ rìa khâu hoặc từ lần trước đến lần sau. Lưu ý: +Thí nghiệm được lặp lại sau những khoảng thời gian thích hợp, cách nhau 10 phút. + Giữa các lần thả kim giữ mẫu trong phòng ẩm. + Lau sạch kim Vika ngay sau mỗi lần thả kim. + Ghi lại thời gian đo từ điểm ″không ″ khi khoảng cách giữa kim và đế đạt 4mm ± 1mm và lấy đó làm thời gian bắt đầu đông kết, lấy chính xác đến 5 phút. *Tiến hành thử thời gian kết thúc đông kết theo trình tự sau: + Lật úp khâu đã sử dụng ở phần xác định thời gian bắt đầu đông kết lên trên tấm đế của nó sao cho việc thử kết thúc đông kết được tiến hành ngay trên mặt của mẫu mà lúc đầu đã tiếp xúc tấm đế. + Lắp kim có gắn sẵn vòng nhỏ để dễ quan sát độ sâu nhỏ khi kim cắm xuống. + Cách đo tương tự như phần xác định thời gian bắt đầu đông kết. Khoảng thời gian giữa các lần thả kim cách nhau là 30 phút. + Ghi lại thời gian đo, chính xác đến 15 phút, từ điểm ″không″ vào lúc kim chỉ lún 0,5mm vào mẫu và coi đó là thời gian kết thúc đông kết của xi măng 2.3.5. Xác định cường độ kháng nén 2.3.5.1. Quá trình tạo mẫu Mẫu nghiên cứu được chuẩn bị với tỷ lệ phụ gia và tỷ lệ trộn phối liệu như trong bảng sau. Bảng 2.3: Mẫu xác định cường độ kháng nén Mẫu Xi măng Hoàng Thạch Phụ gia Tro bay Phụ gia CMC Phụ gia (tro bay+CMC) Cát vàng Khối lượng (g) Thành phần % Thành phần % Thành phần % Khối lượng (g) M-0 200 600 M-1 200 2 600 M-2 200 4 600 M-3 200 6 600 M-4 200 8 600 M-5 200 0.2 600 M-6 200 0.4 600 M-7 200 0.6 600 M-8 200 0.8 600 M-9 200 2 +0.2 600 M-10 200 4 +0.4 600 M-11 200 6+0.6 600 M-12 200 8+0.8 600 2.3.5.2. Tiến hành thí nghiệm *Chế tạo vữa: + Thành phần của vữa: Tỷ lệ khối lượng bao gồm một phần xi măng, ba phần cát tiêu chuẩn và một nửa phần là nước (tỷ lệ nước/xi măng =0.5). Mỗi mẻ cho ba mẫu thử sẽ gồm: 450g±2g xi măng, 1350g±5g cát và 225g±1g nước. + Định lượng mẻ trộn: Xi măng, cát, nước và thiết bị có cùng nhiệt độ phòng thí nghiệm . Xi măng và cát được cân bằng cân có độ chính xác đến ±1g. Khi thêm nước, dùng ống đong tự động 225ml, có độ chính xác đến ±1ml. + Trộn vữa: Đổ nước vào chảo, dùng bay trộn đều hỗn hợp. *Chế tạo mẫu thử : + Hình dáng và kích thước: Mẫu thử hình lập phương có kích thước 5cm x 5cm x 5cm. + Đúc mẫu: Tiến hành đúc mẫu ngay sau khi chuẩn bị xong vữa. Kẹp chặt khuôn và phễu vào bàn dằn. Dùng một xẻng nhỏ thích hợp, xúc một hoặc hai lần để rải lớp vữa đầu tiên cho mỗi ngăn khuôn sao cho mỗi ngăn trải thành hai lớp thì đầy (mỗi lần xúc khoảng 300g) và lấy trực tiếp từ máy trộn, dằn 60 cái rồi đổ thêm lớp vữa thứ hai. Dùng bay nhỏ dàn đều mặt vữa. Lèn chặt lớp vữa này bằng cách dằn thêm 60 cái. Nhấc khuôn khỏi bàn dằn. Tháo phễu ra. Gạt bỏ vữa thừa bằng thanh gạt kim loại. Gạt bỏ vữa thừa trên rìa khuôn. Đặt một tấm kính kích thước 210mm x185mm và dày 60mm lên khuôn. Cũng có thể dùng một tấm thép hoặc vật liệu không thấm khác có cùng kích thước. Ghi nhãn hoặc đánh dấu các khuôn để nhận biết mẫu. *Bảo dưỡng mẫu thử: Đặt ngay các khuôn đã được đánh dấu lên giá nằm ngang trong phòng không khí ẩm hoặc trong tủ. Hơi ẩm phải tiếp xúc được với các mặt bên của khuôn. Khuôn không được chồng chất lên nhau. *Tháo dỡ ván khuôn: Đối với các phép thử 24 giờ, việc tháo dỡ khuôn mẫu không được quá 20 phút trước khi mẫu được thử. Đối với các phép thử có tuổi mẫu thời gian lớn hơn 24 giờ, việc tháo dỡ khuôn tiến hành từ 20 giờ đến 24 giờ sau khi đổ khuôn. Việc tháo dỡ ván khuôn phải hết sức thận trọng. Chú thích: Việc tháo dỡ khuôn cũng có thể chậm lại 24 giờ nếu như vữa chưa có đủ cường độ yêu cầu để tránh hư hỏng mẫu. Cần ghi lại việc tháo khuôn muộn trong báo cáo thí nghiệm. Mẫu đã tháo khỏi khuôn và được chọn để thử 24 giờ ( hoặc vào 48 giờ nếu dỡ khuôn muộn), được phủ bằng khăn ẩm cho tới lúc thử. Đánh dấu các mẫu đã chọn để ngâm trong nước và tiện phân biệt mẫu sau này, đánh dấu bằng mực chịu nước hoặc bằng bút chì. *Bảo dưỡng trong nước: Các mẫu đã đánh dấu được nhận chìm ngay trong nước (để nằm ngang hoặc thẳng đứng, tuỳ theo cách nào thuận tiện) ở nhiệt độ 27± 2oC trong các bể chứa thích hợp. Nếu ngâm mẫu nằm ngang thì để các mặt thẳng đứng theo đúng hướng thẳng đứng và mặt gạt vữa lên trên. Đặt mẫu lên lưới không bị ăn mòn và cách xa nhau sao cho nước có thể vào được cả 6 mặt mẫu. Trong suốt thời gian ngâm mẫu, không lúc nào khoảng cách giữa các mẫu hay độ sâu của nước trên bề mặt mẫu lại nhỏ hơn 5mm. Ở mỗi bề mặt chứa, chỉ ngâm những mẫu xi măng cùng thành phần hoá học. Dùng nước máy để đổ đầy bể lần đầu và thỉnh thoảng thêm nước để giữ cho mực nước không thay đổi. Trong thời gian ngâm mẫu không cho phép thay hết nước. Lấy mẫu cần thử ở bất kì tuổi nào (ngoài 24 giờ hoặc 48 giờ khi tháo khuôn muộn) ra khỏi nước không được quá 15 phút trước khi tiến hành thử. Dùng vải ẩm phủ lên mẫu cho tới khi thử. 2.3.6. Xác định độ hút nước bão hòa 2.3.6.1. Chuẩn bị mẫu Chuẩn bị mẫu vữa xi măng theo tỷ lệ phần trăm trọng lượng như sau: Xi / Cát =1 / 3 Nước / xi = 0.5 Mẫu được tạo theo khuôn tạo mẫu 5cmx5cmx5cm. Tỷ lệ phụ gia được trộn theo tỷ lệ như trong bảng 3 ở trên. 2.3.6.2. Tiến hành thí nghiệm Vữa xi măng được đóng khuôn với tiêu chuẩn quy định, mẫu được đúc xong đem bảo dưỡng trong nước cất chờ đủ ngày tuổi: 7 ngày, 28 ngày, 56 ngày, 90 ngày, mẫu được làm khô, sấy đem đi xác định độ hút nước bằng cách ngâm mẫu vào trong nước ở điều kiện thường. Tính thời gian từ khi bắt đầu ngâm mẫu vào trong nước đến khi mẫu vữa ngấm no nước (thời gian bão hòa nước). Độ hút nước theo khối lượng M (%) được xác định thông qua khối lượng của mẫu ướt m1 (sau khi hút) và mẫu khô m2: M = x 100% 2.3.7. Phương pháp XRD Phương pháp nhiễu xạ tia X là một trong những phương pháp vật lý quan trọng và hiệu quả để nghiên cứu thành phần pha, cấu tạo, cấu trúc tinh thể. Qua phương pháp nhiễu xạ tia X xác định thành phần định tính (thành phần pha), hàm lượng các pha, cấu trúc hình học, các thông số mạng tinh thể, kích thước hạt trung bình và cả sự phân bố, vị trí các nguyên tử trong tinh thể. Khi chiếu tia X vào hỗn hợp mỗi pha trong hỗn hợp cho một vạch tương ứng nên trên giản đồ nhiễu xạ tia X tương ứng thu được một hệ vạch độc lập với nhau. Đem phân tích các vạch nhiễu xạ sẽ xác định được các pha có mặt trong mẫu. Cấu trúc hình học và thông số mạng tinh thể được xác định dựa vào vị trí góc của peak nhiễu xạ. Xét một chùm tia X có bước sóng  chiếu tới một tinh thể chất rắn dưới góc tới . Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, các mặt tinh thể sẽ cách nhau những khoảng đều đặn , đóng vai trò giống như các cách tử nhiễu xạ và tạo ra hiện tượng nhiễu xạ của các tia X. Hiện tượng các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn, tính tuần hoàn dẫn đến việc các mặt tinh thể đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ. Nếu ta quan sát các chùm tia tán xạ theo phương phản xạ (bằng góc tới) thì hiệu quang trình giữa các tia tán xạ trên các mặt là: Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thỏa mãn điều kiện: Trong đó, d là khoảng cách giữa các mặt nguyên tử phản xạ, θ là góc phản xạ, λ là bước sóng tia X và n là số bậc phản xạ. Tập hợp các cực đại nhiễu xạ Bragg dưới các góc 2θ khác nhau có thể ghi nhận bằng phim hay detector. Trên cơ sở đó phân tích các đặc trưng về cấu trúc tinh thể, độ đơn pha và nhiều thông số liên quan khác. Tia X được sinh ra khi chùm e- có vận tốc cao va chạm đột ngột với một tấm kim loại Cu. Ống phát tia X gồm 3 bộ phận chính: Nguồn cung cấp e, bộ phận phát cao áp để tăng tốc độ e, anot bằng kim loại. Hiệu điện thế giữa catot và anot: 3-5 kV. Tia X có bước sóng: λ= 10-100 nm. Nguồn phát tia X là một ống hình trụ, bên trong làm bằng gốm chịu nhiệt, thường bằng Cu, Ni, Cr, Fe. Chỉ có 5% tia đập vào bề mặt phát ra tia X, phần còn lại chuyển thành nhiệt năng. Vì vậy để đảm bảo cho máy hoạt động lâu bền phải có hệ thống làm mát bằng nước. Nguồn tia X mang năng lượng lớn, nên dễ làm già hóa detector. Cần phải che bớt bằng các khe thu tín hiệu nhỏ hơn, phù hợp với từng loại mẫu: + Mẫu kết tinh tốt: Đưa khe bình thường. + Mẫu kết tinh kém: Đưa khe rộng. Trong bản luận văn này, em sử dụng mẫu đã xác định độ dẻo của hồ xi măng cho vào túi nilong đựng mẫu để trong 7 ngày, 28 ngày, 56 ngày. Tất cả mẫu được để trong bình hút ẩm. Đến ngày tuổi trên mẫu được xử lý sao cho ngừng quá trình hydrat hóa bằng cách nghiền mịn, đem ngâm vào axeton, sau đó làm khô dưới máy áp suất thấp rồi mang đi chụp XRD trên máy D8 – Advance – Brucker – Đức (anot Cu, λ=1.504 A˚) tại khoa Hóa, trường Đại học KHTN – Đại học Quốc Gia Hà Nội. 2.3.8. Phương pháp kính hiện vi điện tử quét (SEM) Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM là một phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình dáng bề mặt vật liệu, hình thái cấu trúc (cung cấp thông tin về sự kết tinh, kích thước hạt, cho phép quan sát vi cấu trúc), thành phần cấu tạo. Ngoài ra ảnh SEM còn cung cấp thông tin về thành phần pha, sự tương tác và phân bố giữa các pha. Kính hiển vi điện tử quét (SEM – Scanning Electron Microscope) là một kỹ thuật phân tích cho phép sự tạo ảnh bề mặt mẫu với độ phân giải cao. Ở đây, một chum điện tử hẹp được quét đi quét lại bề mặt mẫu, bức xạ phát ra sau khi tương tác với mẫu sẽ được thu lại và phân tích, từ đó tạo ảnh biểu trưng hình thái cấu trúc của vật liệu. Kỹ thuật này được phát minh từ những năm 1940 của thế kỷ trước, thiết bị SEM thương mại đầu tiên được sản xuất tại Cambridge (Anh) năm 1965. Sau đó chúng được thay đổi cải tiến nhiều và trở thành một thiết bị thông dụng để nghiên cứu vật liệu. Việc phát điện tử trong thiết bị SEM sử dụng sung phóng điện tử phát xạ nhiệt hoặc phát xạ trường, sau đó tăng tốc cho chum điện tử. Thế tăng tốc của SEM thường đạt từ 10kV đến 50kV. Điện tử sau khi được tăng tốc sẽ hội tụ thành một chum hẹp (cỡ vài trăm A0 đến vài nm) nhờ hệ thống thấu kính từ, sau đó quét trên bề mặt mẫu nhờ lực quét tĩnh điện. Độ phân giải của SEM được xác định từ

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docluanvanthacsi_dinhdangword_56_0104_1869532.doc
Tài liệu liên quan