Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương VI

Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương VI: Xi măng cement, trình bày các nội dung chính: lịch sử hình thành và phát triển của xi măng pooclăng, phụ gia khoáng vật hoạt tính và phụ gia khoáng vật trơ, các loại xi măng khác. Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Xây dựng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương VI TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CHƯƠNG IV- XI MĂNG CEMENT CÁC NỘI DUNG CHÍNH 4-1. XI MĂNG POOCLĂNG Lịch sử hình thành và phát triển 4.1.1 Thành phần hóa học và thành phần khoáng vật của XM Po 4.1.2 Sản xuất xi măng Po 4.1.3 Quá trình đông kết và rắn chắc của XM Po 4.1.4 Thành phần và cấu trúc của đá xi măng 4.1.5 Tính chất các khoáng vật và các hệ số chất lượng xi măng 4.1.6 Các tính chất của XM Po 4.1.7 Xâm thực XM Po và biện pháp đề phòng 4.1.8 Sử dụng và bảo quản XM Po 4-2. PHỤ GIA 4.2.1 Phụ gia khoáng vật họat tính 4.2.2 Phụ gia khoáng vật trơ 4-3. CÁC LOẠI XI MĂNG KHÁC 4-1. XI MĂNG POOCLĂNG (TCVN2682-1999) PC40 Portland Cement 40MPa=40N/mm2 =400kG/cm2=400daN/cm2 XI MĂNG POOCLĂNG MÁC 40 HOẶC 400 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN  Xi măng pooclăng chính thức đi vào lịch sử vào ngày 21/10/1824 khi Joseph Aspdin được cấp bằng sáng chế cho sản phẩm mà ông sản xuất bằng cách nung hỗn hợp gồm 3 phần đá vôi và một phần đất sét, đó là một loại vật liệu rắn chắc có màu xám giống như loại đá ở đảo Portland thuộc miền Nam nước Anh, 20 năm sau, Isaac Charles Johnson đẩy thêm một bước nữa bằng cách nâng cao nhiệt độ nung tới mức làm nóng chảy một phần nguyên liệu trước khi kết khối thành “clinker”.  Xi măng là loại vật liệu kết dính rắn trong nước, với các ưu điểm: +) Rắn chắc nhanh, cường độ cao +) Nguyên liệu sản xuất có sẵn ở nhiều nơi, trữ lượng lớn. +) Khả năng chống cháy tốt  Từ khi ra đời đến nay, với sự phát triển, xi măng đã trở thành một loại vật liệu chủ yếu trong xây dựng cơ bản trên khắp thế giới. Vào năm 2010, sản lượng xi măng của thế giới ước đạt 3,3 tỉ tấn, trong đó 3 nước sản xuất xi măng nhiều nhất là Trung Quốc với 1,8 tỉ tấn, Ấn Độ 220 triệu tấn, Hoa kỳ 63,5 triệu tấn. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN  Ngành sản xuất xi măng ở nước ta đã được hình thành từ rất sớm, bắt đầu bằng việc xây dựng nhà máy xi măng Hải Phòng vào ngày 25/12/1889.  Một thế kỷ trước đây xi măng Việt Nam mới chỉ có một thương hiệu con Rồng nhưng đã nổi tiếng ở trong nước và một số vùng Viễn Đông, Vlađivostoc (LB Nga), JAWA (Inđônêxia), Singapore, Hoa Nam (Trung Quốc)… Sau ngày giải phóng miền Nam, năm 1975 lại có thêm thương hiệu xi măng Hà Tiên, đến nay ngành xi măng nước ta đã có thêm hàng loạt nhà máy xi măng mới được xây dựng.  Sản lượng xi măng của nước ta hiện nay ước đạt hơn 55 triệu tấn/năm, một số nhà máy sản xuất xi măng lớn như: Xi măng Vicem Hà Tiên (8 triệu tấn/năm), Xi măng Nghi Sơn (4,3 triệu tấn/năm), Xi măng Bỉm Sơn (3,8 triệu tấn/năm), Xi măng Cẩm Phả (2,3 triệu tấn/năm), Xi măng Tam Điệp (1,4 triệu tấn/năm)… 4.1.1 Thành phần hóa học và thành phần khoáng vật của XM Po  Thành phần hóa học: Xi măng pooclăng có chất lượng tốt, yêu cầu thành phần hóa học như sau: CaO: 60-67%; SiO2: 21-27% 95-97% Al2O3: 4-7%; Fe2O3: 2-5% Ngoài ra trong xi măng còn có các ôxít MgO, SO3, Na2O,K2O chiếm tỷ lệ không lớn, cần khống chế tỷ lệ MgO4.1.1 Thành phần hóa học và thành phần khoáng vật của XM Po  Tác dụng của các thành phần hóa học trong xi măng: +) SiO2 : là thành phần quan trọng, tỉ lệ SiO2 lớn thì thời gian ninh kết của xi măng kéo dài và không đủ CaO để tác dụng với chất khác nên clanhke dễ bị tã thành bột, hạ thấp sản lượng, cường độ xi măng giảm. Nếu SiO2 quá ít thì hàm lượng C3S giảm làm giảm cường độ của xi măng. +) Al2O3: có tác dụng làm cho thời gian ninh kết và rắn chắc của xi măng nhanh hơn. Nếu Al2O3 quá nhiều thì nhiệt độ nung sẽ cao, thời gian ninh kết nhanh nhưng cường độ giảm, nhiệt thủy hóa lớn dễ gây ứng suất nhiệt, dễ gây ăn mòn sunfat. +) Fe2O3: có tác dụng làm giảm nhiệt độ nung clanhke, tăng độ bền trong môi trường xâm thực. Nếu Fe2O3 quá nhiều nhiệt độ nung giảm nhưng chất lượng xi măng không cao. Nếu Fe2O3 quá ít, khó nung, tốn nhiều than, sản lượng xi măng giảm. +) MgO: là thành phần có hại cho xi măng, thường ở dạng tự do. Khi bị nung quá 1450oC thì MgO bị già lửa, thủy hóa chậm, khi thủy hóa thể tích tăng gây nứt nẻ công trình. 4.1.1 Thành phần hóa học và thành phần khoáng vật của XM Po  Thành phần khoáng vật: Clanhke gồm 4 khoáng vật chủ yếu - Silicat tricanxi : 3CaO.SiO2 (C3S) : 37-60% - Silicat bicanxi : 2CaO.SiO2 (C2S) : 15-37% - Aluminat tricanxi : 3CaO.Al2O3 (C3A) : 7-15% - Fero aluminat tricanxi : 4CaO. Al2O3.Fe2O3 (C4AF) : 10-18% Tỉ lệ các thành phần khoáng vật thay đổi ngoài các giới hạn sẽ tạo ra các loại xi măng có tên gọi khác nhau. +) C3S (alit): Đây là thành phần chủ yếu, quan trọng nhất, quyết định tính chất của xi măng. Tốc độ thủy hóa khá nhanh, nhiệt thủy hóa tương đối lớn, ít co thể tích, phát triển cường độ lớn nhất. Nếu %C3S tăng thì xi măng rắn chắc nhanh, cường độ cao, tỏa nhiều nhiệt. Khi C3S>60% và C2S37% và C3S4.1.1 Thành phần hóa học và thành phần khoáng vật của XM Po  Thành phần khoáng vật: Clanhke gồm 4 khoáng vật chủ yếu +) C3A (aluminat): Tốc độ thủy hóa rất nhanh, nhiệt thủy hóa lớn, ngưng kết rất nhanh, nhưng phát triển cường độ kém nhất trong 4 khoáng. C3A dễ bị ăn mòn sunfat nên xi măng bền sunfat có tỉ lệ C3A15% và C4AF18% và C3A C3S> C4AF> C2S Ngoài ra còn có các thành phần khoáng phụ: MgO tự do 4.1.2 Sản xuất xi măng pooclăng  4.1.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu và nhiên liệu Nguyên liệu: +) Đá vôi: có tỷ lệ CaCO3 > 75%, theo kinh nghiệm để sản xuất 1 tấn xi măng cần 1,3 tấn đá vôi. +) Đất sét : yêu cầu hạt đều, mịn, không lẫn cát, sạn, ít tạp chất, hàm lượng SiO2= 50 ÷58% +) Quặng sắt: có tỷ lệ Fe2O3 > 40%, chỉ dùng khi đất sét thiếu % Fe2O3 +) Thạch cao: yêu cầu tỷ lệ CaSO4.2H2O > 80%, lượng dùng từ 3-5% so với lượng xi măng, cho vào ở giai đoạn nghiền clanhke. Ngoài ra người ta còn chuẩn bị các loại phụ gia khoáng vật hoạt tính, phụ gia trơ để cải thiện một số tính chất của xi măng để thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật khác nhau.. ...