Giáo trình Kỹ thuật sản xuất xi măng poóc lăng (Cement Portland)

(NB) Giáo trình Kỹ thuật sản xuất xi măng poóc lăng (Cement Portland) với các nội dung thành phần khoáng và hóa của clinker xi măng poóc lăng; đặc trưng các thành phần clinker xi măng poóc lăng; tính toán phối liệu sản xuất clinker xi măng poóc lăng; công nghệ sản xuất xi măng poóc lăng; quá trình rắn chắc của xi măng pooc lăng; cấu trúc, tính chất của hồ và đá xi măng; tính chất cơ lý của xi măng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật sản xuất xi măng poóc lăng (Cement Portland) Giáo trình Kỹ thuật sản xuất xi măng poóc lăng (Cement Portland) – Lưu hành nội bộ CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1.1. Khái niệm xi măng poóc lăng: Xi măng poóc lăng là chất kết dính có khả năng đông kết, rắn chắc và phát triển cường độ trong môi trường không khí và trong môi trường nước, thường gọi là chất kết dính rắn trong môi trường nước hay chất kết dính thủy lực. 1.2. Lịch sử phát triển xi măng: Từ xa xưa, con người đã biết dùng những vật liệu đơn sơ như đất sét, đất bùn nhào rác, dăm gỗ, cỏ khô băm …để làm gạch, đắp tường, dựng vách cho chỗ trú ngụ của mình. Có thể tóm lược thời kỳ phát triển xi măng như sau: Người Ai Cập đã dùng vôi tôi làm vật liệu chính. * Người Hy Lạp trôn thêm vào vôi đất núi lửa ở đảo Santorin, hỗn hợp này đã được các nhà xây dựng thời đó ưu ái nhiều năm. * Người La Mã thêm vào loại tro – đất núi lửa Vésuve miền Puzzolles. Về sau này, phún – xuất – thạch núi lửa được dùng làm một loại phụ gia hoạt tính chịu cách nhiệt và cách âm, và trở thành danh từ chung “Pozzolana” (Anh), “Pouzzolane” (Pháp) * Vào năm 1750, kỹ sư Smeaton người Anh, nhận nhiệm vụ xây dựng ngọn hải đăng Eddystone vùng Cornuailles. Ông đã thử nghiệm dùng lần lượt các loại vật liệu như thạch cao, đá vôi, đá phún xuất… Và ông khám phá ra rằng loại tốt nhất đó là hỗn hợp nung giữa đá vôi và đất sét. * Hơn 60 năm sau, 1812, một người Pháp tên Louis Vicat hoàn chỉnh điều khám phá của Smeaton, bằng cách xác định vai trò và tỷ lệ đất sét trong hỗn hợp vôi nung nói trên. Và thành quả của ông là bước quyết định ra công thức chế tạo xi măng sau này. * Xi măng poóc lăng được người thợ nề Joseph Aspdin phát minh ngày 21 tháng 10 năm 1824 ở nước anh mang số hiệu 5022 có tên gọi :”Hoàn thiện việc sản xuất đá nhân tạo” được công bố và nổi tiếng khi được sử dụng để xây dựng các công trình trên đảo Portland. Cho tới năm 1843 con trai của Joseph Aspdin là William Aspdin đã sản xuất được “Xi măng poóc lăng chính hiệu” thỏa mãn được khái niệm như ngày nay. Hình 1.1. Các hình ảnh tượng trung cho các thời kỳ phát tirển xi măng poóc lăng 1.3. Dự báo nhu cầu sử dụng ximăng trên thị trường Việt Nam: Bảng 1.1. Dự báo nhu cầu sử dụng xi măng Đvt: triệu tấn Năm Mức dao động Mức trung bình Giảng viên: Nguyễn Hòa Dương 1 Giáo trình Kỹ thuật sản xuất xi măng poóc lăng (Cement Portland) – Lưu hành nội bộ 2005 27,5-32,5 29 2010 42,2-52,4 46,8 2015 59,5-65,6 62,5 2020 68-70 69 CHƯƠNG 2. THÀNH PHẦN KHOÁNG VÀ HÓA CỦA CLINKER XI MĂNG POÓC LĂNG 2.1. Khái niệm clinker xi măng poóc lăng Giảng viên: Nguyễn Hòa Dương 2 Giáo trình Kỹ thuật sản xuất xi măng poóc lăng (Cement Portland) – Lưu hành nội bộ Clinker xi măng poóc lăng là bán thành phẩm của công nghệ sản xuất xi măng, được tạo thành từ quá trình nung đá giàu khoáng cacbonat, đất sét và một số nguyên liệu điều chỉnh khác. Phụ thuộc vào dạng lò nung mà hạt clinker có kích thước từ 10 – 40mm, là hỗn hợp nhiều hạt nhỏ của pha tinh thể và pha thủy tinh. 2.2. Thành phần khoáng của clinker xi măng poóc lăng Cliker xi măng poóc lăng bao gồm chủ yếu là các khoáng canxi silicát (Alit, Belít) chiếm khoảng (70 - 80%), aluminat canxi, ferit aluminat canxi, các khoáng phụ CaO tự do, SO 3 và các hợp chất trung gian. Khoáng Alít (silicát tricanxít): 3CaO.SiO2 (C3S) là khoáng quan trọng nhất của clinker xi măng poóc lăng. C3S tạo xi măng có cường độ cao, rắn chắc nhanh và ảnh hưởng nhiều đến các tính chất khác của xi măng. Trong cliker xi măng poóc lăng, khoáng C 3S nằm trong khoảng từ 45 – 60%. Khoáng alit là dung dịch rắn của C 3S và một lượng nhỏ các oxít khác (2 – 4%) như MgO, P2O5, Cr2O3… Khoáng Belít (silicát dicanxít): 2CaO.SiO 2 (C2S). Trong cliker xi măng poóc lăng, khoáng C2S nằm trong khoảng từ 20 – 30%. Khoáng C 2S rắn chắc chậm nhưng cường độ cuối cùng tương đối cao. Belít là dung dịch rắn của C2S và một lượng nhỏ (1 – 3%) các oxít khác như Al2O3, Fe2O3, Cr2O3… Trong cliker xi măng poóc lăng khoáng C 2S tồn tại nhiều dạng thù hình, thù hình mong muốn nhất là β-C2S. Aluminat canxi là dung dịch rắn tồn tại 2 dạng 5CaO.3Al 2O3 (C5A3) và 3CaO.Al2O3 (C3A). Trong cliker xi măng poóc lăng, do lượng CaO cao nên thường tồn tại chủ yếu C 3A. Đặc điểm của khoáng này là rắn chắc nhanh và dễ tạo nên các ứng suất gây nứt sản phẩm trong môi trường xâm thực sunphát. Ferit aluminat canxi (celít) trong clinker xi măng poóc lăng thường tồn tại các dạng sau: 6CaO.Al2O3.Fe2O3 (C6AF), 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF), 6CaO.Al2O3.2Fe2O3 (C6AF2), 2CaO.Fe2O3 (C2F). Trong clinker chủ yếu là khoáng C 4AF. Đặc điểm của khoáng này là tăng độ bền sunphát. Pha thủy tinh chiếm khoảng 5 – 15%, bao gồm các oxít: MgO, CaO, Al 2O3, Fe2O3, K2O, Na2O... Hàm lượng này phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp nguyên liệu ban đầu và điều kiện làm lạnh clinker. Ngoài ra trong clinker xi măng poóc lăng còn tồn tại các oxít tự do như MgO, CaO, hàm lượng < 1,5%. Các oxít này thường ở dạng già lửa, chúng thủy hóa rất chậm. Khi xi măng đã ở trạng thái rắn chắc, các oxít này mới thủy hóa gây nên ứng suất nội phá hủy cấu trúc của sản phẩm. 2.3. Thành phần hóa của clinker xi măng poóc lăng Giảng viên: Nguyễn Hòa ...