Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu ảnh hưởng của bột đá vôi và phụ gia siêu dẻo đến đặc tính cường độ của chất kết dính thạch cao xây dựng

Đồ án tốt nghiệp
Mở đầu 1
Phần I: tổng quan Về CHấT KếT DíNH THạCH CAO 2
I. Giới thiệu về thạch cao 2
I.1. Thạch cao thiên nhiên 2
I.1.1 Sử dụng thạch cao thiên nhiên sản xuất chất kết dính thạch cao 3
I.1.2. Sử dụng thạch cao thiên nhiên làm phụ gia cho xi măng 3
I.2. Thạch cao phế thải 4
I.2.1. Sử dụng thạch cao phôtpho để sản xuất chất kết dính 5
I.2.2. Sử dụng thạch cao phôtpho làm phụ gia cho ximăng 6
I.3. Cơ sở khoa học của việc pha trộn phụ gia thạch cao vào xi măng và bê
tông 6
I.3.1. ảnh hởng của phụ gia thạch cao tới tốc độ hyđrat hoá của xi măng poóc
lăng 7
I.3.2. Anh hởng của phụ gia thạch cao đến quá trình đông kết rắn chắc của
xi măng 8
II. Tình hình sản xuất và nghiên cứu sử dụng thạch cao trên thế giới 9
III. Chất kết dính thạch cao xây dựng 11
III.1. Nguyên vật liệu sản xuất 11
III.1.1 Đá thạch cao thiên nhiên 11
III.1.2 Đá anhyđríc thiên nhiên 12

III.1.3 Thạch cao sét 13
III.1.4 Thải phẩm công nhiệp 13
III.2. Phơng pháp sản xuất 13
III.3.Đặc tính kỹ thuật 13
III.3.1.Khối lợng riêng và khối lợng thể tích 13
III.3.2.Lợng nớc yêu cầu 14
III.3.3.Thời gian đông kết 14
III.3.4.Cờng độ 14
III.3.5.Tính biến dạng 15
III.3.6.Độ bền của CKD thạch cao 16
IV.Phơng pháp nghiên cứu 16
IV.I. Phơng pháp tiêu chuẩn 16
IV.I.1.Xác định khối lợng riêng của CKD thạch cao 17
IV.I.2. Khối lợng thể tích của CKD thạch cao 18
IV.I.3. Xác định độ mịn: 19
IV.I.4.Lợng nớc yêu cầu của CKD thạch cao 19
IV.I.5.Thời gian đông kết của CKD thạch cao 19
Phần ii: khảo sát nguyên vật liệu dùng cho nghiên cứu 21
Mở đầu
Tốc độ phát triển một cách nhanh chóng của xã hội về mặt kinh tế,
khoa học, văn hoá làm cho con ngời ngày một đợc cải thiện hơn. Do dó
1
Đồ án tốt nghiệp
vấn đề xây dựng cơ bản đang là một vấn đề cấp thiết của đời sống hiện
nay.
Để đáp ứng nhu cầu của xây dựng cơ sở hạ tầng thì một trong những
ngành mũi nhọn trong công cuộc xây dựng là ngành vật liệu xây dựng.
Nhu cầu về thạch cao xây dựng và trang trí nội thất đang là vấn đề bức
xúc của các tầng lớp trong nhan dân. Chất kết dính thạch cao xây dựng là
loại chất kết dính rắn chắc và phát triển cờng độ trong môi trờng không
khí. Cờng độ của chất kết dính thạch cao xây dựng thờng không cao. Tuy
nhiên có rất nhiều trờng hợp đòi hỏi chất kết dính thạch cao xây dựng cấn
đạt cơng độ nhất định. Chính vì vậy em đã nghiên cứu đề tài: Nghiên
cứu ảnh hởng của bột đá vôi và phụ gia siêu dẻo đến đặc tính
cờng độ của chất kết dính thạch cao xây dựng
Do khả năng còn có hạn, nên cuốn đồ án không tránh khỏi những
thiếu sót. Em mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp em đã đợc sự hớng dẫn tận tình
của các thầy cô trong bộ môn cũng nh các thầy cô trong nhà trờng đã giúp
đỡ, tạo điều kiện về mọi mặt cho em hoàn thành bản đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo GV.TS Vũ Đình Đấu đã hớng
dẫnvà giúp đỡ tận tình cho em trong quá trình thực tập và làm đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa vật liệu xây dựng và
các thầy cô ở phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng đã tạo điều kiện thuận lợi
cho em hoàn thành đồ án này.
Phần I: tổng quan Về CHấT KếT DíNH THạCH CAO
I. Giới thiệu về thạch cao
I.1. Thạch cao thiên nhiên.
Thạch cao thiên nhiên là loại vật liệu khoáng dạng đá có thành phần
khoáng chủ yếu là: CaSO
4
.2H
2
O ngoài ra còn có các khoáng khác với hàm
lợng nhỏ. Thạch cao thiên nhiên đợc sử dụng làm nguyên liệu trong nhiều
lĩnh vực: Hoá học, vật liệu xây dựng, thực phẩm, y tế, nông nghiệp v v.
Thạch cao thiên nhiên còn đợc sủ dụng để sản xuất sản phẩm có tính chất
mỹ thuật tạo hình, làm mô hình.
2
Đồ án tốt nghiệp
Hiện nay Thạch cao thiên nhiên thờng đợc sử dụng để sản xuất chất
kết dính trong xây dựng cơ bản và pha vào khi nghiền xi măng poóc lăng
để cải thiện một số tính chất của xi măng.
I.1.1 Sử dụng thạch cao thiên nhiên sản xuất chất kết dính thạch
cao.
Chất kết dính thạch cao là sản phẩm thạch cao có dạng
CaSO
4
.0,5H
2
O hay anhyđric CaSO
4
đợc sản xuất bằng phơng pháp nung
nguyên liệu đá thạch cao CaSO
4
.2H
2
O và nghiền mịn. Trong sản xuất
thạch cao, tuỳ thuộc vào nhiệt độ nung và điều kiện gia công nhiệt mà ta
nhận đợc sản phẩm thạch cao ở các dạng khác nhau.
+ Khi nung ở nhiệt độ từ 100
0
C 160
0
C trong điều kiện môi trờng lu
thông áp xuất, sản phẩm chất kết dính thạch cao đợc tạo thành chủ yếu
dạng

CaSO
4
.0,5H
2
O đông kết rắn chắc nhanh gọi là thạch cao xây
dựng.
+ Khi gia công nhiệt trong thiết bị kín bão hoà hơi nớc có nhiệt độ áp
xuất cao hay trong dung dịch nớc của một số muối hoà tan ở nhiệt độ
97
0
C-100
0
C ta nhận đợc sản phẩm thạch cao ở dạng

CaSO
4
.0,5H
2
O
gọi là thạch cao kỹ thuật đông kết rắn chắc chậm hơn thạch cao xây dựng
nhng có cờng độ cao hơn.
+ Khi nung ở nhiệt độ từ 600
0
C- 900
0
C sản phẩm tạo thành chủ yếu
dạng CaSO
4

đông kết rắn chắc chậm gọi là chất kết dính thạch cao nung ở
nhiệt độ cao.
Thạch cao xây dựng ( dạng

CaSO
4
.0,5H
2
O ) và thạch cao kỹ thuật (
dạng

CaSO
4
.0,5H
2
O ) có cùng mạng lới cấu trúc tinh thể nhng mức độ
phân tán và kích thớc tinh thể khác nhau dẫn đến sự khác nhau về tốc độ
hyđrát hoá, lợng nớc yêu cầu và lợng nhiệt hoà tan. Dạng

CaSO
4
.0,5H
2
O có kích thớc tinh thể lớn nên tốc độ hyđrat hoá và đông
kết rắn chắc chậm lợng nớc yêu cầu thấp nhng cờng độ cao.
I.1.2. Sử dụng thạch cao thiên nhiên làm phụ gia cho xi măng.
Ngoài việc sử dụng làm chất kết dính, Thạch cao thiên nhiên còn đợc
sử dụng làm phụ gia điều chỉnh thời gian ninh kết rắn chắc cho xi măng
poóc lăng có tác dụng cải thiện một số tính chất của xi măng.
3
Đồ án tốt nghiệp
Hàm lợng thạch cao pha vào chủ yếu phụ thuộc vào hàm lợng khoáng
C
3
A trong clanke ximăng, thờng thì từ 3%.Ngoài giới hạn đó sự có mặt của
thạch cao có thể có tác dụng không lợi đến quá trình đông kết rắn chắc của
ximăng.
Khi xi măng nhào trộn với nớc, sự đóng rắn xảy ra chủ yếu do sự hình
thành của hyđrô silicat canxi dạng CSH và bị ảnh hởng bởi sự có mặt của
thạch cao trong hỗn hợp. Theo kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy rằng
SO
4
2-
tạo thành do sự hoà tan của thạch cao có thể tham gia vao cấu trúc
của CSH trong ximăng đóng rắn. Tuy nhiên khi tăng hàm lợng thạch cao
tăng sẽ làm tăng số lợng các gel CSH hình thành nhng lại làm giảm cờng
độ của các gel CSH.
I.2. Thạch cao phế thải.
Thạch cao phế thải đợc tạo thành từ quá trình chế biến các hợp chất
chứa canxi ở dạng cácbonát, hyđrôxýt, phốtphát, với axit sunphuaric.
Thạch cao dạng phế thải đợc đặc trng bởi thành phần chính là sunphát
canxi, ngoài ra còn lẫn các thành phần khác. Hiện nay có một số loại
thạch cao phế thải chính nh thạch cao phốtpho, thạch cao bor, thạch cao
flo, thạch cao titan và các thải phẩm của công nghệ sản xuất gốm sứ
Thạch cao phốtpho là phế thải của công nghệp sản xuất axit
phốtphoric, tuỳ thuộc vào thành phần pha và thành phần hoá học mà chia
thành thạch cao phốtpho apatit và thạch cao phốtpho phốtphoric.
Thạch cao bor là thải phẩm chủ yếu của công nghiệp sản xuất axit
sunfuric bằng axit boric. Loại thạch cao phế thải này gồm thạch cao boric
và thạch cao bỏ đôlômít.
Thạch cao clor là thạch cao có chứa hàm lợng ion clo thờng từ 2%
%8.3ữ
Trong xây dựng, thạch cao phốtpho cũng đã đợc nghiên cứu sử dụng
làm chất kết dính, vữa trát tờng, khuôn Các sản phẩm không đòi hỏi chất
lợng cao nh tấm lát đờng ở nông thôn, lát cho đê, kè
Tuỳ theo phơng pháp sản xuất axit phôtphoric mà sẽ tạo ra bã thải
thạch cao có thành phần khác nhau và tính chất khác nhau. Các phơng
pháp sản xuất axit phôtphoric gồm:
+Phơng pháp Dihyđrat.
4
Đồ án tốt nghiệp
+Phơng pháp Semihđrat.
+Phơng pháp Semihyđrat thạch cao.
+Phơng pháp thạch cao/Semihđrat.
+Phơng pháp có sử dụng axit Nitric.
Về nguyên tắc các phơng pháp này đều dựa trên phản ứng giữa apatit
với H
2
SO
4
, sự kết tinh tthạch cao phốtpho xảy ra trong dung dịch chứa
hàm lợng P
2
O
5
cao tại nhiệt độ >25
0
C. Quá trình phản ứng của apatit với
H
2
SO
4
xảy ra nh sau:
3Ca(PO
4
).CaF + 5H
2
SO
4
+ 10H
2
O = 5(CaSO
4
.2H
2
O) + 3H
3
PO
4
+ HF.
Nếu trong thành phần khoáng của nguyên liệu ban đầu có lẫn SiO
2
thì
có thể xảy ra phản ứng sau:
6HF + SiO
2
= H
2
SiF
6
+ 2H
2
O.
Trong thạch cao phốtpho còn chứa đến 0.3% các hợp chất hữu cơ.
Phụ thuộc vào chế độ phân huỷ nh nhiệt độ và nồng độ của các cấu tử
mà ngời ta nhận đợc ba dạng sản phẩm là CaSO
4
.2H
2
O, CaSO
4
.0,5H
2
O,
và CaSO
4
. Hàm lợng CaSO
4
.2H
2
O trong thạch cao phốtpho có thể đạt từ
77.4%
%95ữ
phụ thuộc vào loại nguyên liệu sử dụng và phơng pháp điều
chế. Thạch cao phốtpho apatit có bề mặt riêng tơng đối nhỏ và khối lợng
riêng dao động từ 2.32
cmg /(34.2ữ
3
).
I.2.1. Sử dụng thạch cao phôtpho để sản xuất chất kết dính.
Thạch cao phốtpho có thể sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất chất
kết dính thạch cao. Khi sản xuất chất kết dính thạch cao phải nung thạch
cao phốtpho ở nhiệt độ từ 130
0
C

170
0
C. Khi nung ở nhiệt độ 136
0
C
hàm lợng nớc hyđrát trong thạch cao phốtpho là 7.8%
%4.8ữ
, khi nung ở
nhiệt độ > 160
0
C thì hàm lợng nớc hyđrát còn lại là 3.4%

3.6% và ở
200
0
C thì lợng nớc hyđrát chỉ còn < 2%. Lợng nớc hyđrát hợp lý trong
chất kết dính thạch cao là 6%.
Tính chất của chất kết dính thạch cao phụ thuộc vào thời gian nung và
nhiệt độ nung. Khi nhiệt độ nung từ 150
0
C

160
0
C thì cờng độ của chất
kết dính thạch cao là lớn nhất. Khi tăng thời gian nung thì lợng nớc tiêu
chuẩn và cờng độ của chất kết dính thạch cao giảm, thời gian nung tốt
nhất là khoảng 60-100(phút). Tuy nhiên thời gian nung còn phụ thuộc vào
5
Đồ án tốt nghiệp
kích thớc tinh thể thạch cao sử dụng, khi tinh thể thạch cao cang nhỏ thì
thời gian nung càng ngắn.
Sản xuất chất kết dính thạch cao từ thạch cao phế thải của công
nghiệp gốm sứ phải gia công nhiệt ở nhiệt độ 160
0
C, thời gian gia công là
120 phút và thời gian ủ là 30 phút.
I.2.2. Sử dụng thạch cao phôtpho làm phụ gia cho ximăng.
Thông thờng để điều chỉnh thời gian ninh kết và các tính chất khác
của ximăng ngời ta sử dụng thạch cao thiên nhiên CaSO
4
.2H
2
O. Thạch
cao phôtpho cũng đã đợc nghiên cứu sử dụng làm phụ gia trong xi măng
poóc lăng và kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng axit phôtphoric trong thạch
cao phôtpho làm tăng thời gian đông kết và giảm cờng độ ban đầu của đá
xi măng. Kết quả nghiên cứu cũng cho ta biết P
2
O
5
có ảnh hởng khác nhau
đến độ hoạt tính của các khoáng, phụ thuộc vào hàm lợng của nó. Khi
hàm lợng P
2
O
5
khoảng 0.25% làm tăng tính hyđrat của C
3
S, nhng khi hàm
lợng tăng đến 0.5% thì lại làm giảm sự hyđrat hoá của C
3
S. Nếu hàm lợng
P
2
O
5
đến 1% thì cờng độ nén ban đầu của C
3
S bị giảm đi nhng khi tăng
đến 2% P
2
O
5
thì cờng độ mẫu lại tăng lên, khi hàm lợng P
2
O
5
đạt đến 4%
thì cờng độ lại giảm đi. Đối với pha alumôferit canxi thì sự hyđrat hoá tăng
khi hàm lợng P
2
O
5
từ 0.5%
%1ữ
.
Khi hàm lợng P
2
O
5
trong xi măng càng lớn, sự phá huỷ lớp bao bọc
chậm do đó làm giảm cờng độ của hỗn hợp vữa xi măng. Để xi măng có
hoạt tính hyđrat hoá cao, hàm lợng P
2
O
5
không vợt quá 0.5%, hàm lợng
tối u là từ 0.15%
%35.0ữ
.
Khi pha thạch cao phôtpho vào xi măng, lợng nớc tiêu chuẩn của xi
măng giảm đi không đáng kể, tuy nhiên hàm lợng pha trộn từ 0.5%
%1ữ
thì
lợng nớc giảm lớn hơn.
I.3. Cơ sở khoa học của việc pha trộn phụ gia thạch cao vào xi
măng và bê tông.
Khi nhào trộn xi măng với nớc, đầu tiền xảy ra quá trình đông kết hỗn
hợp sau đó là quá trình đóng rắn và phát triển cờng độ. Tốc độ đông kết
của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanhke xi măng, độ
nghiền mịn, loại phụ gia, lợng phụ gia đa vào, điều kiện môi trờng, lợng n-
ớc nhào trộn.
6
Đồ án tốt nghiệp
Pha vào xi măng các loại phụ gia và hàm lợng phụ gia khác nhau thì
tốc độ đông kết của xi măng cũng khác nhau. Khi nhào trộn phụ gia thạch
cao với xi măng poóc lăng, phụ gia thạch cao có thể là thạch cao thiên
nhiên hay thạch cao phế thải, trong thành phần của chúng có chứa
CaSO
4
.2H
2
O có khả năng tác dụng với các khoáng C
3
A và C
3
S khi có mặt
nớc tạo thành ettringite bao bọc xung quanh các khoáng làm chậm tốc độ
phản ứng thuỷ hoá.
Khi không pha phụ gia thạch cao vào xi măng thì xi măng đông kết
nhanh và tạo ra sản phẩm có cờng độ thấp. Vì vậy thạch cao pha vào khi
nghiền mịn xi măng là rất quan trọng. Hàm lợng thạch cao pha vào phụ
thuộc chủ yếu vào hàm lợng khoáng C
3
A trong clanhke xi măng, thờng từ
3-6%, ngoài giới hạn đó đều có tác dụng xấu cho quá trình đông kết.
Khi sử dụng thạch cao dạng CaSO
4
.0,5H
2
O thì khi thừa ít thạch cao
cũng làm tăng nhanh quá trình đông kết của xi măng. Vì vậy hàm lợng
thạch cao pha vào xi măng không chỉ phụ thuộc vào sự đông kết mà còn
phụ thuộc vào các tính chất khác nh cờng độ, tốc độ đóng rắn, biến dạng
co gót, tính chịu lạnh
Sự có mặt của thạch cao trong xi măng còn có ảnh hởng tói quá trình
thuỷ hoá của các khoáng khác nhau trong xi măng poóc lăng vì vậy nó ảnh
hởng tới quá trình đông kết và rắn chắc của xi măng.
I.3.1. ảnh hởng của phụ gia thạch cao tới tốc độ hyđrat hoá của
xi măng poóc lăng.
Xi măng poóc lăng là một hệ gồm 4 khoáng chính vì vậy tốc độ
hyđrat hoá của xi măng đợc quyết định bởi tốc độ hyđrat hoá của các
khoáng.
Khi tác dụng với nớc ở điều kiện nhiệt độ thờng các khoáng của xi
măng có tốc độ hyđrat hoá theo thứ tự: C
3
A>C
4
AF>C
3
S>C
2
S. Mức độ
hyđrat hoá của C
3
S ở 25
0
C sau 1 ngày đạt đợc 25% - 35%, sau 28 ngày
đạt đợc 78%-80%. Khoáng C
2
S hyđrat hoá chậm nhất, sau 1 ngày chỉ đạt
5%-10%, sau 28 ngày đạt 30%-50%. Khoáng C
3
A có tốc độ hyđrat hoá rất
nhanh, sau 1 ngày đã đạt đợc 70%-80% còn khoáng C
4
AF sau 3 ngày
cũng có mức độ hyđrat hoá đạt 50%-70%. Khi xi măng không có phụ gia
thạch cao thì tốc độ hyđrat hoá của xi măng diễn ra theo thứ tự
C
3
A>C
4
AF>C
3
S>C
2
S. Nếu xi măng có pha phụ gia thạch cao thì mức độ
7
Đồ án tốt nghiệp
hyđrat hoá lại diễn ra theo thứ tự C
3
S>C
3
A>C
4
AF >C
2
S vì thạch cao sẽ
làm chạm sự hyđrat hoá của C
3
A. Do đó tuỳ thuộc vào hàm lợng các
khoáng trong xi măng, hàm lợng Sunfát can xi mà tốc độ hyđrat hoá của xi
măng sẽ khác nhau.
+ Quá trình thuỷ hoá khoáng C
3
A.
Sunphát canxi đóng vai trò là chất hoạt động hoá học của xi măng,
trong môi trờng nớc có chứa muối sunfát canxi ở nhiệt độ thờng C
3
A bị
hyđrát hoá và tạo thành hợp chất phức gọi là hyđrô sunphua aluminát
canxi. Trong dung dịch bão hoà Ca(OH)
2
và sunphat canxi thì sẽ tạo thành
với C
3
A hợp chất ettringite theo phản ứng.
3CaO.Al
2
O
3
+ 3CaSO
4
.2H
2
O + 25H
2
O = 3CaO.Al
2
O
3
.3CaSO
4
.31H
2
O.
Khi nồng độ Ca(OH)
2
và sunphát canxi trong dung dịch nhỏ thì tạo
thành dạng mônô sunphua aluminat canxi.
3CaO.Al
2
O
3
+ 3CaSO
4
.2H
2
O + 6H
2
O = 3CaO.Al
2
O
3
.3CaSO
4
.12H
2
O.
Trong dung dịch có nồng độ Ca(OH)
2


0.027g/l ở nhiệt độ bằng 70
0
C

100
0
C ettringite bị mất dàn nớc đến khi còn 8

10 phân tử, sau đó phân
huỷ thành dạng thấp sunphat và thạch cao.
Vì vậy trong dung dịch bão hoà Ca(OH)
2
ngay từ đầu ettringite sẽ tách
ra ở dạng keo phân tán mịn đọng lại trên bề mặt3Cao.Al
2
O
3
làm chậm sự
thuỷ hoá của nó và kéo dài thời gian ninh kết của xi măng.
+ Quá trình thuỷ hoá khoáng C
4
AF.
Pha alumôferit canxi trong xi măng poóc lăng ở dạng C
4
AF, khi tác
dụng với nớc xảy ra theo phản ứng.
4CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
+ 7H
2
O = 3CaO.Al
2
O
3
.6H
2
O + CaO.Fe
2
O
3
.H
2
O
Hyđrô aluminát canxi Hyđrô ferit canxi
Hyđrô ferit canxi sẽ nằm lại trong thành phần của gen xi măng, còn hyđrô
aluminát canxi sẽ lại tác dụng với thạch cao nh phản ứng trên.
Các hợp chất hyđrô ferit canxi cũng tạo thành các hợp chất phức với
CaSO
4
.2H
2
O tơng tự nh hyđrô aluminát canxi.
I.3.2. Anh hởng của phụ gia thạch cao đến quá trình đông kết rắn
chắc của xi măng.
Khi nhào trộn phụ gia thạch cao với xi măng poóc lăng, phụ gia
thạch cao có thể là thạch cao thiên nhiên hay thạch cao phế thải, trong
thành phần của chúng có chứa CaSO
4
.2H
2
O có khả năng tác dụng với các
8
Đồ án tốt nghiệp
khoáng C
3
A khi có mặt nớc tạo thành ettringite tạo nên lớp màng bao bọc
trên bề mặt của C
3
A, do đó sẽ làm hạn chế quá trình phản ứng tiếp theo
của C
3
A với nớc do đó sẽ hạn chế tốc độ đông kết của xi măng poóc lăng.
3CaO.Al
2
O
3
+ 3CaSO
4
.2H
2
O + 25H
2
O = 3CaO.Al
2
O
3
.3CaSO
4
.31H
2
O.
(Ettringite )
Khi hàm lợng của thạch cao ngoài khoảng 3%-5% đều có ảnh hởng
không tốt tới quá trình đông kết rắn chắc của xi măng.
II. Tình hình sản xuất và nghiên cứu sử dụng thạch cao trên thế
giới.
Thạch cao là một loại vật liệu có nhiều trong tự nhiên ở Liên Xô (cũ),
Mỹ, Canađa, Anh, Pháp, Ba lan, và cũng đợc khai thác và sử dụng từ
những năm 30 của thế kỷ XX trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt đợc
sử dụng với số lợng lớn trong ngành xây dựng để chế các chất kết dính, làm
vữa xây dựng, các sản phẩm, chi tiết trong kết cấu xây dựng Trong công
nghiệp xi măng, thạch cao làm phụ gia cho clanhke để làm chậm thời gian
đông kết của xi măng hoặc làm phụ gia cho xi măng xỉ để nâng cao độ bền
của nó. Trong nông nghiệp, thạch cao để bón ruộng ở dạng sản phẩm tự
nhiên đã nghiền nhỏ và anhydrite. Trong công nghiệp hoá chất, thạch cao
đợc sử dụng để để sản xuất lu huỳnh S, sunfat amôni (NH
4
)
2
SO
4

Ngoài nguồn thạch cao tự nhiên, còn có nguồn thạch cao phế thải của
sản xuất axit phôtphoric, DAP, trong ngành hoá chất.
Mỗi nớc tuỳ theo tình hình tài nguyên thạch cao của mình, có những
hớng nghiên cứu, ứng dụng và phát triển riêng để sản xuất các sản phẩm từ
thạch cao. Nhng nhìn chung chất kết dính đợc dùng đặc biệt rộng rãi trong
ngành xây dựng do những tính chất tốt của chúng và chủ yếu cũng là do
hiệu quả kinh tế của chúng mang lại. Các sản phẩm và kết cấu xây dựng đ-
ợc chế tạo trên cơ sở các chất kết dính thạch cao có nhiều tính chất có giá
trị nh là tính dẫn nhiệt thấp, tính chất âm học tốt, chịu lửa, không bị mục
nát, đóng đinh đợc. Ngoài ra, chúng ổn định hơn đối với tác động của một
số axit và kiềm.
Công nghệ chế tạo hiện đại các chất kết dính và sản phẩm thạch cao
là một trong những công nghệ có năng suất cao nhất trong ngành xây
dựng, nó khác thờng ở chỗ cực kỳ đơn giản và về bản chất nó đợc quy định
9
Đồ án tốt nghiệp
về việc tạo hình các sản phẩm bằng khuôn dễ tháo, trong nhiều trờng hợp
không cần xử lý nhiệt.
Việc sử dụng các chất kết dính thạch cao trong xây dựng tiết kiệm đợc
rất nhiều kim loại, xi măng và gỗ mà không làm giảm tuổi thọ của nhà.
Khối lợng của tờng làm bằng bê tông thạch cao giảm 3 lần so với tờng
gạch, điều đó không chỉ làm giảm giá thành của tờng mà của móng nữa.
Do khối lợng của các sản phẩm bê tông thạch cao nhỏ, nên đã giảm đợc
chi phí vận chuyển.
Tuy vậy, bên cạnh những đặc tính tốt, các sản phẩm từ thạch cao còn
có những nhợc điểm nh độ chịu nớc kém dẫn đến giảm đáng kể độ bền
(đến 34 45 % độ bền ở trạng thái khô), độ lão hoá cao và kém chịu nớc
biển.
Do đó, trong giai đoạn đầu nghiên cứu, chế tạo những sản phẩm đi từ
thạch cao (trớc những năm 50), các chất kết dính thạch cao chỉ đợc dùng
chủ yếu để tạo các sản phẩm dùng làm kết cấu bên trong nhà với độ ẩm t-
ơng đối của không khí cao hơn 60%, rất hiếm khi dùng trong các kết cấu
lộ thiên và không đợc dùng trong các kết cấu chịu lực.
Trong những năm 50, lần đầu tiên trong thực tế, thế giới đã có chất
kết dính thạch cao chịu nớc (xi măng thạch cao puzơlan), nó cho phép mở
rộng đáng kể lĩnh vực ứng dụng các sản phẩm từ chất kết dính thạch cao
để làm các kết cấu bên trong nhà có độ ẩm tơng đối của không khí cao
hơn 60%, cũng nh trong các kết cấu lộ thiên, trong số đó, có cả chất kết
cấu chịu lực.
Đến nay, vấn đề chịu nớc, chịu lực Tuy đã có nhiều công trình cho
kết quả tốt, nhng vẫn còn rất nhiều vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu và phát
triển. Cũng đã có những nghiên cứu dùng các phụ gia hoá học khác nhau
(Chất hoạt tính bề mặt nhất là phụ gia siêu dẻo, chất hoá rắn, chất tẩm, )
để điều chỉnh tính chất của các vật liệu đi từ thạch cao.
Việc sử dụng các chất kết dính thạch cao trong xây dựng ngày càng
rộng rãi đã tạo điều kiện và vạch ra những xu hớng chế tạo chúng không
chỉ từ nguyên liệu thiên nhiên mà còn từ phế liệu của các ngành công
nghiệp khác nh công nghiệp sản xuất gôm sứ, công nghiệp hoá chất Các
chất kết dính thạch cao này không chỉ đợc sử dụng để chế tạo các sản
10
Đồ án tốt nghiệp
phẩm thạch cao dùng trong xây dựng mà còn sử dụng chúng nh một loại
phụ gia để điều chỉnh tính chất của xi măng.
Trên thế giới, bã thải thạch cao phôtpho trong sản xuất axit
phôtphoric, phân DAP ngày một tăng gây ô nhiễm môi trờng lớn. Do
vậy việc xử lý thạch cao phôtpho là rất cần thiết đối với những nớc có
ngành công nghiệp sản xuất axit phôtphoric có quy mô lớn nh Liên Xô(cũ),
Mỹ
Liên Xô đã có nhiều công trình nghiên cứu khả năng sử dụng thạch
cao phôtpho để làm chất khoáng hoá trong quá trình nung clanhke, thu hồi
SO
2
để sản xuất axit sunfuric, sản xuất sunfat amôn Đặc biệt là các công
trình nghiên cứu sử dụng thạch cao phôtpho làm chất kết dính trong xây
dựng từ những năm 60. Năm 1980, .., .. đã công
bố công trình nghiên cứu và ứng dụng thạch cao phôtpho trong sản xuất
vật liệu xây dựng. .. và cộng sự đã gnhiên cứu thành công
chế tạo đá nhân tạo từ thạch cao phôtpho.
Các công trình nghiên cứu đã đợc ứng dụng nh:
+Chất kết dính chịu nớc đợc sản xuất thử ở nhà máy .
+Viện và đã đa ra công nghệ và dây chuyền sản
xuất chất kết dính độ bền cao có công suất 360.000 T/năm tại nhà máy
hoá chất .
+Viện nghiên cứu Florida đã nghiên cứu sử dụng thạch cao phôtpho để:
Sản xuất nhựa rải đờng asphal chứa 20% thạch cao phôtpho, là vật liệu
làm đờng xa lộ, dùng làm phụ gia sản xuất kính, men cho đồ gốm sứ.
III. Chất kết dính thạch cao xây dựng
III.1. Nguyên vật liệu sản xuất
Chất kết dính thạch cao đợc sản suất chủ yếu từ loại đá thạch cao
thiên nhiên dạng CaSO
4
.2H
2
O và CaSO
4
, thạch cao sét và thải phẩm
công nghiệp nh thạch cao phốt phát hay thạch cao boric.
III.1.1 Đá thạch cao thiên nhiên
Thạch cao thiên nhiên dạng CaSO
4
.2H
2
O, là loại đá trầm tích ở dạng
kết tinh, tinh thể dạng bản hay dạng sợi màu trắng có chỉ số khúc xạ ánh
sáng N
G
=1,5305, N
p
=1,5207. Đá thạch cao có lẫn tạp chất thờng có màu
11
Đồ án tốt nghiệp
xám, màu đỏ hay nâu. Tuỳ thuộc vào hàm lợng tạp chất mà ngời ta phân
nguyên liệu thạch cao làm hai loại. Thạch cao loại tốt khi hàm lợng tạp
chất từ 2-5%, và loại thờng với lợng tạp chất từ 10-15%.
Đá thạch cao thiên nhiên có khối lợng thể tích bằng (1200-
1400)kg/m
3
. Khối lợng riêng bằng (2,2-2,4)g/cm
3
. Độ cứng bằng 1,5-2
(theo thang Morh). Độ ẩm bằng 3-5%. Thành phần hoá học của thạch
cao : CaO=32,56%, SO
3
=46,51%, H
2
O=20,93%. Nhiệt dung ở
22
o
C=0,245(Kcal/kg.độ). Độ hoà tan của CaSO
4
.2H
2
O trong nớc phụ
thuộc vào nhiệt độ của môi trờng nớc. Tại nhiệt độ 0
o
C, độ hoà tan của
CaSO
4
.2H
2
O trong nớc là 0,17%, ở nhiệt độ 18
o
C là 0,2%, ở nhiệt độ
40
o
C là 0,21%, ở nhiệt độ 100
o
C là 0,17% ( tính theo CaSO
4
)
Mạng lới cấu trúc tinh thể của thạch cao bao gồm 4 hay 8 phân tử
CaSO
4
.2H
2
O. Các nguyên tử canxi và nhóm SO
4
2-
đợc sắp xếp thành từng
lớp, các lớp đợc phân chia là do cá phân tử nớc chiếm vị trí xác định trong
mạng lới tinh thể của thạch cao. Do vậy khi bị mất nớc, mạng lới tinh thể
thạch cao vẫn không bị phá hoại. Mặt khác do sự phân bố các phân tử nớc
giữa các lớp Ca
2+
và SO
4
2-
nên nớc dễ bị tách ra khỏi mạng lới tinh thể
thạch cao.
Theo hàm lợng CaSO
4
.2H
2
O trong đá thạch cao ngời ta chia nguyên
liệu đá thạch cao ra lam các loại sau:
Loại 1: khi hàm lợng CaSO
4
.2H
2
O >90%
Loại 1: khi hàm lợng CaSO
4
.2H
2
O >75%
Loại 1: khi hàm lợng CaSO
4
.2H
2
O >65%
III.1.2 Đá anhyđríc thiên nhiên
Đá anhyđríc thiên nhiên (CaSO
4
) là loại đá trầm tích thờng ở bên dới
các lớp thạch cao thiên nhiên. Do tác dụng thẩm thấu của nớc, anhyđríc bị
hydrát hóa chậm, lâu ngày tạo nên đá thạch cao. Tại các mỏ thạch cao khi
khai thác thờng gặp hỗn hợp nguyên liệu gồm (5-10)% anhyđríc và (90-
95)% là đá thạch cao. Đá anhyđríc thờng cứng hơn đá thạch cao. Khối lợng
riêng của đá anhyđríc bằng (2,9-3,1)g/cm
3
, màu trắng, khi có lẫn tạp chất
tạo thành các màu khác nhau. Thành phần hoá học của anhyđríc là:
CaO=41,18%, SO
3
=58,82%.
12
Đồ án tốt nghiệp
III.1.3 Thạch cao sét
Thạch cao sét là loại đá thạch cao có chứa các hỗn hợp sét pha cát hay
sét lẫn vôi. Thành phần hoá của loại nguyên liệu này không đồng nhất phụ
thuộc vào từng mỏ và tùng vùng trong mỏ khai thác. Thông thờng hàm l-
ợng CaSO
4
.2H
2
O trong thạch cao sét khoảng (30-60)%.
III.1.4 Thải phẩm công nhiệp
Thải phẩm trong công nhiệp sản suất axít phốtphoríc hay
superphốtphát là loại thạch cao phốtpho. Trong công nhiệp sản xuất axít
boríc ta có loại thạch cao boríc. Các loại thải phẩm này chứa nhiều tạp
chất vì vậy cần sử dụng các biện pháp để loại bỏ tạp chất.
III.2. Phơng pháp sản xuất
Công nghệ sản xuất CKD thạch cao bao gồm 3 công đoạn chính là:
nung, đập và nghiền mịn hiện nay ngời ta thờng sử dụng 3 phơng pháp
công nghệ để sản xuất thạch cao xây dựng là:
+ Sấy sơ bộ và nghiền nguyên liệu thạch cao thành bột mịn sau đó thực
hiện quá trình đề hyđrat hoá thạch cao. Phơng pháp này tiêu hao nhiên
liệu khoảng (40-45) kg than và điện năng (25-30) Kwh để chế tạo 1 tấn sản
phẩm thạch cao.
+ Sử dụng thiết bị sấy nghiền nung đồng thời. Phơng pháp này tiêu hao
nhiên liệu khoảng (40-50) kg than và điện năng (30-35) Kwh để chế tạo 1
tấn sản phẩm thạch cao.
+ Nung nguyên liệu đá thạch cao ở dạng cục sau đó nghiền mịn. Phơng
pháp này tiêu hao nhiên liệu khoảng (40-45) kg than và điện năng (20-25)
Kwh để chế tạo 1 tấn sản phẩm thạch cao. Dây chuyền công nghệ sản
xuất thạch cao xây dựng theo phơng pháp này dễ dàng tự động hoá đợc
toàn bộ quá trình sản xuất.
III.3.Đặc tính kỹ thuật
III.3.1.Khối lợng riêng và khối lợng thể tích
Khối lợng riêng và khối lợng thể tích của chất kết dính thạch cao phụ
thuộc vao nguyên liệu, điều kiện sản xuất và vào dạng chất kết dính. Khối l-
ợng riêng của chất kết dính thạch cao dao động trong khoảng 2,6-
2,75(g/cm
3
), khối lợng thể tích dạng tơi xốp là 800-1100)kg/m
3
).
13
Đồ án tốt nghiệp
III.3.2.Lợng nớc yêu cầu
Lợng nớc yêu cầu để hỗn hợp thạch cao đạt đợc độ deo tiêu chuẩn với
thạch cao xây dựng là 50-70%, với thạch cao kỹ thuật là 30-40% tính theo
khối lợng. Lợng nớc yêu cầu của chất kết dính thạch cao tăng lên sẽ làm
giảm cờng độ của sản phẩm do có lợng nớc thừa nhiều sẽ để lại nhiều lỗ
rỗngtrong sản phẩm. Để giảm lợng nớc yêu cầu và tăng cờng độ cho sản
phẩm ngời ta sủ dụng các loại phụ gia tăng dẻo khi nhào trộn thạch cao
với nớc. Khi hàm lợng phụ gia tăng dẻo từ 0,1-0,3% sẽ giảm lợng nớc đợc
10-15% lợng nớc yêu cầu và tăng cờng độ sản phẩm.
III.3.3.Thời gian đông kết
Thạch cao xây dựng và thạch cao kỹ thuật thuộc loại chất kết dính
đông kết rắn chắc nhanh. Thời gian đông kết của chất kết dinh thạch cao
phụ thuộc vào nguyên liệu, điều kiện công nghệ sản xuất, thời gian bảo
quản chất kết dính, vào lợng nớc nhào trộn, vào nhiệt độ môi trờng, điều
kiện nhào trộn và hàm lợng các chất phụ gia. Nâng cao nhiệt độ thuỷ hoá
của vữa thạch cao đến 40
o
C-45
0
C sẽ làm tăng nhanh thời gian đông kết và
làm tăng cờng độ, ở nhiệt độ cao hơn thời gian đông kết và cờng độ sẽ
giảm vì khi nhiệt độ môi trờng cao , đỗ hoà tan của thach cao 2 phân tử n-
ớc sẽ lớn hơn độ hoà tan của thạch cao 0,5 phân tử nớc nên quá trình thuỷ
hoá của thạch cao 0,5 phân tử nớc ko thực hiên đợc, vữa thạch cao không
có quá trình đông kết đóng rắn.Thời gian đông kết của vữa thạch cao giảm
nếu đa vào các cốt liệu nh cát, xỉ, mùn ca Để điều chỉnh thời gian đông
kết của chất kết dính thạch cao ngòi ta thờng sử dụng phụ gia nh phụ gia
điện phân mạnh, phu gia hoạt tính bề mặt,phu gia hôn hợp.
III.3.4.Cờng độ.
Các chất kết dính thạch cao có cờng độ cơ học khác nhau phụ thuộc
vào nhiều yếu tố.Thời gian bảo quản anh hởng đến cờng độ thạch cao, c-
ờng độ tăng trong thời gian từ 2 đến 4 tuần đâu vì thời gian này thạch cao
hút ẩm trong không khí và thuỷ hoá trên bề mặt tạo màng mỏng
CaSO
4
.2H
2
O bao bọc quanh hạt thạch cao nên lợng nớc yêu cầu thấp, thời
gian đông kết đóng rắn chậm.Tuy nhiên nếu kéo dài thời gian bảo quản l-
ợng thạch cao bị thuỷ hoá nhiều , màng thạch cao 2 phân tủ nớc quá dày
nên cần nhiều nớc, thời gian đông kết rắn rất chậm vào kém dẻo do đó c-
14
Đồ án tốt nghiệp
ờng độ thạch cao giảm đáng kể, hiện tợng này gọi là hiên tuợng bão hoà
của thạch cao.
Cờng độ của chất kết dính thạch cao còn phụ thuộc vào lợng nớc nhào
trộn.Lợng nớc nhào trộn tăng thì cờng độ sẽ giảm,khi lợng nớc nhào trộn
giảm từ 70% xuống còn 40% thì cờng độ của mẫu thạch cao sẽ tăng lên từ
2,5-3 lần . Tăng độ nèn chặt khi tao hình cung có tác dụng tăng cờng độ
sản phẩm đặc biệt cờng độ cờng độ của sản phẩm thạch cao đã rắn chắc
phụ thuộc nhiều vào độ ẩm, trong môi trờng không khí sản phẩm thạch
cao hút ẩm làm suy giảm cờng độ.Trong không khí có độ ẩm 60% đến
100% thạch cao hút ẩm làm cờng độ suy giảm còn 60%-70% cờng độ sản
phẩm ở trạng thái khô. Sản phẩm thạch cao có tỉ lệ nớc nhào chộn càng ít
thì sự suy giảm cờng độ cho độ ẩm càng nhỏ.
Khả năng chịu nớc của sản phẩm thạch cao đợc đánh giá qua hệ số
mềm là tỉ lệ cờng độ của mẫu bão hoà nớc trên cờng độ của mẫu khô ở
trạng thái sấy đến khối lợng không đổi .Hệ số mềm của thạch cao nằm
trong khoảngt từ 0,3 đến 0,45 phụ thuộc vào tính chất của thạch cao và
độ đặc chắc của sản phẩm. Với phơng thức tạo hình cứng lợng nớc nhào
chộn ít thì hệ số mềm của thạch cao có thể đạt tới 0,4 -0,5.
Cờng độ của thạch cao cũng bị giảm khi nhào trộn với cốt liệu. Với cốt
liệu hữu cơ cờng độ giảm nhiều hơn cốt liệu vô cơ.
III.3.5.Tính biến dạng
Trong quá trình đông kết rắn chắc thạch cao nở thể tích khoảng 0,5%
đến 1%. Khi sản xuất thạch cao theo phơng pháp đúc rót sự nở thể tích có
tác dụng lấp đầy khuôn mẫu , đảm bảo độ chính sác và hình dáng cho sản
phẩm. Độ nở của thạch cao xây dựng phụ thuộc vào hàm lợng anhyđríc
hoà tan có lẫn trong sản phẩm thạch cao vì khi đông kết rắn chắc anhyđríc
hoà tan nở thể tích 0,7% - 0,8% trong khi đó của CaSO
4
.0,5H
2
O là
0,15%-0,5%. Thạch cao kĩ thuật có độ nở thể tích là 0,2% .Để giảm độ
nở thể tích thì khi nghiền thạch cao ngời ta cho 1% CaCO
3
vào, đông
thời khi giảm lợng nớc nhào trộn và sử dụng phụ gia làm chậm thời gian
đông kết thì độ nở của thạch cao cung giảm.
Thạch cao sau khi rắn chắc sẽ co thể tích gây nên các ứng suất làm nứt
nẻ sản phẩm. Để giảm độ co của thạch cao ngời ta thòng trộn thạch cao
15
Đồ án tốt nghiệp
với các sợi khoáng, sợi thuỷ tinh, Sản phẩm thạch cao đã đóng rắn có
khả năng xuất hiện biến dạng dẻo dới tải trọng, biến dạng dẻo mất dần
theo thời gian.
III.3.6.Độ bền của CKD thạch cao.
Chất kết dính thạch cao bền trong môi trờng không khí. Khi chịu tác
dụng của môi trờng nớc đặc biệt ở nhiệt độ thấp hoặc hơi nớc bão hoà thì
cờng độ của chúng bị giảm nhanh và bị phá hoại.Tính bền của thạch cao
tăng khi tăng độ đặc chắc và sử dụng các loại phụ gia tổng hợp kị nớc,Sản
phẩm thạch cao có khả năng chịu đợc nhiệt độ cao trong khoảng thời gian
từ 6-8 giờ.
Ngoài việc sử dụng thạch cao thiên nhiên để sản xuất chất kết dính ta
còn sự dụng thạch cao phốtpho làm nguyên liệu để sản xuất chất kết dính
thạch cao.Khi sản xuất chất kết dính thạch cao phải nung thạch cao phốt
pho ở nhiệt độ từ 130
0
C-170
0
C.Khi nung ở nhiệt độ 136
0
C hàm lợng nớc
hydrát trong thạch cao phốtpho là 7,8%-8,4% , khi nung ở nhiệt độ >
136
0
C thì hàm lợng nớc hydrát còn lại là 3,4%-3,6% và ở 200
0
C thì lợng
nớc hydrát chỉ còn <2%.Lợng nớc hydrát hợp lí trong chất kết dính thạch
cao là 6%.
Tính chất của chất kết dính thạch cao phụ thuộc vào thời gian nung và
nhiệt độ nung. Khi nung ở nhiệt độ 150
o
C-160
o
C thì cờng độ của chất kết
dính thạch cao là lớn nhất. Khi tăng thời gian nung thì cờng độ của chất
kết dính giảm. Thời gian nung hợp lý từ 100-120 phút. Tuy nhiên thời gian
nung còn ohụ thuộc vào kích thớc của tinh thể thạch cao sử dụng. Khi tinh
thể thạch cao càng nhỏ thì thời gian nung càn giảm.
IV.Phơng pháp nghiên cứu.
Trong nghiên cứu này, các phơng pháp tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn
đã đợc sử dụng để xác định các tính chất của nguyên liệu, ảnh hởng của
các phụ gia đến các tính chất cơ lý của thạch cao.
IV.I. Phơng pháp tiêu chuẩn.
Dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn của nớc ngoài để xác định
một số tính chất của thạch cao xây dụng.
16
Đồ án tốt nghiệp
IV.I.1.Xác định khối lợng riêng của CKD thạch cao.
Tiêu chuẩn đánh giá: TCVN4030 1985.
a. Khái niệm :
Khối lợng riêng là khối lợng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng
thái đặc hoàn toàn.
Khối lợng riêng đợc xác định bằng cân. Thể tích đặc đợc xác định bằng
phơng pháp chất long rời chỗ, thực hiện với các mảnh mẫu không có chứa
các lỗ rỗng kín.
b. Phơng pháp thí nghiệm :
Để xác định khối lợng riêng của vật liệu xây dựng (VLXD), trừ một vài
trờng hợp đặc biệt có phơng pháp thí nghiệm riêng, đa số cấc VLXD đều
có phơng pháp thí nghiệm giống nhau mặ dù chúng đều có số mã tiêu
chuẩn TCVN riêng cho mỗi loại vật liệu. Đối với thạch cao thí nghiệm theo
TCVN 4030-1985.
c. Trình tự thi nghiệm :
Sấy vật liệu ở 65
0
-70
0
C đến khối lợng không đổi. Để nguội rồi dùng
sàng 0,15mm để sàng, lấy khối lợng bột lọt qua sàng cho vào giữ trong
bình chống ẩm .
Lấy 50g mẫu bột cho vào cốc mỏ sạch và khô. Cân cả cốc và bột trong
cốc, chính xác đến 0,1 g, đợc giá trị m
1
.
Đong chất lỏng vào bình đo khối lợng riêng, đến vạch 0. Dùng giấy thấm
và thuỷ tinh lau kĩ cho sạch và khô cổ bình. Kiểm tra lại mực chất lỏng.
Dùng đũa thuỷ tinh gạt thật chậm bột mẫu thử trong cốc mỏ vào bình
khối lợng. Không đợc làm rơi vãi bột ra ngoài. Quan sát liên tục để bột
không bị tắc trên cổ bình. Khi mực nứơc chất lỏng dâng lên vợt quá vạch
20 trên cổ bình thì dừng lại. Cân cốc và bột còn lại trong cốc đợc m
2
.
Chính xác đến 0,1 g.
Chờ cho bột trong bình lắng xuống, đọc mực chất lỏng trong bình khối
lợng đợc V .
d. Dụng cụ thiết bị.
+ Tủ sấy.
+ Cân kỹ thuật.
+ Bình khối lợng riêng.
+ Cốc mỏ và đũa thuỷ tinh.
17
Đồ án tốt nghiệp
e. Công thức xác định.
Khối lợng riêng của CKD thạch cao đợc xác định bằng công thức:
)/(
3
cmg
V
g
a
=

Trong đó:
g: là khối lợng CKD thạch cao dùng để thử (g).
V: là thể tích chất lỏng thay thế thể tích CKD thạch cao (cm
3
).
IV.I.2. Khối lợng thể tích của CKD thạch cao.
Tiêu chuẩn đánh giá: TCVN4030 1985.
a. Khái niệm : khối lợng thể tích của VLXD là khối lợng của một đơn vị thể
tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên.Khối lợng thể tích tiêu chuẩn của VLXD là
khối lợng thể tích xác định khi vật liệu có độ ẩm tiêu chuẩn.Trong điêu kiện
tiêu chuẩn , vật liệu có độ ẩm bằng 0%.
Khối lợng mẫu đợc xác định bằng cách cân, thể tích mẫu xác định
bằng nhiều cách tuỳ thuộc vào hình dáng và trạng thái của mẫu thử.
b. Phơng pháp thí nghiệm:
Sấy khô thạch cao ở nhiệt độ 65
0
C-70
0
C trong hai giờ rồi để nguội đến
nhiệt độ phòng thí nghịêm.
Đặt ống đong đã sấy khô và cân (khối lợng G
1
) dới phễu; miệng ống
cách đuôi phễu 100mm.
Đổ thạch cao vào phễu.
Mở lắp đáy phễu cho thạch cao rơi xuống ống đong đầy có ngọn.
Dùng thớc là gạt thạch cao ngang bằng miệng ống, từ giữa ra 2 bên.
Cân ông đong có chứa thạch cao G
2
.
c. Dụng cụ thiết bị.
+ Tủ sấy.
+ ống đong.
+ Phễu.
+ Thớc lá.
d. Công thức xác định.
Khối lợng thể tích của CKD thạch cao đợc xác định theo công thức:
18
Đồ án tốt nghiệp
)/(
3
21
0
mkg
V
GG
=

IV.I.3. Xác định độ mịn:
Thí nghiệm theo TCVN 4030-1985
Các bớc thí nghiệm:
Sấy khô vật liệu ở nhiệt độ 65
0
C-70
0
C, đến khối lợng không đổi.
Cân khoảng 50g vật liệu, chính xác tới 0,1g đợc m
1
gam.
Đem qua sàng N
0,0075
đến khi lợng xót trên sàng không lọt sàng nữa,
ta cân lợng xót còn lại trên sàng ( chính xác tới 0,1 g) đợc m
2
gam.
Lợng xót trên sàng đợc tính theo công thức
A
i
=
)/%(100
3
1
2
mkgx
m
m

IV.I.4.Lợng nớc yêu cầu của CKD thạch cao.
Tiêu chuẩn đánh giá: Dùng tiêu chuẩn của Nga
a.Lợng nớc tiêu chuẩn của CKD thạch cao biểu thị bằng tỷ lệ % của nớc so
với khối lợng thạch cao. Lợng nớc này càng lớn thì cờng độ của đá thạch
cao càng lớn.
b. Dụng cụ thí nghiệm.
+Dụng cụ Xuttard gồm 1 ống làm bằng đồng có đờng kính trong 5cm,
cao 10cm và một tấm kính vuông có cạnh 20cm.
+Một tấm kính có vẽ các đờng tròn đồng tâm có đờng kính 6cm-20cm.
c. Cách tiến hành.
Cân 300g thạch cao, cho thạch cao vào nớc và trộn nhanh trong 30
giây cho đến khi hỗn hợp đồng đều rồi để yên trong 1 phút. Sau đó trộn
mạnh hai cái rồi đổ nhanh vào ống trụ đặt trên tấm kính và dùng thớc thép
gạt bằng mặt, tất cả các động tác đó làm không quá 30 giây. Rút ống hình
trụ lên theo phơng đứng rồi đo đờng kính đáy nón cụt, nếu bằng 12cm là
đợc còn lớn hơn hay nhỏ hơn 12cm phải trộn lại.
IV.I.5.Thời gian đông kết của CKD thạch cao.
Tiêu chuẩn đánh giá: TCVN4030 1985 phù hợp với ISO 9597
198
a. Dụng cụ thí nghiệm.
19
Đồ án tốt nghiệp
+ Dụng cụ Vica bao gồm: kim to có đờng kính: 10mm

0.05mm. Khới
lợng toàn phần của phần chuyển động là: 300g

1g
+ Khâu Vica để chứa hồ có dạng hình nón cụt, đờng kính đáy trên là:
70mm

5mm và đáy dới là: 80mm

5mm
+ Tấm đế bằng thuỷ tinh phẳng có kích thớc lớn hơn vành khâu và dày
ít nhất 2.5mm.
+ Cân kỹ thuật.
+ ống đong có vạch chia và buret.
+Chảo có chỏm hình cầu, bay tiêu chuẩn, thớc thép, đồng hồ bấm
giây.
b. Trình tự tiến hành thí nghiệm
+Dùng lợng nớc tiêu chuẩn đã xác định ở trên trộn với thạch cao để
xác định thời gian đông kết
+Đặt khâu chứa mẫu thử vào dụng cụ vika, hạ kim nhỏ xuống sát mặt
thạch cao rồi vít lại. Lúc đàu khi thạch cao còn ở trạng thái dẻo thì phải đỡ
kim để kim khỏi rơi mạnh xuống đáy khâu làm cong kim, khi thạch cao bắt
đầu quánh đặc thì cho kim rơi xuống hồ thạch cao một lần. Khi thử phải di
chuyển vành khâu để kim rơi vào hồ lần sao không trùng vào lỗ đã rơi lần
trớc. Sau mỗi lần rơi thì kim phải đợc lau sạch và đặt ở nơi không có gió và
không bị va chạm.
+Thời gian bắt đầu đông kết là thời gian tính từ lúc đổ nớc đến lúc rơi
kim xuống hồ thạch cao còn cách đáy khâu 1mm-2mm. Thời gian kết
thúc đông kết là thời gian tính từ lúc đổ nớc đến lúc rơi kim xuống mặ hồ
thạch cao không sâu quá 1mm-2mm.
20
Đồ án tốt nghiệp
Phần ii: khảo sát nguyên vật liệu dùng cho
nghiên cứu
I. Các dạng nguyên liệu sử dụng
I.1. Thạch cao thiên nhiên.
Thạch cao thiên nhiên đợc sử dụng là loại đá thạch cao ở dạng
CaSO
4
.2H
2
O sẽ đợc gia công ở điều kiện phòng thí nghiệm thành dạng
CaSO
4
.0,5H
2
O với độ mịn yêu cầu.
I.2. Bột đá vôi.
Bột đá vôi sử dụng là loại bột đã đợc gia công đến độ mịn yêu cầu. Bột
đá vôi dạng thô và bột đá vôi đã đợc nghiền lại
I.3. Phụ gia siêu dẻo.
Phụ gia siêu dẻo đợc sử dụng là loại phụ gia Sikamen NN .
a. Mô tả : Là loại phụ gia Sikamen NN ở dạng lỏng, có hoạt tính cao,
có tác dụng nh một chất siêu dẻo để sản xuất bê tông chảy và giảm l-
ợng nớc.
b. Ưu điểm : Tăng rõ tính thi công, tăng khả năng thi công cho cấu kiện
mỏng với cốt thép dày, giảm thời gian đầm, giảm rõ rệt rủi ro phân
tầng, tuỳ liều lợng sử dụng có thể giảm 30% lợng nớc, cờng độ tăng.
Tỷ trọng (1,18-1,2) kg/l. Trị số PH (7-8,5)
II. Chế tạo chất kết dính thạch cao xây dựng trong phòng thi
nghiệm.
Chế tạo chất kết dính thạch cao xây dựng trong phòng thí nghiệm
theo hai cách
- Cách thứ nhất : Thạch cao thiên nhiên đợc sử dụng ở dạng cục có
kích thớc lớn. Trớc khi gia công ta làm sạch bụi bản bám ở bên ngoài. Sau
đó dùng búa dể dập thô đá thạch cao xuống kích thớc từ 10-20mm.
Sau đó đá thạch cao đợc đa đi sấy khô đến khối lợng không đổi ở nhiệt độ
65
o
C-70
o
C. Tiếp theo đợc gia công nhiệt ở nhiệt độ 150
o
C-160
o
C trong 2
giờ. Để thạch cao nguội đến nhiệt độ phòng sau đó dùng búa đập nhỏ đến
kích thớc lọt qua sàng 1,25mm. Tiếp theo chúng đợc nghiền mịn trong
máy nghiên bi ở thời gian 10 phút để đạt độ min yêu cầu.
21
Đồ án tốt nghiệp
- Cách thứ hai : Thạch cao thiên nhiên đợc sử dụng ở dạng cục có kích
thớc lớn. Trớc khi gia công ta làm sạch bụi bản bám ở bên ngoài. Sau đó
dùng búa dể dập thô đá thạch cao xuống kích thớc lọt qua sàng 1,25mm.
Sau đó đá thạch cao đợc đa đi sấy khô đến khối lợng không đổi ở nhiệt độ
65
o
C-70
o
C. Để thạch cao nguội đến nhiệt độ phòng sau đó chúng đợc
nghiền mịn trong máy nghiên bi ở thời gian 10 phút để đạt độ min yêu
cầu. Tiếp theo chúng đợc gia công nhiệt ở nhiệt độ
150
o
C-160
o
C trong 2 giờ.
Sau khi gia công thạch cao cần bảo quản trong túi nilong để thạch cao
không bị hút ẩm.
III. Kết quả nghiên cứu
22
Đồ án tốt nghiệp
III.1. Một số đặc tính của nguyên liệu sử dụng
TT Loại nguyên liệu Đơn vị
Giá trị
1
2
3
Đá vôi (nghiền mịn) :
Khối lợng riêng
Khối lợng thể tích dạng bột
Độ mịn ( sót sàng75 )
Bột đá vôi thô (B1)
Khối lợng thể tích dạng bột
Độ mịn ( sót sàng75 )
Bột đá vôi nghiền lại (B2)
Khối lợng thể tích dạng bột
Độ mịn ( sót sàng75 )
g/cm
3
kg/m
3
%
kg/m
3
%
kg/m
3
%
2,738
871
1485
33,4
1253
3,8
4 Chất kết dính thạch cao:
Khối lợng riêng
Khối lợng thể tích dạng bột
Độ mịn ( sót sàng 75 )
g/cm
3
kg/m
3
%
2,613
736
5 Phụ gia siêu dẻo Sikamen NN
Tỷ trọng kg/l
1,18-1,2
23
Đồ án tốt nghiệp
III.2. Anh hởng của bột đá vôi đến tính chất của chất kết dính
thạch cao xây dựng.
Bột đá vôi (loại siêu mịn) xấy khô đợc trộn lẫn với chất kết dính thạch
cao với hàm lợng lần lợt là:10%, 20%, 30% theo trọng lợng.
Anh hởng của bột đá vôi tới lợng nớc yêu cầu của chất kết dính thạch
cao xây dựng thể hiện ở bảng sau:
TT Kí hiệu mẫu Hàm lợng bột đá
vôi(%)
Lợng nớc yêu
cầu
Độ xoè
1 A1 0 73 12
2 A2 10 72 12
3 A3 20 70 12
4 A4 30 65 12
Anh hởng của bột đá vôi tới thời gian đông kết của chất kết dính thạch
cao xây dựng thể hiện ở bảng sau:
TT Kí hiệu mẫu Hàm lợng bột đá
vôi(%)
Thời gian đông kết
Bắt đầu Kết thúc
1 A1 0 15 23
2 A2 10 14 22
3 A3 20 14 21
4 A4 30 13 20
Anh hởng của bột đá vôi tới cờng độ nén tơng đối của mẫu chất kết
dính thạch cao xây dựng sau 1,5 giờ rắn chắc và sau 1 ngày rắn chắc thể
hiện ở bảng sau:
24
Đồ án tốt nghiệp
STT KH Mẫu Thành Phần Cờng độ nén ở 1,5 giờ
Pn, (T) Rn, (kg/cm2)
1 A1 0% BĐV 0, 32
0,85 34
0,82 32,8
TB 0,82 32,93
2 A2 10% BĐV 1 40
1,02 40,8
0,95 38
TB 0,99 39,6
3 A3 20%BĐV 1,1 44
1,1 44
1,15 46
TB 1,12 44,67
4 A4 30%BDV 0,9 36
0,92 36,8
0,9 36
TB 0,91 36,27
STT KH Mẫu Thành Phần Cờng độ nén sau 1 ngày
Pn, (T) Rn, (kg/cm2)
1 B1 0% BĐV 0,92 36,8
0,9 36
0,95 38
TB 0,92 36,8
2 B2 10% BĐV 1,05 42
1,12 44,8
1.15 46
TB 1,11 44,27
3 B3 20%BĐV 1,1 44
1,1 44
1,15 46
TB 1,12 44,67
4 B4 30%BDV 0,85 34
0,9 36
0,85 34
TB 0,87 34,8
III.3. Anh hởng phụ gia siêu dẻo đến tính chất của chất kết dính
thạch cao xây dựng.
Anh hởng của phụ gia siêu dẻo tới lợng nớc yêu cầu của chất kết dính
thạch cao xây dựng thể hiện ở bảng sau:
TT Kí hiệu mẫu Hàm lợng phụ gia Lợng nớc yêu Độ xoè
25

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×