Khảo sát ảnh hưởng của đá vôi đến tính chất xi măng và vữa

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
I. MỞ ĐẦU 2
II. TỔNG QUAN 3
II.1. Tình hình nghiên cứu về phụ gia đá vôi cho xi măng Poúclăng 3
II.2. Cơ sở khoa học 4
II.2.1. Quá trình hydrat và đóng rắn của xi măng Poúclăng 4
II.2.2. Phụ gia và tác động của phụ gia đến quá trình hydrat của xi măng
Poúclăng 18
II.2.3. Quá trình hydrat và đóng rắn của xi măng Poúclăng khi có phụ gia
đá vôi 20
II.3. Phạm vi và mục đích của đề tài 24
II.3.1. Ảnh hưởng đá vôi đến tính chất của xi măng Poúclăng 24
II.3.2. Phạm vi và mục đích của đề tài 26
III. THỰC NGHIỆM 27
III.1. Nguyên liệu dùng cho nghiên cứu 27
III.2. Phương pháp thực nghiệm 28
III.2.1. Xác định độ mịn của xi măng 28
III.2.2. Xác định lượng nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết 29
III.2.3. Xác định độ bền nén của đá xi măng 29
III.2.4.Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 31
III.3. Kết quả và thảo luận 33
III.3.1. Một số tính chất của xi măng có pha đá vôi 33
III.3.2. Độ bền nộn đỏ xi măng 37
IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46
Tài liệu tham khảo 47
Phụ lục 49

– 1 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I. MỞ ĐẦU.
Nền kinh tế phát triển thúc đẩy yêu cầu xây dựng cơ bản cũng như
xây dựng dân dụng, do đó nhu cầu về vật liệu xây dựng nói chung và xi
măng nói riêng ngày càng tăng.
Thỏa mãn nhu cầu của thị trường, Tổng công ty xi măng Việt Nam đó
cú cỏc giải pháp như:
+Xây dựng nhà máy mới để tăng sản lượng clinke và làm tăng sản
lượng xi măng.
+Pha thêm phụ gia đề tăng sản lượng xi măng nhưng không tăng sản
lượng clinke.
+Nhập xi măng .v .v.
Vấn đề xây dựng nhà máy xi măng mới thường đòi hỏi chi phí lớn,
phải phù hợp với qui hoạch phát triển của nghành và không giải quyết
ngay nhu cầu cấp bách lượng xi măng lúc đó. Tuy nhiên, giải pháp này
thỏa mãn triệt để nhu cầu của thị trường.
Giải pháp thứ ba thỏa mãn nhanh chóng nhu cầu của thị trường và
nhiều khi phải sử dụng để hạ cơn sốt xi măng.
Pha phụ gia là phương án khá mềm dẻo để đáp ứng nhu cầu của thị
trường. Giải pháp này tăng sản lượng xi măng mà không cần tăng sản
lượng clinke do đó giảm chi phí sản xuất tăng lợi nhuận. Nhưng vấn đề đặt
ra là chọn loại nguyên liệu gì, pha với hàm lượng bao nhiêu để vẫn đảm
bảo tính chất của xi măng đồng thời tối ưu hóa được lợi nhuận.
Ở Việt Nam, đá vôi đã được sử dụng để làm phụ gia cho xi măng do
đây là nguồn nguyên liệu rẻ và có trữ lượng lớn. Nhưng đá vôi được dùng
chỉ với vai trò là cốt liệu mịn và với hàm lượng thấp. Hơn nữa cơ chế tác
động của phụ gia đá vôi đến quá trình hydrat và đóng rắn của xi măng
chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Xuất phát từ tình hình đó, được sự giúp đỡ của TS.Tạ Ngọc Dũng và
KS.Nguyễn Mạnh Tường tôi đã thực hiện đề tài: Khảo sát ảnh hưởng của
đá vôi đến tính chất xi măng và vữa.

– 2 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
II. TỔNG QUAN.
II.1. Tình hình nghiên cứu về phụ gia đá vôi cho xi măng
Poúclăng.
Đá vôi đã được biết đến như một loại nguyên liệu để sản xuất chất kết
dính nói chung và xi măng nói riêng. Ngoài ra, đá vôi còn được sử dụng
làm phụ gia cho xi măng.
Trước đây, người ta cho rằng đá vôi chỉ thuần túy là một loại phụ gia
đầy, nhưng các nghiên cứu sau này đưa ra kết luận: Đá vôi không chỉ đóng
vai trò là một loại cốt liệu mịn mà nú cũn tương tác hóa học trong quá trình
hydrat của xi măng - [1,8,9,10].
Việc sử dụng đá vôi làm phụ gia cho xi măng đã được tiến hành ở
nhiều nơi như: Chõu õu đó ban hành tiêu chuẩn EN-197, HyLạp công bố
các nghiên cứu về vấn đề này - [10] và gần đây E.Sakai và M.Daimon -
trong báo cáo về ứng dụng của bột đá vôi - đã chỉ ra cơ chế tương tác của
đá vôi đến quá trình hydrart của xi măng Poúclăng - [8,9].
Ở Việt Nam, đá vôi được sử dụng chủ yếu làm nguyên liệu sản xuất
chất kết dính và cũng được sử dụng làm phụ gia nhưng với vai trò như một
loại phụ gia đầy. Như Công ty xi măng Hoàng Thạch sử dụng đá đen - một
loại đá vôi ít cacbonat ( khoảng 20% ) - làm phụ gia đầy; Công ty xi măng
Nghi Sơn sử dụng đá vôi làm phụ gia với hàm lượng thấp - khoảng 5%. Và
chưa có báo cáo khoa học nào đi sâu nghiên cứu về tác động của đá vôi
như một phụ gia khoáng hoạt tính.
Hơn nữa, nguồn đá vôi rất phong phú ở Việt Nam. Khi pha phụ gia đá
vôi vào trong xi măng làm tăng sản lượng xi măng.
Qua đó cho thấy vấn đề sử dụng đá vôi làm phụ gia cho xi măng cần
phải được tiếp tục nghiên cứu trong điều kiện cụ thể ở Việt Nam.

– 3 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
II.2. Cơ sở khoa học.
II.2.1. Quá trình hydrat và đóng rắn của xi măng Poúclăng.
1. Các khái niệm chung.
Xi măng Poúclăng là sản phẩm nghiền mịn của Clanhke ximăng
Poolăng với một lượng thạch cao cần thiết để điều chỉnh thời gian đông
kết.
Clinke xi măng Poolăng là sản phẩm nung đến kết khối của hỗn hợp
phối liệu có đủ thành phần cần thiết để tạo thành khoáng silicatcanxi có độ
bazơ cao.
Clinke xi măng là hệ phức tạp và chứa 4 khoỏng chớnh: Alit, Belit,
Aluminatcanxi và Alumoferitcanxi.
Theo viện sĩ P.A.Rebinder và các cộng sự của ông V.B.Ratinov,
A.F.Polak và A.E.Seikin quá trình hydrat hoá và đóng rắn gây nên bởi sự
hoà tan ban đầu và sau đó là sự tách ra khỏi dung dịch quỏ bóo hoà các
hợp chất bền nhiệt động trong điều kiện này theo cơ chế kết tinh.
2. Quá trình hydrat hóa của cỏc khoỏng clanhke.
Xét về bản chất hóa học, quá trình hydrat húa cỏc khoỏng clinke đều
thuộc hệ phản ứng dị thể Rắn - Lỏng, do đó cơ chế phản ứng có nhiều
điểm giống nhau. Quá trình hydrat có thể chia thành các giai đoạn:
(1).Giai đoạn đầu: Hạt rắn ngay lập tức bị hút vào pha lỏng và xảy ra
phản ứng theo cơ chế hòa tan, tạo thành lớp sản phẩm trung gian.
(2). Giai đoạn cảm ứng: Lớp sản phẩm hydrat bao phủ trên bề mặt hạt
khoáng và hình thành lớp vỏ ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp của hạt khoáng
với nước và làm giảm tốc độ phản ứng.

– 4 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(3). Giai đoạn tăng tốc: Tại lớp sản phẩm , xảy ra quá trình kết tinh và

đến thời điểm lớp vỏ bị phá vỡ và các hạt khoáng lại tiếp xúc trực tiếp với
nước do đó tốc độ phản ứng tăng nhanh. Sản phẩm hydrat tạo ra không bao
phủ bề mặt hạt khoáng mà là nguồn chất nuụi cỏc tinh thể.
(4). Giai đoạn giảm tốc: Khi các tinh thể phát triển đến một giới hạn
xác định (đủ lớn) chúng liên kết hình thành lớp vỏ mới và làm giảm dần
tốc độ phản ứng. Khi đó phản ứng chuyển từ cơ chế hòa tan sang một cơ
chế mới - cơ chế Tụ-pụ. Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán
qua lớp sản phẩm hydrat.
Tùy theo thành phần hóa của cỏc khoỏng, điều kiện phản ứng mà các
sản phẩm hydrat có thành phần và cấu trúc khác nhau
Mặt khác quá trình hydrat hóa của hạt khoáng thực tế phải xét đến
kích thước của nó. Nếu hạt khoỏng cú kích thước đủ nhỏ thì quá trình thủy
hóa thậm chí kết thúc ở giai đoạn thứ nhất. Các nghiên cứu [11-13] cho
thấy 1 hạt xi măng sau 28 ngày chỉ hydrat với bề dày 4àm và sau một năm
là 8àm, vì vậy có thể thấy rằng với hạt xi măng có kích thước >16àm sẽ
không thủy hóa hoàn toàn sau một năm.
Chiều sõu lớp thuỷ hoá và lượng nhiệt toả ra khi hydrat các khoáng xi
măng là những yếu tố phản ánh động học hydrat của các khoáng xi măng.
Bảng 2.1: Sự phụ thuộc độ sâu hydrat húa cỏc khoỏng clinke theo thời
gian [µm].
Khoáng 3 ngày 7 ngày 28 ngày 3 tháng 6 tháng
C
3
S 3.5 4.7 7.9 14.5 15.0
C
2
S 0.6 0.9 1.0 2.6 2.7
C
3
A 10.7 10.4 11.2 13.5 14.5

C
3
AF 7.7 8.0 8.4 12.2 13.2
a.Nhúm khoáng silicat.

– 5 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Khoáng silicat gồm có alit và belit - là các dung dịch rắn trên nền
tương ứng của khoáng C
3
S và C
2
S. Xét một cách tổng thể cơ chế phản ứng
của cỏc khoỏng silicat có nhiều điểm tương đồng.
Quá trình hydrat của khoáng C
3
S chia thành 5 giai đoạn - như hình
2.1.
(I). Các phản ứng ban đầu.
(II). Thời kỳ cảm ứng.
(III). Thời kỳ tăng tốc.
(IV). Thời kỳ giảm tốc.
(V). Thời kỳ phát triển chậm.
Hình 2.1: Mô tả quá trình thủy hóa khoáng C
3
S.
Thời kỳ (I) là giai đoạn hydrat hoá bề mặt C
3
S, tốc độ của giai đoạn
này diễn ra rất nhanh; phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ mịn, lượng tạp

chất(Khuyết tật), tỷ lệ N/XM. Giai đoạn này tương ứng với pic tỏa nhiệt
mạnh ở ngay mấy phút đầu. Dung dịch ngay lập tức bão hòa các ion: Ca
2+
,
Si
4+
.
Thời kỳ (II) là giai đoạn hình thành lớp sản phẩm gel CSH, lớp này
bao phủ bề mặt của hạt C
3
S và làm đình trệ quá trình phản ứng. Đồng thời
quá trình phản ứng của C
3
S với nước giải phóng ra Ca(OH)
2
- cũng là tác
nhân làm đình trệ quá trình phản ứng. Lớp bao phủ này có cấu trúc vô định
hình, được hình thành và tồn tại trong thời gian ngắn sau đó bị phá huỷ và
chuyển sang dạng mới xốp hơn không cản quá trình hydrat hoá nữa, bắt

– 6 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
đầu giai đoạn tăng tốc. Theo Taylor -[12]- sự hình thành của lớp màng này
là một quá trình hoà tan và kết tủa. Các cation Ca
2+
và Si
4+
trên bề mặt C
3
S

di chuyển và dung dịch, kết hợp với anion OH
-
phõn ly từ nước tạo thành
C-S-H và CH vô định hình. Cấu trúc của lớp này không ngừng biến đổi
theo thời gian, cũn CH kết tinh đạt đến một kích thước xác định và tới thời
điểm nào đó, lớp màng này không cũn tác dụng ngăn cản sự di chuyển của
các ion.
Thời kỳ (III) thấy gia tăng sự toả nhiệt rất mạnh đồng thời với sự gia
tăng lớn nồng độ Ca
2+
trong dung dịch, đây là bằng chứng về khả năng hoà
tan của C
3
S - Cơ chế phản ứng hoà tan. Khi dung dịch đạt trạng thái bão
hoà Ca
2+
và OH
-
làm cho Ca(OH)
2
kết tủa nhiều và làm tăng trở lực khuếch
tán của Ca
2+
và Si
4+
từ hạt C
3
S ra ngoài do lớp sản phẩm được bồi đắp dày
nờn trờn bề mặt hạt khoáng. Tốc độ quá trình hydrat giảm dần và bắt đầu
giai đoạn giảm tốc.

Thời kỳ (IV) tương ứng với giai đoạn tốc độ toả nhiệt giảm. Đối với
các hạt C
3
S nhỏ, quá trình hydrat hoá có thể kết thúc trước khi bắt đầu giai
đoạn giảm tốc theo cơ chế hoà tan. Với các hạt C
3
S lớn, phần còn lại của
lượng chưa phản ứng được thay thế dần dần bởi C-S-H hướngdần vào bên
trong. Điều này cho thấy rằng ở thời kỳ (IV), song song với việc giảm dần
cường độ phản ứng theo cơ chế hoà tan thỡ cú một cơ chế phản ứng khác
được hình thành - Người ta gọi cơ chế phản ứng này là cơ chế Tụ-pụ. Cỏc
phần tử tham gia phản ứng không đi vào dung dịch mà sẽ dịch chuyển và
kết hợp với nhau trong lòng hạt C
3
S để hình thành sản phẩm hydrat. Quá
trình này phụ thuộc vào khả năng sắp xếp lại cấu trúc của sản phẩm phản
ứng bên ngoài. Cường độ phản ứng theo cơ chế Tụ-pụ thấp hơn nhiều theo
cơ chế hoà tan, điều này thể hiện qua mức toả nhiệt thấp hơn.

– 7 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thời kỳ (V) các phần C
3
S tiếp tục phản ứng theo cơ chế Tụ-pụ và
hình thành các sản phẩm hydrat. Quá trình này sẽ chậm dần và có thể dừng
hẳn sau 1 năm.
Quá trình hydrat húa khoỏng C
3
S là sự tổ hợp các phản ứng của vô số
các hạt khoỏng riờng - cú kích thước khác nhau - trong một môi trường

thủy hóa chung - luụn cú sự thay đổi nồng độ của các ion.
1-Hạt C
3
S chưa phản ứng.
2-Hydrat ban đầu C
3
SH
x
.
3-Các hydrosilicatcanxi thứ sinh kết
tinh mịn( Sản phẩm bên trong ).
4-Các hydrasilicatcanxi thứ 3 kết tinh
rõ hơn ( Sản phẩm bên ngoài ).
5-Các tinh thể to riêng biệt, tinh thể
dạng nhánh cây.
Hình 2.2: Mô tả phản ứng của nước và hạt C
3
S.
Tuy xét một cách tổng thể quá trình hydrat hóa của cỏc khoỏng silicat
có nhiều điểm giống nhau nhưng giữa chỳng cú những điểm đặc trưng.
Đặc trưng Khoáng C
3
S Khoáng C
2
S
1.Tốc độ hydrat
hóa
Nhanh; Khi tỷ lệ N/K
=0.4ữ0.7, ở điều kiện thường
phản ứng kết thúc sau 1ữ1.5

năm.
Chậm; Khi tỷ lệ N/K =
0.7, ở điều kện thường sau
vài năm phản ứng chỉ đạt
85%
2.Tỷ lệ CaO/SiO
2
trong sản phẩm
trung gian
Cao, xấp xỉ 3 Thấp, xấp xỉ 2

– 8 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đặc trưng Khoáng C
3
S Khoáng C
2
S
3.Lượng Ca(OH)
2
thoát ra
Nhiều Ít
4.Phản ứng chung
( ở điều kiện
thường )
2C
3
S+6H→C
3
S

2
H
3
+3CH 2C
2
S+4H→C
3
S
2
H
3
+CH
b.Khoỏng aluminat.
Phản ứng hydrat hóa của C
3
A diễn ra rất nhanh và sau 1 ngày đã đạt
đến 70 ữ 80%, do ngay khi hạt C
3
A tiếp xúc với nước tạo thành các lớp vỏ
tơi xốp từ các tinh thể hyadroaluminat dạng tấm - không thể ngăn cản được
sự thẩm thấu của phân tử nước vào phần hạt chưa hydrat.
Thành phần của các sản phẩm hydrat hóa C
3
A nhạy cảm với sự thay
đổi của điều kiện phản ứng như nhiệt độ, bản chất và nồng độ của các
muối hòa tan trong nước nhào trộn v.v
Sản phẩm quá trình hydrat hóa của C
3
A là cân bằng của hệ C-A-H.
Nhiều ý kiến thống nhất rằng sản phẩm của hệ này, ở điều kiện thường có

dạng C
4
AH
12ữ19
và các vi tinh AH
3
(Chính lượng keo này gõy lờn hiện
tượng đông kết tức thời)

. Trong dóy cỏc tinh thể dạng tấm lục giác
C
4
AH
12ữ19
đa số là không bền nhiệt động nó sẽ dần chuyển về dạng bền
vững hơn là C
3
AH
6
- cấu trúc dạng khối lập phương - làm tăng độ xốp lớp
sản phẩm, do đó làm tăng tốc độ phản ứng hydrat hóa của C
3
A.
Phương trình mô tả quá trình thủy hóa của C
3
A là:
C
3
A + H → C
4

AH
12ữ19
→ C
3
AH
6
.

– 9 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.3: Mô tả quá trình hydrat
của C
3
A.
Hình 2.4: Mô tả quá trình hydrat của
C
3
A khi có thạch cao.
Khi có mặt thạch cao tốc độ hydrat của C
3
A chậm hơn khi thủy hóa
trong điều kiện thường ở cùng thời điểm, thể hiện qua lượng nhiệt tỏa ra
trong quá trình thủy hóa [Hình 2.3,2.4]. Quá trình thủy hóa của C
3
A khi có
thạch cao kéo dài hơn và đõy chớnh là tác động của điều chỉnh thời gian
đông kết của thạch cao. Cơ chế điều chỉnh thời gian đông kết của thạch cao
được mô tả ở hình 2.4.
Phản ứng của thạch cao với aluminatcanxi tạo thành các
hydrosunfoaluminatcanxi .

C
3
A + CaSO
4
.2H
2
O + H → C
3
A.3CaSO
4
.31H (Ettringit).
C
3
A + CaSO
4
.2H
2
O + H → C
3
A.CaSO
4
.12H (Monosunfat).
Ngoài ra, các hydroaluminatcanxi có thể tương tác với thạch cao tạo
thành các hydrosunfoaluminatcanxi theo các phản ứng sau:
C
3
AH
12
+ CaSO
4

.2H
2
O → C
3
A.CaSO
4
.12H.
C
4
AH
13
+ CaSO
4
.2H
2
O → C
3
A.3CaSO
4
.31H.

– 10 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Theo hình 2.4, ban đầu lượng ettringit được tạo ra kèm theo hiệu ứng
tỏa nhiệt mạnh - tương ứng với pớc thứ nhất - sau đó ettringit tiếp tục phản
ứng tạo ra monosunfat - đặc trưng bởi pớc tỏa nhiệt thứ hai. Tuy nhiên
nhiều tác giả đều công nhận thực tế luôn tồn tại cả hai dạng này trong đá xi
măng.
Ettringit kết tinh ở dạng hình kim dài hoặc lăng trụ ngắn. Hợp chất
này bền và có thành phần ổn định. Khi trong hỗn hợp thủy hóa dư ion

SO
4
2-
, hydrosunfoaluminat canxi dạng trisunfat chuyển về dạng
monosunfat kèm theo sự tăng độ xốp đến 54,5% và tăng tổng thể tớch
riờng của hệ lên 17% so với thể tích riêng ban đầu của ettringit. Đõy chớnh
là hiện tượng không ổn định thể tích của ettringit.
Hydrosunfoaluminat canxi dạng monosunfat kết tinh ở dạng tấm lục
giác và cũng là hợp chất ổn định.
Có nhiều quan điểm thống nhất rằng, trisunfat bền nhiệt động hơn
monosunfat, do đó về lâu dài các dạng monosunfat sẽ chuyển về dạng
trisunfat.
c.Khoỏng Ferit.
Tốc độ hydrat hóa của C
4
AF ở giai đoạn đầu lớn, sau 3 ngày mức độ
hydrat hóa của khoáng đạt đến 50ữ70%. Cỏc hạt C
4
AF sau vài phút bị bao
bọc bởi lớp vỏ từ các hydrat kết tinh nhỏ và gel hydroxit sắt mà cuối cùng
tạo thành taumazit.
Sản phẩm trung gian của sự hydrat hóa alumoferritcanxi có dạng
C
2
AH
8
, dung dịch rắn cao sắt C
4
(A
x

,F
1-x
)H
12ữ19
và gel Fe
2
O
3
.
Sản phẩm hydrat chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. Nhiệt độ lớn hơn
305
o
K tạo thành dung dịch rắn dạng lập phương C
3
AH
6
và C
3
FH
6
; Nhiệt
độ nhỏ hơn 288
o
K tạo thành dung dịch rắn dạng tấm lục giác ; Trong

– 11 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
khoảng nhiệt độ từ 288ữ305
o
K có mặt đồng thời cả hai dạng: dung dịch

rắn dạng lập phương và dạng tấm lục giác.
Phản ứng thủy hóa của khoáng
C
4
AF :
C
4
AF+H→C
4
(A,F)H
x
→C
3
(A,F)H
6
.
Hình 2.5: Mô tả quá trình hydrat của C
4
AF.
Tương tự như aluminatcanxi, alumoferitcanxi cũng tương tác với
thạch cao tạo thành các hydrosunfoferitcanxi ở các dạng: trisunfat
(C
3
F.3CaSO
4
.31H) - kết tinh ở dạng hình kim dài hoặc các lăng trụ ngắn -
và monosunfat (C
3
F.CaSO
4

.12H) - kết tinh ở dạng tấm lục giác.
3. Quá trình hydrat hóa và đóng rắn của xi măng Poúclăng.
Tính chất của đá xi măng là kết quả của một quá trình hydrat cỏc
khoỏng và được tiếp nối bởi quá trình phát triển cấu trúc của các sản phẩm
hydrat. Thực tế là không thể tách biệt riêng rẽ quá trình hydrat và quá trình
phát triển cấu trúc. Tại một thời điểm nào đó, khi quá trình hydrat hoá đạt
tới trạng thái tới hạn sẽ nảy sinh song song quá trình phát triển cấu trúc.
Các thành phần sản phẩm có cấu trúc khác nhau sẽ phát triển cấu trúc ở tốc
độ khác nhau. Sự sắp xếp của cấu trúc quyết định biểu hiện tính chất của
của hồ xi măng. Các thành phần có cấu trúc hình dạng phức tạp sẽ phát
triển và kết hợp với nhau tạo nên một khối rắn chắc. Bản chất của sự liên
kết này do lực ma sát nội tạo thành.

– 12 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.6: Mô tả quá trình phát triển vi cấu trúc xung quanh hạt xi măng.
Quá trình hydrat hoá của xi măng Poúclăng là một quá trình phức tạp
do:
+Quá trình hydrat của xi măng gồm các quá trình: Quá trình hoá lý,
quá trình hóa học, quá trình vật lý liên hệ chặt chẽ với nhau và ảnh hưởng
tương hỗ lẫn nhau.
+Đây là một hệ phản ứng phức tạp gồm nhiều cấu tử: C-S-A-F-H-
SO
4
2
-CK, theo hai cơ chế phản ứng là: Hoà tan và Tụ-pụ; Tuỳ theo điều
kiện phản ứng và thời điểm phản ứng mà cơ chế nào chiếm ưu thế. Sản
phẩm của quá trình hydrat hóa gồm có các hydrosilicatcanxi,
hydroaluminatcanxi, hydroalumoferitcanxi, hydrogranatcanxi, ettringit,
monosunfat và các phần chưa phản ứng của các hạt xi măng. Các sản phẩm

hydrat tạo thành theo các phản ứng sau:
+Phản ứng tạo thành các hydrosunfoaluminatcanxi.
C
3
A + CaSO
4
.2H
2
O + H → C
3
A.3CaSO
4
.31H.
C
3
A + CaSO
4
.2H
2
O + H → C
3
A.CaSO
4
.31H.
+Phản ứng tạo thành các gel silicat.
C
3
S + H → C
3
SH

x
+ CH.
↓
CSH(B).
C
2
S + H → C
2
SH
x
→ CSH(B).

– 13 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
+Phản ứng tạo thành các hydroaluminatcanxi.
C
3
A + H → C
4
AH
13ữ19
+ CH + AH
3
.
↓
C
3
AH
6
.

+Phản ứng tạo thành các hydroalumoferitcanxi.
C
4
AF + H → C
4
(A,F)H
13ữ19
+ FH
n
.
↓
C
3
(A,F)H
6
.
+Phản ứng tạo thành các hydrogranatcanxi.
Pha thủy tinh + H → C
3
(A,F)S
x
H
6-2x
.
Ở giai đoạn đầu, quá trình hydrat có thể coi là tổ hợp của các hệ đơn
lẻ. Nhưng khi trong dung dịch nước xi măng chứa hàng loạt các ion khác
nhau dẫn đến sự chồng chéo của các phản ứng hydrat ban đầu của cỏc
khoỏng và phản ứng tiếp theo lại tương tác lờn cỏc sản phẩm của chúng,
điều đó xảy ra trong thời gian rất ngắn tạo thành các hợp chất phức trong

hồ xi măng và làm phức tạp quá trình hydrat hoá của cỏc khoỏng riêng lẻ.
Do đó về cơ bản quá trình hydrat hoá của xi măng phản ánh tất cả các chi
tiết chủ yếu của phản ứng hydrat hoá của cỏc khoỏng riêng lẻ, ngoài ra nó
cũng những đặc trưng riêng.
Quá trình hydrat hóa xi măng Poúclăng cũng giống như quá trình
hydrat hóa C
3
S có thể chia thành các giai đoạn liên tiếp nhau một cách
tương đối.

– 14 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.7: Mô tả tốc độ tỏa nhiệt quá trình hydrat hóa của xi măng Poúclăng.
-Giai đoạn thứ nhất (Giai đoạn ban đầu hoặc giai đoạn sớm) trải qua
1ữ3 giờ.
-Giai đoạn thứ 2 (Giai đoạn kết thúc sự tao thành Ettringit) kéo dài
đến khoảng 24 giờ.
-Giai đoạn thứ 3 (Giai đoạn kết thúc sự đóng rắn - hay đến hydrat
hoàn toàn).
Ở giai đoạn đầu, khi các hạt xi măng tiếp xúc với nước, trên bề mặt
tiếp xúc ngay lập tức xảy ra phản ứng hòa tan của cỏc khoỏng và làm cho
nước trộn trở thành bão hòa bởi các ion Ca
2+
, SO
4
2-
, OH
-
, K

+
,Na
+
, Trong
vài phút đầu, nước chứa trong các lỗ xốp của hạt xi măng trở lên quá bão
hòa bởi các ion Ca
2+
, SO
4
2-
, K
+
, Na
+
và một lượng nhỏ các ion Al
3+
, Fe
3+
,
Si
4+
. Thành phần của các ion trong lỗ xốp thay đổi theo thời gian hydrat
hóa. Ngoài ra, đặc trưng thay đổi này phụ thuộc vào thành phần khoỏng
húa của chất kết dính, độ phân tán của nó và các yếu tố khác. Sự thay đổi
hàm lượng các ion trong dung dịch được mô tả như hình 2.8. Sự tăng nồng
độ ion tương ứng

– 15 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
với sự hòa tan của cỏc khoỏng, sự

giảm nồng độ do chúng tham gia
vào phản ứng với nhau hoặc với
chất kết dính ban đầu tạo thành
các hợp chất ngậm nước mới là
các hydrat kết tinh. Do đó về mặt
lý thuyết đường cong biểu diễn sự
thay đổi nồng độ của các ion phải
có cực đại, điểm cực đại tương
ứng với thời điểm cân bằng của
tốc độ hòa tan cỏc khoỏng ban
đầu và tốc độ kết tinh các pha
hydrat mới từ pha lỏng.
Ở giai đoạn thứ 2 của quá trình hydrat hóa xảy ra sự tỏch cỏc tinh thể
hydrat số lượng lớn. Đây là giai đoạn phản ứng bị kìm hãm, kéo dài 1ữ3
giờ thậm chí lâu hơn. Sau đó do sự lớn lên lớn lên của các tinh thể ettringit
và porlandit lớp vỏ bị phá hủy làm tăng tốc quá trình hydrat. Phần vỏ bị
phá hủy lại được hàn gắn do sự tích lũy các sản phẩm hydrat và quá trình


Hình 2.8: Sự thay đổi thành phần ion
của nước trong lỗ rỗng của hồ xi măng
( Theo số liệu của Ph.Lokher và
V.Rikharts)
– 16 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
hydrat lại bị cản trở cho đến khi bị phá hủy do các tinh thể ettringit. Chu
trình đó kết thúc khi nồng độ của SO
4
2-
giảm đến cân bằng. Nếu tất cả các

ion SO
4
2-
đã tham gia vào phản ứng mà vẫn còn C
3
AH
x
ở trạng thái tự do
thì có thể xảy ra phản ứng:
C
3
A.3CaSO
4
.31H + 2C
3
AH
13
→ 3C
3
A.CaSO
4
.12H +21H.
Do đó làm giảm lượng Ettringit.
Giai đoạn thứ 3 của quá trình hydrat hóa xi măng, tốc độ của quá
trình bị giới hạn bởi tốc độ khuếch tán của các phân tử nước qua lớp vỏ
dày đặc đến phần hạt xi măng chưa bị hydrat hóa. Lớp vỏ này ngày càng
dày theo quá trình hydrat húa nờn tốc độ của quá trình ngày càng chậm
hơn và sự hydrat hóa thậm chí kéo dài 10 năm.
Theo tổng hợp của Taylor -[12]- quá trình hydrat và đóng rắn của xi
măng Poóclăng có những điểm cơ bản như sau.

Khoảng 10 phút từ khi trộn xi măng với nước thấy các phần hình kim
của ettringit, các phần này xuất hiện nhiều hơn ở vùng có C
3
A.
Sau 30 phút, quan sát thấy thanh hình kim thô hơn và có lớp gel phức
tạp.
Sau 3 giờ, có khoảng 30% lượng xi măng đã phản ứng.
Từ 3 giờ đến 24 giờ, có hiện tượng toả nhiệt mạnh, đõy là giai đoạn
phản ứng với sự tạo thành nhanh chóng của C-S-H và CH; các gel C-S-H
có dạng màng và hình lá có chứa nước, theo thời gian gel mất dần nước và
chuyển thành dạng hình kim. Tuy nhiên, hình thái của nó cũng có nhiều
thay đổi do các ảnh hưởng của của môi trường phản ứng.
Gel C-S-H hình thành chậm hơn ettringit và nó bao phủ quanh hạt xi
măng(thậm trí cũn bao kín sợi ettringit).
Khoảng 3ữ4 giờ, các hạt xi măng bị bao phủ hoàn toàn bởi gel C-S-H
phát triển dày nên hướng ra ngoài theo cơ chế hoà tan. Sự tiếp xúc các
phần gel C-S-H của các hạt khác nhau chuyển từ tiếp xúc điểm sang tiếp
xúc mặt - tương ứng với thời điểm kết thúc đông kết của hồ xi măng.

– 17 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Sau khoảng 24 giờ có sự phát triển mạnh của các tinh thể ettringit
thành dạng sợi mảnh dài.
Ở các thời điểm muộn hơn, biểu hiện của khả năng phản ứng chậm
dần thể hiện qua lượng nhiệt giải phóng giảm dần. Lúc này cùng với sự
giảm dần khả năng khuếch tán qua lớp vỏ C-S-H, cơ chế phản ứng hoà tan
dần bị thay thế bởi cơ chế Tô-pô, C-S-H hình thành ngay trong lòng hạt xi
măng.
Các phần không gian giữa lớp C-S-H và nhõn chưa hydrat(để lại do
C-S-H phát triển hướng ra ngoài theo cơ chế hoà tan) khi đó được điền

đầy, sau 7 ngày các phần không gian này sẽ biến mất hoàn toàn. Đồng thời
nồng độ SO
4
2-
giảm nhanh trên lớp vỏ của pha ettringit - ứng với sự biến
đổi từ ettringit sang monosunfat.
II.2.2. Phụ gia và tác động của phụ gia đến quá trình hydrat của xi
măng Poúclăng.
1. Khái niệm và phân loại phụ gia.
Phụ gia cho xi măng là vật liệu đưa vào xi măng nhằm đạt được các
chỉ tiêu chất lượng nhất định.
Có rất nhiều loại vật liệu được sử dụng làm phụ gia, theo tác dụng có
thể chia thành cỏc nhúm: Nhúm phụ gia khoỏng, nhúm phụ gia công nghệ,
nhóm phụ gia đặc biệt.
Phụ gia công nghệ thường chỉ chiếm tối đa 1% trong xi măng. Các
phụ gia công nghệ thường được dùng gồm: Phụ gia trợ nghiền và phụ gia
bảo quản (Như: Urea, Calcium Acetate và Lignin Sulfonate . . .); Phụ gia
hoạt động bề mặt gồm cỏc nhúm: nhúm ưa nước (Như: Canxi
liginosulfonat), nhóm kị nước (Như: xà phòng Natri, Axidon . . .) và nhóm
tạo bọt (Như: Xà phòng Natri).
Phụ gia đặc biệt thường được sử dụng trong lĩnh vực trang trí như:
chất màu.

– 18 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Phụ gia khoáng bao gồm: phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia
đầy(cũn gọi là phụ gia lười).
Phụ gia khoáng hoạt tính gồm các vật liệu tự nhiên hoặc nhân tạo, ở
dạng nghiền mịn, có tính chất puzơlan hoặc tính chất thủy lực.
Tớnh chất thuỷ lực của vật liệu là khả năng tự đông cứng lại của vật

liệu trong không khí và trong nước sau khi nhào trộn với nước.
Tớnh chất puzơlan là khả năng thể hiện tớnh chất thuỷ lực khi nhào
trộn với hỗn hợp có vôi và nước.
Phụ gia khoáng có tính chất thủy lực tìm thấy trong các loại xỉ của
công nghệ luyện kim.
Phụ gia khoáng hoạt tính có tính chất puzơlan gồm: puzơlan tự nhiên
và puzơlan nhân tạo.
Puzơlan tự nhiên được tìm thấy trong các loại vật liệu có nguồn gốc
núi lửa (Như: Tro núi lửa, đá bọt, tuff. . .) và có nguồn gốc trầm tích (Như:
Điatụmit, Trờpen, Opka . . .).
Puzơlan nhân tạo gồm các loại tro bay (Như xỉ nhiệt điện) và đất sét
nung non lửa.
Phụ gia đầy là các loại khoáng tự nhiên hoặc nhân tạo không tham gia
vào quá trình hydrat hóa của xi măng, đóng vai trò chủ yếu là một loại cốt
liệu mịn, làm tốt thành phần hạt và cấu trúc đá xi măng.
2. Ảnh hưởng của phụ gia khoáng hoạt tính đến quá trình hydrat của
xi măng Poúclăng.
Tùy theo loại và lượng phụ gia đưa vào mà quá trình hydrat có những
thay đổi so với quá trình hydrat hóa của xi măng gốc, nhưng chúng đều tác
động đến sản phẩm hydrat hóa của khoáng clanhke tạo ra các chất góp
phần phát triển và hoàn thiện cấu trúc đá xi măng.
Các phụ gia khoáng hoạt tính có tính chất thủy lực về bản chất hóa
học nó chứa cỏc khoỏng phản ứng với nước, mà sản phẩm góp phần phát

– 19 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
triển và hoàn thiện cấu trúc đá xi măng. Ví dụ: Với tro bay loại C có chứa
CaO và một lượng C
3
A, C

2
S có thể tự nó hydrat hóa, do đó khi có tro bay
loại C tham gia vào quá trình hydrat hóa của xi măng Poúclăng có nhiều
điểm khác biệt.
Các phụ gia khoáng hoạt tính có tính chất puzolan là các chất chứa
cỏc khoỏng của hệ Al
2
O
3
- SiO
2
- Fe
2
O
3
ở trạng thái kém bền nhiệt động,
có kết cấu thuỷ tinh hoặc kết cấu có lỗ xốp tế vi - kết tinh ở dạng zeolit.
Chúng tồn tại chủ yếu ở dạng AS
2 (hoạt tính)
(tỡm thấy trong gạch ngói nung
non lửa), cỏc ụxớt SiO
2 (hoạt tớnh)
(ở dạng vô định hình hoặc kết tinh ở dạng
zeolit) và ụxớt Al
2
O
3 (hoạt tớnh)
(Trong pha thuỷ tinh hoặc có cấu trúc kết tinh
dạng zeolit). Phụ giai puzơlan là các chất không tự đông cứng trong nước
nhưng kết hợp với các sản phẩm hydrat tạo thành chất có đặc tớnh xi măng

theo các phản ứng sau:
CH + SiO
2 (hoạt tính)
→ CSH(B).
C
2
SH
2
+ SiO
2 (hoạt tính)
→ CSH(B).
C
3
AH
6
+ SiO
2 (hoạt tính)
→ C
3
AS
x
H
y
(Hydrogranat, ổn định thể
tích).
C
3
A + SiO
2 (hoạt tính)
→ C

3
AS
x
H
y.
CH + AS
2 (hoạt tính)
→ CSH(B).
C
2
SH
2
+ AS
2 (hoạt tính)
→ CSH(B).
C
3
AH
6
+ AS
2 (hoạt tính)
→ C
3
AS
x
H
y
.
C
3

A + AS
2 (hoạt tính)
→ C
3
AS
x
H
y.
CH + Al
2
O
3 (hoạt tớnh)
→ C
4
AH
13
, đặc biệt có thể tạo thành pha
gehlenit hydrat(C
2
ASH
8
) và hydrogranat.
II.2.3. Quá trình hydrat và đóng rắn của xi măng Poúclăng khi có phụ
gia đá vôi.
Trước đây, người ta cho rằng bột đá vôi chỉ đóng vai trò như một loại
cốt liệu mịn khi pha vào xi măng; Nó có tác dụng như điền đầy cấu trúc,

– 20 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
tạo khung ban đầu cho quá trình hydrat hóa và đóng rắn của xi măng, làm

bề mặt cho quá trình kết tinh các sản phẩm hydrat. Hiện nay, nhiều tác giả
thống nhất rằng bột đá vôi còn là một phụ gia hóa học - [1,9].
Về cơ bản quá trình hydrat của xi măng khi pha đá vôi có nhiều điểm
giống xi măng Poúclăng, nhưng do có sự tác động của đá vôi mà quá trình
thủy hóa cú cỏc điểm đặc trưng riêng.
Penteleep và Conbatxop khi nghiên cứu ảnh hưởng của từng khoáng
đi đến kết luận: Cacbonat chỉ trơ với cỏc khoỏng silicat nhưng có tác dụng
với C
3
A và C
4
AF tạo thành hydrocacboaluminatcanxi-C
3
A.MeCO
3
.11H
2
O
(Me là Ca
2+
và Mg
2+
) trong quá trình hydrat xi măng đá vôi -[1].
Gần đây, theo E.Sakai và M.Daimon - trong một báo cáo khoa học
[8,9] - đã chỉ ra tác động cụ thể của bột đá vôi khi nghiên cứu quá trình
hydrat hóa của hệ C
3
A - CaSO
4
.2H

2
O - CaCO
3
. Bằng các phân tích
Rơnghen định lượng, đã xác định được các sản phẩm thủy hóa chủ yếu của
hệ trên là pha gel chứa SO
4
2-
và CO
3
2-
(C
3
A.xCaSO
4
.yCaCO
3
.H
n
), ettringit,
monosunfat, monocacbonat và hemi-cacbonat. Thành phần của pha gel
C
3
A.xCaSO
4
.yCaCO
3
.H
n
có sự thay đổi theo thời gian.

Bảng 2.2: Thành phần của pha gel C
3
A.xCaSO
4
.yCaCO
3
.H
n
.
*) Tỷ diện tích bề mặt: 0.75 m
2
/g. **) Tỷ diện tích bề mặt: 1.70 m
2
/g .
Thời gian thủy hóa (giờ) 1 3 6
Thành phần x y x y x y
C
3
A-2/3CaSO
4
.2H
2
O 1.30 - 1.10 - 0.80 -
C
3
A-2/3CaSO
4
.2H
2
O-15%CaCO

3
*
0.50 0.10 0.40 0.12 0.30 0.12
C
3
A-2/3CaSO
4
.2H
2
O-30%CaCO
3
*
0.45 0.35 0.40 0.46 0.20 0.52
C
3
A-2/3CaSO
4
.2H
2
O-15%CaCO
3
**
0.40 0.50 0.30 0.80 0.20 1.50
Khi thạch cao phản ứng hết thì phản ứng của bột đá vôi tăng lên đột
ngột; Do ban đầu sự thủy hóa của C
3
A bị khống chế bởi CaSO
4
do tạo
thành các gel chứa ion SO

4
2-
; Khi đưa thêm đá vôi vào tác động khống chế

– 21 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
do hình thành gel chứa SO
4
2-
và CO
3
2-
trên bề mặt hạt C
3
A, đồng thời đá
vôi trong giai đoạn này đóng vai trò là mầm kết tinh cho Monocacbonat.
Cơ chế phản ứng của hệ C
3
A-CaSO
4
.2H
2
O-CaCO
3
được tóm tắt như
sau:
(1). Đầu tiên C
3
A phản ứng với SO
4

2-
tạo thành gel chứa SO
4
2-
và
CO
3
2-
và monosunfat.
(2). Tiếp đó, CaCO
3
phản ứng với gel chứa SO
4
2-
và CO
3
2-
hình thành
monosunfat, monocacbonat hoặc hemicacbonat. Khi đó SO
4
2-
được giải
phóng từ gel chứa SO
4
2-
và monosunfat.
(3). Trong giai đoạn kết thúc, ion SO
4
2-
phản ứng với gel chứa SO

4
2-
còn dư lại và monosunfat tạo thành ettringit thứ sinh.
Ngoài ra - theo [10], hydrocacboaluminat cũng tạo thành khi sản
phẩm hydrat của C
3
A tác dụng với ion CO
3
2-
. Sản phẩm hydrat của C
3
A tùy
theo điều kiện phản ứng mà có thể là: Ca(OH)
2
, Al(OH)
3
, C
2
AH
8
, CAH
10
,
C
4
AH
13ữ19
và C
3
AH

6
. Theo [3], C
4
AH
13ữ19
tác dụng với ion CO
3
2-
tạo thành
hydrocacboaluminat có hàm lượng CaCO
3
từ 1/4ữ3 (C
3
A.
(1/4ữ3)CaCO
3
.xH
2
O), với hàm lượng cabonat nhỏ có dạng tấm lục giác, ở
dạng tricacbonat(C
3
A.3CaCO
3
.31H
2
O) - kết tinh dạng hình kim. Theo [1],
cacbonat tương tác với Ca(OH)
2
tạo thành
hydrocacbohydroxitcanxi(CaCO

3
.nCa(OH)
2
.xH
2
O) - có tác dụng tốt cho sự
đóng rắn nhanh và phát triển cường độ.
Điểm rất đặc biệt
là hiện tượng hình
thành muộn của
ettringit, hiện tượng
này xảy ra khi C
3
A đã
phản ứng hết tạo thành
monosunfat và bột đá
vôi còn dư. Tuy nhiên

Hình 2.9: Sự hình thành muộn ettringit trong hệ
C
3
A - CaSO
4
.2H
2
O - CaCO
3
.
– 22 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

khi tăng lượng bột đá vôi hoặc khi sử dụng bột đá vôi có độ mịn lớn thì
không xảy ra hiện tượng này.
Nhiều tác giả cho rằng - [1,3,9], cacbonat có tác dụng thúc đẩy sự
thủy hóa khoáng alit. Theo E.Sakai và M.Daimon -[9]- nguyên nhân của
hiện tượng trên là: Các sản phẩm thủy hóa chủ yếu hình thành trên bề mặt
hạt đá vôi và chỉ có một lớp mỏng bao phủ trên bề alit, do đó sự khuếch
tán các ion qua lớp vỏ mỏng dễ dàng xảy ra và tốc độ phản ứng của C
3
S
tăng lên khi có đá vôi. Tuy nhiên, sự tăng tốc độ phản ứng của C
3
S - khi có
đá vôi so với khi không có đá vôi - phụ thuộc vào hàm lượng của đá vôi và
thời gian hydrat hóa. Trong dải hàm lượng đá vôi từ 10ữ30%, tốc độ phản
ứng tăng khi hàm lượng đá vôi tăng - ở các ngày tuổi 1, 3, 7 và 28 ngày.
Theo thời gian tốc độ phản ứng chậm dần ở tất cả các hàm lượng do lớp
sản phẩm thủy hóa dần dày lên trên bề mặt alit ngăn cản sự khuếch tán của
ion. Như vậy đá vôi làm tăng tốc quá trình hydrat hóa với vai trò là bề mặt
cho quá trình kết tinh các sản phẩm thủy hóa khoáng alit.
Tóm lại, các sản phẩm hydrat của xi măng đá vôi cũng tương tự như
xi măng Poúclăng, ngoài ra còn có pha gel chứa SO
4
2-
và CO
3
2-
(C
3
A.xCaSO
4

.yCaCO
3
.H
n
), hydrocacboaluminat, monocacbonat - dạng tấm
lục giác, hemi-cacbonat và tricacbonat.
Cùng với quá trình hydrat của xi măng đá vôi, diễn ra quá trình sắp
xếp, phát triển và hoàn thiện cấu trúc của đá xi măng. Độ bền đá xi măng
là kết quả của quá trình hydrat và đóng rắn của xi măng. Giữa quá trình
đóng rắn và quá trình hydrat có quan hệ tương hỗ, sản phẩm của quá trình
hydrat hóa là nguyên liệu cho quá trình đóng rắn, đồng thời quá trình đóng
rắn sắp xếp và hoàn thiện dần cấu trúc đá xi măng đưa hệ về trạng thái bền
nhiệt động nhất.
Quá trình phát triển và hoàn thiện cấu trúc đá xi măng đá vôi cũng
tương tự như xi măng Poóclăng nhưng có các điểm khác biệt ảnh hưởng
đến tớnh chất độ bền nén của đá xi măng. Theo [10], xi măng đá vôi cho

– 23 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
cường độ nén cao ở ngày tuổi sớm và về lõu dài cường độ nén hầu như
không phát triển thêm.
Cường độ của đá xi măng đá vôi những ngày tuổi sớm cao hơn cường
độ đá xi măng gốc vì :
+Cacbonat tham gia vào quá trình hydrat hóa tạo thành các sản phẩm
có cường độ monocacbonat và hemi-cacbonat ở các ngày đầu.
+Với hàm lượng và thành phần hạt hợp lý nó có tác dụng tạo bộ
khung cấu trúc, làm cho quá trình sắp xếp và phát triển các sản phẩm
hydrat có trật tự và do đó quá trình hoàn thiện cấu trúc diễn ra hoàn hảo.
+Đá vôi tồn tại ở trạng thái rắn tinh thể bền với điều kiện thường, do
đó là loại cốt liệu có cường độ và bền vững.

+Các tinh thể monosunfat mọc trên bề mặt các hạt đá vôi thành nhưng
tổ hợp(liờn tinh thể) làm cho độ bền liên kết giữa đá vôi và xi măng cao.
Tóm lại, bột đá vôi tác động đến quá trình hydrat hóa và đóng rắn của
xi măng đá vôi với cả hai tác dụng: phụ gia khoáng và cốt liệu mịn; Tùy
theo hàm lượng cacbonat và phân bố cỡ hạt của bột đá vôi mà tác động nào
đóng vai trò quyết định.
II.3. Phạm vi và mục đích của đề tài.
II.3.1. Ảnh hưởng đá vôi đến tính chất của xi măng Poúclăng.
Đá vôi ảnh hưởng đến tính chất xi măng và vữa không chỉ với vai trò
như là một cốt liệu mịn, mà nú cũn cú tương tác hoá học với các thành
phần khoáng trong Clinke và các sản phẩm của quá trình hydrat hoá. Do
đó có thể thấy các yếu tố cơ bản của đá vôi ảnh hưởng đến tính chất xi
măng và vữa gồm có: Hàm lượng CaCO
3
, dạng tồn tại của CaCO
3
(Nguồn
gốc của đá vôi), độ mịn, phân bố cỡ hạt, hình dạng hạt.
Dạng tồn tại của đá vôi quyết định độ hoạt tính của nó, do đó quyết
định đến khả năng phản ứng, nếu cấu trúc càng bền vững thì càng trơ về

– 24 –
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
hoạt động hóa học. Theo [1], đá vôi tồn tại ở 4 dạng: Canxit, aragonit,
phaterit, vaterit.
+Dạng canxit có cấu trúc lập phương tương tự như NaCl, trong đó
Ca
2+
thay thế Na
+

và CO
3
2-
thay thế Cl
-
tại cỏc nỳt mạng trong cấu trúc.
Đây là dạng tồn tại phổ biến của đá vôi, chúng thuờng tập trung thành mỏ
lớn.
+Dạng Aragonit thuộc cấu trúc hexa, gồm 2 đáy lục giác chồng lên
nhau, số phối trí từ 6 ữ 9, thường tồn tại trong san hô.
+Dạng Phaterit thuộc họ hexan kém bền, đặc biệt trong dạng này
CO
3
2-
sắp xếp định hướng hơn trong canxit. Dạng này ít khi gặp trong tự
nhiên.
+Dạng Vaterit thực chất là dạng đá vôi ngậm nước, có công thức
CaCO
3
.nH
2
O.
Độ mịn của đá vôi ảnh hưởng đến khả năng cũng như tốc độ tương
tác hoá học của bột đá vôi đến quá trình hydrat của xi măng. Nếu đá vôi có
độ mịn càng lớn thì bề mặt tiếp xúc tăng và do đó khả năng phản ứng của
đá vôi tăng. Nhưng không phải tốc độ phản ứng của đá vôi tăng tuyến tính
theo độ mịn. Vì vậy, cần phải có các nghiên cứu kỹ lưỡng về vấn đề này.
Phân bố cỡ hạt của bột đá vôi ảnh hưởng đến khả năng điền đầy cấu
trúc đá xi măng và ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển cường độ đá xi
măng.

Theo [8] yếu tố hình dạng hạt có ảnh hưởng đến độ linh động của hồ
xi măng. Với bột đá vôi có dạng hình cầu chiếm đa số thì linh động của hồ
tăng.
Hàm lượng CaCO
3
ảnh hưởng đồng thời đến mức độ phản ứng của
bột đá vôi cũng như khả năng điền đầy cấu trúc đá xi măng.

– 25 –