nghiên cứu một số tính chất của xi măng nhiều cấu tử, có khối lượng riêng lớn để chế tạo bê tông siêu nặng

Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
Lời cảm ơn
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, TS. Bùi Danh
Đại, thầy giáo, ThS. Văn Viết Thiên Ân. Trong suốt thời gian thực tập tốt
nghiệp, chúng em luôn nhận đợc sự động viên, giúp đỡ của các thầy. Với vốn
kiến thức và kinh nghiệm hớng dẫn sinh viên thực hiện các đề tài nghiên cứu
khoa học, các thầy đã giúp chúng em có đợc những kiến thức và kinh nghiệm
ban đầu trong công tác nghiên cứu khoa học, thực hiện đề tài đợc giao.
Chúng em rất mong muốn tiếp tục nhận đợc sự giúp đỡ của các thầy trong
thời gian tới.
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô trong Bộ
môn Công nghệ Vật liệu Xây dựng, các thầy cô trong Phòng nghiên cứu và
thí nghiệm Vật liệu Xây dựng đã tạo điều kiện thuận lợi và tận tình giúp đỡ
chúng em hoàn thành đồ án này.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên lớp 45VL1, 45VL2
khoa Vật liệu Xây dựng, Trờng Đại học Xây dựng Hà Nội vì sự cộng tác và
giúp đỡ của các bạn.
Hà Nội, ngày 22 tháng 1 năm 2005
Sinh viên thực hiện
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
Mục lục
Lời cảm ơn 1
Mục lục 2
Phần mở đầu 3
Phần i: những cơ sở lý thuyết 5
chơng i: GIới thiệu bê tông siêu nặng 6
chơng ii: xi măng nhiều cấu tử có lợng cần nớc thấp 17
Phần Ii: Thực nghiệm 23
chơng 3: xác định tính chất của nguyên vật liệu sử dụng và phơng pháp
nghiên cứu 24
Chơng iv: kết quả nghiên cứu 39

Phần iii Kết luận và kiến nghị 93
A. Kết luận 94
B. Kiến nghị 94
TàI liệu tham khảo 95
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
Phần mở đầu
Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu về xây dựng và nâng cao
chất lợng xây dựng không ngừng tăng lên. Thực tế này đòi hỏi ngành sản xuất
vật liệu xây dựng không những phải cung cấp đầy đủ các chủng loại vật liệu
xây dựng thông dụng, mà còn cần phải cung cấp đủ các chủng loại vật liệu
xây dựng mới, có tính năng đặc biệt, cho phép nâng cao chất lợng công trình,
đồng thời hạ giá thành xây dựng. Trong đó, bê tông siêu nặng, một trong
những chủng loại vật liệu xây dựng mới, đợc sử dụng trong các công trình yêu
cầu khả năng chống mài mòn và xúi l, các công trình yêu cầu khả năng
chống phóng xạ cũng xuất hiện nhu cầu sử dụng to lớn.
Bê tông siêu nặng là loại bê tông có khối lợng thể tích lớn hơn 2500
kg/m
3
. Nh các loại bê tông thông dụng khác, bê tông siêu nặng là loại vật liệu
hỗn hợp đợc tạo thành từ các thành phần chính là: cốt liệu, chất kết dính và n-
ớc. Vì thế, khi muốn tăng khối lợng thể tích của bê tông, ta có thể tăng khối l-
ợng thể tích của các thành phần cấu tạo nên nó hay tối u hoá cấu trúc của nó.
Cụ thể, ta có thể tăng khối lợng thể tích của bê tông bằng cách:
- Sử dụng cốt liệu có khối lợng riêng lớn.
- Sử dụng chất kết dính có khối lợng riêng lớn.
- Tăng độ đặc chắc của bê tông.
Trong bê tông, cốt liệu là thành phần chính, nó chiếm tỷ trọng lớn
nhất, nên sử dụng cốt liệu có khối lợng riêng lớn trong bê tông là hớng mang
lại hiệu quả làm tăng khối lợng thể tích của bê tông cao nhất. Còn xi măng

chiếm tỷ trọng ít hơn nên hớng sử dụng chất kết dính có khối lợng riêng lớn
để chế tạo bê tông siêu nặng mang lại hiệu quả thấp hơn khi dùng với các loại
cốt liệu thông thờng. Nhng khi kết hợp hớng sử dụng xi măng có khối lợng
riêng lớn với hớng sử dụng cốt liệu có khối lợng riêng lớn để chế tạo bê tông
siêu nặng thì hiệu quả tăng khối lợng thể tích cho bê tông cao hơn. Cho nên,
để tận dụng hết khả năng tăng khối lợng thể tích của bê tông ta cần sử dụng
kết hợp hai phơng pháp trên. Vì vậy, nghiên cứu sản xuất chất kết dính có
khối lợng riêng lớn trên cơ sở các loại vật liệu có sẵn ở nớc ta để chế tạo bê
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
tông siêu nặng là cần thiết. Nên, chúng em dới sự hớng dẫn của GVC.T.S. Bùi
Danh Đại và Th.S Văn Viết Thiên Ân đã mạnh dạn tham gia nghiên cứu theo
hớng này, với đề tài:
Nghiên cứu một số tính chất của xi măng nhiều cấu tử, có khối l-
ợng riêng lớn để chế tạo bê tông siêu nặng.
Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Xuất phát từ yêu cầu trên, chúng em xác định mục tiêu nghiên cứu của
đề tài là:
Nghiên cứu chế tạo xi măng nhiều cấu tử có khối lợng riêng lớn từ
các loại vật liệu hiện có ở Việt Nam để chế tạo bê tông siêu nặng .
Do thời gian có hạn, nên đề tài nghiên cứu của chúng em đợc giới hạn
nh sau:
- Nghiên cứu ảnh hởng của phụ gia siêu dẻo sử dụng dới dạng phụ gia
trợ nghiền và phụ gia trơ từ các loại quặng có khối lợng riêng lớn
đến các tính chất của xi măng.
- Nghiên cứu xác định lợng phụ gia trơ, phụ gia siêu dẻo và thời gian
nghiền hợp lý trong xi măng nhiều cấu tử.
- Nghiên cứu sử dụng xi măng nhiều cấu tử có khối lợng riêng lớn để
chế tạo bê tông siêu nặng .
Để thực hiện đợc mục tiêu trên, đề tài cần thực hiện đợc các nhiệm vụ
sau:

- Phân tích và lựa chọn vật liệu sử dụng trong các thí nghiệm.
- Nghiên cứu ảnh hởng của phụ gia siêu dẻo và phụ gia trơ đến các
tính chất của xi măng nhiều cấu tử có khối lợng riêng lớn.
- Nghiên cứu thành phần hợp lý của xi măng nhiều cấu tử có khối l-
ợng riêng lớn.
- Thiết kế cấp phối và khảo sát một số tính chất của bê tông siêu nặng
ứng dụng xi măng nhiều cấu tử có khối lợng riêng lớn.
Luận văn bao gồm 3 phần, 4 chơng, tài liệu tham khảo và đợc trình
bày trên gần 90 trang A4.
Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp
PhÇn i: nh÷ng c¬ së lý thuyÕt
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
chơng i: GIới thiệu bê tông siêu nặng
Bê tông là loại vật liệu đợc sử dụng chủ yếu trong các công trình xây
dựng. Nhng thực tế cho thấy, tại các công trình làm việc trong điều kiện có
dòng chảy lớn nh: các đờng hầm dẫn nớc, các đập thuỷ điện đến 70% các
công trình này bị phá hoại bởi các yếu tố bào mòn và xói mòn [17]. Vậy,
không thể sử dụng bê tông thờng cho các công trình nói trên.
Tuy nhiên, so với các loại vật liệu khác, bê tông có u điểm là có thể
thay đổi các tính chất kỹ thuật cũng nh các tính chất vật lý nhờ thay đổi thành
phần và phơng pháp thi công. Giải pháp đặt ra cho chúng ta là cần nghiên cứu
một loại bê tông có khối lợng thể tích lớn, cờng độ cao và tính bền tốt. Một số
nghiên cứu [6,7,8,18] đã cho thấy chính loại bê tông nói trên lại có khả năng
cản xạ, bảo vệ sinh học
1.1 Khái niệm cơ bản về bê tông siêu nặng
Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo. Tuỳ theo thành phần và mục đích
sử dụng, bê tông có thể có khối lợng thể tích khác nhau, thay đổi từ 500 ữ
>4000 kg/m
3
. Theo khối lợng thể tích, bê tông đợc phân làm ba loại nh sau:

- Bê tông nhẹ : khối lợng thể tích 500 ữ 1800 kg/m
3
.
- Bê tông nặng: khối lợng thể tích 1800 ữ 2500 kg/m
3
.
- Bê tông đặc biệt nặng hay còn gọi là bê tông siêu nặng:
khối lợng thể tích: > 2500 kg/m
3
.
1.2 Thành phần của bê tông siêu nặng
Tơng tự bê tông thờng, bê tông siêu nặng đợc cấu thành từ các nguyên
vật liệu cơ bản là: chất kết dính, cốt liệu nặng (bao gồm cốt liệu lớn và cốt liệu
nhỏ) và nớc. Tất cả các nguyên vật liệu trên đợc nhào trộn theo một tỷ lệ thích
hợp rắn chắc lại mà thành. Trong bê tông siêu nặng ngoài các thành phần cơ
bản nói trên còn có thêm thành phần các phụ gia nhằm cải thiện một số tính
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
chất của bê tông nh: giảm lợng dùng nớc, tăng tính lu động của hỗn hợp bê
tông, điều chỉnh thời gian đông kết và rắn chắc của bê tông, nâng cao tính
chống thấm và cờng độ của bê tông
1.2.1 Cốt liệu sử dụng trong bê tông siêu nặng
Theo nghiên cứu [20], cốt liệu chiếm 60-80% thể tích bê tông. Do đó,
để nâng cao khối lợng thể tích của bê tông cần sử dụng các loại cốt liệu có
khối lợng riêng lớn nh: Barit, crommit, quặng sắt, Inmenit, sắt vụn, bi thép
Các loại vật liệu sử dụng phổ biến nhất là:
a) Quặng Barit
Barit (BaSO
4
), là sunfat bary, đợc sử dụng trong bê tông ở dạng cốt
liệu nhỏ và cốt liệu lớn.

Quặng Barit có thành phần và tính chất rất hay thay đổi, phụ thuộc
từng mỏ quặng thậm chí từng vỉa quặng. Barit tinh khiết chứa 65,7% BaO và
34,3% SO
3
. Barit có màu trắng xám, xanh da trời, vàng, hồng, nâu, đỏ, hay
hung là tuỳ thuộc vào thành phần và hàm lợng tạp chất. Ngoài ra còn gặp các
tinh thể Barit tinh khiết trong suốt, không màu. Tỷ trọng của Barit nằm trong
khoảng từ 3,9ữ4,6 g/cm
3
, độ cứng theo thang Mohr là 3,0ữ3,5, thờng đi cùng
với thạch anh, các hợp chất fluorit và các chất sulfur.
Đến nay ở Việt Nam đã điều tra, đánh giá và thăm dò gần 40 tụ
khoáng và điểm quặng Barit. Nhìn chung, các tụ khoáng đều đợc đánh giá có
chất lợng khá cao với hàm lợng trung bình BaSO
4
từ 50ữ80%.
b) Quặng Inmenit
Inmenit đợc sử dụng trong bê tông ở dạng cốt liệu nhỏ. Inmenit là loại
sa khoáng có cỡ hạt nhỏ nh hạt cát. Nó có thành phần chủ yếu là FeTiO
3
. ở
dạng nguyên chất, Inmenit có khối lợng riêng là 4,72 g/cm
3
. Inmenit có màu
đen, có ánh kim, có thể có từ tính hoặc không có từ tính. Quặng Inmenit thờng
lẫn quặng Magnhetit Fe
3
O
4
hoặc Hematit Fe

2
O
3
.
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
Inmenit phân bố cả trong lục địa và ven biển. Trong đó, sa khoáng ven
biển là nguồn cung cấp Inmenit chủ yếu. Cho đến nay, dọc ven biển Việt Nam
đã phát hiện đợc nhiều mỏ sa khoáng phân bố từ cực Đông Bắc Bắc Bộ đến
Nam Việt Nam, tại vị trí sát bờ biển hoặc ven các đảo, trong các bãi cát hoặc
cồn cát. Tuy nhiên, các tụ khoáng có giá trị công nghiệp tập trung chủ yếu ở
Trung Bộ từ Thanh Hoá đến Bình Thuận.
c) Quặng Magnhetit
Quặng Magnhetit đợc sử dụng trong bê tông ở dạng cốt liệu nhỏ và cốt
liệu lớn. Quặng Magnhetit đợc cấu thành chủ yếu từ khoáng Fe
3
O
4
với các tạp
chất MgO, Cr
2
O
3
, Al
2
O
3
Tỷ trọng của Magnhetit là 4,9ữ5,2 g/cm
3
, độ cứng
theo thang Mohr từ 5ữ6. Tỷ trọng của bê tông Magnhetit từ 3,2ữ4,1 (g/cm

3
).
Cờng độ nén khoảng 20ữ45Mpa, cờng độ uốn từ 4ữ8Mpa.
d) Quặng Gecmatit
Quặng Gecmatit đợc sử dụng trong bê tông ở dạng cốt liệu nhỏ và cốt
liệu lớn. Quặng Gecmatit đợc cấu thành chủ yếu từ Fe
2
O
3
, các tạp chất có
MgO, Al
2
O
3
, SiO
2
. Tỷ trọng của Gecmatit khoảng: 5 ữ5,3 g/cm
3
, độ cứng
theo thang Mohr từ 5ữ6. Tỷ trọng của bê tông Gecmatit khoảng 3,3ữ3,9
(g/cm
3
), cờng độ mẫu lập phơng 14ữ16 Mpa. Trong thực tế thờng sử dụng bê
tông cốt liệu hỗn hợp (cát thông dụng, đá từ quặng Magnhetit hoặc Gecmatit).
e) Cốt liệu gang, sắt, thép
Có thể chế tạo đợc bê tông siêu nặng từ cốt liệu gang, sắt, thép. Thông
dụng có hai loại cốt liệu từ gang, sắt hoặc bi thép do các nhà máy chế tạo hoặc
phế thải công nghiệp chế tạo máy. Các công cụ khác nhau từ gang, sắt và thép
đợc nghiền đến kích thớc yêu cầu. Khi sử dụng bi thép, có thể chế tạo đợc bê
tông có khối lợng thể tích đến 6,2 (g/cm

3
). Thông thờng, khối lợng thể tích
của bê tông ở trạng thái sử dụng khoảng: 5,76 g/cm
3
.
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
1.2.2 Chất kết dính sử dụng trong bê tông siêu nặng
Chất kết dính tuy chiếm một phần nhỏ trong bê tông nhng đợc xem là
thành phần quan trọng nhất vì chất kết dính đóng vai trò liên kết cốt liệu trong
bê tông, và tính chất của nó quyết định đến nhiều tính chất của bê tông.
Chất kết dính sử dụng trong bê tông siêu nặng có thể là chất kết dính
vô cơ hoặc chất kết dính hữu cơ. Chất kết dính hữu cơ thờng dùng là bitum
guđrông để chế tạo bê tông atphan, hoặc chất dẻo (polime) để chế tạo bê tông
polime. Tuy nhiên, chất kết dính vô cơ vẫn đợc sử dụng nhiều hơn cả với các
dạng nh xi măng Poóclăng, xi măng Poóclăng xỉ, xi măng cao nhôm, xi măng
siêu dẻo hoá, các loại xi măng nhiều cấu tử khác
1.2.3 Phụ gia sử dụng trong bê tông siêu nặng
Có hai loại phụ gia đợc sử dụng trong bê tông siêu nặng là phụ gia
khoáng và phụ gia hoá học.
Phụ gia khoáng sử dụng trong bê tông siêu nặng gồm phụ gia khoáng
hoạt tính và phụ gia khoáng trơ (phụ gia điền đầy).
Phụ gia khoáng hoạt tính là loại phụ gia có thể kết hợp với Ca(OH)
2
sinh ra do xi măng thuỷ hoá với nớc ở nhiệt độ thờng thông qua phản ứng
puzơlanic tạo nên các khoáng hyđrôsilicát canxi làm tăng khả năng chịu lực
và độ bền nớc cho sản phẩm. Phụ gia khoáng hoạt tính bao gồm 2 loại. Loại
có nguồn gốc tự nhiên thờng gọi là puzơlan bao gồm: bọt núi lửa, tro núi lửa,
các khoáng trầm tích nh: trêpen, điatômít, đá phiến silíc v.v. Loại có nguồn
gốc nhân tạo nh tro bay của các nhà máy nhiệt điện, xỉ lò cao ở các nhà máy
gang thép, muội ôxyt silic, meta caolanh, tro trấu v.v.

Trong bê tông, phụ gia khoáng hoạt tính đợc sử dụng với mục đích:
- Cải thiện cấu trúc của đá xi măng và bê tông nhờ phản ứng
puzơlanic và hiệu ứng điền đầy khoảng trống. Do giảm lợng
Ca(OH)
2
và tăng độ đặc chắc nên độ bền chống xâm thực của bê
tông tăng lên.
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
- Khi thay thế một phần xi măng, phụ gia khoáng hoạt tính làm giảm
lợng nhiệt thuỷ hoá của bê tông, nên rất có lợi trong bê tông khối
lớn.
- Mặt khác, nếu các loại phụ gia này có nguồn gốc từ các thải phẩm
công nghiệp, nông nghiệp với tính dễ sử dụng, khả năng chế tạo đơn
giản sẽ cho hiệu quả kinh tế cao và giảm khả năng ô nhiễm môi tr-
ờng.
Phụ gia khoáng trơ là các loại phụ gia khoáng không có khả năng kết
hợp với các sản phẩm thủy hoá của xi măng tạo nên các khoáng có khả năng
kết dính. Phụ gia khoáng trơ đợc đa vào trong hỗn hợp bê tông siêu nặng
nhằm tăng hàm lợng hạt mịn, tối u hoá thành phần hạt, giảm lợng dùng xi
măng và làm tăng khối lợng thể tích cho bê tông.
Phụ gia hoá học bao gồm phụ gia tăng dẻo, phụ gia đóng rắn nhanh,
phụ gia chống thấm, phụ gia cuốn khí, đợc sử dụng rất rộng rãi trong công
nghệ bê tông. Trong đó, phụ gia tăng dẻo là loại phụ gia phổ biến nhất, đợc sử
dụng với khối lợng rất lớn. Loại phụ gia này có thể phối hợp với các loại phụ
gia khác nh phụ gia đóng rắn nhanh, phụ gia cuốn khí, để tăng hiệu quả sử
dụng. Loại phụ này có hoạt tính bề mặt cao. Khi chất kết dính thuỷ hoá, chúng
sẽ tạo thành một màng mỏng trên bề mặt hạt chất kết dính, làm thay đổi trạng
thái bề mặt hạt chất kết dính khi thấm nớc, giảm ma sát trợt, tăng độ dẻo, tăng
tính công tác cho hỗn hợp bê tông. Tiêu biểu cho loại này là phụ gia trên cơ sở
lignosunphonat đợc sản xuất từ dịch kiềm đen của nhà máy giấy. Loại phụ gia

này có giá thành tơng đối thấp, có khả năng giảm nớc đến 15%. Tuy nhiên nó
có nhợc điểm là: kéo dài thời gian đông kết của xi măng, cuốn quá nhiều
không khí trong quá trình nhào trộn khi dùng quá liều lợng quy định. Phụ gia
tăng dẻo đợc chia thành ba thế hệ. Loại phụ gia tăng dẻo có khả năng giảm n-
ớc từ 5-10% gọi là phụ gia tăng dẻo thế hệ một. Loại phụ gia tăng dẻo có khả
năng giảm nớc từ 10-15% gọi là phụ gia tăng dẻo thế hệ hai.Loại phụ gia tăng
dẻo thế hệ ba có thể giảm đợc đến 30%-35%, đợc gọi là phụ gia giảm nớc tầm
cao. Nói chung, các loại phụ gia siêu dẻo có khả năng khắc phục đợc những
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
nhợc điểm của phụ gia tăng dẻo thông thờng, song chúng lại có giá thành cao
hơn nhiều. Mặt khác, nhiều loại phụ gia siêu dẻo chỉ duy trì đợc độ lu động
của hỗn hợp bê tông trong một thời gian ngắn.
1.2.4 Nớc
Nớc là thành phần quan trọng, không thể thiếu trong hỗn hợp bê tông.
Nớc không những ảnh hởng trực tiếp tới độ lu động, tính công tác của hỗn hợp
bê tông, mà nó còn là dung môi cần thiết cho quá trình thuỷ hoá xi măng.
Không những thế: Đối với cờng độ của bê tông nớc cũng đóng vai trò quyết
định. Khi lợng dùng xi măng không đổi mà tỷ lệ N/X tăng thì cờng độ của bê
tông giảm, còn tỷ lệ N/X giảm thì cờng độ của bê tông tăng. Do trong quá
trình thuỷ hoá, rắn chắc của xi măng, chỉ có một lợng nhỏ nớc đem nhào trộn
tham gia vào cấu trúc của bê tông dới dạng nớc liên kết hoá học, lợng nớc này
chiếm khoảng 15% lợng nớc nhào trộn, còn lại một lợng nớc lớn tồn tại ở
dạng tự do, khi lợng nớc tự do bay hơi sẽ để lại các lỗ rỗng, tạo thành hệ thống
lỗ rỗng vi mô, chính hệ thống lỗ rỗng này làm giảm cờng độ, giảm độ bền
xâm thực, giảm khả năng chống thấm của bê tông.
Yêu cầu đối với nớc dùng nhào trộn hỗn hợp bê tông: Nớc dùng để
trộn hỗn hợp bê tông phải đạt các chỉ tiêu kỹ thuật đề ra theo TCVN 4506-
1987, trong đó có một số chỉ tiêu cơ bản nh sau:
Nớc dùng trộn hỗn hợp bê tông phải thoả mãn một số chỉ tiêu cơ bản
sau:

- Có độ PH không nhỏ hơn: 4.
- Có hàm lợng muối sunfát nhỏ hơn: 3%.
- Có hàm lợng muối không quá: 35g/l.
1.3 Các hớng chế tạo bê tông siêu nặng
Bê tông siêu nặng là loại bê tông có khối lợng thể tích lớn, từ 2500
ữ

4000 kg/m
3
. Nó có nhiều tính năng đặc biệt, nh: có khả năng chịu mài mòn,
xói lở cao, có khả năng cản phóng xạ, bảo vệ sinh học Cũng nh các loại bê
tông thông thờng, bê tông siêu nặng là một loại vật liệu hỗn hợp, đợc chế tạo
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
từ các thành phần nh: cốt liệu, chất kết dính, nớc và phụ gia. Nên tính chất,
đặc tính của nó phụ thuộc vào tính chất của các thành phần cấu tạo nên nó. Vì
thế, để cải biến tính chất, chất lợng hay các đặc tính của bê tông, ta có thể dựa
vào việc cải biến tính chất, chất lợng của các thành phần cấu tạo nên nó. Nên,
để tăng khối lợng thể tích của bê tông, tạo ra bê tông siêu nặng ta có thể thực
hiện theo các hớng sau:
- Sử dụng cốt liệu có khối lợng riêng lớn thay thế cho cốt liệu thờng.
- Sử dụng chất kết dính có khối lợng riêng lớn thay thế cho xi măng
thờng.
- Tăng độ đặc chắc cho bê tông.
1.3.1 Sử dụng cốt liệu có khối lợng riêng lớn thay thế cho cốt liệu thờng
Trong bê tông, cốt liệu chiếm hàm lợng lớn nhất nên hớng thay thế cốt
liệu thông thờng bằng cốt liệu có khối lợng riêng lớn nhằm tăng khối lợng thể
tích cho bê tông là hớng mang lại hiệu quả cao nhất. Trong những năm gần
đây, có nhiều đề tài nghiên cứu theo hớng này và đã thu hoạch đợc nhiều kết
quả rất có ý nghĩa. Trong các đề tài ấy, các tác giả đã sử dụng các loại cốt liệu
có khối lợng riêng lớn thay thế cho cốt liệu thông thờng trong bê tông nh: bi

thép, gang hay các loại quặng có khối lợng riêng lớn nh: quặng Barit, quặng
Inmenit, quặng sắt, Crômit
Trong các đề tài nghiên cứu [6,7,8], việc thay thế cốt liệu trong bê
tông bằng những loại cốt liệu có khối lợng riêng lớn đợc thực hiện đối với cốt
liệu lớn và cốt liệu nhỏ. Các loại cốt liệu này đợc phân loại, rửa sạch, phơi khô
tới độ ẩm xấp xỉ 0%, và đợc đóng bao, bảo quản cận thận. Trớc khi đem sử
dụng, chúng lại đợc kiểm tra độ ẩm một lần, vì thế chất lợng rất tốt. Đồng
thời, cốt liệu trớc khi đem sử dụng còn đợc kiểm tra thành phần khoáng hoá,
khảo sát các tính chất cơ bản, và đợc phối hợp với nhau theo một cấp phối tối -
u, là cấp phối có khối lợng thể tích lớn nhất và độ rỗng nhỏ nhất. Việc xác
định cấp phối tối u đợc thực hiện bằng thực nghiệm và đợc sử dụng cho cả cốt
liệu lớn, cốt liệu nhỏ và hỗn hợp của chúng. Vì thế, hiệu quả làm tăng khối l-
ợng thể tích cho bê tông càng cao.
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
1.3.2 Sử dụng chất kết dính có khối lợng riêng lớn thay thế cho xi măng
thờng
Trong hỗn hợp bê tông siêu nặng sử dụng cốt liệu có khối lợng riêng
lớn, ngoài nớc thì xi măng có khối lợng riêng thấp hơn. Vì vậy để tăng khối l-
ợng thể tích của bê tông cần phải giảm lợng dùng xi măng và tăng lợng dùng
cốt liệu. Tuy nhiên, khi giảm lợng dùng xi măng và tăng lợng dùng cốt liệu,
thể tích hồ xi măng trong bê tông giảm đi rất nhiều nên tính công tác của hỗn
hợp bê tông sẽ rất kém, khó đảm bảo đợc khả năng thi công của hỗn hợp bê
tông. Do đó, để đảm bảo tính công tác cho hỗn hợp bê tông, nhiều tác giả
[6,7,8] đã thay thế một hàm lợng lớn xi măng bằng cốt liệu nặng nghiền mịn
có cỡ hạt nh xi măng trong quá trình trộn hỗn hợp bê tông.
Nhng biện pháp nêu trên vẫn còn một số nhợc điểm không mong
muốn làm giảm khả năng tăng khối lợng thể tích và cờng độ của bê tông.
Những nhợc điểm đó là:
- Việc nhào trộn không đều, không tận dụng đợc hết khả năng giảm n-
ớc của phụ gia siêu dẻo, làm tăng lợng dùng nớc của hỗn hợp, tăng

độ rỗng trong bê tông.
- Hạn chế lợng dùng cốt liệu nặng nghiền mịn. Do khi thay thế
50ữ60% xi măng bằng cốt liệu nặng nghiền mịn thì hỗn hợp bê tông
có hiện tợng tách nớc và cờng độ bê tông giảm rõ rệt.
Nguyên nhân gây ra những nhợc điểm đó là do việc thay thế một phần
xi măng bằng cốt liệu mịn có cỡ hạt nh xi măng. Xét về mặt lý thuyết, để
giảm lợng dùng xi măng nhng vẫn đảm bảo thể tích hồ, các tác giả đã sử dụng
bột cốt liệu nặng nghiền mịn thay thế một phần xi măng trộn cùng với xi
măng trong quá trình trộn hỗn hợp bê tông mang lại hiệu quả làm tăng khối l-
ợng thể tích cho bê tông cao hơn, do nó bổ sung một lợng cốt liệu mịn cho bê
tông làm hoàn thiện cấu trúc cho bê tông, làm giảm lợng lỗ rỗng có trong bê
tông, giảm lợng dùng xi măng và tăng lợng dùng cốt liệu nên làm tăng khối l-
ợng thể tích cho bê tông. Nhng, khi đa bột cốt liệu vào trong bê tông ở quá
trình nhào trộn hỗn hợp dẫn đến những nhợc điểm không mong muốn trên.
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
Vậy, cần có một phơng pháp sử dụng bột cốt liệu năng nghiền mịn mới, sao
cho có thể hạn chế những nhợc điểm trên.
Hiện nay, ở nớc ta cha nghiên cứu, ứng dụng và chế tạo xi măng nhiều
cấu tử có khối lợng riêng lớn, nên việc sử dụng xi măng nhiều cấu tử có khối
lợng riêng lớn thay thế cho xi măng thờng để chế tạo bê tông siêu nặng là cha
có. Nhng xét về mặt lý thuyết, việc sử dụng xi măng nhiều cấu tử thay thế cho
xi măng thờng là có lợi. Nó khắc phục những hạn chế mà khi thay thế một
phần xi măng bằng bột cốt liệu gây ra. Vì thế, việc sử dụng xi măng nhiều cấu
tử có khối lợng riêng lớn thay thế cho xi măng thờng sẽ mang lại ý nghĩa to
lớn khi kết hợp với việc sử dụng cốt liệu có khối lợng riêng lớn thay thế cho
cốt liệu thờng để chế tạo bê tông siêu nặng. Bởi, khi sử dụng xi măng nhiều
cấu tử có khối lợng riêng lớn là ta đã cải biến tính chất của bột cốt liệu từ dạng
là một chất độn thành một cấu tử của hệ chất kết dính nhiều cấu tử, nên hứa
hẹn mang lại những kết quả khả quan.
Tuy nhiên, do việc thay thế bột cốt liệu cho xi măng dới dạng phụ gia

trơ sẽ ảnh hởng lớn đến tính chất của xi măng, nên cần phải nghiên cứu trớc
khi ứng dụng vào thực tế.
1.3.3 Tăng độ đặc chắc cho bê tông
Thực tế, lợng lỗ rỗng trong bê tông thông thờng không phải là nhỏ. Nó
không những trực tiếp làm giảm khối lợng thể tích của bê tông mà còn ảnh h-
ởng trực tiếp đến những đặc tính kĩ thuật khác của bê tông nh: cờng độ, khả
năng chống ăn mòn, xâm thực, tuổi thọ Vì thế, việc tăng độ đặc chắc cho bê
tông là rất thiết thực. Có thể tăng độ đặc chắc cho bê tông bằng những biện
pháp sau:
- Sử dụng cấp phối hạt của cốt liệu tối u để đảm bảo cho bê tông đặc
chắc, có bộ khung chịu lực (cốt liệu) ổn định và cấu trúc của bê tông
đồng nhất và tốt nhất.
- Sử dụng tỷ lệ N/X thấp nhất để đảm bảo đá xi măng đặc chắc nhất.
Điều này có thể thực hiện đợc bằng cách thiết kế cấp phối hợp lý,
đồng thời sử dụng phụ gia dẻo hoá hay siêu dẻo.
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
- Sử dụng các loại phụ gia khoáng để bổ xung thành phần vi cốt liệu
cho bê tông.
1.4 Lĩnh vực sử dụng của bê tông siêu nặng
Bê tông siêu nặng là một trong những loại vật liệu mới có các tính
năng đặc biệt, nó đợc sử dụng nhiều trong các nghành xây dựng, năng lợng
Cụ thể:
Bê tông siêu nặng đợc làm vật liệu chống phóng xạ trong các nhà máy
điện hạt nhân và trong các phòng có sử dụng máy chiếu tia Rơn-ghen.
Bê tông siêu nặng đợc sử dụng làm vật đối trọng, tăng khả năng neo
trong các công trình xây dựng ngoài khơi nh: dàn khoan dầu, ống dẫn dầu khí
dới biển. Bê tông càng nặng thì khả năng chìm xuống nớc càng lớn. Do đó, để
giữ cho một vật không bị nổi lên mặt nớc hoặc để đạt đợc một lực neo giữ
nhất định khi thể tích càng nhỏ thì khôí lợng thể tích của nó càng lớn.
Bê tông siêu nặng đợc sử dụng làm tờng chắn sóng biển bảo vệ hải

cảng và bờ biển. Cấu trúc tờng chắn thờng đợc làm từ các khối bê tông có khối
lợng từ 6 đến 20 tấn. Độ ổn định của các khối bê tông chống tác động của
sóng biển này phụ thuộc vào kích thớc của khối bê tông và sự chênh lệch giữa
khối lợng thể tích của khối bê tông và của nớc biển. Với một độ ổn định cho
trớc thì thể tích của khối bê tông tỷ lệ nghịch với lập phơng của sự chênh lệch
khối lợng thể tích.
Bê tông siêu nặng đợc sử dụng làm vật liệu xây dựng đờng hầm dẫn n-
ớc và sân tiêu năng của đập thuỷ điện. Do nó có khả năng chống mài mòn trớc
các tác động của vận tốc dòng chảy lớn.
1.5 Kết luận
Với tính năng đặc biệt và lĩnh vực sử dụng rộng rãi, bê tông siêu nặng
là một loại vật liệu mới có thể nâng cao chất lợng xây dựng của các công trình
cần có độ chống mài mòn, xói mòn và có khả năng cản phóng xạ. Vậy, nghiên
cứu, chế tạo bê tông siêu nặng là một yêu cầu thiết thực, đặc biệt khi nớc ta
đang chuẩn bị xây dựng nhiều công trình thuỷ điện, xây dựng và sửa chữa các
công trình ven biển, các bệnh viện hay phòng thí nghiệm có sử dụng năng l-
ợng phóng xạ.
Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
chơng ii: xi măng nhiều cấu tử có lợng cần n-
ớc thấp
2.1 Giới thiệu xi măng nhiều cấu tử có lợng cần nớc thấp
Xi măng nhiều cấu tử là loại xi măng mà trong thành phần của có
ngoài clanhke xi măng còn có thêm các loại phụ gia nh phụ gia điều chỉnh
thời gian đông kết, phụ gia khoáng, Phụ gia khoáng đ ợc sử dụng trong xi
măng nhiều cấu tử với mục đích làm giảm lợng dùng clanhke xi măng trong
hỗn hợp, tạo ra hiệu quả kinh tế cao hơn.
Xi măng nhiều cấu tử có lợng cần nớc thấp là loại xi măng nhiều cấu
tử thế hệ mới. Thành phần của nó bao gồm clanhke xi măng poóclăng, thạch
cao, phụ gia khoáng và phụ gia giảm nớc tầm cao. Đặc điểm nổi bật của xi

măng nhiều cấu tử có lợng cần nớc thấp là trong thành phần của nó không thể
thiếu phụ gia giảm nớc tầm cao ở dạng bột. Trên thế giới, việc chế tạo và sử
dụng xi măng nhiều cấu tử có lợng cần nớc thấp đã rất phổ biến. Nó đem lại
nhiều lợi ích kinh tế và kỹ thuật nh:
- Khi nghiền cùng clanhke xi măng, phụ gia phân bố đều trong xi
măng nên tác dụng của nó tới hỗn hợp bê tông triệt để hơn, từ đó cho
phép nâng cao chất lợng của bê tông.
- Phụ gia giảm nớc là chất hoạt động bề mặt. Trong quá trình nghiền,
các phần tử phụ gia hấp phụ lên bề mặt của các hạt xi măng, chống
lại sự tích tụ của các hạt xi măng và sự bám dính của chúng vào bi
và thùng nghiền, do đó làm tăng hiệu quả nghiền và tăng năng suất
máy nghiền.
- Việc định lợng phụ gia tại nhà máy thuận tiện và chính xác hơn nhờ
nâng cao chuyên môn hoá, cơ giới hoá trong sản xuất.
- Giảm thao tác cân đong phụ gia khi sử dụng nên có thể giảm chi phí,
tăng đợc tốc độ thi công tại công trờng.
Quá trình thuỷ hoá của xi măng, vai trò của phụ gia khoáng và phụ gia
siêu dẻo trong thành phần của xi măng nh sau:
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
2.2 Quá trình thuỷ hoá của xi măng Poóclăng
Khi nhào trộn xi măng với nớc, ở giai đoạn đầu xảy ra quá trình tác
dụng lý- hoá học. Trớc tiên là các tác dụng lý học gồm: sự phân bố nớc trên
bề mặt hạt xi măng và quá trình hoà tan các khoáng của xi măng vào nớc. Sau
đó là các quá trình tác dụng hoá học, là sự thuỷ hoá của các khoáng trong xi
măng. Đầu tiên, khoáng Alít (C
3
S) tác dụng với nớc tạo ra hyđrôsilicát canxi
và hyđrôxít canxi.
2(3CaO.SiO
2

) + 6H
2
O = 3CaO.2SiO
2
.3H
2
O + 3Ca(OH)
2
.
Tiếp đó là sự thuỷ hoá của Bêlít (C
2
S). Bêlít thuỷ hoá chậm hơn và tách
ra ít Ca(OH)
2
hơn:
2(2CaO.SiO
2
) + 4H
2
O = 3CaO.2SiO
2
.3H
2
O + Ca(OH)
2
.

Quá trình thuỷ hoá các khoáng trong xi măng có sự tạo thành Ca(OH)
2
nên làm thay đổi tỉ lệ CaO/SiO

2
trong hồ xi măng. Sự thay đổi này phụ thuộc
vào thành phần vật liệu, điều kiện rắn chắc và một số yếu tố khác.
Trong quá trình thuỷ hoá, tuỳ theo điều kiện môi trờng, tricanxi
aluminát (3CaO.Al
2
O
3
) có thể tạo thành các hyđrôaluminat canxi có thành
phần khác nhau nh: 4CaO.Al
2
O
3
.9H
2
O, 2CaO.Al
2
O
3
.8H
2
O, 3CaO.Al
2
O
3
.6H
2
O.
Khi có thạch cao, tricanxi aluminat sẽ kết hợp với thạch cao tạo thành
khoáng ettringit theo phản ứng:

3CaO.Al
2
O
3
+ 3(CaSO
4
.2H
2
O) + 26H
2
O = 3CaO.Al
2
O
3
.3CaSO
4
.
(31ữ32)H
2
O.
Sau đó, ettringít có thể tác dụng với 3CaO.Al
2
O
3
còn d tạo ra muối kép
hyđro sunphoaluminat canxi một sunphat:
2(3CaO.Al
2
O
3

) + 3CaO.Al
2
O
3
.3CaSO
4
.32H
2
O + 22H
2
O =
3(3CaO.Al
2
O
3
.CaSO
4
.18H
2
O).
Tetracanxi alumoferit tác dụng với nớc tạo ra hyđô aluminát canxi và
hyđrôferit canxi theo phơng trình:
4CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3

+ mH
2
O = 3CaO.Al
2
O
3
6H
2
O + CaO.Fe
2
O
3
.nH
2
O.
Tóm lại, quá trình thuỷ hoá của xi măng phụ thuộc vào nhiều yếu tố,
nhng các yếu tố đó đợc chia thành hai nhóm chính là: các yếu tố bên ngoài và
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
các yếu tố bên trong. Các yếu tố bên ngoài bao gồm: nhiệt độ môi trờng, điều
kiện đóng rắn Còn các yếu tố bên trong gồm: thành phần khoáng hoá, độ
nghiền mịn của xi măng, hàm lợng phụ gia và loại phụ gia có trong xi măng
2.3 Vai trò của phụ gia khoáng trong quá trình thuỷ hoá xi măng
Phụ gia khoáng trong xi măng gồm có phụ gia khoáng hoạt tính và
phụ gia khoáng không có hoạt tính (còn gọi là phụ gia điền đầy hay phụ gia
trơ).
Phụ gia khoáng không có hoạt tính gồm các loại vật liệu khoáng
thiên nhiên hay nhân tạo có trong xi măng nhng chúng không tham gia vào
quá trình hydrat hóa trong xi măng. Nó đóng vai trò làm cốt liệu mịn, có tác
dụng chính là bổ xung vào thành phần hạt cho xi măng và hoàn thiện cấu trúc
của đá xi măng. Ngoài ra, do nó thay thế một phần xi măng nên làm giảm

nhiệt độ thuỷ hóa của chất kết dính, làm tăng hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi
trờng.
Phụ gia khoáng hoạt tính gồm các loại vật liệu khoáng thiên nhiên
(tro núi lửa, điatomit, zeolit, trass) hay nhân tạo (xỉ lò cao (BFS), tro bay (FA),
đất sét nung, silica fum, tro trấu (RHA), metacaolanh (MK)). Các phụ gia
khoáng này đều có hàm lợng SiO
2
hoạt tính cao do đó có thể phản ứng hoá
học với Ca(OH)
2
ở nhiệt độ thờng tạo nên các thành phần xi măng hoá. Do đó,
phụ gia khoáng hoạt tính không những ảnh hởng đến thành phần hạt, tính
công tác của hồ xi măng mà còn tác động đến sự đồng nhất của sản phẩm thuỷ
hoá và cấu trúc của đá xi măng.
Trong hồ xi măng không chứa phụ gia khoáng hoạt tính, Ca(OH)
2
sinh
ra do quá trình thuỷ hoá xi măng thờng kết tinh thành các tinh thể lớn. Sự kết
tinh này xảy ra ở những nơi chứa nhiều nớc nh trong các lỗ rỗng mao quản,
hoặc ở vùng tiếp giáp giữa xi măng với cốt liệu. Khi ấy, chính việc kết tinh
của Ca(OH)
2
lại làm xuất hiện ứng suất trong cấu trúc của bê tông, và do độ
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
bền của Ca(OH)
2
rất kém nên làm suy giảm cờng độ của bê tông, cũng nh các
tính chất khác của bê tông rất nhiều.
Khi có phụ gia khoáng hoạt tính, nhờ có phản ứng Puzơlanic làm cho
hàm lợng Ca(OH)

2
giảm xuống. Đặc biệt, khi đợc phân tán đồng đều, phụ gia
khoáng hoạt tính sẽ lấp đầy các lỗ rỗng hình thành trong đá xi măng. Tại đó,
chúng tham gia phản ứng puzơlanic với Ca(OH)
2
, tạo thành hyđro silicat canxi
không tan, làm cho đá xi măng đặc chắc hơn, cải thiện cấu trúc cho vữa và bê
tông. Kết quả là cờng độ của vữa, bê tông cũng nh khả năng chống thấm,
chống ăn mòn trong môi trờng xâm thực của bê tông đều đợc cải thiện.
2.4 Vai trò của phụ gia siêu dẻo trong quá trình thuỷ hoá xi măng
Phụ gia siêu dẻo là chất hoạt động bề mặt. Phụ gia siêu dẻo thờng
dùng nhất là các loại muối của sản phẩm trùng ngng đã sunphua hoá của
formaldehyde với naphthalene hoặc melamine.
Mỗi nhóm phân tử của phụ gia siêu dẻo chứa một số nhóm chức có
cực tính khác nhau, xen kẽ các gốc không có cực tính. Khi hấp phụ, các nhóm
không có cực tính của chất hoạt động bề mặt hớng về các pha rắn (hạt xi
măng) còn gốc có cực tính hớng ra ngoài. Lớp hấp thụ đó có ảnh hởng lớn tới
các sản phẩm thuỷ hoá của xi măng, nó giữ ở gần nó một lớp màng nớc tơng
đối dày, làm tăng độ thấm ớt hạt xi măng, đồng thời làm giảm nội ma sát giữa
các hạt xi măng và cốt liệu.
Chất hoạt động bề mặt còn ngăn cản sự tiếp xúc giữa xi măng và nớc,
đồng thời làm giảm sức căng bề mặt, giảm năng lợng tự do trên bề mặt xi
măng. Lúc đó, các hạt xi măng đợc tích điện cùng dấu, giữa các hạt sinh ra
một lực đẩy tĩnh điện ngăn cản không cho các hạt tiếp xúc với nhau. Khả năng
phân tán của chúng trong nớc tăng lên. Do các hạt xi măng đợc bao bọc quanh
bởi chất hoạt động bề mặt nên hồ xi măng không bị phân tầng, tách nớc, làm
chậm quá trình đông cứng, làm giảm lực hút và lực ma sát giữa các hạt nên
chúng dễ dàng chuyển động tơng đối với nhau. Nói khác đi, do có chất hoạt
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
động bề mặt mà các hạt xi măng trong nớc đã chuyển từ trạng thái dễ keo tụ

sang trạng thái huyền phù bền vững hơn.
Phụ gia siêu dẻo cũng ảnh hởng đến quá trình thuỷ hoá rắn chắc của xi
măng và tới cấu trúc của đá xi măng. Trong hồ xi măng, phụ gia siêu dẻo hấp
phụ mạnh lên bề mặt pha aluminat làm giảm tốc độ thuỷ hoá của khoáng này,
đồng thời làm giảm tốc độ thuỷ hoá của khoáng C
3
S. Mặt khác, khi có phụ gia
siêu dẻo, các hạt xi măng sẽ phân tán mạnh đến kích thớc ban đầu của chúng
khi nhào trộn với nớc, làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa xi măng với nớc, do đó
mức độ thuỷ hoá của xi măng cao hơn khi không có phụ gia. Nh vậy, phụ gia
siêu dẻo làm giảm tốc độ thuỷ hoá ban đầu của xi măng, song lại làm tăng
mức độ thuỷ hoá cuối cùng của nó.
Phụ gia siêu dẻo là thành phần không thể thiếu để sản xuất bê tông,
vữa cờng độ cao và chất lợng cao. Có thể sử dụng phụ gia siêu dẻo để tăng c-
ờng độ cho vữa hoặc bê tông khi giữ nguyên lợng dùng xi măng, hay làm tăng
độ sụt của hỗn hợp mà không cần phải thêm nớc. Phụ gia siêu dẻo cũng có thể
cải thiện đợc các tính chất của bê tông, vữa sử dụng cốt liệu thô hay bê tông,
vữa nghèo xi măng hoặc cả hai. Khi có mặt phụ gia siêu dẻo, nếu giữ nguyên
tỷ lệ N/X và độ sụt thì có thể giảm lợng dùng xi măng, do đó có thể làm giảm
lợng nhiệt thuỷ hoá dẫn đến giảm mức tăng nhiệt của bê tông. Điều này đặc
biệt có lợi với bê tông khối lớn và hỗn hợp bê tông có lợng dùng xi măng cao.
Phụ gia siêu dẻo làm tăng độ linh động của hỗn hợp vữa, bê tông, giảm lợng
nớc nhào trộn dẫn đến tăng cờng độ, tăng độ đặc chắc của vữa, bê tông và cải
thiện các tính năng khác. Bê tông, vữa sử dụng phụ gia siêu dẻo có độ đồng
nhất cao, nó cải thiện sự phân tán của các hạt xi măng, nâng cao độ đặc chắc,
do lợng nớc tự do thấp nên có thể khả năng chống thấm cao và co ngót thấp.
Do giảm nhiều lợng nớc nhào trộn, nên bê tông, vữa có phụ gia siêu dẻo đạt
độ bền cao và phát triển cờng độ sớm vì vậy đẩy nhanh đợc tiến độ thi công.
2.5 Tính chất của xi măng nhiều cấu tử có lợng cần nớc thấp
Khi sử dụng trong bê tông, xi măng nhiều cấu tử có lợng cần nớc thấp

có những u điểm so với xi măng truyền thống nh sau:
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
- Do xi măng có lợng cần nớc thấp nên sự hình thành lỗ rỗng trong đá
xi măng giảm xuống từ: 25ữ40%.
- Kích thớc các lỗ rỗng đợc thu nhỏ lại.
- Cấu trúc vùng chuyển tiếp của hạt xi măng với bề mặt cốt liệu tăng
lên từ 1,3ữ2 lần.
- Phản ứng Puzơlanic xảy ra nhanh hơn từ 3ữ6 lần.
- Bê tông sử dụng xi măng nhiều cấu tử có lợng cần nớc thấp có cờng
độ cao và có đặc tính thi công tốt hơn so với bê tông có cùng độ sụt
sử dụng xi măng truyền thống.
2.6 Kết luận
Xi măng nhiều cấu tử có lợng cần nớc thấp, với những u điểm nổi bật,
đã mở ra một hớng mới để đa cốt liệu nặng nghiền mịn thay thế cho một lợng
lớn xi măng mà lại khắc phục đợc các nhợc điểm của phơng pháp trộn chung
bột cốt liêu nặng nghiền mịn trong quá trình trộn bê tông gây ra.
Khoa VËt liÖu X©y dùng §å ¸n tèt nghiÖp
PhÇn Ii: Thùc nghiÖm
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
chơng 3: xác định tính chất của nguyên vật
liệu sử dụng và phơng pháp nghiên cứu
3.1 Xác định tính chất của nguyên vật liệu sử dụng
Việc xác định các tính chất của nguyên vật liệu sử dụng là một phần
quan trọng giúp chúng em đánh giá sơ bộ về loại nguyên liệu sử dụng và tạo
cơ sở để xác định các bớc tiếp theo. Sau đây là một số tính chất của xi măng,
phụ gia dùng trong đề tài này.
3.1.1 Xi măng PC40 -Bút Sơn
Xi măng sử dụng trong nghiên cứu là xi măng PC40 -Bút Sơn có các
tính chất cơ lý nh bảng 1.
Bảng 1: Tính chất cơ lý của xi măng PC-40 Bút Sơn

TT Chỉ tiêu Kết quả Phơng pháp thí nghiệm
theo tiêu chuẩn
1
Thời gian đông kết ( phút )
- Bắt đầu
- Kết thúc
110
200
TCVN 6017 - 1995
2 Khối lợng riêng ( g/cm
3
) 3,1 TCVN 4030 - 1985
3 Lợng nớc tiêu chuẩn ( % ) 29,6 TCVN 6017 - 1995
4
Cờng độ nén ( N/mm
2

)
- 3 ngày
- 28 ngày
21,4
41,1
TCVN 6016 - 1995
3.1.2 Phụ gia trơ (làm tăng khối lợng riêng của xi măng)
Nhằm tăng khối lợng riêng của xi măng, đề tài sử dụng các loại quặng
có khối lợng riêng lớn là Barit và Inmenit để thay thế một phần xi măng. Các
phụ gia này đợc nghiền cùng với xi măng và một lợng phụ gia siêu dẻo thích
hợp.
Khoa Vật liệu Xây dựng Đồ án tốt nghiệp
a) Quặng Barit

Thực hiện khảo sát nguyên liệu ở hai mỏ tại Nghệ An và Tuyên Quang
cho thấy khối lợng riêng của các quặng tơng ứng là: 3,36 và 4,42 (g/cm
3
). Do
quặng Barit Tuyên Quang có khối lợng riêng lớn hơn nên trong quá trình thí
nghiệm sử dụng Barit Tuyên Quang làm nguyên liệu.
Quặng Barit sau khi khai thác đợc đem đập nhỏ, sau đó, sàng phân loại
thành các cỡ hạt: 0,14 - 20mm. Các cỡ hạt từ 0,14 - 5 mm đợc phân loại và
phối hợp với nhau theo một tỷ lệ thích hợp dùng làm cát để chế tạo bê tông và
vữa trát. Các cỡ hạt từ 5 - 20 mm đợc phân loại và phối hợp với nhau theo tỷ lệ
thích hợp dùng làm cốt liệu lớn để chế tạo bê tông. Riêng cỡ hạt dới 0,14mm
sau khi gia công từ đá gốc đợc loại bỏ vì ở cỡ hạt này thờng chứa các hạt
mềm, các tạp chất lẫn vào quặng. Loại bột này sẽ làm xấu tính chất của vữa và
bê tông siêu nặng.
Lợng bột dùng để nghiền cùng xi măng đợc nghiền từ cỡ hạt
10ữ20mm đến cỡ hạt lọt qua sàng 1,25 mm, nên có khối lợng riêng và hàm l-
ợng tạp chất nh trong cốt liệu lớn.
b) Quặng Inmenit
Inmenit dùng trong đề tài là Inmenit Hà Tĩnh, loại có từ tính và có
khối lợng riêng: 4,7 g/cm
3
.
3.1.3 Phụ gia siêu dẻo
Phụ gia siêu dẻo sử dụng trong đề tài là Mighty- 100 của hãng Kao
Nhật Bản. Đây là loại phụ gia dạng bột, màu nâu, pH = 9,01, tan tốt trong n-
ớc.
Từ lâu, Mighty- 100 đã đợc sử dụng làm phụ gia siêu dẻo cho bê tông.
Loại phụ gia này, khi sử dụng với hàm lợng hợp lý, cho phép làm giảm lợng n-
ớc nhào trộn trong bê tông 20% đến 25%, không làm ảnh hởng đến thời gian
đông kết, khả năng cuốn khí thấp. Phụ gia Mighty- 100 thoả mãn tiêu chuẩn

ASTM C494-91 và thờng đợc sử dụng để giảm tỷ lệ N/X trong hỗn hợp bê
tông, làm tăng độ đặc chắc, tăng cờng độ của bê tông.