Chuyên đề phụ gia trong công nghệ sản xuất xi măng portland

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA KỸ THUẬT
NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
SILICAT

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

Chuyên đề:
phụ gia trong công nghệ sản xuất xi
măng portland
GVHD : Th.S.GVC.Nguyễn Dân
SVTH : Nguyễn Thị Thảo
Phan Công Tuấn
Lớp
: 05H1


L ỜI M Ở ĐẦU
•

Cùng với sự phát triển không ngừng của đất nước, nền công
nghiệp nước ta đang ngày càng lớn mạnh, đặc biệt là từ sau khi
nước ta gia nhập tổ chức Thương Mại Thế Giới WTO. Các công
trình xây dựng công nghiệp, dân dụng, công trình công cộng,...
ngày càng nhiều. Kéo theo đó là nhu cầu vật liệu xây dựng nói
chung và xi măng nói riêng ngày càng cao cả về số lượng lẫn
chất lượng. Nhà nước đã có chính sách ưu tiênphát triển nghành
xi măng bằng nguồn vốn trong nước kết hợp liên doanh nước
ngoài, tiếp thu công nghệ tiến thế giới.

•

Trong công nghệ sản xuất xi măng, việc sử dụng nguyên liệu hay
hoá chất để pha vào phối liệu hay cho vào nghiền chung với
clinker là rất cần thiết, nhằm mục đích cải thiện công nhgệ
nghiền, nung hay tính chất của sản phẩm. Ngoải ra còn góp phần
hạ giá thành sản phẩmvà tăng sản lượng.


Nắm bắt được sự cần thiết, quan trọng của viêc sử dụng phụ gia
trong công nghệ sản xuất xi măng portland từ đó giúp chúng ta
khái quát được các loại phụ gia, lựa chọn một cách phù hợp loại
phụ gia ứng với việc sản xuất mỗi loại xi măng đáp ứng nhu cầu
xây dựng trong nuớc và nước ngoài.
Chuyên đề nay giúp ta nắm vững hơn những kiến thức đã học và
ứng dụng vào thực tế một cách có hiêu quỉa hơn.


NỘI DUNG
• phần 1: Khái niệm và phân loại phụ gia trong công nghệ
sản xuất xi măng portland.
• Phần 2: Nguyên liệu chính trong phụ gia.
• Phần 3: Các phương pháp đánh giá chất lượng phụ gia
thuỷ hoạt tính.


phần 1: Khái niệm và phân loại phụ gia
trong công nghệ sản xuất xi măng
portland
Chương 1: Tổng Quan Về Sử Dụng Phụ

Gia ở Việt Nam.
1.1 Nhu cầu về sử dụng phụ gia.
•Ngày nay trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
nhu cầu về chỉnh trang xây dựng cơ sỏ hạ tầng tạo ra một diên mạo
mới cho đất nước, thu hút vốn đầu tư nước ngoài dang diễn ra
mạnh mẽ. các khu công nghiêp, khu vui chơi giải trí, trung tâm
thương mại, các cao ốc…đang được xây dưng khắp nơi. Trước tình
hình này thì nhu cầu về vật liệu xây dựng cũng tăng theo trong đó
xi măng là không thể thiếu. Xi măng sản xuất ra phải đảm bảo
được sản lượng cũng như chất lượng và giá thành sản phẩm,do đó
việc sử dụng phụ gia là quan trong và cần thiết.


1.2.Lịch sử dùng phụ gia
• Trước đây chúng ta đã biết sử dụng vữa vôi. Ngày xưa người ta
đã sử dụng một số chất cho thêm vào vôi cho vữa dẻo hơn như:
nhớt dâm bụt…là chất dẻo hóa. Cho thêm vào vữa vôi cho đóng
rắn nhanh hơn: mật rỉ đường. Cho thêm vào vũa vôi cho bền hơn,
bền nước biển hơn: tro trấu. Cho thêm vào vữa vôi cho không bị
nứt, rạn: giấy bản như là sợi celluloze’
• Ở Việt Nam người ta đã sử dụng xi măng pooclăng từ những năm
đầu thế kỷ XX trong các công trình như: Cầu Long Biên (1909).
Cung An Định (Huế): (1919).
• Những năm 60 của thế kỷ XX: dùng SSB (Liên Xô - USSR)
cho thủy điện Thác Bà.
• Những năm 70: Dùng phụ gia nước thải của nhà máy giấy (theo
công nghệ kiềm): phụ gia dẻo hóa, giảm nước ~ 10%: thủy điện
Hòa Bình.
• Những năm 80: Dùng phụ gia Lignhin kiềm: giảm nước 15%.
Phụ gia khoáng sét bentonite: tăng khả năng chống thấm.

• Những năm 2000: Phụ gia siêu dẻo thế hệ mới: Polycacboxylat
Natri, giảm nước 25 - 35%. Phụ gia khoáng hoạt tính mạnh như
SF, RHA, MK.


1.3. Hệ thống pháp lý ở Việt Nam cho việc quản
lý và sử dụng phụ gia.
•
•
•
•
•
•

Hệ thống tiêu chuẩn
TCVN:
- Phụ gia khoáng cho xi măng
: TCVN 6882: 2001
- Phụ gia hoạt tính Puzolan
: TCVN 3736 - 1982.
- Xỉ hạt lò cao dùng để sản xuất XM : TCVN 4315 - 1986.
-Phụ gia khoáng hoạt tính cao silicafum và tro trấu nghiền
mịn: TCXD 231 - 2003.

• - Chỉ dẫn kỹ thuật thiết kế thành phần và thi công bê tông tự
chảy (SCC)
• - Hướng dẫn sử dụng xi măng và phụ gia trong xây
dựng thủy lợi: 14 TCN 114 – 2001.

Chương 2: Khái Niệm Và Phân Loại
Phụ Gia Trong Công Nghệ Sản Xuất
Xi Măng Portland.
• 2.1 Khái niệm và phân loại phụ gia.
• 2.1.1 Khái niệm

• Hoá chất hay nguyên liệu dùng để pha vào phối liệu hay cho
vào nghiền chung với clinker xi măng nhằm mục đích cải
thiện công nghệ nghiền, nung hay tính ch ất của sản ph ẩm
được gọi chung là phụ gia. Ngoài ra còn góp ph ần h ạ giá
thành sản phẩm và tăng sản lượng.
• 2.1.2 Phân loại phụ gia.
• Phụ gia trong công nhgệ sản xuất xi măng có th ể chia làm
hai loại: Phụ gia cải thiện công nghệ gia công và chu ẩn bị
phối liệu hay nung luyện, phụ gia cải thiện tính chất của xi
măng.

• 2.1.2.1 Phụ gia cải thiện công nghệ.


2.1.2.1.1 Phụ gia trợ nghiền
• Đó là hoá chất hay nguyên liệu cho vào thiết bị nghiền và nghiền
chung với hỗn hợp nguyên liệu ( nghiền phối liệu ) hay clinhker nhằm
mục đích tăng năng suất máy nghiền và giảm tiêu hao năng lượng
điện.
• Từ tháng 3 năm 2008 đến nay, Công ty cổ phần xi măng Bắc Giang
đã thử nghiệm sử dụng phụ gia trợ nghiền BiFi trong công đoạn
nghiền xi măng và cho thấy những kết quả tốt như: Năng suất nghiền
(tấn/h) tăng khoảng 10%, nhờ đó tăng đáng kể sản lượng xi măng mà
vẫn đảm bảo đạt tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm; trong khi đó, điện

năng sử dụng giảm trên 11% và tiết kiệm chi phí sản xuất khoảng
12.000 đồng/tấn sản phẩm.
• Ngoài ra, sử dụng phụ gia trợ nghiền BiFi còn làm tăng độ linh động
của xi măng, dễ dàng hơn trong đóng bao gói sản phẩm và làm tăng
thời gian bảo quản, sử dụng xi măng.
• 2.1.2.1.2 Phụ gia khoáng hoá.
Đó là hoá chất hay nguyên liệu cho vào thiết bị nghiền và nghiền
chung với hỗn hợp nguyên liệu. Do sự có mặt của nó nên khi nung
phối liệu sẽ giảm được nhiệt độ nung, tăng tốc các phản ứng hoá học
trong quá trình tạo khoáng.Ngoài ra nó còn có tác dụng giảm độ nhớt,
tăng tính linh động pha lỏng. Do vậy tăng khả năng thấm ướt của pha
lỏng cao ( do ở nhiệt độ cao chất khoáng hoá phá vỡ hay làm yếu cầu
nối cấu trúc pha lỏng). Từ đó pha lỏng tăng tính hoà tan và C 2S và
CaO dễ dàng khuyếch tán vào pha lỏng tiếp xúc nhau tạo thành
khoáng C3S.


2.1.2.1.3 Phụ gia giảm ẩm
• Phối liệu (bùn) trong sản xuất xi măng theo phương pháp ướt thường
có độ ẩm cao (W>32%). Do đó khi nung luyện tốn nhiều nhiệt cho
quá trình bốc hơi làm giảm năng suất lò. Biện pháp để làm giảm độ
ẩm nhưng vẫn bảo đảm độ nhớt của bùn thường sử dụng cá loại phụ
gia sau:
• + (0.2 – 0.5)% SSB độ ẩm cuả bùn giảm (2 – 4)% tương đương giảm
lượng nước trong bùn 7%.
• + Hỗn hợp (SSB và Na2CO3) hàm lượng từ (0.2 – 0.5)% sẽ giảm nước
trong bùn 8%.
• + Hỗn hợp thuỷ tinh lỏng và NaOH hoặc sođa bùn giảm (3 – 6)%.

• 2.1.2.2 Phụ gia cải thiện tính chất của xi

măng.
• 2.1.2.2.1 Phụ gia thủy hoạt tính(khoáng hoạt tính).
• a. Khái niệm.


Phụ gia thuỷ là một chất khi nghiền mịn trộn với vôi cho ta
một chất có khả năng đóng rắn dưới nước, khi trộn với ximăng
portland nó sẽ kết hợp với vôi tự do và vôi thoát ra của các
phản ứng hoá học khi đóng rắn ximăng, do đó làm tăng được
độ bền nước của ximăng portland, đồng thời còn có tác dụng
làm tăng sản lượng, hạ giá thành sản phẩm .
• Bản thân phụ gia thuỷ khi nghiền mịn trộn với nước, không có tính chất
kết dính, đó là đặc điểm cơ bản khác với xỉ lò cao.
• Thành phần hoá học chủ yếu của phụ gia thuỷ là SiO2 hoạt tính và một
lượng nước liên kết nhất định, ngoài ra còn có Al2O3ht, Al2O3.2SiO2ht, oxit
sắt. Hàm lượng oxit silic hoạt tính càng cao thì độ hoạt tính của phụ gia
thuỷ càng lớn.
• Phụ gia thủy hút nước mạnh do một phân tử có thể hút từ vài 100 ÷ 1000
phân tử nước. Vì vậy cần bảo quản trong kho có bao che. Khi phụ gia
thủy ẩm sẽ khó đưa lên silô, gây hyđrat hóa xi măng và giảm độ hoạt
tính.


b. Phân loại phụ gia thủy:
Phụ gia thuỷ được phân loại như sau:
Phụ gia thuỷ thiên nhiên
Nguồn gốc từ núi lửa
(loại phún suất)

Nguồn gốc trầm tích

(cấu tạo từ vỏ trái đất)

Phụ gia thuỷ nhân tạo

+ Tro núi lửa
+ Puzơlan
+ Tup
+ Traxơ
+ Đá bọt

+ Điatômit
+ Trêpen
+ Opaka
+ Khoáng sét

+ Đất sét nung non
lửa.
+ Silic hoạt tính phế
liệu
+ Tro, xỉ nhiên liệu


a. Phụ gia thuỷ thiên nhiên
• Phụ gia thuỷ loại phún suất: Là loại đá thiên nhiên do núi lửa tạo
thành, thành phần hoá học gồm ôxít Silíc, ôxít Alumin, tạp chất đất
sét và một lượng nước hoá học. Độ hoạt tính của nó phụ thuôc chủ
yếu vào hàm lượng ôxít Silíc và nước hoá học, ngoài ra còn phụ
thuộc vào quá trình làm lạnh khi tạo thành nó.
• Phụ gia thủy hoạt tính: Do cấu tạo vỏ trái đất là những khoáng nhẹ,
dễ nghiền, xốp, khô, dễ hút ẩm, thành phần hoá học chủ yếu là ôxít

Silíc vô định hình. Trọng lượng riêng của loại phụ gia thủy này rất
nhỏ. Trọng lượng riêng càng nhỏ độ xốp càng lớn, độ hoạt tính càng
cao.
• Điatômít 0,75 g/cm3
• Trêpen 0,85 g/cm3
• Opaka 0,14 g/cm3

b. Phụ gia thủy nhân tạo
• Silíc hoạt tính phế liệu: là phế liệu của ngành sản xuất phèn nhôm từ
đất sét, có hoạt tính cao, sử dụng làm phụ gia thủy rất tốt.


Phụ gia thủy đất sét
• Đất sét nung có thể sử dụng làm phụ gia thủy được, nhưng cần chọn
loại đất sét có chứa nhiều khoáng Al2O3.2SiO2.2H2O được gia công
nhiệt ở 600 - 8000C. Độ hoạt tính của phụ gia thủy loại đất sét phụ
thuộc nhiều vào nhiệt độ nung và loại đất sét sử dụng làm phụ gia
thủy. Độ hoạt tính của đất sét nung do khoáng Caolinit ở nhiệt độ 600
- 800 0C chuyển thành mêtacaolinhit và các ôxít riêng biệt dễ dàng tác
dụng với vôi nên sử dụng làm phụ gia thủy rất tốt.
• tro, xỉ nhiên liệu rắn: tro xỉ nhiên liệu rắn có thể sử dụng làm phụ gia
thủy được vì thành phần hoá học của nó gần giống như thành phần
hoá học của đất sét nung. Muốn sử dụng làm phụ gia thủy thì nhiên
liệu phải đốt ở nhiệt độ thấp, nếu đốt ở nhiệt độ cao thì độ hoạt tính
của nó giảm.
Ngoài sự phân loại trên người ta còn phân loại phụ gia thủy dựa vào
thành phần hoá học.
• Phụ gia thủy giàu Silíc ngậm nước: Điatômít, Opaka, Silíc hoạt tính
• Phụ gia nhiều Alumosilicát như: Tup, traxơ, đá bọt.
• Phụ gia thủy chứa nhiều sét nung: Tro, xỉ nhiên liệu.

2.1.2.2.2.Phụ gia điều chỉnh
Âãø âiãưu chènh täúc âäü âọn g ràõn ca ximàng ngỉåìi ta thỉåìn g
dn g thảc h cao 2 nỉåïc (CaSO 4 .2H 2 O) hồûc mäüt säú múi
nhỉ: CaCl 2 ; NaCl; ... sỉí dủn g phủ gia âiãưu chènh pha vo
ximàng l cáưn thiãút vç bn thán Clinker khi nghiãưn mën
âọn g ràõn ráút nhanh khi tạc dủn g våïi nỉåïc , khäng këp xáy
trạt v thi cäng. Cạc loải phủ gia âiãưu chènh trãn pha vo
ximàng våïi mäüt t lãû thêch håüp s cọ tạc dủn g kẹo di thåìi
gian âọn g ràõn ca ximàng âm bo u cáưu thỉûc tãú trong
xáy dỉûn g.

2.1.2.2.3 Phủ gia lỉåìi
Cn gi l phủ gia âáưy , cọ thãø sỉí dủn g nhỉ cạc loải âạ väi
nghiãưn mçn,cạt , v.v... mủc âêch pha vo ximàng lm tàng
sn lỉåün g, hả giạ thn h sn pháøm , khi pha cạc loải phủ
gia lỉåìi vo ximàng cáưn chụ t lãû âãø âm bo cháút lỉåün g
sn pháøm .


Phụ gia đầy: gồm các vật liệu khống thiên nhiên hoặc nhân tạo,
thực tế khơng tham gia vào q trình hydrat hố xi măng, chúng chủ
yếu đóng vai trò cốt liệu mịn, làm tốt thành phần hạt và cấu trúc của
đá xi măng. Phụ gia đầy sử dụng trong cơng nghiệp xi măng gồm: đá
vơi, đá vơi silic có mầu đen, đá sét đen, các loại bụi thu hồi ở lọc bụi
điện trong dây chuyền sản xuất xi măng cũng được sử dụng như một
loại phụ gia đầy nhân tạo.

2.1.2.2.4 Phủ gia bo qun

Ximàng khi bo qun trong kho thỉåìn g bë gim cháút lỉåün g vç
cạc hảt ximàng dãù hụt áøm v khê CO 2 trong khäng khê, do âọ
cạc hảt ximàng bë Hrat hoạ v cacbonat hoạ trỉåïc khi sỉí
dủn g. Âãø khàõc phủc hiãûn tỉåün g trãn khi nghiãưn clinker
ngỉåìi ta cn pha vo cạc loải phủ gia bo qun nhỉ: Dáưu lảc ,
dáưu lảp , v.v...cạc phủ gia ny tảo mäüt mn g mn g ngoi hảt
ximàng, lm cho ximàng cọ kh nàng chäún g áøm täút .


Chương3: Cơ chế phản ứng của phụ gia
với các thành phần xi măng

3.1 Phản ứng thuỷ hoá của phụ gia thuỷ hoạt tính với xi
măng
Theo J.un quá trình hoá học xảy ra hai giai đoạn :
• Giai đoạn đầu: Gọi là phản ứng sơ cấp. Chủ yếu các khoáng ximăng
phản ứng thuỷ phân hay thuỷ hoá với nước.
• Giai đoạn thứ hai: Gọi là phản ứng thứ cấp. Các sản phẩm thuỷ phân,
thuỷ hoá của ximăng tác dụng tương hỗ với nhau hay tác dụng với
các phụ gia hoạt tính trong ximăng ...
J.un đã phân tích và tóm tắt quá trình hyđrat hoá các khoáng ximăng
như sau:
Khoáng 3CaO.SiO2 (C3S)

C3S phản ứng thuỷ phân với nước tạo thành hydrosilicatcanxi
có tỉ lệ phân tử CaO/SiO2 < 3
3CaO.SiO2 + nH2O = x Ca(OH)2 + y CaO.SiO2.mH2O
Trong đó: x +y = 3
m = n - 2.x

Đa số tài liệu cho rằng sản phẩm hyđrosilicatcanxi do C3S
thuỷ phân là 2CaO.SiO2.mH2O. Trị số m thực tế rất dao
động. TheoTôrôpôp và Bêlakin, m có thể từ 1÷ 4 mol H 2O
cho 1 mol 2CaO.SiO2.
Một số tài liệu nghiên cứu sự thuỷ phân C3S thành
hyđrosilicatcanxi có tỉ lệ CaO/SiO2 = 3/2
2[3CaO.SiO2] + nH2O
3CaO.2SiO2.2H2O + 3Ca(OH)2
3CaO.2SiO2.2H2O viết tắt là C3S2H2 gọi là aprinit
Vấn đề đặt ra là hyđrosilicatcanxi tạo thành ở trạng thái keo hay
trạng thái tinh thể. Có nhiều ý kiến khác nhau
nhưng tạm chấp nhận hyđrosilicatcanxi tách ra ở dạng keo hay các
hạt phân tán mịn có kích thước vô cùng nhỏ thuộc trạng thái keo
Theo Vet, tuỳ điều kiện môi trường khi hydrat, điều kiện đóng rắn
và nồng độ vôi trong pha lỏng mà các khoáng C3S, C2S thực hiện
phản ứng thuỷ phân hay thuỷ hoá.


Khoáng C3S và C2S thuỷ phân toàn phần khi có dư nước.
3CaO.SiO2 + nH2O
3Ca(OH)2 + SiO2.(n - 3)H2O
2CaO.SiO2 + nH2O
2Ca(OH)2 + SiO2.(n - 2)H2O
Trong thực tế 2 phản ứng trên không xảy ra đến cùng vì pha lỏng dần
dần bảo hoà làm cho phản ứng ngừng hay chậm lại. Do đó tuỳ theo
nồng độ vôi trong pha lỏng mà C3S xảy ra các phản ứng khác nhau.
Tạo thành CaO.SiO2.H2O (CSH) là khoáng bền có tính kết dính
•
.

Khi tỉ lệ CaO/SiO2 = 0,8 ÷ 1,5 ứng với nồng độ vôi trong pha lỏng
CaO = 0,08 ÷ 1,1 g/l
Khi nồng độ vôi là 1,1 g/l tính theo CaO thì hydrosilicat có công
thức là: 2CaO.SiO2.2H2O (C2SH2)
Tổng hợp quá trình như sau:
Nồng độ CaO < 0.08 g/l phản ứng thủy phân là chính:
C3 S

H2O

3Ca(OH)2 + SiO2.nH2O

Nồng độ CaO = 0.08 g/l xảy ra phản ứng thủy hóa:
C3S

H2O

CSH(B) + Ca(OH)2


Nồng độ CaO =1,1 g/l tạo trạng thái giả bền
C3S H2O

C2SH2 + Ca(OH)2

Điều kiện thực tế sẽ theo sơ đồ sau:
C3S
H2 O
C2SH2 + Ca(OH)2

CSH(B)

Tóm lại phản ứng hoá học giữa C3S với nước luôn có Ca(OH)2 trong
pha rắn. Đây chính là tính chất riêng biệt của C3S khi tác dụng với
nước bao giờ cũng sinh ra phản ứng thuỷ phân.
Khoáng 2CaO.SiO2 (C2S)
Theo J.un C2S là khoáng chủ yếu thuỷ hoá.
2CaO.SiO2 + nH2O
2CaO.SiO2.nH2O
Nhiều tác giả đều thống nhất kết luận: Nếu thuỷ hoá khi cho ít nước
thì không thấy Ca(OH)2 thôi ra.
Theo Vet, C2S khi tác dụng với nước cũng tương tự như C 3S. Nếu
nhiều nước và lắc liên tục thì chúng cũng sẽ bị thuỷ phân.
•


2CaO.SiO2 + nH2O
2Ca(OH)2 + SiO2.(n - 2)H2O
Thông thường, với nồng độ CaO nhất định trong dung dịch theo
sơ đồ

•

C2S H2O
C2SH2
CSH(B)
Hydrosilicatcanxi là một trong số những vật chất tạo nên tính chất
dính kết bảo đảm cho đá ximăng phát triển cường độ và có độ bền
cao

Khoáng aluminat canxi (C3A).
Theo J.un, kết quả hyđrat C3A tạo nên hyđroaluminatcanxi khác hẳn
hydrosilicatcanxi ở chỗ hydroaluminatcanxi rất nhạy cảm dẫn đến
kết tinh tạo tinh thể mới. Cấu trúc tinh thể của chúng có 2 nhóm:
nhóm tấm hecxa và nhóm tấm giả hecxa. Vì vậy, tuỳ điều kiện có thể
có hydroaluminatcanxi như sau:
4CaO.Al2O3.nH2O. Trong đó n = 12 ÷ 14
3CaO.Al2O3.nH2O. Trong đó n = 6 ÷ 12
2CaO.Al2O3.nH2O. Trong đó n = 5 ÷ 9


Khi nghiên cứu cấu trúc bằng Rơnghen, nhiều tác giả phát hiện
thấy hydroaluminatcanxi chỉ có 2 loại cấu trúc tấm gồm có 2 lớp
hecxa của Ca(OH)2 và Al(OH)3:
2Ca(OH)2. 2Al(OH)3.3H2O
4Ca(OH)2. 2Al(OH)3.6H2O
Ngoài 2 cấu trúc Hecxa nói trên còn có cấu trúc khối lập phương
3CaO.Al2O3.6H2O.
Khi nghiên cứu hệ CaO.SiO2.H2O, người ta thấy rằng ở nhiệt độ
210C ÷ 900C, pha bền vững chủ yếu là Gipxit (Al2O3.3H2O), khi nồng
độ CaO là 0,33 g/l. Nếu nồng độ CaO lớn hơn 0,33 g/l thì có dạng
3CaO.Al2O3.6H2O kết tinh dạng tinh thể khối lập phương tách ra ở pha
rắn.
Ở nhiệt độ thường: C3A + nH2O
C3AH(10÷12)
Khi nồng độ vôi CaO > 1.08gCaO/lít thì
C3AH(10÷12) t0 >250C C3AH


C3AH(10÷12)

C4AH13 (kèm theo hiện tượng co sản
phẩm, là dạng hecxa giả bền sẽ mau chóng chuyển sang dạng
khối C3AH6 ).
Ở nhiệt độ khoảng 20÷25oC và nồng độ vôi CaO từ 0.25÷0.3gCaO/lít
C3AH6
Ca(OH)2 + Al(OH)3
Khoáng C5A3 có thể có trong clinker ximăng (có tài liệu gọi là C 12A7)
khi tác dụng với nước sẽ bị thuỷ phân tạo nên hydroaluminat kiềm cao
CaO/Al2O3 > 5,3 và thoát ra Al(OH)3. Cấu trúc hydroaluminat C5A3 lúc
thuỷ phân là dạng khối C3AH6.
C5A3 + 42H2O = 5C3AH6 + 8Al(OH)3
Trong quá trình xảy ra đóng rắn bột ximăng, Al(OH) 3 có thể phản ứng
với Ca(OH)2 do quá trình hyđrat hoá khoáng silicat tạo ra để tổng hợp
thành hydroaluminat 2 canxi hay 4 canxi:
2Ca(OH)2 + 2Al(OH)3 + 3H2O
2Ca(OH)2.2Al(OH)3.3H2O
4Ca(OH)2 + 2Al(OH)3 + 6H2O
4Ca(OH)2.2Al(OH)3.6H2O


Hyđroaluminat 2 canxi hay 4 canxi là hợp chất không bền. Vì
vậy thành phần hydroaluminat canxi phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như: Tỉ lệ pha rắn C3A và pha lỏng là nước, nồng độ CaO trong
dung dịch rắn, nhiệt độ thực hiện quá trình.v.v...

Khoáng alumopheritcanxi (C4AF)

•

Trong clinker ngoài C4AF có thể có C2F. Các khoáng này vừa tham gia

phản ứng thuỷ phân vừa tham gia phản ứng thuỷ hoá để tạo thành
hydroaluminatcanxi và hydropheritcanxi
C4AF + nH2O
C3AH6 + CaO.Fe2O3.H2O

•

CaO.Fe2O3.H2O + 2Ca(OH)2 + xH2O

•

2CaO.Fe2O3 + 2H2O

•

2CaO.Fe2O3.nH2O + Ca(OH)2 + xH2O

3CaO.Fe2O3.6H2O

2CaO.Fe2O3.nH2O

C3FH6: là khoáng bền nước và bền sulfat.

3CaO.Fe2O3.6H2O


Tóm tắt giai đoạn 1
Phản ứng thủy hóa giữa các khoáng có trong xi măng với nước tạo ra
các sản phẩm thủy hóa:
• Hyđro silicat canxi: CSH

• Hyđro aluminat canxi: C3AH6
• Hyđro ferit canxi: C3FH6
• Hyđroxit canxi: Ca(OH)2
• Hyđroxit manhê: Mg(OH)2.

Giai đoạn 2: Các sản phẩm thủy hóa tác dụng với phụ
gia
• Sản phẩm thủy hóa tác dụng với thạch cao thiên nhiên: có tác
dụng điều chỉnh thời gian đông kết
• Khi hyđrat hóa xi măng, trong sản phẩm hyđrat hóa sẽ có mặt đồng
thời Ca(OH)2 và CaSO4.2H2O. Đây là điều kiện tổng hợp nên các
sulfo hyđro aluminat canxi:
(1)
CaSO4.2H2O + C3AH6 + nH2O
(2)
(1): C3A.CaSO4.(10÷12)H2O: mono sulfo hyđro aluminat canxi
(2): C3A.3CaSO4.(30÷32)H2O: tri sulfo hyđro aluminat canxi (ettringit)