báo cáo vật liệu xi măng

Nhóm 3

Vật liệu xi măng


NỘI DUNG

1

Khái niệm xi măng

2

Lịch sử ra đời

Tính chất của xi măng

3

4

Phân loại xi măng

5

Thành phần hóa học và khoáng vật

6

Sản xuất xi măng

77

Vai
Vai trò
trò trong
trong xây
xây dựng
dựng giao
giao thông
thông

8

Thực trạng sản xuất xi măng ơ nước ta

99

10

Đường
Đường bê
bê tông
tông xi
xi măng
măng

Thực trạng đường bê tông xi măng ở Việt Nam


KHÁI NIỆM XI MĂNG

Xi măng (từ tiếng Pháp: ciment) là chất kết dính thủy lực được tạo thành bằng cách nghiền mịn clinker, thạch cao thiên nhiên và phụ gia.

Khi tiếp xúc với nước thì xảy ra các phản ứng thủy hóa và tạo thành một dạng hồ gọi là hồ xi măng.
Tiếp đó, do sự hình thành của các sản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầu quá trình ninh kết sau đó là quá trình hóa cứng để cuối cùng nhận được một
dạng vật liệu có cường độ và độ ổn định nhất định



KHÁI NIỆM VẬT LIỆU XI MĂNG

-Vật liệu xi măng là dạng vật liệu sử dụng tính chất thủy hóa của xi măng làm chất kết dính liên kết tất cả các thành phần cấu thành khác. Sau một thời
gian bảo dưỡng trong một điều kiện nhất định vật liệu nhận được ở dạng rắn có các tính chất cơ học (cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo,..) hay 
tính chất vật lý (tính thấm, tính khuyếch tán,..) tùy thuộc vào mong muốn của người sử dung.


LỊCH SỬ RA ĐỜI XI MĂNG

-  Có thể tóm lược các bước hình thành sự ra đời của xi măng như sau:

Người Ai Cập đã dùng vôi tôi làm vật liệu chính.

 Người Hy Lạp trôn thêm vào vôi đất núi lửa ở đảo Santorin, hỗn hợp này đã được các nhà xây dựng thời đó ưu ái nhiều năm.
 Người La Mã thêm vào loại tro – đất núi lửa Vésuve miền Puzzolles. Về sau này, phún – xuất – thạch núi lửa được dùng làm một loại phụ gia hoạt tính chịu
cách nhiệt và cách âm, và trở thành danh từ chung “Pozzolana” (Anh), “Pouzzolane” (Pháp)


LỊCH SỬ RA ĐỜI XI MĂNG

Vào năm 1750, kỹ sư Smeaton người Anh, nhận nhiệm vụ xây dựng ngọn hải đăng

Eddyston Hơn 60 năm sau, 1812, một người Pháp tên Louis Vicat hoàn chỉnh điều khám
phá của Smeaton, bằng cách xác định vai trò và tỷ lệ đất sét trong hỗn hợp vôi nung nói
trên. Và thành quả của ông là bước quyết định ra công thức chế tạo xi măng sau này.
e vùng Cornuailles. Ông đã thử nghiệm dùng lần lượt các loại vật liệu như thạch cao,
đá vôi, đá phún xuất… Và ông khám phá ra rằng loại tốt nhất đó là hỗn hợp nung giữa đá
vôi và đất sét.
Ít năm sau, 1824, một người Anh tên Joseph Aspdin lấy bằng sáng chế xi măng (bởi
từ latinh Caementum : chất kết dính), trên cơ sở nung một hỗn hợp 3 phần đá vôi + 1 đất
sét.
Chưa hết, 20 năm sau, Isaac Charles Johnson đẩy thêm một bước nữa bằng cách nâng
cao nhiệt độ nung tới mức làm nóng chảy một phần nguyên liệu trước khi kết khối thành
“clinker”.
Từ đây, như chúng ta biết, đã bùng nổ hằng loạt các nhà máy lớn nhỏ với nhiều kiểu lò
nung tính năng khác nhau: xi măng đã làm một cuộc cách mạng trong lĩnh vực xây dựng






Tính chất của xi măng pooclăng


Độ nhỏ: cao ( mịn), dễ tác dụng với nước,
rắn chắc nhanh.



Khối lượng riêng (k có phụ khoáng):

3,05÷3,15 g/cm²





Xác định:






Khối lượng thể tích:



sàng trên sàng N°008 (4900 lỗ/cm²)
đo tỉ lệ diện tích bề mặt của xi măng
(cm²/g)
Xi măng thường : lượng sót trên sàn k quá
15% (> 85% hạt có kích thước nhỏ hơn
80αK) tương ứng tỷ lệ diện tích 1300 kg/m²

Xi măng xốp: 1100 kg/cm²
Xi măng lèn chặt nhanh : 1600 kg/cm²
Xi măng lèn chặt trung bình: 1300 kg/cm²


Tính chất của xi măng pooclăng





Lượng nước tiêu chuẩn: lượng nước đảm



Thời gian ninh kết: là khoảng thời gian từ

bảo chế tạo hồ xi măng đạt độ dẻo theo tiêu

khi bắt đầu nhào trộn vs nước đến khi kim

chuẩn

Vica cắm sâu tới 38÷39mm; (xác định từ

Xác định: dùng dụng cụ Vica : từ 33÷35

độ dẻo)

mm


Thời gian ninh kết

 Khi bắt đầu ninh kết: xi măng mất độ dẻo, thời gian này phải đủ để thi công (nhào
trộn, vận chuyển, đổ khuôn, đầm chặt), k nhỏ hơn 45’

 Thời gian ninh kết xong: xi măng đạt đc cường độ nhất định, đủ ngắn để có thể thi
công nhanh (k vượt quá 10h)

 Khi nghiền clanke cho thêm 3÷5% thạch cao hai nước để tạo thời gian ninh kết bình
thường


Dụng cụ Vica:


Tính chất của xi măng pooclăng




Tính ổn định thể tích: khi rắn chắc thể tích
thường thay đổi: co khi rắn chắc trong
không khí; không co hoặc nở trong môi
trường nước .



Lượng nhiệt phát ra khi rắn chắc: phụ thuộc
vào thành phần khoáng vật



Có lợi cho thi công vào mùa lạnh or muốn bê
tồn rắn nhanh

Nhược điểm: sinh ra ứng suất làm nứt nẻ
kết cấu do xi măng chứa những tạp chất có
hại như CaO, MgO.



Bất lợi khi thi công vào mùa nóng và với
công trình lớn


Lượng nhiệt khoáng vật

Khoáng vật

Lượng nhiệt phát ra, Cal/g, sau thời gian
3 ngày

7 ngày

28 ngày

3 tháng

6 tháng

3CaO.SiO2

97

110

116

124

135

2Cao.SiO3

13

25

40

47

55

3CaO.Al2O3

141

158

209

221

244

4CaO.Al2O3.Fe2O3

42

60

90

99

-


Cường độ và mác của xi măng



Mác của xi măng: xác định dựa theo cường độ chịu uốn của mẫu .



Phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanke, độ mịn của xi măng và nhiệt độ môi trường,
thời gian bảo quản xi măng

Phát triển k đều: 3 ngày đầu khoảng 40-50% mác xi măng, 7 ngày đầu 60-70%, đến 28 ngày
đạt được mác.

Phân loại xi măng

1

2

3

Loại clanhke và thành phần của xi măng

Độ bền (mac)

Tốc độ đóng rắn

Phân loại
theo
5439-1989
4 xi măng
Thời gian
đông TCVN
kết
5

Các tính chất đặc biệt


Ảnh hưởng của thành phần hóa học và khoáng vật đến cường độ của xi măng.

Thành phần hóa học
của xi măng

Cường độ của xi măng

Thành phần khoáng vật


Thành phần hóa học của xi măng

  

 

 

Hàm
Hàm
HàmHàm
lượng
lượng
lượng
lượng
Hàm lượng
Thành
Thành
Thành
Thành
Thành
phấn
phấn
phấn
phấn

phấn
tham
tham
tham
tham
tham
gia
gia
gia
gia
gia
Thành phấn tham gia

CaO
SiO
Al
O23
SO3
Fe
2O
2
3
R2O
(gồm
K2O và
Na2O)

62-69%
17-26%
4-10%

0-1%
0,1-5%
0,1-5%

Ảnh
Ảnh
Ảnh
hưởng
Ảnh
hưởng
Ảnh
hưởng
hưởng
hưởng
Ảnh hưởng

Tạo
tấtgia
cả các
khoáng
chính
của clanhke
-Nhiều
Cao
đóng
rắn
nhanh,
Tham
tạo các
khoáng

nhóm
Nhiều
SiOlàm
đóng
rắn
chậm,
,mác cao,
Tham
gia
nóng
chảy
- Nhiếu
Al
O3
đóng
rắn
nhanh
2Fe
Ở nhiệt
độ khoáng
cao,
sinh
ra khí
SO2C
, bay
ra
một
-Nhiếu
SO
làm

giảm
mac
xi măng
Tham
giatạo
tạo
khoáng
nóng
chảy
AF
-Nhiều
O
,giảm
mac
xi mang
2
3
4 số
2 ,giảm
3
Ở
nhiệt
độ
cao
,bay
hơi
tham
gia
một
-Nhiếu

R
O
mac
xi
măng
2
cho xi măng
có mac cao,kém
như
:C3S, C2S,Ckhô
silicat(khoáng
nóng
3A,C
4AF..chảy) cua clinhke xi -Làm
bền
trong
môi
trường
xâm
thưc.
-Tỏa
nhiều
tuổitrường
thọ lò nung.
phần,một
-Tăng
độ nhiệt,giảm
bền trong môi
xâm
khoáng

chưa phần
kiềm tham gia tạo khoáng có chứa
-Không
ổn trường
định vềxâm
thể thực.
tích
bền trong
môi
măng poóclăng
SO3 làm giảm hàm lượng của một số khoáng -Tăng
thưc.độ nhớt pha lỏng clinhke
-Gây loang màu(nếu dung trong vữa
chính…

-Giảm độ nhớt pha lỏng cua clanhke
chat..)
-Giảm nhiệt độ lò nung


Thành phần khoáng vật

Hình 1: Bề mặt mẫu mài của clinker xi măng có chứa các pha

Màu

Plase

Nâu

Alite

Xanh

Belite

Trắng /xám giữa các tinh thể

Ferrite/Aluminate

Viền trắng bao quanh tinh thể

Vôi tự do

Xám sẫm

Alkali sunfate

Xám đen trong mẫu clanhke

Lỗ xốp

Xám giữa các mẩu clanhke

Keo liên kết

chính của clinker


Thành phần khoáng vật

- C3S Chiếm khoảng 45-60%, là dung dịch rắn
của silicat tricanxit và một lượng không
đáng kể các oxit :MgO, Al2O3 ,P2O5,..
Là thành phần nhiều nhất trong xi măng,
- C2S Là khoáng silicat quan trọng thứ 2, rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt
-Thuy tinh lcanhke :Chiếm khoảng 5-15%,
chiếm khoảng 20-30% trong clanhke.
-Được tạo từ 1450-1470 oC
bao gồm chủ yếu la Cao, Fe2O3,
-Phát triển cường độ chậm trong thời
-Trong xi măng càng nhiều C3S càng tốt
- C3A Chiếm khoảng 4-12% là thành
2O,MgO.
gian đầu, nhưng sau 28 ngày vượt K2O và -Na
Thành
phần không nên dùng trong
phần rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt,
qua C3S
cácvào
công trình thủy lợi, thủy điện.
CaSO4.2H2O Thành phần đưa
gây nên hiên tượng co ngót.
- Lượng nhiệt thủy hóa
trung
nhằm
điềubinh
chỉnh thời gian
- Làm cường độ xi măng phát
Chú ý: không phải là ninh
xi măng

rắn xi
chậm
kết cho
măng.
triển nhanh.
- C4AF Chiếm khoảng 10-12% là
-Tỏa nhiều nhiệt gây hiện tượng
thành phần có tính chất kĩ
nứt lẻ
thuật nằm giữa C3S, C2S.


NGUYÊN VÀ NHIÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG POOCLANG

•
•
•
•
•
•

Nguyên liệu: - Đá vôi có hàm lượng canxit cao
- Đất sét
Để sản xuất được 1 tấn xi măng cần 1,5 tấn nguyên liệu
Nhiên liệu : - Khí thiên nhiên
- Than
Nhiên liệu chiếm khoảng 20% giá thành sản xuất XM


SƠ ĐỒ SẢN XUẤT

•


LÒ QUAY

•
•

Hiện nay chúng ta sử dụng chủ yếu là lò quay với nhiều ưu điểm, Nhà nước cũng đã không còn cấp phép
đầu tư cho các nhà máy xi măng sử dụng lò đứng.
Ưu điểm của lò quay
Chất lượng xi măng tốt và ổn định
Ít gây ô nhiễm môi trường

–
–


LÒ ĐỨNG

•

Lò đứng có hiệu suất thấp, gây ô nhiễm môi trường


MÁY NGHIỀN BI

•

VAI TRÒ CỦA XI MĂNG TRONG XÂY DỰNG GIAO THÔNG

-Chính phủ nhấn mạnh, trong xây dựng phát triển kết cấu hạ tầng, ngành GTVT là một trong những ngành có nhu cầu tiêu

thụ xi măng lớn nhất đất nước. Hầu hết các công trình giao thông quan trọng như cầu, cống, sân bay, bến cảng đều sử
dụng vật liệu bê tông xi măng, bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực.

 Kinh nghiệm của các nước phát triển trên thế giới đã cho thấy các kết cấu hạ tầng GTVT sử dụng vật liệu xi măng đạt
được các yêu cầu kỹ thuật cao, bền vững, thân thiện môi trường