Khảo sát ảnh hưởng của thạch cao anhydryte đến tính chất của xi măng Portland

38

Khoa hoùc Coõng ngheọ

KHO ST NH HNG CA THCH CAO ANHYDRYTE
N TNH CHT CA XI MNG PORTLAND
Hunh Th Hng Hoa *
Hunh Ngc Minh **
Túm tt
Thớ nghim c tin hnh nhm kho sỏt nh hng ca Thch cao anhydryte n tớnh cht ca
xi-mng Portland. Kt qu kho sỏt cho thy Thch cao anhydryte cú kh nng bớt kớn l xp trong ỏ
xi-mng, tng kh nng chng thm ng thi cng lm nh hng n nhng tớnh cht khỏc.
T khúa: thch cao anhydryte, xi mng Portland, úng rn, kh nng chng thm.
Abstract
The experiment was carried out to examine the influence of anhydryte gypsum to the characterization
of the Portland cement. Results from the survey for anhydryte gypsum capable of sealing the pores in the
cement stone, waterproof increase and also affects other properties.
Key words: anhydryte gypsum, Portland cement, curing, waterproof.
1. t vn

1.2. Phng phỏp thc hin

Trong iu kin khớ hu Vit Nam núng m,
ma nhiu thỡ vn chng thm c t ra hng
u, nht l cỏc cụng trỡnh thng xuyờn tip xỳc
vi nc, mụi trng m t. Thụng thng mi
vt liu xõy dng u cú cỏc mao qun vi ng
kớnh t 20-40 m v nc s thm thu qua cỏc mao
qun ny. lp kớn mng mao qun trong cỏc khi
xõy bng gch ngi ta thng s dng va chng
thm. Xi-mng l cht kt dớnh khụng th thiu

trong ngnh xõy dng. Vn ỏng quan tõm hin
nay l vic ci thin cỏc tớnh cht ca xi-mng, phc
v cho tng mc ớch c th.

- To Thch cao anhydryte II cú tớnh cht
úng rn chm t ỏ Thch cao (phõn tớch DTA
mu nguyờn liu ỏ Thch cao tỡm nhit
nung thớch hp to anhydryte II, phõn tớch nhiu
x tia X mu Thch cao nung tỡm cỏc khoỏng).

Thch cao anhydryte cú tớnh cht úng rn rt
chm, úng rn sau khi xi-mng ó úng rn, cú
kh nng bớt kớn l xp trong ỏ xi-mng, tng kh
nng chng thm. Vỡ vy ti ny nhm mc ớch
nghiờn cu nh hng ca Thch cao anhydryte
n cỏc tớnh cht ca xi-mng Portland, nht l tớnh
chng thm.

Lng nc chun theo TCVN 6017:1995.

1.1. Phng tin v phng phỏp
a im: Quỏ trỡnh nghiờn cu c thc
hin ti Phũng Qun lý Cht lng Nh mỏy Ximng Cotec v Phũng Thớ nghim Silicate, B mụn
Silicate - Khoa Cụng ngh Vt liu - i hc Bỏch
Khoa Thanh phụ Hụ Chi Minh.
*

- Xỏc nh mt s tớnh cht ca anhydryte
(thi gian ụng kt, lng nc tiờu chun).
- To v ỳc mu xi-mng anhydryte vi

nhiu cp phi khỏc nhau t 0; 1; 2; 4; 6; 8; 10%
anhydryte.
- Xỏc nh cỏc tớnh cht c lý ca mu th:
Thi gian ụng kt theo TCVN 6017:1995.
n nh th tớch, phng phỏp Le Chatelier - theo TCVN 6017:1995.
B mt riờng, phng phỏp Blaine - TCVN
4030:2000.
Hm lng SO3 TCVN 141 : 1998.
Cng nộn mu va xi-mng - anhydryte
sau 3; 7; 28 ngy so vi mu OPC (mu gm
96% clinker xi-mng Portland + 4% Thch cao).
Kh nng chng thm bng dng c t to
theo tiờu chun DIN 1048.

Khoa Húa hc ng dng - Trng i hc Tr Vinh
Khoa Cụng ngh Vt liu Trng i hc Bỏch Khoa TP.HCM

**

Soỏ 10, thaựng 9/2013

38


Khoa học Công nghệ

39

- Nghiên cứu vi cấu trúc vật liệu bằng phương
pháp nhiễu xạ tia X (dòng máy D8 Advance Beuker

Axs, Đức), ảnh hiển vi điện tử qt (SEM – dòng
máy Jeol-JSM 5500, Nhật Bản) mẫu thử 28 ngày.
1.3. Tóm tắt thí nghiệm
Đá Thạch cao (dạng cục) được đập nhỏ tới kích
thước 1cm, đem nung ở 800oC được anhydryte II.
Anhydryte II tạo thành đem nghiền mịn bằng máy
nghiền bi, sàng tới khi 100% lọt sàng 0.08 mm. Tiến
hành đúc mẫu đá xi-măng – anhydryte II với nhiều
cấp phối khác nhau bằng cách trộn xi-măng OPC
với cát tiêu chuẩn, nước và 0; 1; 2; 4; 6; 8; 10% anhydryte. Mẫu đá xi-măng – anhydryte II sau khi tạo
thành đem ngâm trong nước để dưỡng ẩm và sau đó
xác định các tính chất cơ lý của mẫu thử.
2. Kết quả và thảo luận
2.1. Tạo anhydryte II
Tại khoảng nhiệt độ 707,4oC – 799,7oC có hiệu
ứng thu nhiệt tương ứng khoảng nhiệt độ tạo anhydryte II, nhiệt độ hiệu ứng mạnh nhất ở 771,5oC. Từ
kết quả phân tích DTA trên ta rút ra nhiệt độ nung
thạch cao CaSO4.2H2O thích hợp để tạo anhydryte
II là 800oC.

Hình 2. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X - mẫu
anhydryte II

Khi phân tích nhiễu xạ tia X, mẫu Thạch
cao nung ta nhận biết được thành phần khống
chính là CaSO4 (cường độ tia mạnh nhất) và
một số tia khác có cường độ rất thấp mà khơng
phân biệt được CaSO4 tạo thành ở dạng II hoặc
III. Qua kết quả phân tích độ tan của Thạch cao
nung (độ tan 11.4%), ta có thể nói ngồi CaSO4

II còn có một lượng nhỏ CaSO4 III (CaSO4 III
có tính chất tan được trong nước, rất dễ hút ẩm
tạo dạng hemihydrat) và các tạp chất khác (cặn
khơng tan,…).
Bảng 1: Một số tính chất đặc trưng Anhydryte II

CÁC TÍNH CHẤT CỦA ANHYDRYTE
Hàm lượng CaSO4 (% )
Lượng nước tiêu chuẩn (%)
Thời gian bắt đầu ninh kết (giờ)
Thời gian kết thúc ninh kết (giờ)
Độ tan trong nước (%)
Cặn khơng tan (%)
Khối lượng riêng (g/cm3)
Độ mịn
Hình 1. Kết quả phân tích DTA mẫu Thạch cao (chưa nung)

82,5
38
2,5
8
11,4
2,5
2,85
100% lọt
sàng 0,08
mm

Số 10, tháng 9/2013

39


40

Khoa hoùc Coõng ngheọ

3.2. Kho sỏt cỏc tớnh cht ca xi-mng cha anhydryte II
Bng 2: Cỏc tớnh cht ca xi-mng anhydryte
TểM TT KT QU NGHIấN CU

Mu

mn Lng
nc
Blaine
chun
2
(cm /g)
(%)

Thi gian
ninh kt
TG
TG kt
b
(ph)
(ph)

n

nh
th tớch
(%)

Cng nộn
(Mpa)

SO3
(%)

28
3 ngy 7 ngy
ngy

M0 (OPC)

3475

24,6

85

205

0,5

1,9

24,6

36,1

46,6

M1

3583

24,6

85

210

0,5

2,28

23,0

32,5

44,9

M2

3644

24,8

90

200

0,6

2,66

21,5

32,1

45,8

M4

3512

25,2

100

205

0,5

3,43

20,1

30,3

44,0

M6

3538

25,6

90

215

0,6

4,19

14,7

23,6

43,7

M8

3611

26,0

95

220

0,7

4,96

15,2

20,2

41,3

M10

3693

26,2

85

215

1,2

5,72

14,7

17,3

27,0

Chu thich: M0 (OPC) = 96% clinker xi-mng +
4% CaSO4.2H2O.


M1 = OPC + 1% anhydryte.



M2 = OPC + 2% anhydryte.



M4 = OPC + 4% anhydryte.



M6 = OPC + 6% anhydryte.



M8 = OPC + 8% anhydryte.



M10 = OPC + 10% anhydryte.

- mn Blaine: kt qu cho thy xi-mng cú
cha 10% anhydryte cú mn cao nht do mn
anhydryte cao, khi trn cỏc ht nh chốn vo ch
trng cỏc ht lm khụng khớ khú lt qua hn.
- Lng nc chun: lng nc chun cú hai
vai trũ chớnh l tham gia quỏ trỡnh hydrat húa v to
do cho va, ta thy tỏc ng ca anhydryte n s
thay i lng nc chun tuõn theo quy lut: khi
tng t l anhydryte thỡ lng nc chun tng theo
l do anhydryte úng rn chm ban u cha tham

chng thm

Tt nht

gia thy húa, ng thi li cú c ht mn, b mt
riờng ln cn lng nc bao quanh nhiu hn.
Do ú khi cú mt anhydryte cn gia tng lng
nc chun duy trỡ do tiờu chun cho h
xi-mng v cung cp lng nc cho quỏ
trỡnh hydrat húa.
- Thi gian ụng kt: dự lng nc chun
tng nhng thi gian ụng kt khụng b nh
hng nhiu cú th do trong anhydryte vn cũn
tn ti rt ớt CaSO4. 0,5H2O gõy hin tng
ụng kt gi lm xi-mng ụng cng nhanh giai
on u quỏ trỡnh úng rn (bự tr vic tng
lng nc chun lm tng thi gian ụng kt).
- n nh th tớch: nhỡn chung khụng cú s
chờnh lch quỏ ln gia cỏc mu v u phự hp

TCVN 6260:1997.
- Hm lng SO3 cao s gõy n mũn ct
thộp, cỏc mu M6, M8, M10 cao >3.5% vt
tiờu chun cho phộp.
- Cng nộn :

Bng 3: So sỏnh gim cng mu theo thi gian

Mõu
3 ngay tuụi
7 ngay tuụi
28 ngay tuụi

ụ giam cng ụ so vi mu M0 (%)
M1
M2
M4
6,50
12,60
18,29
9,97
11,08
16,07
3,65
1,72
5,58

M6
40,24
34,63

6,22

M80
38,21
44,04
11,37

M10
40,24
52,08
42,06

Soỏ 10, thaựng 9/2013

40


Khoa hoùc Coõng ngheọ
3 - 7 ngy tui: mu M1, M2, M4 cng
nộn gim khụng ỏng k so vi mu OPC; mu M6,
M8, M10 thỡ gim nhiu l do giai on u ch
cú cỏc khoỏng xi-mng tham gia thy húa, cũn anhydryte ch yu tham gia vo vi cu trỳc ỏ xi-mng
vi vai trũ ct liu mn, lng C-S-H b thiu ht do
mt phn xi-mng b thay th bi anhydryte, ng
thi lng nc chun cao, lng nc d bc hi

41

li l xp lm gim cng ỏ xi-mng.
28 ngy tui: cng cỏc mu khụng lch

nhiu so vi mu OPC (tr mu M10) l do lỳc
ny anhydryte ó úng rn cú tỏc dng in y
l xp ỏ xi-mng lm mc gim cng ỏ
xi-mng ớt hn.
- chng thm

Bng 4: Chiu cao ct nc thm qua mu

Hỡnh 3. Biu phõn b lng nc thm qua mu

Qua biu ta nhn thy xi-mng khi cú s dng
anhydryte kh nng chng thm tt hn so vi mu
OPC. Nguyờn nhõn l do anhydryte cú kớch thc
ht mn thớch hp khi úng rn li cú vai trũ lm
cht lp y cỏc l rng trong ỏ xi-mng, lm gim
kớch thc l xp ỏ xi-mng. Thc nghim cho
thy mu M4 l cú kh nng chng thm cao nht.

kim tra thờm v kh nng chng thm
ta tin hnh phõn tớch cu trỳc va 28 ngy tui
bng SEM: mc ớch l quan sỏt kh nng liờn
kt gia ct liu v ỏ xi-mng, phõn tớch vi cu
trỳc tinh th, xem s phỏt trin v kt tinh ca
cỏc khoỏng trong khụng gian l xp ỏ xi-mng.

Soỏ 10, thaựng 9/2013

41

42

Khoa học Công nghệ
Khi quan sát sự kết tinh trong khơng gian lỗ
xốp của mẫu vữa M0 và M4 ở 28 ngày tuổi (độ
phóng đại 1000 lần) ta nhận thấy, với mẫu M4
sự kết tinh trong khơng gian lỗ xốp tương đối
đều, lỗ xốp có thêm các phần tử phân tán, phần
thể tích lỗ xốp lớn ít đi, phần thể tích lỗ xốp mịn
tăng lên, nhờ đó cấu trúc vữa đặc chắc hơn, điều
này giải thích tính chống thấm của xi-măng khi
có mặt của anhydryte II.
3. Kết luận

Hình 4. Ảnh SEM mẫu M0 bên trong khơng gian lỗ xốp

Hình 5. Ảnh SEM mẫu M4 bên trong khơng gian lỗ xốp

Tùy mục đích sử dụng, ta phải chọn cấp phối
nào phù hợp, vừa đạt cường độ mong muốn vừa
có khả năng chống thấm, đáp ứng những u
cầu kỹ thuật khác nhau (lượng nước chuẩn, độ
ổn định thể tích,…) và phải kinh tế (tiết kiệm
ngun liệu clinker, chi phí sản xuất,…). Nếu
sử dụng xi-măng anhydryte làm vữa tơ bề mặt
tường ngồi, khơng tiếp xúc trực tiếp cốt thép
thì có thể sử dụng các cấp phối M1,M2, M4, M6,
M8 đều được. Nếu sử dụng xi-măng anhydryte
trong bê tơng cốt thép thì khơng nên sử dụng cấp
phối M6, M8 vì hàm lượng SO3 cao sẽ gây ăn

mòn cốt thép.
Tuy nhiên để làm rõ hơn vai trò của anhydryte đến các q trình hydrat hóa và tính chất
của xi-măng Portland (nhất là tính chống thấm)
thì cần thực hiện thêm các nghiên cứu đánh giá:
Khảo sát nhiệt độ nung đá Thạch cao, thời gian
lưu nhiệt tối ưu để tạo anhydryte II, khảo sát ảnh
hưởng độ mịn của Thạch cao anhydryte; sự kết
tinh các khống, cơ chế đóng rắn của anhydryte
trong khơng gian lỗ xốp đá xi-măng.

Tài liệu tham khảo
Bộ mơn Silicate. 2003. Hướng dẫn thí nghiệm chun ngành vật liệu Silicate. NXB Đại học Quốc
gia TP. Hồ Chí Minh.
Đỗ Quang Minh. 2007. Cơng nghệ sản xuất xi măng Pooc lăng và một số chất kết dính. NXB Đại
học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
/> />Trung tâm Kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3. 2007. Thử nghiệm bê tơng xi măng. 201 trang.

Số 10, tháng 9/2013

42