Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu sử dụng các loại phụ gia hóa học để cải thiện cường độ của xi măng portland hỗn hợp

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG
CÁC LOẠI PHỤ GIA HÓA HỌC
ĐỂ CẢI THIỆN CƢỜNG ĐỘ
CỦA XI MĂNG PORTLAND HỖN HỢP
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Nguyễn Văn Tâm

Phan Trƣờng Tiền

Nguyễn Việt Bách

MSSV: 2072225
Ngành: Cơng Nghệ Hóa Học - K33

Tháng 05/2011

SVTH: Phan Trường Tiền

i

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠNG NGHỆ
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

----------------Cần Thơ, ngày 29 tháng 12 năm 2010

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN
(Năm học 2010 – 2011)
1. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
NGUYỄN VĂN TÂM
NGUYỄN VIỆT BÁCH
2. TÊN ĐỀ TÀI
“Nghiên cứu sử dụng các loại phụ gia hóa học (Chemical Additives) để cải
thiện cường độ của xi măng Portland hỗn hợp”.
3. ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Nhà máy xi măng Holcim tại Hịn Chơng – Kiên Lƣơng.
4. SỐ LƢỢNG SINH VIÊN THỰC HIỆN
01 sinh viên.
5. HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN
- Họ và tên: PHAN TRƢỜNG TIỀN
- MSSV: 2072225
- Ngành học: Cơng nghệ hóa học
- Khóa học: 33
6. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
- Khảo sát sự ảnh hƣởng của các loại phụ gia hóa học đến các tính chất của xi
măng Portland hỗn hợp.
- Xác định hàm lƣợng phụ gia hóa học thích hợp để cải thiện cƣờng độ của xi
măng Portland hỗn hợp sao cho đạt đƣợc hiệu quả cao nhất.

SVTH: Phan Trường Tiền

i


7. CÁC NỘI DUNG CHÍNH VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
7.1 Các nội dung chính
 Tổng quan về cơng nghệ sản xuất xi măng Portland.
 Giới thiệu về công ty TNHH xi măng Holcim Việt Nam.
 Tìm hiểu một số loại phụ gia hóa học ứng dụng trong xi măng.
 Phƣơng pháp và thiết bị thí nghiệm.
 Kết quả thí nghiệm và bàn luận.
 Kết luận và kiến nghị.
7.2 Giới hạn của đề tài
Do thời gian thực hiện đề tài tƣơng đối ngắn nên chỉ có thể nghiên cứu một số
loại phụ gia hóa học tiêu biểu liên quan đến đề tài.
Chỉ nghiên cứu sử dụng phụ gia hóa học trong lĩnh vực xi măng, chƣa nghiên
cứu trong lĩnh vực bêtông.
Sai số do điều kiện thực nghiệm khác biệt với điều kiện thực tế, sai số do phép
đo.
8. Yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài
Các hóa chất để thực hiện đề tài.
9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài
1.000.000 VNĐ
DUYỆT CỦA BỘ MÔN

DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

NGUYỄN VĂN TÂM

NGUYỄN VIỆT BÁCH

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI & XÉT TỐT NGHIỆP

SVTH: Phan Trường Tiền

ii


Lời cảm ơn

LỜI CẢM ƠN

Trƣớc tiên con xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ, ngƣời đã chịu rất nhiều
nỗi vất vả để lo lắng cho con trong suốt con đƣờng đại học của con, chính nhờ có sự
lo lắng đó mà ngày nay con mới có cơ hội để thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
Về phía công ty TNHH xi măng Holcim Việt Nam, xin gởi lời cảm ơn sâu sắc
đến anh NGUYỄN VĂN TÂM cán bộ hƣớng dẫn trực tiếp. Cảm ơn anh đã tận tình
chỉ dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu từ thực tế để tơi có thể hồn thiện
hơn kiến thức trên ghế nhà trƣờng. Đồng thời, anh luôn luôn giúp đỡ rất nhiệt tình
trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp tại cơng ty. Bên cạnh đó xin gởi lời
cảm ơn chân thành đến các anh - chị đang làm việc tại bộ phận thí nghiệm của nhà
máy xi măng Holcim Hịn Chơng, các anh - chị cũng đã hỗ trợ rất nhiệt tình.
Về phía trƣờng Đại Học Cần Thơ, xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy hƣớng dẫn
NGUYỄN VIỆT BÁCH. Cảm ơn thầy đã tận tình giúp đỡ và luôn luôn động viên
em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Ngồi ra, thầy cịn truyền đạt những
phƣơng pháp cần thiết để giải quyết một vấn đề khoa học.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cơ trong bộ mơn Cơng Nghệ Hóa Học Trƣờng Đại học Cần Thơ, cảm ơn quý thầy cô đã truyền đạt cho em những kiến
thức quý báu trong suốt bốn năm học đại học.

Cuối cùng xin cảm ơn các bạn trong lớp Cơng Nghệ Hóa Học - khóa 33, Cảm
ơn tất cả đã luôn bên cạnh và động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn!!!
Cần Thơ, ngày 15 tháng 04 năm 2011
Sinh viên thực hiện
PHAN TRƢỜNG TIỀN

SVTH: Phan Trường Tiền

iii


Nhận xét của cán bộ hướng dẫn 1

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SVTH: Phan Trường Tiền

iv


Nhận xét của cán bộ hướng dẫn 2

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 2

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SVTH: Phan Trường Tiền

v


Nhận xét của cán bộ phản biện

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

SVTH: Phan Trường Tiền

vi


Mục lục

MỤC LỤC
PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI .................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... iii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1....................................................... iv
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 2........................................................ v
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN............................................................. vi
MỤC LỤC .......................................................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................xii
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................ xvii
DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT .............................................................................. xx
DANH MỤC PHỤ LỤC .....................................................................................................xxi
LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................................xxii

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XMP ..............................1
1.1 Sơ lƣợc về xi măng portland ...........................................................................................1
1.2 Những đặc trƣng về thành phần của clinker xi măng Portland (XMP) ..........................2
1.2.1 Thành phần hóa học ............................................................................................2
1.2.2 Thành phần khống.............................................................................................4
1.3 Quy trình cơng nghệ sản xuất XMP................................................................................5
1.3.1 Khai thác và vận chuyển nguyên liệu .................................................................6
1.3.1.1 Khai thác và vận chuyển đá vôi ..............................................................6
1.3.1.2 Khai thác đất sét và vận chuyển .............................................................6
1.3.2 Gia công nguyên liệu .........................................................................................6
1.3.2.1 Gia công đá vôi .......................................................................................6
1.3.2.2 Gia công đất sét ......................................................................................7
1.3.3 Phối liệu và nghiền bột liệu sống .......................................................................7

SVTH: Phan Trường Tiền

vii


Mục lục

1.3.4 Nung luyện clinker XMP ...................................................................................8
1.3.5 Quá trình nghiền clinker với phụ gia thành xi măng ........................................ 10
2.3.6 Xi măng thành phẩm, kiểm tra và xuất hàng ....................................................11
1.4 Một số quy trình sản xuất XMP hiện nay .....................................................................11
1.4.1 Quy trình sản xuất XMP hệ khơ lị quay hiện đại ............................................11
1.4.2 Quy trình sản xuất XMP hệ bán khơ lị quay ..................................................12
1.4.3 Quy trình sản xuất XMP hệ ƣớt lị quay ...........................................................13
1.5 Q trình đóng rắn của XMP ........................................................................................13

1.5.1 Q trình hóa lý khi xi măng đóng rắn .............................................................13
1.5.1.1 Q trình lý học ....................................................................................13
1.5.1.2 Q trình hóa học .................................................................................14
1.5.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình đóng rắn và sự phát triển cƣờng độ của xi
măng Portland .....................................................................................................................20
1.5.2.1 Ảnh hƣởng của thành phần khống ......................................................20
1.5.2.2 Ảnh hƣởng của kích thƣớc hạt xi măng ...............................................22
1.5.2.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ mơi trƣờng đóng rắn .....................................22
1.5.2.4 Ảnh hƣởng của lƣợng nƣớc trong q trình hydrate hóa .....................22
1.5.2.5 Ảnh hƣởng của phụ gia điều chỉnh .......................................................23

CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TNHH XI MĂNG HOLCIM VIỆT NAM
............................................................................................................................................ 24
2.1 Quá trình hình thành và phát triển của công ty TNHH xi măng Holcim Việt Nam ..... 24
2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất xi măng của nhà máy xi măng Holcim Hòn Chông ..... 29
2.2.1 Khai thác nguyên liệu và đánh đống................................................................. 29
2.2.2 Nghiền bột liệu sống......................................................................................... 32
2.2.3 Đồng nhất bột liệu sống.................................................................................... 33
2.2.4 Công đoạn nung clinker ................................................................................... 33
2.2.5 Công đoạn làm nguội clinker ........................................................................... 35

SVTH: Phan Trường Tiền

viii


Mục lục

2.2.6 Nhiên liệu than ................................................................................................. 36
2.2.7 Nghiền xi măng ................................................................................................ 37

2.2.8 Xuất xi măng thành phẩm ................................................................................ 37
2.3 Các loại sản phẩm của công ty TNHH xi măng Holcim Việt Nam .............................. 38
2.3.1 Xi măng Holcim Đa dụng ................................................................................ 38
2.3.2 Xi măng Holcim Extra Durable ........................................................................ 39
2.3.3 Xi măng Holcim Quick Cast............................................................................. 41
2.3.4 Xi măng Holcim Mass Pour ............................................................................. 42
2.3.5 Xi măng Holcim Ready Flow ........................................................................... 44
2.3.6 Xi măng Holcim Stable Soil ............................................................................. 45

CHƢƠNG 3: TÌM HIỂU MỘT SỐ LOẠI PHỤ GIA HÓA HỌC ỨNG DỤNG
TRONG XI MĂNG ........................................................................................................... 46
3.1 Phụ gia hóa học của hãng GRACE ...............................................................................46
3.1.1 Dịng phụ gia hóa học CBA ..............................................................................46
3.1.2 Dịng phụ gia hóa học TDA .............................................................................48
3.1.3 Dịng phụ gia hóa học ESE...............................................................................49
3.2 Phụ gia hóa học của hãng MAPEI ................................................................................52
3.2.1 Dịng phụ gia MA.G.A./C ................................................................................52
3.2.2 Dòng phụ gia MA.P.E./S ..................................................................................54
3.2.3 Dòng phụ gia MA.P.E./W ................................................................................55
3.3 Phụ gia hóa học của hãng BASF ..................................................................................57
3.3.1 Loại phụ gia hóa học CEMENTIUM 2310ES .................................................57
3.3.2 Loại phụ gia hóa học CEMENTIUM SLC555 .................................................58
3.3.3 Loại phụ gia hóa học CEMENTIUM SLC560 .................................................58

SVTH: Phan Trường Tiền

ix


Mục lục

CHƢƠNG 4: PHƢƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ................................... 60
4.1 Phƣơng pháp thí nghiệm ...............................................................................................60
4.1.1 Xác định độ mịn của xi măng theo phƣơng pháp sàng .....................................61
4.1.2 Xác định độ mịn của xi măng bằng dụng cụ Blaine .........................................62
4.1.3 Xác định độ ẩm của xi măng ............................................................................63
4.1.4 Xác định hàm lƣợng mất khi nung của xi măng ...............................................64
4.1.5 Xác định độ dẻo tiêu chuẩn và thời gia đông kết của xi măng .........................65
4.1.6 Xác định cƣờng độ nén của vữa bằng khuôn 4040160 ................................67
4.1.7 Xác định chất lƣợng của phụ gia hóa bằng phƣơng pháp so sánh cƣờng độ nén
của vữa 69
4.1.8 Đo độ chảy của vữa xi măng ............................................................................70
4.2 Các thiết bị sử dụng trong thí nghiệm ...........................................................................72

CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN ........................................... 76
5.1 Kết quả kiểm tra độ đồng nhất của mẫu trắng ..............................................................76
5.1.1 Kết quả đánh giá độ đồng nhất của mẫu HRF – HONC ..................................76
5.1.2 Kết quả đánh giá độ đồng nhất của mẫu HTS – HONC ..................................77
5.2 Kết quả cƣờng độ nén của các loại vữa xi măng ..........................................................79
5.2.1 Cƣờng độ nén của vữa HRF – HONC khơng có và có phụ gia ........................79
5.2.2 Cƣờng độ nén của vữa HTS – HONC khơng có và có phụ gia ........................88
5.2.3 Ảnh hƣởng của phụ gia hóa học đến các tính chất của xi măng.......................98
5.3 Lựa chọn những loại phụ gia hóa học tốt với liều lƣợng thích hợp ............................ 114
5.4 Kết quả nghiền công nghiệp ....................................................................................... 118
5.4.1 Kết quả phân bố cỡ hạt của xi măng (máy nghiền đứng) ............................... 118
5.4.2 Kết quả năng lƣợng điện tiêu thụ và năng suất của máy nghiền .................... 119
5.5 Kết quả nghiền bi phòng Lab ...................................................................................... 121
5.6 Cơ chế trợ nghiền và phát triển cƣờng độ của phụ gia hóa học.................................. 124
5.6.1 Cơ chế trợ nghiền của phụ gia hóa học........................................................... 124

SVTH: Phan Trường Tiền

x


Mục lục

5.6.2 Cơ chế phát triển cƣờng độ của phụ gia hóa học CBA .................................. 125
CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 126
6.1 Kết luận ...................................................................................................................... 126
6.2 Kiến nghị .................................................................................................................... 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 128
PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 130
ĐỀ CƢƠNG CHI TIẾT

SVTH: Phan Trường Tiền

xi


Danh mục hình

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Nhà máy xi măng Holcim Hịn Chơng, Kiên Lƣơng ...............................................1
Hình 1.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất xi măng Portland......................................................5
Hình 1.3 Quy trình cơng nghệ sản xuất XMP hệ khơ lị quay .............................................. 11
Hình 1.4 Quy trình cơng nghệ sản xuất XMP hệ bán khơ lị quay ....................................... 12
Hình 1.5 Quy trình cơng nghệ sản xuất XMP hệ ƣớt lị quay .............................................. 13
Hình 1.6 Q trình hydrate hóa của hồ xi măng ................................................................... 14
Hình 1.7 Sự hydrate hóa khống C2S tạo khống C-S-H ..................................................... 17

Hình 1.8 Cấu trúc của khống ettringite ............................................................................... 20
Hình 2.1 Trụ ở chính của cơng ty TNHH xi măng Holcim tại thụy sĩ ................................. 24
Hình 2.2 Nhà máy xi măng Holcim tại Hịn Chơng ............................................................. 25
Hình 2.3 Trạm nghiền xi măng Holcim Cát Lái ................................................................... 25
Hình 2.4 Trạm nghiền xi măng Holcim Thị Vải .................................................................. 26
Hình 2.5 Trạm nghiền xi măng Holcim Hiệp Phƣớc ............................................................ 27
Hình 2.6 Một trạm trộn bêtơng của cơng ty Holcim............................................................. 28
Hình 2.7 Quy trình cơng nghệ sản xuất xi măng tại Holcim Hịn Chơng ............................ 29
Hình 2.8 Mỏ đá vơi Cây Xồi ............................................................................................... 30
Hình 2.9 Mỏ đá vơi Bãi Vơi ................................................................................................. 30
Hình 2.10 Mỏ đất sét và máy cào đất sét công suất 250T/h ................................................. 31
Hình 2.11 Quá trình đánh đống nguyên liệu ban đầu mỗi đống 30.000 (tấn) ...................... 31
Hình 2.12 Máy nghiền bột liệu sống cơng suất khoảng 340T/h ........................................... 32
Hình 2.13 Vị trí cấp bột liệu vào tháp tiền nung .................................................................. 34
Hình 2.14 Quá trình nung sơ bộ ở tháp tiền nung ................................................................ 34
Hình 2.15 Q trình nung luyện clinker trong lị quay ......................................................... 35
Hình 2.16 Khu vực làm nguội clinker .................................................................................. 35
Hình 2.17 Máy nghiền than cơng suất khoảng 25T/h ........................................................... 36

SVTH: Phan Trường Tiền

xii


Danh mục hình

Hình 2.18 Sơ đồ quy trình nghiền xi măng tại Hịn Chơng .................................................. 37
Hình 2.19 Xi măng Holcim Đa dụng .................................................................................... 38
Hình 2.20 Một trong những ứng dụng của xi măng Holcim Đa dụng.................................. 38
Hình 2.21 Xi măng Holcim Extra Durable ........................................................................... 39

Hình 2.22 Dự án cảng contaier SITV sử dụng xi măng Holcim Extra Durable ................... 40
Hình 2.23 Dự án xử lý nƣớc thải Nhiêu Lộc-Thị Nghè dùng Holcim Extra Durable .......... 40
Hình 2.24 Xi măng Holcim Quick Cast................................................................................ 41
Hình 2.25 Sản xuất ống cống sử dụng xi măng Holcim Quick Cast .................................... 41
Hình 2.26 Xi măng Holcim Mass Pour ................................................................................ 42
Hình 2.27 Cầu Phú Mỹ sử dụng xi măng Holcim Mass Pour .............................................. 43
Hình 2.28 Cao ốc Sunrise sử dụng xi măng Holcim Mass Pour .......................................... 43
Hình 2.29 Xi măng Holcim Ready Flow .............................................................................. 44
Hình 2.30 Cơng trình Financial Tower sử dụng xi măng Holcim Ready Flow.................... 45
Hình 3.1 Logo của hãng phụ gia hóa học GRACE............................................................... 46
Hình 3.2 Loại phụ gia hóa học TDA770 của hãng Grace .................................................... 48
Hình 3.3 Loại phụ gia hóa học ESE342, ESE258 của hãng Grace ...................................... 50
Hình 3.4 Logo của hãng phụ gia trợ nghiền hóa học MAPEI .............................................. 51
Hình 3.5 Loại phụ gia hóa học C200P của hãng MAPEI ..................................................... 52
Hình 3.6 Loại phụ gia hóa học S550 của hãng MAPEI........................................................ 54
Hình 3.7 Loại phụ gia hóa học W1100 của hãng Grace ....................................................... 55
Hình 3.8 Logo của hãng phụ gia hóa học BASF .................................................................. 57
Hình 3.9 Các loại phụ gia SLC555, SLC560 và C2310ES của hãng BASF ........................ 59
Hình 4.1 Sơ đồ phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm .............................................................. 61
Hình 4.2 Thiết bị sàng khí Alpine ........................................................................................ 73
Hình 4.3 Cân phân tích chính xác đến 0,0001g .................................................................... 73
Hình 4.4 Bộ dụng cụ đo tỷ diện Blaine ................................................................................ 73
Hình 4.5 Tủ sấy ẩm 105  5oC .............................................................................................. 73
Hình 4.6 Tủ nung nhiệt độ 1.100oC ...................................................................................... 74

SVTH: Phan Trường Tiền

xii

Danh mục hình

Hình 4.7 Máy trộn hồ và vữa xi măng .................................................................................. 74
Hình 4.8 Bộ dụng cụ để đo độ dẻo tiêu chuẩn, thời gian đơng kết ....................................... 74
Hình 4.9 Máy nghiền hàm .................................................................................................... 74
Hình 4.10 Thiết bị dằn mẫu trong q trình đổ khn ......................................................... 75
Hình 4.11 Bàn bẻ mẫu và máy đo cƣờng độ nén của vữa .................................................... 75
Hình 4.12 Bộ dụng cụ để đo độ chảy của vữa xi măng ........................................................ 76
Hình 4.13 Thiết bị đo phân bố cỡ hạt của xi măng và các nguyên liệu khác ....................... 76
Hình 5.1 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 1 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
thấp của mỗi loại phụ gia hóa học ........................................................................................ 80
Hình 5.2 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 1 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
trung bình của mỗi loại phụ gia hóa học............................................................................... 81
Hình 5.3 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 1 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
cao bình của mỗi loại phụ gia hóa học ................................................................................ 81
Hình 5.4 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 3 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
thấp của mỗi loại phụ gia hóa học ........................................................................................ 82
Hình 5.5 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 3 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
trung bình của mỗi loại phụ gia hóa học............................................................................... 83
Hình 5.6 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 3 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
cao của mỗi loại phụ gia hóa học.......................................................................................... 83
Hình 5.7 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 7 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
thấp của mỗi loại phụ gia hóa học ........................................................................................ 84
Hình 5.8 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 7 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
trung bình của mỗi loại phụ gia hóa học............................................................................... 85
Hình 5.9 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 7 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
cao của mỗi loại phụ gia hóa học.......................................................................................... 85
Hình 5.10 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 28 ngày tuổi ứng với liều
lƣợng thấp của mỗi loại phụ gia hóa học .............................................................................. 86
Hình 5.11 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 28 ngày tuổi ứng với liều

lƣợng trung bình của mỗi loại phụ gia hóa học .................................................................... 87
Hình 5.12 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HRF – HONC 28 ngày tuổi ứng với liều
lƣợng cao của mỗi loại phụ gia hóa học ............................................................................... 87

SVTH: Phan Trường Tiền

xii


Danh mục hình

Hình 5.13 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 1 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
thấp của mỗi loại phụ gia hóa học ........................................................................................ 90
Hình 5.14 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 1 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
trung bình của mỗi loại phụ gia hóa học............................................................................... 90
Hình 5.15 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 1 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
cao của mỗi loại phụ gia hóa học.......................................................................................... 91
Hình 5.16 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 3 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
thấp của mỗi loại phụ gia hóa học ........................................................................................ 92
Hình 5.17 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 3 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
trung bình của mỗi loại phụ gia hóa học............................................................................... 92
Hình 5.18 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 3 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
cao của mỗi loại phụ gia hóa học.......................................................................................... 93
Hình 5.19 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 7 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
thấp của mỗi loại phụ gia hóa học ........................................................................................ 94
Hình 5.20 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 7 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
trung bình của mỗi loại phụ gia hóa học............................................................................... 94
Hình 5.21 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 7 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
cao của mỗi loại phụ gia hóa học.......................................................................................... 95
Hình 5.22 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 28 ngày tuổi ứng với liều lƣợng

thấp của mỗi loại phụ gia hóa học ........................................................................................ 96
Hình 5.23 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 28 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
trung bình của mỗi loại phụ gia hóa học............................................................................... 96
Hình 5.24 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ của vữa HTS – HONC 28 ngày tuổi ứng với liều lƣợng
cao của mỗi loại phụ gia hóa học.......................................................................................... 97
Hình 5.25 Đồ thị biểu diễn lƣợng nƣớc tiêu chuẩn của hồ HRF – HONC chứa các loại phụ
gia của hãng GRACE............................................................................................................ 99
Hình 5.26 Đồ thị biểu diễn lƣợng nƣớc tiêu chuẩn của hồ HRF – HONC chứa các loại phụ
gia của hãng MAPEI........................................................................................................... 100
Hình 5.27 Đồ thị biểu diễn lƣợng nƣớc tiêu chuẩn của hồ HRF – HONC chứa các loại phụ
gia của hãng BASF ............................................................................................................. 101
Hình 5.28 Đồ thị biểu diễn thời gian đơng kết của hồ HRF – HONC chứa các loại phụ gia
của hãng GRACE ............................................................................................................... 102

SVTH: Phan Trường Tiền

xii


Danh mục hình

Hình 5.29 Đồ thị biểu diễn thời gian đông kết của hồ HRF – HONC chứa các loại phụ gia
của hãng MAPEI................................................................................................................. 103
Hình 5.30 Đồ thị biểu diễn thời gian đông kết của hồ HRF – HONC chứa các loại phụ gia
của hãng BASF ................................................................................................................... 104
Hình 5.31 Đồ thị biểu diễn lƣợng nƣớc tiêu chuẩn của hồ HTS – HONC chứa các loại phụ
gia của hãng GRACE.......................................................................................................... 106
Hình 5.32 Đồ thị biểu diễn lƣợng nƣớc tiêu chuẩn của hồ HTS – HONC chứa các loại phụ
gia của hãng MAPEI........................................................................................................... 107
Hình 5.33 Đồ thị biểu diễn lƣợng nƣớc tiêu chuẩn của hồ HTS – HONC chứa các loại phụ

gia của hãng BASF ............................................................................................................. 108
Hình 5.34 Đồ thị biểu diễn thời gian đông kết của hồ HTS – HONC chứa các loại phụ gia
của hãng GRACE ............................................................................................................... 109
Hình 5.35 Đồ thị biểu diễn thời gian đông kết của hồ HTS – HONC chứa các loại phụ gia
của hãng MAPEI................................................................................................................. 110
Hình 5.36 Đồ thị biểu diễn thời gian đông kết của hồ HTS – HONC chứa các loại phụ gia
của hãng BASF ................................................................................................................... 111
Hình 5.37 Đồ thị biểu diễn độ chảy của vữa HRF – HONC chứa các phụ gia .................. 113
Hình 5.38 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ 1, 3, 7, 28 ngày của vữa xi măng HRF – HONC có và
khơng có phụ gia hóa học CBA1250 .................................................................................. 115
Hình 5.39 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ 1, 3, 7, 28 ngày của vữa xi măng HRF – HONC có và
khơng có phụ gia hóa học ESE342 ..................................................................................... 116
Hình 5.40 Đồ thị biểu diễn cƣờng độ 1, 3, 7, 28 ngày của vữa xi măng HRF – HONC có và
khơng có phụ gia hóa học C200P ....................................................................................... 117
Hình 5.41 Đồ thị so sánh sự phân bố cỡ hạt của xi măng HRF – HONC nghiền cơng nghiệp
có và khơng có phụ gia CBA1250 ...................................................................................... 118
Hình 5.42 Đồ thị so sánh lƣợng sót sàng theo thời gian của xi măng HRF – HONC có và
khơng có phụ gia hóa học ................................................................................................... 121
Hình 5.43 Đồ thị so sánh sự phân bố cỡ hạt của xi măng HRF – HONC nghiền bi ở 50 phút
có và khơng có các loại phụ gia hóa học ............................................................................ 122
Hình 5.44 Khu vực bên trong máy nghiền bi khơng có phụ gia hóa học ........................... 123
Hình 5.45 Khu vực bên trong máy nghiền bi khi có phụ gia hóa học ................................ 123

SVTH: Phan Trường Tiền

xii


Danh mục hình

Hình 5.46 Hình minh họa tác dụng của phụ gia hóa học làm giảm năng lƣợng tự do trên bề
mặt các hạt vật liệu ............................................................................................................ 125
Hình 5.47 Hình biểu diễn cơ chế phát triển cƣờng độ của phụ gia CBA1250 ................... 125

SVTH: Phan Trường Tiền

xii


Danh mục bảng

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của clinker xi măng Portland .................................................4
Bảng 1.2 Thành phần khoáng chính của clinker xi măng Portland ........................................5
Bảng 1.3 So sánh kết quả nghiên cứu của Bogue và Taylor ............................................... 19
Bảng 1.4 Mức độ hydrate hóa của các khống trong xi măng theo thời gian, % ................ 21
Bảng 1.5 Chiều sâu hydrate hóa của các khống trong clinker XMP, m .......................... 21
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của nguyên liệu thô ở nhà máy Holcim Hịn Chơng ............. 32
Bảng 2.2 Thơng số kỹ thuật của bột liệu ở nhà máy xi măng Holcim Hịn Chơng ............ 33
Bảng 2.3 Thơng số kỹ thuật của nhiên liệu than ở nhà máy Holcim Hòn Chông .............. 36
Bảng 4.1 Thành phần vật liệu trộn vữa xi măng.................................................................. 68
Bảng 4.2 Quy trình trộn vữa để đổ khuôn ........................................................................... 69
Bảng 5.1 Thành phần của mẫu xi măng trắng HRF – HONC ............................................. 76
Bảng 5.2 Số liệu sàng mẫu xi măng trắng HRF – HONC ................................................... 76
Bảng 5.3 Kết quả tính tốn số liệu sàng .............................................................................. 77
Bảng 5.4 Thành phần của mẫu xi măng trắng HTS – HONC ............................................. 77
Bảng 5.5 Số liệu đo Blaine của mẫu xi măng trắng HTS – HONC ..................................... 78
Bảng 5.6 Kết quả tính tốn số liệu đo Blaine ...................................................................... 78
Bảng 5.7 Kết quả thí nghiệm cƣờng độ nén đối với mẫu xi măng HRF – HONC .............. 79
Bảng 5.8 Kết quả thí nghiệm cƣờng độ nén đối với mẫu xi măng HTS – HONC ............. 88

Bảng 5.9 Kết quả lƣợng nƣớc và thời gian đông kết của hồ HRF – HONC ....................... 98
Bảng 5.10 Kết quả lƣợng nƣớc và thời gian đông kết của hồ HTS – HONC .................. 105
Bảng 5.11 Kết quả độ chảy của vữa xi măng HRF – HONC ........................................... 112
Bảng 5.12 Đánh giá chất lƣợng của các loại phụ gia trên xi măng HRF-HONC .............. 114
Bảng 5.13 Đánh giá chất lƣợng của các loại phụ gia trên xi măng HTS-HONC .............. 114
Bảng 5.14 Tổng hợp các loại phụ gia hóa học tốt với liều lƣợng thích hợp...................... 115
Bảng 5.15 So sánh năng lƣợng điện tiêu thụ, năng suất của máy nghiền xi măng............ 119
Bảng 5.16 Giá điện và giá một số sản phẩm tại nhà máy ................................................. 120

SVTH: Phan Trường Tiền

xviii


Danh mục bảng

Bảng 5.17 Kết quả sót sàng trên R80m của clinker chứa các loại phụ gia ..................... 122

SVTH: Phan Trường Tiền

xix


Danh mục các từ viết tắt

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
1. XM: xi măng
2. XMP: xi măng Portland
3. C-S-H: hydro silicat canxi
4. HRF – HONC: Holcim Ready Flow Hịn Chơng

5. HTS – HONC: Holcim Top Standard Hịn Chơng
6. LS = LSF (Lime saturation factor): hệ số bão hịa vơi
7. SR (Silic ratio): môđun silicat
8. AR (Aluminium ratio): môđun aluminat
9. TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam
10. ASTM: tiêu chuẩn Mỹ
11. MA.G.A: Mapei Grinding Aids
12. MA.P.E: Mapei Performance Enhancer

SVTH: Phan Trường Tiền

xx


Danh mục phụ lục

DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1 Kết quả phân tích thành phần và hàm lƣợng của phụ gia ESE342..................... 130
Phụ lục 2 Kết quả phân tích thành phần và hàm lƣợng của phụ gia CBA1250 ................. 132
Phụ lục 3 Kết quả phân bố cỡ hạt của xi măng HRF bằng máy nghiền đứng .................... 135
Phụ lục 4 Kết quả phân bố cỡ hạt của xi măng HRF nghiền bi ở 40 phút.......................... 139
Phụ lục 5 Kết quả phân bố cỡ hạt của xi măng HRF nghiền bi ở 50 phút.......................... 143
Phụ lục 6 Kết quả phân bố cỡ hạt của xi măng HRF nghiền bi ở 60 phút.......................... 147

SVTH: Phan Trường Tiền

xxi


Lời mở đầu

LỜI MỞ ĐẦU

Xi măng là vật liệu quan trọng nhất của ngành xây dựng. Với sự phát triển
nhanh chóng và rộng khắp của ngành xây dựng, nhu cầu về sản lƣợng, chất lƣợng
và chủng loại xi măng cũng ngày càng tăng.
Hiện nay ở nƣớc ta, ngành công nghiệp sản xuất xi măng đóng vai trị đặc biệt
quan trọng và chiếm tỷ trọng lớn nhất về giá trị sản lƣợng. Nhận rõ vai trị quan
trọng của ngành cơng nghiệp sản xuất xi măng trong sự phát triển của nền kinh tế
quốc dân, Thủ tƣớng chính phủ đã ký quyết định số 108/2005/QĐ – TTg về việc
quy hoạch phát triển công nghệ xi măng Việt Nam đến năm 2010 và định hƣớng
đến năm 2020. Mục tiêu của quy hoạch này là đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng xi
măng trong nƣớc cả về số lƣợng và chất lƣợng, có thể xuất khẩu khi có điều kiện.
Các nhà máy sản xuất xi măng đang có xu hƣớng sử dụng nguồn vật liệu
khống sẵn có để pha vào xi măng. Điều này giúp cho các nhà máy xi măng tăng
năng suất, giảm giá thành sản phẩm, tiết kiệm tối đa tài nguyên, khoáng sản và năng
lƣợng trong sản xuất xi măng, đảm bảo các chỉ tiêu về bảo vệ môi trƣờng theo tiêu
chuẩn quy định.
Song song, với việc pha phụ gia khoáng vào q trình nghiền xi măng, hiện
nay có một phƣơng pháp rất tiên tiến đang đƣợc áp dụng ở các nhà máy sản xuất xi
măng hiện đại. Đặc biệt là những nƣớc phát triển, đó là sử dụng phụ gia hóa học,
loại phụ gia này có tác dụng trợ nghiền, cải thiện cƣờng độ cho xi măng, tăng hiệu
quả sản xuất và chất lƣợng của xi măng. Việc nghiên cứu và sử dụng phụ gia hóa
học có ý nghĩa rất lớn trong ngành cơng nghiệp xi măng hiện nay. Đó cũng chính là
lý do tơi chọn đề tài “Nghiên cứu sử dụng các loại phụ gia hóa học (Chemical
Additives) để cải thiện cường độ của xi măng portland hỗn hợp”.
Mặc dù, đã rất cố gắng nhƣng trong quá trình làm luận văn cũng sẽ khơng
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý thấy cơ và
các bạn để nội dung đề tài đƣợc hồn thiện hơn.

SVTH: Phan Trường Tiền

xxii


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ
SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAND

Hình 1.1: Nhà máy xi măng Holcim Hịn Chơng, Kiên Lƣơng

1.1 SƠ LƢỢC VỀ XI MĂNG PORTLAND 1, 2
Xi măng Portland (XMP) là loại chất kết dính thủy lực, bền nƣớc, nó có khả
năng đóng rắn khơng chỉ trong mơi trƣờng khơng khí mà ngay cả trong mơi trƣờng
nƣớc. Thành phần chủ yếu của XMP gồm những hợp chất cơ bản chứa CaO (oxit
base) liên kết với các oxit acid SiO2, Al2O3, Fe2O3.
Xi măng Portland là sản phẩm nghiền mịn của clinker với thạch cao thiên
nhiên, đơi khi cịn pha thêm vào một vài loại phụ gia khác nhằm cải thiện một số
tính chất của xi măng, tăng sản lƣợng và hạ giá thành.
Clinker đƣợc sản xuất bằng cách nung “kết khối” hỗn hợp phối liệu sống đã
đƣợc nghiền mịn và đồng nhất: đá vôi, đất sét hoặc đá vôi, đất sét và phụ gia điều
chỉnh khác (quặng sắt, xỉ lò cao…). Thông thƣờng lƣợng đá vôi chiếm từ 75 – 80%
trong hỗn hợp phối liệu.

SVTH: Phan Trường Tiền

1


Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng Porland

1.2 NHỮNG ĐẶC TRƢNG VỀ THÀNH PHẦN CỦA CLINKER XMP
1.2.1 Thành phần hóa học 3, 4
Thành phần hóa học chính của clinker chủ yếu là bốn oxit CaO, SiO2, Al2O3 và
Fe2O3. Tổng hàm lƣợng của chúng chiếm từ 95 – 97%, ngồi ra cịn có một số oxit
khác chiếm hàm lƣợng không nhiều: MgO, K2O, Na2O, TiO2, Mn2O3, SO3, P2O5…
Những oxit trong clinker đều ảnh hƣởng đến thành phần khống clinker
và tính chất sử dụng của xi măng.
CaO: thành phần chính thứ nhất trong clinker xi măng. Muốn clinker có chất
lƣợng tốt thì CaO phải liên kết với các oxit khác tạo ra các khống có tính kết dính
và cho cƣờng độ cao. Trƣờng hợp ngƣợc lại, khi lƣợng CaOtự do nhiều làm cho sản
phẩm xi măng kém ổn định về thể tích vì q trình hydrate CaOtự do kèm theo sự tỏa
nhiệt và trƣơng nở thể tích. Quá trình này diễn ra trong thời gian dài. Clinker chứa
nhiều CaO nếu kết hợp tốt với SiO2 và các oxit khác sẽ tạo nhiều dung dịch rắn alite
và belite. Điều này làm cho hồ xi măng đóng rắn nhanh, mác sẽ cao, tỏa nhiều nhiệt
nhƣng xi măng sẽ kém bền trong mơi trƣờng nƣớc và sulfat.
SiO2: là thành phần chính thứ 2, nó tƣơng tác với CaO tạo ra các khống
silicat (C3S, C2S). Nếu tăng hàm lƣợng SiO2 thì tổng khoáng silicat sẽ tăng (C2S sẽ
tăng tƣơng đối nhanh hơn C3S). Sản phẩm đóng rắn và phát triển cƣờng độ trong
những ngày đầu chậm (1, 3 và 7 ngày), xi măng tỏa nhiệt ít. Do đó xi măng bền
trong mơi trƣờng nƣớc và môi trƣờng sulfat.
Al2O3: oxit này liên kết với CaO tạo ra các khoáng aluminat canxi C3A,
C5A3,… và liên kết với Fe2O3 tạo khoáng alumoferit canxi (C4AF). Nếu tăng hàm
lƣợng Al2O3 thì trong clinker xi măng sẽ chứa nhiều C3A. Xi măng sẽ đóng rắn
nhanh, tỏa nhiều nhiệt, kém bền trong môi trƣờng nƣớc, môi trƣờng sulfat. Đồng
thời, làm độ nhớt pha lỏng tăng gây cản trở quá trình tạo khống C3S. Mặt khác, khi
làm lạnh các khống aluminat dễ bị phân hủy và tạo CaOtự do.
Fe2O3: nó liên kết với CaO và Al2O3 tạo ferit canxi, aluminat canxi làm giảm
nhiệt độ kết khối của clinker và độ nhớt pha lỏng. Sản phẩm đóng rắn chậm ở giai
đoạn đầu, có độ bền trong mơi trƣờng nƣớc, mơi trƣờng sulfat cao. Nếu tăng hàm

lƣợng Fe2O3 thì dễ bị anơ clinker trong lị quay, dễ bị dính, gây sự cố treo lò trong
lò đứng khi Fe2O3 >5%.
MgO: đây là thành phần có hại trong clinker xi măng giống nhƣ CaOtự do. Khi
ở nhiệt độ 14500C nếu MgO không liên kết sẽ bị già lửa tạo thành khống chịu lửa
periclaz có kích thƣớc lớn, trơ và khơng có tính kết dính. Q trình hydrate hóa có

SVTH: Phan Trường Tiền

2