Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ nước trên xi măng và tro bay đến co ngót hóa học của vữa bê tông sớm tuổi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

---------------------

HỒ VĂN LƯU

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG
TỶ LỆ NƯỚC TRÊN XI MĂNG VÀ TRO BAY
ĐẾN CO NGĨT HĨA HỌC CỦA
VỮA BÊ TƠNG SỚM TUỔI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Đà Nẵng - Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

---------------------

HỒ VĂN LƯU

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG
TỶ LỆ NƯỚC TRÊN XI MĂNG VÀ TRO BAY
ĐẾN CO NGĨT HĨA HỌC CỦA
VỮA BÊ TƠNG SỚM TUỔI

Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN QUANG HƯNG

Đà Nẵng - Năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Trần Quang
Hưng đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em hồn thành bản luận văn này. Em
cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Xây dựng Dân dựng và
Công nghiệp; nhóm nghiên cứu khoa học của Khoa Xây dựng Thủy lợi - Thủy điện
và tất cả cán bộ phụ trách phịng thí nghiệm: Khoa Xây dựng Dân dựng và Cơng
nghiệp; Khoa Hóa và Khoa Xây dựng Thủy lợi - Thủy điện và Khoa Hóa thuộc
Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng nhiệt tình hướng dẫn, động viên,
khích lệ và tạo điều kiện cho em hồn thành luận văn. Em xin chân thành biết ơn!
Đà Nẵng, ngày 27 tháng 03 năm 2019
Tác giả luận văn

Hồ Văn Lưu


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu riêng của tơi.
Các số liệu, kết quả thí nghiệm, tính tốn nêu trong luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Đà Nẵng, ngày 27 tháng 03 năm 2019
Tác giả luận văn

Hồ Văn Lưu


NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG TỶ LỆ NƯỚC TRÊN XI
MĂNG VÀ TRO BAY ĐẾN CO NGĨT HĨA HỌC CỦA VỮA
BÊ TƠNG SỚM TUỔI
Học viên: Hồ Văn Lưu
Mã số: 8590201

Chuyên ngành: Kỹ thuật XDCT DD & CN
Khóa: K34

Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Co ngót hóa học là sự giảm thể tích tuyệt đối của hồ xi măng do sự thay
đổi về hóa - lý xảy ra trong suốt q trình hyđrat của xi măng. Trị số co ngót hóa
học phụ thuộc vào lượng xi măng, phụ gia, lượng nước trộn trong hỗn hợp chất
kết dính. Một số thiết bị chuyên dụng dùng để nghiên cứu xem hình dạng cốt liệu,
phân tích thành phần hóa học và đo co ngót. Luận văn này trình bày việc xây
dựng chương trình nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ nước trên xi măng và tro bay đến
co ngót hóa học của vữa bê tông sớm tuổi. Các kết quả số liệu nghiên cứu cân đo
và thu thập được, nhận thấy phù hợp với số liệu do các nhà nghiên cứu đã từng
công bố trên những tạp chí thế giới.
Từ khóa - Co ngót hóa học; Giảm thể tích tuyệt đối; Kính hiển vi điện tử quét
(SEM); Máy nhiễu xạ tia X; Thiết bị ACS-DUT đo co ngót; Phản ứng thủy hóa.

RESEARCHING THE INFLUECE WATER/CEMENT AND ORDER

TO COOL CHEMICAL OF THE EARLY CONCRETE BETTER
Abstract - Chemical shrinkage is the absolute volume reduction of cement due to
physico - chemical changes during the hydration process of cement. The amount
of the chemical shrinkage depends on the amount of cement, additives and water
mixed in the binder mixture. Some specialized equipment are used in this study to
examine the aggregate shape, to analyse the chemical composition and to measure
the shrinkage. The present study investigates the effect of water content in cement
and the fly ash on the early - age shrinkage of cement. The collected data and
measurements were validated using relevant published data in the literature.
Keywords - Chemical shrinkage; Absolute volume reduction; Scanning electron
microscope (SEM); X - ray diffraction instrument; Autogenous and Chemical
Shrinkage - Danang University of Science and Technology (ACS-DUT);
Hydration reaction (Hyđrat).


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................... 1
1.Lý do chọn đề tài.................................................................................................................... 1
2.Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu.................................................................................. 2
3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................................... 2
4.Phương pháp nghiên cứu..................................................................................................... 2
5.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn........................................................................................... 2
6. Bố cục đề tài........................................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG TỶ LỆ NƯỚC TRÊN XI
MĂNG VÀ TRO BAY ĐẾN CO NGÓT HÓA HỌC CỦA VỮA BÊ TƠNG
SỚM TUỔI............................................................................................................................................ 3
1.1.Q trình hyđrat của xi măng........................................................................................ 3
1.1.1.Giới thiệu chung về xi măng và tro bay................................................................. 3
1.1.2.Phản ứng thủy hóa (Hyđrat) của xi măng.............................................................. 5
1.1.3.Q trình rắn chắc của hồ (vữa) xi măng.............................................................. 6

1.2.Cấu trúc hồ (vữa) xi măng.............................................................................................. 8
1.3.Sự phát triển và cấu trúc lỗ rỗng................................................................................ 13
1.4.Định nghĩa về co ngót hóa học................................................................................... 14
1.5.Nguyên nhân của co ngót hóa học – Kết luận chương 1.................................. 15
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM ĐỂ ĐO SỰ
CO NGĨT HĨA HỌC CỦA VỮA BÊ TƠNG SỚM TUỔI........................................ 17
2.1.Vật liệu thí nghiệm.......................................................................................................... 15
2.2.Thí nghiệm xác định tính chất của tro bay............................................................. 15
2.2.1.Mẫu tro bay được xác định bằng phương pháp độ hút vôi theo phương
pháp nhanh............................................................................................................................................ 15
2.2.2.Xác định thành phần khoáng bằng phương pháp nhiễu xạ tia X...............18
2.2.3.Xác định cấu trúc vật liệu tro bay bằng phương pháp kính hiển vi điện tử
quét (SEM)............................................................................................................................................ 20
2.3.Chuẩn bị mẫu thí nghiệm............................................................................................. 21
2.3.1.Dụng cụ thí nghiệm..................................................................................................... 22
2.3.2.Mẫu thí nghiệm............................................................................................................. 25
2.3.3.Điều kiện phịng thí nghiệm.................................................................................... 25
2.4. Chương trình thí nghiệm............................................................................................. 26
2.4.1.Các bước xác định lượng nước tiêu ch uẩn........................................................ 26
2.4.2.Các bước xác định thời gian đông kết.................................................................. 27
2.5. Kết luận chương 2.......................................................................................................... 28


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................ 29
3.1.Kết quả thí nghiệm tro bay........................................................................................... 29
3.2.Xác định lượng nước tiêu chuẩn................................................................................ 31
3.2.1.Xác định lượng nước tiêu chuẩn khơng có phụ gia tro bay.........................31
3.2.2.Xác định lượng nước tiêu chuẩn có ph ụ gia tro bay................................... 312
3.3.Xác định sự thay đổi thể tích của hồ (vữa) bê tông sớm tuổi......................... 33
3.3.1.Cấp phối chất mẫu thí nghiệm................................................................................ 34

3.3.2.Trình tự thí nghiệm xác định co ngót hóa học.................................................. 34
3.3.3.Diễn giải kết quả.......................................................................................................... 37
3.3.4.Kết quả đo thay đổi thể tích của hồ xi măng bê tơng sớm tuổi..................37
3.3.5.Ảnh hưởng Tro bay đến co ngót hóa học............................................................ 38
3.3.6.Phân tích ảnh hưởng của tro bay đến co ngót hóa học.................................. 40
3.3.7. Trình tự thí nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ Nước/Xi măng đến co ngót hóa
học.…………………………………………………………………………………43
3.3.8.Kết quả đo thay đổi thể tích hồ xi măng với lượng nước tiêu
chuẩn……………………………………………………………………………….44
3.3.9.Ảnh hưởng tỷ lệ Nước/Xi măng trộn đến co ngót hóa học.......................... 44
3.3.10.Phân tích ảnh hưởng tỷ lệ Nước/Xi măng trộn đến co ngót hóa học....46
3.4. Kết luận chương 3.......................................................................................................... 47
KẾT LUẬN......................................................................................................................................... 48
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 50
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI.................................................................................................. 51
3
DANH MỤC CÁC BẢNG
.
Số
hiệu Tên bảng bảng
1.1. Thành phần hóa học của clinker
1.2. Thành phần của clinker
2.1. Thành phần hóa học xi măng (% theo khối lượng)
2.2. Thành phần khoáng xi măng (% theo khối lượng)
2.3. Thành phần hóa học của tro bay (Vũng Áng)
2.4. Phân loại hoạt tính của phụ gia theo độ hút vơi
2.5. Mẫu thí nghiệm
3.1. Cấp phối mẫu thí nghiệm
3.2. Khối lượng ba mẫu thí nghiệm cho cấp phối khơng có tro bay (M0)
3.3. Khối lượng ba mẫu thí nghiệm cho cấp phối có tro bay 10% (M10)

3.4. Khối lượng ba mẫu thí nghiệm cho cấp phối có tro bay 20% (M20)


5. Khối lượng ba mẫu hồ xi măng thí nghiệm với tỷ lệ N/XM là
29,7% (Ntc)
3.6. Khối lượng ba mẫu hồ xi măng thí nghiệm với tỷ lệ N/XM là
30,05% (N35)
3.7. Khối lượng ba mẫu hồ xi măng thí nghiệm với tỷ lệ N/XM là
30,10% (N40)

Trang
3
3
17
17
17
18
21
34
36
36
37
43
43
43


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số
hiệu

hình
1.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.

3.14.
3.15.

Tên hình
Vết nứt trên bề mặt bê tơng
Tro bay có dạng bột mịn rời rạc
Các hạt thủy tinh
Q trình đóng rắn của xi măng Portland
Ảnh vi cấu trúc của các sản phẩm hyđrat
Kích thước đặc trưng của các pha rắn và các dạng lỗ rỗng
Sơ đồ mô tả các loại nước liên quan đến CSH
Sơ đồ biểu thị các giai đoạn co ngót và kiểu co ngót
Co ngót biểu kiến (tự sinh) và co ngót hóa học (tuyệt đối)
Hệ thống máy nhiễu xạ
Chùm tia X
Hệ thống kính hiển vi điện tử quét
Dụng cụ thí nghiệm
Hệ thống thiết bị ACS-DUT đo co ngót
Mẫu khơng có tro bay
Vika xác định lượng nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết
Hệ thống máy nhiễu xạ
Giản đồ XRD, cấu trúc Tro bay Vũng Áng
Hệ thống kính hiển vi điện tử quét
Ảnh cấu trúc của Tro bay Vũng Áng
Kết quả thí nghiệm xác định độ dẻo tiêu chuẩn
Kết quả thí nghiệm xác định độ dẻo tiêu chuẩn
Kết quả thí nghiệm xác định độ dẻo tiêu chuẩn
Thiết bị được thiết kế dựa trên nguyên lý Archimedes và
phương pháp đo co ngót hóa học (Bouasker et al. 2008)
Bình thủy tinh mẫu thí nghiệm

Cân Bình thủy tinh chứa mẫu ở trạng thái khơ
Cân Bình thủy tinh chứa mẫu ngâm trong nước
Kết quả thay đổi khối lượng của ba lần đo trong 168 giờ
Kết quả co ngót hóa học của ba lần đo trong 168 giờ
Kết quả thay đổi khối lượng của ba lần đo trong 168 giờ
Kết quả co ngót hóa học của ba lần đo trong 168 giờ
3.16.

Trang

1
4
4
7
10
11
12
15
15
19
19
20
24
25
25
27
29
29
30
31

31
32
33
33
35
35
35
38
38
39
39


3.17.
3.18.
3.19.
3.20.
3.21.
3.22.
3.23.
3.24.
3.25.
3.26.
3.27.
3.28.

Kết quả thay đổi khối lượng của ba lần đo trong 168 giờ Kết
quả co ngót hóa học của ba lần đo trong 168 giờ

Kết quả khối lượng thay đổi khối lượng của các mẫu M0.TB,

M10.TB và M20.TB, đo trong 168 giờ
Kết quả co ngót hóa học của các mẫu M0.TB, M10.TB và
M20.TB, đo trong 168 giờ
Sơ đồ mô tả sức căng bề mặt của nước trong lỗ rỗng mao dẫn
Kết quả thay đổi khối lượng của ba lần đo trong 168 giờ
Kết quả co ngót hóa học của ba lần đo trong 168 giờ
Kết quả thay đổi khối lượng của ba lần đo trong 168 giờ
Kết quả co ngót hóa học của ba lần đo trong 168 giờ
Kết quả thay đổi khối lượng của ba lần đo trong 168 giờ
Kết quả co ngót hóa học của ba lần đo trong 168 giờ
Kết quả khối lượng thay đổi khối lượng của ba thành phần cấp
phối đo trong 168 giờ
Kết quả co ngót hóa học của các mẫu Mtc.TB, M35.TB và
M40.TB, đo trong 168 giờ

40
40
41
41
42
44
44
45
45
45
46
46
47

1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Bê tông là loại vật liệu được tiêu thụ nhiều thứ hai sau nước, lượng tiêu thụ bê
tông mỗi năm trên thế giới khoảng 10 tỷ m3, nó tương ứng mỗi người sử dụng khoảng
1.5 m3 bê tơng mỗi năm [1]. Bê tơng có mặt hầu hết ở các bộ phận của cơng trình hạ
tầng xây dựng: móng, tường chắn, sàn, trụ cầu, cầu tàu, cừ, đập bê tông,... Tuy nhiên,
trong thực tế việc sử dụng bê tơng trong xây dựng các cơng trình cũng còn thể hiện
nhiều hạn chế cần nghiên cứu và giải pháp khắc phục. Trong thực tế, hiện tượng nứt bề
mặt của bê tông sau vài giờ thi công xảy ra khá phổ biến. Đây là một vấn đề khá phức
tạp, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tính chất của hỗn hợp chất kết dính, phụ gia
(hóa học và khoáng), cốt liệu, thời tiết (độ ẩm, tốc độ gió, nhiệt độ), và q trình thi
cơng,...

a.Vết nứt trên bề mặt bê tông sớm

b.Vết nứt trên bề mặt bê tông đã có

tuổi (4 giờ sau khi đổ)

cường độ (sau 24 giờ sau khi đổ)

Hình 1. Vết nứt trên bề mặt bê tơng
Sự thay đổi thể tích của bê tơng sớm tuổi là kết quả của một q trình hóa lý
phức tạp. Sự thay đổi thể tích này thường được xem là cơ chế chính dẫn đến sự nứt của
vữa bê tông sớm tuổi dẫn đến sự mất độ bền của cơng trình bê tơng [2]. Ở thời điểm
rất sớm (very early age) và trong suốt quá trình ngưng kết, hai yếu tố quyết định trực
tiếp sự co ngót của chất kết dính trong điều kiện kín hay khơng trao đổi ẩm với môi
trường là sự giảm của lỗ rỗng mao dẫn và co ngót hóa học (chemical shrinkage). Nhìn
chung vữa bê tông sớm tuổi được bảo dưỡng tốt nên các hoạt động mao dẫn là khơng

đáng kể. Vì vậy, co ngót hóa học của vật liệu xi măng góp phần đáng kể vào s ự thay
đổi thể tích sớm của vữa bê tơng [3]. Để làm rõ sự co ngót hóa học cho hỗn hợp chất
kết dính trong q trình hyđrat của vữa bê tông sớm tuổi (ngay sau khi nhào trộn, thi
công vài giờ) và hiệu quả của tro bay.
Tro bay là loại phụ gia khống hoạt tính, do vậy hứa hẹn có khả năng làm giảm
sự co ngót hóa học cho hỗn hợp chất kết dính của vữa bê tơng sớm tuổi. Ngồi ra, tỷ lệ
nước trên xi măng cũng ảnh hưởng đến q trình thủy hóa của xi măng. Do vậy đề tài


2
sẽ nghiên cứu “ảnh hưởng t ỷ lệ nước trên xi măng và tro bay đến co ngót hóa học của
vữa bê tơng sớm tuổi” là sự cần thiết.
2.Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
- Đo được sự co ngót hóa học của vữa bê tơng sớm tuổi bằng thực nghiệm.
- Đánh giá được ảnh hưởng tỷ lệ nước trên xi măng và tro bay đến sự co
ngót
hóa học của vữa bê tông sớm tuổi.
3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: Vữa bê tông sớm tuổi.
- Phạm vi: Co ngót hóa học của vữa bê tơng sớm tuổi.
4.Phương pháp nghiên cứu
Cách tiếp cận: Kế thừa kết quả nghiên cứu trên thế giới về sự thay đổi thể tích
của vữa bê tông sớm tuổi và phương pháp đo đại lượng này.
- Phương pháp nghiên cứu: Phân tích lý thuyết kết hợp thí nghiệm.
5.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Kết quả của đề tài là cơ sở có tính khoa học để các đơn vị sản xuất bê tông xi
măng thương phẩm hoặc bê tông thủ công, tham khảo trong q trình tính tốn thiết kế
thành phần cấp phối bê tông khi sản xuất bê tông.
6. Bố cục đề
tài Mở đầu:

Chương 1: Tổng quan về ảnh hưởng tỷ lệ Nước trên Xi măng và Tro bay đến co ngót
hóa học của vữa bê tông sớm tuổi.
Chương 2: Xây dựng chương trình thí nghiệm để đo sự co ngót hóa học của vữa bê
tông sớm tuổi.
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Kết luận và kiến nghị


3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG TỶ LỆ NƯỚC TRÊN
XI MĂNG VÀ TRO BAY ĐẾN CO NGÓT HÓA HỌC
CỦA VỮA BÊ TƠNG SỚM TUỔI
1.1.

Q trình hyđrat của xi măng
1.1.1. Giới thiệu chung về xi măng và tro
bay a. Xi măng
Xi măng pooclăng là một nhóm chất kết dính thuỷ lực có khả năng đóng rắn và
ngưng kết khi phản ứng với nước. Đó là sản phẩm nhân tạo được nghiền mịn từ
clinker xi măng pooclăng, thạch cao, phụ gia.
Clinker xi măng pooclăng là sản phẩm ban đầu trong quá trình sản xuất xi măng
pooclăng. Clinker thường ở dạng hạt có đường kính 10 - 40mm, cấu trúc phức tạp (có
nhiều khoáng ở dạng tinh thể và một số khoáng ở dạng vơ định hình). Chất lượng của
Clinker phụ thuộc vào thành phần khống vật, hóa học và cơng nghệ sản xuất. Tính
chất của xi măng do chất lượng của Clinker quyết định.
Clinker pooclăng là sản phẩm ban đầu trong quá trình sản xuất xi măng
pooclăng.
Thành phần hóa học của clinker được trình bày ở bảng dưới đây.
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của clinker

Ngồi ra cịn có những tạp chất không mong muốn như MgO khoảng 1- 4%,
oxit kiềm 0.5- 3%...
Thành phần pha của clinker được trình bày ở bảng
sau. Bảng 1.2: Thành phần của clinker
Thành
phần
Tỷ lệ %
Alit (C3S): bao gồm 3CaO.SiO2 chiếm từ 45 - 60% trong clinker. Khoáng này
phản ứng nhanh với nước, tỏa nhiều nhiệt, cho sản phẩm đông rắn cao nhất sau 28
ngày. Đây là một pha quan trọng nhất của clinker.
Belit (C2S): bao gồm 2CaO.SiO2 chiếm 20 - 30% trong clinker. Khoáng này
phản ứng với nước tỏa ít nhiệt và cho sản phẩm có độ đông rắn chậm nhưng 28 ngày
cũng đạt được yêu cầu bằng alit.
Celit (C4AF): là khoáng chiếm 5 - 15% trong clinker, là khống cho phản ứng
tỏa ít nhiệt và cho sản phẩm ứng với độ đông rắn thấp.

C3S


4
Canxi aluminat (C3A): bao gồm 3CaO.Al2O3 chiếm 4 - 13%. Khoáng này
phản ứng nhanh với nước tỏa nhiều nhiệt. Cho sản phẩm phản ứng ban đầu đông rắn
nhanh nhưng sau đó lại chậm và kém alit.
b. Tro bay
Tro bay là một loại khống hoạt tính pozzolan (là một loại puzzolan nhân tạo
gồm SiO2, Al2O3, Fe2O3, chiếm khoảng 84%), dùng làm phụ gia cho chế tạo bê tông.
Tro bay là bụi khí thải dưới dạng hạt mịn thu được từ quá trình đốt cháy nhiên liệu
than đá trong các nhà máy nhiệt điện chạy bằng than, là phế thải thoát ra từ buồng đốt
qua ống khói nhà máy. Loại vật liệu này một thời đã được coi là rác thải, nhưng hiện

nay nó được coi là vật liệu có giá trị cao khi sử dụng kết hợp như là một phụ gia.
Vì vậy, tro bay có cỡ hạt mịn hơn xi măng, thành phần chính là: SiO 2, Al2O3,
CaO, MgO, SO3 …. Các đặc trưng quan trọng nhất trong việc sử dụng phụ gia là hàm
lượng cacbon phải thấp và SiO2 phải ở dạng bột mịn và rời rạc như Hình 1.1. Các chỉ
tiêu của tro bay nghiên cứu phù hợp với tro bay hoạt tính loại F dùng cho bê tơng, vữa
xây và xi măng theo Tiêu chuẩn TCVN 10302:2014.

Hình 1.1. Tro bay có dạng bột mịn rời rạc.
Tro bay là một vật liệu rất mịn (siêu mịn) chủ yếu là các hạt thủy tinh nhỏ hình
cầu trịn như Hình 1.2, độ lọt sàn từ 0.05 - 50 nanomet (1 nanomet = 1x10 - 9m), tỉ
2

diện bề mặt tương đối lớn 300 - 500 m /kg.

Hình 1.2. Các hạt thủy tinh.


5
Ưu điểm của việc sử dụng tro bay:
Do kĩ thuật nghiền siêu mịn, mà lấp đầy các lỗ rỗng mao quản làm tăng độ
chắc đặc cho đá xi măng.

xi

- Khả năng hoạt tính của phụ gia đã làm giảm lượng Ca(OH)2 dễ hịa tan
trong
măng và tạo thành gel C-S-H có khả năng rắn chắc:
2SiO2 + 3Ca(OH)2 = 3CaO.2SiO2.3H2O
-

- Khắc phục đáng kể hiện tượng xâm thực của môi trường nước biển chứa Cl
ăn mòn mạnh cốt thép và gây phá hủy cơng trình.
Làm phụ gia bê tơng sẽ làm tăng cường độ bê tông lên từ 1,5 - 2 lần; làm tăng
độ nhớt của vữa giúp bê tông chui vào các khe lỗ rỗng dễ dàng; “khử vôi tự do CaO”
trong xi măng (khoảng 6%) là thành phần gây “nổ” làm giảm chất lượng bê tông trong
môi trường nước.
Làm phụ gia sản xuất xi măng bền sulfat cho xây dựng cơng trình ở các vùng
nước lợ, nước mặn, đồng muối, cơng trình biển đảo. Nó là phụ gia cho bê tơng tự lèn
đối với cơng trình địi hỏi chịu lực cao. Với vữa trát tường, nó có thể thay thế 30 - 35%
xi
măng, tạo bề mặt mịn, có khả chống thấm tốt.
Đặc biệt là trong công nghệ bê tông đầm lăn “không thể thiếu phụ gia tro
bay”, đổ những khối bê tơng cực lớn ở các cơng trình thủy điện, khi có phụ gia tro bay,
ta có thể đổ bê tông gián đoạn mà không phải đổ liên tục như bê tơng t hường. Nó
khống chế nhiệt độ ban đầu, giảm ứng suất nhiệt trong khối bê tông, tăng độ bền, kéo
dài tuổi thọ cơng trình, giá thành có thể rẻ hơn đến 30%, giảm 10% nước trộn bê tông.
1.1.2. Phản ứng thủy hóa (Hyđrat) của xi măng
Nhiều nghiên cứu về quá trình hyđrat của xi măng Portland, từ các nghiên cứu
của Mounanga et al. [2], Mindess [3], Tazawa et al. [4] và Holt [5] đã tóm tắt ngắn gọn
sự hyđrat của xi măng Portland có trộn chất hoạt hóa thạch cao (CaSO 4.2H2O) qua các
phương trình hóa học sau [6]:
- Beltzung và Wittmann [7] chỉ ra rằng khi nhào trộn xi măng với nước,
thạch
cao khan (CaSO4.0,5H2O: CŜH1/2) có trong thạch cao sẽ tác dụng ngay với nước trong
những phút đầu tiên để tạo thành thạch cao:
CŜH1/2 + 1,5H → CŜH2
Khoáng alit (C3S) và bêlit (C2S) tác dụng ngay khi tiếp xúc với nước (bêlit tác
dụng chậm hơn) tạo thành các gen calcium silicate hydrate (C-S-H) và tinh thể
porlandite (CH). C-S-H hình thành trên bề mặt của các hạt C 3S, C2S hay C-S-H hình
thành trước đó, tỷ lượng của C-S-H phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ, tỷ lệ nước và xi

măng, chất bẩn chứa trong C 3S và C2S. Đến nay, các nhà nghiên cứu đồng thuận với
kết quả nghiên cứu của Young và Hansen [8], theo đó dạng trung bình của C-S-H non
tuổi là C1,7SH4. Cịn tinh thể CH hình thành và phát triển trong khơng gian lỗ rỗng
mao dẫn.
C3S + 5,3H → C1,7SH4 + 1,3CH


6
C2S + 4,3H → C1,7SH4 + 0,3CH
Celit (C3A) phản ứng rất nhanh ngay khi gặp nước làm cho xi măng khơ sớm.
Do đó, để làm chậm q trình ngưng kết, khi sản xuất xi măng thường thêm một lượng
3÷5% thạch cao, nó đóng vai trị là chất hoạt hóa cho xi măng. C 3A tác dụng với
sulfate (trong thạch cao) và nước tạo thành ettringite (C6AŜ3H32: AFt):
C3A + 3CŜH2 + 26H → C6AŜ3H32
Nếu sulfate không đủ để tác dụng với C3A thì ettringite vừa hình thành sẽ tác
dụng với C3A tạo thành monosulfoaluminate (C 4AŜH12: AFm):
C6AŜ3H32 + 2C3A + 4H → 3C4AŜH12
Nếu ettringite đã tác dụng hết mà vẫn còn C 3A, thì C3A sẽ tác dụng với nước
tạo thành hydrogarnet theo phương trình:
C3A + 6H → C3AH6
Tetracanxi-Alumino-Ferit (C4AF) có cơ chế phản ứng giống như C3A nhưng
với tốc độ phản ứng chậm hơn:
C3AF + 3CŜH2 + 30H → C6AŜ3H32 + 2CH + FH3
C6AŜ3H32 + 2C4AF + 12H → C4AŜH12 + 2CH + FH3
(ký hiệu: C: CaO, S: SiO2, H: H2O, A: Al2O3, F: Fe2O3, Ŝ: SO3)
1.1.3. Quá trình rắn chắc của hồ (vữa) xi măng
Quá trình hình thành cấu trúc của hồ xi măng, hồ xi măng tạo thành sau khi
nhào trộn xi măng với nước là loại huyền phù đặc của nước. Trước khi tạo hình hỗn
hợp bê tơng và bắt đầu đơng kết, hồ xi măng có cấu trúc ngưng tụ. Trong đó những hạt
rắn hút nhau bằng lực Vanđecvan và liên kết với nhau bằng lớp vỏ hyđrat. Cấu trúc này

sẽ bị phá huỷ khi có lực cơ học tác dụng (nhào, trộn, rung…) nó trở thành chất lỏng
nhớt, dễ tạo hình. Việc chuyển hồ sang trạng thái chảy mang đặc trưng xúc biến, có
nghĩa là khi loại bỏ tác dụng của lực cơ học thì liên kết cấu trúc trong hệ lại được phục
hồi. Tính chất cơ học - cấu trúc của hồ xi măng tăng theo mức độ thuỷ hố xi măng.
Ví dụ ứng suất trượt của hồ xi măng đo được sau khi nhào trộn là 0,1kG/cm2,
khi bắt đầu đông kết tăng lên 15 lần (1,5 kG/cm2), cịn khi kết thúc đơng kết lên 50 lần
(5kG/cm2). Như vậy, hồ xi măng có khả năng thay đổi nhanh tính lưu biến trong
khoảng 1 ÷ 2 giờ.
Sự hình thành cấu trúc của hồ xi măng và cường độ của nó xảy ra như sau:
Những phân tố cấu trúc đầu tiên được hình thành sau khi nhào trộn xi măng với nước
là etringit, hyđroxit canxi và các sợi gen CSH. Etringit dạng lăng trụ lục giác được tạo
thành sau 2 phút, còn mầm tinh thể Ca(OH) 2 xuất hiện sau vài giờ. Phần gen của
hyđrosilicat canxi đầu tiên ở dạng “bó”. Những lớp gen mỏng tạo thành xen giữa các
tinh thể Ca(OH)2 làm đặc chắc thêm hồ xi măng.


7
Đến cuối giai đoạn đông kết cấu trúc cơ bản của hồ xi măng được hình thành
làm cho nó biến đổi thành đá xi măng.

Chú thích:
+
+
+
+
+
+
+
+

Dormant period: Giai đoạn hịa tan hay giai đoạn ngủ
Initial setting time: Thời điểm bắt đầu ngưng kết
Final setting time: Thời điểm kết thúc ngưng kết
Hydration products: Sản phẩm hyđrat
Setting: Ngưng kết
Hardening: Rắn chắc
Cement: Xi măng
Capillary pores: Lỗ rỗng mao dẫn
Hình 1.3. Q trình đóng rắn của xi măng portland
Quá trình rắn chắc của xi măng, khi xi măng rắn chắc, các quá trình vật lý và
hoá lý phức tạp đi kèm theo các phản ứng hố học có một ý nghĩa rất lớn và tạo ra sự


8
biến đổi tổng hợp, khiến cho xi măng khi nhào trộn với nước, lúc đầu chỉ là hồ dẻo và
sau biến thành đá cứng có cường độ. Tất cả các q trình tác dụng tương hỗ của từng
khống với nước để tạo ra những sản phẩm mới xảy ra đồng thời, xen kẽ và ảnh hưởng
lẫn nhau. Các sản phẩm mới cũng có thể tác dụng tương hỗ với nhau và với các
khống khác của clinke để hình thành những liên kết mới. Do đó hồ xi măng là một hệ
rất phức tạp cả về cấu trúc thành phần cũng như s ự biến đổi. Để giải thích q trình
rắn chắc người ta thường dùng thuyết của Soroka [9]. Theo thuyết này, quá trình rắn
chắc của xi măng portland được chia làm 3 giai đoạn như Hình 1.3. [10].
Giai đoạn hòa tan (Dormancy): Khi nhào trộn xi măng với nước (addition of
water) các thành phần khoáng của xi măng sẽ tác dụng với nước ngay trên bề mặt hạt
xi măng. Những sản phẩm mới tan được (CH, C3AH6) sẽ tan ra. Nhưng vì độ tan của
nó khơng lớn và lượng nước có hạn nên dung dịch nhanh chóng trở nên q bão hịa.
Giai đoạn hóa keo (Setting): Trong dung dịch quá bão hòa, các sản phẩm CH
và C3AH6 mới tạo thành sẽ không tan nữa mà tồn tại ở trạng thái keo. Cịn các sản
phẩm CSH, AFt, AFm vốn khơng tan nên vẫn tồn tại ở thể keo phân tán. Nước vẫn tiếp
tục mất đi (bay hơi, phản ứng với xi măng), các sản phẩm mới tiếp tục tạo thành, tỉ lệ

rắn trên lỏng ngày một tăng, hỗn hợp mất dần tính dẻo, các sản phẩm ở thể keo liên kết
với nhau thành thể ngưng keo.
Giai đoạn kết tinh (Hardening): Nước ở thể ngưng keo vẫn tiếp tục mất đi, các
sản phẩm mới ngày càng nhiều. Chúng kết tinh lại thành tinh thể rồi chuyển sang thể
liên tinh làm cho cả hệ thơng hóa cứng và cường độ tăng.
1.2. Cấu trúc hồ (vữa) xi măng
Sau quá trình hyđrat hồ xi măng sẽ chuyển thành đá xi măng, đá xi măng gồm
có ba pha chính: pha rắn, pha lỗ rỗng và pha nước.
Pha rắn: Dựa vào kỹ thuật phân tích bằng kính hiển vi điện tử (Scanning Electron
Microscope: SEM), pha rắn của đá xi măng có bốn loại chính gồm: Calcium silicate
hydrate (CSH), Calcium hydroxide (CH), Calcium sulfoaluminates hydrates (C 6AŜ3H32:
AFt, C4AŜH12: AFm) và xi măng chưa hyđrat (unhydrated clinker grains).
+
Calcium silicate hydrate (CSH): chiếm khoảng 50% - 60% tổng thể tích pha
rắn khi xi măng bị hyđrat hồn tồn, do vậy CSH là sản hyđrat quan trọng nhất quyết
định tính chất của đá xi măng; tỷ số C/S thay đổi từ 1.5-2 và lượng nước cấu trúc thậm
chí cịn thay đổi nhiều hơn. Hình thái học của CSH cũng thay đổi từ tinh thể dạng sợi
kém bền đến liên kết đan xen dạng tổ ong trên ơ lưới như Hình 1.4. c, d, f.


9

a

b

c

d

e

f

CH


10

g

l
m
Hình 1.4. Ảnh vi cấu trúc của các sản phẩm hyđrat [10], [11]
+
Calcium hydroxide (CH): tinh thể CH cịn có tên gọi khác là portlandite
chiếm khoảng 20% - 25% tổng thể tích pha rắn. CH có xu hướng hình thành các tinh
thể lớn có dạng các lăng trụ sáu cạnh riêng biệt như Hình 1.4. c, e. So với CSH thì CH
tham gia vào phát triển cường độ hạn chế hơn do diện tích bề mặt của nó nhỏ hơn đáng
kể so với CSH.
+
Calcium sulfoaluminates hydrates: chiếm khoảng 15% - 20% tổng thể tích
pha rắn vì vậy nó chỉ đóng vai trò thứ yếu trong việc quyết định cấu trúc của đá xi
măng. Tùy theo hàm lượng của sulfate và C3A/C4AF mà trong đá xi măng có thể tồn
tại AFt (tinh thể lăng trụ hình kim như Hình 1.4.g) hoặc AFm (tinh thể dạng tấm sáu
cạnh như Hình 1.4.h) hoặc hydrogarnet như Hình 1.4.l. Sự có mặt của AFm trong đá xi
măng làm cho bê tông giảm độ bền do tấn công sun phát. Cần lưu ý rằng và AFt và
AFm chứa một lượng nhỏ sắt, chất có thể thay thế cho các iôn alumimum trong cấu
trúc tinh thể.
+

Unhydrated clinker grains: với cơng nghệ nghiền hiện nay, đường kính của
các hạt xi măng portland thay đổi từ 1m đến 50m. Tùy thuộc vào sự phân bố kích


11
thước của hạt xi măng và mức độ hyđrát sẽ quyết định số lượng cũng như đường kính
các hạt xi măng chưa bị hyđrát, thậm chí các hạt xi măng vẫn được tìm thấy trong đá
xi măng sau một thời gian dài sau khi trộn với nước. Theo quá trình hyđrát thì đầu tiên
các hạt xi măng nhỏ hơn sẽ bị hyđrát và biến mất, đồng thời sau đó các hạt xi măng
lớn hơn sẽ bị hyđrat trở thành các hạt xi măng nhỏ hơn (quá trình hyđrát diễn ra xung
quanh các hạt xi măng, sản phẩm hyđrát hình thành tạo thành lớp áo bao quanh các hạt
xi măng). Về hình thái học thì các hạt xi măng chưa hyđrát gần như giống với hạt xi
măng gốc như Hình 1.4.m.
Pha lỗ rỗng (voids in the hydrated cement): Cùng với pha rắn, đá xi măng
chứa một số dạng lỗ rỗng, nhân tố ảnh hưởng rất quan trọng đến tính chất của đá xi
măng. Kích thước đặc trưng của các loại lỗ rỗng và của các pha rắn được thể hiện như
Hình 1.5.

Hình 1.5. Kích thước đặc trưng của các pha rắn và các dạng lỗ rỗng [11]
+
Khoảng cách giữa các lớp (tấm, thớ) CSH (interlayer space in CSH): Powers
cho rằng độ rỗng giữa các lớp CSH là 18 Å và loại lỗ rỗng này chiếm khoảng 28%
tổng lỗ rỗng trong pha rắn của CSH; Tuy nhiên, Feldman và Sereda cho rằng khoảng
rộng này thay đổi từ 5 Å ÷ 25 Å. Với kích thước khe rỗng này sẽ khơng có ảnh hưởng
tiêu cực đến cường độ và tính thấm của đá xi măng. Tuy nhiên, nước trong các lỗ rỗng
nhỏ này có thể được giữ lại nhờ liên kết hyđro và nó có thể bị đào thải trong một số
điều kiện nào đó sẽ góp phần gây ra co ngót khơ và từ biến [11].
+
Lỗ rỗng mao dẫn (capillary voids): lỗ rỗng mao dẫn đại diện cho không gian
lỗ rỗng không thể bị lấp đầy bởi các thành phần của các pha rắn trong đá xi măng. Đối

với đá xi măng được hyđrat tốt với tỷ lệ nước trên xi măng thấp thì lỗ rỗng mao dẫn có
thể thay đổi từ 10 nm ÷ 50 nm; khi tỷ lệ nước trên xi măng lớn và mức độ hyđrat của
xi măng chưa nhiều (sớm tuổi) thì kích thước lỗ rỗng mao dẫn có thể thay đổi từ 3 m
÷ 5m. Các kết quả nghiên cứu cho rằng sự phân bố của kích thước lỗ rỗng mao dẫn
chứ không phải tổng lỗ rỗng mao dẫn chính là yếu tố để đánh giá đặc trưng của đá xi
măng. Đối lỗ rỗng mao dẫn lớn hơn 50nm được xem là loại macropores và có ảnh
hưởng quan trọng đến cường độ và độ thấm nước của đá xi măng. Trong khi đó độ


12
rỗng mao dẫn nhỏ hơn 50nm được xem là loại lỗ rỗng micropores đóng vai trị quan
trọng đối với co ngót khơ và từ biến.
+
Lỗ rỗng khơng khí (air voids): Trong khi hình dạng của lỗ rỗng mao dẫn
khơng có qui cách thì lỗ rỗng khơng khí nhìn chung có dạng hình cầu. Một lượng nhỏ
lỗ rỗng khơng khí được hút vào trong q trình trộn bê tơng (lỗ rỗng cuốn khí), ngồi
ra trong một số trường hợp bê tơng có dùng phụ gia để tạo lỗ rỗng khơng khí (lỗ rỗng
có thể đạt đến 3mm). Lỗ rỗng cuốn khí thường thay đổi từ 50m ÷ 200m. Cả hai loại
lỗ rỗng khí này đều lớn hơn lỗ rỗng mao dẫn do đó nó ảnh hưởng tiêu cực đến đặc
trưng cường độ của đá xi măng.

Hình 1.6. Sơ đồ mơ tả các loại nước liên quan đến CSH [11]
Pha nước (water in the hydrated cement): Tùy thuộc vào độ ẩm môi trường và
độ rỗng mà trong đá xi măng có khả năng giữ lại một lượng nước đáng kể và nó tồn tại
dưới các dạng nước mao dẫn, nước hút bám, nước trong gen lỗ rỗng và nước liên kết
hóa học [11].
+ Nước mao dẫn (capillary water): Đây là nước cư trú trong lỗ rỗng lớn hơn
khoảng 50 Å. Dựa trên quan điểm về ảnh hưởng của loại nước này đến tính chất của đá
xi măng, nó có thể được chia thành hai loại: nước trong các khoảng trống lớn hơn
khoảng > 50 nm (0,05 μm), có thể được gọi là nước tự do (vì việc loại bỏ nó khơng

làm thay đổi thể tích) và nước được giữ bởi sức căng mao dẫn trong các mao mạch nhỏ
(5 đến 50 nm), việc loại bỏ chúng có thể gây co ngót khơ cho vật liệu.
+ Nước hút bám (adsorbed water): Đây là nước gần bề mặt rắn. Dưới ảnh
hưởng của lực hấp dẫn, các phân tử nước được hấp thụ vật lý lên bề mặt của chất rắn.
Nó được cho là có thể chứa đến sáu lớp phân tử nước (15 Å) có thể được giữ bằng liên


13
kết hyđro. Bởi vì năng lượng liên kết của các phân tử nước riêng lẻ giảm dần từ
khoảng cách từ bề mặt rắn, một phần lớn nước bị hấp thụ có thể bị mất khi đá xi măng
bị khơ (30% độ ẩm tương đối). Sự mất nước bị hấp thụ là nguyên nhân gây co ngót đá
xi
măng.
+
Nước trong gen lỗ rỗng (interlayer water): Đây là nước liên quan đến cấu trúc
CSH. Nó được cho rằng một lớp nước đơn phân tử giữa các lớp của CSH bị giữ chặt
bởi liên kết hyđro. Nước trong gen lỗ rỗng chỉ bị mất khi khô mạnh (độ ẩm tương đối
dưới 11%). Cấu trúc C-S-H co ngót đáng kể đáng kể khi nước giữa lớp bị mất như
Hình 1.6.
+
Nước liên kết hóa học (chemically combined water): Loại nước này được kết
hợp trong các sản phẩm hyđrat hóa, nó là một phần của pha rắn. Do vậy, dựa vào loại
nước này có thể xác định được mức độ hydrat của xi măng.
1.3. Sự phát triển về cấu trúc lỗ rỗng
- Các hạt xi măng khi thuỷ hoá bao quanh các hạt là lớp nước và q trình thủy
hố thực hiện dần từ ngồi hạt vào bên trong ngay tức khắc tạo lớp màng kết dính bao
quanh hạt xi măng mà bản chất là liên kết ion giữa phần tử hỗn hợp xi măng và phân
tử nước, lớp màng này dày theo thời gian thủy hoá và ngồi nó là lớp nước tự do. Tuy
nhiên, lớp màng liên kết này lại cản trở sự thâm nhập của nước và cùng với thời gian
tính linh động của các phân tử nước và xi măng giảm dần do vậy làm giảm dần tốc độ

thủy hoá. Lớp liên kết hạt xi măng - nước dầy dần cùng với nó, lớp nước tự do bao
ngoài hạt xi măng mỏng dần, thêm vào đó sự linh động của các hạt xi măng, phần do
màng nước gây tính nhớt cho các hạt (có thể tính nhớt này được bổ sung do tác động
của phụ gia), phần do tác động của việc trộn hay tác động cơ học có điều kiện gần
nhau dần dần hình thành liên kết và xố bỏ ranh giới giữa các hạt xi măng. Màng liên
kết xi măng nước bao quanh các hạt cốt liệu nhỏ và kéo chúng vào hình thành cấu trúc
hồ kết dính vữa xi măng.
- Các hạt xi măng liên kết với nước (loại liên kết ion) tạo nên lớp dính (bao
quanh hạt và dày theo tiến trình thủy hố) làm cơ sở để liên kết các hạt xi măng với
nhau (liên kết 12 cơ học) xoá bỏ ranh giới các hạt và đồng thời chúng còn liên kết cơ
học với cốt liệu nhỏ (cát) tạo nên cấu trúc con vữa xi măng liên kết cấu kết dần và tạo
nên cấu trúc ổn định có tính chất cơ lý. Nhưng phản ứng thuỷ hố vẫn tiếp tục xảy ra,
do vậy trong cấu trúc vẫn tồn tại bộ phận lõi hạt là khối xi măng khan và không gian,
giữa các hạt xi măng liên kết là khoảng rỗng có chứa nước.
- Các yếu tố tham gian vào cấu trúc:
Vai trị của hạt cát: Mới nhìn có thể nghĩ sự tham gia của hạt cát là thừa, nhưng
nó lại có vai trị hết sức quan trọng trong phần tăng cường ổn định không gian của các
hạt xi măng liên kết, nó có tác dụng như chất hoạt tính tăng cường sự linh động của
các hạt xi măng và phần tử nước kích thích q trình thuỷ hố, đồng thời dưới tác động
của cơ học và sự linh động của bản thân trong dung dịch huyền phù (giai đoạn


14
nước liên kết keo giữa các hạt xi măng) làm giảm bớt sự cản trở của màng liên kết xi
măng nước tạo cho sự thâm nhập của phân tử nước vào bên trong hạt để thủy hố tiếp.
Do đó tác dụng cuối cùng là giảm lượng lỗ rỗng trong cấu trúc, tăng độ bền, khả năng
chịu lực của cấu trúc.
- Các hạt xi măng thủy hố:
Tuy rằng lực dính kết các hạt xi măng tuỳ thuộc phần lớn vào loại xi măng
(hàm lượng các thành phần trong xi măng), nhưng mức độ linh động của các hạt xi

măng - nước phá vỡ thế cân bằng tạm thời làm cho các hạt xít nhau hơn tạo nên thế
cân bằng ổn định hơn và giảm các lỗ rỗng, lực dính các hạt cũng cao hơn. Th ời điểm
và khoảng thời gian tác động cơ học có ảnh hưởng tới lực dính này. Ngồi ra tốc độ,
mức độ phản ứng thuỷ hố ảnh hưởng tới hàm lượng hạt xi măng được thủy hoá, mong
muốn hết thời gian bảo dưỡng bê tông hoặc thời gian bắt đầu chịu lực thì hàm lượng xi
măng trong lõi hạt xi măng chưa được thủy hoá là nhỏ nhất.
Đá xi măng ln có các lỗ rỗng (chiếm từ 2 - 30% tùy thuộc vào chất lượng vữa
xi măng). Kích thước các lỗ rỗng tùy thuộc vào tỷ lệ nước trên xi măng, phương pháp
thi công, sử dụng phụ gia, chất lượng xi măng.
- Có thể phân chia lỗ rỗng theo kích thước của đá xi măng như sau:
+ Lỗ rỗng lớn: có kích thước lớn hơn 100µm.
+ Lỗ rỗng vừa: có kích thước từ 1.6 – 100µm.
+ Lỗ rỗng nhỏ: có kích thước từ 0.6 – 106µm.
+ Lỗ rỗng siêu nhỏ: có kích thước nhỏ hơn 0.6µm.
+ Lỗ rỗng có ảnh hưởng của chúng tới tính chất của đá xi măng.
+
Lỗ rỗng có đường kính ≈ 2µm liên quan đến sự khuếch tán, xâm thực của các
2ion như Cl , SO4 … làm ảnh hưởng đến độ bền vững của cơng trình.
+
Lỗ rỗng từ vài chục đến vài trăm µm liên quan đến sự thấm nước và thấm
khí của cơng trình.
- Có hai loại lỗ rỗng đá xi măng: lỗ rỗng kín và lỗ rỗng hở.
+
Lỗ rỗng kín không nối với mao quản chỉ ảnh hưởng đến cường độ của đá mà
khơng ảnh hưởng tới tính chống thấm của đá xi măng.
+
Lỗ rỗng hở làm ảnh hưởng tới tính chống thấm của đá xi măng, để giảm bớt
tính thấm của cơng trình cần phải có kĩ thuật tốt cũng như phải sử dụng một số loại
phụ gia đặc biệt để giảm tỷ lệ nước trên xi măng, giảm tỷ lệ lỗ trống, mao quản trong
đá xi măng. Đây cũng là m ột yếu tố để tăng cường độ của đá xi măng.

1.4. Định nghĩa về co ngót hóa học
Sự co ngót hóa học của vữa bê tơng diễn ra theo hai giai đoạn riêng biệt: sớm
và muộn. Giai đoạn ban đầu (sớm) thường được định nghĩa là ngày đầu tiên, trong khi
bê tông bắt đầu ngưng kết và bắt đầu đông cứng. Giai đoạn muộn thường định nghĩa
xảy ra sau 24 giờ. Trong hai giai đoạn đoạn này gồm các dạng co ngót như: co ngót


15
khơ, co ngót tự sinh, co ngót nhiệt, co ngót do carbonat. Hai giai đoạn co ngót cũng
như các dạng co ngót được Holt thể hiện như Hình 1.7 [5].

Hình 1.7. Sơ đồ biểu thị các giai đoạn co ngót và kiểu co ngót [5]
Co ngót hóa học được định nghĩa là sự giảm thể tích tuyệt đối (absolute
volume) của hồ xi măng do sự thay đổi về hóa - lý xảy ra trong suốt quá trình hyđrat
của xi măng như Hình 1.8, có nghĩa là tổng thể tích của các pha lỏng và pha rắn sau
hyđrat là nhỏ hơn thể tích ban đầu của xi măng và nước.

Hình 1.8. Co ngót biểu kiến (tự sinh) và co ngót hóa học (tuyệt đối) [12]
1.5. Nguyên nhân của co ngót hóa học – kết luận chương 1
Trong quá trình rắn chắc thường phát sinh biến dạng thể tích: nở ra trong nước
(trước hyđrat) và co lại (sau hyđrat) trong mọi điều kiện (trong nước; hiếm khí hoặc
khơng khí, minh họa ở Hình 1.8. Về giá trị tuyệt đối độ co lớn hơn nở 10 lần, ở một
giới hạn nào đó, độ nở có thể làm tốt hơn cấu trúc của bêtơng, hiện tượng co ngót ln
ln kéo theo những hậu quả xấu.
Ngun nhân co ngót hóa học của vữa bê tơng, trước hết là sự mất nước trong
các gen xi măng. Cấu trúc gen bao gồm những mầm tinh thể đá xi măng nối với nhau
thành một chuỗi. Trong đó bản thân mầm tinh thể lại được bọc bằng một lớp nước liên
kết. Nhiều chuỗi liên kết lại thành một mạng lưới không gian, mắt lưới chứa đầy nước.
Sự mất nước làm cho các mầm tinh thể xích lại gần nhau và đồng thời các gen cùng
dịch chuyển làm cho bê tơng bị co rút lại. Q trình cacbonat hố hiđroxit trong đá xi

măng cũng là nguyên nhân gây ra co ngót, co ngót cịn là hậu quả của việc giảm thể