(ximang.vn) Các lý do thay thế clinker bằng các nguyên liệu kết dính phụ trợ (SCM) đã được biết đến. Tuy nhiên, xỉ lò cao dạng hạt, puzzolan tự nhiên, tro bay đạt chất lượng và các SCM khác nữa có nguồn cung hạn chế; tổng mức thay thế tiềm năng cho clinker sản xuất trên toàn cầu đạt dưới 30%. Đá vôi đang ngày càng được sử dụng nhiều như là một thành phần trong xi măng portland đá vôi.Trong bài viết này sẽ giới thiệu một loại phụ gia làm gia tăng khả năng nghiền và hiệu quả nghiền.
>> Phụ gia trợ nghiền cho xi măng portland đá vôi (PLC) - (P1)
5. Các đặc tính độ chảy của bột
![]()
Việc hiểu rõ các đặc tính của PLC sẽ đòi hỏi phải có một thiết bị thử nghiệm đo lường để xác định rõ các đặc tính vật lý. Thiết bị thử nghiệm cắt vòng cung cấp các kết quả đo lường xác định các đặc tính độ chảy hữu ích cho việc phát triển các loại xi măng mới và thiết kế các silo chứa. Trong thiết bị thử nghiệm cắt vòng, mẫu xi măng được đựng trong một khoang cắt hình khuyên (xem Hình 5). Tải trọng thẳng đứng F được áp dụng qua một thanh chịu tải mỏng ở trên nắp đậy. Để cắt mẫu, khoang cắt quay xung quanh nắp đậy (hướng ω) và mô-men cần thiết cho việc cắt được xác định từ các lực F1 và F2 tác động ở các thanh được gắn cố định vào một dầm chịu tải.
Tỷ lệ ứng suất cố kết với giới hạn chảy tự do được sử dụng để mô tả dòng chảy theo số lượng. Số lượng dòng chảy càng lớn (FFC), khả năng chảy của bột càng cao.
![]()
Rõ ràng là có thể điều chỉnh khả năng chảy của bột PLC bằng các phụ gia xi măng có chứa polycarrboyxlate ether (PCE) là một phần trong công thức mới (Hình 6). Cần cẩn trọng khi tiến hành hiệu chuẩn định lượng. Vì các PCE là các chất phân tán rất mạnh, khả năng chảy của bột có thể trở nên quá cao, với các hậu quả tiêu cực ví dụ như khi cần vận chuyển xi măng trên các băng tải nghiêng. Tải trọng bụi ở trạm nghiền hoặc năng suất của các túi bộ lọc có thể là một yếu tố hạn chế khác. Hàm lượng PCE trong công thức của SikaGrind có thể được điều chỉnh hợp lý để tối ưu hóa các đặc tính dòng chảy.
6. Độ bền
Chủng loại xi măng có thể gây ảnh hưởng tới độ bền của bê tông có và không có cốt thép. Các vấn đề chính là các tác động của môi trường và phản ứng kiềm-silic. Các tác động môi trường được phân loại trong EN 2006-1 theo các cách thức ăn mòn sau:
• XC: Ăn mòn do carbonat hóa;
• XS: Ăn mòn do clo-rua (nước biển); XD: Ăn mòn do clo-rua (khử băng); XF: Xâm thực đóng băng – rã đông;
• XA: Các môi trường hóa học xâm thực (ví dụ, sulfate).
CEM II/A-LL được sử dụng ở hầu hết các quốc gia Châu Âu cho tất cả các môi trường ăn mòn ngoại trừ XA. CEM II/B-LL đang ngày càng được sử dụng nhiều và ngày càng có nhiều nhà sản xuất xi măng đạt được sự chấp nhận đối với loại xi măng này trong tất cả các môi trường ăn mòn ngoại trừ XA.
Theo Đặc tính kỹ thuật Tiêu chuẩn của các loại xi măng hỗn hợp thủy lực ASTM C595/C595M-15, xi măng Loại IL duy nhất không được phép sử dụng làm xi măng bền sulfate trung bình (MS) hoặc cao (HS).
Hiệp hội các nhà sản xuất xi măng Đức đã triển khai một dự án nghiên cứu nhằm mục đích xác định các ảnh hưởng của phân phối cỡ hạt tới các đặc tính của các loại xi măng có chứa đá vôi và các loại bê tông được sản xuất ra có sử dụng chúng.
![]()
Một nhà máy xi măng đã sản xuất ra bốn loại PLC có các thành phần giống nhau trong một máy nghiền bi bằng cách nghiền lẫn. Toàn bộ các xi măng này đều chứa 30% hàm lượng đá vôi. Các thông số của máy nghiền và máy phân ly đã được điều chỉnh để sản xuất ra các tỷ diện bề mặt xi măng khác nhau (Blaine). Một hỗn hợp bê tông cùng cấp phối (xi măng = 300kg/m3, N/x = 0,60) đã được sử dụng để tạo ra các khối lập phương sẽ được thử nghiệm đông lạnh – rã đông theo CEN/TS 12390-9. Bê tông phải có độ tổn thất trọng lượng nhỏ hơn 10% sau 100 chu trình để đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn. Cho dù các mẫu xi măng số 1 và 2 có tỷ diện bề mặt cao hơn đáng kể theo Blaine, nhưng chúng không đáp ứng được yêu cầu, trái lại mẫu xi măng số 4 có độ mịn Blaine thấp hơn lại đạt được mục tiêu đặt ra. Kết luận: Mức thang tỷ lệ không tương ứng với Blaine, nhưng phân phối cỡ hạt clinker và đá vôi là quan trọng.
![]()
Đóng góp của SikaGrind vào độ bền là gì? SikaGrind được chế tạo riêng cho PLC là phụ gia trợ nghiền rất hiệu quả. Xu hướng đá vôi kết tụ đã giảm đi rất nhiều nhờ SikaGrind, do đó phần đá vôi trong phần hạt rất mịn đã giảm đi nhưng độ mịn của clinker lại tăng lên. Theo cách này, SikaGrind hỗ trợ giảm bớt độ xốp rỗng và sự phát tán clo-rua là một yếu tố quan trọng để phòng tránh được sự ăn rỗ bề mặt (Hình 8). Bên cạnh đó, phụ gia trợ nghiền hiệu quả SikaGrind cho PLC cải thiện tính công tác của bê tông – một tác động tích cực nữa tới độ bền vì nó tránh được sự hình thành, ví dụ, các kết cấu dạng tổ ong trong bê tông.
7. Giải pháp với SikaGrind LS
![]()
Giải pháp SikaGrind LlLS là để bù đắp cho sự suy giảm cường độ bằng các phụ gia trợ nghiền đến mức có thể và để gia tăng thêm tiết diện bề mặt. Các tác động sau cùng của tỷ diện bề mặt lớn hơn tới năng suất, độ chảy của bột hoặc tính công tác đã được giảm bớt nhờ sử dụng SikaGrind LS.
8. Tóm lại
Kinh nghiệm thực tế và các kết quả nghiên cứu đạt được phù hợp với xu hướng hiện tại đối với xi măng portland đá vôi. Các khía cạnh về sinh thái và kinh tế khiến cho đá vôi trở thành nguyên liệu kết dính phụ được quan tâm nhiều nhất. Với một hàm lượng nhất định của đá vôi, ảnh hưởng tích cực của nó sẽ đạt được và độ bền cơ học, độ chảy của bột xi măng cũng như độ bền và tính công tác của bê tông không bị ảnh hưởng.
Các phụ gia xi măng có thể giúp khắc phục được các vấn đề này, nhưng lợi ích của các chất trợ nghiền bị hạn chế. Hiệu quả các chất trợ nghiền ví dụ như SikaGrind LS có thể làm tăng tối đa hàm lượng đá vôi trong PLC, do tác động của chúng tới các đặc tính xi măng và quá trình sản xuất xi măng.
5. Các đặc tính độ chảy của bột
Người ta đã biết rằng xi măng portland đá vôi có xu hướng độ bền cố kết cao, do các lực hấp dẫn giữa các hạt đá vôi mịn. Điều này có thể gây cản trở cho việc dỡ tải của các xe tải hoặc các silo chứa vì các chất rắn có thể tạo ra các vùng cố kết.
Rất nhiều phương pháp thử nghiệm thực nghiệm như góc nghỉ, so sánh mật độ khối hoặc phương pháp đóng rắn bề mặt đã được phát triển để xác định các đặc tính độ chảy của xi măng. Chỉ số đóng rắn bề mặt cung cấp một giá trị số để kiểm soát lực yêu cầu cho khắc phục độ cố kết hấp thụ dao động. Thử nghiệm này là một phương tiện trợ giúp cho việc điều khiển quá trình trong sản xuất xi măng và không phù hợp cho các mục tiêu quy cách kỹ thuật. Chỉ số đóng rắn bề mặt càng cao, độ chảy của bột càng thấp.
Rất nhiều phương pháp thử nghiệm thực nghiệm như góc nghỉ, so sánh mật độ khối hoặc phương pháp đóng rắn bề mặt đã được phát triển để xác định các đặc tính độ chảy của xi măng. Chỉ số đóng rắn bề mặt cung cấp một giá trị số để kiểm soát lực yêu cầu cho khắc phục độ cố kết hấp thụ dao động. Thử nghiệm này là một phương tiện trợ giúp cho việc điều khiển quá trình trong sản xuất xi măng và không phù hợp cho các mục tiêu quy cách kỹ thuật. Chỉ số đóng rắn bề mặt càng cao, độ chảy của bột càng thấp.
Việc hiểu rõ các đặc tính của PLC sẽ đòi hỏi phải có một thiết bị thử nghiệm đo lường để xác định rõ các đặc tính vật lý. Thiết bị thử nghiệm cắt vòng cung cấp các kết quả đo lường xác định các đặc tính độ chảy hữu ích cho việc phát triển các loại xi măng mới và thiết kế các silo chứa. Trong thiết bị thử nghiệm cắt vòng, mẫu xi măng được đựng trong một khoang cắt hình khuyên (xem Hình 5). Tải trọng thẳng đứng F được áp dụng qua một thanh chịu tải mỏng ở trên nắp đậy. Để cắt mẫu, khoang cắt quay xung quanh nắp đậy (hướng ω) và mô-men cần thiết cho việc cắt được xác định từ các lực F1 và F2 tác động ở các thanh được gắn cố định vào một dầm chịu tải.
Tỷ lệ ứng suất cố kết với giới hạn chảy tự do được sử dụng để mô tả dòng chảy theo số lượng. Số lượng dòng chảy càng lớn (FFC), khả năng chảy của bột càng cao.
Rõ ràng là có thể điều chỉnh khả năng chảy của bột PLC bằng các phụ gia xi măng có chứa polycarrboyxlate ether (PCE) là một phần trong công thức mới (Hình 6). Cần cẩn trọng khi tiến hành hiệu chuẩn định lượng. Vì các PCE là các chất phân tán rất mạnh, khả năng chảy của bột có thể trở nên quá cao, với các hậu quả tiêu cực ví dụ như khi cần vận chuyển xi măng trên các băng tải nghiêng. Tải trọng bụi ở trạm nghiền hoặc năng suất của các túi bộ lọc có thể là một yếu tố hạn chế khác. Hàm lượng PCE trong công thức của SikaGrind có thể được điều chỉnh hợp lý để tối ưu hóa các đặc tính dòng chảy.
6. Độ bền
Chủng loại xi măng có thể gây ảnh hưởng tới độ bền của bê tông có và không có cốt thép. Các vấn đề chính là các tác động của môi trường và phản ứng kiềm-silic. Các tác động môi trường được phân loại trong EN 2006-1 theo các cách thức ăn mòn sau:
• XC: Ăn mòn do carbonat hóa;
• XS: Ăn mòn do clo-rua (nước biển); XD: Ăn mòn do clo-rua (khử băng); XF: Xâm thực đóng băng – rã đông;
• XA: Các môi trường hóa học xâm thực (ví dụ, sulfate).
CEM II/A-LL được sử dụng ở hầu hết các quốc gia Châu Âu cho tất cả các môi trường ăn mòn ngoại trừ XA. CEM II/B-LL đang ngày càng được sử dụng nhiều và ngày càng có nhiều nhà sản xuất xi măng đạt được sự chấp nhận đối với loại xi măng này trong tất cả các môi trường ăn mòn ngoại trừ XA.
Theo Đặc tính kỹ thuật Tiêu chuẩn của các loại xi măng hỗn hợp thủy lực ASTM C595/C595M-15, xi măng Loại IL duy nhất không được phép sử dụng làm xi măng bền sulfate trung bình (MS) hoặc cao (HS).
Hiệp hội các nhà sản xuất xi măng Đức đã triển khai một dự án nghiên cứu nhằm mục đích xác định các ảnh hưởng của phân phối cỡ hạt tới các đặc tính của các loại xi măng có chứa đá vôi và các loại bê tông được sản xuất ra có sử dụng chúng.
Một nhà máy xi măng đã sản xuất ra bốn loại PLC có các thành phần giống nhau trong một máy nghiền bi bằng cách nghiền lẫn. Toàn bộ các xi măng này đều chứa 30% hàm lượng đá vôi. Các thông số của máy nghiền và máy phân ly đã được điều chỉnh để sản xuất ra các tỷ diện bề mặt xi măng khác nhau (Blaine). Một hỗn hợp bê tông cùng cấp phối (xi măng = 300kg/m3, N/x = 0,60) đã được sử dụng để tạo ra các khối lập phương sẽ được thử nghiệm đông lạnh – rã đông theo CEN/TS 12390-9. Bê tông phải có độ tổn thất trọng lượng nhỏ hơn 10% sau 100 chu trình để đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn. Cho dù các mẫu xi măng số 1 và 2 có tỷ diện bề mặt cao hơn đáng kể theo Blaine, nhưng chúng không đáp ứng được yêu cầu, trái lại mẫu xi măng số 4 có độ mịn Blaine thấp hơn lại đạt được mục tiêu đặt ra. Kết luận: Mức thang tỷ lệ không tương ứng với Blaine, nhưng phân phối cỡ hạt clinker và đá vôi là quan trọng.
Đóng góp của SikaGrind vào độ bền là gì? SikaGrind được chế tạo riêng cho PLC là phụ gia trợ nghiền rất hiệu quả. Xu hướng đá vôi kết tụ đã giảm đi rất nhiều nhờ SikaGrind, do đó phần đá vôi trong phần hạt rất mịn đã giảm đi nhưng độ mịn của clinker lại tăng lên. Theo cách này, SikaGrind hỗ trợ giảm bớt độ xốp rỗng và sự phát tán clo-rua là một yếu tố quan trọng để phòng tránh được sự ăn rỗ bề mặt (Hình 8). Bên cạnh đó, phụ gia trợ nghiền hiệu quả SikaGrind cho PLC cải thiện tính công tác của bê tông – một tác động tích cực nữa tới độ bền vì nó tránh được sự hình thành, ví dụ, các kết cấu dạng tổ ong trong bê tông.
7. Giải pháp với SikaGrind LS
Giải pháp SikaGrind LlLS là để bù đắp cho sự suy giảm cường độ bằng các phụ gia trợ nghiền đến mức có thể và để gia tăng thêm tiết diện bề mặt. Các tác động sau cùng của tỷ diện bề mặt lớn hơn tới năng suất, độ chảy của bột hoặc tính công tác đã được giảm bớt nhờ sử dụng SikaGrind LS.
8. Tóm lại
Kinh nghiệm thực tế và các kết quả nghiên cứu đạt được phù hợp với xu hướng hiện tại đối với xi măng portland đá vôi. Các khía cạnh về sinh thái và kinh tế khiến cho đá vôi trở thành nguyên liệu kết dính phụ được quan tâm nhiều nhất. Với một hàm lượng nhất định của đá vôi, ảnh hưởng tích cực của nó sẽ đạt được và độ bền cơ học, độ chảy của bột xi măng cũng như độ bền và tính công tác của bê tông không bị ảnh hưởng.
Các phụ gia xi măng có thể giúp khắc phục được các vấn đề này, nhưng lợi ích của các chất trợ nghiền bị hạn chế. Hiệu quả các chất trợ nghiền ví dụ như SikaGrind LS có thể làm tăng tối đa hàm lượng đá vôi trong PLC, do tác động của chúng tới các đặc tính xi măng và quá trình sản xuất xi măng.
Quỳnh Trang (Theo TTKHKT Xi măng)
