Ảnh hưởng độ hoạt tính của vôi đến SX bê tông khí chưng áp (ACC) (Phần 1)
Vôi là một thành phần quan trọng của bê tông khí chưng áp (AAC), với hàm
lượng vôi chiếm khoảng 15% khối lượng trong bài phối liệu sản xuất AAC,
vôi cung cấp oxit canxi để tạo khoáng tobermorite trong sản phẩm gạch
AAC. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu các nghiên cứu được
thực hiện tại Viện nghiên cứu Lhoist ở Bỉ để đánh giá sự ảnh hưởng của
vôi đến sản xuất ACC.
Giới thiệu
Vôi có 3 vai trò chính: Đầu tiên, nó là nguồn canxi oxit chính kết hợp với các silicat và nước tạo thành một hỗn hợp của hydrat Calcium Silicate (CSH) để tạo khoáng tobermorite, là khoáng chính để tạo cường độ cho khối bê tông khí (AAC). Thứ hai, vôi phản ứng với nhôm tạo thành hydro, tạo ra độ trương nở của khối bê tông khí khi đổ rót tạo sản phẩm; Thứ ba, phản ứng hydrat hoá của vôi (phản ứng toả nhiệt) và tạo khoáng portlandite để tạo cường độ ban đầu của khối bê tông khí.
Để thực hiện các thí nghiệm này, một số loại vôi có độ hoạt tính khác nhau đã được sử dụng để nghiên cứu. Những loại vôi này được kết hợp với các nguyên liệu chính như: Xi măng, Cát… để tạo thành một số bài phối liệu sản xuất ACC, có tỉ trọng của trong khoảng 350 - 550 kg/m3, tương ứng theo tiêu chuẩn Châu Âu (EN 771-4) là loại P2-035, P2-04 và P4-055.
Quá trình thực hiện bao gồm: Đầu tiên là tạo các mẫu bê tông khí chưng áp theo các bài phối liệu khác nhau. Sau đó, những mẫu bê tông khí được hấp 10 -11h trong lò hấp với áp suất hơi bão hoà 11 mbar; Mẫu bê tông khí sau khi hấp sẽ được kiểm tra cường độ và tỷ trọng.
SP Gạch bê tông khí chưng áp.
1. Nguyên liệu
a. Các nguyên chính sử dụng cho sản xuất AAC.
b. Những loại vôi được xem xét nghiên cứu
BÀI PHỐI LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT AAC
Có 03 bài phối liệu được sử dụng để nghiên cứu; Trước khi sản xuất loại AAC, hồ hồi lưu là đã được chuẩn bị với thành phần như trong bảng 3, hồ được duy trì khuấy (300 vòng/phút) ít nhất 4h trước khi trộn với các thành phần khác.
Khối bê tông tươi là được tạo bởi hồ hồi lưu (bảng 3) và những nguyên liệu theo 3 bài phối liệu trong bảng 4. Ngoài ra, để tăng hàm lượng kết dính (vôi + xi măng) với loại bê tông tỉ trọng thấp, yêu cầu quan trọng đó là thay đổi tỉ lệ vôi/xi măng từ 0,61 đối với phối liệu tỉ trọng thấp (P2 - 0.35) tới 1,06 đối với phối liệu tỉ trọng cao (P4 - 0.55), đây là công thức phối liệu điển hình trong sản xuất AAC tại Châu Âu.
Nước được làm nóng đến 70°C trước khi kết hợp với các thành phần khác; Điều này cho phép phối liệu có được nhiệt độ gần 40°C vào cuối của quá trình trộn;
2. Phương pháp
Nguyên liệu thô
Độ hoạt tính của vôi là được xác định theo EN 459-2, t60 là thời gian (phút) cần thiết để đạt được nhiệt độ 60°C khi trộn 150g vôi trong 600 g nước ở nhiệt độ ban đầu tại 20°C. T60 cao hơn, độ phản ứng chậm hơn. Giá trị T60 của các loại vôi được kiểm tra và liệt kê trong bảng 2, các đường cong vôi tôi được đưa ra trong hình 1;
Ngoài ra, quang phổ huỳnh quang tia X được sử dụng để xác định thành phần hóa học của các vật liệu; Các số liệu được thể hiện trong các thành phần oxit tương ứng và cũng được liệt kê trong Bảng 1 và Bảng 2.
Hình 1: Đường cong vôi tôi cho các loại vôi nghiên cứu
Bê tông tươi
Bê tông tươi là được tạo hình bằng cách trộn các thành phần khác nhau trong két 30 lít với máy khuấy trục đứng tốc độ cao 900 vòng/phút và đường kính cánh khuấy là 10 cm. Những thành phần được trộn theo thứ tự như sau:
1. Hồ hồi lưu
2. Nước nóng
3. Cát
4. Trộn xi măng + vôi + thạch cao (trộn khô trước khi trộn hợp nhất)
5. Bột nhôm
Toàn bộ quá trình trộn nối tiếp nhau, kết thúc ít hơn 5 phút và khoảng 20 giây sau khi cho bột nhôm vào.
Hỗn hợp vữa sau khi trộn xong, ngay lập tức được rót vào khuôn kích thước 120 x 340 x 280 mm3 (Hình 2); Khuôn được trang bị thiết bị với 01 bộ cảm biến siêu âm và 01 cặp nhiệt, cả hai thiết bị được kết nối tới máy ghi dữ liệu (Hình 2). Bằng cách này, cả chiều cao và nhiệt độ của khối bê tông tươi là được giám sát một cách liên tục theo thời gian.
Hình 2: Khuôn được sử dụng để tạo khối bê tông tươi (bên trái) và thiết bị sử dụng để giám sát nhiệt độ và chiều cao (bên phải)
Khối bê tông tươi sẽ được lưu hoá sơ bộ trong 4 giờ; Sau thời gian đó, khối bê tông sẽ được kiểm tra cường độ ban đầu bằng cách sử dụng thiết bị đo độ xuyên kế với đầu dò hình trụ. Cường độ ban đầu là được xác định bởi mức độ xuyên qua khối bê tông (kPa).
Khối bê tông tươi sau đó được hấp trong lò hấp 225 lít, áp suất hơi bão hoà là được tăng tuyến tính trong 2 giờ và dừng lại ở áp suất 11 bar trong 6 giờ. Nhiệt độ trong lò hấp sẽ đạt 190oC ở áp suất 11 bar. Áp suất sau đó sẽ giảm tuyến tính tới áp suất khí quyển, khi đó khối AAC là kết thúc quá trình hấp trong nồi hấp;
AAC
Từ khối AAC sẽ cắt ra 06 khối mẫu với kích thước 100 x 100 x 100 mm3 (cắt 3 từ trên và 3 từ dưới); Các mẫu được cân ngay sau khi hấp để xác định độ ẩm, sau đó tất cả các mẫu được sấy khô trong khoảng 26 - 32 giờ ở nhiệt độ 80°C để đạt được độ ẩm 4 - 8% theo tiêu chuẩn để xác định cường độ nén. Sau khi đo cường độ nén, các khối tiếp tục được sấy khô hoàn toàn trong lò sấy thêm 24 giờ ở 105°C để xác định tỷ trọng.
Vôi có 3 vai trò chính: Đầu tiên, nó là nguồn canxi oxit chính kết hợp với các silicat và nước tạo thành một hỗn hợp của hydrat Calcium Silicate (CSH) để tạo khoáng tobermorite, là khoáng chính để tạo cường độ cho khối bê tông khí (AAC). Thứ hai, vôi phản ứng với nhôm tạo thành hydro, tạo ra độ trương nở của khối bê tông khí khi đổ rót tạo sản phẩm; Thứ ba, phản ứng hydrat hoá của vôi (phản ứng toả nhiệt) và tạo khoáng portlandite để tạo cường độ ban đầu của khối bê tông khí.
Biểu đồ tạo khoáng trong sản xuất bê tông khí
Để thực hiện các thí nghiệm này, một số loại vôi có độ hoạt tính khác nhau đã được sử dụng để nghiên cứu. Những loại vôi này được kết hợp với các nguyên liệu chính như: Xi măng, Cát… để tạo thành một số bài phối liệu sản xuất ACC, có tỉ trọng của trong khoảng 350 - 550 kg/m3, tương ứng theo tiêu chuẩn Châu Âu (EN 771-4) là loại P2-035, P2-04 và P4-055.
Quá trình thực hiện bao gồm: Đầu tiên là tạo các mẫu bê tông khí chưng áp theo các bài phối liệu khác nhau. Sau đó, những mẫu bê tông khí được hấp 10 -11h trong lò hấp với áp suất hơi bão hoà 11 mbar; Mẫu bê tông khí sau khi hấp sẽ được kiểm tra cường độ và tỷ trọng.
SP Gạch bê tông khí chưng áp.
PHẦN 1: THÍ NGHIỆM
1. Nguyên liệu
a. Các nguyên chính sử dụng cho sản xuất AAC.
Bảng 1. Thành phần hoá của nguyên liệu được đo bằng X-Ray
(phần trăm trọng lượng các oxit)
(phần trăm trọng lượng các oxit)
b. Những loại vôi được xem xét nghiên cứu
Bảng 2. Các
loại vôi được sử dụng trong nghiên cứu; CaO được đo bằng huỳnh quang
tia X (phần trăm trọng lượng các oxit); Phản ứng (T60) xác định theo
tiêu chuẩn EN459-2
BÀI PHỐI LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT AAC
Có 03 bài phối liệu được sử dụng để nghiên cứu; Trước khi sản xuất loại AAC, hồ hồi lưu là đã được chuẩn bị với thành phần như trong bảng 3, hồ được duy trì khuấy (300 vòng/phút) ít nhất 4h trước khi trộn với các thành phần khác.
Khối bê tông tươi là được tạo bởi hồ hồi lưu (bảng 3) và những nguyên liệu theo 3 bài phối liệu trong bảng 4. Ngoài ra, để tăng hàm lượng kết dính (vôi + xi măng) với loại bê tông tỉ trọng thấp, yêu cầu quan trọng đó là thay đổi tỉ lệ vôi/xi măng từ 0,61 đối với phối liệu tỉ trọng thấp (P2 - 0.35) tới 1,06 đối với phối liệu tỉ trọng cao (P4 - 0.55), đây là công thức phối liệu điển hình trong sản xuất AAC tại Châu Âu.
Nước được làm nóng đến 70°C trước khi kết hợp với các thành phần khác; Điều này cho phép phối liệu có được nhiệt độ gần 40°C vào cuối của quá trình trộn;
Bảng 3. Phối liệu của hồ hồi lưu cho những bài phối liệu AAC khác nhau
Bảng 4. Bài phối liệu sản xuất AAC
2. Phương pháp
Nguyên liệu thô
Độ hoạt tính của vôi là được xác định theo EN 459-2, t60 là thời gian (phút) cần thiết để đạt được nhiệt độ 60°C khi trộn 150g vôi trong 600 g nước ở nhiệt độ ban đầu tại 20°C. T60 cao hơn, độ phản ứng chậm hơn. Giá trị T60 của các loại vôi được kiểm tra và liệt kê trong bảng 2, các đường cong vôi tôi được đưa ra trong hình 1;
Ngoài ra, quang phổ huỳnh quang tia X được sử dụng để xác định thành phần hóa học của các vật liệu; Các số liệu được thể hiện trong các thành phần oxit tương ứng và cũng được liệt kê trong Bảng 1 và Bảng 2.
Hình 1: Đường cong vôi tôi cho các loại vôi nghiên cứu
Bê tông tươi
Bê tông tươi là được tạo hình bằng cách trộn các thành phần khác nhau trong két 30 lít với máy khuấy trục đứng tốc độ cao 900 vòng/phút và đường kính cánh khuấy là 10 cm. Những thành phần được trộn theo thứ tự như sau:
1. Hồ hồi lưu
2. Nước nóng
3. Cát
4. Trộn xi măng + vôi + thạch cao (trộn khô trước khi trộn hợp nhất)
5. Bột nhôm
Toàn bộ quá trình trộn nối tiếp nhau, kết thúc ít hơn 5 phút và khoảng 20 giây sau khi cho bột nhôm vào.
Hỗn hợp vữa sau khi trộn xong, ngay lập tức được rót vào khuôn kích thước 120 x 340 x 280 mm3 (Hình 2); Khuôn được trang bị thiết bị với 01 bộ cảm biến siêu âm và 01 cặp nhiệt, cả hai thiết bị được kết nối tới máy ghi dữ liệu (Hình 2). Bằng cách này, cả chiều cao và nhiệt độ của khối bê tông tươi là được giám sát một cách liên tục theo thời gian.
Hình 2: Khuôn được sử dụng để tạo khối bê tông tươi (bên trái) và thiết bị sử dụng để giám sát nhiệt độ và chiều cao (bên phải)
Khối bê tông tươi sẽ được lưu hoá sơ bộ trong 4 giờ; Sau thời gian đó, khối bê tông sẽ được kiểm tra cường độ ban đầu bằng cách sử dụng thiết bị đo độ xuyên kế với đầu dò hình trụ. Cường độ ban đầu là được xác định bởi mức độ xuyên qua khối bê tông (kPa).
Khối bê tông tươi sau đó được hấp trong lò hấp 225 lít, áp suất hơi bão hoà là được tăng tuyến tính trong 2 giờ và dừng lại ở áp suất 11 bar trong 6 giờ. Nhiệt độ trong lò hấp sẽ đạt 190oC ở áp suất 11 bar. Áp suất sau đó sẽ giảm tuyến tính tới áp suất khí quyển, khi đó khối AAC là kết thúc quá trình hấp trong nồi hấp;
AAC
Từ khối AAC sẽ cắt ra 06 khối mẫu với kích thước 100 x 100 x 100 mm3 (cắt 3 từ trên và 3 từ dưới); Các mẫu được cân ngay sau khi hấp để xác định độ ẩm, sau đó tất cả các mẫu được sấy khô trong khoảng 26 - 32 giờ ở nhiệt độ 80°C để đạt được độ ẩm 4 - 8% theo tiêu chuẩn để xác định cường độ nén. Sau khi đo cường độ nén, các khối tiếp tục được sấy khô hoàn toàn trong lò sấy thêm 24 giờ ở 105°C để xác định tỷ trọng.
(Còn nữa)
ximang.vn * (Nguồn: Tạp chí Thông tin KHCN-Vicem)
