XI MĂNG CÓ TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ HÓA HỌC CỦA XI MĂNG LÀ GÌ? ĐẶC TÍNH? PHÂN LOẠI

Xi măngnói chung làchất kết dínhcác loại, nhưng theo nghĩa hẹp hơn là vật liệu kết dính dùng trongxây dựng các công trình xây dựngvàdân dụng.

Bạn đang xem: Tính chất vật lý và hóa học của xi măng

Xi măng loại này là bột được nghiền mịn, khi trộn vớinước sẽtạo thành một khối cứng.

Quá trình đông kết và đông cứng là kết quả của quá trình hydrat hóa, là sự kết hợp hóa học giữa cáchợp chấtxi măngvới nước tạo ra các tinh thể siêu nhỏ hoặc vật liệu dạng gel có diện tích bề mặt cao.

Do đặc tính ngậm nước của chúng, xi măng xây dựng, thậm chí sẽ đóng rắn và cứng lại dưới nước, thường được gọi là xi măng thủy lực. 

Điều quan trọng nhất trong số này là xi măng poóc lăng. Vì thế trong bài viết lần này, chúng ta sẽ tìm hiểu về hóa học đằng sau của xi măng poóc lăng để hiểu rõ hơn nhé!

Xi măng là gì?
Xi măng poóc lăng
Đôi nét
Khái niệm chung
Hóa học đằng sau
Thành phần hóa học
Thành phần khoáng vật
Hydrat hóa
Thuộc tính cấu trúc

Xi măng là gì?

Xi măng – là “chất keo” kết dính bê tông với nhau – là một loại bột mịn được tạo thành từ các khoáng chất nghiền nhỏ như đá vôi và đất sét có chức năng như một chất kết dính.

Xi măng có thể được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau, nhưng nó không thể tự sử dụng được.Trên thực tế, xi măng La Mã là đá được nghiền nhỏ với vôi nung, tro núi lửa và gạch bổ sung.

Ngày nay, xi măng poóc lăng là loại xi măng phổ biến nhất được sử dụng và là một trong những vật liệu có chi phí thấp nhất trên thế giới do sự sẵn có rộng rãi của đá vôi và đá phiến.

Có năm loại xi măng poóc lăng với các tính năng sau:

Xi măngloại Itốt cho các mục đích chung khi không yêu cầu các tính chất đặc biệt.Xi măngloại IIIcó cường độ sớm tương đối cao có nghĩa là nó đạt được cường độ nhanh hơn loại I, cho phép loại bỏ các dạng sớm hơn.Loại IVcó nhiệt độ hydrat hóa thấp và được sử dụng trong các công trình xây dựng lớn.Nó phát triển cường độ với tốc độ chậm hơn so với các loại xi măng khác.Xi măngloại Vchỉ được sử dụng cho các trường hợp kháng sunfat nghiêm trọng vì nó phát triển cường độ với tốc độ chậm hơn các loại xi măng khác.

Bước đầu tiên trong quá trình sản xuất xi mănglà khai thác đá vôi (và các vật liệu khác) từ mỏ đá bằng cách cho nổ.Các vật liệu được giảm kích thước và sau đó được vận chuyển đến nhà máy để xử lý.

Sau đó, các vật liệu khác như cát, đất sét, đá phiến sét, quặng sắt, thạch cao và khoáng chất được nghiền với đá vôi để tạo ra bột thô có kích thước và hóa học đồng nhất.

Bột thô sau đó được chế biến trong lò nung vượt quá 2.642 độ F hoặc 1.450 độ C (nóng hơn cả dung nham nóng chảy khi nó phun trào từ núi lửa!).

Lò xi măng quay, chiếmhơn 95% sản lượng xi măng thế giới, về cơ bản là một ống dài có thể có đường kính 12 feet và dài tới 300 feet tùy thuộc vào công suất sản xuất của nhà máy.

Xử lý bột thô trong lò nung cho phép một số thay đổi cấu trúc và phản ứng hóa học diễn ra và hình thành các hợp chất mới góp phần vào độ bền của xi măng.

Các khối nóng trắng xuất hiện từ lò nung được gọi là “clinker” và được làm mát bằng không khí.“Clinker” được nghiền trong máy nghiền đến kích thước và cường độ mong muốn.

Phòng thí nghiệm thu thập mẫu và kiểm tra độ mịn, độ đặc, độ bền và nhiệt của quá trình hydrat hóa trong số các thuộc tính khác.

Do nhiệt độ yêu cầu cao trong lò nung, than đá, khí đốt tự nhiên, dầu nhiên liệu và than cốc thường được sử dụng để nung chảy.

Tuy nhiên, với việc thúc đẩy sản xuất bền vững hơn, các nhà điều hành nhà máy thường xuyên bổ sung các vật liệu tái chế vào nhiên liệu của họ như tràn bãi rác, chất thải lò mổ, nhựa, v.v.Một ví dụ khác là lốp xe có thể khó vứt bỏ.

Bây giờ “clinker” đã nguội và nó được nghiền thành bột xi măng mịn, nó được bán với số lượng lớn, đóng bao hoặc vận chuyển đến nhà máy, nơi nó được trộn với các thành phần khác để tạo thành bê tông hoặc vữa.

Xem video sau đây hiểu rõ hơn về quá trình sản xuất xi măng nhé!

Xi măng poóc lăng

Đôi nét

Xi măng poóc lăng được cấp bằng sáng chế ở Anh vào năm 1824 bởi Joseph Aspden và được đặt tên là Portland (hay poóc lăng) vì khi nó cứng lại nhắc nhở anh ta về đá từ Đảo Portland.

Trước khi có bằng sáng chế của Aspden, các thành phần hỗn hợp được sử dụng trong xi măng được giữ bí mật. Xi măng pooclăng không được đưa vào Hoa Kỳ cho đến năm 1871.

Hóa chất làm xi măng bao gồm hai bước riêng biệt: (i) đông kết, quá trình thay đổi độ dẻo (khả năng tạo hình hoặc tạo khuôn) của xi măng đến độ cứng, và (ii) cứng lại, sự phát triển của cường độ.

Nếu xi măng đông kết quá nhanh, công nhân kinh nghiệm khó khăn trong việc đưa vật liệu vào đúng chỗ. Thêm thạch cao, Ca
SO4, vào xi măng poóc lăng kéo dài thời gian dẻo.

Các hợp chất quan trọng nhất có trong xi măng là: 3Ca
O.Al2O3, tricalcium aluminat; 3Ca
O.Si
O2, tricalcium silicat; 2Ca
O.Si
O2, dicalcium silicate; và Ca
O, canxi oxit. 2Ca
O.Si
O2 phản ứng chậm với nước tạo ra Ca(OH)2 và H2Si
O3.

Phản ứng này không chỉ giúp giữ vật liệu lại với nhau mà còn làm cho bê tông ít thấm nước. Quá trình cứng một phần là do quá trình hydrat hóa của các hợp chất có mặt và có lẽ là bị ảnh hưởng bởi sự kết tinh của các hyđrat này.

Về cơ bản, xi măng là một ma trận liên kết ngang được polyme hóa cao. Cả quá trình sắp đặt và đông cứng đều cần sự hiện diện của nước, nhưng không phải của không khí.

Các hợp chất được hình thành khi xi măng đông cứng lại thành bê tông không hòa tan trong nước, đó là lý do tại sao xi măng có thể đông cứng dưới nước.

Khái niệm chung

Xi măng poóc lăng là chất kết dính rắn trong nước, chứa khoảng 70 – 80% silicat canxi nên còn có tên gọi là xi măng silicat. Nó là sản phẩm nghiền mịn của clinke với phụ gia đá thạch cao (3 – 5%).

Đá thạch cao có tác dụng điều chỉnh tốc độ đông kết của xi măng để phù hợp với thời gian thi công.

Clinke thường ở dạng hạt có đường kính 10-40 mm được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp đá vôi, đất sét và quặng sắt đã nghiền mịn đến nhiệt độ kết khối (khoảng 1450o
C).

Chất lượng clinke phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, hóa học và công nghệ sản xuất. Tính chất của xi măng do chất lượng clinke quyết định.

Hóa học đằng sau

Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của clinke biểu thị bằng hàm lượng (%) các oxyt có trong clinke, thường chiếm tỷ lệ như sau: Ca
O: 63 – 66%; Al2O3: 4 – 8%; Si
O2: 21 – 24%; Fe2O3: 2 – 4%.

Ngoài ra còn có một số oxyt khác như Mg
O; SO3; K2O; Na2O; Ti
O2; Cr2O3; P2O5,… Chúng chiếm một tỷ lệ không lớn nhưng ít nhiều đều có hại cho xi măng.

Thành phần hóa học của clinke thay đổi thì tính chất của xi măng cũng thay đổi. Ví dụ: Tăng Ca
O thì xi măng thường rắn nhanh nhưng kém bền nước, tăng Si
O2 thì ngược lại.

Thành phần khoáng vật

Trong quá trình nung đến nhiệt độ kết khối các oxyt chủ yếu kết hợp lại tạo thành các khoáng vật silicat canxi, aluminat canxi, alumôferit canxi ở dạng cấu trúc tinh thể hoặc vô định hình. Clinke có 4 khoáng vật chính như sau :

Alit : silicat canxi : 3Ca
O.Si
O2 (viết tắt là C3S). Chiếm hàm lượng 45 – 60% trong clinke. Alit là khoáng quan trọng nhất của clinke, nó quyết định cường độ và các tính chất khác của xi măng. Đặc điểm: Tốc độ rắn chắc nhanh, cường độ cao, tỏa nhiều nhiệt, dễ bị ăn mòn.Bêlit : silicat canxi 2Ca
O.Si
O2 (viết tắt là C2S). Chiếm hàm lượng 20 – 30% trong clinke. Bêlit là khoáng quan trọng thứ hai của clinke. Đặc điểm: Rắn chắc chậm nhưng đạt cường độ cao ở tuổi muộn, tỏa nhiệt ít, ít bị ăn mòn. Aluminat canxi : 3Ca
O.Al2O3 (viết tắt là C3A). Chiếm hàm lượng 4 – 12 % trong clinke. Đặc điểm: Rắn chắc rất nhanh nhưng cường độ rất thấp, tỏa nhiệt rất nhiều và rất dễ bị ăn mòn.Feroaluminat canxi : 4Ca
O.Al2O3.Fe2O3 (viết tắt là C4AF). Chiếm hàm lượng 10 – 12% trong clinke. Đặc điểm: Tốc độ rắn chắc, cường độ chịu lực, nhiệt lượng tỏa ra và khả năng chống ăn mòn đều trung bình.

Ngoài các khoáng vật chính trên trong clinke còn có một số thành phần khác như Ca
O; Al2O3; Fe2O3; Mg
O; K2O và Na2O, tổng hàm lượng các thành phần này khoảng 5 – 15% và có ảnh hưởng xấu đến tính chất của xi măng, làm cho xi măng kém bền nước.

Khi hàm lượng các khoáng thay đổi thì tính chất của xi măng cũng thay đổi theo. Ví dụ: Khi hàm lượng C3S nhiều lên thì xi măng rắn càng nhanh, cường độ càng cao. Nhưng nếu hàm lượng C3A tăng thì xi măng rắn rất nhanh và dễ gây nứt cho công trình.

Hydrat hóa

Cácthành phầnthủy lực quan trọng nhấtlàcanxisilicat, C2S và C3S. Khi trộn với nước, các canxi silicat phản ứng với các phân tử nước để tạo thành canxi silicat hydrat (3Ca
O.2Si
O2 .3H2O) và canxi hiđroxit(Ca2).

Các hợp chất này được ký hiệu viết tắt C – S – H (được biểu thị bằng công thức trung bình C3S2H3) và CH, và phản ứng hydrat hóa có thể được biểu diễn thô sơ bằng các phản ứng sau:

2 C3S + 6 H = C3S2H3 (61%)+ 3 CH (39%)+ 114 k
J/mol

2 C2S + 4 H = C3S2H3(82%)+ CH (18%) + 43 k
J/mol

Trong đó: C = Ca
O, S = Si
O2, H = H2O

Trong giai đoạn đầu của quá trình hydrat hóa, các hợp chất gốc hòa tan, và sự hòa tan các liên kết hóa học của chúng tạo ra một lượng nhiệt đáng kể.

Sau đó, vì những lý do chưa được hiểu đầy đủ, quá trình hydrat hóa dừng lại.Giai đoạntĩnh lặnghoặc không hoạt động này là cực kỳ quan trọng trong quá trìnhđổ bê tông.

Không có thời gian không hoạt động sẽ không có xe chở xi măng;quá trình đổ sẽ phải được thực hiện ngay sau khi trộn.

Sau thời gian không hoạt động (có thể kéo dài vài giờ), xi măng bắt đầu cứng lại do CH và C – S – H được tạo ra.Đây là vật liệu kết dính giúp kết dính xi măng và bê tông với nhau.

Khi quá trình thủy hóa diễn ra, nước và xi măng liên tục được tiêu thụ.May mắn thay, các sản phẩm C – S – H và CH chiếm gần như cùng thể tích với xi măng và nước ban đầu;thể tích xấp xỉ được bảo toàn và có thể kiểm soát được độ co rút.

Mặc dù các công thức trên coi C – S – H là một hệ số tỷ lượng, với công thức C3S2H3, nó hoàn toàn không tạo thành một cấu trúc có trật tự củathành phầnđồng nhất.

C – S – H thực sự là một loạigelvô định hìnhvới tỷ lượng rất thay đổi.Ví dụ, tỷ lệ giữa C và S có thể dao động từ 1: 1 đến 2: 1, tùy thuộc vào thiết kế hỗn hợp và điều kiện đóng rắn.

Thuộc tính cấu trúc

Cường độ được phát triển bởi xi măng poóc lăng phụ thuộc vào thành phần của nó và độ mịn mà nó được nghiền.

C3S chịu trách nhiệm chính cho cường độ được phát triển trong tuần đầu tiên cứng lại và C2S cho sự gia tăng cường độ sau đó.Các hợp chất nhôm và sắt chỉ hiện diện với lượng ít hơn sẽ đóng góp rất ít trực tiếp vào cường độ.

Xi măng và bê tông đông kết có thể bị hư hỏng do sự tấn công của một số tác nhân hóa học tự nhiên hoặc nhân tạo.

Các hợp chất alumina dễ bị tổn thương nhấtđể tấn công hóa học trong đất có chứa muối sulfate hoặc trong nước biển, trong khi các hợp chất sắt và hai silicat canxi kháng hơn.

Canxi hydroxit được giải phóng trong quá trình hydrat hóa canxi silicat cũng dễ bị tấn công.Bởi vì xi măng giải phóng nhiệt khi nó ngậm nước, bê tông được đặt trong khối lượng lớn, như trong các đập, có thể làm cho nhiệt độ bên trong khối lượng tăng cao hơn nhiệt độ bên ngoài tới 40°C (70°F).

Việc làm nguội sau đó có thể là nguyên nhân gây nứt.Nhiệt hiđrat hóa cao nhất được biểu thị bằng C3A, theo thứ tự giảm dần là C3S, C4AF và C2S.

Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé.

Bài viết này sẽ giải thích cơ bản nhất về xi măng là gì? Xi măng có thể tái chế được không? Các loại xi măng trong xây dựng hiện nay? Các đặc điểm của xi măng. Ứng dụng chính của xi măng là gì? Trong bài viết này Công ty Cách Nhiệt An Tâm chỉ hy vong chia sẻ những điều cơ bản nhất về vật liệu xây dựng (VLXD) phổ biến bạn đang sử dụng hàng ngày để thi công bê tông, sàn bê tông, tô vữa tường, thi công vữa tự san phẳng,…

1. Xi măng là gì?2. Thuật ngữ cần biết về xi măng3. Phân loại xi măng4. Các Loại xi măng chính và đặc tính theo ASTM5. Các loại xi măng trong xây dựng hiện đại6. Các thành phần và quy trình sản xuất xi măng8. Câu hỏi thường gặp về xi măng

1. Xi măng là gì?

Xi măng là gì?

1.1. Định nghĩa xi măng là gì?

Xi măng có tên tiếng Anh là Hydraulic Cement là chất kết dính khi tiếp xúc với nước ở dạng bột mịn, khi trộn với nước thành dạng hồ dẻo, có khả năng chuyển thành dạng chất rắn trong không khí và trong nước nhờ phản ứng hóa- lý, thành vật liệu dạng đá.

Bạn đang xem: Tính chất của xi măng và khả năng chống tác động môi trường nước

1.2. Xi măng làm từ gì?

Vật liệu xi măng có thể được phân thành 2 loại là: xi măng không thủy lực (phi thủy lực) và xi măng thủy lực tùy theo cơ chế đông kết và đông cứng tương ứng của 2 loại này. Quá trình đông cứng của xi măng thủy lực liên quan đến phản ứng thủy hóa và do đó cần nước, trong khi dạng xi măng phi thủy lực chỉ phản ứng với không khí và có thể trực tiếp đóng rắn trong không khí.

1.2.1. Xi măng thủy lực

Cho đến nay, loại xi măng phổ biến được sử dụng nhiều nhất ở nước ta là xi măng thủy lực, loại xi măng này cứng lại bằng cách thủy hóa các khoáng chất clinker khi được thêm nước vào. Xi măng thủy lực ví dụ như xi măng portland được làm từ hỗn hợp silicat và oxit, 4 loại khoáng chính của clinker, được viết tắt trong ký hiệu hóa học xi măng là:

C3S: Alite (3Ca
O-Si
O2).C2S: Belite (2Ca
O-Si
O2).C3A: Tricalcium Aluminate (3Ca
O-Al2O3) (đôi khi còn được gọi là Celite).C4AF: Brownmillerite (4Ca
O-Al2O3-Fe2O3).

Các silicat (Silicate là 1 hợp chất có anion silic) chịu trách nhiệm về các tính chất cơ học của xi măng– Aluminat tricalcium và Brownmillerit cần thiết cho sự hình thành pha lỏng trong quá trình thiêu kết (nung) clinker ở nhiệt độ cao trong lò nung. Các phản ứng hóa học này không hoàn toàn rõ ràng và vẫn là đối tượng nghiên cứu.

Đầu tiên, đá vôi (canxi cacbonat- Ca
CO3) được đốt để loại bỏ cacbon của nó, tạo ra vôi (canxi oxit) trong phản ứng nung. Phản ứng hóa học đơn lẻ này là nguyên nhân chính phát thải khí carbon dioxide CO2 gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu.

Ca
CO3 → Ca
O + CO2

Vôi phản ứng với silic đioxit tạo ra 2 chất hóa học là dicalcium silicate và tricalcium silicate.

2Ca
O + Si
O2 → 2Ca
O·Si
O2 (Blite)3Ca
O + Si
O2 → 3Ca
O·Si
O2 (Alite)

Vôi cũng phản ứng với nhôm oxit Al2O3 để tạo thành tricalcium aluminat.

3Ca
O + Al2O3 → 3Ca
O·Al2O3 (tricalcium aluminate)

Ở bước cuối cùng, canxi oxit Ca
O, nhôm oxit Al2O3 và oxit sắt Fe2O3 phản ứng với nhau để tạo thành xi măng.

4Ca
O + Al2O3 + Fe2O3 → 4Ca
O·Al2O3·Fe2O3 Brownmillerite

1.2.2. Xi măng phi thủy lực

Canxi oxit (Ca
O) thu được bằng cách phân hủy nhiệt canxi cacbonat ở nhiệt độ cao (trên 825°C).

1 dạng xi măng ít phổ biến hơn là xi măng phi thủy lực, chẳng hạn như vôi tôi (Canxi Oxit Ca
O trộn với nước), cứng lại bằng cách cacbonat hóa khi tiếp xúc với cacbon điôxít CO2, có trong không khí (~ 412 thể tích ppm ≃ 0.04 thể tích%).

Canxi oxit đầu tiên (vôi) được gia công từ ​​canxi cacbonat (đá vôi hoặc đá phấn) bằng cách nung ở nhiệt độ trên 825 ° C (1.517 ° F) trong khoảng 10 giờ ở áp suất khí quyển:

Ca
CO3 → Ca
O + CO2

Sau đó, canxi oxit (Ca
O) được dùng (tôi) trộn với nước để tạo ra vôi tôi Ca(OH)2 (canxi hydroxit):

Ca
O + H2O → Ca(OH)2

Khi lượng nước dư được bay hơi hoàn toàn (về mặt kỹ thuật, quá trình này được gọi là quá trình thiết lập setting), quá trình cacbonat hóa bắt đầu:

Ca(OH)2 + CO2 → Ca
CO3 + H2O

Phản ứng này diễn ra chậm vì áp suất riêng phần của carbon dioxide CO2 trong không khí thấp (~0,4 milibar). Phản ứng cacbonat hóa đòi hỏi xi măng khô phải tiếp xúc được với không khí, vì vậy vôi tôi là loại xi măng không thủy lực (phi thủy lực) và không thể sử dụng dưới nước và chu trình này được gọi là chu trình vôi.

1.3. Định nghĩa xi măng theo quá trình gia công từ Clanker

1.3.1. Clinker xi măng là gì?

Clinker xi măng là gì?

Xi măng là 1 sản phẩm nung đến kết khối của hỗn hợp nguyên liệu đá vôi đất sét theo các mô đun hệ số phù hợp nhằm tạo được các thành phần khoáng theo mong muốn. Thành phần khoáng đó gọi là Clanhke hoặc Clinker đều được.

Clanhke có 4 loại khoáng chính và hàng loạt các khoáng khác như sau:

Khoáng Alit C3S có hàm lượng 45- 60%.Khoáng Bêlit C2S có hàm lượng 20- 30%.Khoáng Alumin canxi C3A có hàm lượng 5- 15%.Khoáng Alumôferit canxi C4AF có hàm lượng 10- 18%.

Trong xi măng Porceland (loại xi măng phổ biến nhất hiện nay) thì khoáng clanhke chiếm đến 60%. Dưới đây là Bảng tỷ lệ các chất oxit có trong thành phần chính của xi măng portland:

%Ca
O = 63.67%%Si
O2 = 21.24%%Al2O3 = 4.7%%Fe2O3 = 25.4%%R2O %Ti
O2 %Mn
O2 %Mg
O %SO3 = 2.5%1.3.2. Làm thế nào để tạo ra Clanhke?

Thành phần phối liệu gia công Clanhke gồm 4 oxit chính như: Ca
O (oxit canxi, từ đá vôi), và Si
O2 (oxit silic), Fe2O3 (oxit sắt ba), Al2O3 (oxit Nhôm, các oxit này từ đất sét); nếu thiếu sẽ được bổ sung bằng các phụ gia để điều chỉnh.

Vôi sống Ca
O– canxi oxit có rất nhiều trong tự nhiên, đặc biệt là ở trong các hang động. Ca
O được sản xuất từ các loại đá như: đá phấn, đá vôi, vỏ sò hay đá phiến,… Đá vôi là nguyên liệu cơ bản để gia công clinker xi măng. Đá vôi được sử dụng trong gia công xi măng phải có hàm lượng Ca
CO3 ≥85%, Mg
CO3 ≤5%, Na2O và K2O ≤1%.Silica (Si
O2) Được lấy từ đất sét, cát, mảnh c2 thủy tinh cũ, đá sét. Đất sét là 1 loại nguyên vật liệu quan trọng trong việc gia công xi măng, có tác dụng tạo ra khả năng kết dính và đông cứng của xi măng rất tốt sau khi pha trộn. Trong đất sét có các chất khoáng có công thức hóa học như Si
O2, Al2O3, Fe2O3,… với hàm lượng oxit Si
O2 bắt buộc là 55– 70%, thì mới đạt tiêu chuẩn để gia công xi măng ngày nay.Alumina (Al2O3) là nguyên liệu được tìm thấy nhiều trong đất sét, nhôm tái chế, bauxite…Oxit sắt (Fe2O3) được tách ra từ trong các quặng sắt, sắt phế liệu, đất sét, tro bay,…Thạch cao (Ca
SO4.2H2O) được tìm thấy nhiều nhất ở đá vôi.1.3.3. Các phụ gia cần thiết để gia công xi măng

Bên cạnh Clanhke chiếm 60% xi măng, chúng còn cần các loại phụ gia khác để tạo thành xi măng hoàn chỉnh.

Xem thêm: Category Archives: Bộ Bàn Ghế Gỗ Thông Pallet Giá Rẻ, Uy Tín, Chất Lượng Nhất

Phụ gia giúp điều chỉnh thời gian đông kết (Thạch cao Ca
SO4): Bản thân clanhke xi măng portland được nghiền mịn khi trộn với nước khiến cho đóng rắn rất nhanh. Để giải quyết vấn đề này, người ta đưa vào nghiền trộn với clanhke 1 lượng phụ gia từ 3- 5% để làm chậm thời gian đóng rắn của xi măng. Loại phụ gia phổ biến nhất đáp ứng được yêu cầu này chính là Thạch Cao. Thạch cao có công thức hoá học đầy đủ là Ca
SO4.2H2O, khi được nung ở nhiệt độ 150ºC thì thạch cao chuyển sang dạng khan có công thức hóa học là Ca
SO4.0,5H2O. Tác dụng của Thạch Cao: Điều chỉnh, tăng thời gian đóng rắn của xi măng. Tạo bộ khung cấu trúc ban đầu để các khoáng khác dễ kết tinh hơn. Đối với xi măng Poóclăng thường lượng Ca
SO4 được pha vào từ khoảng 3.5- 5%.Phụ gia trợ nghiền: Phụ gia trợ nghiền có tác dụng nâng cao năng suất máy nghiền, giúp tiết kiệm năng lượng và thời gian nghiền. Thông thường người ta sử dụng các loại phụ gia như nhựa thông, than cốc, than đá, sunfuanat canxi, HEA-2,…Phụ gia thuỷ hoạt tính có hoạt tính hút vôi để tạo thành các silicat canxi có độ bazơ thấp có tính kết dính. Dựa vào tính chất này mà nhà sản xuất đã đưa phụ gia thuỷ vào xi măng portland để làm tăng khả năng bền nước của khối đóng rắn. Ngoài tính năng trên, phụ gia thuỷ hoạt tính còn được xem là 1 chất trợ nghiền khá tốt. Phụ gia thuỷ hoạt tính bao gồm các chất chứa 1 hàm lượng oxit silíc hoạt tính (loại Si
O2 ở dạng vô định hình). Độ hoạt tính của phụ gia thuỷ hoạt tính càng cao thì hàm lượng Si
O2 càng lớn. Phụ gia thuỷ có 2 dạng: Dạng tự nhiên: tro núi lửa, Puzơlan đá bọt diatomit,… và Dạng nhân tạo được lấy từ xỉ của các nhà máy luyện kim, nhà máy nhiệt điện, xỉ lò cao, đất sét nung…Phụ gia đầy (filler) là loại phụ gia đưa vào với mục đích nhằm tăng sản lượng xi măng, giảm giá thành sản phẩm. Tỷ lệ phụ gia đầy phụ thuộc vào chất lượng clanhke và yêu cầu kỹ thuật của xi măng.Phụ gia bảo quản có tác dụng tạo màng ngăn ẩm giúp bao bọc các hạt xi măng, ngăn không cho chúng hút ẩm. Loại phụ gia này thường dùng TEA, dầu thực vật, dầu lạc có độ phân tán cao.

2. Thuật ngữ cần biết về xi măng

2.1. Các thuật ngữ liên quan, tên gọi các loại xi măng

Xi măng (hydraulic cement) là chất kết dính khi tiếp xúc với nước ở dạng bột mịn, khi trộn với nước thành dạng hồ dẻo, có khả năng đóng thành chất rắn trong không khí và trong nước nhờ phản ứng hóa học- vật lý, thành vật liệu dạng đá.Xi măng alumin (aluminate cement) được nghiền từ clanhke xi măng aluminXi măng đá vôi (lime stone cement) là xi măng portland hỗn hợp chỉ có phụ gia đá vôi.Xi măng giếng khoan dầu khí (oil well cement) là xi măng portland đặc biệt để bơm trám các giếng khoan dầu khí.Xi măng ít kiềm (low alkali cement) là loại xi măng chứa hàm lượng kiềm quy đổi ra Na2O (Na2Oqđ = %Na2O + 0,658% K­2O), không lớn hơn 0,6%.Xi măng kỵ ẩm (hydrophobic cement) là xi măng chậm hút ẩm do có chứa phụ gia kỵ ẩm.Xi măng mác cao (high strength cement) là xi măng có mác không nhỏ hơn 50.Xi măng nở (expansive cement) là xi măng có khả năng tăng thể tích theo quy định trong quá trình thủy hóa và đóng rắn.Xi măng portland (portland cement) là xi măng được nghiền mịn từ clanhkle xi măng portland với thạch cao.Xi măng portland bền sun phát (sulfate resisting portland cement) là xi măng portland khi đóng rắn có khả năng giúp hạn chế tác động xâm thực của môi trường sun phát. Đó là các môi trường sau: Đê đập ngăn mặn, các đê đập thuỷ lợi ở vùng đất và nước có phèn chua, đê đập, thuỷ lợi có mực nước dao động lên xuống thất thường. Công trình biển, công trình ngầm có sunphat (sun phát, sulfate). Môi trường công nghiệp, các nhà máy thải ra các axit ảnh hưởng trực tiếp đến sàn bê tông, bể chứa và các đường ống nước dẫn thải.Xi măng portland đóng rắn nhanh (rapid hardenning cement) là xi măng portland phát triển cường độ cao ở tuổi sớm.Xi măng portland hỗn hợp (blended portland cement) là xi măng portland có phụ gia khoáng được phụ gia pha vào theo quy định, tiêu chuẩn riêng.Xi măng portland ít tỏa nhiệt (low heat portland cement) ít hơn xi măng portland thông dụng và được quy định theo tiêu chuẩn riêng.Xi măng portland puzolan (puzzolan portland cement) là xi măng portland có phụ gia puzolan pha vào theo quy định, tiêu chuẩn riêng.Xi măng portland trắng (white portland cement) là xi măng được nghiền từ clanhke xi măng portland trắng với thạch cao, có thể có phụ gia trắng.Xi măng xây trát (masonry cement) là tổng hợp các chất kết dính thủy dạng bột mịn, thành phần gồm clanhke xi măng poóclăng và phụ gia khoáng, có thể có phụ gia các chất hữu cơ. Khi pha trộn với cát và nước thu được vữa tươi phù hợp để xây và hoàn thiện.Xi măng portland xỉ lò cao (blast furnace portland cement) là dạng xi măng portland có phụ gia xỉ hạt lò cao.

2.2. Các thuật ngữ liên quan đến hợp phần xi măng

Clanhke xi măng (cement clinker) là sản phẩm chứa các pha (khoáng) có tính chất kết dính thủy lực, được làm bằng cách nung đến khi kết khối hay nóng chảy hỗn hợp các nguyên liệu (phối liệu).Clanhke xi măng alumin (calcium aluminate cement clinker) có chứa chủ yếu các khoáng canxi aluminat độ bazơ thấp.Clanhke xi măng portland (portland cement clinker) chứa các khoáng canxi silicát, canxi aluminat và canxi fero aluminat với tỷ lệ xác định.Clanhke xi măng portland trắng (white portland cement clinker) có màu trắng, gia công từ nguyên liệu chứa ít sắt.Clanhker xi măng sun phát hóa (sulfated cement clinker) chứa chủ yếu các khoáng canxi sunpho aluminat và canxi sunpho silicat.Khoáng clanhke (clinker mineral) là khoáng tổng hợp chiếm thành phần chính trong clanhke, được hình thành trong quá trình nung luyện clanhke.Pha clanhke (phase of clinker) là các hợp phần tạo thành clanhke ở các dạng dung dịch chất rắn trên cơ cở các khoáng clinker, pha thủy tinh và các oxit riêng biệt hoặc pha thủy tinh.Phụ gia công nghệ (processing admixture) được đưa vào trong quá trình nghiền xi măng để cải thiện quá trình công nghệ, tính chất của xi măng ví dụ chất trợ nghiền, kỵ ẩm,…Phụ gia đầy (filler) là phụ gia khoáng pha vào xi măng ở dạng nghiền mịn, chủ yếu để cải thiện thành phần cỡ hạt và cấu trúc đá của xi măng.Phụ gia khoáng (mineral additives) là các vật liệu vô cơ thiên nhiên hoặc nhân tạo pha vào xi măng ở dạng nghiền mịn để đạt được các chỉ tiêu chất lượng yêu cầu mà không gây ảnh hưởng xấu đến tính chất của xi măng, bê tông và cốt thép. Phụ gia khoáng được chia thành 2 loại: phụ gia đầy và phụ gia khoáng hoạt tính.Phụ gia khoáng hóa (mineralization admixture) gồm các hợp chất có trong tự nhiên hoặc nhân tạo được đưa vào phối liệu để thúc đẩy sự hình thành các khoáng của clinker trong quá trình nung luyện.Phụ gia khoáng hoạt tính (active mineral additives) là 1 dạng phụ gia khoáng được đưa vào xi măng ở dạng nghiền mịn có tính chất thủy lực hoặc puzolan.Phụ gia kỵ ẩm (hydrophobic admixture) là dạng phụ gia công nghệ được đưa vào trong quá trình nghiền xi măng giúp tạo thành màng bao quanh hạt xi măng, nhờ đó mà làm giảm tính hút ẩm của xi măng, giúp kéo dài thời gian bảo quản xi măng.Phụ gia trợ nghiền (grinding additives) là dạng Phụ gia công nghệ được đưa vào trong quá trình nghiền nhằm cải thiện quá trình nghiền của xi măng.Phụ gia xi măng (cement additives) là vật liệu đưa vào xi măng nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng nhất định.Thành phần hóa clanhke (chemical composition of clinker) chứa hàm lượng các oxit kim loại và thành phần khác cấu thành clanhke, được xác định bằng phương pháp phân tích hóa học.Thành phần khoáng clanhke (mineral composition of clinker) chứa hàm lượng các khoáng chủ yếu cấu thành canhke xi măng được xác định bằng tính toán dựa trên thành phần hóa clinker hoặc bằng phương pháp hóa lý.Thành phần pha clanhke (phase composition of clinker) chứa hàm lượng các pha chính của clinker, xác định bằng các phương pháp phân tích hóa lý.

2.3. Các thuật ngữ liên quan đến tính chất kỹ thuật của xi măng

Ăn mòn đá xi măng (diterioration of hardened cement paste) Quá trình suy giảm chất lượng đá xi măng do tác dụng xâm thực của môi trường.Chỉ số hoạt tính cường độ của phụ gia (strength activity index of mineral additives) Tỷ số giữa hoạt tính cường độ ở tuổi 28 ngày đóng rắn của xi măng pha 20% phụ gia khoáng và của xi măng không pha phụ gia.Đá xi măng (hardend cement paste) là vật liệu cứng hình thành sau khi hồ xi măng đóng rắn.Độ bền xâm thực (resistance to chemical diterioration) Khả năng của đá xi măng bền trong môi trường xâm thực.Độ chảy tỏa của hồ xi măng (spread of cement paste) là đại lượng biểu thị sự lan tỏa của hồ xi măng trên bề mặt phẳng, được xác định bằng 1 cây côn tiêu chuẩn trong điều kiện tiêu chuẩn.Độ co của hồ xi măng (shrinkage of cement paste) Đại lượng biểu thị mức độ giảm thể tích của hồ xi măng trong quá trình đóng rắn.Độ dẻo tiêu chuẩn (normal consistency) là đại lượng đặc trưng cho độ dẻo của hồ xi măng được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm giữa khối lượng nước so với khối lượng xi măng, được xác định theo tiêu chuẩn.Độ mịn xi măng (fineness) là đại lượng đặc trưng cho mức độ nghiền mịn của xi măng được xác định theo phương pháp tiêu chuẩn.Độ nở của hồ xi măng (expansion of cement paste) là đại lượng biểu thị mức độ tăng thể tích của hồ xi măng trong quá trình đóng rắn.Độ ổn định thể tích (soundness) là giới hạn độ nở của hồ xi măng đóng rắn được xác định theo phương pháp tiêu chuẩn.Độ tách nước (bleeding) là lượng nước tách ra trên bề mặt hồ xi măng sau khoảng thời gian lưu mẫu xác định.Độ trắng của xi măng trắng (whiteness grade) Đại lượng đặc trưng cho mức độ trắng của xi măng so với độ trắng tuyệt đối.Hoạt tính cường độ của clanhke (strendth activity of clinker) Với cường độ nén 28 ngày của mẫu thử là hỗn hợp nghiền từ clinker với 1 lượng thạch cao xác định, khi thử trong điều kiện tiêu chuẩn.Hoạt tính cường độ của xi măng (strength activity of cement mortar) là cường độ nén thực tế của mẫu vữa xi măng tiêu chuẩn được thử trong điều kiện tiêu chuẩn.Hồ xi măng (cement paste) Hỗn hợp dẻo của xi măng với nướcMác xi măng (class of cement) Ký hiệu quy ước biểu thị cường độ nén tối thiểu của xi măng, đánh giá theo phương pháp tiêu chuẩn. Xi măng đạt được mác quy định phải có chất lượng phù hợp và đúng với các tiêu chuẩn tương ứng.Nhiệt thủy hóa của xi măng (heat of hydration of cement) là lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình xi măng đóng rắn được xác định theo phương pháp tiêu chuẩn.Sự đông kết giả của xi măng (false set) là hiện tượng mất tính dẻo tức thời của hồ xi măng trong quá trình xi măng trộn với nước, có thể khắc phục được bằng tác động cơ học.Thời gian đặc quánh (thickning time) là khoảng thời gian từ khi trộn xi măng với nước cho đến khi độ quánh của hồ xi măng đạt đến 1 giá trị quy định theo tiêu chuẩn.Thời gian bắt đầu đông kết (initial setting time) là khoảng thời gian từ khi trộn xi măng với nước đến khi hồ xi măng bắt đầu mất tính dẻo.Thời gian kết thúc đông kết (final setting time) là khoảng thời gian từ khi trộn xi măng với nước cho đến khi hồ xi măng mất hoàn toàn tính dẻo để chuyển sang trạng thái rắn.Tính chất puzolan (hoạt tính puzolan) của phụ gia khoáng (pozzolanic activity of mineral additives) Khả năng phản ứng với canxi hydroxyt ở nhiệt độ thường của phụ gia khoáng hoạt tính tạo thành các hydrat có tính kết dính.Tính chất thủy lực của xi măng (dyraulic property of cement) là khả năng của xi măng sau khi trộn với nước, đóng thành chất rắn và bền trong nước.Vữa xi măng tiêu chuẩn (standard cement mortar) là hỗn hợp của xi măng và cát tiêu chuẩn với nước theo tỷ lệ quy định.

3. Phân loại xi măng

Xi măng được phân loại thành 4 loại cơ sở như sau:

Theo loại và thành phần của clanhke;Theo mác xi măng;Theo tốc độ đóng rắn;Theo thời gian đông kết.

3.1. Phân loại theo thành phần clanhke

Xi măng poóclăng- portland