Page 59 - Giao trinh dien tu Truong CD GTVT Trung uong I

4.6.3. Lý thuyết về sự rắn chắc của xi măng.
Phản ứng thuỷ hoá
Khi nhào trộn xi măng với nước, ở giai đoạn đầu xảy ra quá trình tác dụng
nhanh của khoáng alit với nước tạo ra hyđrosilicat canxi và hyđroxit canxi.

2(3CaO.SiO ) + 6H O = 3CaO.2SiO .3H O + 3Ca(OH) .
2
2
2
2
2
Vì đã có hyđroxit canxi tách ra từ khoáng alit nên khoáng belit thuỷ hoá
chậm hơn alit và tách ra ít Ca(OH) hơn. :
2
2
2
2
2
2
2(2CaO.SiO ) + 4H O = 3CaO.2SiO .3H O + Ca(OH) .
Hy đrosilicat canxi hình thành khi thuỷ hoá hoàn toàn đơn khoáng silicat
tricanxi ở trạng thái cân bằng với dung d ịch bão hoà hyđroxit canxi. Tỷ lệ
CaO/SiO trong các hyđrosilicat trong hồ xi măng có thể thay đổi phụ thuộc vào
2
thành phần vật liệu, điều kiện rắn chắc và các yếu tố khác. Pha chứa alumô chủ
yếu trong xi măng là aluminat tricanxi 3CaO.Al O , đây là pha hoạt động nhất.
2 3
Ngay sau khi tr ộn với nước, trên bề mặt các hạt xi măng đã có lớp sản ph ẩm
xốp, không bền có tinh thể d ạng tấm mỏng lục giác của 4CaO.Al O .9H O và
2
2 3
2.CaO.Al O .8H O. Cấu trúc dạng tơi xốp này làm giảm độ bền nước củ a xi
2 3
2
măng. Dạng ổn định của nó là hyđroaluminat 6 nước có tinh thể hình lập
phương được tạo thành từ phản ứng:
2 3
2 3
2
2
3CaO.Al O + 6H O = 3CaO.Al O .6H O
Để làm chậm quá trình đông kết khi nghiền clinke cần cho thêm một lượng
đá thạch cao (3% ÷ 5% so với khối lượng xi măng). Sunfat canxi sẽ đóng vai trò
là chất hoạt động hoá học của xi măng, tác dụng với aluminat tricanxi ngay từ
đầu để tạo thành sunfoaluminat canxi ngậm nước (khoáng etringit) :

3CaO.Al O + 3 (CaSO .2H O) + 26H O =
2
2
4
2 3
3CaO.Al O .3CaSO .32H O Trong dung dịch bão hoà Ca(OH) ,
2
4
2
2 3
ngay từ đầu etringit sẽ tách ra ở dạng
keo phân tán mịn đọng lại trên bề mặt 3CaO.Al O làm chậm sự thu ỷ hoá của nó
2 3
và kéo dài thời gian đông kết của xi măng. Sự kết tinh của Ca(OH) từ dung dịch
2
quá bão hoà sẽ làm giảm nồng độ hyđroxit canxi trong dung dịch và etringit chuyển
sang tinh thể d ạng sợi, tạo ra cường độ ban đầu cho xi măng. Etringit có thể tích
lớn gấp 2 lần so v ới thể tích các chất tham gia phản ứng, có tác dụng chèn lấp lỗ
rỗng của đ á xi măng, làm c ường độ và độ ổn định của đá xi măng tăng lên. Cấu
trúc của đá xi măng cũ ng sẽ tố t hơn do hạn chế được những chỗ yếu củ a
hyđroaluminat canxi. Sau đó etringit còn tác dụng với 3CaO.Al O còn lại sau khi
2 3
đã tác dụng với đá thạch cao để tạo ra muối kép của sunfat :
2(3CaO.Al O )+3CaO.Al O .3Ca.SO .32H O+22H O = (3CaO.Al O .CaSO .18H O).
2
2 3
4
4
2 3
2
2 3
2

Feroaluminat tetracanxi tác dụng với nước tạo ra hyđroaluminat và
hyđroferit canxi :
2 3
2
2
2
2 3
2 3
2 3
4CaO.Al O .Fe O + mH O = 3CaO.Al O .6H O + CaO.Fe O .nH O.
Hyđ roferit sẽ nằm lại trong thành phần của gen xi măng, còn hyđro-
aluminat sẽ tác dụng với đá thạch cao như phản ứng trên.
Tính chất và sự 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 tông và bắt đầu đông kết, hồ xi

56