i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả
nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình
nghiên cứu nào khác.
Hà Nội, tháng 4 năm 2015
Tập thể hƣớng dẫn
Nghiên cứu sinh
PGS.TS Đào Xuân Phái
TS. Tạ Ngọc Dũng
Nguyễn Thành Đoàn
người đã luôn động viên, khuyến khích tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực
hiện công trình này.
Nghiên cứu sinh Nguyễn Thành Đoàn
iii
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v
DANH MỤC CÁC BẢNG viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ x
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Tổng quan về bê tông chịu lửa 3
1.1.1. Khái niệm 3
1.1.2. Phân loại bê tông chịu lửa 3
1.1.3. Bê tông chịu lửa thông thường 4
1.1.4. Bê tông chịu lửa ít xi măng (LCC) và siêu ít xi măng (ULCC) 5
1.1.5. Bê tông chịu lửa không xi măng sử dụng chất kết dính ρ-Al
2
O
3
6
1.1.6. Bê tông gốm 7
1.2. Các xu hướng nghiên cứu, phát triển bê tông chịu lửa hiện tại và trong tương
lai 9
3.1.4. Phụ gia keo tán 55
3.1.5. Vật liệu ngâm tẩm 56
3.2. Nghiên cứu quá trình đóng rắn và phát triển cường độ của HCBS từ thạch
anh điện chảy 56
3.3. Nghiên cứu giải pháp công nghệ chế tạo HCBS 61
3.3.1. Chế tạo HCBS gốc từ mullite – thạch anh điện chảy 61
3.3.2. So sánh tính chất của HCBS từ mullite-thạch anh điện chảy với đất sét 76
3.4. Nghiên cứu bê tông gốm dựa trên HCBS 82
3.4.1. Tính chất của HCBS từ mullite – thạch anh nóng chảy 82
3.4.2. Tính cấp phối bê tông 82
3.4.3. Độ chảy của bê tông 83
3.4.4. Tính chất cơ lý của bê tông sau sấy và sau nung 84
3.4.5. Nghiên cứu vi cấu trúc của bê tông gốm 87
3.5. Nghiên cứu, so sánh các tính chất của bê tông gốm với bê tông chịu lửa ít xi
măng. 88
3.6. Tăng bền bán thành phẩm 92
KẾT LUẬN 100
NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO 102
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 111
PHỤ LỤC 113
v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
1.
Chữ viết tắt
A
FV
Độ chảy khi rung bê tông
H
H
2
O
HCBS
Kết dính huyền phù gốm nồng độ cao
HMOR
Độ bền uốn ở nhiệt độ cao
IP
Thế ion
IR
Phổ hồng ngoại
KLTT
Khối lượng thể tích
LCC
Bê tông chịu lửa ít xi măng
MS
Silica fume hoặc microsilica
PCE
Bê tông chịu lửa siêu ít xi măng
XRD
Nhiễu xạ tia X
XRF
Huỳnh quang tia X
2.
Ký hiệu
C
v
Hệ số nồng độ thể tích pha rắn trong hệ phân tán
Cv
cr
Hệ số nồng độ thể tích pha rắn tới hạn trong hệ phân tán
C
w
Hệ số nồng độ thể tích pha lỏng trong hệ phân tán
Cw
k
Nồng độ thể tích của môi trường phân tán động
c
v
L
Độ co thể tích sau khi sấy
η
Độ nhớt
min
Độ nhớt nhỏ nhất của HCBS
η
ω
Độ nhớt của HCBS tại tốc độ khuấy trộn ω
ρ
d
Tỷ trọng của HCBS
ρ
s
Khối lượng riêng của pha rắn trong HCBS
w
τ
Thời gian nghiền HCBS
τ
n
Thời gian khuấy trộn
T
bđ
Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng
T
4
Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng 4%
ω
Tốc độ quay khi ổn định HCBS bằng khuấy trộn
V
d
Thể tích pha rắn trong HCBS
V
w
Thể tích pha lỏng trong HCBS
w
Độ ẩm tương đối
Bảng 2.1: Tiêu chuẩn cần xác định và phương pháp thử 47
Bảng 3.1: Thành phần và tính chất của thạch anh điện chảy 53
Bảng 3.2: Thành phần và tính chất của mullite tổng hợp 54
Bảng 3.3: Thành phần và tính chất của microsilica 55
Bảng 3.4: Loại và nguồn gốc phụ gia keo tán 55
Bảng 3.5: Tính chất của thủy tinh lỏng 56
Bảng 3.6: Tính chất và thành phần hạt của huyền phù thạch anh điện chảy 57
Bảng 3.7: Phối liệu chế tạo HCBS mullite - thạch anh điện chảy 62
Bảng 3.8: Tính chất huyền phù sau 28 h nghiền với các phụ gia khác nhau 63
Bảng 3.9: Tính chất của HCBS mullite – thạch anh điện chảy sau 28 h nghiền 65
Bảng 3.10: Thành phần hạt ứng với phối liệu M90Q10 sau 12h nghiền 66
Bảng 3.11: Thành phần hạt ứng với phối liệu M90Q10 sau 18h nghiền 67
Bảng 3.12: Thành phần hạt ứng với phối liệu M90Q10 sau 28h nghiền 68
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của phụ gia PCE đến độ nhớt và pH của HCBS 70
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của phụ gia SHMP đến độ nhớt và pH của HCBS 71
Bảng 3.15: Tính chất của HCBS mullite – thạch anh điện chảy theo phối liệu
M90Q10 76
Bảng 3.16: Thành phần hạt của đất sét Trúc Thôn 77
Bảng 3.17: Yêu cầu và các kết quả đạt được khi nghiên cứu chế tạo HCBS 81
Bảng 3.18: Thành phần của bê tông nghiên cứu sử dụng cốt liệu mullite 82
Bảng 3.19: Độ bền nén nguội của bê tông cốt liệu mullite 84
Bảng 3.20: Độ xốp biểu kiến, khối lượng thể tích và độ co của mẫu 32 % HCBS
theo nhiệt độ nung 86
ix
Bảng 3.21: Thành phần hóa học của bê tông gốm và bê tông ít xi măng 89
Bảng 3.22: Độ bền nén nguội (CCS) của bê tông gốm và bê tông chịu lửa ít xi
măng 89
Bảng 3.23: Kết quả thử tính chất cơ nhiệt ở nhiệt độ cao 91
Bảng 3.24: Độ bền uốn theo thời gian ngâm tẩm mẫu tại các mật độ thủy tinh lỏng
x
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Các nhóm cấu trúc của bê tông gốm 13
Hình 1.2: Sơ đồ hình thành vùng tiếp xúc trong bê tông gốm với cốt liệu xốp 14
Hình 1.3: Mối liên hệ giữa độ ẩm w; tỷ trọng của huyền phù ρ
d
với hệ số C
v
16
Hình 1.4: Mô hình trạng thái và các chỉ số cơ bản của HCBS trong trạng thái chảy
sệt, nồng độ tới hạn, và trạng thái mộc sau sấy khô 16
Hình 1.5: Các miền chỉ số theo thể tích của HCBS (Cv, Cv
cr
, n
v
, Cw
k
) đối với các
vật liệu; 17
Hình 1.6: Mối liên hệ giữa thời gian nghiền với hệ số nồng độ thể tích pha rắn C
v
và độ nhớt η của HCBS 23
Hình 1.7: Quy luật biến đổi của các chỉ số nạp khối lượng của máy nghiền; lượng
sót sàng trên 63 µm; Độ xốp và độ bền uốn khi thu HCBS bằng phương pháp nạp
liệu bán liên tục 26
Hình 3.3: Phổ IR của huyền phù thạch anh điện chảy sau khi sấy khô ở 110
o
C 60
xi
Hình 3.4: Phổ IR của huyền phù thạch anh điện chảy sau khi gia nhiệt ở 500
o
C 61
Hình 3.5: Mối liên hệ giữa thời gian nghiền và hệ số nồng độ thể tích pha rắn C
v
ứng với phối liệu M90Q10 64
Hình 3.6: Phân bố hạt ứng với phối liệu M90Q10 sau 12h nghiền 66
Hình 3.7: Phân bố hạt ứng với phối liệu M90Q10 sau 18h nghiền 67
Hình 3.8: Phân bố hạt ứng với phối liệu M90Q10 sau 28h nghiền 68
Hình 3.9: Đường cong lũy tiến kích thước hạt của HCBS mullite-thạch anh điện
chảy sau khi nghiền ở các thời gian khác nhau 69
Hình 3.10: Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia PCE và SHMP đến độ nhớt biểu
kiến và pH của HCBS ứng với phối liệu M90Q10 sau 28h nghiền 72
Hình 3.11: Minh họa cơ chế phân tán của phụ gia PCE 73
Hình 3.12: Mô hình cơ chế phân tán kép của phụ gia PCE 73
Hình 3.13: Mô hình phân tán của PCE đối với hệ chứa SiO
2
74
Hình 3.14: Ảnh SEM của HCBS sau nung ở 1200
o
C 75
Hình 3.15: Phổ XRD của HCBS sau nung ở 1200
o
C 75
tôngchịu lửa ít xi măng 90
Hình 3.29: Ảnh SEM của bê tông chịu lửa ít xi măng và bê tông gốm sau nung ở
1000
o
C 91
xii
Hình 3.30: Độ bền uốn theo thời gian tẩm mẫu tại các mật độ thủy tinh lỏng khác
nhau 94
Hình 3.31: Độ bền nén theo thời gian tẩm mẫu tại các mật độ thủy tinh lỏng khác
nhau 94
Hình 3.32: Ảnh kính hiển vi điện tử của mẫu nghiên cứu 96
Hình 3.33: Độ xốp của mẫu nghiên cứu 97
1
MỞ ĐẦU
Trong họ vật liệu chịu lửa không định hình, bê tông chịu lửa là một nhóm
lớn, nó phát triển và tăng trưởng đáng kể trong suốt hơn 40 năm qua. Ban đầu từ
những hỗn hợp được pha trộn đơn giản, bê tông chịu lửa ngày nay là hỗn hợp được
pha trộn khá phức tạp và có nhiều tính năng kỹ thuật cao. Hiện nay bê tông chịu lửa
đã chiếm được nhiều thị phần và trong nhiều trường hợp, đã thay thế gạch chịu lửa
định hình [98]. Trong năm 2007, nhu cầu vật liệu chịu lửa trên thế giới đã đạt 38,1
triệu tấn, trị giá 22,9 tỷ đô la Mỹ, các con số tương ứng cho năm 2012 vào khoảng
45,2 triệu tấn, trị giá 28,5 tỷ đô la Mỹ, trong đó tỷ lệ vật liệu chịu lửa không định
hình dao động trong khoảng 43-45 %. Khu vực châu Á-Thái Bình Dương chiếm
khoảng 45 % tổng trọng lượng trong năm 2007, thị phần vào năm 2012 tăng lên đến
khoảng 69 % [13].
Các dữ liệu ở trên cho thấy vật liệu chịu lửa không định hình mà phần lớn là
đoạn dung tích 150-200 lít ở quy mô bán công nghiệp, đạt được các chỉ số
huyền phù có nồng độ pha rắn cao, độ ẩm thấp, độ nhớt thấp, HCBS có độ
linh động cao để xả ra khỏi máy nghiền dễ dàng.
Nghiên cứu cơ chế ổn định HCBS bằng phụ gia keo tán polycarboxylate
ethers (PCE).
Nghiên cứu giải pháp công nghệ tạo hình bê tông gốm với các block đúc sẵn
bằng phương pháp rung với phối liệu bê tông ở dạng chảy, linh động.
Nghiên cứu, kiểm chứng các tính chất cơ nhiệt của bê tông gốm sử dụng cốt
liệu chịu lửa mullite trên nền chất kết dính HCBS đã ổn định ở nhiệt độ
thường và nhiệt độ cao, kiểm chứng phương pháp tăng cường độ của bê tông
gốm ở nhiệt độ thường trong dung dịch thủy tinh lỏng có mật độ thấp.
Bố cục chính của luận án gồm có:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ chế tạo HCBS và bê tông gốm. Giới
thiệu các loại bê tông chịu lửa, xu hướng phát triển bê tông chịu lửa hiện
nay, các tính chất, công nghệ của HCBS và bê tông gốm.
Chương 2: Các phương pháp nghiên cứu. Giới thiệu các phương pháp phân
tích cơ, lý, hóa, được sử dụng trong quá trình nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận. Trình bày quá trình nghiên cứu chế độ
nghiền ướt chế tạo HCBS, phương pháp ổn định HCBS, các tính chất của bê
tông gốm từ chất kết dính HCBS, phương pháp tăng cường độ bê tông gốm.
Phần kết luận: Trình bày các kết quả của luận án.
3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về bê tông chịu lửa
1.1.1. Khái niệm
Bê tông chịu lửa (BTCL) là hỗn hợp được trộn kết hợp của các hạt cốt liệu
chịu lửa, chất liên kết và các phụ gia. Khi sử dụng, BTCL được trộn với chất lỏng
(nước hoặc keo) và hỗn hợp này được đầm rung, ép rung, bơm phun hoặc tự chảy
vào vị trí thi công để tạo thành vật liệu chịu lửa có hình dạng và cấu trúc, sau đó
Loại trung bình: 1,6 ≤ tỷ trọng ≤ 1,92 g/cm
3
Loại nhẹ: tỷ trọng < 1,6 g/cm
3
c. Theo hàm lượng xi măng (thông qua hàm lượng % CaO): Chia làm 4 loại
BTCL truyền thống (CaO > 2,5 %)
BTCL ít xi măng (1,0 % < CaO ≤ 2,5 %)
BTCL siêu ít xi măng (0,2 % < CaO ≤ 1,0 %)
BTCL không xi măng (CaO ≤ 0,2 %)
d. Theo phương pháp thi công: Chia làm 3 loại
4
Đầm rung
Tự chảy
Bơm phun
Dựa theo chất liên kết, BTCL được chia thành các loại khác nhau [9, 31, 98]
đó là:
Liên kết thủy lực (Tác nhân liên kết là xi măng cao alumin,…): Đây là liên
kết phổ biến nhất của BTCL, nó đóng rắn và phát triển cường độ ở nhiệt độ
thường.
Liên kết gốm ( Huyền phù gốm nồng độ cao HCBS, keo silica,…): Với quá
trình đóng rắn khi gia tăng nhiệt độ.
Liên kết hóa học (keo hữu cơ, phốt phát,…): Đóng rắn bằng phản ứng hóa
học ở nhiệt độ thường (nhưng không phải là liên kết thủy lực) hoặc ở nhiệt
độ thấp hơn nhiệt độ kết khối.
Cần chú ý rằng các liên kết trong bê tông chịu lửa là liên kết phức hợp [31], đó
là: thủy lực + gốm, hóa học + gốm, thủy lực + hóa học + gốm,…Ví dụ bê tông chịu
lửa ít xi măng là liên kết phức hợp, ngoài xi măng cao alumin (liên kết thủy lực),
800-1000
o
C, tuy nhiên sự có mặt của silicafume chỉ làm cho bê tông phát triển
cường độ ở nhiệt độ < 1400
o
C, ở nhiệt độ cao hơn bê tông mất dần cường độ [98].
Do trong thành phần bê tông LCC và ULCC có xi măng cao alumin nên nó
đóng rắn thủy lực, các khoáng chính trong xi măng cao alumin là CA và CA
2
, cơ
chế đóng rắn ở nhiệt độ thường diễn ra như sau [98]:
Ở nhiệt độ < 24
o
C: (CA, CA
2
) + H
2
O → CAH
10
+ AH
X
(x < 3)
Từ 24-35
o
C: (CA, CA
2
) + H
2
O → C
2
AH
6
ở 315
o
C, nếu gia nhiệt quá nhanh sẽ làm nổ bê tông, để chống nổ bê tông thì các phụ gia
sợi polypropylene, polyester được sử dụng, các sợi này có chiều dài từ 3-10 mm và
đường kính từ 15-40 µm, khi cháy nó để lại các mao dẫn để nước thoát ra ngoài.
Bê tông chịu lửa LCC và ULCC chỉ ra các ưu điểm là tính năng thi công dễ
dàng, tuy nhiên điểm hạn chế của nó là giảm các tính chất cơ nhiệt ở nhiệt độ cao
[31].
6
1.1.5. Bê tông chịu lửa không xi măng sử dụng chất kết dính ρ-Al
2
O
3
Xi măng cao alumin là chất liên kết được dùng phổ biến nhất trong sản xuất
bê tông chịu lửa [98], tuy nhiên xi măng cao alumin chứa thành phần CaO có xu
hướng tạo thành các hợp chất có nhiệt độ nóng chảy thấp trong BTCL có chứa SiO
2
như gehlenite (C
2
AS) nhiệt độ nóng chảy 1590
o
C, anorthite (CAS
2
) nhiệt độ nóng
chảy 1550
.(1-2)H
2
O (gel)
Quá trình đóng rắn trên là đóng rắn thủy lực, tuy nhiên việc tạo gel rất chậm
và cường độ ban đầu rất thấp [98]. Dạng thương phẩm của chất kết dính ρ-Al
2
O
3
được tập đoàn Alcoa chế tạo có tên là Alphabond (series 100, 200, 300, 500) đã
được biến tính [100].
Bê tông chịu lửa dựa trên Alphabond khi thủy hóa ở nhiệt độ < 18
o
C thì quá
trình đóng rắn rất khó khăn, điều đó được chứng minh bằng thực nghiệm bởi vì nếu
trộn bê tông ở nhiệt độ thấp liên kết thủy lực không đủ mạnh để các tinh thể phát
triển, vì vậy việc trộn bê tông với nước ấm là cần thiết, ngược lại nếu thủy hóa ở
nhiệt độ > 38
o
C cũng nên tránh bởi vì bê tông đóng rắn nhanh và không đủ thời
gian thi công [100].
Cường độ của bê tông phát triển nhanh khi nó được gia nhiệt ở nhiệt độ 66-
93
o
C, khi gia nhiệt từ 93-276
o
C thì đòi hỏi phải rất cẩn thận vì có thể gây ra hiện
tượng nứt, vỡ bê tông, nước thoát ra mạnh nhất ở 150
o
C, vì vậy phải bổ sung các
2
O
3
[100], các tinh thể này tạo ra cường độ cơ học bền sốc nhiệt,
bền xỉ cho vật liệu.
Bê tông chịu lửa sử dụng liên kết ρ-Al
2
O
3
được sử dụng ở những vị trí có
nhiệt độ rất cao trong các lò luyện thép bởi vì nó có độ bền cơ học, bền sốc nhiệt,
bền xỉ rất cao, đó là các vị trí: Khối nắp lò hồ quang, gạch bệ thấu khí lò tinh luyện,
vách ngăn, ụ đỡ thùng trung gian,
Như vậy có thể thấy rằng bê tông chịu lửa dựa trên ρ-Al
2
O
3
là trung gian
giữa bê tông chịu lửa ít xi măng và bê tông gốm, nó có những nhược điểm của bê
tông liên kết thủy lực (nứt, nổ khi gia nhiệt lần đầu) và những ưu điểm của bê tông
gốm (nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng cao).
1.1.6. Bê tông gốm
Bê tông chịu lửa LCC và ULCC được cấp bằng sáng chế độc quyền vào năm
1976 [98] bởi hãng Lafarge (Pháp), cũng trong năm 1976 các báo cáo về bê tông
gốm của tác giả Yu.E.Pivinskii được trình bày tại hội nghị toàn Liên Bang Xô Viết
về vật liệu chịu lửa [33]. Như vậy, đồng thời và độc lập, xuất hiện 2 khái niệm rất
khác nhau về các giải pháp cho cùng một vấn đề, đó là sản xuất bê tông chịu lửa
mới. Trong giai đoạn đầu của sự phát triển bê tông gốm, tác giả cho rằng cơ chế
đóng rắn là sự có mặt của một hàm lượng nhỏ phụ gia (1-2 % xi măng cao alumin,
thạch cao,…), tuy nhiên những nghiên cứu sâu hơn cho thấy hiệu quả của các phụ
qua số lượng nhất định các hạt keo, các hạt này được hình thành trực tiếp trong quá
trình nghiền [40].
HCBS có khả năng phân tán cao nhờ sử dụng các phụ gia ổn định và được
khuấy trộn cơ học trước khi đem trộn với cốt liệu chịu lửa [41]. Theo công nghệ này
nhận được bê tông chịu lửa chất lượng cao mà không sử dụng xi măng cao alumin.
Đối với HCBS lưu trữ kéo dài sẽ gây ra sự đông tụ, do vậy HCBS được ổn định
bằng cách khuấy trộn cơ học kết hợp với các phụ gia pha loãng, khi đó trên bề mặt
HCBS có lực đẩy điện ly lẫn nhau và làm giảm độ nhớt của chúng ở độ ẩm thấp.
9
Các tính chất cơ lý của vật liệu được quyết định bởi thành phần của môi
trường phân tán, trạng thái bề mặt và độ phân tán của các hạt chất rắn đặc biệt là
hàm lượng các chất keo trong HCBS [42].
Trong chất kết dính gốm, các tính chất liên kết phụ thuộc vào nồng độ pha
rắn cao trong khi các chất kết dính thủy lực được quyết định bởi sự thủy hóa kèm
theo sự có mặt một số lượng đáng kể của chất lỏng [34].
1.2. Các xu hƣớng nghiên cứu, phát triển bê tông chịu lửa hiện tại và
trong tƣơng lai
Trong những năm gần đây đã có nhiều hướng mới trong việc nghiên cứu và
phát triển bê tông chịu lửa. Hiện tại đã phát triển các sản phẩm bê tông chịu lửa ít xi
măng tính năng cao dạng thương phẩm sử dụng cho các lò công nghiệp đặc biệt là
các lò luyện thép, các hướng nghiên cứu khác như bê tông chịu lửa chứa các bon, bê
tông chịu lửa công nghệ nano, bê tông gốm còn đang được tiếp tục.
1.2.1. Bê tông chịu lửa ít xi măng tính năng cao.
Bê tông chịu lửa ít xi măng tính năng cao là bê tông chịu lửa có độ bền hoá,
bền nhiệt và độ bền cơ học rất cao, trong thành phần của nó gồm có:
Xi măng cao alumin thế hệ mới, tăng hàm lượng Al
2
O
3
2
-C và Al
2
O
3
-MgO-C)
10
trong những năm 1970 bằng cách thêm graphite vào trong thành phần của gạch làm
nâng cao độ bền sốc nhiệt, tăng độ bền hóa, chống bám xỉ,… [27].
Ý tưởng sử dụng graphite cho bê tông chịu lửa là không mới, nhưng tới nay
có rất ít sản phẩm bê tông chịu lửa chứa các bon có mặt trên thị trường, bởi vì một
số vấn đề công nghệ khi sử dụng graphite đó là [27]:
Graphite thấm ướt rất kém dẫn tới độ phân tán, độ chảy kém, lượng
nước trộn cao
Sự khác nhau lớn giữa tỷ trọng của graphite và cốt liệu gầy dẫn tới sự
phân lớp, phân bố không đều
Thiếu sự kết dính giữa graphite và cốt liệu tạo ra sự giảm cường độ
Bị ô xy hóa ở nhiệt độ cao
Bê tông chịu lửa chứa graphite khi trộn với lượng nước yêu cầu thì các cấu
tử phải thấm ướt tốt và có độ chảy (linh động) nhất định. Tuy nhiên graphite vảy
(FG) lại thấm ướt rất kém, do vậy phải biển tính FG để tăng độ thấm ướt bằng các
kỹ thuật khác nhau. Có 3 phương phương pháp biến tính graphite [27]:
a) Phủ bề mặt graphite lớp màng mỏng chứa SiO
2
, TiO
2
, Al
2
O
3
, MgO, với mục đích là:
Kết tụ graphite để làm giảm bề mặt riêng
Tăng mật độ trong hỗn hợp chứa graphite
Biến tính bề mặt của graphite bằng cách hình thành lớp phủ thấm
nước, tăng độ phân tán của graphite trong bê tông
Sử dụng chất chống oxy hóa thích hợp để ức chế quá trình oxy hóa
của graphite.
Trong gạch chịu lửa chứa các bon, làm giảm sự ô xy hóa của các bon bằng
cách sử dụng chất chống oxy hóa như kim loại (hay hợp kim) và cacbua [27]. Trong
số này bột Al kim loại được sử dụng rộng rãi dạng thương mại. Tuy nhiên, nó
không được sử dụng trực tiếp trong bê tông chịu lửa chứa các bon do có xu hướng
hydrat hóa mà nó thường được phủ một lớp màng SiC hoặc SiO
2
[27]
Gần đây, những tiến bộ trong việc nghiên cứu đã phát triển một loạt chất
chống ô xy hóa mới sử dụng trong bê tông chịu lửa chứa các bon có khả năng chống
hydrat hóa [27] gồm có: Al
4
SiC
4
, Al
4
O
4
C, B
4
C, ZrB
2
,…
C.
Nghiên cứu của H.S.Badiee và S. Otroj [8] cũng chỉ ra các kết quả tương tự
khi sử dụng keo nano silica trong bê tông chịu lửa corundum, trong đó hàm lượng
keo silica được sử dụng trong bê tông từ 10-11 %, khi nung trên 1000
o
C thì hoàn
thành việc mất nước của các nhóm hydroxyl (-OH) nên độ xốp giảm dần, cường độ
được tăng lên.
1.2.4. Bê tông gốm tính năng cao
Phát triển song hành cùng các loại bê tông khác là bê tông gốm tính năng
cao, đặc biệt là bê tông gốm dựa trên HCBS cao alumin đi từ nguyên liệu đầu là sa
mốt cao nhôm, mullite, bauxite, corundum với hàm lượng của Al
2
O
3
dao động từ
60-93 % có bổ sung 5-30 % huyền phù silica [49]. Cường độ nén của bê tông đạt
giá trị rất cao khi gia nhiệt đến 1500
o
C, cụ thể bê tông gốm cao nhôm từ bauxite
được chuẩn bị bằng cách trộn 30-40 % HCBS cùng với 50-70 % cốt liệu từ 0-3 mm,
thu được phối liệu có độ ẩm 4,0-5,2 %, sau khi sấy khô có độ bền nén từ 8-12 MPa,
khi xử lý nhiệt ở 1000
o
C độ bền nén 80-120 MPa và ở 1200
C, 1500
o
C độ bền nén
tương ứng là 140-180 MPa và 200-300 MPa [49].
cấu trúc [38] được thể hiện trong Hình 1.1. Mỗi loại trong số đó có thể có cấu trúc
biến tính.
Hình 1.1: Các nhóm cấu trúc của bê tông gốm ( Nguồn [38])
I) Khung liên kết chặt: a) Cốt liệu xít đặc; b) Cốt liệu xốp;
II) Khung liên kết chặt thêm hạt nhỏ: a) Cốt liệu xít đặc; b) Cốt liệu xốp;
III) Khung liên kết lỏng lẻo: a) Cốt liệu xít đặc; b) Cốt liệu xít đặc thêm hạt
trung gian; c) Cốt liệu xốp; d) Cốt liệu xốp thêm hạt trung gian;
IV) Bê tông xốp: a) Khung liên kết chặt của cốt liệu độ xốp cao + bọt và chất
kết dính, b) Tương tự a) nhưng với khung liên kết lỏng lẻo; c) Tương tự a)
nhưng chất kết dính có độ xốp cao.
Copyright: Tài liệu đại học ©