Thảc si- GVC NGUÙN DÁN

9
Chỉång 2
CÄNG NGHÃÛ SN XÚT XI MÀNG PORTLAND
.
2.1 Khại niãûm v âënh nghéa.
Xi màng portland l kãút dênh thy lỉûc, khi träün nọ våïi nỉåïc s tảo häư do cọ
tênh kãút dênh v âọng ràõn âỉåüc trong mäi trỉåìng khäng khê, mäi trỉåìng nỉåïc. Häư
do trong qụa trçnh âọng ràõn s phạt triãùn cỉåìng âäü.
Xi màng portland l sn pháøm nghiãưn mën ca clinker våïi thảch cao thiãn
nhiãn, âäi khi cn pha thãm vo mäüt vi loải phủ gia khạc nhàòm ci thiãûn mäüt säú
tênh cháút ca xi màng v tàng sn lỉåüng, hả giạ thnh.
Clinker sn xút bàòng cạch nung âãún kãút khäúi phäúi liãûu â âỉåüc nghiãưn mën
v âäưng nháút gäưm: âạ väi, âáút sẹt hồûc âạ väi, âáút sẹt, qûng sàõt ... hồûc âạ väi, âáút
se
ït våïi cạc phãú liãûu ca cạc ngnh cäng nghiãûp khạc (bn nhephelin, xè l cao...).
Trong phäúi liãûu trãn thäng thỉåìng âạ väi chiãúm tè lãû tỉì: 75% - 80%.
Hiãûn nay trãn thi trỉåìng cọ hai loẵi xi màng phäø dủng: PC v PCB.
- PC viãút tàõt ca Portland Cement: Âãø sn xút xi màng ny bàòng cạch
nghiãưn chung clinker våïi (3%- 5%) thảch cao thiãn nhiãn. Tu theo cháút
lỉåüng ca clinker, cọ thãø sỉí dủng phủ gia khoạng hoảt tênh v phủ gia
cäng nghãû khạc. Tuy nhiãn, täøng lỉåüng phủ gia khäng âỉåüc vỉåüt quạ
15%. Trong âọ, phủ gia hoảt tênh khäng âỉåüc vỉåüt quạ 10%.
Ximàng portland gäưm cọ cạc mạc sau: PC30; PC40; PC50; PC60
- PCB viãút tàõt ca Portland Cement Blended: Sn xút xi màng ny bàòng hai

Bang 2.1 Chỉ tiêu chất lợng của xi măng poóc lăng theo TCVN 2682:1999
Mức
Tên chỉ tiêu
PC 30 PC 40 PC 50
1. Cờng độ chịu nén, N/mm
2
, không nhỏ hơn, sau:
3 ngày 45 phút
28 ngày 8 giờ

16

30

21

40

31

50
2. Thời gian đông kết, phút:
- Bắt đầu, không sớm hơn
- Kết thúc, không muộn hơn

45
375
3. Độ nghiền mịn, xác định theo:
- Phần còn lại trên sàng 0,08mm, %, không lớn hơn
- Bề mặt riêng, phơng pháp Blaine, cm

30

18
40
2. ọỹ nghióửn mởn:
- Phỏửn coỡn laỷi trón saỡng 0,08 mm, %, khọng lồùn hồn
- Bóử mỷt rióng xaùc õởnh phổồng phaùp Blaine, cm
2
/g, khọng
12
2700 Thaỷc si- GVC NGUYN DN

11
nhoớ hồn
3. Thồỡi gian õọng kóỳt:
- Bừt õỏửu, phuùt, khọng sồùm hồn
- Kóỳt thuùc, giồỡ, khọng muọỹn hồn

45
10
4. ọỹ ọứn õởnh thóứ tờch, õổồỹc xaùc õởnh theo phổồng phaùp
Le Chatelier, mm, khọng lồùn hồn
10
5. Haỡm lổồỹng Anhydric Sunfuric (SO

5
.. .
SiO
2
: 21 - 24% CaO : 63 - 67% Mn
2
O
3
: 0 - 3% SO
3
: 0.1 - 1%
Al
2
O
3
: 4 - 8% MgO : 1 - 5% P
2
O
5
: 0.0 - 0.1% R
2
O: 0 - 1%
Fe
2
O
3
: 2 - 4% TiO
2
: 0 - 0.5% MKN: 0.5 - 3%
CaO: Thaỡnh phỏửn chờnh thổù nhỏỳt trong clốnker xi mng. Muọỳn clinker coù

2
S tng tổồng õọỳi nhanh hồn C
3
S). Saớn phỏứm õoùng rừn vaỡ phaùt trióứn
cổồỡng õọỹ trong nhổợng ngaỡy õỏửu chỏỷmỹ(1 , 3,7ngaỡy õỏửu), toớa nhióỷt ờt. Do õoù xi
mng bóửn trong mọi trổồỡng nổồùc vaỡ mọi trổồỡng sulfaùt.
Al
2
O
3
: Noù seợ lión kóỳt vồùi CaO taỷo ra caùc khoaùng aluminat canxi C
3
A, C
5
A
3
..
.vaỡ lión kóỳt vồùi Fe
2
O
3
taỷo khoaùng alumoferit canxi. Nóỳu tng haỡm lổồỹng
Al
2
O
3
thỗ trong clinker ximng seợ chổùa nhióửu C
3
A. Ximng seợ õoùng rừn
nhanh, toớa nhióửu nhióỷt, keùm bóửn trong mọi trổồỡng nổồùc, mọi trổồỡng sulfat.

dênh , gáy sỉû cäú treo l trong l âỉïng (khi Fe
2
O
3
>5%).
• MgO: Nọ l thnh pháưn cọ hải trong clinker ximàng giäúng nhỉ CaO
tỉû do
.Khi
åí nhiãût âäü 1450
o
C nãúu MgO khäng liãn kãút s bë gi lỉía tảo thnh khoạng
chëu lỉía periclazå cọ kêch thỉåïc låïn, trå v khäng cọ tênh kãút dênh. Quạ trçnh
hrat cọ thãø diãùn ra vi nàm, lm sn pháøm khäng äøn âënh thãø têch.Cáưn
khäúng chãú lỉåüng MgO <5% trong quạ trçnh nung luûn. Thỉûc tãú MgO cọ
trong clinker xi màng täưn tải åí 3 dảng: khoạng periclazå, dung dëch ràõn våïi
cạc khoạng (C
54
S
16
AM), v nàòm trong pha thy tinh.
Khi MgO åí dảng periclaz våïi hm lỉåüng > 3%, kêch thỉåïc tinh thãø > 10 µm,
tạc dủng våïi nỉåïc cháûm, khi âọng ràõn ximàng khäng äøn âënh thãø têch, nh
hỉåíng âãún cháút lỉåüng sn pháøm. Cn khi MgO nàòm trong dung dëch ràõn hồûc
pha thy tinh clinker thç khäng gáy nh hỉåíng âãún cháút lỉåüng sn pháøm.
• TiO
2
: Do âáút sẹt mang vo, nọ láùn trong clinker mäüt hm lỉåüng ráút nh
0.3%.Ngỉåìi ta nghiãn cỉïu tháúy ràòng nãúu thay SiO
2
bàòng TiO

3
.Mn
2
O
3
cọ tênh cháút tỉång
tỉû nhỉ C
4
AF.
• P
2
O
5
: Trong clinker nọ chiãúm mäüt lỉåüng khäng låïn làõm 1% - 2% cọ tạc dủng
lm cháûm quạ trçnh âọng ràõn sn pháøm. Hiãûn nay ngỉåìi ta cọ thãø âỉa P
2
O
5
cọ
hm lỉåüng < 1% vo phäúi liãûu âãø lm phủ gia khoạng họa.
• K
2
O+Na
2
O: Ln ln cọ trong clinker vç do âáút sẹt mang vo. Khi nung
luûn åí nhiãût âäü cao cạc ä xit kiãưm dãù bë bay håi, v mäüt pháưn tan trong pha
lng tảo thy tinh hay tham gia phn ỉïng tảo khoạng chỉïa kiãưm, nãn trong
clinker chè cn 0.5% - 1%. Sỉû cọ màût äxit kiãưm lm täúc âäü âọng ràõn kẹm äøn
âënh, tảo ra cạc vãút loang trãn bãư màût sn pháøm. Hm lỉåüng kiãưm cho phẹp
trong clinker < 0.5%. Cáưn nhåï ràòng hm lỉåüng cạc äxêt kiãưm låïn khi bay håi

hm lỉåüng 4 khoạng chênh (C
3
S, C
2
S, C
3
A, C
4
AF) chiãúm tỉì 95% âãún 98%.
C
3
S, C
2
S Nhọm khoạng silicạt.
C
3
A, C
4
AF Nhọm khoạng nọng chy.
C
3
A, C
4
AF v pha thy tinh gi chung l cháút trung gian hay cn gi l cháút
âãûm. Thnh pháưn khoạng ca clinker xi màng.
Bng 2.3
Tãn cạc khoạng Âiãưu kiãûn Cäng thỉïc Kê hiãûu
Tricanxê silicạt (alêt)
Âicanxi silicạt (bãlêt)
Tricanxialuminạt

O
3
R
2
O > SO
3
R
2
O < SO
3

R
2
O < SO
33CaO.SiO
2

2 CaO.SiO
2

3CaO. Al
2
O
3

CaO. Al
2


C
3
S
C
2
S
C
3
A
C
4
AF
C
2
(A, F)
R.C
8
A
3

• Alit: Alit l khọang silicat quan trng ca clinker ximàng pooclàng cho ta
cỉåìng âäü cao, âọng ràõn nhanh v ta nhiãưu nhiãût Trong clinker alit chiãúm
45- 60%, gáưn âáy mäüt säú tạc gi cho ràòng alit tinh khiãút cọ cäng thỉïc họa
hc 3CaO.SiO
2
, loặ ny âiãưu chãú âỉåüc trong phng thê nghiãûm, cn trong
clinker ximàng pooclàng trong sn xút alit l mäüt dung dëch ràõn ca C
3
S v

%Al
2
O
3
%MgO Thảc si- GVC NGUÙN DÁN

14
C
3
S 73,69 26,31 - -
C
54
. S
16
. MA 73,29 23,27 2,47 0,97
Trong cäng thỉïc C
54
. S
16
. MA cọ tè lãû phán tỉí CaO: SiO
2
:Al
2
O

3
S cọ kh nàng bë phán hy thnh C
2
S v CaO. Mún
trạnh hiãûn tỉåüng phán hy C
3
S åí trãn ta ạp dủng phỉång phạp lm lảnh nhanh
clinker qua nhiãût âäü giåïi hản ny. Hån nỉỵa trong alêt cọ láùn mäüt êt äxêt nhäm, äxêt
sàõt chụng tảo thnh dung dëch ràõn cọ hoảt tênh cao v lm cáúu trục alêt bãưn vỉỵng.
Alit cã cÊu tróc d¹ng tÊm h×nh lơc gi¸c, mµu tr¾ng, cã khèi l−ỵng riªng 3,15
÷ 3,25 g/cm
3
, cã kÝch th−íc 10 ÷ 250 µm.
• Belit: Belit l khọang chênh thỉï hai trong clinker ximàng pooclàng, âọng ràõn
tỉång âäúi cháûm, cỉåìng âäü ban âáưu khäng cao làõm, sau mäüt thåìi gian cỉåìng
âäü phạt triãøn täút hån, bãưn trong mäi trỉåìng nỉåïc v nỉåïc khọang .
Bãlit cng nhỉ alit l mäüt dung dëch ràõn ca β2CaO. SiO
2
v mäüt lỉåüng khäng
låïn cạc äxit Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, Cr
2
O

’
C
2
S. Vç váûy thỉûc tãú trong clinker ximàng
pooclàng khäng täưn tải αC
2
S.
- α
’
C
2
S: bãưn trong khang 830-1425
0
C, åí nhiãût âäü tháúp hån 830
0
C trong âiãưu
kiãûn lm lảnh cháûm α
’
C
2
S tinh khiãút s chuøn thnh γC
2
S, nãúu lm lảnh nhanh åí
670
0
C thç α
’
C
2
S s chuøn thnh βC

S sang γC
2
S v tàng 10% thãø têch nãn lm
cho khoạng våỵ vủn thnh bäüt, gi l hiãûn tỉåüng t clinker nh hỉåíng âãún cháút lỉåüng
sn pháøm. Cọ thãøí hản chãú âỉåüc bàòng cạch lm lảnh nhanh clinker khi qua nhiãût âäü
ny hồûc âỉa vo phäúi liãûu khang 1-3% phủ gia äøn âënh. Cọ thãø dng Al
2
O
3
,
Fe
2
O
3
, MgO, R
2
O, Cr
2
O
3
... Thỉûc tãú thỉåìng kãút håüp c hai. Do âọ βC
2
S äøn âënh cáúu
trục âãún nhiãût âäü thỉåìng.
- γC
2
S: khäng cọ tênh cháút kãút dênh, khäng tạc dủng våïi nỉåïc, thỉûc tãú chè åí
mäüt säú âiãưu kiãûn âàûc biãût thç γC
2
S måïi cọ tênh cháút kãút dênh nhỉng ráút úu.

A
2
F, C
4
AF, C
6
AF
2
, C
2
F. Trong
clinker ximng pooclng thổồỡng thỗ khoùang alumọ pherit canxi chuớ yóỳu laỡ C
4
AF.
Trong clinker C
4
AF chióỳm 10-18%, laỡ khoùang õoùng rừn tổồng õọỳi chỏỷm, cho cổồỡng
õọỹ khọng cao lừm nhổng bóửn nổồùc vaỡ bóửn trong mọi trổồỡng sulphat, C
4
AF laỡ
khoùang nỷng nhỏỳt trong clinker ximng pooclng, coù = 3,77 g/cm
3
.
Aluminat canxi: Cuợng laỡ chỏỳt trung gian nũm giổợa alit vaỡ bólit, trong clinker
ximng pooclng coù thóứ gỷp ồớ 2 daỷng laỡ 3CaO.Al
2
O
3
vaỡ 12CaO.7Al
2

, Fe
2
O
3
ngoaỡi ra coỡn
mọỹt lổồỹng nhoớ CaO, MgO.
Caùc khoùang chổùa kióửm: Trong clinker pooclng ồớ daỷng K
2
O. 23CaO.
12SiO
2
Thảc si- GVC NGUÙN DÁN

16
nọ chênh l 2CaO. SiO
2
m thay 1 phán tỉí CaO bàòng 1 phán tỉí K
2
O v dảng Na
2
O.
8CaO. 3Al
2
O

m
tdt
tdt
++−
−
=

Âäúi våïi clinker ximàng pooclàng thỉåìng m = 1,7-2,4.
2.4.2 Mäâun silicat: kê hiãûu l n hay MS hay SR (silicat ratio)
Mäâun silicat l t säú hm lỉåüng äxit silic tham gia phn ỉïng våïi cạc äxit
khạc v täøng hm lỉåüng äxit nhäm v äxit sàõt cọ trong clinker.
)%(
)%(
3232
22
OAlOFe
SiOSiO
n
tdt
+
−
=

Trong clinker hm lỉåüng SiO
2
tỉû do khäng låïn làõm do âọ khi tênh tọan cho
phẹp sỉí dủng cäng thỉïc âån gin v xem nhỉ: %( SiO
2
täøng -SiO
2

Mọõun alumin laỡ tyớ sọỳ giổợa haỡm lổồỹng phỏửn trm ọxit nhọm vaỡ ọxit sừt coù trong clinker.
32
32
%
%
OFe
OAl
p =

Mọõun alumin coỡn xaùc õởnh tyớ lóỷ giổợa khoùang C
3
A vaỡ khoùang chổùa sừt.
ọỳi vồùi ximng pooclng thổồỡng p = 1-3.
Khi p 0.64 trong clinker chố coù khoaùng C
2
F.
Nóỳu tng p lón cao thỗ clinker ximng seợ chổùa nhióửu khoùang C
3
A vaỡ ờt
khoùang C
4
AF, ximng seợ õoùng rừn nhanh, toớa nhióửu nhióỷt, keùm bóửn nổồùc. Nóỳu giaớm
p xuọỳng thỗ clinker seợ chổùa nhióửu khoùang C
4
AF vaỡ ờt khoùang C
3
A, ximng seợ õoùng
rừn tổồng õọỳi chỏỷm, cổồỡng õọỹ khọng cao lừm nhổng bóửn nổồùc tọỳt hồn.
2.4.4 Hóỷ sọỳ baợo hoỡa kờ hióỷu KH
Kiun cho rũng tờnh chỏỳt cuớa ximng caỡng tọỳt khi tỏỳt caớ CaO trong clinker

laỡ:CaO:Fe
2
O
3
= 0,7:1
Kiun goỹi clinker naỡy laỡ clinker lyù tổồớng vaỡ nhổ vỏỷy caùc ọxit trong clinker lyù
tổồớng phaới thoớa maợn phổuồng trỗnh sau:
CaO=2,8SiO
2
+1,65Al
2
O
3
+0,7Fe
2
O
3
.
Trong thổỷc tóỳ khoù saớn xuỏỳt õổồỹc loaỷi clinket lyù tổồớng naỡy vỗ khi nung luyóỷn
clinker bao giồỡ cuợng coỡn 1 lổồỹng CaO tổỷ do, do õoù lổồỹng CaO kóỳt hồỹp seợ ờt hồn so
vồùi tọứng lổồỹng CaO coù trong clinker lyù tổồớng: vỗ vỏỷy bióứu thổùc trón seợ vióỳt nhổ sau:
CaO = CH ( 2,8 SiO
2
+ 1,65 Al
2
O
3
+ 0,7 Fe
2
O

kóỳt hồỹp vaỡ baớo hoỡa vồùi Thaỷc si- GVC NGUYN DN

18
CaO coỡn SiO
2
kóỳt hồỹp khọng hóỳt vồùi CaO, vỗ vỏỷy cọng thổùc tờnh mổùc õọỹ baợo hoỡa
cuớa Kin chổa hoỡan chốnh.
Sau Kin laỡ Kiun õaợ lỏỷp luỏỷn rũng: trong caùc hồỹp chỏỳt chổùa Fe cuớa clinker ximng
pooclng thổồỡng khọng phaới ồớ daỷng C
2
F maỡ ồớ daỷng C
4
AF , vỗ vỏỷy trong cọng thổùc
trón tố lóỷ phọỳi hồỹp troỹng lổồỹng phỏn tổớ gam giổợa CaO vaỡ Fe
2
O
3
nhổ sau:
4CaO. Al
2
O
3
. Fe
2

3
+ 0,35 Fe
2
O
3
+ 0,7 SO
3

Ruùt ra:
1
)(8,2
7,035,065,1)(
22
33232



=
tdt
tdt
SiOSiO
SOOFeOAlCaOCaO
KH

Trong õoù:
CaO
t
; SiO
2t
: tọứng haỡm lổồỹng ọxit canxi vaỡ ọxit silic coù trong clinker.

3
; Fe
2
O
3
; SO
3
thaỡnh C
3
A; C
4
AF; CaSO
4
.
2,8 SiO
2
laỡ lổồỹng vọi cỏửn thióỳt õóứ baợo hoỡa hoỡan toỡan lổồỹng SiO
2
thaỡnh C
3
S.
Tổỡ cọng thổùc trón ruùt ra õởnh nghộa hóỷ sọỳ baợo hoỡa:
Hóỷ sọỳ baợo hoỡa laỡ tố lóỷ giổợa phỏửn troỹng lổồỹng vọi coỡn laỷi sau khi õaợ hoỡan
toỡan taùc duỷng vồùi caùc ọxit Al
2
O
3
; Fe
2
O

=

ọỳi vồùi ximng pooclng thổồỡng KH = 0,85 -0,95.
+ Nóỳu tng KH lón thỗ haỡm lổồỹng khoùang alit trong clinker tng lón, ximng coù
cổồỡng õọỹ cao, õoùng rừn nhanh nhổng khoù nung luyóỷn vỗ nhióỷt õọỹ kóỳt khọỳi cao vaỡ seợ
giaớm tuọứi thoỹ gaỷch chởu lổớa loùt loỡ.
+Nóỳu giaớm KH xuọỳng thỗ haỡm lổồỹng khoùang alit trong clinker giaớm, chỏỳt lổồỹng
ximng giaớm, nhióỷt õọỹ kóỳt khọỳi giaớm, nung luyóỷn dóự. Thảc si- GVC NGUÙN DÁN

19
§Ĩ s¶n xt xi m¨ng pỗc l¨ng theo c«ng nghƯ lß quay ph−¬ng ph¸p kh«,
c¸c th«ng sè chÕ t¹o clinker ®Ĩ s¶n xt PC50 (theo TCVN 4240-2002) theo tỉng
kÕt cđa tµi liƯu c¸c n−íc vµ kinh nghiƯm thùc tÕ cã thĨ lùa chän nh− sau:
KH = 0,90 - 0,95; n = 2,2 - 2,7; p = 1,0 - 1,7
vµ khèng chÕ tỉng hµm l−ỵng chÊt ch¶y ë 1400
0
C (L
1400oC
) trong giíi h¹n 23 ®Õn 27%.
ë ®©y: L
1400 oC
= 2,95 . %Al
2
O

Âãø tênh thnh pháưn khoạng ca clinker theo l thuút cọ thãø dỉûa vo thnh pháưn
họa hc ca 4 äxêt chênh trong clinker hồûc theo 3 hãû säú dàûc trỉng KH, n, p.
Cạch tênh theo hãû säú KH âäüc láûp:
Theo nghiãn cỉïu ca Kin gi CO l mỉïc âäü hoảt tênh: âọ l säú phán tỉí CaO tạc
dủng våïi 1 phán tỉí SiO
2
, v Nãúu táút c CaO phn ỉïng hãút âãø tảo C
3
S thç hãû säú hoảt
tênh CO bàòng 3 láưn hãû säú bo ha väi KH (CO = 3KH.). Nhỉ váûy 1% SiO
2
tham
gia liãn kãút våïi 2.8%CaO s âỉåüc 3.8%C
3
S ( â lê lûm åí mủc 2.4.4), tỉång tỉû khi
CO = 2 thç 1% SiO
2
tham gia liãn kãút våïi 1.87%CaO s âỉåüc 2.87%C
2
S. Do âọ:
%C
3
S = 3.8S.( CO - 2) = 3.8S.(3KH - 2).
%C
2
S = 2.87S.(3 - CO) = 2.87S.(3- 3KH) = 8.61S.(1- KH).
Cạch tênh theo 3 hãû säú KH, n, p:
Theo cäng thỉïc thỉûc nghiãûm ca Kin:

32322

3250.1
+
+
=
6383.0
1.15.1
4
3
+=
AFC
AC
p
35.165.2)18.2)(1(
100).23)(1.(8.3
%
3
++++
−+
=
pKHpn
KHpn
SC
35.165.2)18.2)(1(
100).1)(1(6.8
%
2
++++
−+
=
pKHpn