Định nghĩa độ mịn xi măng
Độ mịn xi măng (cement fineness) là chỉ số mô tả kích thước hạt xi măng sau khi nghiền, thể hiện qua diện tích bề mặt riêng (specific surface area). Đơn vị phổ biến nhất là m²/kg (hoặc cm²/g). Xi măng càng mịn, diện tích bề mặt tiếp xúc với nước càng lớn, phản ứng hydrat hóa diễn ra nhanh hơn. Độ mịn là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ phát triển cường độ, nhiệt hydrat hóa và co ngót của xi măng.
Phương pháp đo độ mịn
Phương pháp Blaine (EN 196-6 / TCVN 4030)
Phương pháp Blaine đo diện tích bề mặt riêng bằng cách đo thời gian không khí thấm qua một lớp xi măng có khối lượng và độ xốp xác định. Thiết bị Blaine gồm buồng xi măng và hệ thống áp suất khí; kết quả tính theo công thức Kozeny-Carman. Đây là phương pháp tiêu chuẩn nhất, kết quả biểu thị bằng m²/kg.
Phương pháp sàng lọc (EN 196-6)
Sàng qua sàng 45 µm (No. 325 mesh) để xác định phần trăm lượng sót. Xi măng PCB yêu cầu lượng sót trên sàng 45 µm không quá 10% theo TCVN 6260. Phương pháp này đơn giản nhưng không đặc trưng đầy đủ cho phân bố cỡ hạt như Blaine.
Phân tích laser (Laser Diffraction)
Phương tích phân bố cỡ hạt (PSD – Particle Size Distribution) bằng kỹ thuật nhiễu xạ laser cho phép xác định D10, D50, D90 (µm), cung cấp thông tin đầy đủ hơn về phân bố. Không được quy định bởi TCVN nhưng ngày càng phổ biến trong kiểm soát chất lượng nhà máy. Hạt xi măng thông thường: D50 ≈ 10–20 µm, D90 ≈ 40–60 µm.
Giá trị Blaine điển hình
| Loại xi măng | Blaine (m²/kg) | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Xi măng nghiền thô (coarse) | 250–280 | Đông kết chậm, nhiệt thấp, dùng đập thủy điện |
| Xi măng PCB thông thường | 280–350 | Cân bằng giữa tốc độ và nhiệt |
| Xi măng mịn thông thường | 350–420 | Cường độ sớm cao hơn, thông dụng |
| Xi măng đông cứng nhanh (HES) | 420–550 | Đạt 3/4 cường độ 28 ngày trong 24 giờ |
| Silica fume (so sánh) | 15.000–25.000 | Phụ gia siêu mịn, không phải xi măng |
Ảnh hưởng của độ mịn đến tính chất xi măng
Tốc độ đông kết và ninh kết
Khi Blaine tăng từ 300 lên 400 m²/kg, thời gian đông kết sơ giảm khoảng 15–25%, cường độ 3 ngày tăng 20–30%. Điều này có lợi khi cần cường độ sớm (tháo coffa nhanh, sửa chữa gấp) nhưng thu hẹp “cửa sổ thi công” trong thời tiết nóng.
Nhiệt hydrat hóa
Xi măng mịn hơn tỏa nhiệt nhanh hơn trong 24–72 giờ đầu, làm tăng nguy cơ nứt nhiệt trong bê tông khối lớn. Tổng nhiệt tỏa ra (J/g) về lý thuyết bằng nhau khi phản ứng hoàn toàn, nhưng mịn hơn nghĩa là nhiệt tỏa ra tập trung vào giai đoạn đầu, tăng đỉnh nhiệt độ.
Co ngót
Xi măng mịn hơn tạo ra nhiều gel C-S-H hơn sớm hơn, đồng thời hút nước nhanh hơn từ bề mặt bê tông, dẫn đến co ngót khô (drying shrinkage) và co ngót tự sinh (autogenous shrinkage) cao hơn. Bê tông xi măng siêu mịn cần cắt khe co ngót và bảo dưỡng ẩm cẩn thận hơn.
Yêu cầu nước và tính công tác
Xi măng mịn hơn đòi hỏi nhiều nước hơn để đạt cùng độ sụt, làm tăng tỷ lệ N/XM nếu không dùng phụ gia. Tăng N/XM 0,05 đơn vị giảm cường độ nén khoảng 5–8 MPa. Vì vậy, xi măng mịn thường đi kèm phụ gia siêu dẻo trong bê tông cường độ cao.
Kiểm soát độ mịn trong sản xuất
Nhà máy xi măng điều chỉnh độ mịn bằng cách thay đổi tốc độ phân ly (separator) trong máy nghiền bi. Độ mịn được kiểm tra mỗi 2–4 giờ trong ca sản xuất. Tiêu chuẩn TCVN 6260 yêu cầu Blaine ≥ 275 m²/kg cho PCB 40; thực tế nhà máy thường duy trì 320–360 m²/kg để đảm bảo biên an toàn cường độ. Nghiền quá mịn tăng chi phí điện năng đáng kể — nghiền 1 tấn xi măng từ 300 lên 450 m²/kg có thể tăng điện năng tiêu thụ 30–50%.