Xi Măng Liên Sơn | Ảnh hưởng của tro bay thay thế một phần cát tới tính chất của vữa xi măng

CHUYÊN ĐỀ XI MĂNG

Ảnh hưởng của tro bay thay thế một phần cát tới tính chất của vữa xi măng

Hiện trạng thiếu hụt cát tự nhiên ngày càng trầm trọng. Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của tro bay thay thế một phần cát trong vữa xi măng. Cấp phối vữa có sử dụng tro bay thay thế cát theo thể tích với những tỉ lệ là 0%, 10%, 20%, 30%, và 50%. Bài viết khảo sát tính công tác của hỗn hợp vữa dựa vào độ chảy xòe khi tỉ lệ nước: xi măng (N/X) là 0,6 và xác định lượng nước yêu cầu của hỗn hợp vữa để độ chảy xòe đạt 110±5 mm.Thí nghiệm cường độ chịu nén được khảo sát trên 2 nhóm mẫu vữa: kiểm soát tỉ lệ N/X và kiểm soát độ chảy xòe đạt 110±5 mm.

Xi măng nở có khả năng sửa chữa cấu trúc bê tông - Xi măng Việt Nam

 

Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi tỉ lệ tro bay thay thế cát tăng lên thì độ chảy xòe giảm dần và lượng nước yêu cầu cũng tăng dần. Khi tỉ lệ tro bay thay thế cát là 50% thì vữa có tính công tác thấp nhất và cần lượng nước yêu cầu cũng cao nhất. Đối với cả hai nhóm mẫu vữa, cường độ chịu nén của vữa đều được cải thiện khi sử dụng tro bay thay thế một phần cát, đặc biệt là ở tuổi muộn. Từ kết quả thu được, tỉ lệ tro bay thay thế cát đến 30% vẫn đảm bảo tính công tác cũng như cường độ cho vữa.
1. Giới thiệu
Từ trước tới nay, cát vẫn được sử dụng với vai trò là cốt liệu nhỏ trong bê tông. Theo Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng đến 2020 tầm nhìn 2030 dự báo nhu cầu cát xây dựng đến 2020 của cả nước khoảng 130 triệum³. Tổng công suất thiết kế của các cơ sở khai thác, chế biến cát xây dựng đạt khoảng 130 – 150 triệu tấn/năm. Do đó, lượng cát tự nhiên sẽ không thể đáp ứng đủ nhu cầu của thị trường. Hiện nay, lượng phù sa về đồng bằng sông Cửu Long chỉ còn 28 triệu tấn/năm. Trongkhi đó, giấy phép cho khai thác cát là 20 triệu tấn/năm. Điều này gây mất cân bằng phù sa và dẫn tới việc sạt lở bờ . Kết quả là, lượng cát tự nhiên vừa khan hiếm và chất lượng cát cũng không cao.Tình hình khan hiếm cát tự nhiên trong sản xuất bê tông không chỉ diễn ra ở Việt Nam mà còn ở rất nhiều nước, đặc biệt là những nước đang phát triển. Để giải quyết bài toán này, những vật liệu thay thế như cát nhân tạo, cát tái chế, tro đáy, quặng sắt… đều được nghiên cứu để thay thế một phần hay toàn bộ cát tự nhiên trong việc sản xuất vữa hay bê tông .
Ngoài thực trạng thiếu hụt cát tự nhiên trong xây dựng, hiện tượng ô nhiễm môi trường do phế thải công nghiệp cũng vẫn thu hút được nhiều quan tâm của dư luận, đặc biệt là tro bay. Tro bay được biết đến là một trong những phế thải của nhà máy nhiệt điện. Tuy nhiên, tro bay còn được biết đến là phụ gia khoáng hoạt tính trong công nghệ xản xuất xi măng và bê tông hay là vật liệu lấp đầy trong quá trình gia cố nền đất. Theo số liệu của Bộ Xây dựng, hiện nay cả nước có 25 cơ sở nhiệt điện đốt than, lượng phát thải tro xỉ trong quá trình sản xuất của các cơ sở này khoảng 13 triệu tấn/năm. Dù sản lượng tro bay của Việt Nam rất cao, tuy nhiên, chất lượng tro bay Việt Nam không cao, đặc biệt là hàm lượng mất khi nung của tro bay ở một số nhà máy nhiệt điện lớn với công nghệ cũ vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Theo TCVN 10302:2014 [7] hàm lượng mất khi nung (MKN) tối đa của tro bay loại F dùng cho bê tông nặng có cốt thép và bê tông nặng không có cốt thép lần lượt là 12% và 15%. Trong khi đó, theo ASTM C618 [8], hàm lượng MKN của tro bay khi sử dụng cho bê tông không được vượt 6%. Như vậy, để tro bay có hàm lượng MKN vượt quá giới hạn cho phép vẫn sử dụng được trong công nghệ sản xuất bê tông thì nó phải trải qua quá trình tuyển nổi để giảm hàm lượng MKN trước khi sử dụng cho bê tông. Tro bay sau khi lọc bỏ bớt lượng than chưa cháy hết được gọi là tro tuyển. Quá trình tuyển nổi này rất tốn kém và đẩy giá thành của tro bay lên cao. Ngoài ra, tro bay từ một số nhà máy cũng đạt tiêu chuẩn về hàm lượng MKN nhưng sản lượng còn hạn chế. Ở Viêt Nam, tro bay thường được dung để thay thế môt phần của xi măng trong bê tông .
Ở một số nước, các nhà nghiên cứu cũng đã sử dụng tro bay để thay thế một phần cốt liệu nhỏ trong bê tông. Rajamane và Ambily [11] đã sử dụng tro bay thay thế cát trong bê tông. Cát có thể được thay thế lên tới 60% bởi tro bay mà không ảnh hưởng nhiều tới tính công tác và cường độ yêu cầu của bê tông. Việc sử dụng tro bay thay thế cát trong bê tông vừa thân thiện với môi trường và rất kinh tế. Rivera và cs. [12] đã nghiên cứu bê tông khối lớn có sử dụng tro bay để thay thế xi măng và cốt liệu. Tro bay loại C với hàm lượng CaO lớn dạng viên được sử dụng để thay thế một phần cốt liệu nhỏ. Tro bay này được sử dụng tương tự như cốt liệu nhẹ. Tính chất của bê tông có sử dụng tro bay tương đương khi so sánh với bê tông sử dụng cát xây dựng và cốt liệu nhẹ. Nhưng bê tông sử dụng tro bay có hiệu quả về môi trường vượt trội. Surangi và cs. [13] đã nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay loại F thay thế một phần cát tự nhiên tới tính chất của bê tông ở những nhiệt độ dưỡng hộ khác nhau (30°C, 50°C, và 70°C). Cường độ chịu nén, độ thấm carbonate, kiểm tra nhanh độ thấm clo và độ kháng sulfate được khảo sát. Kết quả cường độ chịu nén của bê tông ở cả tuổi sớm và tuổi muộn tăng bằng việc sử dụng tro bay. Ngoài ra, khả năng kháng carbonate, kháng ăn mòn clo và kháng ăn mònsulfate của bê tông sử dụng tro bay đều được cải thiện khi so sánh với bê tông thông thường.
Tuy nhiên, ở Việt Nam, việc sử dụng tro bay trong bê tông hầu hết để thay thế một phần xi măng đóng vai trò là chất kết dính. Nếu có thể sử dụng tro bay như cốt liệu mịn thay thế một phần cát tự nhiên sẽ vừa giải quyết được bài toán thiếu cát tự nhiên và cũng giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do tro bay gây ra. Do đó, nghiên cứu này tập trung vào khảo sát sự ảnh hưởng của tro bay khi thay thế một phần cát tới tính chất của vữa xi măng. Cát được thay thể bởi 0%, 10%, 20%, 30% và50% theo thể tích bằng tro bay. Sự ảnh hưởng của tro bay với vai trò là cốt liệu mịn trong vữa xi măng được khảo sát trên một số tính chất cơ bản như: độ chảy xòe, lượng nước yêu cầu của hỗn hợp vữa và cường độ chịu nén của vữa. Từ đó đánh giá được tính khả thi của việc sử dụng tro bay thay thế một phần cát trong chế tạo vữa và bê tông.
2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1. Nguyên vật liệu và cấp phối vữa sử dụng cho nghiên cứu
Trong nghiên cứu này, hệ nguyên vật liệu bao gồm: xi măng Hà Tiên PC40, tro bay loại F và cát tự nhiên từ sông Đồng Nai. Tro bay được sử dụng như cốt liệu mịn để thay thế một phần cát trong vữa xi măng. Những chỉ tiêu vật lý của vật liệu được thể hiện ở Bảng 1. Độ mịn của xi măng và tro bay theo phương pháp rây sàng lần lượt là 9,65% và 6,25%. Mô đun độ lớn của cát là 2,37. Thành phần hóa học của xi măng và tro bay được xác định dựa vào phân tích quang phổ (XRF), thể hiện ở Bảng 2. Đây là tro bay loại F với hàm lượng canxi oxit (CaO) thấp, dưới 10%. Hàm lượng mất khi nung (MKN) của tro bay là 9,7%. Chỉ số này tương đối cao nhưng vẫn thấp hơn giới hạn cho phép là12% và 15% cho tro bay loại F sử dụng cho bê tông cốt thép hay bê tông không cốt thép
Nghiên cứu khảo sát tỉ lệ tro bay thay thế một phần cát theo thể tích là 0%, 10%, 20%, 30% và 50%. Mẫu đối chứng không sử dụng tro bay có ký hiệu là F00. Mẫu sử dụng tro bay thay thế cát với tỉ lệ 10%, 20%, 30% và 50% có ký hiệu lần lượt là F10, F20, F30 và F50. Tỉ lệ giữa cốt liệu nhỏ so với xi măng là 1:3. Nghiên cứu này gồm 2 nhóm mẫu vữa. Nhóm 1 là mẫu vữa xi măng kiểm soát tỉ lệ nước:xi măng (N/X) là 0,6 với mục tiêu là khảo sát độ chảy xòe của hỗn hợp vữa. Nhóm 2 là mẫu vữa xi măng có cùng độ chảy xòe là 110±5 mm với mục tiêu là khảo sát lượng nước yêu cầu (tỉ lệN/X) của hỗn hợp vữa. Bảng cấp phối của 2 nhóm mẫu vữa được thể hiện ở .

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

0399 611 611
icons8-exercise-96 challenges-icon chat-active-icon
chat-active-icon