Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu các tính chất của bê tông sử dụng hàm lượng lớn tro bay trong những điều kiện dưỡng hộ khác nhau

Khảo sát các tính chất của bê tông khi sử dụng tro bay và được dưỡng hộ trođiều kiện tiêu chuẩn và dưỡng hộ nhiệt âm: ảnh hưởng của hàm lượng tro bayvà điều kiện dưỡng hộ đến cường độ ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRỊNH NGỌC DUY NGỌC

NGHIÊN CỨU CÁC TINH CHAT CUA BE TONGSU DUNG HAM LUONG LON TRO BAYTRONG NHUNG DIEU KIEN DUONG HO KHAC NHAU

Chuyên ngành: Vật liệu và Công nghệ vật liệu xây dựng

Mã số: 605880

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỎ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2017

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Trần Văn Miễn

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1.

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ tên học viên: TRINH NGỌC DUY NGOC MSHV: 12194008Ngày, tháng, năm sinh: 16/01/1981 Nơi sinh : TP.HÔ CHÍ MINH

Chuyên ngành: Vật liệu và công nghệ vật liệu xây dựng MN : 60 58 80L TEN DE TÀI:

NGHIÊN CUU CAC TÍNH CHAT CUA BE TONG SU DUNG HAMLƯỢNG LON TRO BAY TRONG NHUNG DIEU KIEN DUONG HO KHÁCNHAU.

Il NHIEM VU VA NOI DUNG

Tổng quan về tro bay, tinh hình ứng dung tro bay trong nước va thé giớiCơ sở khoa học của dé tài

Phân tích nguyên liệu đầu vào : các chỉ tiêu cơ lý của xi măng, cốt liệu tự nhiênvà tro bay.

Đưa ra phương pháp thực nghiệm và thiết kế cấp phối mác 50MPa, 60MPa,70MPa với các hàm lượng tro bay sử dụng 40%, 50%, 60%.

Khảo sát các tính chất của bê tông khi sử dụng tro bay và được dưỡng hộ trođiều kiện tiêu chuẩn và dưỡng hộ nhiệt âm: ảnh hưởng của hàm lượng tro bayvà điều kiện dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tong, ảnh hưởng của hàmlượng tro bay và điều kiện dưỡng hộ đến độ pH của bê tông, khảo sat vi cầutrúc bằng phương pháp SEM

Kết luận và kiến nghị.Ill NGÀY GIAO NHIỆM VU:IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU:V CÁN BO HUONG DAN: PGS TS TRAN VĂN MIEN

Tp HCM, ngày thang năm 2017

CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO

PGS TS TRAN VAN MIEN PGS TS TRAN VAN MIEN

TRUONG KHOA KY THUAT XAY DUNG

LOI CAM ON

Trước hết, em xin cam ơn gia đình đã luôn quan tâm, khích lệ, động viên, tạo điềukiện dé em được an tâm học tập và đạt thành quả như ngày hôm nay

Đặc biệt, em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sac đến thay TS Tran Van Mién — Gido

viên hướng dẫn Thay da hét lòng giúp đỡ, day bao, động viên va tạo mọi điều kiện thuận

lợi cho em trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Cám ơn Ban giám đốc công ty cổ phần bê tông Hong Hà đã hỗ trợ em hoàn thànhluận văn này.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả Quý Thây Cô trong ban giảng viên bộmôn Vật liệu và cấu kiện xây dựng đã tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn tốtnghiệp của mình.

Trịnh Ngọc Duy Ngọc

Tro bay là một loại chất thải công nghiệp gây nguy hại cho môi trường, vìvậy bê tông sử dung hàm lượng lớn tro bay góp phan giải quyết van dé nay Ứngdụng chính của loại bê tông nay là sử dụng cho các cau kiện đúc sẵn và các cau kiệnbê tông khối lớn Bê tông có hàm lượng lớn tro bay sử dụng nguyên vật liệu cũnggiống như bê tông thông thường Trong bai luận nay, bê tông sử dung ham lượng

lớn tro bay được nghiên cứu các tính chất: cường độ chịu nén, độ pH và vi cau trúc

băng phương pháp SEM Kết quả thí nghiệm cho thấy khi trộn tro bay ở các tỷ lệ40%, 50%, 60% (so với chất kết dính) và dưỡng hộ nhiệt âm thì cường độ có xuhướng giảm ở 28 ngày tuổi, nhưng ở 120 ngày thì cường độ không chênh lệch nhaunhiêu.

Từ khóa: bê tông, tro bay.

Fly ash is an industrial waste harmful to the environment, so concrete usingfly ash high levels contribute to solving this problem The main application of thistype of concrete is used for Precast concrete and mass concrete Concrete containingfly ash used materials like conventional concrete In this essay, concrete using flyash high levels studied the properties: compressive strength, pH and microstructureby means of SEM Experimental results show that when fly ash mixed in the ratioof 40%, 50%, 60% (compared with adhesive) and curing temperature and humidity,the intensity tends to decrease at 28 days of age, but in 120 days the intensity doesnot differ much.

Key words: porous concrete, steel slag aggregate.

Tôi xin cam đoan: Luận văn tốt nghiệp với đề tài “NGHIÊN CỨU CÁCTINH CHAT CUA BE TONG SỬ DỤNG HAM LƯỢNG LON TRO BAYTRONG NHUNG DIEU KIEN DUONG HO KHAC NHAU.” là công trình nghiêncứu của cá nhân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS.TRAN VANMIEN.

Tôi xin chịu mọi trách nhiệm về công trình nghiên cứu của riêng mình

Tp.HCM, ngày 30 tháng 12 năm 2016

Người cam đoan

TRỊNH NGỌC DUY NGỌC

MỤC LỤC

MUC LUC 5 /‹433 - iDANH MỤC HÌNH ẢNH - E119 9191 1191 518111 1119 111110 1T gu ng vớ: ivDANH MỤC BANG BIEU ecccecsccesscessscsceesscessscecsececsevsceevsceesavscavsceesacsevacaeeecaceevaceavaceevars XCHUONG 1: TONG QUAN - S12 512515151151 51 9561111 1151 111111 1T HT HT ng rkg |1.1 TOng quan V6 yuiiAI 11.1.1 Tinh hình sản xuất va sử dụng tro Day ccccccccsscsesesessssessscsesescssssescscsesessseseeesesesescees 21.1.2 Giới thiệu VỀ tro bay c5 SE 13 1211 1111111111111 1101111011010 0100 0e 71.2.Tình hình nghiên cứu ứng dung tro bay trên thé giới và trong nước - 1]1.2.1.Tình hình nghiên cứu trên thé gi6i ecccccccccccsescsesesesscsesesssesesesssesesesesescseseseeseseseess IIL.2L DL LICH na II1.2.1.2.Tinh hình nghiên cứu sử dụng hàm lượng lớn tro bay vào bê tông 12I.2.2.Tình hình nghiên cứu trong THƯỚC - - - << << 5 s1 0 ng ng v4 21v7 HH 28I.3.Mục tiêu nghién CỨU - «5 S999 90 009 000000 và 29I.4.Nội dung nghién COU - - 5-5999 99999999 3000 1 và 29CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HOC - - G19 5121 51519519151 51111511151 11g re gvvi 302.1.Quá trình đóng rắn của xi măng Portlannd + 5 S+E+E+E£E+E£E£E£E£EeEzkrsrerered 302.2.Cơ chế phản ứng Pozzolanic - ¿c2 E922 EEEE E223 £E#EEEEEEEEEEEEEEEEEErrrrrrrrkrrred 342.3.Sự hòa tan của pha thủy tĩnhh - c3 3239999999931 0n vớ 362.4.Các yếu tô anh hưởng đến phan ứng của tro bay 552525222 2e+s+evezeeererered 412.5.Sản phẩm của phan UNQ c.cccccccccsesesesscsssesssescsesesscscscscscscscsesscecsesesescsesesesscscsescseseeeeeseees 452.6.Mô hình phan Ung - - - - «s5 S999 9 909009 300000 vớ 46

2.7.Bé mat 8c 81 ccc cecceccccescecececcceccsceecececssssceecscsesscesvacsevevscesvaceesavscavsceecaceasacaceesaees ATCHUONG 3: HE NGUYEN LIEU VA LỰA CHON CAP PHỐI -5- 493.1 HE nguyên lIỆU eeeseesrernneeeeeeeeceseeeceeceseesessssssssaaaaaeaeeeeeceseeeecesesseseeseeseeaeaaas 49SDV c6 an ae aa- 2 49S520 493.1.3 CỐT lIỆU G- C111 5191 1 0101 519111111 1 1110101 TH gu Hung ng 503.1.3.1.Đá dam G00 họ Họ và 503.1.3.2.CAt SOIE cọ TH nọ Họ vì kh 53Si ie ai) 88 : 543.1.3.4.Phối trộn cát sông và cát nghiên - ¿+ 25% SE2E2E+E+E#ESEEEEEEEEEEEEeErkrrrrrrerrred 563.1.4.Phụ gia SIÊU đẺO G0 kh 57SN 0o — 573.2.Lựa chọn cấp phối ¿-¿- 2c S21 121 123111111111 1111 1111011111111 01 01110101111 583.3.Chế tạo mẫu thử va chế độ bảo dưỡng - - + 2E E+E+E9EEE£EEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrkrkred 583.4.Phương pháp thí nghiỆm - - ( (c0 00101 HH ng ke 59CHƯƠNG 4: KET QUA NGHIÊN CỨU 2 2E k SE 93E9ESEESESEESESEEEEsEseEserereed 614.1.Anh hưởng của điều kiện dưỡng hộ và hàm lượng tro bay đến cường độ bê tông ¬— 61AL 1 Mac SOMP2 17 2 614.1.2.Mác COMPA nọ 0 và 754.1.3.Mác 7OMPa nọ cọ và 894.2.Mỗi quan hệ giữa thời gian dưỡng hộ nhiệt âm và cường độ chịu nén của bê tông ¬———— ä.ăẽăăăăăăẽẽ.ẽ.ẽ.Ẽ.Ẽ.Ề 1034.2.1.Mác 5OMIPa QC nọ Tà 103TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang ii

4.2.2.Mác 60MPa - L1 1 1 1 121211 11111111112111111 01010111 111T111111111 1121 21.11011111 1 1k0 1044.2.3.Mác 70MPa L1 1 1 1 121211 11111111110 21111110101 111110111111111111121 21.11111111 rke 1054.3.Mỗi quan hệ giữa pH và thời gian dưỡng hộ nhiệt - 5+ + +52 52552 +xcse2 1064.3.1.Mác 50MPa CC c1 1 1 1 121211111111 11110121111110101 1111101111111 1111 1112.1101111 rke 1064.3.2.Mác 60MPa CS 1 1 1 12121211 111111111101 1111110101 110111111111111111111 7.1111 111111ke 107“8,120 0 108CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, ¿- 5 E312 EEESESESEEEESErkrErerrerees 1105,1 KẾt luậnn is 12v 9121 510111 11 1 H1 TH TH TH TH TH TT ng ưng 11055461: 111//'980i5089:7.)897 91 112

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Ảnh chụp SEM của tro bay ¿6 22s SE 2123115151111 11 11011111111 re 8Hình 1.2 cường độ chịu nén cua bê tông xét theo CUÔỐI QC 2 2121 5121 511111111 1 xe rxei 14Hình 1.3 ảnh hưởng lượng tro bay thay thế đến cường độ nén của mẫu vữa xi măng tro

Hình 1.4 ảnh hưởng điều kiện dưỡng hộ đến cường độ nén mẫu hồ xi măng tro bay ¬— 17Hình 1.5 cường độ bê tông tro bay dưỡng hộ tiêu chuẩn 5-5-5 55+s+£+s+sz£zszs2 19Hình 1.6 cường độ bê tông tro bay dưỡng hộ nhiệt AM oo csceescsesescsesesesesesesees 20Hình 1.7 ảnh hưởng cua điều kiện dưỡng hộ đến cường độ nén mẫu dưỡng hộ nhiệt âm ¬— 20Hình 1.8 cau trúc tro tuyển và bê tông sử dụng tro tuyén ¿555 5c+s+cseccecrerered 23Hình 1.9 ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến cường độ nén của BTCLSC 27Hình 1.10 ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến sự phát triển cường độ chịu nén cuaBI CLSC 27Hình 2.1 Hồ xi măng đã hydrat hóa gồm C-S-H, Ca(OH), và ettringite 34Hình 2.2 Sự gia tăng tỉ lệ nước/ xi măng khi thay thé xi măng bang tro bay 35Hình 2.3 Sự phát triển cường độ của vữa sử dung xi măng và tro bay -. - 35Hình 2.4 hòa tan cua silica từ tro bay vào dung dịch NaOH va KOH - 36Hình 2.5 Phụ thuộc của sự hòa tan silica vào độ pH - «5s Ăn 353 36Hình 2.6 biểu diễn sự hòa tan của AÌ23 -:-G + ke t2 121 9191 5111 1 11v 1n skg 37Hình 2.7 biểu diễn sự hòa tan của SiO› trong dung dịch NaOH và trong dung dich KOHvới sự không có mặt CUA VỔI - - - + HH TT TH TH nh 37

TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang iv

Hình 2.8 biểu diễn sự hòa tan của AlzOa trong dung dịch NaOH với sự có mặt và khôngso 80): 8001777 38Hình 2.9 biểu diễn kết quả hồ xi măng, một cái là 20% Xi măng được thay thế băng trobay và cái khác là 20 % xi măng được thay thé bang bột quartz nghiên mịn 39Hình 2.10 biểu diễn sự phát triển của nồng độ Nat và KT- 5 cccccececscecec, 40Hình 2.11 biểu diễn sự phát triển của néng độ SO4Z theo thời gian ứng với 3 loại hồ xiI0 bdidđddđdddaaaaaầaidaai 40Hình 2.12 Sự phát trién tính kiỀm ¿E2 E2ESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErErkred AlHình 2.13 nói về xi mang hỗn hợp như xi măng Xi, oe cece escsesescsesescsesesesesesenens 42Hình 2.14 biéu diễn sự phát triển tính kiểm khi silica fume được sử dụng 42Hình 2.15 Sự phát triển của nông độ OH- theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhau 43Hình 2.16 Sự phá triển tính kiểm trong hồ xi măng ở các tỷ lệ N/X khác nhau (T=20°C)

Hình 2.17 Nước hap phụ và lượng tro bay tự do theo tiêu chuẩn ASTM C1°4-1982 46Hình 2.18 diễn tả sự kết tủa của sản phẩm hydrat hóa trong hồ xi măng Portland thường ¬ 47

Hình 3.1 ảnh chụp SEM của tro bay và mẫu tro bay sử dụng trong bài thí nghiệm 50

Hình 3.2 Biéu đồ thành phan hat của đá dam +2 5E +E*£E+E£E£E£E£E£EzErxrerered 52Hình 3.3 Biểu đồ thành phan hạt của cát sông -¿- ¿2+ +52 +22 ‡E£EEeEerererrersred 54Hình 3.4 Biểu đồ thành phan hạt của cát nghiễn - - 52525222 22+E+Evezeeererered 55Hình 3.5 biểu đồ thành phan hạt của hỗn hợp phối trộn cát và cát nghiễn 56

Hình 3.6 hình máy nén mau Mates sử dụng cho công tác nén mẫu bê tông 59

Hình 4.1 cường độ chịu nén của bê tông mác 50MPa ở 28 ngày tuổi với các cấp phối thaythé từ 0% tro bay đến 60% tro bay trong các điều kiện dưỡng hộ khác nhau 62

Hình 4.2 cường độ chịu nén của bê tông mác 50MPa ở 120 ngày tudi với các cấp phối

thay thé từ 0% tro bay đến 60% tro bay trong các điều kiện dưỡng hộ khác nhau 63

Hình 4.3 SEM của mẫu 50MPa — 0% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 66

Hình 4.4 SEM của mẫu 50MPa-0% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt AM 66

Hình 4.5 SEM của mẫu 50MPa-0% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt aM 67

Hình 4.6 SEM của mẫu 50MPa-0% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt AM 67

Hình 4.7 SEM của mẫu 50MPa-0% tro bay được dưỡng hộ 120 ngày ở điều kiện dưỡng hộ0111)1EHddđđiiiddiiiiaa 68

Hình 4.8 SEM của mẫu 50MPa-40% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 68

Hình 4.9 SEM của mẫu 50MPa-40% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 69

Hình 4.10 SEM của mẫu 50MPa-40% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 69

Hình 4.11 SEM của mẫu 50MPa-40% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 70

¬— 70

Hình 4.13 SEM của mẫu 50MPa-50% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 71

Hình 4.14 SEM của mẫu 50MPa-50% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 71

Hình 4.15 SEM của mẫu 50MPa-50% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt 72

Hình 4.16 SEM của mẫu 50MPa-50% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt 72

Hình 4.17 SEM của mẫu 50MPa-50% tro bay sau 120 ngày dưỡng hộ điều kiện thường

¬ ốỐốỐỒỔỐỒỐÔ 73Hình 4.18 SEM của mẫu 50MPa-60% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 73

Hình 4.19 SEM của mẫu 50MPa-60% tro bay sau 8h dưỡng hộ nhiệt Âm c.ccecscc 74Hình 4.20 SEM của mẫu 50MPa-60% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 74

Hình 4.21 SEM của mẫu 50MPa-60% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 75TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang vi

Hình 4.23 cường độ chịu nén của bê tông mác 60MPa ở 28 ngày tuổi với các cấp phối

thay thé từ 0% tro bay đến 60% tro bay trong các điều kiện dưỡng hộ khác nhau 76

Hình 4.24 cường độ chịu nén của bê tông mác 60MPa ở 120 ngày tudi với các cấp phốithay thé từ 0% tro bay đến 60% tro bay trong các điều kiện dưỡng hộ khác nhau 77

Hình 4.25 SEM của mẫu 60MPa-0% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 81

Hình 4.26 SEM của mẫu 60MPa-0% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 81

Hình 4.27 SEM của mẫu 60MPa-0% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 82

Hình 4.28 SEM của mẫu 60MPa-0% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 82

Hình 4.29 SEM của mẫu 60MPa-0% tro bay sau 120 ngày dưỡng hộ ở điều kiện thuong

¬— 83

Hình 4.30 SEM của mau 60MPa-40% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 83

Hình 4.31 SEM của mẫu 60MPa-40% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 84

Hình 4.32 SEM của mẫu 60MPa-40% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 84

Hình 4.33 SEM của mẫu 60MPa-40% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 85

Hình 4.34 SEM của mẫu 60MPa-40% tro bay sau 120 ngày dưỡng hộ ở điều kiện thường

¬— 85

Hình 4.35 SEM của mẫu 60MPa-50% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 86

Hình 4.36 SEM của mẫu 60MPa-50% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 86

Hình 4.37 SEM của mẫu 60MPa-50% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 87

Hình 4.38 SEM của mẫu 60MPa-50% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 87

Hình 4.39 SEM của mẫu 60MPa-50% tro bay sau 120 ngày dưỡng hộ ở điều kiện thường

Hình 4.40 SEM của mẫu 60MPa-60% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 88

Hình 4.41 SEM của mẫu 60MPa-60% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 89

Hình 4.42 SEM của mẫu 60MPa-60% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 89

Hình 4.43 SEM của mẫu 60MPa-60% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 90

Hình 4.44 SEM của mẫu 60MPa-60% tro bay sau 120 ngày dưỡng hộ ở điều kiện thường

Hình 4.45 cường độ chịu nén của bê tông mác 70MPa ở 28 ngày tuổi với các cấp phốithay thé từ 0% tro bay đến 60% tro bay trong các điều kiện dưỡng hộ khác nhau 9ỊHình 4.46 cường độ chịu nén của bê tông mác 70MPa ở 120 ngày tuổi với các cấp phốithay thé từ 0% tro bay đến 60% tro bay trong các điều kiện dưỡng hộ khác nhau 92

Hình 4.47 SEM của mẫu 70MPa-0% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 95

Hình 4.48 SEM của mẫu 70MPa-0% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 96

Hình 4.49 SEM của mẫu 70MPa-0% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 96

Hình 4.50 SEM của mẫu 70MPa-0% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 97

Hình 4.51 SEM của mẫu 70MPa-0% tro bay sau 120 ngày dưỡng hộ ở điều kiện thuong

¬— 97

Hình 4.52 SEM của mẫu 70MPa-40% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 98

Hình 4.53 SEM của mẫu 70MPa-40% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 98

Hình 4.54 SEM của mẫu 70MPa-40% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 99

Hình 4.55 SEM của mẫu 70MPa-40% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 99

Hình 4.56 SEM của mẫu 70MPa-40% tro bay sau 120 ngày dưỡng hộ ở điều kiện thường

¬— 100

Hình 4.57 SEM của mẫu 70MPa-50% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 100

Hình 4.58 SEM của mẫu 70MPa-50% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 101

TRINH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang viii

Hình 4.59 SEM của mẫu 70MPa-50% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 101

Hình 4.60 SEM của mẫu 70MPa-50% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 102

Hình 4.61 SEM của mẫu 70MPa-50% tro bay sau 120 ngày dưỡng hộ ở điều kiện thường

¬— 102

Hình 4.62 SEM của mẫu 70MPa-60% tro bay sau 6 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 103

Hình 4.63 SEM của mẫu 70MPa-60% tro bay sau 8 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 103

Hình 4.64 SEM của mẫu 70MPa-60% tro bay sau 10 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 104

Hình 4.65 SEM của mẫu 70MPa-60% tro bay sau 12 giờ dưỡng hộ nhiệt âm 104

Hình 4.66 SEM của mẫu 70MPa-60% tro bay sau 120 ngày dưỡng hộ ở điều kiện thường

Hình 4.67 Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và thời gian dưỡnghộ của bê tông mác 5ÖMIÏPa - Ăn 09 0 000 vá 106Hình 4.68 Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và thời gian dưỡnghộ của bê tông mác GOMPA - - - Ăn n0 0 0 vả 106Hình 4.69 Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và thời gian dưỡnghộ của bê tông mác 7ÖMIPP4 - Ăn 09 09 00000 vá 107Hình 4.70 Đường cong biểu diễn mối liên hệ giữa độ pH va thời gian dưỡng hộ nhiệt củabê tông mác 5ÖÌMPa - - « « «si TT nọ gọn vá 108Hình 4.71 Đường cong biểu diễn mối liên hệ giữa độ pH va thời gian dưỡng hộ nhiệt củabê tông mác 60ÖÌMIPa - << «sọ TT nọ Thọ cọ vá 109Hình 4.72 Đường cong biểu diễn mối liên hệ giữa độ pH và thời gian dưỡng hộ nhiệt củabê tông mác “7UMPa - - << « sọ Lọ vá 110

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1 Dự báo nhu cau than của nên kinh tế quốc dân - 5 +52 5252 5s+s+s2s2 2Bang 1.2 Tro xi từ các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2010 — 2030 3Bảng 1.3 Khác biệt về thành phần hóa học của Tro xỉ khi đốt than - - 5-5555 55: 4Bảng 1.4 Nhu cầu dự kiến sử dung tro tuyến làm phụ gia bê tông đầm lăn của các dựán thủy điện trong giai đoạn từ 2005 — 2015(ngu6n: Công ty Tư vẫn Xây dựng điện I

Bảng 1.5 Nhu cau phụ gia dự kiến cho sản xuất xi măng (ngu6n: quy hoạch ngành ximăng theo quyết định số 1448/QD — TTg ngày 29/8/201 l 5- 55+ c+Ssce2ececxzxeresee 6Bảng 1.6: Nhu cau vật liệu xây nung và không nung - 5-2 2 2 2 +£+x+szeccsceẻ 7Bang 1.7 Thành phan chính của tro bay theo ASTM C618-944a - 5-5-5252 sa 8Bang 1.8 Thanh phan hóa hoc của Tro bay nhiệt điện Pha Lat ccccceceeeeeeeeeeenees 9Bang 1.9 Thanh phan hóa hoc của tro bay Formosa c.cscscsesssessssssscecesesesescevsescsescsessseeees 9Bang 1.10 thành phan vật lý của tro Day c.cecccsscsescssssssescsesescsesesscscsesesssesesesscscsescseseeeeeeeees IIBang 1.11 Kết quả cường độ chịu nén ¿5 E6 E2 12% SEEEEE2EEEEE£EEEEEEEEEEErErkrkrkred 14Bảng 1.12 Thanh phân cấp phối và điều kiện dưỡng hộ - 5 -55552 5£ £s£sezx2 l6Bang 1.13 Thanh phan hóa tro tuyến nhiệt điện Hải Phòng - 5-5 55-52 21Bảng 1.14 Thành phan bê tông sử dụng trong nghiên cứu - c2 252 5s5s5s2 22Bảng 1.15 Ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻo và tro tuyến tới cường độ bê tông 22Bảng 1.16 Ảnh hưởng của điều kiện khí hậu nóng âm đến cường độ bê tông 24Bảng 2.1 nồng độ của ion hòa tan Si và Al** trong dung dịch đối với nhiều loại tro baykhác nhau với tính kiềm khác nhau được liệt kê - - - s E£E*xEEE#E£EsE£EexeEreesxsxe 45Bang 3.1 Kết quả thí nghiệm xi măng Nghi Sơn 5-5552 522222 2E‡EvEvEeeerrerered 49Bang 3.2 thành phan hóa của tro bay -¿ ¿6-6 252 2 SE S21 323215151111 121211111 1e rrk 50Bang 3.3 bảng kết quả thí nghiệm tính chat co lý của cốt liệu lớn_ 51Bang 3.4 Bảng phân tích thành phan hạt của đá dam - ¿2255 s+£+52scssscs>s2 52Bang 3.5 Bang kết qua thí nghiệm tinh chat co lý của cát song - c2 + 25555552 53TRINH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang x

Bang 3.6 Bảng phân tích thành phan hạt của cát song - + + 25s +s+s+x+xzxeezereced 53Bang 3.7 bang phân tích thành phan hat của cát nghiên ccceccscssssscsesesesscsesescseseeeeesees 55Bảng 3.8 bảng phối trộn cát sông và cát nghiên -. ¿ 5-5 525222 2E2EEeEerererrrerered 56Bảng 3.9 Bảng kết quả thí nghiệm nước trộn bê tông - - 2 25252 2s+s+E+xzseczerezs2 57Bảng 3.10 Bang thống kê cấp phối thiết KẾ ¿+ 2-5222 +E+EES*2E£E£E£EeEeEererrerered 58Bảng 3.11 bảng tra hệ sỐố qui dO: - ¿c6 E222 SSSE SE 1212321511111 2121 211111 60

Bảng 4.1 kết quả nén mẫu của bê tông mác 50MPa ở 28 ngày tuổi khi 61

Bảng 4.2 kết quả nén mẫu của bê tông mác 50MPa ở 120 ngày tuổi khi thay thé lần lượttừ 0% tro bay đến 60% tro bay được dưỡng hộ trong các điều kiện khác nhau 62

Bang 4.3 bảng tong hợp kết quả nén mẫu của mác 60MPa nén ở 28 ngày tuổi 76

Bang 4.4 bảng tong hợp kết quả nén mẫu của mác 60MPa nén ở 120 ngày tuổi TìBảng 4.5 Bảng tổng hợp kết quả nén mẫu của mác 7OMPa ở 28 ngày tuổi 9]

Bảng 4.6 bang thông kê số liệu thí nghiệm độ pH của mác 50MPa - 107

Bang 4.7 bảng thông kê số liệu thí nghiệm độ pH của mác 60MPa -. - 108

Bảng 4.8 bang thông kê số liệu thí nghiệm độ pH của mác 60MPa - 109

Chương 1 TONG QUAN1.1 Tổng quan về Tro bay

Bê tông là một trong các vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong các công trình xây

dựng vả công trình giao thông hạ tầng Trong đó, xi măng đóng vai trò chất kết dính trongbê tông hiện nay Hiện nay, tong công suất các nhà máy xi măng đang hoạt động đạt trên70 triệu tan Tổng sản lượng xi măng tiêu thụ năm 2013 tại Việt Nam khoảng 61 triệu tanđạt 107,5% so với kế hoạch năm và tăng 13,9% so với năm 2012; trong đó tiêu thụ nội địakhoảng 47 triệu tan, tăng 1,5 triệu tấn (tương đương 3,4%) so với năm 2012; xuất khẩukhoảng 14 triệu tấn, tăng gần 6 triệu tấn so với năm 2012 (trong đó clinker khoảng 10,3triệu tan và xi măng khoảng 3,7 triệu tan)

Tuy nhiên, Công nghiệp sản xuất xi măng lại là một trong những ngành tiêu thụ rất lớnnguồn tài nguyên khoáng sản (đá vôi, đất sét) và năng lượng (than, dau, điện) cũng nhưthải ra lượng khí COa rất lớn vào khí quyền Số liệu điều tra cho thấy, lượng khí thải CO2từ công nghiệp sản xuất xi măng xấp xi 1,35 tân/năm chiếm khoảng 7% lượng khí thảiCO: trên toàn thế giới (Malhotra 2002) [2] Theo thống kê trung bình dé sản xuất ra 1 tanxi măng đòi h i 4G] nhiên liệu và s thải ra 1 tan CO2 vào khí quyền góp phan gây nênhiệu ứng nhà kính làm cho Trái đất nóng dân lên

Ngoài ra, lượng tro bay ở nước ta khá nhiều; theo thống kê cho thấy, công suất phátđiện của các nhà máy điện đốt than trong nước trên 5.000MW chạy băng than antraxittrong nước, với lượng tiêu thụ hang năm vào khoảng 16 triệu tan than Lượng tro xi thải ralà 5,7 triệu tan Từ năm 2013, riêng lượng tro xi thải hang năm tại 5 nhà máy nhiệt điệnđốt than của Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) khi phát đủ công suất ước tính

khoảng 2,8 triệu tan/nam (trong đó khoảng 1,7 triệu tan là tro đáy) Dự báo, đến năm

2030, khi tổng công suất nhiệt điện đốt than của cả nước tăng lên khoảng 77.000MW, kéotheo tăng lượng than tiêu thụ là 176 triệu tấn thì lượng tro xỉ thải s đạt 35 triệu tắn/năm.Khói, bụi, tro thải ra từ các nhà máy này s làm ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng nghiêmtrọng đến sức kh e con người, chính vì vậy cần phải có các biện pháp thu hồi hoặc tái sửdụng loại chất thải độc hại này Hiện nay, ở trong nước, đã có một số nhà máy thu hồi chếbiến tro bay đã được xây dựng vận hành ở gần một số nhà máy nhiệt điện Điển hình nhưtại Nhà máy Sản xuất tro bay Pha Lại với 8 dây chuyên tuyến tro bay theo công nghệtuyến nỗi với công suất 40.000 tan/thang Nha máy Chế biến tro bay Cao Cường có côngsuất 80.000 tan sản phẩm/năm (sử dụng nguồn tro xỉ của Nhà máy Điện Phả Lại) Xưởngtuyến tro bay của Ban Quan lý công trình Thủy điện Sơn La có công suất 10.000 tan/thang(sử dụng nguồn tro xi của Nhà máy Điện Phả Lại II) Xưởng tuyên tro bay của Công tyPhụ gia bê tông Phả Lại có công suất 5.000 tan/thang (sử dụng nguồn tro xi của Nhà máyTRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang 1

Điện Pha Lại II) Xưởng tuyến tro bay của Công ty CP Nhiệt điện Ninh Bình có công suất50.000 tắn/năm (sử dụng nguồn tro xi của Nhà máy Điện Ninh Bình) Tuy nhiên, lượngtro bay được sử dụng như 1a phụ gia trong xi măng, bê tông, gach không nung và chiếm tylệ không lón.

1.1.1 Tnhh nh sản xu tv s d ng tro bay [2]

% Tài nguyên và sử dụng than của Việt Nam

Việt Nam là nước nghèo tài nguyên than cả về trữ lượng và chủng loại Theo tàiliệu địa chất, tài nguyên than của Việt Nam chỉ có 34 790 058.103 tấn trong đó trữ lượngxác minh có 6 140 683.103 tan

Tình hình va dự báo khai thác và tiêu thụ than cua các ngành kinh tế được nêutrong Bang 1.2.

Bang 1.1 Dự báo nhu câu than cua nên kinh tế quốc dânTT Hô tiêu th Nhu câu, 1000 t n/năm

" 2006 | 2007 | 2008 | 2011 | 2015 | 2020 2025A Tong nhu cau 38125 | 45481 | 35631 | 40432 | 61779 | 123899 | 179026

I Nội dia 16755 | 22030 | 17731 | 27432 | 56779 | 118899 | 175026

Nhiệt điện 5421 | 5158 | 6006 | 11500 | 35800 | 89700 | 137700Xi mang 1542 | 2005 | 4045 | 6100 | 8100 | 10300 | 11400SX phân đạm, hóa chat | 394 466 459 969 | 2312 | 3053 4282

Luyén kim: 703 1199 | 2390 4861- Trong Vinacomin 270 388 611 962- Ngoai Vinacomin 433 811 1779 3899

Công nghiệp giây 167 159 146 180 427 752 1326Các hộ khác 9230 | 14242 | 7075 | 7980 | 8941 | 12704 | 15457H Xuất khẩu 21460 | 23451 | 17901 | 13000 | 5000 | 5000 4000

B | Sản lượng than NK 50600 | 64745 | 74600 | 82120

4 Nguồn nguyên liệu tro xi nhiệt điệnHiện tại, phần lớn các nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu tập trung ở phía Bắc, dogân nguôn than Tổng công suất các nhà máy nhiệt điện đang vận hành tính ở thời điểm2010 là 4+ 250 MW.

Giai đoạn 2010+2020 s tiếp tục xây dựng các nhà máy nhiệt điện lớn như MôngDương (2 000 MW), Nghi Sơn (3 000 MW), Vũng Áng (2 000 MW), Trà Vinh (3 800MW), Sóc Trăng (4 400 MW), Kiên Giang (1 200 MW) Theo quy hoạch phát triển điệnlực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến 2030, trong quyết định số 1028/QD -TT¢g ký

ngày 21/7/2011, tổng công suất các nhà máy nhiệt điện tính theo phương án phụ tải cơ sở,vào năm 2020 s là 36 000 MW và năm 2030 là khoảng 75 000 MW.

Nguồn cung cấp than nhiên liệu trong nước cho các nhà máy điện thường là loại thanchất lượng thấp, có độ tro lớn hơn 31+32%, thậm chí đến 43+45% Do đó, các nhà máynhiệt điện thải ra lượng tro xỉ khá lớn, có thể từ 20-30% lượng than sử dụng Với suất tiêuhao than trung bình khoảng 500 g/kWh, tong lượng than sử dung cho nhiệt điện và lượngtro xi tạo thành ghi trong Bang 1.3

Bang 1.2 Tro xi tu các nhà may nhiệt điện trong giai đoạn 2010 - 2030

` Công suât Tiêu thụ than Luong tro xi

SII Năm MW Triệu tắn/năm Triệu tắn/năm

| 2010 4.250 12/75 3,82 + 4,462 2015 6.240 18,72 5,61 + 6,553 2020 7.240 21,72 6,51 + 7,60Các nha máy nhiệt điện phải thu gom triệt dé toàn bộ lượng tro xỉ nguyên khai va

lưu giữ trong các bãi chứa, tránh phát tán và gây ô nhiễm môi trường

4 Chất lượng của tro xỉ nguyên khaiTrước năm 2010, các nhà máy điện thường sử dụng công nghệ lò đốt than phun truyềnthống Than cám nguyên liệu được nghiền mịn -200 mesh trên 90%, Hỗn hợp bột thancùng gió nóng được phun vào buông đốt của lò hơi, hiệu suất cháy thường < 70%

Sau năm 2010, các nhà máy điện thường sử dụng công nghệ đốt than trong lò tầng sôi.Than nguyên khai được đập đến 5+8 mm rồi cấp vào lò đốt, hiệu suất cháy của buông đốtcao hơn 90%.

Trong quá trình đốt cháy chất hữu cơ, khoảng 20% chất vô cơ không cháy bị dính vónthành các hat lớn và rơi xuống đáy lò gọi là xi (hoặc tro đáy lò) Còn đến 80% chất vô cơkhông cháy, bay theo khói lò và được thu hồi bằng nhiều phương pháp thu bụi (xiclon, lọctúi, lọc tĩnh điện, ) gọi là tro (tro bay).

Thời gian nhiên liệu lưu trong buồng đốt không lâu nên dù sử dung công nghệ đốt thannào, lò than phun hay lò tầng sôi, trong tro xỉ vẫn còn lẫn những hạt than chưa kịp cháyhoặc chưa cháy hết Do đó lượng mất khi nung (MKN) lẫn trong tro xỉ còn khá cao,thường là 20+30% (Phả Lại, Uông Bi, ) có khi đến 45-50% (Yên Phu, Dam Bắc Giang,Ninh Bình trước đây).

Thành phần hoá học của tro xỉ nguyên khai phụ thuộc chủ yếu vào chủng loại thanđã sử dụng ở nhà máy nhiệt điện Hiện tại, các nhà máy điện sử dụng than đá hoặc thannâu Sự khác nhau này ghi trong Bảng 3 Các tinh chất này định hướng việc chế biến và sửdụng tro xi nguyên khai.

TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang 3

Bang 1.3 Khác biệt về thành phân hóa học của Tro xỉ khi đốt than

Chỉ tiêu Than đã Than nâuTổng oxit (SiO›, AlaOa, FeaOa), % 75 +78 50 + 60

Ham luong SO3, % 0,15 8 +10Vôi (CaO), % 08 Đến 15

Từ các số liệu trên có thể nhận thấy:

+ Khi sử dụng nguồn than đá (Quảng Ninh), thành phan tro xỉ chứa lượng lớn silic vàalumin cùng tỷ lệ rat nh vôi và SOs, gọi là tro xi silic-alumin Đây chính là chất vô cohoạt tính tương tự như pozzolan tự nhiên Nếu được sơ chế (tách riêng phần hữu cơ trongtro), có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng Nếu được chế biến sâu (tách triệt để phầnhữu cơ trong tro), có thé làm phụ gia cho bê tông

+ Khi sử dụng nguén than nâu (Thái Nguyên, Lạng Sơn ), hàm lượng silic và aluminthấp hơn nhiều nhưng tỷ lệ vôi và SO3 lại cao hơn nhiều, gọi là tro xỉ sunfat-vôi Do hàmlượng vôi khá cao nên bản thân các loại tro này chính là chất liên kết răn trong nước Vìthé có thé sử dụng trực tiếp loại tro xỉ này dé gia có mặt đường đá của hệ thống đường bộgiao thong vận tai.

+ Sử dụng tro xi sau khi tái chế- Sve dung tro tuyển làm phụ gia bê tôngTro bay nhiệt điện dùng làm phụ gia bê tông khối lớn cho các công trình đập thuỷ điệnáp dụng công nghệ đồ bê tông đầm lăn (RCC)

Tổng số các dư án thuỷ điện dự kiến đưa vào vận hành ở quy mô công suất vừa (trên30 MW) va lớn là khoảng 70 dự án với tong công suất 12.341 MW Trong đó số dự án dựkiến áp dụng công nghệ RCC là 10 dự án với tổng khối lượng bê tông đắp đập là 12,6triệu m3 và yêu cầu phụ gia tro tuyên khoảng từ 1,7 + 2,6 triệu m3

Một số dự án lớn có nhu câu sử dụng tro tuyển làm phụ gia bê tông cho công nghệRCC ghi ở Bang 1.5.

Bang 1.4 Nhu cầu dự kiến sử dung tro tuyển làm phụ gia bê tông dam lăn của các dự

án thủy điện trong giai đoạn từ 2005 — 2015(nguon: Công ty Tư vấn Xây dựngđiện I (2005)

¬ Số tổ máy x Địa điểm Nhu cầu Thời gianTên công trình | , : ,

công su t, MW | xâydựng | tro tuyến, t dự kiênBản v 2x100 Nghệ An 200.000 2006 — 2008Sé San 4 3x390 Gia Lai 120.000 2006 — 2008Son La 2400 Son La 660.000 2007 - 2010Song Tranh 2 2x190 Quang Nam 142.000 2007 - 2010Ban Chat 2x 100 Lai Chau 195.000 2008 — 2010Huội Quang 2x280 Lai Chau 60.000 2008 — 2012Bac Ha 90 Lao Cai 77.000 2008 — 2011Hua Na 180 Nghé An 81.000 2008 — 2010Lai Chau 3x300 Lai Chau 225.000 2010 — 2013Tro tuyén của các nhà máy nhiệt điện đốt than vùng Quang Ninh là tro silic-alumin,đáp ứng các yêu cau về chỉ tiêu chất lượng làm phụ gia cho cho bê tông RCC theo ASTM-C618 Trên thực tế, bốn xưởng tuyén tro xỉ tại vùng Pha Lại đã cung ứng day đủ tro tuyếndùng làm phụ gia bê tông và đáp ứng tiễn độ xây dựng nhà máy thuỷ điện Sơn La, BảnV , Sông Tranh 2, và trong thời gian tới, cho thuỷ điện Lai Châu đang triển khai

- Sw dụng tro xi làm phụ gia xi mangTro tuyển có hàm lượng mất khi nung < 11% có thé dùng dé trộn vào xi măng với tỷ lệtrung bình 10+20 % Vì vậy, các Công ty xi măng cũng có nhu cau khá lớn dùng tro xilàm phụ gia Với mục đích giảm giá thành và cải thiện một số tính chất của xi măng (làmbê tông khối lớn, chồng thắm nước, chồng dãn nở nhiệt, nhẹ hơn bê tông thường) có thétrộn lượng tro tuyến tới 20+40%, tùy thuộc vào loại xi măng cần sản xuất

Một nhà máy sản xuất xi măng cỡ vừa như xi măng Kansai Ninh Bình có công suất 1,4triệu tân/năm, có thé sử dụng khoảng 280.000 tan phụ gia/năm Như vậy, với tong côngsuất của các nhà máy xi măng ở Việt Nam đến năm 2015 là khoảng 75 triệu tân thì nhucầu tro tuyển dùng làm phụ gia là rất to lớn (Bảng 1.6)

TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang 5

Bang 1.5 Nhu cầu phụ gia dự kiến cho sản xuất xi măng (nguồn: quy hoạch ngành xi

măng theo quyết định số 1448/OD — TTg ngày 29/8/2011)STT Nội dung Donvi | 2011 | 2015 | 2020 2030

| Nhu cau xi măng Triệu tan | 54-55 | 75-76 | 93-95 | 113-1152 | Nhu cầu phụ gia, 10% | Triệu tan 5 7 10 12- Ste dung tro xi dé san xuất bê tông

Nước ta hiện đang trong quá trình phát triển xây dựng cầu cống, các công trình thuỷđiện, các đê kè Theo khảo sát thì các công ty bê tông cung cấp cho thị trường khoảng15% là bê tông đúc sẵn, 85 % còn lại là do các nhà máy xi măng bán thắng cho chủ đầu tưxây dựng.

- C6 rất nhiều công trình xây dựng cơ sở hạ tang đòi h i phải có một số phụ gia đặcbiệt như tro tuyến từ tro bay nhiệt điện để tăng các giải pháp kỹ thuật, tăng thời gian sửdụng Nhung vì lượng tro bay đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng (tro tuyển) còn ít nên việc sửdụng chưa được rộng rãi Tất cả các công ty bê tông như Công ty bê tông Vĩnh Tuy, Côngty Bê tông xây dựng Hà Tây, Công ty bê tông Việt Đức hiện đang phải nhập một số hoáchất làm phụ gia từ nước ngoài với giá rất cao

- Nhu cau sử dung tro xi sunfat-vôi để xây dựng đường giao thôngNhiều nước trên thế giới đã sử dụng tro xỉ từ tro xỉ nhiệt điện để xây dựng đường giaothông, như đắp nền đường qua vùng đất yếu; làm lớp thoát nước, lớp móng của kết caumặt đường ôtô, lớp dưới của tầng mặt bằng vật liệu đá cát gia cố tro vôi - thạch cao hoặctro - xi mang; làm mặt đường bê tông va làm bột khoáng của bê tông nhựa

Ở Việt Nam, Bộ môn Đường bộ, Trường Đại học Giao thông Vận tải đã tiến hành

nghiên cứu sử dụng tro bay làm chất liên kết để gia cố vật liệu cát, đá làm mặt đường Kết

quả cho thấy khi hỗn hợp 80 % tro bay và 20 % vôi dùng làm chất liên kết dé gia cốđường s đạt được độ bên cơ học khá cao

Khi làm mặt đường sử dụng các hỗn hợp: Đá+vôi+tro bay am; tro bay am+ximanghoặc tro bay âm+vôi +thạch cao Tro bay khô dùng làm bột khoáng của bê tông nhựa valàm mặt đường bê tông Việc sử dụng tro bay làm đường giao thông rất có triển vọng.Hiện đang có dự án thử nghiệm xây dựng đường giao thông nông thôn huyện Kim Động,Hưng Yên.

- Nhu cau sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ, bê tông chưng ápGạch không nung (gạch đá ong, gach xỉ voi) đã được sử dụng từ lâu, nhưng còn nhiềuhạn chế và hiện chỉ chiém khoảng 8 % tổng số gạch xây bao che.

Dé sản xuất ra 40 tỷ viên gach nung từ nay đến 2020 phải tiêu tốn 60 triệu tấn than,riêng năm 2020 phải sử dụng 6,3 triệu tan than Việc sản xuất gạch nung, đặc biệt là lò thủcông thải ra khí quyền lượng lớn khí CO2, SO2 độc hại ảnh hưởng đến môi trường sống,sức khoẻ con người, giảm năng suât cây trông.

Mới đây Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định số 121/2008 ngày 29/8/2009, phêduyệt Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng đến năm 2020 Trong đó, địnhhướng quy hoạch phát triển vật liệu xây không nung đến năm 2020 như trong Bảng 6

Bang 1.6: Nhu cấu vật liệu xây nung và không nungTỉ viên gạch tiêu chuân

TT Vật liệu xây 2010 2015 2020| Tổng số 25.0 32 422 Gạch đất sét nung 225 24+256 25,2 +2923 Vat liệu xây không nung 25 6,4+8 12,6 + 16.84 Tỷ lệ không nung, % 10,0 10 +25 30 + 40

1.1.2 Giới thiệu về tro bayTro bay là thành phần mịn nhất của xỉ tro than Gọi là tro bay vì người ta sử dụng cácluéng khí dé phân loại tro Theo ACI 116 thi Tro bay được định nghĩa là phan phế thải thuđược do việc đốt than ở nha máy nhiệt điện và được chuyển từ buông đốt qua lò hơi bởiống khói.[2]

Tro bay là một loại Pozzolan nhân tao, là tro đốt của than cám nên bản than nó đã rấtmin, cỡ hạt từ lum - 20m

TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang 7

£ Ụ 8 mn 3.08 ,

›28nn bo Photo No 422 Detector SE1

Hinh 1.1 anh chup SEM cua tro bayTheo ASTM C618-94a thi Tro bay được phân ra lam 2 loại khác nhau:- — Loại F: Còn gọi là tro bay thấp vôi (thường lượng CaO < 20%) Tro bay thông

thường, được sản xuất việc đốt than antraxit hay than bitum dé tạo sản phẩm đạt cácyêu câu thích hợp cho loại này Loại tro bay này có đặc tính pozzolan

- — Loại C: Còn gọi là tro bay cao vôi (lượng CaO >20%) Tro bay thu được chủ yếu từviệc đốt than non hay than á bitum để tạo sản phẩm đáp ứng thành phan yêu caucho loại này Loại tro bay này, bên cạnh hoạt tính pozzolan, cũng có một phần tínhchất của chất kết dính là khả năng tự đóng ran

Bảng 1.7 Thành phần ch nh của tro bay theo ASTM C618-94aTh nh phần h ah e(%) Lo iF Lo iCMin (SiOz + AlsO3 + FezOa) (%) 70 50Max (SiO3) (%) 5 5Max (LOT) (%) 6 6Max (CaO) (%) 30 40

Một trong những rao cản đối với việc sử dụng các khối lượng lớn tro bay và các phụgia khoáng thay thế xi măng trong bê tông là yêu cầu kỹ thuật và các tiêu chuẩn kỹ thuậtliên quan Tính lạc hậu của những yêu cau kỹ thuật thé hiện ở giới hạn phan trăm (%) tốiđa thay thế cho xi măng khi xử dụng Theo ACI 318, giới han tỷ lệ phan trăm tối đa củaTro bay hay các phụ gia khoáng Puzzolan không quá 25% tổng sản lượng xi măng sửdụng cho bê tông Tiêu chuẩn thi công mặt đường cứng (bản dự thảo lần cuối tháng

4/2008) cũng giới hạn tỷ lệ phần trăm tối đa của tro bay thay thế cho xi măng là 25% đốivới loại F và 30% đối với loại C.

Tuy nhiên, đối với bê tông có sử dụng hàm lượng tro bay cao hay thay thế hoàn toancho xi măng cho thấy các yêu câu kỹ thuật đã không còn thực sự phù hợp và gây cản trởtrong việc sử dụng rộng rãi Tro bay cũng như các loại phụ gia khoáng khác thay thé cho xi

mang.

+ Thanh phan hóa học của tro bayThông thường thành phan hóa học của tro bay năm trong khu vực Pozzolanic của giảnđồ 3 pha CaO, SiO2, AlzOs Thành phan hóa học của tro bay có các tính chất tương tự nhưcác Pozzolan khác như tro núi lửa Rheinisch, Santorin earth nhưng đồng thời cũng tuântheo các tính chất của vật liệu non-Pozzolanic như đá vôi Không có mối liên hệ nao giữathành phan hóa học tro bay với các đặc điểm như sự tăng cường độ trong bê tông

Tro bay bao gồm các nguyên tố vi lượng Các nguyên tố này có nguồn gốc từ than đávà sự ngưng kết tro bay trong suốt quá trình đốt cháy Nồng độ các nguyên t6 vi lượngtrong tro bay thường cao hơn phụ gia tự nhiên Hầu hết các nguyên tố vi lượng kết tủa trêncac hạt tro bay trong suốt quá trình làm lạnh khí nhiên liệu và chủ yếu tập trung trên bềmặt các hạt Một số nguyên tô vi lượng: As, Sb, Se, V, Pb, Mo, Ni, B, Zn, Cd, Cr và Cu

Các nguyên tố nay liên kết trực tiếp với lượng nước trộn vào và có thé hòa tan lập tức.Tuy nhiên, kha năng khử kiềm của hau hết các nguyên tổ trong bê tông xuất hiện rất chậm,một phan do độ kiểm của bê tông quá cao

Cũng như các nguyên tố vi lượng khác, muối sunfat, natri sunfat, kali sunfat và canxisunfat đều xuất hiện trên bề mặt tro bay Muối sunfat có thé ảnh hưởng đến quá trìnhhydrat của xI măng.

Bang 1.8 Thanh phan hoa hoc cua Tro bay nhiét dién Pha LaiThanh phan hóa học SiOz AlaOa FezOa CaO Na2O% khối lượng 53,2 24,2 6,38 2,17 044

Bang 1.9 Thanh phan hóa học của tro bay FormosaThanh phan hóa học SiOz AlaOa FezOa CaO Na2O% khối lượng 53,9 34.5 4 | 0.3

TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang 9

4 Thanh phần khoángThanh phan tro gồm pha thủy tinh va pha tinh thé Pha thủy tinh là pha phản ứng trongbê tông và quy định tính chat cho Pozzolanic Điển hình là thuyn tinh silica-alumina.Thanh phan tinh thé có các khoáng chính là khoáng mulit (3Al03.2SiO2), năm trongkhoảng 6,5% - 34% Một phan nh FezOs và Fe3O4 cũng có thé xuất hiện trong tro bay.Các tinh thể oxit sắt chủ yếu tập trung trong các hạt phân chia có nhiều oxit sắt Thinhthoảng người ta cũng tìm thấy các tinh thể (MgO.AlsOa) và wollastonite (CaO.SiO2), đặcbiệt trong tro bay có hàm lượng alkaline cao hơn Ngoài ra, cacbon dưới hình thức các hạtthan cũng có mặt trong tro bay.

Tinh thé và các hạt cacbon không phan ứng trong môi trường kiềm như xi măng Tuynhiên, pha thủy tinh lại hòa tan trong dung dịch kiềm và dung dịch như axit HF và HClnóng Không có mối tương quan xuất hiện giữa hàm lượng thủy tỉnh và hoạt độngPozzolanic Trong pha thủy tỉnh, xuất hiện sự phân tách giữa 2 pha spinodal và bimodal.Sự phân tách này có thé ảnh hưởng đến phan ứng của thủy tinh Day là nghiên cứu củaPhD-nghiên cứu tại trường Dai học kỹ thuật Delft

Ho (tính pozzolan của tro bay

Phản ứng quan trọng giữa tro bay với thành phần khoáng xi măng là phản ứngpozzolanic Phản ứng này cảng diễn ra mạnh m , triệt dé bao nhiêu s tạo cho bê tông ximăng — tro bay tăng cường độ ở tuổi lâu dài càng nhiều Để đánh giá mức độ xảy ra phảnứng pozzolanic, qua đó cũng đánh giá chất lượng tro bay sử dụng người ta có thê sử dụngbiện pháp hóa học (phương pháp chuẩn vôi) hoặc đánh giá thông qua chỉ số cường độ hoạt

tính (Strength activity index)

Hoạt tính pozzolanic của tro bay phụ thuộc vào độ min, ham lượng canxi, câutrúc bề mặt cụ thé, phân bô kích thước hat và hàm lượng cacbon không nung (MKN) Mộtsố nhà nghiên cứu đã báo cáo răng khi tro bay được nghiên thành bột để tăng độ mịn,hoạt động pozzolanic s tăng lên đáng kể Tuy nhiên, tác động của tăng tủ dén tích bề

mặt hơn

6.000 cm?/g được báo cáo là không đáng kẻ

Chỉ số cường độ hoạt tính của tro bay (hoặc phụ gia khoáng pozzolan) đối với ximăng được đánh giá theo phương pháp nêu trong ASTM C311-02 [21] Đối với tro bay,người ta xét chỉ số cường độ hoạt tính ở 2 thời điểm 7 ngày và 28 ngày [3] Mẫu cường độnén được đúc theo ASTM C109 [22] Kết quả thí nghiệm chỉ số cường độ hoạt tính được

tính theo công thức sau:

I =(A/B)x 100

Trong đó:

I: là chỉ số cường độ hoạt tính của tro bay ở thời điểm t (7 ngày hoặc 28 ngày)A: cường độ nén của mẫu vữa đúc theo ASTM C109, hàm lượng tro bay thay thế xi măngtheo khôi lượng là 20%, dưỡng hộ tiêu chuẩn đến tudit ngày

B: cường độ nén của mẫu vữa đúc theo ASTM cường độ nén của mẫu vữa đúc theo ASTMC109, hàm lượng tro bay thay thế xi măng theo khối lượng là 0%, dưỡng hộ tiêu chuẩnđến tuôi t ngày

+ Thanh phan vật lý [3]

Bang 1.10 thành phan vật lý cua tro bayTh nh | Khối lượng | H mlượng | Ch số ho t | Ch số ho t | Lượng m tphần vật riêng Its ng tính cường | tinh cường khi nung

| thí (g/cm?) 0,05mm (%) độ sau 7 độ sau 28nghiệm ng y ng yTiêu TCVN 4030- | ASTM C311 | ASTM C311 | ASTM C311 | ASTM C311

Két qua trén cho thay tro bay Pha Lai va Formosa có ty lệ lọt sàng 0,05mm lớn hon 66%,

luong mat khi nung nh hơn 5%, chi số hoạt tinh rất lớn và tro bay có độ min cao1.2 Tình hình nghiên cứu ứng d ng tro bay trên thế giớiv trong nước1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.2.1.1 Lịch sửTừ những năm 50 của thế ky trước, các nhà khoa học đã biết sử dụng tro bay củacác nhà máy điện đốt than để làm phụ gia cho bê tông

Tại My, tro bay đã bat đầu được sử dụng trong bê tông vào đầu những năm 1930.Các tài liệu sớm nhất về việc sử dụng của Fly Ash là vào năm 1932 được thực hiện bởicông ty Cleveland Electric Illuminating và công ty The Detroit Edison Tuy nhiên, tài liệunghiên cứu đầu tiên về việc sử dụng tro bay trong bê tông lại được thực hiện bởi

R.E.Davis và các cộng sự tại Đại học California vào năm 1937 [6|Năm 1943, Mỹ đã ban hành tiêu chuẩn ACI 232.2R-96: Use of Fly Ash in Concrete[5] (Sử dung tro bay trong bê tông) Tiêu chuẩn này đưa ra cái nhìn tổng quan vềnguồn gốc và tính chất của tro bay, và việc lựa chọn thích hợp cũng như sử dụng tro baytrong các sản phẩm bê tông xi măng Portland và sản phẩm bê tông khác Nó đưa rathông tin và kiến nghị liên quan đến việc lựa chọn và sử dụng tro bay loại C và loại Fnói chung phù hợp với tiêu chuẩn ASTM C618 [7] Các chủ dé trong tiêu chuẩn này môtả chi tiết các thành phan của tro bay, các ảnh hưởng lý học và hóa học của tro bay đếntinh chất của bê tông, hướng dẫn về việc tiếp nhận và sử dụng tro bay trong bê tôngcông trình, công dụng của tro bay trong quá trình sản xuất các sản phẩm từ bê tông và cácloại bê tông đặc biệt, đồng thời nêu các cách thức để đảm bảo chất lượng.

Năm 1948, công trình đập thủy điện Hungry Horse mở đầu cho việc sử dụng bêtông tro bay trong xây dựng công trình với 120.000 tấn tro bay được sử dụng [6]

Trên thế giới, việc nghiên cứu sử dụng tro bay trong bê tông đã được tiễn hành từđầu thập niên 30 Tuy nhiên, đến những năm 80 của thế kỷ 20 người ta mới nghiên cứuvề bê tông sử dụng hàm lượng tro bay lớn (HFVA - High Volume Fly Ash)

1.2.1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng hàm lượng lớn tro bay vào bê tông

Nhiều dé tai đã được thực hiện để nghiên cứu về tính chất của hỗn hợp bêtông và bê tông sử dụng tro bay hàm lượng cao.

Năm 2010, Khan [8] báo cáo rằng khi kết hợp dùng 20%, 30%, 40% tro bay slàm tăng độ dẻo của bê tông.

Vẻ thời gian ninh kết của bê tông tro bay, năm 1989 Rodway và Fedirko [8] đãtiến hành nghiên cứu trên bê tông với mức tro bay thé là 0%, 56%, 68% và 76% so vớitoàn bộ lượng chất kết dính trong bê tông Bê tông tro bay hàm lượng cao cho kếtquả thời gian bắt đầu ninh kết tăng đáng kế là 22-42.5h với hàm lượng tro bay sửdụng lần lượt là 56% đến 76%, trong khi với bê tông không tro bay thời gian đó là 7,6h.Họ nhận thay sự trễ này xuất hiện có liên quan đến van dé kha nang tuong thich gitranguyên liệu chất kết dính và phụ gia siêu dẻo dé duy tri tinh công tác của bê tông

Trong nhóm các dé tài nghiên cứu về cường độ của bê tông tro bay hàm lượngcao (HVFA), có thể chia thành 3 phân nhóm nh :

- Nghiên cứu chung về cường độ nén của bê tông tro bay bình thường.- - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ ban đầu của bê tông.- Nghiên cứu ảnh hưởng của điêu kiện dưỡng hộ đên cường độ chịu nén.

Nghiên cứu chung về cuong độ nén của bê tong tro bay bình thường:

Khi cho tro bay vào bê tông xi măng, sau một thời gian, phan ứng pozzolanic sxảy ra Phản ứng pozzolanic có nhiều đặc tính ảnh hưởng đến cường độ bê tông.

Trong một nghiên cứu thực hiện năm 1986, Mehta [9] đưa ra một số nhận xétvề phản ứng pozzolanic như sau:

o Phản ứng pozzolanic có tốc độ phản ứng chậm, vì vậy cả sự giải phóngnhiệt và phát triển cường độ đều chậm

o Phản ứng này tiêu thụ lượng vôi hơn là sản xuất thêm vôi.o_ Sản phẩm phan ứng có tác dụng lap đầy khoảng trống vàthunh các lỗ

Nhiệt độ môi trường xung quanh.

Oo O O O O Mỗi trường dưỡng hộ.Với tro bay có lượng vôi thấp s không biểu hiện ngay lập tức hoạt tínhpozzolan ảnh hưởng đến cường độ cho đến sau khi xi măng bắt đầu hydrat hóa 2 tuần,nhưng với tro bay có hoạt tính pozzolanic cao s bắt đầu ảnh hưởng đến phát triểncường độ gan như ngay từ lúc xi măng Portland bắt đầu thủy hóa

Cũng trong năm 1986, Swamy và Mahmud [8] báo cáo kết quả nghiên cứu bêtông sử dụng 50% tro bay bitum (tro bay có lượng vôi thấp) làm chất thay thế chủ yếucủa xi măng, điều nays làm tăng cường độ nén lên 20-30 MPa ở tuổi 3 ngày, 60 MPaở tudi 28 ngày

Năm 2003, Rafat Siddique thực hiện nghiên cứu về “Các tính chất của của bêtông sử dụng hàm lượng lớn tro bay loại F” [10] Luong tro bay thay thé xi măng sửdụng trong để tài này là 40%, 45% và 50% Trong nghiên cứu này, ông đã tiến hànhkiểm tra các tính chất như cường độ nén, độ bền uốn, module đàn hồi, v.v Thínghiệm kiểm tra cường độ nén sử dụng mẫu lập phương kích thước 150 x 150 x 150mm Mẫu được chuẩn bị theo tiêu chuẩn An Độ IS: 516-1959 Sau khi đúc mẫu, mẫuthí nghiệm được bọc lại băng tam nhựa plastic và dưỡng hộ mẫu trong khuôn suốt 24hở nhiệt độ 24+1°C Maus duoc tháo khuôn sau 24h và đặt vào bể dưỡng hộ âm đếnthời điểm thí nghiệm

TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang 13

Kết quả nghiên cứu cho thấy, cường độ nén của bê tông ở tuổi 28 ngày bị giảmsút so với bê tông không dùng tro bay Tuy nhiên, cường độ nén này vẫn tiếp tục pháttriển và tăng giá trị ở các tuổi lâu dài như 91 ngày và 365 ngày, điều này có thé lý giảido phản ứng pozzolanic bắt đầu tác dụng Kết quả cường độ nén và biểu đồ đượcthể hiện trong Bảng

1.2 và Hình 1.6

Thông qua kết quả nghiên cứu này, tác giả kết luận rằng tro bay loại F trong détài này có thể được sử dụng thay thế đến 50% xi măng trong bê tông dùng cho cấukiện đúc sẵn và bê tông cốt thép ứng lực trước

Bảng 1.11 Kết quả cường độ chịu nén [10]Số hiêu mẫu Cường độ chịu nén (MPa)

" 7 ngay 28 ngay 91 ngay 365 ngayM-1 (0% FA) 25,7 37,2 39,5 42,1M-2 (40% FA) 17,0 26,7 33,5 38,6M-3 (45% FA) 15,3 24,7 30,1 344M-4 (50% FA) 14,7 23,1 27,7 32,1

Tuổi (ngày)mẽ Hỗn hop M-1 (0% FA) œ Hỗn hợp M-2 (40% FA)& Hỗn hợp M-3 (45% FA) © Hỗn hợp M-4 (50% FA}

Hình 1.2 Cường độ chịu nén của bê tông xét theo tuổi [10]Năm 2005, Demirboga [8] tiến hành nghiên cứu về vai trò của việc dùng hàmlượng cao tro bay loại C ảnh hưởng đến cường độ nén của bê tông Các mức tro baythay thé xi mang lần lượt là 0, 50, 60 và 70% Cường độ chịu nén của các mẫu bê tông

được xác định ở 3,7,28 và 120 ngày theo ASTM C109 Mẫu thí nghiệm cường độchịu nén là mẫu hình trụ đường kính 100mm cao 200mm, được đúc và dưỡng hộ

trong thùng nước vôi bão hòa ở nhiệt độ 20+3°C đến thời điểm nén Qua quá trìnhthí nghiệm, ông kết luận:

- Với tat cả các mức thay thé xi măng, tro bay làm giảm cường độ chịu nén

của bê tong ở 3, 7, 28 và 120 ngày- Việc giảm cường độ này diễn ra rất nhanh ở giai đoạn đầu, nhưng sau đó bat

đầu tăng trong giai đoạn dưỡng hộ, phần tram suy giảm cường độ có giảm.Mức độ sụt giảm ở 3 ngày dưỡng hộ là 69,84 và 91% lần lượt cho cácmức tro bay thế xi măng là 50, 60 và 70% Ở thời điểm dưỡng hộ 28 ngày,các giá trị này giảm còn 52, 68 và 78% lần lượt cho các mức tro bay thế ximăng là 50, 60 và 70% Ở thời điểm dưỡng hộ 120 ngày, các giá trị nàygiảm còn 36, 43 và 50% lần lượt cho các mức tro bay thế xi măng là 50, 60và 70%.

- Đá xi măng chứa tro bay cho thay sự giảm rõ rệt về cường độ ở tudi 3, 7, 28

và 120 ngày theo một hàm số của tỷ lệ phần trăm tro bay thay thế Điều nàycó thé liên quan trực tiếp đến tính chất tro bay làm giảm nhiệt hydrate hóaxi măng và đòi h i thời gian dưỡng hộ dài Kết quả của nhiều nghiên cứu đãchỉ ra rằng tro bay làm chậm mức độ đóng rắn và làm giảm cường độ nénban đầu của bê tông

+ Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ ban đâu của bêtông

Mức độ phản ứng của tro bay trong bê tông xi măng bị ảnh hưởng đáng kế bởinhiệt độ dưỡng hộ trong giai đoạn dau, điều này cũng giống như trường hợp của quátrình diễn ra phản ứng thủy hóa xi măng Phản ứng pozzolanic phụ thuộc khá nhiều vàonhiệt độ Nhiệt độ dưỡng hộ càng cao thì mức độ phản ứng pozzolanic càng cao Khibê tông làm từ xi măng Portland được dưỡng hộ ở nhiệt độ vượt quá 30°C, có thé thay

sự tăng lên về cường độ ở giai đoạn đầu, nhưng có sự giảm đáng kê được quan sát thấy

ở bê tông giai đoạn hoàn thiệnRavina [8] quan sát thay rang tro bay bê tông chịu ảnh hưởng nhiệt độ cao ở giai đoạnđầu của quá trình dưỡng hộ, thé hiện ở việc tăng lên về cường độ đạt được, điều nàycó thé lý giải do mức độ phản ứng mạnh m của phản ứng pozzolanic Họ kiến nghị rangkhi bê tông dưỡng hộ ở nhiệt độ cao, hàm lượng tro bay lớn có thể ảnh hưởng đáng kếđến sự tăng cường độ bê tông so với ảnh hưởng hạn chế của nó trong bê tông dưỡnghộ bình thường đến tuổi 28 ngày

% Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiên dưỡng hô đến cường đô ban đâu của bê_ tông

Điều kiện dưỡng hộ ảnh hưởng đáng kể đến cường độ ban dau của bê tông

TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang 15

Năm 2004, Ozer và Ozkul [11] thực hiện nghiên cứu về “Ảnh hưởng của dưỡnghộ âm giai đoạn đầu đến sự phát triển cường độ của bê tông xi măng Portland thường vàbê tông xi măng có tính pozzolanic” Trong đề tài nay sử dung 3 loại xi măng, một loại ximăng OPC, và 2 loại xi măng có thành phần phụ gia pozzolan thiên nhiên (loại PCB hỗnhợp và loại xi măng puzzolan), được dùng cho sáu hỗn hợp bê tông Sáu chế độdưỡng hộ được áp dụng cho các mẫu này, đầu tiên là ngâm nước liên tục, và thứ hai là bảodưỡng trong không khí liên tục Bốn chế độ bảo dưỡng còn lại, mẫu s được ngầm trongnước cho đến tuôi nén là 3, 7, 14 và 28 ngày Thí nghiệm cường độ nén được thực hiệntrên mẫu ở tuổi 7, 14,28, 90 và 180 ngày Họ kết luận rang:

- Điều kiện dưỡng hộ không tốt s ảnh hưởng xấu đến cường độ của bê tônglàm từ xi măng có tính pozzolan hơn là bê tông làm từ xi măng Portland thường (OPC), vacần thiết áp dụng dưỡng hộ âm để bê tông định hình tối thiểu là trong 7 ngày đầu đểphản ứng pozzolanic bắt đầu hoạt động

- Tuy nhiên, đối với bê tông dùng xi măng có sẵn thành phan pozzolan s can trảiqua chu kì dưỡng hộ ban đầu, thì mới đạt được cường độ tương tự cường độ của bê tongxi mang OPC trong một thời gian hợp lý.

Trong một nghiên cứu khác của Termkhajornkit [12] về hiệu quả của điều kiệndưỡng hộ 4m đến cường độ nén của đá xi măng tro bay Tỷ lệ tro bay dùng thay thé chotong lượng bột là 0, 25 và 50% Ty lệ N/CKD là 08 và 1,0 theo thé tích Mẫu hồ xi măng

— tro bay được đúc trong khuôn trụ kích thước d x h = 50 x 100 mm Sau khi đúc mẫu,

mẫu được tĩnh định 24h rồi tháo khuôn và đem đi dưỡng hộ ở một trong ba điều kiện

sau.

Ở điều kiện 1, mẫu được dưỡng hộ âm băng cách ngâm nước cho đến tuôi nén

mẫu Ở điều kiện 2 và 3, ban đầu mẫu được ngâm nước lần lượt trong 7 ngày và 3 ngày,sau đó những mẫu này được giữ trong buông âm với độ âm 60% , cho đến ngày nén mẫu.Các mẫu sử dụng N/CKD = 1,0 được dưỡng hộ ở cả 3 điều kiện, mẫu sử dụng N/CKD= 0,8 chỉ được dưỡng hộ ở điều kiện 1 Thành phần phối trộn và điều kiện dưỡng hộđược cho ở Bảng 1.4 Các mẫu được dưỡng hộ tối đa đến thời điểm 182 ngày

Bang 1.12 Thanh phần cấp phối và điều kiện dưỡng hộ [12]

N/CKD Tro bay Điều kiện dưỡng hộ Kí hiệu

(%) mau0.8 0 Ngam trong nước 0,8-0-W0.8 25 Ngam trong nước 0,8-25-W0.8 50 Ngam trong nước 0,8-50-W1,0 0 Ngâm trong nước I,0-0-W

Tuổi mẫu (ngày)

1,0 25 Ngam trong nước 1 ,0-25-W1,0 50 Ngam trong nước I,25-50-W1,0 0 Ngam trong nước 7 I,0-0-W71,0 25 Ngam trong nước 7 1 ,0-25-W71,0 50 Ngam trong nước 7 I,0-50-W71,0 0 Ngam trong nước 3 1 ,0-0-W31,0 25 Ngam trong nước 3 1,0-25-W3

140 = Dưỡng hộ ngâm nước liên tục 140 - —e- 0%FA

của mâu hồ xi măng tro bay [12]

160 {| Dưỡng hộ ngâm nước 7 | 180 ~ Dưỡng hộ ngâm nước liên

£ |140 3 nơ hô ned se Lia a

-= Dưỡng hồ | ngâm nước liên | & 140 Dưỡng hô ngâm nước 7

TRINH NGỌC DUYN | €| «0- NS Trang 17

20 - | Dưỡng hộ ngâm nước 3 |

0 T T T

0 50 100 150 200

Hình 1.4 Anh hướng điều kiện dưỡng hộ đến cường độ nén mau hồ xi

mang tro bay [12]

Họ báo cáo răng:

(1)

(2)

Khi xét ảnh hưởng của lượng tro bay thay thé đối với cường độ nén thì đối vớimẫu được chuẩn bị trong điều kiện ngâm nước liên tục, cường độ nén của mẫu0% tro bay tăng đến 91 ngày nhưng giảm đột ngột ở 182 ngày (Hình 1.7).Nguyên nhân gây giảm cường độ vẫn chưa được tìm hiểu rõ Cường độ nén củamẫu 25% tro bay và 50% tro bay tiếp tục tăng đến 182 ngày Ở thời điểm 182ngày, cường độ nén của mẫu 25% tro bay cao hơn cường độ mẫu đá xi măng đốichứng Lấy ví dụ với mẫu dưỡng hộ 7 ngày, cường độ nén của mẫu 0% tro baygan như không đôi Cường độ nén của mẫu 50% tro bay tăng đến 28 ngày, vàsau đó gần như không đổi Trái ngược lại, cường độ nén của mẫu 25% tro bayliên tục tăng cho đến thời điểm 56 ngày Ở độ tuổi này, cường độ nén của mẫutrở nên gần băng với mẫu đá xi măng

Vẻ ảnh hưởng của điều kiện dưỡng hộ đến cường độ nén (Hình 1.8), với mẫu

0% tro bay, cường độ nén của mẫu dưỡng hộ trong nước cao hơn những mẫu

khác ngoại trừ mẫu ở thời điểm 182 ngày Trái lại, không có sự khác biệtđáng kế giữa cường độ nén của mẫu được dưỡng hộ trong nước 7 và 3 ngày Vớimẫu 25% tro bay và 50% tro bay, ảnh hưởng của điều kiện dưỡng hộ am là nh ,đặc biệt đối với mẫu 25% tro bay

Năm 2005, Halit Yazici [13] và cộng sự đã thực hiện nghiên cứu “Ảnh hưởng của

dưỡng hộ nhiệt âm lên bê tông sử dụng hàm lượng lớn tro bay loại C” Trong nghiêncứu này, tác giả sử dung mức tro bay thay thé xi măng lên đến 70%, lượng chất kết

dính sử dụng trong là 360 kg/m bê tông và tỷ lệ N/CKD là 0,4 Các yếu tố được đưa

ra khảo sát gồm cường độ chịu nén của bê tông, độ ôn định thé tích của mẫu vữa dạngthanh dầm và thời gian ninh kết của hồ xi măng

Mẫu thí nghiệm cường độ nén bê tông là dạng mẫu trụ, đường kính là 100mm,

chiều cao là 200mm.Có 3 điều kiện dưỡng hộ được áp dụng trong nghiên cứu này: dưỡnghộ tiêu chuẩn ngâm nước (ĐKI), dưỡng hộ trong môi trường không khí phòng thí nghiệm(ĐK2), dưỡng hộ nhiệt âm (ĐK3) Với các mẫu dưỡng hộ nhiệt âm, sau khi mẫu được

tháo khuôn, nhóm nghiên cứu chia nh trường hợp thí nghiệm Một nhóm mẫu s được

đưa đi nén ngay (DK 3a) Một nhóm mẫu khác s được ngâm trong thùng nước vồi bãohòa, nhiệt độ 20+2°C (ĐK 3b) Và để kiểm chứng tầm ảnh hưởng của việc dưỡng hộ âmngay sau khi dưỡng hộ nhiệt âm, một nhóm mẫu thứ bas duoc dé trong môi trườngkhông khí, ngay sau khi tháo khuôn (ĐK 3c).

Kết quả nghiên cứu cho thấy, với điều kiện dưỡng hộ tiêu chuẩn (hình 1.9),cường độ nén của bê tông tro bay ở tuổi 1 ngày là rất thấp Tuy nhiên khi xét ở các tudi

lâu ngày hơn, bê tông sử dụng 50% thậm chí là 60% tro bay vẫn cho cường độ chịu nén

TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang 19

ở mức chấp nhận được Việc sử dụng chế độ dưỡng hộ nhiệt âm giúp thúc đây nhanh

sự tăng cường độ ở tuổi 1 ngày, nhưng sự tăng cường độ về lâu dài bị chậm lại

Khi tăng hàm lượng tro bay trong bê tông có áp dụng chế độ dưỡng hộ nhiệt âm(hình 1.10), cường độ nén bê tông ở giai đoạn đầu vẫn giảm Tuy nhiên, nhờ dưỡng hộnhiệt 4m nên thúc đây cường độ chịu nén ở tuổi 1 ngày của bê tông sử dụng 50% trobay lên đến 20 MPa, đây là cường độ đạt mức dé tháo khuôn, và nhờ đó, có lợi cho việcchế tạo các sản phẩm bê tông đúc san Mặc dù vay, các kết quả thí nghiệm cho thấytrong bê tông sử dụng nhiều tro bay, việc áp dụng dưỡng hộ nhiệt âm không làm tăngcường độ lâu dài như trường hợp dưỡng hộ tiêu chuẩn

Chú thích: 1 day, 3 days, 7 days, 28 days, 56 days, 90 day: mẫu ở tuổi

1 ngày, 3 ngày, 7 ngày, 28 ngày, 56 ngày, 90 ngày.

Chú thích:

initial — mẫu nén ngay

1 day, 3 days, 7 days, 28 days, 56 days, 90 day:

mẫu ở tuổi 1 ngày, 3 ngày, 7 ngày, 28 ngày, S6ngay, 90 ngày.

70 H L L H H HOinitial @l day O3days A7dayvs B28days AS56days @ days

Hàm lượng tro bay thay thé (%)Hình 1.6 Cường độ bê tông tro bay dưỡng hộ nhiệt m [13]

Hàm lượng tro bay thay thế (%)

Hình 1.7 Anh hưởng của điều kiện dưỡng hộ đến cường độ

nén mẫu dưỡng hộ nhiệt m [13]

TRỊNH NGỌC DUYNGỌC 12194008 Trang 21

Dé xác định hiệu quả của điều kiện dưỡng hộ sau khi thực hiện dưỡng hộ nhiệt âm,một nhóm mẫu được ngâm trong nước vôi trong khi nhóm mẫu khác được để trong khôngkhí Ảnh hưởng của 2 điều kiện dưỡng hộ này so với với cường độ nén của mẫu bê tôngdưỡng hộ nhiệt âm, ở tudi 28 ngày, được thể hiện trong hình 1.11 Có vẻ như việc tiếp tụcdưỡng hộ trong nước sau khi dưỡng hộ nhiệt âm làm tăng nhẹ cường độ nén mẫu bêtông.

1.2.2 T nh h nh nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, tro bay được nghiên cứu và áp dụng chủ yếu trong bê tông khối lớn vàbê tông tự lèn.

Tháng 2/2013, TS.Pham Toàn Đức thực hiện nghiên cứu khảo sát 2 tính chất đặctrưng cho bê tông công trình thủy lợi là cường độ chịu nén và khả năng chống thấm [14].Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu gồm có xi măng Chifon Hải Phòng, cát sông Lô, đáKiện Khê, và phụ gia siêu dẻo Sikament R4 Tro bay sử dụng trong đề tài là tro tuyến nhiệtđiện Hải Phòng được tách thủ công bằng cách đốt tiếp hỗn hợp tro để làm giảm tối đa hàmlượng mất khi nung (than chưa cháy) Mẫu tro thu được có khối lượng thể tích 0/758gicm>, khối lượng riêng 2,02 gicm>, thành phần hóa học được cho ở Bang 1.5

Bang 1.13 Thành phan hóa tro tuyến nhiệt điện Hải Phòng [14]

H m lượng oxit, %

67,7 20,3 3,31 12 0,26 25 42Tác giả nghiên cứu trên 3 loại cấp phối M200, M250, M300 và cấp phối đốichứng Thành phan cấp phối bê tông sử dụng được cho trong Bang 1.6 Hỗn hợp bêtông của tat cả các cấp phối có độ sụt 8cm Khả năng chống thâm được thí nghiệm trên

các mẫu bê tông đủ 28 ngày tuôi, cường độ bê tông được thí nghiệm ở tuôi 3,7 và 28

ngày Kết quả thí nghiệm được cho ở Bảng 1.7