Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay duyên hải tới một số tính chất của xi măng trên nền clinker fico

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN THANH TÙNG TRẦN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA TRO BAY DUYÊN HẢI TỚI MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG TRÊN NỀN CLINKER FICO KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC 2015B Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA TRO BAY DUYÊN HẢI TỚI MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG TRÊN NỀN CLINKER FICO Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT … KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Huỳnh Đức Minh Hà Nội – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn PGS.TS Huỳnh Đức Minh Các số liệu kết trình bày luận văn trung thực xác, số kết trích dẫn từ báo, sách cơng bố Các kết chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án Trần Thanh Tùng LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt sâu sắc đến PGS.TS Huỳnh Đức Minh tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho suốt q trình thực luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thành Đơng tận tình hướng dẫn tơi thực luận án Tôi xin chân thành cám ơn sở đào tạo, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tạo điều kiện thuận lợi thời gian sở vật chất giúp tơi hồn thành luận án Tơi xin cám ơn Lãnh đạo Viện Kỹ thuật Hóa học, q thầy Viện Kỹ thuật Hóa học mơn Hóa Silicat giúp đỡ động viên tơi q trình thực đề tài luận án Cuối xin chân thành cám ơn Công ty Cổ phần xi măng FiCO Tây Ninh, gia đình, bạn bè nhiệt tình giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập nghiên cứu MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Mục tiêu luận văn Đối tƣợng nghiên cứu Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung xi măng poóc lăng 1.1.1 Khái niệm xi măng poóc lăng .4 1.1.2 Khái niệm xi măng poóc lăng hỗn hợp 1.1.3 Thành phần clinker xi măng poóc lăng 1.1.3.1 Khái niệm clinker xi măng poóc lăng 1.1.3.2 Thành phần hóa học clinker poóc lăng [1] 1.1.3.3 Thành phần pha 1.2 Phản ứng thủy hóa xi măng 1.2.1 Sự hiđrat hóa C3S (Alit) 1.2.2 Sự hiđrat hóa C2S (Belit) 1.2.3 Sự hiđrat hóa C3A (Canxi aluminat) 1.2.4 Sự hiđrat hóa C4AF 1.3 Quá trình hình thành tính chất lý đá xi măng 1.3.1 Định nghĩa 1.3.2 Các tính chất lý xi măng 10 1.3.2.1 Độ mịn xi măng 10 1.3.2.2 Lượng nước tiêu chuẩn 10 1.3.2.3 Thời gian đông kết xi măng .11 1.3.2.4 Độ ổn định thể tích đá xi măng 11 1.3.2.5 Cường độ xi măng (hay mác xi măng) 12 1.3.2.6 Độ rỗng đá xi măng 13 1.3.2.7 Độ thấm đá xi măng 14 1.4 Vai trò phụ gia xi măng 14 1.4.1 Định nghĩa phụ gia xi măng .14 1.4.2 Tính chất phụ gia xi măng 15 1.4.3 Một số loại phụ thường sử dụng 15 1.4.3.1 Phụ gia hoạt tính puzolan 16 1.4.3.2 Phụ gia đầy 17 1.4.3.3 Phụ gia công nghệ 17 1.5 Giới thiệu chung tro bay nhiệt điện .18 1.5.1 Khái niệm phân loại tro bay 18 1.5.2 Các đặc trưng tro bay 23 1.5.2.1 Thành phần hóa học tro bay 23 1.5.2.2 Cấu trúc hình thái tro bay 26 1.5.2.3 Phân bố kích thước hạt tro bay 28 1.5.3 Đặc tính tro bay dùng xi măng .29 1.5.4 Sản lượng tro bay tình hình sử dụng tro bay giới 30 1.6 Tro bay nhiệt điện Duyên Hải .34 1.7 Một số cơng trình nghiên cứu dùng tro bay làm phụ gia xi măng nƣớc .35 1.7.1 Trong nước .35 1.7.2 Nước .37 Chƣơng THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1 Hóa chất dụng cụ .39 2.1.1 Nguyên liệu, hóa chất 39 2.1.2 Dụng cụ 39 2.2 Xác định thành phần khoáng, hoá độ hoạt tính tro bay .39 2.2.1 Xác định thành phần hóa học .39 2.2.2 Xác định thành phần khoáng tro bay puzolan 39 2.2.3 Xác định độ hoạt tính .40 2.2.4 Đo độ dẫn điện xác định nhanh độ hoạt tính tro bay 41 2.3 Khảo sát tính chất lý xi măng 42 2.3.1 Chuẩn bị cấp phối nghiên cứu 42 2.3.2 Xác định độ dẻo tiêu chuẩn hồ xi măng 43 2.3.3 Xác định thời gian đông kết 48 2.3.4 Xác định cường độ kháng nén 50 2.3.5 Xác định độ mịn .51 Chƣơng KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 Kết khảo sát tính chất tro bay Duyên Hải 53 3.1.1 Hình dạng cấu trúc hạt tro bay .53 3.1.2 Thành phần cỡ hạt tro bay .53 3.1.3 Thành phần khống, hóa tro bay Dun Hải 55 3.1.4 Hoạt tính puzolan tro bay Duyên Hải 59 3.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng trình nghiền đến độ hoạt tính tro bay .61 3.2 Ảnh hƣởng tro bay Duyên Hải đến tính chất xi măng PCB40 FiCO sử dụng thay cho puzolan Bình Phƣớc 64 3.2.1 Ảnh hưởng tro bay đến lượng nước tiêu chuẩn 64 3.2.2 Ảnh hưởng tro bay đến thời gian đông kết 65 3.2.3 Ảnh hưởng tro bay đến độ ổn định thể tích 66 3.2.4 Ảnh hưởng tro bay đến cường độ học .67 3.3 Kết khảo sát tiếp tục sử dụng tro bay thay cho clinker .70 3.3.1 Ảnh hưởng tro bay đến lượng nước tiêu chuẩn 70 3.3.2 Ảnh hưởng tro bay đến thời gian đông kết 72 3.3.3 Ảnh hưởng tro bay đến độ ổn định thể tích 73 3.3.4 Ảnh hưởng tro bay đến cường độ học .73 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .76 KẾT LUẬN 76 KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Thành phần hóa học clinker Bảng 2: Thành phần pha clinker Bảng 3: Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618 20 Bảng 4: Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông vữa xây 21 Bảng 5: Chỉ tiêu kỹ thuật tro bay dùng cho xi măng TCVN 10302 : 2014 23 Bảng 6: Thành phần hóa học tro bay theo vùng miền 24 Bảng 7: Thành phần hóa học tro bay Ba Lan từ nguồn nguyên liệu khác 25 Bảng 8: Phân bố kích thước hạt phân đoạn tro bay Israel 28 Bảng 9: Kích thước hạt tro bay thương phẩm 29 Bảng 10: Tỉ lệ tro bay sử dụng xi măng nước .30 Bảng 11: Sản lượng phần trăm sử dụng tro bay số nước 33 Bảng 12: Tro bay từ nhà máy nhiệt điện giai đoạn 2005 - 2020 .33 Bảng 13: Thành phần hóa học tro bay nhiệt điện Duyên Hải 35 Bảng 14: Phân loại hoạt tính phụ gia theo độ hút vôi 41 Bảng 15: Thành phần cấp phối nghiên cứu 43 Bảng 16: Dải cỡ hạt tro bay Duyên Hải .54 Bảng 17: Thành phần hóa học tro bay Dun Hải puzolan Bình Phước .56 Bảng 18: Thành phần khoáng tro bay Duyên Hải .59 Bảng 19: Chỉ số hoạt tính cường độ với xi măng tro bay Duyên Hải 60 Bảng 20: Độ hút vôi tro bay Duyên Hải .60 Bảng 21: Độ dẫn điện dung dịch với loại tro bay khác .62 Bảng 22: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn thay đổi phụ gia hoạt tính 64 Bảng 23: Sự thay đổi thời gian đông kết 66 Bảng 24: Sự thay đổi độ ổn định thể tích thay đổi phụ gia hoạt tính 67 Bảng 25: Cường độ kháng nén mẫu sử dụng tro bay/puzolan ngày tuổi 68 Bảng 26: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn 71 Bảng 27: Sự thay đổi thời gian đông kết xi măng 72 Bảng 28: Độ ổn định thể tích mẫu thử 73 Bảng 29: Tác động hàm lượng tro bay đến cường độ xi măng 73 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Vi cấu trúc hạt xi măng q trình hidrat hóa Hình 2: Mơ tả độ rỗng đá xi măng .14 Hình 3: Sự tương phản kích thước hạt tro bay hình cầu lớn hạt nhỏ 26 Hình 4: Đặc trưng dạng cầu hạt tro bay .26 Hình 5: Cấu trúc hạt tro bay sau tiếp xúc ngắn với dung dịch HF 27 Hình 6: Cấu trúc tro bay tiếp xúc với 27 Hình 7: Biểu đồ sản lượng tro bay phần trăm sử dụng tro bay Mỹ từ 1966 2012 31 Hình 8: Biểu đồ lượng tro bay tạo thành, tro bay sử dụng phần trăm sử dụng tro bay Trung Quốc từ 2001 - 2008 .32 Hình 9: Ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến thời gian đông kết cường độ sớm (Các số 0; 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70 thể tỉ lệ tro bay thay xi măng tính theo khối lượng) 37 Hình 10: Máy đo độ dẫn điện cầm tay Thermo Scientific model CON 6+ (Hoa Kỳ) 42 Hình 11: Ảnh chụp SEM hạt tro bay .53 Hình 12: Phân bố dải cỡ hạt tro bay Duyên Hải .54 Hình 13: Các peak khống chất tro bay 57 Hình 14: Các peak khoáng chất puzoland .58 Hình 15: Chênh lệch độ dẫn điện dung dịch với loại tro bay khác 63 Hình 16: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn thay đổi phụ gia hoạt tính 65 Hình 17: Sự thay đổi thời gian đông kết 66 Hình 18: Sự thay đổi độ ổn định thể tích thay đổi phụ gia hoạt tính 67 Hình 19: Cường độ kháng nén mẫu sử dụng tro bay/puzolan ngày tuổi 68 Hình 20: Ảnh chụp SEM mẫu Pu7.5 (a) Tb7.5 (b) tuổi 28 ngày 69 Hình 21: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn 71 Hình 22: Sự thay đổi thời gian đông kết xi măng 72 Hình 23: Sự giảm cường độ học tăng tro bay 74 Hình 24: Ảnh chụp SEM mẫu Tb7.5 tuổi 28 ngày 75 Hình 25: Ảnh chụp SEM mẫu Tb11.5 tuổi 28 ngày 75 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh PHẦN MỞ ĐẦU Nước ta nước phát triển định hướng hội nhập sâu rộng với quốc tế, tìm kiếm hội thúc đẩy phát triển mạnh mẽ nhằm thu hẹp khoảng cách với nước Trong đó, xây dựng sở hạ tầng công việc tiên phong công đổi phát triển Do vậy, ngành vật liệu xây dựng quan tâm yêu cầu nâng cao lực sản xuất, chất lượng sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn ngày cao Xi măng vật liệu bản, truyền thống, chiếm tỉ trọng lớn cấu thành cơng trình xây dựng phát triển ngành cơng nghiệp xi măng – vấn đề nâng cao chất lượng sản phẩm giảm giá thành tăng tính cạnh tranh – nằm định hướng chung phải trọng Việt Nam thời gian tới có nhiều nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) đốt than sửa hoạt động, lượng tro xỉ thải hàng năm lớn Theo kết điều tra đánh giá nguồn tro xỉ giải pháp sử dụng Trung tâm xi măng – Viện vật liệu xây dựng, xây dựng sở Quy hoạch điện VII, khối lượng tro xỉ thải năm 2015 khoảng 12,8 triệu tấn, đến năm 2020 khoảng 25,4 triệu đến năm 2030 khoảng 38,3 triệu Đây lượng tro xỉ lớn cần có giải pháp để tiêu thụ Sử dụng tro xỉ NMNĐ cho sản xuất sản phẩm liên quan đến xi măng, bê tông, vữa xây dựng, gạch không nung giải pháp tiêu thụ tro xỉ với khối lượng lớn đem lại hiệu kinh tế kỹ thuật cao Tro bay (fly ash - FA) hạt tro nhỏ bị theo khí từ buồng đốt nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu than Loại phế thải không thu gom, tận dụng không lãng phí lớn mà cịn hiểm họa mơi trường Chính vậy, việc nghiên cứu, xử lý, tận dụng tro bay lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật nhà khoa học, cơng nghệ ngồi nước quan tâm đặc biệt Nghiên cứu tìm giải pháp để đưa tro bay vào xi măng vừa cải thiện số tính chất xi măng, vừa giảm tỉ lệ clinker cấp phối sản xuất HVTH: Trần Thanh Tùng Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh Hình 16: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn thay đổi phụ gia hoạt tính Nhận xét: Khi dùng tro bay thay cho puzolan cấp phối xi măng PCB40 FiCO (các thành phần clinker, thạch cao, đá vơi, phụ gia trợ nghiền khơng đổi), lượng nước tiêu chuẩn có xu hướng giảm xuống không nhiều Lượng nước tiêu chuẩn mẫu Pu7.5 27,6%, giá trị giảm xuống 27,3% mẫu Tb7.5 (giảm 1,59% so sánh với Pu7.5) Hiện tượng giải thích hạt tro bay có dạng ngun khai hình cầu, kích thước nhỏ, trình nghiền phần hạt tro bay bị phá vỡ hình dạng nguyên khai, lượng định giữ nguyên cấu trúc hình cầu len lõi vào khoảng hạt xi măng, đóng vai trị “ổ bi” giúp hạt xi măng trơn trượt làm tăng tính lưu biến hệ, nhờ làm giảm nhẹ lượng nước tiêu chuẩn xi măng 3.2.2 Ảnh hưởng tro bay đến thời gian đông kết Số liệu thời gian đông kết mẫu Pu7.5 Tb7.5 tổng hợp bảng 23 hình 17 HVTH: Trần Thanh Tùng 65 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh Bảng 23: Sự thay đổi thời gian đông kết Thời gianđông kết (phút) Hàm lƣợng tro Hàm lƣợng bay (%) puzolan (%) Mã hóa Bắt đầu Kết thúc Pu7.5 105 155 0,0 7,5 Tb7.5 130 175 7,5 0,0 Hình 17: Sự thay đổi thời gian đông kết Nhận xét: Khi dùng tro bay thay cho puzolan cấp phối xi măng PCB40 FiCO thời gian đông kết hồ xi măng kéo dài thêm Thời gian đông kết mẫu Pu7.5 155 phút, giá trị tăng lên 175 phút mẫu Tb7.5 (tăng 11,43% so sánh với Pu7.5) Hiện tượng giải thích hạt tro bay có cấu trúc xốp rỗng, tiếp xúc với nước trộn chúng có khả hút giữ nước bên làm cho lượng nước ban đầu tham gia thủy hóa suy giảm Sau lực hút kéo nước hạt xi măng đủ lớn tro bay tiết nước giữ trước cho q trình thủy hóa tiếp tục Vì vậy, lượng chất kết dính ban đầu giảm làm chậm q trình bắt đầu đơng kết kéo theo thời gian kết thúc đông kết kéo dài thêm 3.2.3 Ảnh hưởng tro bay đến độ ổn định thể tích HVTH: Trần Thanh Tùng 66 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh Số liệu độ ổn định thể tích mẫu Pu7.5 Tb7.5 tổng hợp bảng 24 hình 18 Bảng 24: Sự thay đổi độ ổn định thể tích thay đổi phụ gia hoạt tính Độ ổn định Hàm lƣợng tro bay Hàm lƣợng puzolan thể tích (mm) (%) (%) Pu7.5 0,5 0,0 7,5 Tb7.5 1,0 7,5 0,0 Mã hóa Hình 18: Sự thay đổi độ ổn định thể tích thay đổi phụ gia hoạt tính Nhận xét: So sánh số liệu độ ổn định thể tích cho thấy, dùng tro bay Duyên Hải thay cho puzolan Bình Phước độ ổn định thể tích tăng lên (kém ổn định thể tích hơn) Độ ổn định thể tích mẫu Tb7.5 mm, giá trị cao so với mẫu Pu7.5 (0,5 mm) thấp nhiều so với tiêu chuẩn (TCVN 6260 : 2009 cho phép độ ổn định thể tích xi măng lên đến 10 mm) Vì việc thay tro bay Duyên Hải cho puzolan Bình Phước cấp phối xi măng PCB40 FiCO không gây ảnh hưởng nhiều đến độ ổn định thể tích xi măng 3.2.4 Ảnh hưởng tro bay đến cường độ học Số liệu cường độ kháng nén mẫu Pu7.5 Tb7.5 tổng hợp bảng 25 hình 19 HVTH: Trần Thanh Tùng 67 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh Bảng 25: Cường độ kháng nén mẫu sử dụng tro bay/puzolan ngày tuổi Cƣờng độ nén (MPa) Mẫu thử Hàm lượng tro bay (%) Hàm lượng puzolan (%) ngày 28 ngày Pu7.5 14,3 29,3 36,0 42,6 0,0 7,5 Tb7.5 14,0 28,5 34,8 46,6 7,5 0,0 Hình 19: Cường độ kháng nén mẫu sử dụng tro bay/puzolan ngày tuổi Nhận xét: Khi so sánh cường độ kháng nén mẫu Pu7.5 Tb7.5 ngày tuổi khác thấy rằng: Ở cường độ ngày tuổi, cường độ kháng nén hai mẫu thử tương đương nhau, mẫu Pu7.5 đạt 14,3 MPa mẫu Tb7.5 đạt 14,0 MPa Hiện tượng giải thích theo lý thuyết q trình đóng rắn xi măng, khống đóng góp nhiều vào cường độ ngày đá xi măng ettringit, mà lượng khoáng ettringit tạo thành giai đoạn phụ thuộc vào tính chất clinker hàm lượng thạch cao xi măng Do tuổi ngày mẫu thử chứa tro bay mẫu chứa puzolan có cường độ tương đương loại lượng clinker, thạch cao Ở cường độ ngày tuổi, mẫu Tb7.5 đạt 28,5 MPa thấp mẫu Pu7.5 (29,3 MPa) 2,73%, giải thích tượng vào thời điểm ngày tuổi hoạt tính tro bay thấp puzolan thể qua lượng vơi hút tích lũy tới HVTH: Trần Thanh Tùng 68 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh lần chuẩn thứ (puzolan hút 29,71 mgCaO, tro bay hút 10,81 mgCaO) Ở cường độ ngày tuổi, mẫu Tb7.5 đạt 34,8 MPa thấp mẫu Pu7.5 (36,0 MPa) 3,33%, giải thích tương tự thời điểm ngày tuổi, vào thời điểm ngày tuổi hoạt tính tro bay thấp puzolan thể qua lượng vơi hút tích lũy tới lần chuẩn thứ (puzolan hút 40,12 mgCaO, tro bay hút 23,45 mgCaO) Ở cường độ 28 ngày tuổi, mẫu Tb7.5 đạt 46,6 MPa cao MPa so với mẫu Pu7.5 (42,6 MPa) tức cao 8,58%, giải thích tượng thời điểm 28 ngày tuổi hoạt tính tro bay cao nhiều so với puzolan, lượng vơi hút tích lũy tro bay sau 28 ngày (lần chuẩn thứ 14) 142,13 mgCaO so với 60,13 mg CaO mà puzolan hút Các sản phẩm tạo từ phản ứng hoạt tính puzolanic lấp vào khoảng trống mà Ca(OH)2 để lại làm đặc cấu trúc đá xi măng nên làm tăng cường độ Hoạt tính tro bay vào thời điểm mạnh puzolan nhiều nên lượng C-S-H, C-A-H thứ sinh tạo lòng đá xi măng mẫu Tb7.5 nhiều so với mẫu Pu7.5 Vì mẫu Tb7.5 đạt độ đặc cao cho cường độ 28 ngày tuổi cao mẫu Pu7.5 Để kiểm chứng cho quan điểm giải thích này, đề tài tiến hành so sánh ảnh SEM mẫu Tb7.5 Pu7.5 (hình 20) để phản ánh rõ kết đạt (b) (a) Hình 20: Ảnh chụp SEM mẫu Pu7.5 (a) Tb7.5 (b) tuổi 28 ngày HVTH: Trần Thanh Tùng 69 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh So sánh ảnh SEM mẫu Tb7.5 Pu7.5 độ phóng đại 20.000 lần thấy mẫu Tb7.5 có cấu trúc đặc tinh thể hiđrô silicat canxi, hiđrô aluminat dạng sợi nhỏ mịn so với mẫu Pu7.5 Kết luận chung: Qua trình khảo sát ảnh hưởng tro bay Duyên Hải đến số tính chất lý xi măng PCB40 FiCO dùng thay puzolan Bình Phước rút số nhận định sau: Việc dùng tro bay Duyên Hải thay puzolan Bình Phước cấp phối xi măng PCB40 FiCO mang lại tính chất tốt cho xi măng như: giảm lượng nước tiêu chuẩn, kéo dài thời gian đông kết, tăng cường độ học Khả kéo dài thời gian đơng kết có ý nghĩa lớn công tác thi công bê tông cơng trình xa khu vực trộn, cân nhắc giảm lượng thạch cao dùng thạch cao có giá thành tương đối cao, sau clinker Việc tăng cao cường độ học cho phép mở rộng nội dung nghiên cứu theo hướng tiếp tục tăng hàm lượng tro bay cấp phối để thay cho clinker ảnh hưởng đến tính chất lý xi măng PCB40 FiCO, thơng qua xác định hàm lượng tối đa tro bay Duyên Hải sử dụng cấp phối xi măng PCB40 FiCO nhằm tối ưu hóa lợi ích kinh tế - kỹ thuật cho công ty Những câu hỏi đặt giải đáp khảo sát luận văn tiếp tục tăng dần hàm lượng tro bay thay cho nguyên liệu có giá thành cao clinker cấp phối nghiền xi măng 3.3 Kết khảo sát tiếp tục sử dụng tro bay thay cho clinker 3.3.1 Ảnh hưởng tro bay đến lượng nước tiêu chuẩn HVTH: Trần Thanh Tùng 70 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh Bảng 26: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn Mã hóa Lƣợng nƣớc Hàm lƣợng Hàm lƣợng tiêu chuẩn (%) tro bay (%) clinker (%) Tb9.5 28,2 9,5 66,0 Tb11.5 27,9 11,5 64,0 Tb13.5 28,4 13,5 62,0 Tb15.5 28,3 15,5 60,0 Tb17.5 28,1 17,5 58,0 Hình 21: Sự thay đổi lượng nước tiêu chuẩn Nhận xét: Nhìn cách tổng qt thấy tăng hàm lượng tro bay lên lượng nước tiêu chuẩn xi măng giảm lý giải mục 3.2.1 Tuy nhiên lượng nước tiêu chuẩn xi măng loạt thí nghiệm khơng tỉ lệ tương ứng với hàm lượng tro bay, điều chứng tỏ xi măng có hàm lượng tro bay cao chịu lúc hai tác động nghịch Tác dụng “ổ bi” nêu giúp giảm lượng nước tiêu chuẩn, hàm lượng tro bay khơng lớn hiệu ứng ổ bi chiếm ưu làm giảm lượng nước, hàm lượng tro bay tăng lên trình nghiền chung khả tỉ HVTH: Trần Thanh Tùng 71 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh phần tro bay bị va đập vỡ nát tăng lên lúc hiệu ứng ổ bi không chiếm 3.3.2 Ảnh hưởng tro bay đến thời gian đông kết Bảng 27: Sự thay đổi thời gian đơng kết xi măng TG ĐƠNG KẾT(phút) Hàm lƣợng Hàm lƣợng Bắt đầu tro bay (%) clinker (%) Mã hóa Kết thúc Tb9.5 135 185 9,5 66,0 Tb11.5 145 185 11,5 64,0 Tb13.5 145 195 13,5 62,0 Tb15.5 145 190 15,5 60,0 Tb17.5 150 195 17,5 58,0 Hình 22: Sự thay đổi thời gian đơng kết xi măng Nhận xét: Chúng ta thấy hàm lượng tro bay tăng làm kéo dài thời gian đơng kết xi măng Như giải thích hàm lượng tro bay tăng lượng nước tro bay tạm thu giữ nhiều làm chậm q trình thủy hóa xi măng Hơn nữa, tăng hàm lượng tro bay đồng nghĩa với giảm lượng clinker nồng độ khống thủy hóa ban đầu suy giảm góp phần kéo dài thời gian đơng kết xi măng HVTH: Trần Thanh Tùng 72 Luận văn Thạc sĩ 3.3.3 CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh Ảnh hưởng tro bay đến độ ổn định thể tích Bảng 28: Độ ổn định thể tích mẫu thử Độ ổn định Hàm lƣợng Hàm lƣợng thể tích (mm) tro bay (%) clinker (%) Tb9.5 1,0 9,5 66,0 Tb11.5 1,0 11,5 64,0 Tb13.5 1,0 13,5 62,0 Tb15.5 1,0 15,5 60,0 Tb17.5 1,0 17,5 58,0 Mã hóa Nhận xét: Ta thấy loạt mẫu thử đây, hàm lượng tro bay tăng dần độ ổn định thể tích xi măng khơng thay đổi đáp ứng tốt yêu cầu tiêu chuẩn TCVN 6260 : 2009 Như nói hàm lượng tro bay không ảnh hưởng đến độ ổn định thể tích 3.3.4 Ảnh hưởng tro bay đến cường độ học Bảng 29: Tác động hàm lượng tro bay đến cường độ xi măng Mẫu Cƣờng độ nén (MPa) thử ngày 28 ngày Hàm lƣợng Hàm lƣợng tro bay (%) clinker (%) Tb9.5 13,1 27,5 34,2 45,3 9,5 66,0 Tb11.5 11,3 24,8 31,9 43,3 11,5 64,0 Tb13.5 11,2 24,5 31,2 43,1 13,5 62,0 Tb15.5 10,6 21,2 26,6 41,1 15,5 60,0 Tb17.5 9,8 19,1 23,6 39,1 17,5 58,0 HVTH: Trần Thanh Tùng 73 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh Hình 23: Sự giảm cường độ học tăng tro bay Nhận xét: Hàm lượng tro bay tăng lên thay dần clinker xi măng cường độ suy giảm theo Điều chắn clinker thành tố tạo nên cường độ học đá xi măng, q trình thủy hóa khống clinker tiết vơi tro bay phản ứng với vơi để tạo hợp chất có tính kết dính thứ sinh Tuy nhiên lượng vơi tiết có giới hạn đồng thời hàm lượng clinker giảm lượng vơi tiết giảm theo Vì vậy, giới hạn định tỉ lệ hàm lượng tro bay/clinker làm tăng cường độ xi măng, hàm lượng tro bay tăng lên lượng clinker giảm cường độ chung xi măng giảm Cường độ tuổi 28 ngày suy giảm từ từ tăng dần hàm lượng tro bay, thấy cường độ tuổi sớm suy giảm nhanh chóng Điều hợp lý với giải thích mục 3.2.4 Cường độ mẫu Tb17.5 tuổi 28 ngày không đạt mức 40 MPa, tức không đạt mác xi măng PCB40 Từ thí nghiệm ta thấy để sản xuất xi măng FiCO PCB40 hàm lượng tro bay Duyên Hải đưa vào sử dụng mức cao HVTH: Trần Thanh Tùng 74 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh 15,5% Trong trường hợp muốn sử dụng với hàm lượng tro bay lớn phải thay cấp phối so với Ảnh chụp SEM mẫu Tb11.5 so sánh với mẫu Tb7.5 cho thấy rõ suy giảm độ đặc đá xi măng tuổi 28 ngày giảm hàm lượng clinker cấp phối Hình 24: Ảnh chụp SEM mẫu Tb7.5 tuổi Hình 25: Ảnh chụp SEM mẫu 28 ngày Tb11.5 tuổi 28 ngày HVTH: Trần Thanh Tùng 75 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Thơng qua q trình khảo sát tính chất tro bay Duyên Hải khảo sát ảnh hưởng đến tính chất lý xi măng PCB40 FiCO dùng thay cho puzolan Bình Phước clinker cấp phối xi măng rút số kết luận sau: Tro bay Duyên Hải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tro bay sử dụng sản xuất xi măng theo TCVN 10302 : 2014 đạt u cầu sử dụng làm phụ gia khống hoạt tính cho xi măng theo TCVN 6882 : 2001 Hoạt tính puzolanic tro bay mạnh puzolan Bình Phước Tro bay sau nghiền có độ hoạt tính cao so với tro bay nguyên khai nên việc nghiền tro bay với clinker nguyên liệu khác cấp phối xi măng vừa làm tăng tính đồng hỗn hợp vừa làm tăng độ hoạt tính tro bay, qua góp phần làm tăng lượng tro bay sử dụng cấp phối nghiền xi măng Sử dụng tro bay nhiệt điện Duyên Hải thay hồn tồn 7.5% puzolan Bình Phước cấp phối sản xuất xi măng PCB40 FiCO giúp cải thiện tính chất xi măng tăng cường độ 28 ngày từ 42,6 lên 46,6 MPa (8,58%), giảm lượng nước tiêu chuẩn từ 27,6% xuống cịn 27,3% Có thể sử dụng tro bay Duyên Hải với hàm lượng lên đến 15,5% để thay cho 7,5% puzolan Bình Phước 8% clinker cấp phối sản xuất xi măng PCB40 FiCO mà đảm bảo yêu cầu chất lượng xi măng HVTH: Trần Thanh Tùng 76 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh KIẾN NGHỊ Tiếp nối nội dung luận văn, tác giả luận văn mong muốn tiếp tục thực nhiệm vụ sau: Xây dựng phương pháp kiểm tra nhanh độ hoạt tính nguyên liệu phương pháp đo độ dẫn điện nhằm áp dụng vào việc kiểm tra nhanh chất lượng nguyên liệu nhập Nhà máy, đảm bảo cơng tác kiểm sốt chất lượng ngun vật liệu đầu vào sản xuất Tiếp tục nghiên cứu khả sử dụng tro bay Duyên Hải để sản xuất chủng loại xi măng khác xi măng bền sun phát, xi măng chịu chua phèn… clinker FiCO tiến đến sản xuất công nghiệp phục vụ cho cơng trình xây dựng miền Tây Nam HVTH: Trần Thanh Tùng 77 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh TÀI LIỆU THAM KHẢO Lea; Frederick Measham (1970), The chemistry of cement and concrete Bộ Khoa học Công nghệ (2003), TCVN 4030 - 2003 Xi măng, phương pháp xác định độ mịn Bộ Khoa học Công nghệ (2009), TCVN 2682 - 2009 Xi măng Poóc lăng Yêu cầu kỹ thuật Joshi, R.C and Lohita RP (1997), Fly ash in concrete: production, properties and uses Vol CRC Press Li Shuang Xi; Yang Tuan She; Wang Zhi Ming; Hu Quan (2011), Experiment and micro-mechanism study on mechanical properties and durability of high-calcium fly ash concrete Key Engineering Materials Vol 480 Trans Tech Publ 59-65 Lafarge (2007), Fly ash in Concrete Applications, Lafarge North America Cement Operting Regions http://www.lafarge-na.com ASTM C 618 - 05 (2005), Specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete Bộ Khoa học Công nghệ (2014), TCVN 10302 - 2014 Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây xi măng - Activity admixture - Fly ash for concrete, mortar and cement Goodarzi Fariborz (2006), Characteristics and composition of fly ash from Canadian coal-fired power plants Fuel Vol 85 1418-1427 10 Blissett R.S Rowson N.A (2012), A review of the multi-component utilisation of coal fly ash Fuel 97: p 1-23 11 Sarbak Z Stańczyk A Kramer-Wachowiak M (2004), Characterisation of surface properties of various fly ashes Powder Technology 145(2): p 8287 12 Ma Baoguo; Qi Meng; Peng Jun; Li Zongjin (1999), The compositions, surface texture, absorption, and binding properties of fly ash in China Environment international 25(4): p 423-432 13 Diamond Sidney (1986), Particle morphologies in fly ash Cement and Concrete Research 16(4): p 569-579 14 Foner HenryA; Robl ThomasL; Hower JamesC; Graham UschiM (1999), Characterization of fly ash from Israel with reference to its possible HVTH: Trần Thanh Tùng 78 Luận văn Thạc sĩ CBHD: PGS TS Huỳnh Đức Minh utilization Fuel 78(2): p 215-223 15 Phạm Thị Chọn (2014), Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia hỗn hợp tro bayCMC đến tính chất xi măng 16 American Coal Ash Association (2015), Coal Combustion Products Production & Use Statistics http://www.acaausa.org/Publications/ProductionUseReports.aspx 17 Haibin Liu; Zhenling Liu (2010), Recycling utilization patterns of coal mining waste in China Resources, Conservation and Recycling 54(12): p 1331-1340 18 The Auditorium NDCC II Convention Centre (2012), Thermal power stations of various power utilities in the country during the year 2010-2012 http://flyash2012.missionenergy.org/intro.html 19 Skodras G.; Grammelis P.; Kakaras E.; Karangelos D.; Anagnostakis M.; Hinis E (2007), Quality characteristics of Greek fly ashes and potential uses Fuel processing technology Vol 88 77-85 20 SINGH MANORAMA GUPTA1and SP (2012), Fly ash production and its utilization in different countries 21 Hiệp hội Năng lượng Việt Nam - VEA (2016), Chuẩn bị vận hành tổ máy nhiệt điện Duyên Hải http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-luc-vietnam/chuan-bi-van-hanh-to-may-1-nhiet-dien-duyen-hai-3.html 22 ThS Nguyễn Văn Đoàn (2009), Kết nghiên cứu KHCN http://www.moc.gov.vn/vi/web/guest/trang-chi-tiet/-/tin-chitiet/Z2jG/85/30680/ten-de-tai-nghien-cuu-su-dung-tro-bay-nha-may-nhietdien-suralaya-indonesia-lam-phu-gia-khoang-cho-san-xuat-xi-mang-taicong-ty-xi-mang-holcim-viet-nam html 23 Tang S W.; Cai X H.; He Z.; Shao H Y.; Li Z J.; Chen E (2016), Hydration process of fly ash blended cement pastes by impedance measurement Construction and Building Materials Vol 113 939-950 24 Bouzoubaa Nabil; Zhang M.H.; Bilodeau A.; Malhotra V.M (1997), The effect of grinding on the physical properties of fly ashes and a Portland cement clinker Cement and concrete research 27(12): p 1861-1874 25 Luxán María Pilar de; De Rojas MI Sanchez; Frías Moisés (1989), Investigations on the fly ash-calcium hydroxide reactions Cement and Concrete Research 19(1): p 69-80 HVTH: Trần Thanh Tùng 79 ... - TRẦN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA TRO BAY DUYÊN HẢI TỚI MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG TRÊN NỀN CLINKER FICO Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT … KỸ THUẬT... tính puzolan tro bay Duyên Hải 59 3.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng trình nghiền đến độ hoạt tính tro bay .61 3.2 Ảnh hƣởng tro bay Duyên Hải đến tính chất xi măng PCB40 FiCO sử dụng... trưng tro bay Nhiệt điện Duyên Hải để định hướng sử dụng làm phụ gia khống hoạt tính sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB40 FiCO - Nghiên cứu ảnh hưởng tro bay Nhiệt điện Duyên Hải đến số tính chất