nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng từ 10 đến 20% PG kết hợp từ 70 đến 80% xỉ lò cao hạt hóa nghiền mịn (GGBFS) với một hàm lượng nhỏ xi măng và phụ gia kích hoạt có thể chế tạo CKD đạt cường độ nén tương đương xi măng mác 40. Cường độ nén lớn nhất sau 28 ngày tuổi có thể đạt trên 60 MPa. Hàm lượng phụ gia Na2CO3 tối ưu được xác định khoảng 3%. Thời gian đông kết thoả mãn yêu cầu của xi măng dùng trong xây dựng.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, ĐHXDHN, 2021, 15 (6V): 83–93 ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG NA2 CO3 ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỦA CHẤT KẾT DÍNH SIÊU SUN PHÁT SỬ DỤNG XỈ LÒ CAO VÀ THẠCH CAO PHỐT PHO Vũ Phương Lêa , Nguyễn Ngọc Lâma,∗, Nguyễn Tiến Longa , Nguyễn Xuân Bácha , Vũ Tiến Đạta , Trần Tiến Dũnga a Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 12/10/2021, Sửa xong 13/11/2021, Chấp nhận đăng 15/11/2021 Tóm tắt Việc nghiên cứu, ứng dụng xỉ lò cao nghiền mịn kết hợp với thạch cao phốt để chế tạo chất kết dính siêu sun phát số nước giới thực Tuy nhiên chủ đề Việt Nam chưa nhận nhiều quan tâm Một nhược điểm hạn chế tính khả thi chất kết dính (CKD) trình thủy hóa rắn diễn tương đối chậm, đặc biệt tuổi sớm Sử dụng muối Na2 CO3 khắc phục nhược điểm Kết nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng từ 10 đến 20% PG kết hợp từ 70 đến 80% xỉ lò cao hạt hóa nghiền mịn (GGBFS) với hàm lượng nhỏ xi măng phụ gia kích hoạt chế tạo CKD đạt cường độ nén tương đương xi măng mác 40 Cường độ nén lớn sau 28 ngày tuổi đạt 60 MPa Hàm lượng phụ gia Na2 CO3 tối ưu xác định khoảng 3% Thời gian đông kết thoả mãn yêu cầu xi măng dùng xây dựng Việc nghiên cứu sử dụng loại phế thải công nghiệp để chế tạo CKD góp phần làm giảm giá thành sản phẩm vữa bê tông, nâng cao ý nghĩa phát triển xây dựng bền vững Việt Nam Từ khoá: chất kết dính; cường độ; thạch cao phốt pho; xỉ lị cao nghiền mịn EFFECT OF NA2 CO3 CONTENT ON THE STRENGTH OF SUPER SULFATED CEMENT USING GROUND GRANULATED BLAST FURNACE SLAG AND PHOSPHOGYPSUM Abstract The research and application of ground granulated blast furnace slag combined with phosphogypsum to make super sulfated cement has been carried out in several countries worldwide However, this topic in Vietnam has not received much attention One of the main drawbacks of this binder is that the hydration and hardening processes are relatively slow, particularly at an early age The use of Na2 CO3 can overcome the disadvantage Research results show that the combination of 10-20% PG along with 70-80% ground granulated blast furnace slag (GGBFS) with a small amount of cement and activator in binders provides the compressive strength equivalent to grade-40 cement The compressive strength that can be obtained at 28 days is over 60 MPa The optimal content of the Na2 CO3 activator is about 3% The setting time meets the requirements of cement used in construction The study of using industrial wastes to make binders will decrease the cost of mortar and concrete, improve the meaning of sustainable construction development in Vietnam Keywords: binder; compressive strength; phosphogypsum; ground granulated blast furnace slag https://doi.org/10.31814/stce.huce(nuce)2021-15(6V)-08 © 2021 Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (ĐHXDHN) ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: lamnn@nuce.edu.vn (Lâm, N N.) 83 Lê, V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Đặt vấn đề Ơ nhiễm mơi trường đề tài thu hút quan tâm tất quốc gia giới Sự phát triển ạt sản xuất cơng nghiệp nói chung ngành sản xuất vật liệu xây dựng nói riêng đặt vấn đề lượng phát thải, rác thải ngày lớn, địi hỏi tái sử dụng để tránh nhiễm mơi trường Chính vậy, việc nghiên cứu sử dụng thải phẩm công nghiệp để chế tạo sản phẩm vật liệu xây dựng có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật, đảm bảo sản xuất xanh bền vững Xỉ lò cao phế thải ngành công nghiệp luyện gang thép, thải phẩm dạng hạt có đường kính từ 10 mm đến 200 mm Đây sản phẩm phụ trình luyện quặng oxit sắt thành gang Hiện nay, xỉ vật liệu phổ biến dùng sản xuất xi măng xỉ lò cao giới [1] Việc tận dụng phế thải xỉ lò cao sản xuất xi măng chất kết dính góp phần vào việc xử lý nguồn phế thải cơng nghiệp xi măng chứa xỉ lị cao có nhiều tính chất đặc biệt bền mơi trường nước biển, bền sunfat, tỏa nhiệt, phù hợp với bê tông khối lớn, chống thấm tốt, Thạch cao phốt phế thải (PG) sản phẩm phụ việc sản xuất axit phosphoric (H3PO4) phương pháp ướt ngành sản xuất phân bón Núi bã thải thạch cao phốt cao hàng chục mét, rộng nhiều ha, với lượng tồn trữ 3,5 triệu Công ty Cổ phần DAP Vinachem Khu cơng nghiệp Đình Vũ, thành phố Hải Phịng, khiến nhiều người dân lo lắng hiểm họa môi trường, tồn suốt nhiều năm qua chưa giải triệt để [2] Tuy nhiên, toán đặt làm để phát huy hiệu 2,56 triệu bã PG DAP, dư luận lo ngại bã PG gây ô nhiễm môi trường chứa nhiều chất độc hại axít HF, H2 SO4 , H3 PO4 muối kim loại nặng [3] PG sử dụng số lĩnh vực có tính khả thi cao mặt kỹ thuật kinh tế chứng minh thông qua số liệu nghiên cứu nhiều nước giới thực tế Việt Nam Ở nước phát triển Pháp, Mỹ, Anh, Ấn Độ, Trung Quốc, PG sau tuyển dùng cho chế tạo xi măng Portland xi măng Portland xỉ, kết thu khẳng định hồn tồn sử dụng PG để thay thạch cao tự nhiên chế tạo xi măng Portland [4] Ngoài ra, diện amonium sulfate có giá trị cung cấp dưỡng chất cho đất, PG sử dụng chất cải tạo đất loại đất thiếu canxi phospho Gần đây, việc nghiên cứu ảnh hưởng tạp chất phốt phát fluoride PG đến thời gian đông kết phát triển cường độ, hình thái học CKD thạch cao đẩy mạnh [5] Hiện nay, giới xuất nhiều hướng nghiên cứu sử dụng chất kết dính siêu sun phát xây dựng làm vật liệu san lấp dạng hỗn hợp gia cố xi măng, làm lớp móng xây dựng đường giao thơng, đường cao tốc, [6, 7], thay xi măng Pooc lăng làm CKD dùng để xây trát [8] Chất kết dính hỗn hợp sử dụng loại phế thải PG nghiên cứu nhiều giới [8–10] Singh nghiên cứu CKD có độ bền cao dựa phế thải PG khan (thạch cao nung nhiệt độ cao), tro bay, GGBFS xi măng poóc lăng thường [10] Kết nghiên cứu cho thấy CKD phù hợp để thay phần (có thể đến 25%) xi măng bê tông mà không gây tác động bất lợi cường độ Việc sử dụng vật liệu chất kết dính chứa hàm lượng xỉ lị cao lớn mang lại lợi ích giảm nhiệt thuỷ hóa cải thiện khả bền sun phát, chống thấm clorua, tăng độ bền lâu [11–13] Tuy nhiên, có vấn đề với đặc tính học chất kết dính [14, 15]: cường độ ban đầu thấp hơn, độ co ngót sấy khơ cao khả chống cacbonat hóa thấp so với xi măng Pooc lăng thơng thường Để sử dụng chất kết dính cách an tồn sản xuất bê tơng, hạn chế cần cải thiện Một số nghiên cứu cường độ ban đầu thấp chất kết dính chứa hàm lượng xỉ lớn khắc phục cách thêm chất hoạt hóa kiềm (ví dụ, natri hydroxit, natri silicat natri sun phát) thường sử dụng để kích hoạt GGBFS Các nghiên cứu trước khảo sát việc sử dụng nguồn natri cacbonat (Na2 CO3 ) để kích 84 Lê, V P., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng hoạt GGBFS [16–18] Abdalqader cs [19] báo cáo ảnh hưởng đến cường độ nén việc sử dụng Na2 CO3 để kích hoạt hỗn hợp tro bay xỉ Các tác giả lưu ý cường độ hỗn hợp tro bay - xỉ kích hoạt Na2 CO3 tăng lên theo thời gian đóng rắn hàm lượng Na2 CO3 , cường độ độ tuổi ban đầu phụ thuộc vào hàm lượng Na2 CO3 Do đó, kỳ vọng Na2 CO3 đóng vai trị quan trọng q trình phát triển cường độ giai đoạn đầu chất kết dính siêu sun phát Tuy nhiên, nghiên cứu cường độ tuổi sớm chất kết dính sun phát xỉ với Na2 CO3 chất hoạt hóa cịn hạn chế nên báo hướng đến nghiên cứu để tăng tính ứng dụng thực tiễn chất kết dính sun phát xỉ Việt Nam Vật liệu sử dụng phương pháp nghiên cứu 2.1 Vật liệu sử dụng Vật liệu sử dụng nghiên cứu gồm: Thạch cao phế thải phốt (PG), xỉ lò cao thương mại S95 Hòa Phát (GGBFS), xi măng Bút Sơn PC40 (XM), phụ gia Natri Cacbonat (Na2 CO3 ), phụ gia siêu dẻo MC-PowerFlow 3809 Tính chất kĩ thuật thành phần hóa vật liệu sử dụng trình bày từ Bảng đến Bảng Bảng Thành phần hóa vật liệu sử dụng Ơxit SiO2 Fe2 O3 Al2 O3 CaO MgO Na2 O K2 O SO3 P O5 MnO MKN Xi măng Thạch cao Xỉ Hòa Phát 20,3 2,99 12,38 5,05 0,87 0,66 3,51 0,56 - 62,81 28,07 34,52 3,02 0,69 7,25 0,03 0,43 0,56 0,24 42,5 41,54 2,93 - 0,39 - 1,83 19,92 0,96 Chú thích: ký hiệu “MKN”: lượng nung “-”: hàm lượng không đáng kể Bảng Tính chất xỉ lị cao nghiền mịn sử dụng nghiên cứu STT Các tiêu Đơn vị Giá trị Phương pháp thử Khối lượng riêng Chỉ số hoạt tính với xi măng Đường kính hạt trung bình Mất nung (MKN) g/cm3 % µm % 2,96 106,2 10,8 0,96 TCVN 4030:2003 [20] TCVN 4315:2007 [21] Phân tích Lazer TCVN 141:2008 [22] Thành phần khống thạch cao phế thải xác định phương pháp nhiễu xạ Rơn ghen (XRD) trình bày Bảng Bảng Thành phần khoáng thạch cao phế thải CaSO4 · H2 O CaSO4 · 0,5 H2 O CaSO4 89 Ít 0,5 Phụ gia Soda Na2 CO3 : có dạng bột màu trắng, hàm lượng Na2 CO3 tối thiểu 99%, có độ tan lớn nước Khối lượng riêng: 2,54 g/cm3 Phụ gia Na2 CO3 sử dụng nghiên cứu thúc đẩy trình rắn chất kết dính hỗn hợp 85 Lê, V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng Tính chất lý xi măng PC40 Bút Sơn Tính chất Đơn vị Kết Yêu cầu Phương pháp thử Độ mịn sót sàng Lượng nước tiêu chuẩn Thời gian bắt đầu đông kết Thời gian kết thúc đông kết Cường độ nén ngày Cường độ nén 28 ngày Khối lượng riêng % % Phút Phút MPa MPa g/cm3 0,60 29,5 120 215 28,8 53,1 3,12 ≤ 10 ≥ 45 ≤ 375 ≥ 21,0 ≥ 40,0 - TCVN 4030:2003 [20] TCVN 6017:2015 [23] TCVN 6017:2015 [23] TCVN 6017:2015 [23] TCVN 6016:2011 [24] TCVN 6016:2011 [24] TCVN 4030:2003 [20] Bảng Tính chất phụ gia siêu dẻo MC-PowerFlow 3809 TT Tên tiêu Đơn vị Kết Tỷ trọng Màu sắc Liều lượng khuyến nghị Liều lượng điển hình Hàm lượng Clo g/cm3 lít lít % 1,07±0,05 Vàng nâu 0,6 – 1,6 0,6 – 1,2 < 0,1 Ghi lít/100 kg CKD lít/100 kg CKD 2.2 Phương pháp nghiên cứu Bài báo sử dụng phương pháp thí nghiệm theo tiêu chuẩn để xác định tính chất kĩ thuật chủ yếu vật liệu sử dụng (phương pháp cụ thể ghi rõ Bảng đến Bảng 4) Tính chất kỹ thuật nghiên cứu hướng đến cường độ nén thời gian đơng kết chất kết dính Q trình trộn chất kết dính hỗn hợp trộn theo quy trình sau: Hỗn hợp CKD trộn khô theo tỷ lệ cấp phối khoảng phút để có hỗn hợp khơ đồng sau tiến hành đổ nước vào trộn máy trộn chế độ thủ công, tổng thời gian từ lúc đổ nước đến lúc trộn xong khoảng phút Quy trình trộn chia làm giai đoạn: - Trộn phút máy trộn tốc độ chậm Sau dừng trộn tiến hành cạo đáy cối trộn để hỗn hợp trộn - Trộn phút máy trộn tốc độ nhanh Q trình đúc mẫu: Khn vữa 50×50×50 mm sau lau dầu đặt lên máy dằn, sau trình trộn kết thúc tiến hành cho hồ vào 1/2 khn sau dằn 30 khoảng 30 giây, tiếp tục cho hồ vào đầy khuôn dằn thêm 30 Sau dùng thước thép gạt mặt khuôn ký hiệu mẫu bọc mẫu túi nilon để bảo dưỡng khuôn thời gian 24 ± 2h, nhiệt độ phịng thí nghiệm (20 °C đến 30 °C) Cường độ nén chất kết dính đo 28 ngày Kết báo cáo trung bình ba mẫu Về thời gian đơng kết chất kết dính, lượng nước tiêu chuẩn không dùng xác định thời gian đông kết xi măng Pooc lăng theo TCVN 6017:2015 [23] Bài báo cố định tỷ lệ N/CKD = 0,325 hàm lượng Na2 CO3 mức tối ưu để xác định thời điểm bắt đầu đông kết kết thúc đông kết xi măng Việc cố định tỷ lệ nhằm loại bỏ ảnh hưởng lượng nước nhào trộn (hiệu ứng pha loãng), mà quan tâm đến ảnh hưởng tỷ lệ cấp phối đến q trình đơng kết chất kết dính 86 Lê, V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Cấp phối thí nghiệm Ảnh hưởng hàm lượng PG, GGBFS, xi măng phụ gia đông kết nhanh Na2 CO3 đến cường độ nén CKD nghiên cứu qua 27 cấp phối với tỷ lệ CKD khác Phụ gia kích hoạt Na2 CO3 thêm vào với tỷ lệ 2, 4% theo trọng lượng Tỷ lệ N/CKD cố định 0,325 Cường độ nén mẫu CKD sau so sánh với cấp phối đối chứng (CKD sử dụng 100% xi măng) để thấy rõ hiệu sử dụng phế thải thạch cao phế thải xỉ lị cao chất kết dính Tỷ lệ cấp phối nguyên vật liệu thành phần cho chất kết dính thể Bảng Bảng Thành phần cấp phối hỗn hợp chất kết dính kích hoạt Na2 CO3 nghiên cứu Thành phần cấp phối, % STT Tên cấp phối 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 CP.85.10.5.2 CP.85.10.5.3 CP.85.10.5.4 CP.80.15.5.2 CP.80.15.5.3 CP.80.15.5.4 CP.75.20.5.2 CP.75.20.5.3 CP.75.20.5.4 CP.80.10.10.2 CP.80.10.10.3 CP.80.10.10.4 CP.75.15.10.2 CP.75.15.10.3 CP.75.15.10.4 CP.70.20.10.2 CP.70.20.10.3 CP.70.20.10.4 CP.75.10.15.2 CP.75.10.15.3 CP.75.10.15.4 CP.70.15.15.2 CP.70.15.15.3 CP.70.15.15.4 CP.65.20.15.2 CP.65.20.15.3 CP.65.20.15.4 CP.100 GGBFS PG Xi măng Phụ gia Na2 CO3 85 85 85 80 80 80 75 75 75 80 80 80 75 75 75 70 70 70 75 75 75 70 70 70 65 65 65 10 10 10 15 15 15 20 20 20 10 10 10 15 15 15 20 20 20 10 10 10 15 15 15 20 20 20 5 5 5 5 10 10 10 10 10 10 10 10 10 15 15 15 15 15 15 15 15 15 100 4 4 4 4 87 Tỷ lệ N/CKD 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 0,325 Lê, V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Kết thí nghiệm Đề tài hướng đến việc chế tạo loại chất kết dính siêu sun phát có cường độ nén tương đương xi măng mác 40, đồng thời khắc phục nhược điểm hạn chế tính khả thi chất kết dính trình thuỷ hóa rắn diễn tương đối chậm Tính chất chất kết dính nghiên cứu bao gồm cường độ nén thời gian đông kết Cường độ nén mẫu CKD so sánh với cấp phối đối chứng để thấy rõ hiệu sử dụng phế thải thạch cao phế thải xỉ lị cao chất kết dính 4.1 Ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến cường độ chất kết dính có hàm lượng sun phát cao Kết ảnh hưởng lượng dùng xi măng đến cường độ nén mẫu chất kết dính ngày tuổi 28 ngày tuổi thể Hình đến Hình Hình Cường độ nén mẫu CKD ngày tuổi sử dụng hàm lượng xi măng khác 2% phụ gia Na2 CO3 Hình Cường độ nén mẫu CKD 28 ngày tuổi sử dụng hàm lượng xi măng khác 2% phụ gia Na2 CO3 Hình Cường độ nén mẫu CKD ngày tuổi sử dụng hàm lượng xi măng khác 4% phụ gia Na2 CO3 Hình Cường độ nén mẫu CKD 28 ngày tuổi sử dụng hàm lượng xi măng khác 4% phụ gia Na2 CO3 88 Lê, V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình Cường độ nén mẫu CKD ngày tuổi sử dụng hàm lượng xi măng khác 3% phụ gia Na2 CO3 Hình Cường độ nén mẫu CKD 28 ngày tuổi sử dụng hàm lượng xi măng khác 3% phụ gia Na2 CO3 Các kết cho thấy: Cường độ tuổi ngày mẫu CKD phụ thuộc lớn vào hàm lượng xi măng sử dụng Cường độ nhóm CKD sử dụng 5% xi măng thấp nhóm sử dụng 10% 15%, mẫu CP.70.20.5 có giá trị cường độ nén thấp Khi tăng hàm lượng xi măng lên 10%, cường độ nén tuổi ngày mẫu CP.75.15.10 đạt giá trị cao (Hình 1, Hình 5, Hình 3) Ở tuổi ngày, cường độ mẫu CKD hầu hết không đạt 40 MPa, chênh lệch giá trị cường độ mẫu tương đối nhiều Tuy nhiên, tuổi dài ngày cường độ mẫu CKD lại tăng đáng kể tốc độ hình thành khống có cường độ đẩy mạnh Q trình phát triển cường độ có liên quan đến hình thành C-S-H nhờ vào khả kích hoạt GGBFS xi măng thạch cao Tuy nhiên, tỷ lệ xi măng CKD tăng lên 15%, cấp phối chứa hàm lượng sun phát cao cường độ có tượng bị suy giảm Nguyên nhân ion Ca2+ tích tụ làm tăng độ kiềm trình hydrat tuổi muộn, entringite dạng bó hình thành nhiều gây áp lực tinh thể làm nứt vỡ cấu trúc gây suy giảm cường độ [19, 25] Do hàm lượng xi măng chất kết dính khơng nên vượt q q 15% Ở tuổi 28 ngày, thấy hầu hết mẫu chất kết dính có cường độ nén đạt 40 MPa Quy luật ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến cường độ chất kết dính tương tự tuổi sớm ngày mức độ rõ rệt Cường độ nén mẫu CP.75.10.15.3 đạt giá trị cao 66,4 MPa - cao mẫu vữa xi măng đối chứng có cường độ 64,5 MPa (Hình 6) Cường độ nén mẫu CP.85.10.5.4 đạt giá trị nhỏ 37,6 MPa (Hình 4) Mẫu CKD sử dụng 15% xi măng 65% thạch cao (nhóm cấp phối CP.65.20.15) có cường độ thấp 4.2 Ảnh hưởng hàm lượng phụ gia Na2 CO3 đến cường độ chất kết dính Một nhược điểm lớn chất kết dính mà báo nghiên cứu có cường độ tuổi sớm thấp, chí sau 24 mẫu chưa rắn (đang cịn mềm) Vì vậy, để tăng tính thực tiễn việc ứng dụng loại chất kết dính thực tế, cần thiết phải nghiên cứu loại hàm lượng phụ gia kích hoạt phù hợp Việc bổ sung Na2 CO3 góp phần làm tăng độ hoạt hóa GGBFS, nói cách khác làm tăng cường hoạt tính pozzolanic GGBFS, từ dẫn đến hình thành lượng bổ sung khoáng canxi silicat hydrat C-S-H, thúc đẩy tốc độ rắn phát triển cường độ chất kết dính [26] Kết ảnh hưởng hàm lượng phụ gia Na2 CO3 đến cường độ chất kết dính thể Hình Hình 89 Lê, V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình Cường độ nén mẫu CKD sử dụng 2%, 3%, 4% Na2 CO3 ngày tuổi Hình Cường độ nén mẫu CKD sử dụng 2%, 3%, 4% Na2 CO3 28 ngày tuổi Các kết cho thấy: Khả kích hoạt cường độ tuổi sớm (3 ngày tuổi) phụ gia Na2 CO3 rõ nét nhóm chất kết dính sử dụng 5% xi măng Sau nhào trộn với nước, sản phẩm thuỷ hóa ettringite (C3 A · CaSO4 · 32 H2 O) C-S-H hình thành ngày nhiều Ettringite kết tinh từ dung dịch bão hoà với có mặt Ca(OH)2 , độ pH khoảng 11,511,8 lỗ rỗng lớn Chính hình thành ettringite thúc đẩy cường độ loại CKD tuổi sớm [27, 28] Với nhóm chất kết dính sử dụng 5% xi măng, lượng ettringite sinh chưa đủ để thúc đẩy cường độ tuổi sớm ngày Cường độ nén tuổi ngày mẫu CP.75.20.5.4 đạt giá trị thấp 16,5 MPa (Hình 7) Khi tăng hàm lượng phụ gia Na2 CO3 từ 2% lên 4%, thay đổi cường độ chất kết dính khơng lớn không thực rõ nét Hàm lượng phụ gia Na2 CO3 tối ưu khoảng 3% cho chất kết dính có cường độ cao cịn cấp phối chứa 4% Na2 CO3 có cường độ nén thấp Cường độ nén tuổi 28 ngày mẫu CP.75.10.15.3 đạt giá trị cao 66,4 MPa (Hình 8) 4.3 Thời gian đông kết mẫu chất kết dính Kết thí nghiệm xác định thời điểm đơng kết CKD thể Hình Nghiên cứu sử dụng lượng nước theo tỷ lệ cố định N/CKD = 32,5% hàm lượng Na2 CO3 mức 3% để xác định thời điểm bắt đầu đông kết kết thúc đơng kết xi măng Hình Biểu đồ thời gian đông kết mẫu CKD so với mẫu đối chứng 90 Lê, V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Từ kết biểu đồ Hình có số nhận xét quan trọng dễ dàng nhận thấy thời gian đông kết mẫu CKD: Khi hàm lượng xi măng tăng từ 5% đến 15%, thời gian bắt đầu đông kết dường kéo dài lâu thời gian kết thúc đông kết lại có xu hướng ngắn lại Mẫu CKD sử dụng 5% xi măng có thời gian bắt đầu đơng kết ngắn nhất, khoảng từ 70 phút đến 80 phút, thời gian kết thúc đông kết lại lớn nhất, khoảng từ 250 phút đến 260 phút Kết nghiên cứu không khác nhóm cấp phối sử dụng 5% 10% Trong đó, nhóm mẫu sử dụng 15% xi măng thể rõ xu hướng thời gian bắt đầu đông kết dài kết thúc đông kết ngắn lại hàm lượng thạch cao tăng lên từ 10% đến 20% (tương ứng xỉ lị cao giảm xuống) Điều khống ettringite hình thành sớm ngăn cản q trình thuỷ hóa ban đầu xi măng Sau nhào trộn với nước, thạch cao bắt đầu bị hoà tan ion sulfate nhanh chóng bão hồ dung dịch, đồng thời lúc xi măng bắt đầu bị thuỷ hóa để tạo khống C-S-H, ettringite Ca(OH)2 Do kích hoạt Ca(OH)2 ion sulfate, xỉ lị cao bị hồ tan sau phản ứng ngược lại với Ca(OH)2 ion sulfate, hệ hình thành ngày nhiều sản phẩm thuỷ hóa ettringite (C3 A · CaSO4 · 32 H2 O) C-S-H [28] Sự hình thành khoáng C-S-H quan trọng phát triển cường độ hỗn hợp chất kết dính Hơn khống C-S-H đóng vai trị cho phát triển cường độ liên tục loại chất kết dính tuổi muộn Mẫu đối chứng (CP.100 - 100% xi măng, tỷ lệ N/X = 0,325) có thời gian bắt đầu đông kết 145 phút, kết thúc đông kết 225 phút So sánh với việc sử dụng lượng nước tiêu chuẩn (Ntc = 29,5%, thời gian bắt đầu đông kết 120 phút, kết thúc đông kết 215 phút), việc tăng lượng nước nhào trộn CKD lên 32,5% có làm tăng thời gian đơng kết kéo dài thêm khoảng 10 phút đến 20 phút miền quy phạm cho phép thời gian đông kết Vì vậy, sơ kết luận mẫu CKD có hàm lượng sun phát cao có thời gian đông kết đáp ứng tiêu chuẩn quy định xi măng Kết luận Trên sở nguyên vật liệu sử dụng điều kiện thí nghiệm thực hiện, nghiên cứu đưa số kết luận sau: – Đề tài chế tạo chất kết dính có hàm lượng sun phát cao từ thạch cao phế thải xỉ lò cao nghiền mịn, cường độ nén cao đạt đến 66 MPa tuổi 28 ngày Việc sử dụng phụ gia rắn nhanh Na2 CO3 khắc phục nhược điểm rắn chậm chất kết dính Thời gian đơng kết rắn thoả mãn yêu cầu xi măng dùng xây dựng Hàm lượng phụ gia tối ưu khoảng 3% – Thành phần chủ yếu chất kết dính phế thải cơng nghiệp, lượng xi măng sử dụng (5% đến 15%) Vì vậy, kết nghiên cứu đề tài đáp ứng yêu cầu cấp thiết phát triển vật liệu xanh bối cảnh chất thải công nghiệp ngày tăng Mặt khác, việc sử dụng phần lớn phế thải chế tạo chất kết dính có ý nghĩa mơi trường to lớn, hướng tới bảo vệ môi trường bền vững Lời cảm ơn Tác giả chân thành cảm ơn hỗ trợ tài hỗ trợ trang thiết bị Trường Đại học Xây dựng Hà Nội cho nghiên cứu “Nghiên cứu chế tạo CKD thân thiện môi trường chứa hàm lượng xỉ lò cao lớn” 91 Lê, V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Tài liệu tham khảo [1] Tạp chí điện tử Cơng nghiệp mơi trường, Hiệp hội Công nghiệp môi trường Việt Nam Xỉ lị cao sản xuất xi măng bê tơng [2] Xi măng Việt Nam, Hiệp hội Xi măng Việt Nam Ảnh hưởng phế thải thạch cao PC công nghệ tái chế Truy cập ngày 29/10/2018 [3] Lam, N N (2020) Eco - concrete made with phosphogypsum-based super sulfated cement IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing, 869:032031 [4] Singh, M., Garg, M (2002) Production of beneficiated phosphogypsum for cement manufacture Journal of Scientific & Industrial Research, 61(7):533–537 [5] Singh, M (2003) Effect of phosphatic and fluoride impurities of phosphogypsum on the properties of selenite plaster Cement and Concrete Research, 33(9):1363–1369 [6] Ghafoori, N., Chang, W F (1991) Roller-compacted concrete slabs using phosphogypsum Transportation Research Record, (1301):139–148 [7] Lopez, A M., Seals, R K (1992) The environmental and geotechnical aspects of phosphogypsum utilization and disposal Mediterranean conference on environmental geotechnology, 437–443 [8] Garg, M., Singh, M., Kumar, R (1996) Some aspects of the durability of a phosphogypsum-lime-fly ash binder Construction and Building Materials, 10(4):273–279 [9] Singh, M., Garg, M (1995) Phosphogypsum — Fly ash cementitious binder — Its hydration and strength development Cement and Concrete Research, 25(4):752–758 [10] Singh, M., Garg, M (1999) Cementitious binder from fly ash and other industrial wastes Cement and Concrete Research, 29(3):309–314 [11] Basheer, P A M., Gilleece, P R V., Long, A E., Carter, W J M (2002) Monitoring electrical resistance of concretes containing alternative cementitious materials to assess their resistance to chloride penetration Cement and Concrete Composites, 24(5):437–449 [12] Gruyaert, E., den Heede, P V., Maes, M., Belie, N D (2012) Investigation of the influence of blastfurnace slag on the resistance of concrete against organic acid or sulphate attack by means of accelerated degradation tests Cement and Concrete Research, 42(1):173–185 [13] Găuneyisi, E., Gesoglu, M (2007) A study on durability properties of high-performance concretes incorporating high replacement levels of slag Materials of Structures, 41(3):479–493 [14] sheng Shi, H., wan Xu, B., chen Zhou, X (2009) Influence of mineral admixtures on compressive strength, gas permeability and carbonation of high performance concrete Construction and Building Materials, 23(5):1980–1985 [15] Song, H., Saraswathy, V (2006) Studies on the corrosion resistance of reinforced steel in concrete with ground granulated blast-furnace slag—An overview Journal of Hazardous Materials, 138(2):226–233 [16] Wang, J., Lyu, X., Wang, L., Cao, X., Liu, Q., Zang, H (2018) Influence of the combination of calcium oxide and sodium carbonate on the hydration reactivity of alkali-activated slag binders Journal of Cleaner Production, 171:622–629 [17] Ellis, K., Silvestrini, R., Varela, B., Alharbi, N., Hailstone, R (2016) Modeling setting time and compressive strength in sodium carbonate activated blast furnace slag mortars using statistical mixture design Cement and Concrete Composites, 74:1–6 [18] Bernal, S A., Provis, J L., Myers, R J., Nicolas, R S., van Deventer, J S J (2014) Role of carbonates in the chemical evolution of sodium carbonate-activated slag binders Materials and Structure, 48(3): 517–529 [19] Abdalqader, A F., Jin, F., Al-Tabbaa, A (2015) Characterisation of reactive magnesia and sodium carbonate-activated fly ash/slag paste blends Construction and Building Materials, 93:506–513 [20] TCVN 4030:2003 Xi măng - Phương pháp xác định độ mịn Bộ Khoa học Công nghệ, Việt Nam [21] TCVN 6016:2011 Xi măng - Phương pháp thử - Xác định cường độ Bộ Khoa học Công nghệ, Việt Nam [22] TCVN 141:2008 Xi măng pc lăng - Phương pháp phâm tích hóa học Bộ Khoa học Công nghệ, Việt Nam 92 Lê, V P., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng [23] TCVN 6017:2015 Xi măng - Phương pháp xác định thời gian đông kết độ ổn định thể tích Bộ Khoa học Cơng nghệ, Việt Nam [24] TCVN 4315:2007 Xỉ hạt lò cao dùng để sản xuất xi măng Bộ Khoa học Công nghệ, Việt Nam [25] Stark, J., Frohburg, U., Mielke, I (2001) Supersulfated cement with and without cement clinker Proceedings of the International Symposium on Non-Traditional Cement and Concrete, held Brno (Czech Republic), 25–138 [26] Lam, N N (2020) Microstructure of Ettringite Binder Exposed to Natural Carbonation IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, IOP Publishing, 505(1):012002 [27] Kim, T., Jun, Y (2018) Mechanical Properties of Na2CO3-Activated High-Volume GGBFS Cement Paste Advances in Civil Engineering, 2018:1–9 [28] Lam, N N (2018) A study on super-sulfated cement using Dinh Vu phosphogypsum 143:012016 93 ... dính 4.1 Ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến cường độ chất kết dính có hàm lượng sun phát cao Kết ảnh hưởng lượng dùng xi măng đến cường độ nén mẫu chất kết dính ngày tuổi 28 ngày tuổi thể Hình đến. .. cường độ tuổi sớm chất kết dính sun phát xỉ với Na2 CO3 chất hoạt hóa cịn hạn chế nên báo hướng đến nghiên cứu để tăng tính ứng dụng thực tiễn chất kết dính sun phát xỉ Việt Nam Vật liệu sử dụng. .. Mẫu CKD sử dụng 15% xi măng 65% thạch cao (nhóm cấp phối CP.65.20.15) có cường độ thấp 4.2 Ảnh hưởng hàm lượng phụ gia Na2 CO3 đến cường độ chất kết dính Một nhược điểm lớn chất kết dính mà báo