5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng BĐV tại Việt Nam
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, việc nâng cao hiệu quả sản xuất các chủng loại vật liệu trong đó có XM ngày càng được quan tâm nghiên cứu. Ngoài mục đích nâng cao chất lượng của vật liệu, giảm giá thành chúng ta quan tâm nhiều đến việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường thông qua việc giảm phát thải CO2
gây hiệu ứng nhà kính. Lượng khí CO2 do ngành sản xuất XM thải ra hàng năm là rất lớn. Bởi vậy việc nghiên cứu sử dụng phế thải công nghiệp và các vật liệu sẵn có làm phụ gia, thay thế một phần clinker có ý nghĩa hết sức quan trọng.
Trong thời gian gần đây, ở Việt Nam XM có phụ gia đá vôi cũng được quan tâm nghiên cứu ứng dụng cho BT chất lượng cao nhằm cải thiện một số tính chất, như tăng độ sụt, độ linh động, khả năng điền đầy khuôn trong BT tự đầm.
Ở Việt Nam, việc dùng đá vôi làm phụ gia cho XM đã được một số nhà máy áp dụng. XM Hoàng Thạch sử dụng đá đen (hàm lượng CaCO3 khoảng 40%) làm phụ gia. Do đặc tính của loại đá này có cấu trúc dạng thớ, trơn và mềm, dễ nghiền; ngoài tác dụng làm phụ gia, đá đen còn có tác dụng như một loại “trợ nghiền”. XM Nghi Sơn sử dụng đá vôi, loại đá làm nguyên liệu nung clinker làm phụ gia, với hàm lượng khoảng 5% trong XM (16÷18% trong tổng lượng phụ gia). XM Bỉm Sơn trước đây chỉ pha với hàm lượng 2% phụ gia đá vôi nhưng hiện nay đã nâng
35
lên đến 5%, sắp tới sẽ triển khai pha tăng hàm lượng phụ gia đá vôi lên đến 7% và có thể là 10% ( trong tổng hàm lượng 35% phụ gia khi sản xuất XM PCB40). XM Thăng Long một trong những công ty có chất lượng clinker tốt nhất hiện nay, từ ngày đầu đi vào hoạt động cũng đã đi đầu trong việc pha phụ gia đá vôi vào trong XM.
Ngoài ra, đá vôi cũng được sử dụng ở một số nhà máy XM khác như: XM Hữu Nghị - Việt Trì, XM Thành Công – Hải Dương, Công ty Holcim – Việt Nam, sắp tới có thể ứng dụng tại Công ty XM Quang Sơn của tỉnh Thái Nguyên… Một trong những yếu tố quan trọng để sử dụng đá vôi làm phụ gia cho XM, đó là nguồn nguyên liệu sẵn có và rất gần các nhà máy XM. Ví dụ như Bỉm Sơn hàm lượng CaCO3 đạt từ 94% trở lên, nguồn đá vôi ngay cạnh nhà máy rất dễ cho việc khai thác và sử dụng.
Tác giả Võ Nguyên Hùng [8] nghiên cứu về mức độ ảnh hưởng của độ mịn và hàm lượng đá vôi đến tính chất của XM. Trong đề tài, tác giả sử dụng clinker Quang Sơn, thạch cao Lào, đá vôi nguyên liệu tại XM Bỉm Sơn với các cỡ hạt được nghiền mịn như sau: độ sót sàng 0% (cỡ hạt trung bình 7.38 µm); sót sàng 5% (cỡ hạt trung bình 7.99 µm); sót sàng 10% (cỡ hạt trung bình 12.73 µm); sót sàng 15% (cỡ hạt trung bình 33.87 µm). Các mẫu nghiên cứu được chế tạo bằng cách nghiền chung clinker + thạch cao + (1, 2, 3)% đá vôi (ứng với 4 dải cỡ hạt trên). Nghiên cứu đã đưa ra kết luận: đá vôi mịn có xu hướng cải thiện cường độ sớm nhưng làm giảm cường độ tuổi muộn; với độ sót sàng 10% và hàm lượng pha 2% giúp tăng cường độ trong các ngày tuổi nghiên cứu. Phụ gia đá vôi ảnh hưởng tới cường độ sớm và cường độ muộn của XM. Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào độ mịn và hàm lượng đá vôi: Đá vôi mịn có xu hướng cải thiện cường độ sớm nhưng làm giảm cường độ tuổi muộn. Khi tăng kích thước đá vôi (giảm độ mịn) mức độ cải thiện cường độ sớm giảm nhưng đồng thời không ảnh hưởng nhiều tới cường độ tuổi muộn. Kết quả thí nghiệm cho thấy trong phạm vi nghiên cứu, đá vôi Bỉm Sơn với độ mịn sót sàng 10% với hàm lượng 2% đưa vào đạt hiệu quả cao nhất, giúp tăng cường độ ở các ngày tuổi nghiên cứu.
36
Tác giả Nguyễn Duy Hiếu [7] sử dụng 2 loại BĐV (hàm lượng CaCO3 > 98,5%) trong khi nghiên cứu về BT cốt sợi. Trong nghiên cứu trên, tác giả đã sử dụng loại BĐV có cỡ hạt < 0,14 mm (B140) để thay thế một phần cát, đồng thời sử dụng BĐV có độ mịn đạt khoảng 75% qua sàng 0,007 mm (B7) để thay thế một phần XM. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khi thay thế 15% theo thể tích cát bằng BĐV B140 đã làm tăng độ chảy của vữa, HHBT và làm tăng cường độ cho BT cốt sợi. Ngoài ra khi thay thế 30% theo thể tích XM bằng BĐV siêu mịn B7, tức là giảm đáng kể lượng dùng XM mà không làm thay đổi nhiều cường độ nén của BT và vữa, tăng khả năng giữ nước, tăng sự phân tán của sợi và bề mặt tiếp xúc pha, nâng cao độ đặc vi cấu trúc, tăng khả năng chịu uốn của BT cốt sợi.
Tác giả Hoàng Thị Hạnh [5] nghiên cứu sử dụng BĐV làm VCL trong BT tự đầm. BĐV có độ mịn Blaine là 5400 cm2/gam, hàm lượng CaCO3 = 99.5%, khối lượng riêng là 2.68 gam/cm3. Trong khoảng giá trị khảo sát, lượng dùng BĐV từ 560 – 640 kg và tỷ lệ N/CKD từ 0.34 – 0.76 thì các nhân tố này ảnh hưởng rõ rệt đến tính công tác (thể hiện qua độ chảy loang). Cụ thể, khi tổng hàm lượng BĐV tăng và tỷ lệ N/CKD tăng thì độ chảy loang của BT tự đầm đều tăng. Cũng trong nghiên cứu này thì VCL ít ảnh hưởng tới cường độ của BT tự đầm ở tuổi 3 ngày. Tuy nhiên, có thể nhận thấy, ở tuổi 3 ngày, cường độ của BT tự đầm sử dụng BĐV cao hơn một ít so với BT tự đầm sử dụng tro bay. Điều này cũng phù hợp với các nghiên cứu trước đó, BĐV không những chỉ đóng vai trò VCL mà còn góp phần thúc đẩy quá trình thủy hóa của khoáng C3S, tăng tốc độ kết tinh của Ca(OH)2 và tạo ra pha hydrat mới cải thiện rõ rệt cường độ của đá XM ở những ngày đầu thủy hóa. Cường độ nén ở tuổi 7 ngày ít bị ảnh hưởng bởi tổng lượng dùng VCL. Ngoài ra cường độ nén của mẫu BT tự đầm dùng BĐV cũng cao hơn chút ít so với BT tự đầm dùng tro bay. Đối với cường độ nén ở tuổi 28 ngày, tỷ lệ N/CKD ảnh hưởng chủ yếu, trong khi hàm lượng VCL rất ít ảnh hưởng. Tại tuổi 28 ngày, cường độ nén của mẫu BT sử dụng BĐV thấp hơn một chút so với mẫu BT sử dụng tro bay, lý do là vì phản ứng puzzolanic của SiO2 hoạt tính trong tro bay bắt đầu có hiệu quả.
37
Các tác giả Phạm Duy Hữu và Nguyễn Thanh Sang [9] cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của BĐV đến tính dẻo và cường độ của BT cát. BĐV được lấy từ mỏ đá Kiện Khê, nghiền và sàng qua sàng 80 m, có thành phần chính CaCO3 (CaCO3 > 95% theo khối lượng). Khối lượng riêng là 2900 kg/m3, độ mịn Blaine 3210 cm2/gam. Qua khảo sát cho thấy tính công tác của BT cát phụ thuộc cả lượng nước và lượng hạt mịn: Tính công tác tăng lên khi tỷ lệ N/X tăng. Tăng hàm lượng hạt mịn làm giảm tính công tác. Sự ảnh hưởng này càng rõ rệt khi thành phần nước nhỏ và lượng cát có thành phần hạt mịn cao. Sự ảnh hưởng của nước được giữ không đổi trong giả thuyết này. Nói cách khác, vì các lỗ rỗng được lấp đầy hoàn toàn bởi bột mịn, vì vậy tăng hàm lượng hạt mịn và sự phân bố hạt mịn để cải thiện tính công tác của BT làm sự dịch chuyển giữa các hạt cát được dễ dàng.
BĐV có hiệu quả rất lớn để làm giảm lỗ rỗng có kích thước từ 10 – 100 m, là loại lỗ rỗng có khả năng gây thấm nước cao nhất. BĐV siêu mịn có tác dụng làm giảm lỗ rỗng từ 0,1 – 2 m. BĐV siêu mịn ngoài việc tăng độ đặc chắc, phân tán lỗ rỗng còn có tác dụng bịt kín các mao quản, ngăn cản thâm nhập chất lỏng, đặc biệt là tác nhân ăn mòn vào trong BT [3].