7. Phƣơng pháp nghiên cứu
4.5. Kết quả thí nghiệm kiểm tra tính chất cơ lý
Thí nghiệm nén trên 6 nửa mẫu (từ 3 mẫu dài, sau khi uốn gãy). Mỗi giá trị không đƣợc vƣợt quá giá trị trung bình ±10% và chia cho mỗi giá trị là 160mm (đơn vị là MPa=1N/mm2). Tính trung bình 6 kết quả. Theo tiêu chuẩn nếu có giá trị nào lệch quá 10% giá trị trung bình thì bỏ giá trị đó và tính trung bình 5 mẫu còn lại. Nếu 1 trong 5 mẫu còn lại có giá trị lệch quá trung bình 10% thì bỏ toàn bộ.
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang 50
Bảng 4.3 Kết quả đo độ bền nén trung bình của mẫu vữa
Đơn vị Mẫu 1 Mẫu 2 10% 20% 10% 20% 30% mm2 16000 N 32600 14000 55840 57440 18300 Mpa 20.4 8.8 34.9 35.9 11.4 Nhận xét:
Qua 5 kết quả đo độ bền nén thì thấy khả năng đúc mẫu và kết quả kết quả đo độ bền nén có thể tin cậy đƣợc. Do sự sai số giữa các mẫu với giá trị trung bình vẫn thỏa so với yêu cầu của TCVN 6016-1995.
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang 51
Hình 4.7 So sánh độ bền nén mẫu vữa tro 1 & 2
Hình 4.8 So sánh độ bền nén giữa 5 mẫu vữa 0 10 20 30 40 10% 20% 30% 20.4 8.8 34.9 35.9 11.4 N/mm2 nghiệm thức Mẫu 1 Mẫu 2 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 Mẫu 1 (10%) Mẫu 1 (20%) Mẫu 2 (10%) Mẫu 2 (20%) Mẫu 2 (30%) 20.4 8.8 34.9 35.9 11.4 N/mm2
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang 52
Hình 4.9 Độ bền nén của mẫu 2 giảm so với mẫu chuẩn
Qua hình 4.7 nhận thấy mẫu tro trấu qua xử lý có độ bền nén cao hơn mẫu tro trấu thô. Và khi tỷ lệ tro trấu qua sơ chế phối trộn với xi măng càng cao thì độ bền nén càng giảm. Còn tỷ lệ tro trấu qua xử lý phối trộn với xi măng càng cao thì độ bền nén tăng biểu hiện ở mẫu 10% và 20%, đến mẫu có tỷ 30% thì cƣờng độ bền nén giảm xuống rất nhiều. Ngoài ra độ bền nén của mẫu xi măng đối chứng trong khoảng 40-43 N/mm2. Chính vì thế nếu độ bền nén quá thấp thì đồng nghĩa với việc khả năng chịu lực cũng rất thấp. Kết quả độ bền nén của mẫu xi măng quá thấp thì việc áp dụng nó vào thực tiễn là điều không nên. Có nghĩa là tro lấy từ nhà máy về không thể sử dụng trực tiếp làm vật liệu xây dựng mà phải qua tinh chế tạo thành SiO2 thì khả năng chịu lực của mẫu vữa sẽ tốt hơn.
Ngoài ra, Theo hình 4.8 nhận thấy tro trấu qua xử lý 20% có độ bền nén cao nhất tiếp đó là mẫu tro trấu tro qua xử lý 10% rồi đến mẫu tro trấu thô 10%, kế tiếp là mẫu tro thô 20% và cuối cùng là mẫu tro đã xử lý 30%. Xét mẫu vật liệu 2, với tỷ lệ tro trấu qua xử lý 10% là 34.9 N/mm2
và 20% là 35.9 N/mm2 có 0 2 4 6 8 10 12 14 10% 20% 12.75 10.25 nghiệm thức % Mẫu 2
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang 53
thể áp dụng vào thực tế do không chênh lệch nhiều so với mác xi măng chuẩn dao động khoảng 40-43N/mm2
. Mẫu tro trấu qua xử lý 10%, 20% đạt yêu cầu do mẫu tro trấu 10%, 20% là phụ gia có hàm lƣợng SiO2 rất lớn đạt trên 90%, thành phần cacbon trong tro đã đƣợc loại bỏ hoàn toàn bằng hóa chất NaOH và HCl nên độ hoạt tính của tro trấu rất lớn tƣơng với của Silicafume. Ngoài ra hạt tro trấu rất mịn, xốp, diện tích bề mặt tiếp xúc lớn nên cùng với xi măng có tác dụng nhét khe kẽ cốt liệu và cả xi măng làm cho bê tông đặc chắc hơn, có độ chống thấm cao hơn. Các thành phần hoạt tính của nó tƣơng tác với vôi Ca(OH)2 do xi măng thuỷ hoá sinh ra trong bê tông hoặc vữa thành nCaO.mSiO2.pH2O (viết tắtCSH) tạo kết tinh bền vững trong nƣớc. Thành phần SiO2 cải thiện cấu trúc, có nhiều khả năng áp dụng vào làm công trình xây dựng do mác xi măng của nó đạt đƣợc là 34.9 – 35.9 N/mm2
có thể thích hợp dùng làm vữa để trát tƣờng hoặc trần nhà do hoặc có thể ứng dụng làm bê tông có mác trung bình khoảng từ 200-300 N/mm2
để xây nhà dân dụng. Nhƣng độ bền nén giữa 2 mẫu vữa này chỉ chênh lệch nhau khoảng 3%. Vậy việc ứng dụng mẫu silic oxit 20% làm phụ gia xây dựng cần phải nghiên cứu kỹ hơn.
Mẫu tro trấu xử lý 30% để thay thế xi măng làm vật liệu xây dựng. Vì thành phần SiO2 quá nhiều dẫn đến thời gian ninh kết của xi măng kéo dài, độ hút nƣớc lớn, xi măng kém dính kết, không đủ lƣợng Ca(OH)2 sinh ra để dính kết với SiO2.
Lƣợng nƣớc dùng trộn vữa là nguyên nhân góp phần làm cho độ bền nén mẫu vữa giảm. Mỗi loại xi măng có lƣợng nƣớc tiêu chuẩn nhất định tùy thuộc vào thành phần khoáng vật, độ mịn, hàm lƣợng phụ gia. Nƣớc là thành phần giúp cho xi măng phản ứng tạo ra các sản phẩm thủy hóa làm cho cƣờng độ của mẫu vữa tăng lên. Với lƣợng nƣớc đã dùng trong thí nghiệm này chỉ đƣợc xác định
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang 54
bằng cảm quan nên kết quả đo độ bền bị ảnh hƣởng. Nếu ít nƣớc, xi măng có thể không đƣợc thủy hóa hoàn toàn. Khi đó, nƣớc chỉ bao bọc hạt cốt liệu bằng màng mỏng, màng nƣớc này sẽ liên kết với bề mặt các hạt vật liệu băng lực hút phân tử vì vậy hỗn hợp vữa chƣa đạt đƣợc độ dẻo. Khi lƣợng nƣớc quá nhiều thì lƣợng nƣớc tự do nhiều, độ dẻo của hỗn hợp vữa sẽ tăng lên nhƣng nƣớc bay hơi sẽ để lại nhiều lỗ rỗng trong vữa làm cƣờng độ nén bị giảm. Vì vậy, ta cần phải xác định lại lƣợng nƣớc tiêu chuẩn khi thay đổi thành phần cốt liệu để cho kết quả bền chính xác hơn.
Tóm lại từ hai kết quả thí nghiệm trên cũng rút ra đƣợc kết luận là do trong tro thô có chứa hàm lƣợng cacbon lên đến 24.45% nên không tạo ra đƣợc độ hoạt tính từ đó ít tạo ra đƣợc độ kết dính bền vững trong mẫu vữa mặc dù trong tro thô vẫn có chứa silic oxit. Kết quả đó rất hợp lý. Chính vì thế mà mẫu vữa trấu thô không thể ứng dụng thực tế đƣợc do độ bền nén của chúng quá thấp. Vậy hai mẫu tro thô này không nên áp dụng vào trong thực tế để thay thế một phần xi măng làm vật liệu xây dựng. Đối với mẫu tro qua xử lý tạo thành silic đioxit đƣợc xử dụng làm vữa xây trát, để xử dụng vào công trình xây dựng có mác cao, cân phải xác định lƣợng nƣớc tiêu chuẩn, nghiên cứu dùng kết hợp với phụ gia giảm nƣớc.
Nhận xét về mẫu SiO2
Trong quá trình tách SiO2 trong tro, sản phẩm SiO2 thu đƣợc còn có chứa Cl- và ion OH-. Ion Cl- cản trở Ca(OH)2 tác dụng với SiO2 để tạo thành khoáng bền, ngƣợc lại sẽ tạo thành muối tan, theo phản ứng sau:
Ca2+ + Cl- = CaCl2
Làm cho mẫu vữa kém rắn chắc. Nếu bên trong bê tông có cốt thép dẫn đến ăn mòn cốt thép.
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang 55
Ion OH- sẽ gây phản ứng kiềm – silic trong hồ xi măng. Khi sử dụng vật liệu có chứa ion OH- làm bê tông và vữa sẽ gây ra phản ứng kiềm - silic trong hồ xi măng. Sau khi vữa và bê tông tiếp xúc với không khí, thì kiềm sẽ tƣơng tác với CO2 trong không khí theo phản ứng:
OH- + CO2 = CO3 2-
+ H-
Hình thành muối cacbonat kết tinh nở thể tích, hút thêm nƣớc và tạo ra áp lực làm nứt vữa, bê tông.
Phản ứng kiềm – silic có thể gây ra sự dãn nở và nứt trong bê tông, hệ quả làm ảnh hƣởng đến kết cấu và phá hủy cấu trúc.
Vậy sự có hiện diện của ion Cl- và OH- sẽ gây bất lợi cho quá trình hình thành liên kết rắn chắc và gây phá hoại công trình.
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang 56
CHƢƠNG 5 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận
Với một nền nông nghiệp lúa nƣớc lâu đời và ngày nay sản lƣợng lúa suất khẩu của Việt Nam đứng thứ 2 trên thế giới chính vì thế việc tận dụng vỏ trấu là mô hình nông - công nghiệp khép kín. Không chỉ tận dụng hết nguồn phế thải nông nghiêp do vỏ trấu mang lại giúp làm giảm ô nhiễm môi trƣờng mà còn giúp giảm nhiên liệu nhập khẩu, nguyên liệu làm vật liệu xây dựng, giảm giá thành sản xuất, do giá trấu rất rẻ chỉ từ khoảng 1000-2000 đồng/bao (khảo sát tháng 4 năm 2010 tại tỉnh Long An).
Qua quá trình xử lý mẫu tro trấu ta thu đƣợc SiO2 có độ tinh khiết tƣơng đối lớn, không còn cacbon. Kết quả thử bền nén ở mẫu sử dụng SiO2 thay thế 10%, 20% xi măng đạt kết quả cao so với 3 mẫu còn lại. Với hàm lƣợng oxit silic chiếm 10%, 20% trong tổng trọng lƣợng xi măng cần thiết để đúc mẫu theo TCVN 6016-1995 thì độ bền nén của mẫu đã đạt đƣợc từ 34. - 35.9N/mm2 có khả năng dùng để làm vữa xây trát tƣờng và trần. Ngoài ra cũng có thể ứng dụng mẫu tro 2 để đúc bê tông có mác trung bình từ 200-300 N/mm2
do mẫu bê tông có mác trung bình thƣờng chỉ dùng xi măng có mác từ 35-40N/mm2. Những mẫu bê tông có mác trung bình thƣờng dùng để xây nhà dân dụng. Với kết quả nghiên cứu này chất silic oxit đƣợc chiết ra từ tro trấu của nhà máy nhiệt điện Đình Hải có khả năng thay thế 20% xi măng. Và góp phần giảm đƣợc lƣợng khí thải nhà kính do lò xi măng 20%.
Với phụ gia silic oxit có tính chất hút nƣớc, khi phối trộn để làm vữa hoặc bê tông ta phải cho thêm nƣớc để hỗn hợp đạt độ dẻo. Để sản phẩm vữa đạt hiệu quả tốt nhất thì việc cần thiết là nên áp dụng kết quả mẫu vữa này ở những nơi có thời tiết ổn định và mát mẻ, tránh những nơi khô và nắng nóng sẽ gây ra hiện
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang 57
tƣợng nứt bề mặt tƣờng hoặc sàn nhà do mẫu vữa bị khô và co ngót lại. Còn ba mẫu còn lại không nên sử dụng làm vật liệu xây dựng vì kết quả độ bền nén của chúng nhỏ hơn 30N/mm2 so với mác xi măng tiêu chuẩn.
Sự tồn tại ion Cl-và OH- trong mẫu SiO2 là một trong những nguyên nhân làm giảm độ bền của mẫu vữa. Vì vậy, cần phải loại bỏ hai ion trên để đƣa phụ gia SiO2 vào sử dụng có hiệu quả cao.
5.2. Kiến nghị
Qua kết quả nghiên cứu việc cho thêm nƣớc trong quá trình phối trộn SiO2 (chiết từ tro trấu của nhà máy) vào xi măng góp phần làm tăng độ dẻo của hỗn hợp, cho kết quả chƣa đƣợc tốt lắm. Vì vậy ta cần phải nghiên cứu lƣợng nƣớc tiêu chuẩn và kết hợp với phụ gia khác làm giảm khả năng hấp thụ nƣớc của chúng để cho kết quả kiểm tra độ bền tốt hơn và ứng dụng đƣợc vào những công trình có bê tông mác cao.
Silic đioxit là thành phần quan trọng trong sản xuất xi măng, chế tạo bê tông, gạch chịu nhiệt, chất cách điện, phụ gia sản xuất thép chất lƣợng cao...Hiện tại Việt Nam chƣa có dây chuyền công nghệ sản xuất SiO2 từ tro trấu. Chúng ta cần nghiên cứu, chế tạo thiết bị có khả năng tách SiO2 từ tro trấu. Giảm đƣợc sự nhập khẩu và khai thác nguồn silic dioxit từ các thiên nhiên. Tận dụng đƣợc nguồn tro trấu có sẵn từ nhà nhà máy nhiệt điện nên việc thu gom để sản xuất SiO2 ít tốn kém. Góp phần giảm tác động đến môi trƣờng do quá trình sản xuất xi măng, khai thác khoáng thiên nhiên…
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bộ xây dựng (2000), Giáo trình vật liệu xây dựng, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội
2. Tổng cục thống kê (2010), Niên giám thông kê năm 2010
3. Đào Văn Đông (2010), Nghiên cứu góp phần hoàn thiện công nghệ sản xuất phụ gia tro trấu ở Việt Nam, Tạp chí khoa học Giao Thông Vận Tải, số 29.
4. Vũ Thị Bách (2010). Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng, Luận văn tốt nghiệp, ĐH Kỹ Thuật - Công Nghệ Tp Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh.
5. Nguyễn Tiến Trung, ThS Phạm Đức Trung (Viện Thủy Công), PGS.TS Nghiêm Xuân Thung (Trƣờng Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội), Ảnh hưởng của tro trấu đến cường độ, tính chống thấm của bê tông thủy công.
6. Nguyễn Tiễn Trung, Ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép do tác động của
môi trường, http://www.docstoc.com/docs/56979405/GI_M-__-TH_M-
ION-CLO-TRONG-B%C3%AA-T_NG-B_NG-PH_-GIA-H_N-H_P-TRO- BAY-V%C3%A0-
7. Fang M., et al. (2004). Experimental study on rice husk combustion in a circulating fluidized bed. Fuel processing technology. Vol. 85, pp. 1273- 1282).
8. Precipitated Silica from Rice Husk Ash IPSIT (Indian Institute of Science Precipitated Silica Technology)
http://cgpl.iisc.ernet.in/site/Technologies/PrecipitatedSilica/tabid/85/Defa ult.aspx
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang 59
9. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia– www.energyefficiencyasia.org
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG MSSV : 107108012 Trang i MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ... 1 1. Lí do chọn đề tài ... 1 2. Mục đích của đề tài ... 2
3. Nội dung nghiên cứu ... 2
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ... 2
5. Địa điểm thí nghiệm và thời gian thí nghiệm ... 3
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu ... 3
7. Phƣơng pháp nghiên cứu ... 3
7.1. Phƣơng pháp luận ... 3
7.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ... 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẤU ... 5
1.1. Phế phẩm nông nghiệp ... 5
1.2. Trấu - Phế phẩm từ cây lúa ... 6
1.2.1.Nguồn gốc vỏ trấu ... 6
1.2.2.Hiện trạng vỏ trấu ... 7
1.3. Thành phần hóa học của vỏ trấu và tro trấu ... 8
1.3.1.Thành phần hóa học của vỏ trấu ... 8
1.3.2.Thành phần hóa học trong tro ... 9
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY NHIỆT ĐIỆN ĐÌNH HẢI – PHỤ GIA XÂY DỰNG ... 11
2.1. Tổng quan về Công ty nhiệt điện Đình Hải ... 11
2.1.1.Vị trí địa lý của nhà máy Đồng phát nhiệt điện Đình Hải ... 11
2.1.2.Sự hình thành và phát triển của nhà máy Đồng phát nhiệt điện Đình Hải ... 11
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG
MSSV : 107108012 Trang ii
2.2. Tổng quan về sản phẩm tro trấu từ lò đốt tầng sôi ở Công ty ... 12
2.2.1.Lò đốt tầng sôi ... 12
2.2.2. Sản phẩm tro trấu từ lò đốt tầng sôi ở Công ty ... 13
2.3. Các loại phụ gia sử dụng trong xây dựng ... 14
2.3.1.Khái niệm và phân loại phụ gia ... 14
2.3.1.1. Khái niệm... 14
2.3.1.2. Phân loại phụ gia ... 14
2.4. Ứng dụng phụ gia tro trấu trong vật liệu xây dựng ... 19
2.5. Đo tính chất phụ gia hoạt tính ... 21
2.5.1.Độ hấp phụ vôi của phụ gia hoạt tính ... 21
2.5.2.Độ hấp thu nước ... 22
2.5.3.Đo khối lượng riêng – khối lượng thể tích ... 22
2.5.3.1. Đo khối lượng riêng ... 22
2.5.3.2. Đo khối lượng thể tích ... 23
2.5.4.Độ bền nén của mẫu vữa ... 23
2.5.4.1. Trộn vữa ... 23
2.5.4.2. Đúc mẫu ... 24
2.5.4.3. Bảo dưỡng mẫu thử ... 25
2.5.4.4. Tiến hành thử ... 26
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 28
3.1.Nội dung nghiên cứu ... 28
3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ... 29
3.2.1.Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, xử lý và sơ chế mẫu ... 29
3.2.2.Thí nghiệm 2: Kiểm tra hoạt tính của vật liệu ... 31
SVTH : NGUYỄN THỊ CHIỀU DƢƠNG