chịu lửa ít xi măng.
Để làm rõ tính ưu việt của bê tông gốm so với bê tông ít xi măng đang được sử dụng phổ biến ở Việt Nam, tác giả đã tiến hành so sánh các tính chất của 2 loại bê tông nói trên.
Đối với bê tông gốm sử dụng mẫu cốt CR32 (cốt liệu mullite + microsilica + 32 % HCBS) để nghiên cứu, so sánh với mẫu bê tông chịu lửa ít xi măng đang sử dụng trên thị trường. Mẫu bê tông chịu lửa ít xi măng được dùng làm thí nghiệm là Kilncast 15LC của Công ty CP Bảo trì lò Việt Nam, sử dụng cốt liệu chịu lửa mullite. Thành phần hóa học của bê tông gốm và bê tông chịu lửa ít xi măng được thể hiện ở Bảng 3.21. Qua phân tích thành phần hóa học, thấy rằng thành phần Al2O3, SiO2,... của 2 loại bê tông này tương tự nhau, chỉ khác bê tông chứa xi măng có CaO lớn hơn bê tông gốm.
Đối với bê tông chịu lửa ít xi măng, lượng nước trộn là 6 %, đúc mẫu kích thước 40×40×160 mm bằng máy rung và dưỡng ẩm trong 24 h, sau đó mẫu được sấy ở 110 o
C/24h.
Tiếp đó tiến hành nung mẫu của cả 2 loại bê tông lần lượt ở 1.000 oC, 1.300
89
biến dạng dưới tải trọng, độ bền uốn nóng. Các giá trị độ bền nén của mẫu được thể hiện ở Bảng 3.22.
Bảng 3.21: Thành phần hóa học của bê tông gốm và bê tông ít xi măng
STT Chỉ tiêu (% khối lƣợng) Mẫu CR32
(bê tông gốm)
Mẫu Kilncast 15LC (bê tông ít xi măng)
1 Al2O3 66,51 65,98 2 CaO 0,31 2,38 3 Na2O 0,27 0,29 4 MgO 0,25 0,21 5 Fe2O3 0,99 0,92 6 SiO2 31,67 30,22
Bảng 3.22: Độ bền nén nguội (CCS) của bê tông gốm và bê tông chịu lửa ít xi măng
STT Các chỉ tiêu Bê tông gốm Bê tông ít xi măng
1 CCS (110 oC/24h), MPa 14 65
2 CCS (1000 oC/3h), MPa 82 58
3 CCS (1300 oC/3h), MPa 172 97
Giá trị độ bền nén nguội của mẫu bê tông gốm và bê tông chịu lửa ít xi măng Kilncast 15LC được thể hiện ở Bảng 3.22 và Hình 3.28, sau khi sấy ở 110 oC bê tông Kilncast 15LC có độ bền nén đạt giá trị 65 MPa, còn độ bền nén của bê tông gốm đạt 14 MPa, điều này được giải thích do trong thành phần bê tông Kilncast 15LC có xi măng cao alumin, xi măng cao alumin có các khoáng chính là CA, CA2, các khoáng này khi thủy hóa tạo thành khoáng C3AH6, khoáng này ổn định và sớm
phát triển cường độ bê tông [98], còn với bê tông gốm, sau khi sấy chưa hình thành liên kết gốm nên cường độ còn thấp.
14 65 82 58 172 97 0 40 80 120 160 200
Bê tông gốm Bê tông ít xi măng
Đ ộ b ề n n é n n g u ộ i ( M P a ) 110 độ C/24h 1000 độ C/3h 1300 độ C/3h
Hình 3.28: Độ bền nén nguội ở các nhiệt độ khác nhau của bê tông gốm và bê
tôngchịu lửa ít xi măng
Khi nung đến 1000 oC, bê tông gốm lúc này đã hình thành liên kết gốm nên cường độ đạt đến 82 MPa, trong khi bê tông Kilncast 15LC cường độ bị suy giảm xuống còn 58 MPa, nguyên nhân do các khoáng C-A-H trong bê tông ít xi măng bị tách nước hóa học nên cấu trúc của bê tông có nhiều lỗ xốp (Hình 3.29), hơn nữa ở nhiệt độ này liên kết gốm của bê tông Kilncast 15LC chưa hình thành nên cường độ bị suy giảm. Khi nung đến 1300 oC độ bền nén nguội của bê tông gốm và bê tông Kilncast 15LC đều tăng, bê tông gốm với pha nền (matrix) là chất kết dính HCBS có 50 % cỡ hạt nhỏ hơn 6,4 µm, 90 % cỡ hạt nhỏ hơn 18,1 µm, với cỡ hạt nhỏ, khi nung ở 1300 oC/3h, bê tông gốm sớm kết khối, pha nền này liên kết chặt với các hạt cốt liệu gầy nên độ bền nén của bê tông gốm đạt 172 MPa, cao hơn bê tông chịu lửa ít xi măng.
91
Hình 3.29: Ảnh SEM của bê tông chịu lửa ít xi măng(a) và bê tông gốm (b) sau
nung ở 1000 oC
Một trong những tính chất quan trọng nhất của bê tông chịu lửa là các tính chất cơ - nhiệt ở nhiệt độ cao, nó được đánh giá bằng các chỉ tiêu: nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng, độ bền uốn ở nhiệt độ cao.
Bảng 3.23: Kết quả thử tính chất cơ nhiệt ở nhiệt độ cao
STT Chỉ tiêu Mẫu CR32
(bê tông gốm)
Mẫu Kilncast 15LC (bê tông ít xi măng)
1 Độ bền uốn nóng, MPa (1300 oC/0,5h)
9,3 4,2
2 Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng (Tbđ), oC
1390 1210
3 Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng 4% (T4), oC
1510 1380
Bảng 3.23 trình bày các kết quả thử của mẫu bê tông gốm và mẫu bê tông chịu lửa ít xi măng. Các kết quả thí nghiệm cho thấy bê tông gốm có độ bền uốn nóng, nhiệt độ bắt đầu và nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng 4 % đều cao hơn bê tông chịu lửa ít xi măng có cùng thành phần Al2O3 (xem Bảng 3.20), điều này được giải thích: Trong cả hai loại bê tông có các tạp chất như Na2O, Fe2O3, CaO,...phản ứng với các ô xít khác tạo thành các điểm Ơtecti có nhiệt độ nóng chảy thấp, dẫn tới
xuất hiện pha lỏng nóng chảy sớm, do vậy nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng giảm đi, hơn nữa trong bê tông chịu lửa ít xi măng Kilncast 15LC có chứa hàm lượng CaO cao hơn bê tông gốm, nên lượng pha lỏng nóng chảy nhiều hơn [98]. Vì vậy độ bền uốn nóng, nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng của bê tông ít xi măng thấp hơn bê tông gốm.
Với các số liệu ở trên khi so sánh bê tông gốm với bê tông chịu lửa ít xi măng có thể thấy rằng:
+ Độ bền nén sau sấy của bê tông gốm còn thấp đạt giá trị 14 MPa, còn đối với bê tông ít xi măng, cường độ nén sau sấy cao hơn, đạt giá trị 65 MPa.
+ Khi nung đến 1000 oC, cường độ của bê tông gốm tăng lên so với cường độ sau sấy, đạt giá trị 82 MPa, trong khi đó bê tông chịu lửa ít xi măng giảm cường độ nén.
+ Khi nung đến 1300 oC, cường độ nén của bê tông gốm tăng cao, đạt giá trị 172 MPa, còn bê tông ít xi măng cường độ nén cũng tăng lên so với cường độ sau sấy, tuy nhiên giá trị chỉ đạt 97 MPa.
+ Bê tông gốm đều có nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng và nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng 4 % cao hơn bê tông chịu lửa ít xi măng.