Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông có tro bay trong thành phần cấp phối

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÂM VĂN TÀI ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ DƯỠNG HỘ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG CÓ TRO BAY TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÂM VĂN TÀI

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ DƯỠNG HỘ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG

CÓ TRO BAY TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI

Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp

Mã số: 85 80 201

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học : TS NGUYỄN VĂN CHÍNH

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI C M ĐO N

Lâm Văn Tài

TR NG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG NH

Đề tài: ẢNH HƯỞNG CỦ NHIỆT ĐỘ DƯỠNG HỘ ĐẾN

CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG CÓ TRO BAY TRONG THÀNH

PHẦN CẤP PHỐI

Học viên: Lâm Văn Tài Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình DD và CN

Mã số: 85.80.02.01 Khóa: K36.XDD.TV, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt: Luận văn tập trung nghi n c u ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ

chịu nén của bê tông có tro bay trong thành phần cấp phối Tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải được sử dụng để thay thế một phần xi măng với các tỉ lệ là 10% và 20% và bê tông được dưỡng hộ 24 giờ khi vừa đúc mẫu xong với các nhiệt độ khác nhau là 27oC

(phòng thí nghiệm), 50oC và 75oC ác mẫu th nghiệm được chuẩn ị với tỉ lệ cấp phối l Chất kết dính: át: Đá: Nước = 1:2:3: 0.584 v gi h ng đổi trong hi đ chất kết dính bao gồm xi măng v tro ay Thí nghiệm được thực hiện trên mẫu lập phương có kích thước là 100x100x100mm tại các thời điểm hác nhau đến 90 ngày

Kết quả cho thấy rằng Nhiệt độ dưỡng hộ ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ chịu nén của t ng th ng thường không có tro bay và bê tông có tro bay thay thế xi măng Nhiệt độ c ng cao thì c ng l m tăng cường độ chịu nén của t ng Khi dưỡng hộ

bê tông trong 24h ở nhiệt độ 75oC góp phần đạt cường độ chịu nén lớn nhất so với mẫu dưỡng hộ tại phòng thí nghiệm v t ng dưỡng hộ ở nhiệt độ 50o

C Tro bay góp phần gia tăng cường độ chịu nén của t ng, đặc biệt sự gia tăng cường độ rõ hơn hi t ng được dưỡng hộ ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng thí nghiệm ình thường Với phạm vi nghiên

c u đề tài, bê tông có 20% tro bay thay thế xi măng được dưỡng hộ 24 giờ sau hi đúc mẫu

ở nhiệt độ 75oC c cường độ chịu nén cao nhất

Từ khóa: ờ ộ chịu nén, nhi ộ d ỡng hộ

Topic: EFFECT OF CURING TEMPERATURE ON THE COMPRESSİVE

STRENGTH OF CONCRETE MADE WITH FLY ASH

Abstract: The thesis studied the effect of curing temperature on the compressive strength

of concrete when fly ash from Duyen Hai powder station was used at the proportion of 10% and 20% by weight of cement and all fresh mixes were cured at different temperature namely air temperature, 50oC and 75oC for 24 hours after casting The mix proportions are binder: sand: coarse aggregates: water as 1:2:3:0.584 Compressive strength tests were conducted on cubes samples dimensions of 100x100x100mm at different ages until

90 days

The results show that the curing temperature has an affect on the developing of compressive strength of concrete for both concrete with and without fly ash The higher curing temperature the higher compressive strength The optimum curing temperature within the range of this investigation is 75oC when cured in 24 hours after casting in compared with air temperature and 50oC curing Fly ash contributed to increase the compressive strength of concrete especially when cured at higher temperature than lab air temperature With in the range of investigation, concrete with 20% of fly ash used to replace Portland cement and cured at 75oC in 24 hours after casting has the highest compressive strength

Key words: concrete, fly ash, curing temperature, compressive strength

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI M ĐO N

TR NG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG NH

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên c u của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên c u 2

4 Phương pháp nghi n c u 3

5 Kết quả dự kiến 3

6 Bố cục đề tài 3

HƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRO BAY, BÊ TÔNG, VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG 4

1.1.1 Khái niệm về bê tông 4

1 1 2 ường độ chịu nén của Bê tông 5

1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông 6

1.2 GIỚI THIỆU VỀ TRO BAY 11

1.2.1 Khái niệm về tro bay 11

1.2.2 Các chỉ ti u cơ lý của tro bay 11

1.2.3 Thành phần hóa học trong tro bay 13

1.2.4 Các nguyên tố vi lượng trong tro bay 15

1.2.5 Cấu trúc hình thái của tro bay 16

1.2.6 Ảnh hưởng của tro ay đến một số đặc tính của bê tông 17

1.2.7 Một số công trình ng dụng tro bay ở Việt Nam 19

1.3 VAI TRÒ CỦA NHIỆT ĐỘ DƯỠNG HỘ ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN ƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG 22

1.4 KẾT LUẬN HƯƠNG 23

HƯƠNG 2 TIÊU CHUẨN, VẬT LIỆU THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 24

2.1 TIÊU CHUẨN 24

2.1.1 Tiêu chuẩn về vật liệu 24

2.1.2 Tiêu chuẩn về thí nghiệm 24

2.2 VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 24

2.2.1 Cát (cốt liệu nhỏ) 24

2 2 2 Đá dăm (cốt liệu lớn) 25

2 2 3 Xi măng 27

2.2.4 Tro bay 29

2 2 5 Nước 31

2.3 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 34

2 3 1 Khu n đúc mẫu 34

2 3 2 n đo độ sụt 34

2.3.3 Tủ sấy 36

2.3.4 Bàn cân mẫu 37

2.3.5 Máy nén mẫu 38

2.3.6 Máy trộn bê tông: sử dụng máy trộn dung tích 38

HƯƠNG 3 THÍ NGHIỆM XÁ ĐỊNH ƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG KHI SỬ DỤNG TRO BAY THAY THẾ MỘT PHẦN XI MĂNG KHI ĐƯỢ DƯỠNG HỘ TRONG Á MÔI TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ KHÁC NHAU 39 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 39

3.2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG HƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM 39

3.3 THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG 39

3.4 ĐÚ MẪU VÀ DƯỠNG HỘ MẪU 43

3.5 THÍ NGHIỆM XÁ ĐỊNH ĐỘ SỤT 45

3.6 THÍ NGHIỆM XÁ ĐỊNH ƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG 47

3.6.1 Quy trình nén mẫu: 47

3.6.2 Tính toán kết quả cường độ chịu nén của mẫu thử 48

3.7 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50

3.7.1 Độ sụt của các hổn hộp bê tông: 50

3.7.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông 51

3.8 KẾT LUẬN HƯƠNG 3 58

KẾT LUẬN VÀ KİẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 QUYẾT ĐỊNH Gİ O ĐỀ TÀİ LUẬN VĂN THẠ SĨ ( ản sao)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Hệ số chất lượng vật liệu A và A1 9

Bảng 1.2 Kết quả thí nghiệm tro bay 13

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền 14

Bảng 1.4 Thành phần hóa học tro bay ở Ba Lan từ các nguồn nguyên liệu

khác nhau 15

Bảng 2.1 Thành phần hạt của cát 24

Bảng 2 2 H m lượng ion Cl- trong cát 25

Bảng 2.3 Thành phần hạt của cốt liệu lớn 26

Bảng 2.4 Mác của đá dăm từ đá thi n nhi n theo độ nén dập 26

Bảng 2.5 Yêu cầu về độ nén dập đối với sỏi và sỏi dăm 27

Bảng 2.6 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng po c lăng 28

Bảng 2.7 So sánh chỉ tiêu chất lượng của Xi măng Kinh Đỉnh PCB40 với TCVN 29 Bảng 2.8 Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và v a xây 30

Bảng 2.9 Kết quả thí nghiệm tro bay 31

Bảng 2 1 H m lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn h ng tan trong nước trộn v a 32

Bảng 2.11 H m lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn h ng tan trong nước d ng để rửa cốt liệu và bảo dưỡng t ng 33

Bảng 2.12 Các yêu cầu về thời gian đ ng ết của xi măng v cường độ chịu nén của v a 33

Bảng 3.1 Thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông 40

Bảng 3.2 Thành phần cấp phối của 1 mẻ trộn 43

Bảng 3.3 Bảng trị số α 49

Bảng 3.4 Kết quả đo độ sụt 50

Bảng 3.5 Kết quả cường độ chịu nén của tất cả các mẫu thí nghiệm tại ngày tuổi 51 Bảng 3.6 Sự tăng hay giảm cường độ chịu nén của mẫu có tro bay thay thế xi măng so với mẫu đối ch ng (0%TB), (10%TB), (20%TB) 52

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Mẫu thí nghiệm nén 5

Hình 1.2 Sự phá hoại mẫu thử khối vuông 6

Hình 1.3 Biểu đồ sự phá hoại mẫu thử khối vuông 7

Hình 1.4 Sự phụ thuộc của cường độ t ng v o lượng nước nhào trộn 8

Hình 1 5 ác silo ch a tro ay sau hi được thu gom ằng hệ thống t nh điện 12

Hình 1 6 Vận chuyển tro ay tới vị tr thu gom 12

Hình 1.7 Sự tương phản về kích thước gi a các hạt trong hoảng ch thước thường nhiều hơn 16

Hình 1.8 Biểu diễn đặc trưng dạng cầu của các hạt tro bay hình cầu lớn và các

hạt nhỏ 16

Hình 2 1 hu n chuẩn bị đúc mẫu 34

Hình 2 2 n đo độ sụt 34

Hình 2 3 cách đo độ sụt 35

Hình 2 4 đỗ bê tông vào mẫu 35

Hình 2 5 Tủ sấy bảo dưỡng ở nhiệt độ cần thí nghiệm mẫu trong 24 h 36

Hình 2 6 Quá trình cho hu n đúc v o tủ sấy 36

Hình 2 7 Mẫu được lấy ra từ tủ sấy để trong phòng thí nghiệm chờ đến ngày tuổi thí nghiệm nén 37

Hình 2 8 n hối lượng mẫu 37

Hình 2 9 Máy nén mẫu bê tông 38

Hình 3 1 Đo độ sụt bê tông tại xưởng 44

Hình 3 2 Đúc mẫu bê tông tại xưởng 44

Hình 3 3 Đầm bê tông tại xưởng 44

Hình 3 4 Đưa mẫu vào tủ sấy dưỡng hộ trong 24(h) với nhiệt độ cần thí nghiệm 44 Hình 3.5 Tủ sấy đang hoạt động 45

Hình 3.6 Mẫu bảo dưỡng tự nhi n trong dưỡng hộ mẫu trong 24(h) phòng thí nghiệm chờ đến ngày nén 45

Hình 3 7 n đo độ sụt 45

Hình 3 8 ách đo độ sụt bê tông 46

Hình 3.9a Mẫu nén bắt đầu gia tải 47

Hình 3.9b Kết quả mẫu nén sau gia tải xong 48

Hình 3.10 Sự phát triển cường độ chịu nén của tất cả các mẫu theo thời gian 52

Hình 3.11 Sự phát triển cường độ chịu nén của các mẫu M0(PTN); M0(50); M0(75) theo thời gian 53

Hình 3.12 Sự phát triển cường độ chịu nén của các mẫu M10(PTN); M10(50); M10(75) theo thời gian 55

Hình 3.13 Sự phát triển cường độ chịu nén của các mẫu M20(PTN); M20(50); M20(75) theo thời gian 57

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tro bay (tên tiếng Anh là fly ash), phần mịn nhất của tro xỉ than Gọi là tro

ay vì người ta dùng các luồng h để phân loại tro: Khi thổi một luồng khí nhất định thì hạt to sẽ rơi xuống trước và hạt nhỏ sẽ ay xa hơn

Trong các nh máy nhiệt điện, sau quá trình đốt cháy nhi n liệu than đá phần phế thải rắn tồn tại dưới hai dạng: phần xỉ thu được từ đáy l v phần tro gồm các hạt rất mịn ay theo các h ống h i được thu hồi ằng các hệ thống thu gom của các nh máy nhiệt điện Trước đ y ở ch u u c ng như ở Vương quốc nh phần tro n y thường được cho l tro của nhi n liệu đốt đ được nghiền mịm Nhưng ở Mỹ, loại tro n y được gọi l tro ay ởi vì n thoát ra c ng với h ống

h i v ay v o trong h ng h V thuật ng tro ay (fly ash được d ng phổ iến tr n thế giới hiện nay để chỉ phần thải rắn thoát ra c ng các h ống h i ở các nh máy nhiệt điện [1]

Ở một số nước, t y v o mục đ ch sử dụng m người ph n loại tro ay theo các loại hác nhau Theo ti u chuẩn D J 8- 23 -98 của th nh phố Thượng Hải, Trung Quốc, tro ay được ph n l m hai loại l tro ay c h m lượng canxi thấp v tro bay c h m lượng canxi cao Tro ay c ch a h m lượng canxi 8 hoặc cao hơn (hoặc aO tự do tr n 1 l loại tro ay c h m lượng canxi cao Do đ , CaO trong tro ay hoặc aO tự do được sử dụng để ph n iệt tro ay c h m lượng canxi cao với tro ay h m lượng canxi thấp Theo cách ph n iệt n y thì tro

ay c h m lượng canxi cao c m u hơi v ng trong hi đ tro ay c h m lượng canxi thấp c m u hơi xám [2]

Hiện nay, bê tông vẫn là loại vật liệu phổ biến cho các công trình từ thấp tầng đến cao tầng trên toàn thế giới Tuy nhiên, nguyên liệu sản xuất hầu hết đến

từ tự nhi n như cát, đất sét, đá v i, đang dần cạn kiệt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến m i trường sống như h thải CO2 từ sản xuất xi măng g y hiệu ng nhà kính, mất đất nông nghiệp trong sản xuất gạch, khai thác cát ảnh hưởng dòng chảy gây sạt lở bờ s ng đ i hỏi có nh ng nghiên c u tối ưu n ng cao cường độ hỗn hợp bê tông nhằm mang lại hiệu quả tối đa, giảm hao tổn kinh tế và tài nguyên sử dụng [3]

Nhìn chung, hỗn hợp bê tông bao gồm các thành phần: Cốt liệu và chất kết dính Chất kết dính bao gồm: Xi măng + nước, phụ gia… Như vậy, với hầu hết

bê tông hiện đang sử dụng thì thành phần cơ ản là cốt liệu, xi măng v nước ường độ của cốt liệu là cố định, được quy định bởi sự hình thành của tự nhiên, trong quá trình sử dụng vật liệu chúng ta đ chọn trước nguồn gốc sử dụng cốt liệu Tuy nhi n, t nh năng cơ lý của hỗn hợp v a xi măng c ng chịu ảnh hưởng trực tiếp từ chất kết dính và các lỗ rỗng gi a các cốt liệu liên kết với nhau [4] Vậy cường độ của bê tông chịu ảnh hưởng chủ yếu từ yếu tố chất kết dính và

lỗ rỗng gi a các cốt liệu liên kết với nhau…Ngo i ra cường độ nén của bê tông còn phụ thuộc v o điều kiện của m i trường dưỡng hộ trong đ nhiệt độ dưỡng hộ c ng

đ ng vai tr quan trọng

Nh ng kết quả nghiên c u trước đ cho thấy rằng khi thay thế xi măng ằng tro bay với h m lượng lớn (40%) thì phản ng pozzolanic của tro bay xảy ra rất chậm trong m i trường dưỡng hộ ình thường với nhiệt độ phòng thí nghiệm (khoảng 27oC) Do đ cường độ bê tông có tro bay thay thế xi măng h m lượng lớn (4 thường suy giảm Nhằm tiếp tục nghiên c u vai trò của nhiệt độ dưỡng hộ đến phản ng pozzolanic của tro ay, qua đ ảnh hưởng như thế n o đến cường độ

chịu nén của t ng đ th i thúc tác giả l m đề tài nghiên c u: “Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông có tro bay trong thành phần cấp phối”

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên c u ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông khi một phần xi măng được thay thế bởi tro bay

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đánh giá các ết quả và công trình nghiên c u trước đ về vai trò của tro

ay đến cường độ chịu nén của bê tông và vai trò của điều kiện (nhiệt độ) dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông

- Các loại vật liệu địa phương: át Trà Vinh (tỉnh Trà Vinh , xi măng Hà Tiên, tro bay Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải, Trà Vinh

- Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ an đầu m i trường không khí tại phòng thí nghiệm (khoảng 27oC), 50oC, 75o đến cường độ chịu nén

bê tông hi tro ay được d ng để thay thế xi măng ở tỉ lệ 10% và 20% đến 90 ngày

4 Phương pháp nghiên cứu

- Thực hiện các thí nghiệm dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 3105:1993: Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử; TCVN 3106:1993: Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt; TCVN 3118:1993: Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén

- Các mẫu bê tông thí nghiệm có thành phần tro bay thay thế xi măng l , 10% và 20%

-Nhiệt độ dưỡng hộ: m i trường không khí tại phòng thí nghiệm (khoảng

- Đưa ra các huyến cáo khi ng dụng

Chương 2: Tiêu chuẩn, vật liệu và thiết bị thí nghiệm

hương 3: Th nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông khi sử dụng tro bay thay thế một phần xi măng hi được dưỡng hộ trong các m i trường nhiệt độ khác nhau

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QU N VỀ TRO B Y, BÊ TÔNG, VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH

HƯỞNG ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦ BÊ TÔNG

1.1 TỔNG QU N VỀ BÊ TÔNG

1.1.1 Khái niệm về bê tông

t ng l một loại vật liệu nh n tạo được chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá, sỏi v chất ết d nh (thường l xi măng , nước v c thể th m phụ gia Vật liệu rời

c n gọi l cốt liệu, cốt liệu c 2 loại é v lớn Loại é l cát c ch thước

(1-5 mm, loại lớn l sỏi hoặc đá dăm c ch thước ((1-5-4 mm hất ết d nh l xi măng trộn với nước hoặc các chất dẻo hác[1]

Phụ gia nhằm cải thiện một số t nh chất của t ng trong lúc thi c ng c ng như trong quá trình sử dụng nhiều loại phụ gia như phụ gia n ng cao độ dẻo của hỗn hợp t ng, tăng nhanh hoặc éo d i thời gian đ ng ết của t ng, n ng cao cường độ của t ng trong thời gian đầu, chống thấm[2

Nguyên lý tạo n n t ng l d ng các cốt liệu lớn l m th nh ộ hung, cốt liệu nhỏ lấp đầy các hoảng trống v d ng xi măng l m chất ết d nh li n ết chúng lại th nh một thể đặc chắc c hả năng chịu lực v chống lại các iến dạng [3]

t ng c cấu trúc h ng đồng nhất vì hình dạng ch thước cốt liệu hác nhau, sự ph n ố của cốt liệu v chất ết d nh h ng thật đồng đều, trong t ng vẫn c n lại một số t nước thừa v lỗ rỗng li ti (do nước thừa ốc hơi

Quá trình h c ng của t ng l quá trình thủy h a của xi măng, quá trình thay đổi lượng nước c n ằng, sự giảm eo nhớt, sự tăng mạng tinh thể của đá xi măng ác quá trình n y l m cho t ng trở th nh vật liệu vừa c t nh đ n hồi vừa

c t nh dẻo

* t ng được ph n loại theo các cách sau đ y:

Theo cấu trúc: t ng đặc chắc, t ng c lỗ rỗng (d ng t cát , t ng tổ ong, t ng xốp

Theo dung lượng: t ng nặng (γ = 22 ÷ 25 G/m3 ; t ng nặng cốt liệu é (γ = 18 ÷ 22 G/m3 ; t ng nhẹ (γ < 18 G/m3 ; t ng đặc iệt nặng (γ> 25 G/m3

Theo chất ết d nh: t ng xi măng, t ng nhựa, t ng chất dẻo, t ng thạch cao, t ng xỉ, t ng sillicat

Theo phạm vi sử dụng: t ng l m ết cấu chịu lực, t ng chịu n ng,

t ng cách nhiệt, t ng chống x m thực v v…

Theo th nh phần hạt: t ng th ng thường, t ng cốt liệu é, t ng ch n

đá hộc…

1.1.2 Cường độ chịu nén của Bê tông

ường độ chịu nén của t ng l hả năng chịu ng suất nén của mẫu

t ng Mẫu c thể chế tạo ằng các cách hác nhau: lấy hỗn hợp t ng đ được

nh o trộn để đúc mẫu hoặc d ng thiết ị chuy n d ng hoan lấy mẫu từ ết cấu c sẵn Mẫu để đo cường độ c thể dạng hối vu ng cạnh a = 1 ; 15; 2 cm; hối lăng trụ đáy vu ng; hối trụ tr n, được thực hiện theo điều iện chuẩn trong thời gian 28 ngày [4]

H 1 1 Mẫ í é

t ng th ng thường c R= 5÷3 Mpa t ng c R> 4 Mpa l loại cường

độ cao Hiện nay, người ta đ chế tạo được các loại t ng đặc iệt c R≥ 8 Mpa Khi ị nén, ngo i iến dạng co ngắn theo phương tác dụng lực, t ng c n ị nở ngang Th ng thường ch nh sự nở ngang quá m c l m cho t ng ị n t v ị phá

vỡ Nếu hạn chế được m c độ nở ngang của t ng c thể l m tăng hả năng chịu nén của n Trong th nghiệm nếu h ng i trơn mặt tiếp xúc gi a mẫu thử v n nén thì tại đ sẽ xuất hiện lực ma sát c tác dụng cản trở sự nở ngang, ết quả mẫu

ị phá hoại theo hình tháp đối đỉnh như hình 1 1 Nếu i trơn mặt tiếp xúc để

t ng tự do nở ngang thì hi iến dạng ngang quá m c trong mẫu sẽ xuất hiện các vết n t dọc v sự phá hoại xảy ra như tr n hình 1 1c ường độ của mẫu được i trơn thấp hơn cường độ của mẫu hối vu ng c ma sát [4]

a a

Vì ma sát l m cản trở iến dạng ngang m với mẫu hối hi tăng cạnh a thì

R giảm v cường độ của mẫu hình trụ thấp hơn cường độ của mẫu hối vu ng

Vì vậy, hối vu ng c ch thước é c cường độ cao hơn so với mẫu c ch thước lớn, v mẫu lăng trụ (c chiều cao gấp 4 lần cạnh đáy c cường độ chỉ ằng ,8 lần cường độ mẫu hối vu ng c c ng cạnh đáy Nếu th nghiệm với mặt tiếp xúc được i trơn để t ng được tự do nở ngang sẽ h ng c sự hác iệt như vừa nêu [4]

1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông

b Tuổi của bê tông

Tuổi l thời gian t (ng y t nh từ lúc chế tạo T đến hi n chịu lực ường

độ của t ng tăng theo thời gian Thời gian đầu cường độ tăng nhanh, sau chậm dần

Với T d ng xi măng pooclăng chế tạo v ảo dưỡng trong điều iện ình thường, cường độ tăng nhanh trong 28 ng y đầu

Để iểu diễn sự tăng của R theo t c thể d ng một số c ng th c thực nghiệm

ng th c của G XKramtaep (1935 theo qui luật logarit, với t = 7÷3 ng y:

H 1 3 B ể ồ p ạ ẫ ử

Trong m i trường thuận lợi (nhiệt độ dương, độ ẩm cao sự tăng cường độ c thể éo d i trong nhiều năm n trong điều iện h hanh hoặc nhiệt độ thấp sự tăng cường độ trong thời gian sau n y l h ng đáng ể

D ng hơi nước n ng để ảo dưỡng T l m cho cường độ tăng rất nhanh trong v i ng y đầu, nhưng sẽ l m cho T trở n n d n hơn v c cường độ cuối c ng thấp hơn so với T được ảo dưỡng theo điều iện ti u chuẩn [1]

c Ảnh hưởng của tốc độ gia tải và thời gian tác dụng của tải trọng

Tốc độ gia tải hi th nghiệm c ng ảnh hưởng đến cường độ của mẫu Tốc độ gia tải qui định ằng 2 g/cm2/gi y v cường độ đạt được l R Khi gia tải rất chậm, cường độ T chỉ đạt hoảng ( ,85- 9 R Khi gia tải nhanh, cường độ T c thể đạt (1,15-1,20)R [3]

Th nghiệm nén mẫu t ng đến ng suất ,9 đến ,95R, rồi gi nguy n lực nén trong thời gian d i thì một lúc n o đ mẫu c ng ị phá hoại Đ l hiện tượng t ng ị giảm cường độ hi tải trọng tác dụng d i hạn

d Ảnh hưởng của tỉ lệ N/X đến cường độ chịu nén, chịu uốn của bê tông

Đá xi măng (mác xi măng v tỷ lệ X/N c ảnh hưởng lớn đến cường độ của

t ng Sự phụ thuộc của cường độ t ng v o tỷ lệ X/N thực chất l phụ thuộc

v o thể t ch rỗng tạo ra do lượng nước dư thừa Hình 1 6 iểu thị mối quan hệ gi a cường độ t ng v lượng nước nh o trộn

ốt liệu: Đá c chất lượng ph hợp TCVN1771:1987.Cát ph hợp T VN 1770:1986, có Mdl = 2 ¸2.4

0.5 0.32 0.55 0.35

Kém

Xi măng hoạt t nh thấp, xi măngpo c lăng hỗn hợp ch a tr n 15 phụ gia thuỷ

ốt liệu: Đá c 1chỉ ti u chưa ph hợp

T VN 1771:1987 át nhỏ Mdl<2

0.45 0.29 0.5 0.32

e Ảnh hưởng của môi trường dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông

Đặc th điều iện h hậu Việt Nam l n ng ẩm c ng với sự iến thi n lớn của nhiệt độ, độ ẩm h ng chỉ trong tháng, m thậm ch trong ng y ảnh hưởng rất lớn đến sự hình th nh cấu trúc của t ng hi đ ng rắn Vấn đề n y đ i hỏi sự cần thiết nghi n c u v áp dụng phương pháp ảo dưỡng t ng hiệu quả

Tuy nhiên, trên thực tế, do hướng dẫn trong qui trình nhiều chỗ chưa cụ thể cùng với việc nhận th c h ng đúng tầm quan trọng của công tác bảo dưỡng bê tông và một số nguyên nhân khác về điều kiện thi công mà hầu hết các nhà thầu không thực hiện bảo dưỡng hoặc áp dụng các biện pháp bảo dưỡng h ng đúng cách Điều này không chỉ làm giảm cường độ bê tông, phát sinh chi phí vì phải khắc phục, sửa

ch a, mà về lâu dài sẽ làm giảm độ bền làm việc của cấu kiện BTCT và ảnh hưởng đến chất lượng công trình [5]

Sự đ ng rắn của t ng l ết quả của h ng loạt các quá trình h a học, vật lý diễn ra ngay sau hi đổ t ng Quá trình h a học l phản ng thủy h a xi măng, tạo ra các hợp chất mới của đá xi măng Đồng thời xảy ra các quá trình vật lý: sự mất nước ( ay hơi nước ; iến dạng mềm; quá trình dịch chuyển v thay đổi nước

v áp lực hơi trong t ng; sự hình th nh ng suất trong, vi n t, mao mạch, lỗ rỗng trong t ng ác quá trình n y c li n quan lẫn nhau, tác động lẫn nhau, v ảnh hưởng quyết định tới quá trình hình th nh cấu trúc an đầu của t ng c ng như cường độ v các t nh chất cơ – lý của t ng về sau[6,7]

Ngay sau hi đổ bê tông, diễn ra quá trình ay hơi nước của bê tông ra môi trường xung quanh Sự mất nước trong thời gian đầu đẩy nhanh biến dạng co của bê

t ng, hi t ng đang trong trạng thái (pha) dẻo Ở trạng thái này, biến dạng không dẫn đến sự hình thành n t cấu trúc t ng, ngược lại sự dịch chuyển của các hạt thành phần góp phần l m đặc chắc cấu trúc, độ rỗng v ch thước lỗ rỗng trong bê tông sẽ nhỏ hơn Cùng thời điểm, lượng nước thừa trong t ng được thoát ra sẽ làm giảm nguy cơ tạo thành các lỗ, mao mạch rỗng trong bê tông Sự ay hơi nước trong giới hạn đến 30-35 lượng nước dùng sẽ không ảnh hưởng xấu đến cấu trúc

và chất lượng bê tông [8]

Tuy nhiên, nếu sự mất nước diễn ra với cường độ và khối lượng lớn sẽ thúc đẩy biến dạng dẻo nhanh đạt giá trị cực đại và tiếp tục phát triển trong quá trình đ ng rắn tiếp theo của bê tông (pha rắn), tạo ra ng suất trong dẫn đến sự tạo thành các vết n t trong cấu trúc bê tông Ngoài ra sự ay hơi nước quá lớn sẽ làm cho bê tông rơi v o trạng thái mất nước, ảnh hưởng đến quá trình thủy h a xi măng Tất cả các yếu tố đ sẽ ảnh hưởng đến cường độ, tính chống thấm và chất lượng bê tông [9] Như vậy ản chất của quá trình ảo dưỡng t ng l iểm soát sự ay hơi nước của t ng một cách hoa học, vì vậy m i trường nhiệt độ - độ ẩm ảnh

hưởng rất lớn đến sự hình th nh cấu trúc v phát triển cường độ chịu nén của

bê tông

1.2 GIỚI THIỆU VỀ TRO B Y

1.2.1 Khái niệm về tro bay

Trong nh ng năm gần đ y, nước ta đ đầu tư x y dựng rất nhiều nh máy nhiệt điện để đấu nối v o lưới điện quốc gia, giảm phụ thuộc v o nguồn thủy điện Tại tỉnh Tr Vinh c ng được đầu tư x y dựng dự án Nh máy nhiệt điện Duy n Hải

1 đang hoạt động từ năm 2 15 đến nay với c ng suất 12 MW, h ng năm Nhà máy nhiệt điện Duy n Hải 1 thải ra m i trường 1 192 88 tấn tro bay/năm Ngo i ra, Tr Vinh mới đưa v o hoạt động đầu năm 1 18 Nh máy nhiệt điện Duy n Hải 3 với công suất 12 Mw và Nh máy nhiệt điện Duy n Hải 3 mở rộng 6 MW đ vận hành vào 2019, hiện nay Nh máy nhiệt điện Duy n Hải 2 đang x y dựng với c ng suất 12 MW sẽ vận h nh v o năm 2 2 Như vậy, hi các dự án vận h nh sẽ thải

ra m i trường lượng tro bay rất lớn

Theo quá trình tìm hiểu các c ng trình nghi n c u trước đ y c ng với các i

áo hoa học trong v ngo i nước, học vi n nhận thấy rằng việc nghi n c u sử dụng tro bay làm phụ gia trong t ng l m tăng cường độ chịu nén của bê tông rất hiệu quả hơn về mặt inh tế so với việc sử dụng tro ay l m phụ gia

Vì thế c thể tận dụng nguồn thải tro ay từ nh máy nhiệt điện trộn với xi măng l m giảm lượng xi măng trong bê tông, tăng cường độ chịu nén cho bê tông một cách đáng ể đồng thời tận dụng được nguồn vật liệu địa phương giảm nhiễm

m i trường từ việc vận h nh nh máy nhiệt điện

1.2.2 Các chỉ tiêu cơ lý của tro bay

Theo tìm hiểu từ nh máy, tổ hợp 6 nh máy ao gồm 2 nh máy sử dụng c ng nghệ của Trung Quốc, 4 nh máy sử dụng c ng nghệ cận hiện đại của Nhật ản; nguồn than: hoảng 2 - 3 d ng than Quảng Ninh, 7 - 8 d ng than nhập từ Indonesia, một số hình ảnh về tro ay xem hình 1 2.1 v hình 1 2 2

H 1 5

H 1 6 V ể ớ ị í

Tiến h nh lấy 2,5 tấn mẫu tro ay, mẫu tro ay được lấy một cách ngẫu nhi n, gián đoạn từ các silo ch a xuống của nh máy nhiệt điện Duy n Hải sau đ chọn 3 tổ mẫu ngẫu nhi n (các mẫu tro ay mang t nh đại diện cho nguồn tro ay từ

nh máy nhiệt điện Duy n Hải để th nghiệm các chỉ ti u cơ - lý - h a của tro ay

ác ết quả th nghiệm được thực hiện ph n t ch tại ph ng th nghiệm Quatest 2 theo phương pháp ph n t ch phổ hồng ngoại, 2 mẫu đối ch ng được thực hiện tại

ph ng th nghiệm Trung t m ỹ thuật đường ộ 3 ằng phương pháp h a học v nung; Kết quả trung ình được thể hiện ở ảng 1 2

Bảng 1.2 Kết quả thí nghiệm tro bay

STT hỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp

Kết quả thí nghiệm

1.2.3 Thành phần hóa học trong tro bay

Tro của các nhà máy nhiệt điện gồm chủ yếu các sản phẩm tạo thành từ quá trình phân hủy và biến đổi của các chất hoáng c trong than đá [10] Thông thường, tro ở đáy l chiếm khoảng 25% và tro bay chiếm khoảng 75% tổng lượng tro thải ra Hầu hết các loại tro ay đều là các hợp chất silicat bao gồm các oxit kim

loại nhƣ SiO2, l2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, aO,… với h m lƣợng than chƣa cháy chỉ chiếm một phần nhỏ so với tổng h m lƣợng tro, ngoài ra còn có một số kim loại nặng nhƣ d, a, P , u, Zn, Th nh phần hóa học của tro bay phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu than đá sử dụng để đốt v điều kiện đốt cháy trong các nhà máy nhiệt điện

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền [11]

Bảng 1.4 Thành phần hóa học tro bay ở Ba Lan từ các nguồn nguyên liệu

Các thí nghiệm khảo sát thành phần hóa học trong các mẫu tro bay ở các nước hác c ng đ được tiến hành v thu được các kết quả tương tự Đa số các mẫu tro bay ở Trung Quốc có thành phần chủ yếu l SiO2 v l2O3, h m lượng của chúng vào khoảng 65 g/ g đến 850 g/kg Các thành phần khác bao gồm lượng than chưa cháy, Fe2O3, MgO v aO Tro ay Trung Quốc ch a h m lượng than chưa cháy cao l do hệ thống l đốt ở các nhà máy nhiệt điện ở Trung Quốc Theo tiêu chuẩn phân loại ASTM C 618 thì tro bay Trung Quốc thuộc loại C hay tro bay

có chất lượng thấp Điều này ảnh hưởng lớn đến các ng dụng của tro bay ở Trung Quốc [13]

1.2.4 Các nguyên tố vi lượng trong tro bay

Quá trình đốt cháy than đá l một trong nh ng nguyên nhân chính làm ô nhiễm không khí và phát tán các kim loại các nguyên tố vi lượng độc hại Hiểu được sự thay đổi của các nguyên tố vi lượng trong quá trình đốt than đá c ng như

h m lượng của nó có trong tro bay tạo th nh l điều rất quan trọng trong vấn đề đánh giá tác động m i trường của các nhà máy nhiệt điện c ng như các ng dụng tro ay H m lượng các nguyên tố vi lượng trong tro bay phụ thuộc chủ yếu vào

h m lượng của chúng có trong nguyên liệu an đầu

Dựa trên kết quả nghiên c u các mẫu tro ay thu được từ 7 nhà máy nhiệt điện khác nhau ở Canada [10], các nhà nghiên c u nước n y đ cho iết h m lượng của các kim loại nặng như s, Cd, Hg, Mo, Ni hay Pb trong tro bay có liên quan với

h m lượng lưu huỳnh có trong nguyên liệu than đá an đầu Th ng thường, các loại than đá c h m lượng lưu huỳnh cao sẽ c h m lượng các nguyên tố này cao Tro bay ở anada được thu hồi bằng phương pháp kết lắng t nh điện hoặc phương pháp lọc túi Kết quả cho thấy h m lượng các nguyên tố trên trong các loại tro bay thu được từ phương pháp lọc túi cao hơn so với các mẫu tro ay thu được bằng phương pháp kết lắng t nh điện trong cùng một nhà máy

1.2.5 Cấu trúc hình thái của tro bay

Hầu hết các hạt tro bay đều có dạng hình cầu với các ch thước hạt khác nhau, các hạt có ch thước lớn thường ở dạng bọc và có hình dạng rất khác nhau [14] Các hạt tro ay được chia ra làm hai dạng: dạng đặc và dạng rỗng Th ng thường, các hạt tro bay hình cầu, rắn được gọi là các hạt đặc và các hạt tro bay hình cầu mà bên trong rỗng có tỷ trọng thấp hơn 1, g/cm3 được gọi là các hạt rỗng Một trong các dạng thường thấy ở tro ay thường được tạo nên bởi các hợp chất có dạng tinh thể như thạch anh, mulit và hematit, các hợp chất có dạng thủy tinh như thủy tinh oxit silic và các oxit khác

Các hạt tro ay đặc có khối lượng riêng trong khoảng 2,0 - 2,5 g/cm3 có thể cải thiện các tắnh chất khác nhau của vật liệu nền như độ c ng và độ bền xé Các hạt tro bay rỗng có thể được sử dụng trong tổng hợp vật liệu compozit siêu nhẹ do khối lượng riêng rất nhỏ của chúng, chỉ khoảng 0,4-0,7 g/cm3, trong khi các chất nền kim loại khác có khối lượng riêng trong khoảng từ 1,6-11,0 g/cm3 Cả hai loại hạt này thường thấy có lớp vỏ không hoàn chỉnh (bị rỗ)

1.2.6 Ảnh hưởng của tro bay đến một số đặc tắnh của bê tông

Bê tông là một loại vật liệu nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời ( cát, đá, sỏi) và chất kết d nh (thường l xi măng , nước và có thể thêm phụ gia Trong quá trình thủy h a lượng nước bốc hơi tạo ra các lỗ rỗng gi a các cốt liệu làm ảnh hưởng rất lớn đến cường độ trong bê tông Chắnh vì vậy để hạn chế các lổ rỗng gi a các cốt liệu ta n n tăng cường độ kết dắnh

Tăng mác v a xi măng: Tro ay hi trộn với xi măng Portland và cát sạch sẽ tạo v a xi măng c mác 1 hay 15 Mpa (N/mm2 Hơn n a, thêm một ưu điểm của Tro bay là nếu được sáy khô trong 12 giờ trở lại (gọi l lưu h a thì

v a xi măng c trộn Tro bay sẽ đạt mác 20 hoặc cao hơn

Giảm khả năng x m thực của nước, chống chua mặn: Nước mặn có Clo sẽ ăn mòn cốt thép làm hỏng công trình qua các khe n t hay lỗ ch m im Phương pháp khắc phục là trộn v a Tro bay với xi măng để trám các khe n t, hạn chế

lỗ ch m im Đ y l một giải pháp vừa hiệu quả, vừa kinh tế nhất cho các

công trình ở vùng biển, v ng nước mặn

Chống rạn n t, giảm co gảy, cải thiện bề mặt sản phẩm và có tắnh chống thấm cao: Tắnh cực mịn của Tro ay c h m lượng Silic cao hay silic nano tạo ra được tắnh dẻo của xi măng Portland trong quá trình tạo ra v a xi măng Chắnh tắnh dẻo làm cho sản phẩm không cong vênh, rạn n t, tạo hình linh động và giải phóng khuôn nhanh Ngoài ra Tro bay còn trở thành chất xúc

tác để tạo ra các sản phẩm c ng hơn v ền hơn

Tắnh chịu lực cao của bê tông tự nén với Tro ay: Xi măng portland được trộn với cát v nước tạo ra được một bê tông không nung ở cấp trung bình và

tự nén trong thời gian khoảng 3 ng y, đ l điều đang được thực hiện trong ngành công nghiệp xây dựng Tuy nhiên, nếu trộn thêm Tro bay vào v a hồ thì bê tông sẽ có tắnh chịu lực cao Điều này xảy ra vì các hạt silic nano đã

len vào khe hổng của bê tông và cùng lúc tạo ra một SiO3 nhờ độ PH kiềm của xi măng Đ l một kết quả vừa được công bố của của một công nghệ mới và tiên tiến của thế kỷ 21 Tro bay là một silic ưu việt, cần được sử dụng

rộng rãi trong ngành xây dựng

Chống được sự xâm nhập của ACID SULFURIC của bê tông hiện đại: Khi

khói của các nhà máy bay lên thì có lẫn cặn SO2 Cặn này trộn lẫn với hơi nước của mây tạo th nh H2SO4 ( cid Sulfuric , hi mưa sẽ có một lượng nước mưa c vị chua, gọi l mưa acid Mưa n y l m cho t ng portland ị

rỗ mặt v sau đ ị rạn n t theo thời gian Nếu là bê tông cốt thép thì lượng thép nằm bên trong sẽ bị hen gỉ Để chống lại hiện tượng này, dùng Tro bay trộn vào bê tông portland, các hạt nhỏ li ti sẽ lấp đầy các khe n t và chống được sự xâm nhập của H2SO4 có thể phá hỏng cốt thép

Tạo t nh ền Sulfat cho t ng của xi măng Portland: Xi măng portland trộn với cát v nước ngọt tạo ra một t ng c độ ền đến 5 năm, nhưng hi trộn với nước mặn, độ ền lại h ng quá 5 năm Vì hi nung xi măng portland ằng đá v i v đất sét, ao giờ c ng c một lượng aO tự do chiếm hoảng 6 trong xi măng Đất v i n y gặp nước lợ hay nước mặn c gốc sulfat, gốc n y ết hợp với v i để tạo ra một muối thạch cao c cơ t nh đặc iệt l hút nước v trương nở Sự trương nở đ l m hối t ng portland rạn

n t theo thời gian, v cuối c ng, phá tan cơ cấu t ng Muốn cho cơ cấu

t ng portland chống lại sự rạn n t ấy, gọi l chống sulfat hay ền sulfat, cần pha tro ay ngh o v i v o với một tỉ lệ rất thấp Nhờ đ , c thể d ng nước mặn để trộn với xi măng Portland đề l m v a hồ v hi t ng đ ng c ng, c thể ng m trong nước mặn vẫn được

Tác dụng của Tro ay đến vấn đề hạ nhiệt cho t ng: Khi thi công các công

trình t ng hối lớn một vấn ðề cấp thiết lu n ðýợc ðặt ra l l m thế n o ðể giảm ðýợc nhiệt ðộ trong l ng t ng Nhiệt độ trong l ng t ng c thể lớn hơn 4 0 g y nguy cơ n t do ng suất nhiệt N n rất cần giảm xi măng

v ổ xung một lượng chất độn mịn l tro ay để đảm ảo t nh c ng tác, t nh chống thấm v cường độ R Như vậy việc sử dụng tro ay l m chất độn cho R đạt được 3 mục đ ch: Giảm được lượng nhiệt sinh ra trong l ng

t ng; giảm giá th nh t ng một cách đáng ể; đảm ảo t nh dễ thi c ng v

cường độ t ng Qua inh nghiệm của một số nước tr n thế giới thì h m

lượng d ng tro bay thay thế xi măng trong t ng đầm lăn c phạm vi từ 3

–60%

Một số ứng dụng nổi bật của tro bay:

- Tận dụng giá th nh thấp của tro ay, thay thế từ 5 - 15 lượng xi măng đang sử dụng trong phối trộn t ng l m giảm giá th nh sản phẩm

- Bê t ng c sử dụng tro bay l m phụ gia sẽ l m tăng cường độ l n từ 1,5-2

lần; L m tăng độ trơn của v a giúp giảm chi ph ơm t ng l n các tầng cao của công trình và làm cho bê tông chui vào các he lỗ dễ d ng hơn;

- "Khử v i tự do aO" trong xi măng ( hoảng 6 l th nh phần g y "nổ"

l m giảm chất lượng t ng trong m i trường nước; đặc iệt trong việc đổ nh ng hối t ng cực lớn ở các c ng trình thủy điện, hi c phụ gia tro ay c thể đổ

t ng gián đoạn m h ng phải đổ li n tục như t ng thường;

- Khống chế nhiệt độ an đầu, giảm ng suất nhiệt trong hối t ng, tăng

độ ền, éo d i tuổi thọ c ng trình, giá th nh c thể rẻ hơn đến 3 , giảm 1 nước trộn t ng

- Tro ay l m phụ gia sản xuất xi măng ền sulfat, phụ gia cho t ng tự l n đối với c ng trình đ i hỏi chịu lực cao;

- Với v a trát tường c thể thay thế 3 -35 xi măng, tạo ề mặt mịn, tốt, chống thấm;

- Sản xuất gạch block có sử dụng tro bay còn có thể giảm lượng xi măng nhiều hơn n a

1.2.7 Một số công trình ứng dụng tro bay ở Việt Nam

Nước ta hiện đang trong quá trình phát triển xây dựng cầu cống, các công

trình thuỷ điện, các đ Theo hảo sát thì các công ty bê tông cung cấp cho thị trường khoảng 15% là t ng đúc sẵn, 85% còn lại l do các nh máy xi măng án thẳng cho chủ đầu tư x y dựng Tro ay được dùng làm phụ gia bê tông khối lớn cho các c ng trình đập thuỷ điện áp dụng công nghệ đổ t ng đầm lăn như nh máy thuỷ điện Sơn La, ản Vẽ, Sông Tranh 2,… v một số c ng trình hác như đập ái Thượng (Thanh Hoá , đập Tân Giang (Ninh Thuận , đập Lòng Sông (Bình Thuận ,…[15] Tác giả Nguyễn Công Thắng và cộng sự đ nghi n c u chế tạo bê tông chất lượng siêu cao (BTCLSC) sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng silica và tro bay, cho thấy có thể sử dụng tro bay Việt Nam thay thế một phần xi măng để chế

tạo BTCLSC Việc sử dụng tro bay thay thế một phần xi măng sẽ cải thiện tính chất của hỗn hợp BTCLSC[16]

Tro ay c h m lượng mất khi nung nhỏ hơn 11 c thể d ng để trộn vào xi măng với tỷ lệ trung bình 10÷20% Hiện tại, tro bay Phả Lại (SCL- FLY SH đ được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất tại Nh máy xi măng Ho ng Thạch với tỷ

lệ trộn 14%, tại nh máy xi măng S ng Gianh với tỷ lệ trộn 18%

Sử dụng gạch xây không nung từ tro bay cho nhà cao tầng có hiệu quả kinh

tế khá cao Hỗn hợp vật liệu làm gạch gồm tro ay, xi măng, v i, thạch cao và bột

nh m, trong đ tro ay l th nh phần chính, chiếm đến 70% khối lượng Vì vậy nhu cầu tro ay để cung ng cho thị trường sản xuất gạch không nung, gạch bê tông nhẹ và bê tông là rất lớn [16]

Bộ m n Đường bộ, Trường Đại học Giao thông Vận tải đ tiến hành nghiên

c u sử dụng tro bay làm chất liên kết để gia cố vật liệu cát, đá l m mặt đường Kết quả cho thấy, hỗn hợp 80% tro bay và 20% vôi dùng làm chất liên kết để gia cố đường sẽ đạt được độ bền cơ học khá cao Khi làm mặt đường có thể sử dụng các hỗn hợp sau: đá+v i+tro ay ẩm; tro bay ẩm+xi măng hoặc tro bay ẩm+vôi +thạch cao Hiện đ c dự án thử nghiệm xây dựng đường giao thông nông thôn huyện Kim Động, Hưng Y n Loại đất gia cố bằng tro bay sẽ c cường độ khá cao, loại vật liệu này hoàn toàn có thể sánh với gia cố bằng vôi và một số hoá chất chất khác Với loại đất gia cố này có thể d ng l m m ng đường hoặc gia cố lề, mái dốc

ta luy sẽ cho hiệu quả cao

Ở nước ta, tro ay được ng dụng chủ yếu trong l nh vực xây dựng, vấn đề

sử dụng tro bay làm vật liệu xử lý m i trường và cải tạo đất chưa được quan tâm nhiều L Thanh Sơn v Trần Kông Tấu đ chuyển hóa tro bay thành zeolit có thể

d ng để cải tạo đất [17] Tác giả Tạ Ngọc Đ n v cộng sự đ nghi n c u xử lý tro

ay th nh zeolit P1 v được sử dụng làm chất xử lý ô nhiễm m i trường [18] Tro

ay được xử lý bằng dung dịch NaOH 3,5M có khả năng sử dụng làm chất hấp phụ trong phân t ch m i trường Sản phẩm tạo thành là một hỗn hợp các hạt rất nhỏ, hình cầu v tương đối đồng đều; v trong đ c ch a chủ yếu là các hạt Quartz, Mullite và Zeolit P1 (Na) Tro bay sau khi xử lý được sử dụng để đánh giá hả năng hấp phụ và tách chất đối với hai hỗn hợp M1 và M2 Hiệu suất thu hồi chất đối với M1 l 83,3 đến 89,5 , đối với M2 l 51,28 đến 93,75% [19] Do khả năng hấp phụ kim loại nặng không cao, nhiều c ng trình đ nghi n c u biến tính tro bay,

chủ yếu là chuyển hóa thành zeolit bằng cách trộn với xút rắn và nung ở nhiệt độ cao khoảng 500-600oC Nguyễn Thị Thu và cộng sự đ nghi n c u chuyển hóa tro bay Phả Lại thành dạng zeolit dùng làm vật liệu hấp phụ cải tạo đất [20]

Vấn đề nghiên c u xử lý, biến t nh tro ay để ng dụng trong l nh vực cao su và chất dẻo c ng đ được một số tác giả quan tâm Tác giả Thái Hoàng và các cộng sự

đ nghi n c u biến tính bề mặt tro bay bằng 2 tác nhân liên kết silan là vinyl trimetoxy silan (VTMS) và 3-glycido propyl trimetoxy silan (GPTMS) Kết quả thu được cho thấy, trên bề mặt tro bay hình thành một lớp màng silan h u cơ rất mỏng [21]

Tro bay biến tính tạo ra được sử dụng trong nghiên c u chế tạo và tính chất compozit tr n cơ sở nhựa PE, PP và EVA Tr n cơ sở các kết nghiên c u tính chất cơ

lý, khả năng chống cháy, độ bền oxy hóa nhiệt và cấu trúc hình thái của vật liệu compozit nhiệt dẻo (PE, PP, EVA) với tro bay không biến tính (FA) và tro bay biến tính (MFA) cho thấy: - Thành phần thích hợp của vật liệu compozit tr n cơ sở PE là 15% hỗn hợp OFA/MFA(V) với tỷ lệ 70/30 về khối lượng Vật liệu thu được c độ bền éo đ t lớn hơn 2 MPa, độ d n d i hi đ t lớn hơn 2 - Thành phần thích hợp của vật liệu compozit tr n cơ sở PP là 15-20% hỗn hợp FA/MFA(G hoặc V) (với

tỷ lệ 70/30 hoặc 80/20 về khối lượng Vật liệu thu được c độ bền éo đ t lớn hơn 2 MPa, độ d n d i hi đ t lớn hơn 2 - Thành phần thích hợp của vật liệu compozit

tr n cơ sở EVA là 10% hỗn hợp FA/MFA (G) với tỷ lệ 70/30 hoặc 80/20 về khối lượng Vật liệu thu được c độ bền éo đ t lớn hơn 15 MPa, độ d n d i hi đ t lớn hơn 16 [21]

ng các tác giả tr n đ nghi n c u chế tạo compozit HDPE/FA và HDPE/MFA (polyetylen tỷ trọng cao/tro bay và tro bay biến tính) với h m lượng chất độn FA v MF hác nhau được chế tạo bằng phương pháp n ng chảy Độ nhớt tương đối của compozit HDPE/F v HDPE/MF tăng l n với sự gia tăng của h m lượng FA và MFA Các tính chất cơ học của compozit HDPE/FA và HDPE/MFA thấp hơn so với HDPE và giảm hi h m lượng F v MF tăng Vật liệu compozit HDPE/MFA có tính chất cơ học cao hơn so với vật liệu compozit HDPE/FA với c ng h m lượng chất độn Cả hai chất độn F v MF đều giảm

t nh cách điện HDPE[22]

Từ nh ng nội dung tr n đ y cho thấy, khả năng ng dụng của tro bay rất đa dạng, đặc biệt trong l nh vực làm vật liệu xây dựng Việc nghiên c u các biện pháp

xử lý, biến t nh tro ay để ng dụng v o các l nh vực kinh tế, kỹ thuật là vấn đề không chỉ c ý ngh a hoa học, kinh tế rõ rệt mà còn có giá trị đặc biệt là tận dụng một cách hiệu quả một loại vật liệu phế thải, góp phần sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ m i trường

Ri ng trong l nh vực công nghệ vật liệu cao su, chất dẻo, việc ng dụng của tro bay mới chỉ là bắt đầu và vẫn đang c n rất tiềm năng ởi vì để ng dụng một cách có hiệu quả, đối với từng loại cao su, chất dẻo đ i hỏi nh ng xử lý bề mặt tro bay phù hợp và cả hiệu quả về mặt khoa học, công nghệ và kinh tế Đối với cao su thiên nhiên và các loại cao su lend tr n cơ sở STN c ng đ c một số kết quả nghiên c u được công bố, song việc ng dụng vào thực tế chưa thấy nhiều, đặc biệt

ở Việt Nam nh ng nghiên c u về hướng này hầu như chưa thấy Chính vì vậy, để góp phần mở rộng việc ng dụng tro bay trong công nghệ gia công cao su, việc hoàn thiện các nghiên c u biến tính và ng dụng tro ay để gia cường cho CSTN và lend tr n cơ sở CSTN là vô cùng cần thiết, nó không chỉ c ý ngh a hoa học, kinh

tế, xã hội mà còn có giá trị thực tiễn cao

1.3 V I TRÕ CỦ NHIỆT ĐỘ DƯỠNG HỘ ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦ BÊ TÔNG

ường độ chịu nén là một trong nh ng tính chất cơ học của bê tông Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của t ng như được đề cập ở mục

1 1 3 trong đ điều kiện m i trường dưỡng hộ góp phần quan trọng trong quá trình thủy hóa xi măng tạo cường độ bê tông Việc dưỡng hộ có thể được định ngh a như

là một chỉ số nhằm cung cấp độ ẩm, nhiệt độ phù hợp nhằm cải thiện cường độ bê tông [23 hai cách dưỡng hộ bê tông thông dụng hiện nay đ l dưỡng hộ trong điều kiện ình thường và gia tốc dưỡng hộ Dưỡng hộ ình thường có thể kể đến như sử dụng tấm phủ, dưỡng hộ m i trường nhiệt độ h ng h ình thường Trong

hi đ , gai tốc điều kiện dưỡng hộ có thể kể đến như sử dụng hơi ẩm nóng, dùng

d ng điện hoặc song viba, và có thể kể đến việc sử dụng nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ình thường nhằm gia tốc cường độ tuổi sớm của bê tông

Việc nghiên c u ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến t ng p c lăng

th ng thường đ được một số tác giả thực hiện Ví dụ Salwa Rahman Rasheed [24] thực hiện nghiên c u thực nghiệm bằng cách ngâm mẫu trong nước ở nh ng điều kiện nhiệt độ khác nhau (20oC, 40oC, 60oC và 80oC) trong thời gian 3 giờ rồi tiếp tục dưỡng hộ trong các điều kiện ình thường khác Tác giả chỉ ra rằng cường độ

đạt cao nhất khi mẫu được dưỡng hộ ở nhiệt độ 60oC Ronald [25] thực hiện nghiên

c u thực nghiệm tr n t ng được đúc từ hai loại xi măng hác nhau ơt các nhiệt

độ 10; 23 và 32oC Kết quả cho thấy rằng cường độ tuổi sớm của t ng được đúc

v dưỡng hộ ở nhiệt độ cao hơn mẫu dưỡng hộ ở nhiệt độ thấp Tuy nhiên sau 7

ng y cường độ chịu nén t ng đúc v dưỡng hộ ở nhiệt độ cao hơn lại thấp hơn so với mẫu dưỡng hộ ở nhiệt độ thấp Do đ c thể thấy rằng tùy theo nhiệt độ dưỡng

hộ m l m tăng cường độ sớm của t ng tuy nhi n cường độ lâu dài bê tông có thể giảm

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG

t ng l loại vật liệu được sử dụng rộng r i, được được chế tạo từ các loại vật liệu rời, chất ết d nh, nước v c thể th m phụ gia Đặc t nh quan trọng của t ng l cường độ chịu nén cao hi đạt độ tuổi 28 ng y, sau đ tiếp tục phát triển cường độ về sau

rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cường độ t ng như: th nh phần cấu tạo n n t ng, c ng nghệ chế tạo , ảnh hưởng của tỉ lệ nước/xi măng, nhiệt độ dưỡng hộ t ng,

Tro bay làm phụ gia trong t ng ng y c ng được sử dụng rộng r i; c nhiều loại phụ gia d ng trong t ng với nhiều t nh năng hác nhau

CHƯƠNG 2 TIÊU CHUẨN, VẬT LIỆU THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

2.1 TIÊU CHUẨN

2.1.1 Tiêu chuẩn về vật liệu

Vật liệu đáp ng theo tiêu chuẩn việt nam: TCVN 4506:2012[26]: Nước cho

t ng v v a – y u cầu ỹ thuật, TCVN 7570:2006 [27]: Cốt liệu cho bê tông và

v a – y u cầu ỹ thuật, TCVN 7572:2006 [3]: Cốt liệu cho t ng v v a –

phương pháp thử xác định hối lượng ri ng, hối lượng thể t ch v độ hút nước của

đá gốc v hạt cốt liệu lớn

2.1.2 Tiêu chuẩn về thí nghiệm

Thực hiện các thí nghiệm dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 3105:1993 [1]: Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử; TCVN 3106:1993 [28]: Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt

H m lượng clorua trong cát, t nh theo ion l- tan trong axit, quy định trong Bảng 2.2, TCVN 7570-2006 [27 át c h m lượng ion l- lớn hơn các giá trị quy định ở bảng 2 có thể được sử dụng nếu tổng h m lượng ion l- trong 1m3 bê tông

từ tất cả các nguồn vật liệu chế tạo, h ng vượt quá ,6 g

Bảng 2.2 Hàm lượng ion Cl- trong cát

Loại bê tông H m lượng ion l-, % khối lượng,

có khả năng xảy ra phản ng kiềm - silic nếu biến dạng ở tuổi 6 tháng xác định theo phương pháp thanh v a nhỏ hơn ,1

Thường l cát núi, cát s ng, hoặc cát nh n tạo được nghiền từ đá, sỏi cuội Nhưng nguy n liệu cát phải đáp ng được các y u cầu ỹ thuật như sau: cát sử dụng

l cát th v ch thước hạt tương đối đồng nhất, đường nh hạt n n nhỏ hơn

3 5mm Với một tỷ lệ trộn cát nhất định sẽ giúp cho bê tông được mịn hơn, tăng độ thẩm m Tuyệt đối h ng sử dụng cát iển hay cát nhiễm mặn v v

2.2.2 Đá dăm (cốt liệu lớn)

ốt liệu lớn c thể được cung cấp dưới dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt hoặc các

cỡ hạt ri ng iệt Th nh phần hạt của cốt liệu lớn, iểu thị ằng lượng s t t ch luỹ

tr n các s ng, được quy định trong ảng 2 3, T VN 757 -2006 [27]

100 Lớn hơn 11 đến 13 Lớn hơn 16 đến 2 Lớn hơn 11 đến 13

80 Lớn hơn 13 đến 15 Lớn hơn 2 đến 25 Lớn hơn 13 đến 15

Sỏi v sỏi dăm d ng l m cốt liệu cho t ng các cấp phải c độ nén dập trong

xi lanh ph hợp với y u cầu trong ảng 2 5, T VN 7572-12:2006 [3 Độ hao m n

hi va đập của cốt liệu lớn th nghiệm trong máy Los ngeles, h ng lớn hơn 5 hối lượng H m lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lớn h ng vượt quá 15 đối với

t ng cấp cao hơn 3 v h ng vượt quá 35 đối với cấp 3 v thấp hơn Tạp chất h u cơ trong sỏi xác định theo phương pháp so m u, h ng thẫm hơn m u chuẩn

Bảng 2.5 Yêu cầu về độ nén dập đối với sỏi và sỏi dăm

ấp t ng

Độ nén dập ở trạng thái o ho nước, hối lượng, h ng lớn hơn

h m lượng ion l- trong 1m3 t ng h ng vượt quá 0,6 kg

Đá l một sản phẩm c giá trị há thấp đối với mỗi mỏ hai thác đá nhưng l nguy n liệu phổ iến để sản xuất t ng Đá c ở rất nhiều v ng miền của Việt Nam, đặc iệt l ở nh ng tỉnh c các mỏ hai thác đá x y dựng lớn như H Nam, Ninh Bình, H a ình ,Thanh H a, Lạng Sơn, Đồng Nai, ình Dương, V ng T u,

v.v

2.2.3 Xi măng

L chất ết d nh ch nh trong quá trình đ ng ết sản phẩm Đ y c ng l th nh phần quyết định đến 5 – 70% giá th nh một vi n gạch Việc tối ưu được tỉ lệ pha trộn xi măng sẽ giải quyết được i toán inh tế đối với mỗi nh sản xuất

Áp dụng ti u chuẩn T VN 2682:2 9 [30] ác chỉ ti u chất lượng của xi măng po c lăng được quy định trong ảng 2 6

Bảng 2.6 Các ch tiêu chất lượng của i măng poóc lăng

5 H m lƣợng anhydric sunphuric (SO3 , , h ng lớn hơn 3,5

6 H m lƣợng magie oxit (MgO , , h ng lớn hơn 5,0

Bảng 2.7 o sánh ch tiêu chất lượng của i măng inh nh CB4 với

TCVN

tính

TCVN 6260:2009

Xi măng Kim Đỉnh PCB40

nghiệp hiện nay h nh vì vậy, việc nghi n c u, xử lý, tận dụng tro ay trong các

l nh vực inh tế, ỹ thuật đ v đang được các nh hoa học, c ng nghệ trong v ngo i nước quan t m đặc iệt

- Tro ay d ng cho t ng v v a x y cần đáp ng chỉ ti u chất lượng quy định tại ảng 2 8

Bảng 2.8 Ch tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và vữa ây

2 H m lượng lưu huỳnh, hợp chất lưu huỳnh tính

quy đổi ra SO3, % khối lượng, không lớn hơn

5 H m lượng kiềm có hại (kiềm hòa tan), %

khối lượng, không lớn hơn

10 Hoạt độ phóng xạ tự nhiên Aeff, (Bq/kg)

của tro bay dùng:

- Đối với công trình nhà ở và công cộng, không

- Đối với công trình công nghiệp, đường đ thị

* Khi đốt than Antraxit, có thể sử dụng tro bay với h m lượng mất hi nung tương ng:

- l nh vực c tới 12 ; l nh vực d tới 10 %, theo thỏa thuận hoặc theo kết quả thử nghiệm được chấp nhận

Bảng 2.9 ết quả thí nghiệm tro bay

Hiện nay c rất nhiều phụ gia được lựa chọn để tăng th m t nh chống thấm v một số ti u ch hác cho bê tông Phụ gia phổ iến nhất l tro ay, nhờ v o nguồn cung há dồi d o từ các nh máy nhiệt điện Việc sử dụng phụ gia sẽ tối ưu h a được giá th nh v chi ph sản xuất

2.2.5 Nước

Ti u chuẩn T VN 45 6 : 2 12[26 y u cầu nước trộn t ng, rửa cốt liệu v

ảo dưỡng t ng cần c chất lượng thỏa m n các y u cầu sau: