Ảnh hưởng của điều kiện thủy hóa đến hệ số thủy hóa và độ bền nén một trục nở hông của xỉ hạt lò cao (GBFS) Formosa Hà Tĩnh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu này đánh giá ảnh h ởng của điều kiện thủy hóa đến sự thay đổi của hệ số thủy hóa (R, %) và sự phát triển độ bền nén một trục nở hông (qu, kN/m2) của xỉ hạt lò cao (GBFS) Formos Hà Tĩnh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của điều kiện thủy hóa đến hệ số thủy hóa và độ bền nén một trục nở hông của xỉ hạt lò cao (GBFS) Formosa Hà Tĩnh

. 191 ẢNH HƢỞNG CỦA IỀU IỆN THỦY HÓA ẾN HỆ SỐ THỦY HÓA VÀ Ộ BỀN NÉN MỘT TRỤC NỞ HÔNG CỦA Ỉ HẠT LÒ CAO (GBFS) FORMOSA HÀ TĨNH Trần Thị Ngọ Quỳnh*, Trần Thanh Nhàn, Dƣơng Trung Quố , Trần u n Thạ h, Trần Thị Phƣơng An, Nguyễn Thị Thanh Nhàn Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế *Tác giả chịu trách nhiệm: ttnquynh@hueuni.edu.vn Tó tắt Nghiên cứu này đánh giá ảnh h ởng của điều kiện thủy h đến s th y đổi của hệ số thủy hóa (R, %) và s phát triển độ bền nén một trục nở hông (qu, kN/m2) của xỉ hạt lò cao (GBFS) Formos Hà Tĩnh. Các mẫu GBFS đ ợc thủy hóa ở ba môi tr ờng khác nhau bao gồm n ớc máy, n ớc biển và dung dịch Ca(OH)2 ở nhiệt độ trong phòng và ngoài trời với thời gian thủy hóa từ đến 500 ngày. Kết quả thí nghiệm cho thấy trong môi tr ờng n ớc máy và n ớc biển, R của mẫu GBFS thủy h tăng đáng kể trong thời gi n đầu và tăng nhẹ khi thời gian thủy hóa tiếp tục tăng, trong khi qu của mẫu GBFS không th y đổi trong tháng đầu nh ng s u đ tăng tuyến tính theo thời gian thủy hóa. Trong môi tr ờng thủy hóa Ca(OH)2, R và qu của mẫu GBFS tăng nh nh và đạt giá trị lớn nhất sau 112 ngày ở điều kiện trong phòng và 84 ngày ở ngoài trời. Sau thời gian này, R và qu của các mẫu thủy hóa trong phòng tăng nhẹ và các mẫu thủy hóa ngoài trời không th y đổi theo thời gian. Kết quả của nghiên cứu này chỉ ra rằng do đ c tính thủy hóa, GBFS Formosa có khả năng đạt đ ợc độ bền nén tăng dần theo thời gi n trong điều kiện ẩm t nhiên mà không cần phụ gia. Từ khóa: x hạt lò cao (GBFS); hệ số thủy hóa; ộ bền nén một trục nở hông; vật liệu xây dựng tái chế. 1. ặt vấn đề Trong những th p kỷ gần đ y, vấn đề phát thải kh nhà k nh, đ c biệt là CO2 đ ợc chứng minh là nguyên nhân chính gây biến đổi khí h u (DCLG, 6), đ y là chủ đề thu hút s chú ý của nhiều nhà nghiên cứu Trong lĩnh v c xây d ng, một vài ý kiến cho rằng môi tr ờng xây d ng là một trong những tác nhân lớn nhất gây biến đổi khí h u toàn cầu li n qu n đến khí thải CO2, tiêu thụ n ớc, chất thải chôn lấp và v t liệu thô đã qu sử dụng (BERR, 2008). Bên cạnh đ , chất thải công nghiệp đ ng trở thành gánh n ng môi tr ờng tại nhiều thành phố lớn của các n ớc phát triển và đ ng phát triển trên thế giới. Với nh n thức về vấn đề môi tr ờng của v t liệu thải công nghiệp, chính phủ các n ớc và nhiều nhà nghiên cứu đã và đ ng cố gắng đổi mới và tăng c ờng các giải pháp thân thiện với môi tr ờng để giảm thiểu tác hại của các v t liệu này. Việc sử dụng các loại chất thải và sản phẩm phụ công nghiệp để thay thế v t liệu t nhiên trong xây d ng cơ sở hạ tầng dân dụng giúp giảm thiểu việc sử dụng v t liệu khai thác và giảm năng l ợng tiêu thụ, giảm chất thải và khí thải nhà k nh r môi tr ờng, h ớng tới phát triển bền vững trong xây d ng. Nhiều nhà nghiên cứu đã và đ ng đánh giá tiềm năng của v t liệu thải và sản phẩm phụ công nghiệp nh xỉ gang, xỉ thép, tro bay (Liu và nnk., 2022; Hoy và nnk., 2016; H inin và nnk , 5; M tsud và nnk 998; Shinoz ki và nnk , 6; L Văn H ng, 6; Trần Th nh Nhàn và nnk , ; Tr n và nnk , ) để thay thế một phần ho c toàn bộ v t liệu truyền thống trong xây d ng. Việt N m đ ng phải đối m t với tình trạng thiếu hụt nguồn v t liệu xây d ng, đ c biệt là cát xây d ng khi mà các nguồn kh i thác cát đ ng ngày càng cạn kiệt. Theo thống kê của Bộ Xây d ng, trong năm 5, nhu cầu sử dụng cát chỉ vào khoảng 92 triệu m3 nh ng năm nhu cầu 3 này là 160 triệu m (Báo điện tử của Bộ Xây d ng, 2022) và không ngừng tăng l n, trong khi l ợng cát khai thác hiện nay chỉ đáp ứng khoảng 50 - 65% làm cho giá thành cát xây d ng tăng liên tục. Nạn khai thác l u và khai thác quá mức nguồn cát lòng sông và th m chí nguồn cát
192 nội đồng đ ng g y r hàng loạt hệ lụy cả về kinh tế, kỹ thu t, môi tr ờng và n ninh Tr ớc th c trạng trên, bên cạnh các qui định và quy hoạch hoạt động kh i thác theo định h ớng tiết kiệm tối đ nguồn cát t nhiên, Chính phủ và đị ph ơng đã và đ ng khuyến khích nghiên cứu sử dụng v t liệu xây d ng nhân tạo, đ c biệt là v t liệu tái chế nhằm bổ sung l ợng thiếu hụt và từng ớc thay thế cát t nhiên trong xây d ng. D án khu liên hợp g ng thép do Công ty TNHH G ng thép H ng Nghiệp Formos Hà Tĩnh (FHS) đầu t c tổng công suất ( gi i đoạn) là 20 triệu tấn/năm n n l ợng xỉ đáy lò thải ra hàng triệu tấn/năm y là nguồn v t liệu rất lớn và nếu đ ợc nghiên cứu, định h ớng sử dụng hợp lý sẽ đáp ứng đáng kể nhu cầu v t liệu xây d ng củ đị ph ơng và v ng l n c n. Hiện n y, l ợng xỉ hạt lò cao củ FHS (l ợng thải năm 8 khoảng 2 triệu tấn) đều đ ợc sử dụng trong công nghiệp sản xuất xi măng (5 xuất khẩu và 50% bán cho các nhà máy sản xuất xi măng trong n ớc). Cát t nhiên với thành phần khoáng v t chủ yếu là thạch anh (SiO2) đã đ ợc chọn lọc và mài tròn t nhiên nên bền với điều kiện ngoại sinh trong khi xỉ hạt lò c o đ ợc làm nguội nhanh từ xỉ lỏng nên thành phần khoáng trên bề m t không bền và dễ bị thủy hóa khi tiếp xúc với môi tr ờng ẩm t nhi n y là điểm khác biệt lớn nhất và cần đ ợc kiểm chứng khi định h ớng sử dụng xỉ hạt lò cao làm v t liệu thay thế cát t nhiên trong xây d ng. Vì v y, nghiên cứu và làm sáng tỏ ảnh h ởng củ đ c tính thủy hóa lên s biến đổi tính chất cơ lý của xỉ là cách tiếp c n phù hợp và là cơ sở định h ớng sử dụng hợp lý và an toàn xỉ hạt lò cao vào xây d ng Hơn nữa, sản phẩm xỉ thải có thành phần, tính chất và chất l ợng phụ thuộc vào thành phần - tỷ lệ nguyên liệu đầu vào và công nghệ - công suất của nhà máy luyện, tuy nhiên các thông số li n qu n đến quy trình luyện và tỷ lệ nguyên liệu đầu vào là bí m t công nghệ n n các đơn vị sản xuất không chia sẻ. Vì v y, nghiên cứu tr c tiếp trên sản phẩm xỉ là yêu cầu bắt buộc trong định h ớng sử dụng loại v t liệu này vào xây d ng (trong khi ph ơng pháp t ơng t về tính chất cơ lý c thể áp dụng cho cát t nhiên có thành phần cỡ hạt và độ ch t t ơng đối giống nhau). Hiện nay, sản phẩm xỉ hạt lò cao củ Công ty FHS đã đ ợc Viện năng suất chất l ợng Deming chứng nh n phù hợp với Quy chuẩn quốc gia Việt Nam QCVN 16:2014/BXD. Tuy nhiên, theo yêu cầu của Bộ Xây d ng (công văn 4 /BXD-VLXD), sản phẩm xỉ của FHS phải đáp ứng các tiêu chuẩn theo Chỉ dẫn kỹ thu t của Bộ Xây d ng (Quyết định 43 /Q -BXD) và phải đ ợc Sở Xây d ng Hà Tĩnh chứng nh n hợp chuẩn tr ớc khi đ ợc phép sử dụng làm v t liệu xây d ng và cốt liệu nền móng công trình xây d ng. Do sản phẩm xỉ hạt lò cao của FHS ch đ ợc sử dụng trong nghiên cứu phục vụ xây d ng Chỉ dẫn kỹ thu t 430 của Bô Xây d ng, vì v y, nghiên cứu này đ ợc th c hiện để góp phần cung cấp cơ sở dữ liệu th c nghiệm mới và chuyên sâu về sản phẩm xỉ hạt lò cao sản xuất tại Việt Nam. 2. Vật iệu và phƣơng ph p nghiên ứu 2.1. Vật liệu và điều kiện thủy hóa Hn P ơ k ô và bảo quản mẫu GBFS sau khi thu thập.
. 193 V t liệu sử dụng cho nghiên cứu này là xỉ hạt lò cao (GBFS) của Nhà máy sản xuất gang thép Formos Hà Tĩnh (FHS) GBFS đ ợc thu th p đợt cách nhau 9 tháng từ ãi l u của FHS nhằm đảm bảo mẫu thu th p đ ợc sản xuất từ các mẻ khác nhau. Mẫu sau khi thu th p đ ợc phơi khô gi đến trạng thái khô hoàn toàn (w = ) và đ ợc bảo quản bằng bao cách ẩm trong phòng thí nghiệm (Hình 1). Công tác thu th p mẫu đ ợc tham khảo các yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN 2683:2012 và Nh t Bản (Coastal Development Institute of Technology, 2007; JGS., 2000). Kết quả thí nghiệm thành phần cỡ hạt và tính chất v t lý của mẫu GBFS đ ợc thể hiện trong Hình 2 và Bảng 1. Mẫu thí nghiệm trong nghiên cứu này sử dụng độ ch t t ơng đối Dr = 80% (ranh giới giữa kết cấu ch t vừa và ch t) là kết cấu phổ biến và ổn định củ đất loại cát trong điều kiện đắp nền và san lấp có tác dụng l c đầm. Mẫu đ ợc chế bị trong khuôn c đ ờng kính 50 mm và chiều cao 100 mm, kết cấu và thành phần cỡ hạt của mẫu phải đồng nhất từ đáy l n đỉnh mẫu với độ ch t t ơng ứng là 80%. Mẫu sau khi chế bị đ ợc bảo quản và nhẹ nhàng đ vào nh thủy hóa đã đ ợc đánh dấu, s u đ mẫu đ ợc t p hợp đến vị trí thủy hóa trong phòng và ngoài trời cho đến khi đủ thời gian thủy hóa thiết kế. Bảng 1. Tính chất vật lý của GBFS Formosa Tính chất GBFS Formosa Khối l ợng riêng s (g/cm ) 3 2,790 Hệ số r ng lớn nhất emax 1,398 Hệ số r ng nhỏ nhất emin 0,881 Hệ số thấm k10-4 (m/s) khi Dr = 80% 28,6 L ợng mất khi nung IL, % 0.1495 Hệ số thủy h n đầu Ro, % 0.7487 100 Mẫu đợt 1 Phần tram khối lượng hạt qua rây (%) Mẫu đợt 2 0 0.01 0.1 1 10 Cỡ hạt (mm) Hình 2. Kết quả thí nghiệm thành phần cỡ hạt của mẫu G FS đợt và đợt 2. ể đáp ứng 2 yêu cầu: (1) gần giống với điều kiện làm việc th c tế khi GBFS Formos đ ợc sử dụng trong xây d ng và ( ) c độ pH (kiềm) khác nhau nhằm kiểm chứng tốc độ thủy hóa của GBFS trong các môi tr ờng xây d ng khác nh u, n ớc máy (gần giống với n ớc ngầm và n ớc sử dụng trong xây d ng), n ớc biển (n ớc chứa nhiều muối và trong định h ớng sử dụng làm v t liệu xây d ng công trình biển) và n ớc vôi trong Ca(OH)2 đ ợc thiết kế làm môi tr ờng thủy hóa GBFS. ối với m i môi tr ờng thủy h , GBFS đ ợc thủy hóa trong phòng thí nghiệm và ngoài trời (t ơng ứng với điều kiện làm việc n d ới và trên m t đất) (Bảng 2). Kế hoạch thủy hóa mẫu GBFS cho từng điều kiện thủy hóa với khoảng thời gian thủy hóa là T = 0, 3, 7, 14, 28, 56, 84, 112, 140, 168, 224, 280, 390 và 500 ngày. Khu v c thủy hóa trong phòng và ngoài trời đảm bảo mẫu GBFS không bị tác động trong suốt thời gian thủy hóa. Khu v c thủy hóa ngoài trời đ ợc chọn là m t bằng s n th ợng để nh n đ ợc nhiệt l ợng m t trời lớn nhất.
194 Bản 2 Đ ều kiện thủy óa được thiết kế cho thủy hóa GBFS iều kiện thủy hóa N ớc máy N ớc biển N ớc Ca(OH)2 Tên mẫu Trong phòng Ngoài trời Trong phòng Ngoài trời Trong phòng Ngoài trời NP NT BP BT CaP CaT N ớc máy đ ợc lấy từ vòi n ớc sinh hoạt tại phòng thí nghiệm ịa kỹ thu t, Tr ờng ại học Khoa học - ại học Huế N ớc biển đ ợc lấy tại khu v c bãi biển Thu n An, tỉnh Thừa Thiên Huế, thời điểm đ ợc chọn lấy n ớc biển là sau thời gian khô hạn kéo dài và cách xa cửa sông để đảm bảo độ m n củ n ớc biển N ớc Ca(OH)2 đ ợc chuẩn bị bằng cách hòa bột Ca(OH)2 với n ớc cất theo tỷ lệ 1,6 g bột Ca(OH)2 cho l t n ớc (Matsuda và nnk., 1998; 2000; 2003; 2008; 2012; 2015; Matsuda và Nhan, 2016; Shinozaki và nnk., 2006; Kikuchi và Takahashi, 1998). Sau khi trộn, dung dịch đ ợc bảo quản trong bình kín ít nhất 1 tuần tr ớc khi sử dụng cho thí nghiệm thủy h N ớc máy, n ớc biển và dung dịch Ca(OH)2 đ ợc đ vào bình thủy h để chuẩn bị cho quá trình thủy hóa GBFS. Bình thủy hóa phải đảm bảo 2 yêu cầu là bền với điều kiện ngoài trời trong suốt thời gian thí nghiệm và thể tích phù hợp để mẫu ng p hoàn toàn trong n ớc thủy hóa theo tỷ lệ pha rắn và pha lỏng đã chọn. 2.2. Phƣơng ph p x định hệ số thủy hóa Tr n cơ sở h n hợp củ xit S licylic, Aceton và Meth nol c đ c tính chỉ hòa tan hợp chất thủy hóa của GBFS, Kondo và Ohsawa (1969) đã x y d ng ph ơng pháp th nghiệm xác định tốc độ phản ứng thủy hóa cho GBFS Theo ph ơng pháp này, tốc độ phản ứng thủy hóa củ GBFS đ ợc thể hiện bằng hệ số phản ứng thủy hóa (R, %), là tỷ số giữa khối l ợng của hợp chất thủy hóa hình thành từ quá trình thủy hóa của GBFS với tổng khối l ợng của GBFS và hợp chất thủy hóa. Quy trình thí nghiệm thủy hóa nh s u: C n mẫu ch nh xác đến 1,000 g ± 0,0020 g mẫu trên giấy c n và đ vào nh t m giác c nắp Ph và đ hợp chất gồm 5 g axit Salicylic, 70 mL Aceton và 30 mL Meth nol vào nh t m giác đã đ ng GBFS Formosa. Tiến hành khuấy mẫu GBFS và hợp chất tối thiểu 1 giờ và s u đ ảo l u s u khuấy ít nhất 24 giờ tr ớc khi tách chân không bằng giấy lọc định l ợng không tro c k ch th ớc l lọc 1 µm. Mẫu GBFS và giấy lọc sau tách đ ợc sấy khô và nung ở nhiệt độ 850 C trong thời gian 1 giờ. Cuối c ng c n xác định khối l ợng (chính xác 0,0000 g) mẫu GBFS Formosa sau khi nung. Từ kết quả thí nghiệm theo quy trình mô tả ở trên, hệ số phản ứng thủy hóa (gọi tắt là hệ số thủy hóa) đ ợc tính theo công thức (1) và (2) nh s u: (1) ( ) R = 100 - Ri (2) Trong đ : Ri (%) là hệ số không thủy hóa, mh (g) là khối l ợng GBFS sau khi nung, md (g) khối l ợng GBFS tr ớc khi đ vào nh t m giác, IL ( ) là l ợng mất khi nung của GBFS và R (%) hệ số thủy hóa của GBFS. Hệ số thủy hóa của mẫu GBFS sau thí nghiệm (R) phải trừ đi hệ số thủy h n đầu Ro do mẫu bị thủy h trong điều kiện bảo quản tại nơi sản xuất tr ớc khi đ ợc thu th p cho nghiên cứu này. Kết quả thí nghiệm và tính toán cho thấy R th y đổi từ ,7 66 đến 0,7908%, trung bình R = 0,7487%. 2.3. Phƣơng ph p x định độ bền nén một trục nở hông S u khi đủ thời gian thủy hóa, mẫu thủy hóa GBFS trong phòng và ngoài trời đ ợc đ về vị trí thí nghiệm và ổn định nhiệt độ tr ớc khi mở mẫu. Tiếp theo, mẫu đ ợc đ r khỏi bình thủy h để phục vụ cho thí nghiệm nén một trục nở hông theo sơ đồ điều khiển độ biến dạng (strain- controlled) với tốc độ 1%/phút theo tiêu chuẩn JIS A1216 (Coastal Development Institute of Technology, 2007; JGS., 2000; Matsuda và nnk., 1998; 2000; 2003; 2008; 2012; 2015; Matsuda và Nhan, 2016; Kikuchi và Takahashi, 1998).
. 195 3. ết quả và thảo uận 3.1. Tố độ thủy hóa của GBFS For osa trong i trƣờng thủy hóa khác nhau Tốc độ thủy hóa củ GBFS Formos trong các môi tr ờng thủy h khác nh u đ ợc thể hiện bằng hệ số thủy hóa R (%) (Hình 3, 4 và 5). Kết quả cho thấy, hệ số thủy hóa của mẫu trong 4 điều kiện thủy h NP, NT, BP, BT tăng li n tục theo thời gian thủy hóa (T, ngày) ối với môi tr ờng thủy hóa trung tính và kiềm nhẹ nh n ớc máy và n ớc biển, hệ số thủy hóa của GBFS Formos tăng gần nh tuyến tính với thời gian thủy hóa và có tốc độ thủy h nh nh hơn trong thời gi n đầu nh ng khi thời gian thủy hóa càng lâu thì tốc độ thủy hóa ch m dần (Hình 3 và 4). ối với môi tr ờng n ớc máy, hệ số thủy hóa của mẫu trong phòng và ngoài trời hầu nh ằng nh u, trong khi đối với n ớc biển thì hệ số thủy hóa của mẫu ngoài trời lớn hơn mẫu trong phòng nh ng không đáng kể. ối với môi tr ờng thủy h c độ pH lớn nh n ớc Ca(OH)2 (pH  12), tốc độ thủy hóa và ảnh h ởng của nhiệt độ lên tốc độ thủy h th y đổi rõ rệt (Hình 5). Ở điều kiện trong phòng (mẫu CaP), hệ số thủy hóa của mẫu GBFS tăng nh nh trong thời gian thủy hóa T ≤ ngày và giảm dần khi T > ngày ối với điều kiện ngoài trời (mẫu CaT), hệ số thủy hóa của mẫu GBFS tăng nh nh khi T ≤ 84 ngày và hầu nh không tăng khi T > 84 ngày iều này cho thấy, với môi tr ờng thủy hóa kiềm cao sẽ giúp kích hoạt và làm tăng tốc độ thủy hóa của GBFS trong thời gian ngắn hơn Do điều kiện thủy hóa trong nghiên cứu này là hệ k n (không tr o đổi) nên môi tr ờng thủy hóa dễ đạt trạng thái bão hòa và do đ sẽ làm giảm tốc độ thủy hóa theo thời gian. Tuy nhiên với điều kiện mở ngoài th c tế (khi làm nền đắp, v t liệu cải tạo nền, c n ớc ngầm l u thông và di chuyển) thì thời gi n tăng l n của hệ số thủy hóa kéo dài hơn và do đ ảnh h ởng tốt đến s gi tăng c ờng độ chịu tải c ng nh công năng của GBFS và sản phẩm, cấu kiện chế tạo từ GBFS Formosa. 10.0 10.0 Nước máy, trong phòng (Mẫu NP) Nước máy, ngoài trời (Mẫu NT) 8.0 8.0 Hệ số thuỷ hoá R (%) Hệ số thuỷ hoá R (%) 6.0 6.0 4.0 4.0 2.0 2.0 Nước biển, trong phòng (Mẫu BP) Nước biển, ngoài trời (Mẫu BT) 0.0 0.0 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 Thời gian thuỷ hoá T (ngày) Thời gian thuỷ hoá T (ngày) Hình 3. Hệ số thủy hóa (R, %) của GBFS Hình 4. Hệ số thủy hóa (R, %) của GBFS Formosa tron mô trườn nước máy. Formosa tron mô trườn nước biển. 10.0 Nước Ca(OH)2 , trong phòng (Mẫu CaP) Nước Ca(OH)2 , ngoài trời (Mẫu CaT) 8.0 Hệ số thuỷ hoá R (%) 6.0 4.0 2.0 0.0 0 100 200 300 400 500 Thời gian thuỷ hoá T (ngày) Hình 5. Hệ số thủy hóa (R, %) của G FS Formosa tron mô trườn nước Ca(OH)2
196 3.2. ộ bền nén của mẫu GBFS Formosa sau thủy hóa 1500 1500 NP BP Độ bền nén một trục nở hông Độ bền nén một trục nở hông NT BT 1000 1000 qu (kN/m2) qu (kN/m2) 500 500 0 0 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 Thời gian thuỷ hoá T (ngày) Thời gian thuỷ hoá T (ngày) H n 6 Độ bền nén (qu, kN/m2) của GBFS Hình 7. Độ bền nén (qu, kN/m2) của GBFS Formosa thủy óa tron nước máy. Formosa thủy hóa tron nước biển. Kết quả thí nghiệm xác định độ bền nén một trục nở hông (qu, kN/m2) của mẫu GBFS Formosa thủy h trong n ớc máy, n ớc biển và n ớc Ca(OH)2 đ ợc thể hiện trong Hình 6, 7 và 8. Kết quả thí nghiệm cho thấy, khi thời gian thủy hóa nhỏ hơn tháng (T ≤ 56 ngày), mẫu GBFS thủy hóa trong n ớc máy và n ớc biển hầu nh ch h nh thành c ờng độ nh ng s u đ (T > 56 ngày), độ bền nén của mẫu GBFS tăng đáng kể và tuyến tính theo thời gi n t ơng t nh tốc độ thủy hóa (Hình 3 và 4), không có s khác biệt đáng kể giữ độ bền nén của mẫu GBFS thủy hóa ở điều kiện trong phòng và ngoài trời. ối với môi tr ờng thủy h là n ớc Ca(OH)2 (Hình 8), độ bền nén của GBFS Formosa và ảnh h ởng củ điều kiện trong phòng và ngoài trời l n độ bền nén th y đổi rõ rệt ộ bền nén của mẫu C P và C T h nh thành và tăng nh nh ng y khi mẫu bị thủy h và đạt giá trị c c đại ở thời gian thủy hóa lần l ợt là T = 112 ngày và T = 84 ngày. Khi thời gian thủy h l u hơn, độ bền nén của GBFS Formosa hầu nh không th y đổi. 1500 CaP Độ bền nén một trục nở hông CaT 1000 qu (kN/m2) 500 0 0 100 200 300 400 500 Thời gian thuỷ hoá T (ngày) Hình 8. Độ bền nén (qu, kN/m2) của GBFS Formosa thủy hóa tron nước Ca(OH)2. 3.3. Ảnh hƣởng của điều kiện thủy hóa ên độ bền nén của GBFS Formosa Nhằm đánh giá ảnh h ởng củ điều kiện thủy hóa l n độ bền nén của GBFS Formosa, kết quả thí nghiệm từ Hình 6, 7 và 8 đ ợc tổng hợp và trình bày trong Hình 9. Có thể thấy rằng, thời gian T = 56 ngày (khoảng 2 tháng) là thời gian tối thiểu để GBFS h nh thành độ bền trong môi tr ờng n ớc máy và n ớc biển và s u đ , độ bền nén của mẫu GBFS tăng li n tục theo thời gian thủy hóa. Nhìn chung, không có s khác biệt về độ bền nén của GBFS Formosa thủy hóa trong h i môi tr ờng này và ảnh h ởng củ điều kiện trong phòng và ngoài trời là không đáng kể. Cá
. 197 biệt tại thời gian thủy hóa 500 ngày mẫu NP c độ bền nén v ợt trội với qu  1300 kN/m2 trong khi các mẫu còn lại (NT, BP và BT) đạt qu từ 900 kN/m2 đến 1050 kN/m2 Ng ợc lại, độ bền của GBFS Formos h nh thành và tăng nh nh ng y s u khi thủy h trong n ớc Ca(OH)2 nh ng thời gi n tăng độ bền chỉ kéo dài từ 84 đến 112 ngày với độ bền nén lớn nhất khoảng qu  350 kN/m2 và qu  600 kN/m2 lần l ợt cho mẫu CaT và CaP. Sau khoảng thời gi n này, độ bền nén của mẫu CaT và CaP hầu nh không tăng 1500 NP NT BP Độ bền nén một trục nở hông BT CaP CaT 1000 qu (kN/m2) 500 0 0 100 200 300 400 500 Thời gian thuỷ hoá T (ngày) Hình 9. Độ bền nén (qu, kN/m2) của GBFS Formosa thủy hóa trong các đ ều kiện khác nhau. 4. ết uận Nghiên cứu này đánh giá ảnh h ởng củ môi tr ờng thủy h l n độ bền nén một trục nở hông của xỉ hạt lò c o (GBFS) Formos Hà Tĩnh Mẫu GBFS với độ ch t 8 đ ợc thủy hóa trong 3 môi tr ờng khác nhau bao gồm n ớc máy, n ớc biển và n ớc Ca(OH)2 với điều kiện thủy hóa trong phòng và ngoài trời. Tốc độ thủy h và độ bền nén của mẫu GBFS sau thủy hóa đ ợc đánh giá ở các mốc thời gian là 0, 3, 7, 14, 28, 56, 84, 112, 140, 168, 224, 280, 390 và 5 ngày S u đ y là những kết lu n thu đ ợc từ nghiên cứu này: 1. Trong môi tr ờng thủy hóa trung tính và kiềm nhẹ nh n ớc máy (NP và NT) và n ớc biển (BP và BT), hệ số thủy hóa của mẫu GBFS tăng li n tục theo thời gian thủy hóa (T, ngày), chứng tỏ rằng tốc độ thủy hóa của mẫu GBFS tuyến tính theo thời gian thủy hóa. Trong đ , tốc độ thủy h tăng nh nh trong thời gi n đầu và s u đ giảm dần theo thời gi n ối với môi tr ờng thủy hóa Ca(OH)2 c độ pH cao, mẫu GBFS thủy hóa trong phòng (CaP) có tốc độ thủy h tăng nh nh trong thời gian thủy hóa T ≤ ngày và giảm dần khi T > 112 ngày, trong khi đ mẫu GBFS thủy hóa ngoài trời (CaT) có tốc độ thủy h tăng nh nh khi T ≤ 84 ngày và hầu nh không tăng khi T > 84 ngày. 2. Do đ c tính thủy h , GBFS Formos c độ bền nén tăng dần theo thời gian trong môi tr ờng ẩm t nhiên mà không cần phụ gi Trong môi tr ờng n ớc máy và n ớc biển, độ bền nén của GBFS Formosa bắt đầu tăng s u 56 ngày và c thể đạt  1.300 kN/m2 sau 500 ngày thủy h Trong môi tr ờng kiềm cao (pH  ) nh n ớc vôi trong Ca(OH)2 và hệ kín (không trao đổi chất), độ bền nén của xỉ tăng ng y khi thủy h và đạt từ 350 kN/m2 đến 600 kN/m2 sau 84 ngày và ngày cho điều kiện ngoài trời và trong phòng. Tài iệu tha khảo Báo điện tử của Bộ Xây d ng, 2022. Th c trạng cát xây d ng: Khi cầu v ợt xa cung. https://baoxaydung.com.vn/thuc-trang-cat-xay-dung-khi-cau-vuot-xa-cung-343170.html. BERR. 2008. Strategy for sustainable construction. London: Department for Business, Enterprise and Regulatory Reform, HM Government. Bộ Khoa học và Công nghệ, 2012. TCVN 683: , ất xây d ng - Lấy mẫu, bao gói, v n chuyển và bảo quản mẫu. Hà Nội.
198 Bộ Khoa học và Công nghệ, 2012. TCVN 4195:2012, ất xây d ng - Ph ơng pháp xác định khối l ợng riêng trong phòng thí nghiệm. Hà Nội. Coastal Development Institute of Technology, 2007. Technical manual for the use of granulated slag for ports, harbors and airports. Tokyo, Japan. DCLG., 2006. Builidng A greener future: Towards Zero Carbon Development. Department for Communities and Local Government. Hainin, R., M.A. Aziz, Z. Ali, R.P. Jaya, M.M. El-Sergany, and H. Yaacob. 2015. Steel Slag as A Road Construction Material. Hoy, M., S. Horpibulsuk, and A. Arulrajah., 2016. Strength development of Recycled Asphalt Pavement - Fly ash geopolymer as a road construction material. Construction and Building Materials, 117: p. 209-219. Japanese Geotechnical Society (JGS), 2000. Soil test procedure and explanation. Tokyo. Kikuchi, Y. and K. Takahashi, 1998. Change of mechanical characteristics of granulated blast furnace slag according to age. Technical note of the port and harbor research institute, Ministry of Transport. Kondo, R. and S. Ohsawa, 1969. Studies on a method to determine the amount of granulated blast furnace slag and the rate of hydration of slag in cements. Ceramics Association Journal, 77: p. 39-46 L Văn H ng, 6 Current situation of the regulations and standards respect to slag application in Vietnam. Conference on Application of Iron/Steel Slag in Construction Industry for Sustainable Development, Hanoi, p. 41-52. Liu, J., J. Xu, Q. Liu, S. Wang, and B. Yu, 2022. Steel Slag for Roadway Construction: A Review of Material Characteristics and Application Mechanisms. Journal of Materials in Civil Engineering, 34(6). Matsuda, H., N. Kitayama, Y. Ando, and Y. Nakano, 1998. Effective utilization of granulated blast furnace slag in geotechnical engineering. Ground Engineering, 16: p. 33-40. Shinozaki, H., H. Matsuda, E. Sasaki, K. Ono, M. Suzuki, and M. Nakagawa, 2006. Hardening property of granulated blast furnace slag and its application to soil improvement. Journal of JSCE, Division C, 62(4): p. 858- 869. Matsuda, H., T. Koreishi, N. Kitayama, Y. Ando, and Y. Nakano, 2000. Engineering properties of granulated blast furnace slag. Coastal Geotechnical Engineering in Practice (IS-Yokohama 2000), p. 663-668. Matsuda, H., N. Ohira, K. Takamiya, H. Shinozaki, N. Kitayama, and M. Murakami, 2003. Application of granulated blast furnace slag to light weight embankment. Proc. of the International Conference Organized by British Geotechnical Association, p. 603-611. Matsuda, H., H. Shinozaki, R. Ishikura, and N. Kitayama, 2008. Application of granulated blast furnace slag to the earthquake resistant earth structure as a geomaterial. Proceedings of the 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, p. 12-17. Matsuda, H., R. Ishikura, M. Wada, N. Kitayama, W. Baek, and N. Tani, 2012. Aging effect on the physical and mechanical properties of granulated blast furnace slag as lightweight banking. Japanese Geotechnical Journal, 7: p. 339-349. Matsuda, H., H. Hara, N. Igawa, and S. Nakamura, 2015. Evaluation of self-restoration characteristics of GBFS by using hydration reaction. The 15th Asian regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Fukuoka, (Paper No. JPN-113.). Matsuda, H. and T.T. Nhan, 2016. Shear strength and permeability of granulated blast furnace slag mixed with marine sand from low to high mixing ratio. 2nd International Conference on Geological and Geotechnical Engineering in Response to Climate Change and Sustainable Development of Infrastructure, Hanoi, p. 63-70. Tran, N.Q., M. Hoy, A. Suddeepong, S. Horpibulsuk, K. Kantathum, and A. Arulrajah, 2022. Improved mechanical and microstructure of cement-stabilized lateritic soil using recycled materials replacement and natural rubber latex for pavement applications. Construction and Building Materials, 347. Trần Thanh Nhàn, Trần Xuân Thạch, Nguyễn ại Vi n, Qu ng Thi n, D ơng Trung Quốc, and D ơng Ph ớc Huy, 2020. Xỉ gang và xỉ thép: Tổng quan về nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới phục vụ định h ớng ở Việt Nam. Kỷ yếu Hội nghị khoa học Trái ất, Mỏ Môi trường phát triển bền vững l n th III, Hà Nội, p. 231-240.
. 199 Effect of hydration conditions on the hydration reaction ratio and unconfined compressive strength of formosa Ha Tinh granulated blast furnace slag Tran Thi Ngoc Quynh*, Tran Thanh Nhan, Duong Trung Quoc, Tran Xuan Thach, Tran Thi Phuong An, Nguyen Thi Thanh Nhan University of Sciences, Hue University *Corresponding author: ttnquynh@hueuni.edu.vn Abstract This study investigated the influence of the hydration conditions on the variation of hydration reaction ratio (R, %) and the development of unconfined compressive strength (qu, kN/m2) of Formosa Ha Tinh granular blast furnace slag (GBFS). GBFS samples were cured in three different hydration conditions including tap water, seawater, and Ca(OH)2 solution at the air-temperature of indoor and outdoor rooms over hydration time from 0 to 500 days. Experimental results show that in tap water and seawater, the R of GBFS samples significantly increased at the beginning and slightly increased as the hydration time increased, while the qu of GBFS samples did not change in the first 2 months but then linearly increased with hydration time. For Ca(OH)2 condition, R and qu of GBFS samples rapidly increased and reached maximum values at 112 days and 84 days for indoor and outdoor conditions, respectively. After maximum values, R and qu of indoor-hydrated samples slightly increased and outdoor-hydrated samples unchanged with time. The results of this study indicate that due to the hydration property, Formosa GBFS is capable of achieving increased compressive strength over time in natural moist conditions without additives. Keywords: Granulated blast furnace slag (GBFS); Hydration reaction ratio; Unconfined compressive strength; Recycled construction materials.