Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay thay thế một phần xi măng đến các tính chất của bê tông cường độ cao

JOMC 6

ạp hí ật liệ   ựng ập 11 ố 5 1  221

lấp ln vào lỗ rỗng và phản ứng pozzolan của tro bay trong cấu trúc

mẫu bê tông [3]. Tuy nhiên, các nghiên cứu trong nước liên quan đến

sử dụng tro bay từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải để sản xuất bê tông

cường độ cao còn hết sức hạn chế.

Mặt khác, một báo cáo từ Bộ Xây dựng [11] cho biết hiện cả

nước có 25 nhà máy nhiệt điện đốt than đang hoạt động. Mỗi năm, có

khoảng 13 triệu tấn troxỉ được phát phải ra môi trường, trong đó tro

bay chiếm 80 – 85 %. Lượng troxỉ phát thải được phân bố ở cả ba miền

của Việt Nam, tập trung chủ yếu ở khu vực miền Bắc (chiếm 65 %),

trong khi miền Trung và miền Nam chỉ chiếm tương ứng khoảng 23 %

và 12 % tổng lượng troxỉ thải. Trên thực tế, mặc dù nhiều địa phương

đã có nhiều nỗ lực trong đẩy mạnh xử lý, sử dụng tro, xỉ, thạch cao làm

nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng và sử dụng trong các công trình

xây dựng theo Quyết định số 452/QĐTTg nhưng kết quả vẫn chưa đạt

được các mục tiêu như mong đợi. Tính đến cuối năm 2020, tổng lượng

tro, xỉ nhiệt điện đã được tiêu thụ trên cả nước ở khoảng 44,5 triệu

tấn, tương đương với khoảng 42 % tổng trữ lượng tro, xỉ phát thải qua

các năm [11]. Như vậy, có thể thấy trữ lượng tro bay còn tồn đọng lại

rất lớn, cần có các nghiên cứu ứng dụng phù hợp nhằm làm giảm lượng

tro bay tồn đọng này một cách có hiệu quả.

Dựa trên thực trạng trữ lượng tro bay còn tồn đọng và tiềm năng

ứng dụng của nó trong công nghiệp bê tông, nghiên cứu này được đề

xuất thực hiện với các mục tiêu: (1) Tái sử dụng nguồn phụ phẩm tro

bay từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tỉnh Trà Vinh trong sản xuất bê

tông, mang lại hiệu quả nhất định về mặt môi trường tại địa phương;

(2) Chế tạo loại bê tông tro bay có cường độ cao và có thể ứng dụng tốt

trong các hoạt động xây dựng thực tế; (3) Đánh giá được ảnh hưởng

của các hàm lượng khác nhau của tro bay dùng để thay thế một phần

xi măng trong các cấp phối bê tông cường độ cao đến các tính chất của

bê tông như độ sụt, khối lượng thể tích, cường độ chịu nén, độ hút

nước, độ co khô và vận tốc truyền sóng siêu âm. Kết quả nghiên cứu

như một giải pháp có hiệu quả trong xử lý lượng tro bay tồn đọng, tạo

ra loại vật liệu xây dựng có chất lượng, thân thiện hơn với môi trường

và phục vụ tốt cho nhu cầu xây dựng theo định hướng phát triển bền

vững.

 Vật liệu và phương pháp thí nghiệm

2.1. ật liệ  ấp phối

Các vật liệu được sử dụng để chế tạo bê tông cường độ cao trong

nghiên cứu này được thể hiện ở Hình 1, cụ thể gồm: xi măng Nghi Sơn

PC40, tro bay từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1 thuộc tỉnh Trà Vinh,

cát sông, cát nghiền, đá mi, phụ gia siêu dẻo loại  và nước. Khối lượng

riêng, thành phần hóa học của xi măng và tro bay được thể hiện ở Bảng

1. Có thể thấy được khối lượng riêng của tro bay nhỏ hơn so với khối

lượng riêng của xi măng, do đó khi sử dụng tro bay để thay thế một phần

xi măng có thể sẽ làm giảm khối lượng riêng của bê tông. Lưu ý rằng tro

bay được sử dụng trong nghiên cứu là tro bay loại  theo TCVN

10302:2014 [12] với tổng hàm lượng Si2, Al23, và e23 lớn hơn 70 %.

Các tính chất của cát sông, cát nghiền và đá mi được cung cấp ở Bảng 2.

Trong nghiên cứu này, do cát sông có thành phần hạt tương đối mịn

trong khi cát nghiền có thành phần hạt khá thô, do đó cốt liệu nhỏ sẽ

được pha trộn từ 65 % cát sông và 35 % cát nghiền (tỉ lệ được chọn

theo thực nghiệm) với mục đích đạt được đường cong cấp phối hạt

thỏa mãn theo TCVN 7570:2006 [13].

nh  Các loại vật liệu dùng trong nghiên cứu.

ảng 

Các tính chất vật lý và hóa học của xi măng và tro bay.

Loại vật liệu Khối lượng riêng

(g/cm3)

Thành phần hóa học (% theo khối lượng)

Si2 Al23 e23 Mg Ca S3 Khác

Xi măng 3,06 23,5 6,0 3,7 2,0 59,9 0,4 1,1

Tro bay 2,22 59,2 26,7 6,1 0,9 1,1 0,1 3,9

ảng 

Các tính chất của cát sông, cát nghiền và đá mi.

Loại vật liệu Khối lượng riêng (g/cm3) Độ hút nước (%) Mô đun độ lớn Đường kính hạt lớn nhất

(mm)

Cát sông 2,69 1,12 1,58 

Cát nghiền 2,67 1,50 3,10 

Đá mi 2,74 0,60  9,5

ạp hí ật liệ   ựng ập 11 ố 5 1  221

Tác giả liên hệ, email: htphuocctu.edu.vn

Nhận ngày 09/07/2021, giải trình ngày 02/08/2021, chấp nhận đăng 12/10/2021

Ảnh hưởng của hàm lượng to ba tha thế một phần xi măng đến các tính

chất của bê tông cường độ cao

Đoàn Công Chánh guễn Ph huận ần Văn Khánh uỳnh ọng Phước

1Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Trường Đại học Trà Vinh.

2Khoa Công nghệ, Trường Đại học Cần Thơ

TỪ KH

TM TẮT

Bê tông cường độ cao

Tro bay

ộ sụt

Cư

ờng độ chịu nén

ộ co khô

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm mục đích đánh giá khả năng sử dụng nguồn phụ phẩm tro bay từ

nhà máy nhi

ệt điện trong chế tạo bê tông cường độ cao. Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay dùng để

thay

ế một phần xi măng (0 – 50 % với bước tăng 10 %) đến các tính chất kỹ thuật của bê tông cường đ

ộ

cao đã đư

ợc nghiên cứu thông qua hệ thống các thí nghiệm bao gồm: đánh giá độ sụt, khối lượng th

ể

tích, cư

ờng độ chịu nén, độ hút nước, độ co khô và vận tốc truyền sóng siêu âm. Kết quả thí nghiệ

m cho

ấy tính công tác của hỗn hợp bê tông tăng và độ hút nước của mẫu bê tông cũng tăng tương ứng vớ

hàm lư

ợng tro bay trong cấp phối. Trong khi đó, cường độ chịu nén và vận tốc truyền sóng siêu âm giả

khi tăng hàm lư

ợng tro bay thay thế xi măng. Việc thay thế xi măng bằng tro bay mang lại hiệu quả

trong

ệc làm giảm khối lượng thể tích và độ co khô của bê tông. Các mẫu bê tông trong nghiên cứu n

ày có

ất lượng và độ bền tốt với giá trị tốc độ truyền sóng siêu âm ở mức  4570 m/s. Kết quả nghiên cứ

cũng cho th

ấy có thể thay thế đến 40 % xi măng bằng tro bay trong sản xuất bê tông cường độ cao vớ

giá tr

ị cường độ chịu nén ở 28 ngày tuổi ≥ 55 MPa.

KRDS

ABSTRACT

Highstrength concrete

ly ash

orkability

Compressive strength

Drying shrinkage

This study evaluates the possibility o using ly ash, a byproduct o coal thermal poer plants, in the

production o high

strength concrete. The inluence o ly ash as a partial cement substitution (by 0 – 50

ith an interval o 10

%) on the engineering properties o the high

strength concrete as investigated

through a test series o orkability, dry density, compressive strength, ater absorption, drying shrinkage,

and ultrasonic pulse velocity. The experimental results sho that the orkability o resh

concrete mixture

and ater absorption o concrete samples increased as increasing ly ash content in the mixtures.

Meanhile, compressive strength and ultrasonic pulse velocity ere reduced ith increasing ly ash

replacement levels. The replacement o cement ith ly ash as eective in reducing dry density and

drying shrinkage o hardened concrete. The concrete samples produced in this study achieved good quality

and durability ith ultrasonic pulse velocity values o above 4570 m/s. The test results

so reveal that

ly ash could be used to replace up to 40

% o cement in the production o high

strength concrete ith

compressive strength value at 28 days o

≥

55 MPa.

 iới thiệu

Trong những năm qua, đã có rất nhiều kết quả nghiên cứu chỉ ra

rằng tro bay, một loại phụ phẩm chủ yếu của các nhà máy nhiệt điện

than, có tiềm năng tái sử dụng rất lớn do có hàm lượng khoáng cao.

Tro bay là một dạng vật liệu pozzolan được sử dụng rất nhiều trong

lĩnh vực vật liệu xây dựng. Việc ứng dụng tro bay có thể cải thiện được

các tính chất kỹ thuật và độ bền của bê tông như độ thấm ion clorua,

độ biến dạng [1] và vận tốc truyền sóng siêu âm [2]. Thêm vào đó, tro

bay được kết hợp với một số thành phần vật liệu khác như sợi thép,

muội silic, sợi polyplropylene có thể làm tăng cường độ chịu nén,

cường độ chịu uốn và mô đun đàn hồi của bê tông [3–6]. Tại Việt Nam,

loại tro bay có hàm lượng mất khi nung nhỏ hơn 11 % có thể được sử

dụng làm phụ gia khoáng để trộn vào xi măng trong khi các loại tro bay

khác có thể được ứng dụng trong xây dựng đường, trong công nghiệp

sản xuất bê tông, gạch không nung, v.v. Trong đó, ứng dụng tro bay để

sản xuất bê tông nguyên khối chiếm tới 45 % nhu cầu sử dụng tro bay

trong ngành xây dựng [7]. Trong những năm gần đây, đã có một số

nghiên cứu trong nước được thực hiện nhằm khảo sát khả năng ứng

dụng các loại tro bay ở các địa phương khác nhau vào hoạt động xây

dựng: Tiêu biểu như sử dụng tro bay nhiệt điện Phả Lại ở tỉnh Hải

Dương để làm mặt đường ô tô [8], tro bay nhiệt điện Ninh Bình ở tỉnh

Ninh Bình sử dụng để làm chất kết dính chịu nhiệt [9], tro bay nhiệt

điện Duyên Hải ở tỉnh Trà Vinh được sử dụng để gia cố nền [10].

Nguyễn Văn Chính và Đặng Văn Mến [3] cho rằng, với hàm lượng

khoáng cao, tro bay nhiệt điện Duyên Hải rất hữu ích trong việc cải

thiện các tính chất của bê tông. Cụ thể, cường độ chịu nén và cấp chống

thấm của bê tông chứa tro bay được tăng cường thông qua hiệu quả

JOMC 7