Bài viết này sẽ giới thiệu tóm tắt kết quả nghiên cứu của Th.S Ngọ Văn Toàn - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng về việc sử dụng phụ gia siêu dẻo trên cơ sở Naphthalene và tro trấu để chế tạo bê tông cùng những ảnh hưởng của 2 loại phụ gia này đến độ dẻo tiêu chuẩn và thời gian đông kết của hồ xi măng, vữa.
>> Sử dụng tro trấu và tro bay thay thế xi măng trong chế tạo bê tông chất lượng siêu cao
Theo đánh giá của tác giả, trong tro trấu có một hàm lượng SiO2 rất cao (86,9 – 97,3%), tương đương hàm lượng SiO2 trong muội ôxyt silic. Khi đốt trấu trong những điều kiện thích hợp sẽ thu được tro trấu có độ xốp rất lớn và chứa chủ yếu là ôxyt SiO2 dưới dạng vô định hình, do các hạt tro có cấu trúc rỗng, tỷ diện tích bề mặt lớn và hàm lượng SiO2 vô định hình cao nên tro trấu có độ hoạt tính puzơlan rất cao. Trong bảng phân loại các chất thải có hoạt tính puzơlan của cơ quan xi măng và bê tông Châu Âu RILEM thì tro trấu được liệt vào loại vật liệu có hoạt tính cao tương đương muội ôxyt silic. Khác với muội ôxyt silic, lượng SiO2 trong tro trấu có thể tái hồi vì hàng năm một lượng trấu khác lại được sản xuất ra. Do đó có thể nói nguồn nguyên liệu để sản xuất tro trấu làm phụ gia cho bê tông chất lượng cao hầu như không cạn kiệt. Sự phát triển lâu bền “bảo vệ môi trường và nguồn tài nguyên thiên nhiên’’ là một vấn đề cấp thiết hiện nay của nhân loại. Tận dụng trấu, một phế thải nông nghiệp có khối lượng rất lớn, để làm nguyên liệu chế tạo bê tông chính là công nghệ theo hướng phát triển lâu bền và đem hiệu quả kinh tế cao.
Bê tông chất lượng cao được sản xuất với tỷ lệ N/X<0,4, thấp hơn so với bê tông thông dụng. Trong công nghệ bê tông, để chế tạo hỗn hợp bê tông có tỷ lệ N/X thấp mà vẫn đảm bảo cho hỗn hợp bê tông có độ lưu động cao thì biện pháp bắt buộc là sử dụng các loại phụ gia siêu dẻo.
Mặt khác, để giảm lượng dùng xi măng và đặc biệt là nhằm cải thiện một số tính chất khác của hỗn hợp bê tông và bê tông khi chế tạo bê tông chất lượng cao ngoài xi măng, nước, cốt liệu, phụ gia siêu dẻo người ta còn sử dụng thêm một thành phần khác là các loại phụ gia khoáng có hoạt tính cao.
Do vậy, theo tác giả, việc nghiên cứu sử dụng tro trấu kết hợp với phụ gia siêu dẻo để chế tạo bê tông chất lượng cao có ý nghĩa thực tiễn lớn đối với Việt Nam.
![]()
Theo đánh giá của tác giả, trong tro trấu có một hàm lượng SiO2 rất cao (86,9 – 97,3%), tương đương hàm lượng SiO2 trong muội ôxyt silic. Khi đốt trấu trong những điều kiện thích hợp sẽ thu được tro trấu có độ xốp rất lớn và chứa chủ yếu là ôxyt SiO2 dưới dạng vô định hình, do các hạt tro có cấu trúc rỗng, tỷ diện tích bề mặt lớn và hàm lượng SiO2 vô định hình cao nên tro trấu có độ hoạt tính puzơlan rất cao. Trong bảng phân loại các chất thải có hoạt tính puzơlan của cơ quan xi măng và bê tông Châu Âu RILEM thì tro trấu được liệt vào loại vật liệu có hoạt tính cao tương đương muội ôxyt silic. Khác với muội ôxyt silic, lượng SiO2 trong tro trấu có thể tái hồi vì hàng năm một lượng trấu khác lại được sản xuất ra. Do đó có thể nói nguồn nguyên liệu để sản xuất tro trấu làm phụ gia cho bê tông chất lượng cao hầu như không cạn kiệt. Sự phát triển lâu bền “bảo vệ môi trường và nguồn tài nguyên thiên nhiên’’ là một vấn đề cấp thiết hiện nay của nhân loại. Tận dụng trấu, một phế thải nông nghiệp có khối lượng rất lớn, để làm nguyên liệu chế tạo bê tông chính là công nghệ theo hướng phát triển lâu bền và đem hiệu quả kinh tế cao.
Bê tông chất lượng cao được sản xuất với tỷ lệ N/X<0,4, thấp hơn so với bê tông thông dụng. Trong công nghệ bê tông, để chế tạo hỗn hợp bê tông có tỷ lệ N/X thấp mà vẫn đảm bảo cho hỗn hợp bê tông có độ lưu động cao thì biện pháp bắt buộc là sử dụng các loại phụ gia siêu dẻo.
Mặt khác, để giảm lượng dùng xi măng và đặc biệt là nhằm cải thiện một số tính chất khác của hỗn hợp bê tông và bê tông khi chế tạo bê tông chất lượng cao ngoài xi măng, nước, cốt liệu, phụ gia siêu dẻo người ta còn sử dụng thêm một thành phần khác là các loại phụ gia khoáng có hoạt tính cao.
Do vậy, theo tác giả, việc nghiên cứu sử dụng tro trấu kết hợp với phụ gia siêu dẻo để chế tạo bê tông chất lượng cao có ý nghĩa thực tiễn lớn đối với Việt Nam.
Bằng các phương pháp nghiên cứu: sử dụng các phương pháp thí nghiệm cơ lý của hồ, vữa và bê tông theo TCVN, 14TCN 65-2002; các chỉ tiêu về khối lượng riêng ở trạng thái bảo hòa bên trong, khô bề mặt, độ hút nước của cát và đá dăm được xác định theo các tiêu chuẩn của Mỹ như ASTM C128-97 và C127-88;
Cùng một số phương pháp nghiên cứu phi tiêu chuẩn như:
- Phương pháp phân tích thành phần hạt bằng thiết bị Lazer để xác định độ mịn của xi măng và tro trấu;
- Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen để xác định mức độ kết tinh của tro trấu;
- Phương pháp đo hệ số thấm nước của bê tông.
Và dựa trên các kết quả nghiên cứu, tác giả đã đưa ra một số kết luận như sau:
Đối với hồ xi măng:
Do cấu trúc xốp và tỷ diện tích bề mặt lớn của các hạt, tro trấu làm tăng độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng khi sử dụng làm phụ gia khoáng hoạt tính trong xi măng. Lượng dùng phụ gia đưa vào càng nhiều, độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng càng tăng, nhất là khi hàm lượng tro trấu trên 40%.
Tro trấu rút ngắn thời gian bắt đầu đông kết và kéo dài thời gian đông kết của hồ xi măng. Nhưng hàm lượng tro trấu đến 60% xi măng tro trấu vẫn đạt các yêu cầu về thời gian đông kết theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6017: 1995.
Đối với vữa xi măng:
Tro trấu làm tăng lượng nước nhào trộn cần thiết để vữa xi măng tro trấu đạt tính công tác như vữa đối chứng. Tương tự, để giữ nguyên tỷ lệ N/CKD, lượng phụ gia siêu dẻo cũng tăng lên khi tăng hàm lượng tro trấu trong chất kết dính. Chỉ nên sử dụng tro trấu với hàm lượng < 30%, vì trên giới hạn này lượng nước tiêu chuẩn của vữa xi măng tro trấu tăng đột biến.
Cường độ của vữa xi măng tro trấu bằng hoặc cao hơn chút ít so với cường độ vữa đối chứng có cùng độ bẹt khi hàm lượng tro trấu < 15%, và thấp hơn khi hàm lượng này vượt quá 15%.
Khi phối hợp với phụ gia siêu dẻo, tro trấu làm tăng đáng kể cường độ của vữa xi măng tro trấu có cùng tỷ lệ N/CKD như vữa xi măng đối chứng. Lượng tro trấu có thể tăng lên đến 60% mà không làm giảm cường độ so với mẫu đối chứng. tuy nhiên khi đó cần phải tăng lượng phụ gia siêu dẻo một cách tương ứng.
Đối với bê tông:
Khi thay thế một phần xi măng bằng tro trấu và phối hợp với phụ gia siêu dẻo, cường độ của bê tông tro trấu cao hơn so với bê tông đối chứng. Với tỷ lệ N/CKD = 0,3 và hàm lượng tro trấu 25%, có thể đạt được cường độ 1000 daN/cm2 ở 28 ngày.
Bê tông tro trấu có tốc độ phát triển cường độ nhanh hơn bê tông đối chứng.
Tro trấu làm giảm hệ số thấm nước của bê tông 5 lần so với bê tông đối chứng có tỷ lệ N/CKD = 0,55. Khi phối hợp sử dụng với phụ gia siêu dẻo và giảm tỷ lệ N/CKD còn 0,3 thì bê tông tro trấu hoàn toàn không thấm nước sau 14 ngày dưới áp suất nước 27,5 atm.
Kết quả nghiên cứu cho thấy sự phối hợp giữa phụ gia siêu dẻo và tro trấu đã nâng cao đáng kể chất lượng của vữa và bê tông. Điều này góp phần quan trọng trong việc phát triển và ứng dụng của hai loại phụ gia này trong chế tạo bê tông chất lượng cao.
>> Chi tiết về nghiên cứu, xem TẠI ĐÂY.
Cùng một số phương pháp nghiên cứu phi tiêu chuẩn như:
- Phương pháp phân tích thành phần hạt bằng thiết bị Lazer để xác định độ mịn của xi măng và tro trấu;
- Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen để xác định mức độ kết tinh của tro trấu;
- Phương pháp đo hệ số thấm nước của bê tông.
Và dựa trên các kết quả nghiên cứu, tác giả đã đưa ra một số kết luận như sau:
Đối với hồ xi măng:
Do cấu trúc xốp và tỷ diện tích bề mặt lớn của các hạt, tro trấu làm tăng độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng khi sử dụng làm phụ gia khoáng hoạt tính trong xi măng. Lượng dùng phụ gia đưa vào càng nhiều, độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng càng tăng, nhất là khi hàm lượng tro trấu trên 40%.
Tro trấu rút ngắn thời gian bắt đầu đông kết và kéo dài thời gian đông kết của hồ xi măng. Nhưng hàm lượng tro trấu đến 60% xi măng tro trấu vẫn đạt các yêu cầu về thời gian đông kết theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6017: 1995.
Đối với vữa xi măng:
Tro trấu làm tăng lượng nước nhào trộn cần thiết để vữa xi măng tro trấu đạt tính công tác như vữa đối chứng. Tương tự, để giữ nguyên tỷ lệ N/CKD, lượng phụ gia siêu dẻo cũng tăng lên khi tăng hàm lượng tro trấu trong chất kết dính. Chỉ nên sử dụng tro trấu với hàm lượng < 30%, vì trên giới hạn này lượng nước tiêu chuẩn của vữa xi măng tro trấu tăng đột biến.
Cường độ của vữa xi măng tro trấu bằng hoặc cao hơn chút ít so với cường độ vữa đối chứng có cùng độ bẹt khi hàm lượng tro trấu < 15%, và thấp hơn khi hàm lượng này vượt quá 15%.
Khi phối hợp với phụ gia siêu dẻo, tro trấu làm tăng đáng kể cường độ của vữa xi măng tro trấu có cùng tỷ lệ N/CKD như vữa xi măng đối chứng. Lượng tro trấu có thể tăng lên đến 60% mà không làm giảm cường độ so với mẫu đối chứng. tuy nhiên khi đó cần phải tăng lượng phụ gia siêu dẻo một cách tương ứng.
Đối với bê tông:
Khi thay thế một phần xi măng bằng tro trấu và phối hợp với phụ gia siêu dẻo, cường độ của bê tông tro trấu cao hơn so với bê tông đối chứng. Với tỷ lệ N/CKD = 0,3 và hàm lượng tro trấu 25%, có thể đạt được cường độ 1000 daN/cm2 ở 28 ngày.
Bê tông tro trấu có tốc độ phát triển cường độ nhanh hơn bê tông đối chứng.
Tro trấu làm giảm hệ số thấm nước của bê tông 5 lần so với bê tông đối chứng có tỷ lệ N/CKD = 0,55. Khi phối hợp sử dụng với phụ gia siêu dẻo và giảm tỷ lệ N/CKD còn 0,3 thì bê tông tro trấu hoàn toàn không thấm nước sau 14 ngày dưới áp suất nước 27,5 atm.
Kết quả nghiên cứu cho thấy sự phối hợp giữa phụ gia siêu dẻo và tro trấu đã nâng cao đáng kể chất lượng của vữa và bê tông. Điều này góp phần quan trọng trong việc phát triển và ứng dụng của hai loại phụ gia này trong chế tạo bê tông chất lượng cao.
>> Chi tiết về nghiên cứu, xem TẠI ĐÂY.
Văn Mạnh - ximang.vn
