Thông tin chuyên ngành Xi măng Việt Nam

Chuyên đề xi măng

Ảnh hưởng của tro bay thay thế một phần cát tới tính chất của vữa xi măng (P2)

24/09/2022 8:08:48 AM

Hiện trạng thiếu hụt cát tự nhiên ngày càng trầm trọng. Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của tro bay thay thế một phần cát trong vữa xi măng. Cấp phối vữa có sử dụng tro bay thay thế cát theo thể tích với những tỉ lệ là 0%, 10%, 20%, 30%, và 50%. Bài viết khảo sát tính công tác của hỗn hợp vữa dựa vào độ chảy xòe khi tỉ lệ nước: xi măng (N/X) là 0,6 và xác định lượng nước yêu cầu của hỗn hợp vữa để độ chảy xòe đạt 110±5 mm.Thí nghiệm cường độ chịu nén được khảo sát trên 2 nhóm mẫu vữa: kiểm soát tỉ lệ N/X và kiểm soát độ chảy xòe đạt 110±5 mm.

>> Ảnh hưởng của tro bay thay thế một phần cát tới tính chất của vữa xi măng (P1)

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ tro bay thay thế một phần cát tới tính công tác của vữa



Tính công tác của hỗn hợp vữa khi kiểm soát tỉ lệ N/X là 0,6 được thể hiện qua chỉ số độ chảy xòe ở Hình 1. Khi so sánh mẫu vữa sử dụng tro bay với mẫu đối chứng F00 (mẫu không sử dụng tro bay), độ chảy xòe của hỗn hợp vữa bị giảm khi tỉ lệ tro bay thay thế cát tăng lên. Hình 2 thể hiện tỉ lệ giữa độ chảy của vữa sử dụng tro bay với mẫu vữa đối chứng (F00). Khi tỉ lệ tro bay tăng từ 10% đến 30% thì độ chảy xòe của vữa chỉ bằng 88,56% xuống 72,93% so với mẫu F00, đặc biệt đối với mẫu F50 (mẫu vữa sử dụng 50% thay thế cát) tỉ lệ độ chảy xòe so với mẫu F00 chỉ còn lại 38,29%. Điều này dẫn tới việc rất khó thi công hỗn hợp vữa F50. Để độ chảy xòe của hỗn hợp vữa được kiểm soát là 110±5mm (nhóm vữa 2), khi tỉ lệ tro bay tăng lên thì lượng nước yêu cầu cho vữa cũng tăng lên. Như vây, độ chảy xòe và lượng nước yêu cầu của vữa có mối quan hệ mật thiết lẫn nhau, xem Hình 1. Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng giảm tính công tác của hỗn hợp vữa khi tỉ lệ tro bay thay thế cát tăng được đưa ra dưới ba giả thiết sau. Một là, khi tro bay thay thế một phần cát thì đóng vai trò là cốt liệu mịn. Điều đó dẫn đến tổng diện tích bề mặt của hệ vật liệu tăng, khả năng hấp thụ nước trên bề mặt vật liệu tăng lên. Kết quả là làm giảm tính công tác của hỗn hợp vữa khi vữa kiểm soát tỉ lệ N/X là 0,6. Hai là, ngoài có vai trò là cốt liệu mịn, tro bay còn có vai trò làm phụ gia khoáng dạng bột. Do đó, tỉ số nước : bột (N/B) của vữa khi kiểm soát tỉ lệ N/X cũng thay đổi. Hình 3 thể hiện giá trị tỉ số N/B-1 thực trong vữa của nhóm 1. Tỉ lệ tro bay thay thế cát tăng dẫn đến tỉ số N/B-1 thực giảm rõ rệt. Đây cũng là nguyên nhân dẫn đến việc giảm độ chảy xòe của vữa, xem tại Hình 4. Ba là, tro bay có hàm lượng MKN khá cao là 9,7%. Hàm lượng than chưa cháy trong tro bay ảnh hưởng rất lớn tới lượng nước yêu cầu của vữa và bê tông. Thường thì lượng nước yêu cầu của vữa và bê tông tăng lên khi hàm lượng MKN của tro bay tăng lên [? ?]. Khi hàm lượng tro bay trong vữa tăng lên thì lượng than chưa cháy hết cũng cao. Thành phần than chưa cháy hết này có cấu trúc xốp, rỗng, bề mặt nhám và đặc biệt có khả năng hấp thụ nước rất cao. Đó là lý do độ chảy xòe của hỗn hợp vữa giảm khi hàm lượng tro bay tăng lên.

3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ tro bay thay thế một phần cát tới cường độ chịu nén của vữa


Giá trị cường độ chịu nén của nhóm mẫu vữa kiểm soát tỉ lệ N/X và nhóm mẫu vữa kiểm soát độ chảy xòe được thể hiện lần lượt trong Hình 5 và Hình 7. Đối với nhóm mẫu vữa kiểm soát tỉ lệ N/X, tại tuần đầu tiên, cường độ chịu nén của vữa dùng tro bay không chịu nhiều ảnh hưởng từ tỉ lệ tro bay thay thế cát. Tuy nhiên, kết quả tại 28 ngày tuổi lại chỉ ra rằng, cường độ chịu nén của vữa giảm khi tỉ lệ tro bay thay thế cát tăng lên từ 10% đến 30% và tăng lên khi tỉ lệ tro bay thay thế cát là 50%. Tại 91 ngày tuổi, cường độ chịu nén của vữa đạt giá trị cao nhất tại F20 với tỉ lệ thay thế là 20%. Dù ảnh hưởng của tỉ lệ tro bay thay thế cát tới cường độ chịu nén của vữa ở những ngày tuổi là không giống nhau nhưng có thể nhận thấy là cường độ chịu nén của vữa ở những tuổi muộn được cải thiện rõ ràng khi so sánh với cường độ chịu nén của mẫu đối chứng F00 không có sử dụng tro bay. Cường độ chịu nén của vữa phụ thuộc rất lớn vào lượng nước nhào trộn. Mặc dù nhóm vữa 1 này có kiểm soát tỉ lệ N/X bằng 0,6 nhưng tỉ lệ nước : bột (xi măng và tro bay) (N/B-1) là khác nhau. Hình 6 thể hiện mối quan hệ giữa tỉ lệ N/B và cường độ chịu nén tại 91 ngày của nhóm vữa 1. Kết quả nhận được rõ ràng những mẫu vữa sử dụng tỉ lệ tro bay thay thế một phần cát sẽ có tỉ lệ N/B thấp hơn so với mẫu đối chứng F100 không sử dụng tro bay dẫn tới cường độ chịu nén của mẫu vữa sử dụng tro bay được cải thiện so với mẫu đối chứng. Trong trường hợp nhóm 2 mẫu vữa kiểm soát độ chảy xòe, tại những ngày tuổi sớm, cường độ chịu nén của vữa chưa thể rõ sự khác biệt khi thay đổi tỉ lệ tro bay thay thế cát. Tại 28 ngày tuổi, cường độ chịu nén của mẫu vữa sử dụng tro bay tăng dần khi tỉ lệ tro bay thay thế cát tăng từ 0% đến 30% và giảm nhẹ đối với mẫu F50. Xu hướng phát triển cường độ tại 28 ngày tuổi của mẫu F10, F20, và F30 trong trường hợp này ngược với sự phát triển cường độ của 3 mẫu này trong trường hợp vữa kiểm soát tỉ lện N/X. Tại 91 ngày tuổi, cường độ chịu nén của vữa tăng lên khi tỉ lệ tro bay tăng lên đến 20% và giảm nhẹ khi tỉ lệ tro bay tăng lên 30% và 50%. Tương tự với trường hợp nhóm mẫu kiểm soát tỉ lệ N/X = 0,6, giá trị cường độ chịu nén của vữa đều được cải thiện bằng cách sử dụng tro bay thay thế cát. Trường hợp này nhóm vữa thay đổi tỉ lệ N/X để tất cả các mẫu đạt độ chảy xòe bằng 110±5 mm. Do đó, cả tỉ lệ N/X-2 và tỉ lệ N/B-2 của nhóm vữa 2 đều thay đổi. Mối quan hệ giữa tỉ lệ N/X-2 và N/B-2 tới cường độ chịu nén tại 91 ngày của mẫu vữa được thể hiện lần lượt tại Hình 8 và Hình 9. Kết quả nhận thấy rằng, tỉ lệ N/X-2 của mẫu vữa sử dụng tro bay cao hơn hẳn so với mẫu vữa đối chứng nhưng tỉ lệ N/B-2 của mẫu vữa sử dụng tro bay lại thấp hơn so với mẫu đối chứng. Cường độ chịu nén tại 91 ngày tuổi của mẫu vữa sử dụng tro bay cao hơn so với mẫu vữa không sử dụng tro bay. Như vậy, tỉ lệ N/B ảnh hưởng chính tới cường độ của vữa thay vì tỉ lệ N/X.


 
Ngoài yếu tố ảnh hưởng của tỉ lệ N/B, nguyên nhân dẫn đến sự cải thiện cường độ chịu nén khi vữa sử dụng tro bay thay thế một phần cát có thể được lý giải theo hai giả thiết sau. Thứ nhất, tro bay thay thế một phần cát có vai trò làm cốt liệu mịn, tro bay có tác dụng lấp đầy lỗ rỗng làm cấu trúc của vữa xi măng đặc chắc hơn. Kết quả, cường độ chịu nén của vữa có sử dụng tro bay được cải thiện khi so sánh với mẫu vữa xi măng không sử dụng tro bay. Thứ hai, tro bay cũng là có vai trò là phụ gia khoáng hoạt tính. Trong vữa, ngoài quá trình thủy hóa của xi măng còn xảy ra phản ứng pozzolanic của tro bay, đặc biệt ở tuổi muộn. Hàm lượng các sản phẩm thủy hóa tăng lên dẫn tới cường độ chịu nén của vữa tăng lên. Trong trường hợp của mẫu vữa kiểm soát độ chảy xòe là 110±5 mm, khi tỉ lệ tro bay sử dụng tăng lên thì lượng nước yêu cầu cũng tăng lên. Đặc biệt là mẫu F50 với 50% tro baycần lượng nước cao nhất là 0,75. Tỉ lệ N/X quá cao cũng là nguyên nhân khiến cường độ chịu nén của vữa bị giảm so với những mẫu vữa sử dụng tro bay với tỉ lệ thấp hơn. Để giải thích cơ chế ảnh hưởng của tro bay trong vữa xi măng rất phức tạp do tro bay vừa là cốt liệu mịn vừa là phụ gia khoáng hoạt tính. Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục làm rõ cơ chế này trong những nghiên cứu tiếp theo. Để việc sử dụng tro bay thay thế cát trong chế tạo vữa hay bê tông đạt hiệu quả, vữa hay bê tông cần thỏa mãn được cả tính công tác lẫn cường độ chịu nén. Dựa trên kết quả thí nghiệm, nhóm nghiên cứu khuyến cáo sử dụng tỉ lệ tro bay thay thế cát đến 30% theo thể tích để đảm bảo chất lượng của vữa cả hai trường hợp kiểm soát tỉ lệ N/X và trường hợp kiểm soát tính công tác.

4. Kết luận

Nghiên cứu sử dụng tro bay để thay thế một phần cát tự nhiên trong vữa xây dựng với các tỉ lệ 0%, 10%, 20%, 30% và 50%. Dựa vào kết quả thí nghiệm về tính công tác và cường độ chịu nén, một số kết luận sau:

- Đối với trường hợp nhóm mẫu vữa kiểm soát tỉ lệ N/X, khi tỉ lệ tro bay thay thế cát tăng lên thì độ chảy xòe của hỗn hợp vữa bị giảm đi. Ngược lại, đối với nhóm mẫu vữa kiểm soát độ chảy xòe, khi tỉ lệ tro bay thay thế cát tăng lên thì lượng nước yêu cầu tăng lên. Điều này chứng tỏ lượng nước yêu cầu và độ chảy xòe của vữa có mối quan hệ mật thiết với nhau.

- Tính công tác của hỗn hợp vữa xi măng bị giảm đi khi tỉ lệ tro bay tăng lên là do ba nguyên nhân: một là, tỉ lệ tro bay tăng lên sẽ dẫn đến tổng diện tích bề mặt của hệ cốt liệu tăng, khả năng hấp thụ nước cũng tăng; hai là, tỉ lệ thực N/B trong mẫu vữa xi măng có tro bay thấp hơn mẫu vữa không có tro bay; và ba là, thành phần than chưa cháy hết trong tro bay hấp thụ lượng nước lớn hơn các hạt tro bay.

- Cường độ chịu nén của vữa xi măng có sử dụng tro bay được cải thiện rõ rệt so với mẫu đối chứng. Hai giả thiết để lý giải cho kết quả này là tro bay giúp cấu trúc của vữa đặc chắc hơn với vai trò làm cốt liệu mịn và phản ứng pozzolanic của tro bay tại tuổi muộn khiến hàm lượng sản phẩm thủy hóa trong vữa xi măng sử dụng tro bay cao hơn mẫu đối chứng giúp cho cường độ chịu nén được cải thiện.

- Để vữa vừa đảm bảo tính công tác lẫn cường độ chịu nén, tỉ lệ tro bay thay thế cát đến 30% được khuyên dùng cho cả hai trường hợp kiểm soát tỉ lệ N/X bằng 0,6 và kiểm soát độ chảy xòe.

Lời cảm ơn tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ tài chính của Trường Đại học Mở TP. Hồ Chí Minh cho đề tài “Tận dụng tro bay để thay thế một phần cốt liệu nhỏ trong vữa xi măng”, mã số E2021.06.2 và đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay thay thế một phần cát tự nhiên tới tính chất cơ bản của vữa xây dựng”, mã số 356.

Tài liệu tham khảo

[1] Gia, H. Q., cs. (2019). Thực trạng khai thác sử dụng cát tự nhiên tại Việt Nam và nghiên cứu tính chất cát biển tại một số vùng biển Việt Nam. Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và môi trường, 9:151–156.

[2] Hiệp, N. V., cs. (2019) .Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát tự nhiên trong bê tông mặt đường trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế. Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng.

[3] Kiên, T. T., cs. (2021). Ảnh hưởng của loại phụ gia hóa dẻo đến độ sụt và cường độ chịu nén của bê tông sử dụng cát tái chế thay thế cát tự nhiên. Tạp chí Xây dựng Việt Nam.

[4] Thanh, T. N., Huy, N. N., Triều, D. M., Điền, L. T. (2020). Đánh giá khả năng chịu nén của bê tông sử dụng cát biển trong các điều kiện bảo dưỡng khác nhau. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXDHN, 14(1V):60–72.

[5] Neno, C., de Brito, J., Veiga, R. (2013). Using fine recycled concrete aggregate for mortar production. Materials Research, 17(1):168–177.

[6] TCVN 10302:2004. Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng. Tiêu chuẩn quốc gia.

[7] ASTM C618 (2004). Standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete. Annual Book of ASTM Standards. ASTM International, West Conshohocken, PA.

[8] Lâm, N. T., Linh, N. N., Nam, T. V., Kiên, V. D., Khải, T. V., Hiếu, P. Đ. (2020). Ảnh hưởng của tro bay thay thế một phần xi măng đến tính chất của bê tông thương phẩm. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXDHN, 14(4V):96–105.

[9] Rajamane, N. P., Ambily, P. S. (2013). Fly ash as a sand replacement material in concrete - A study. Indian Concrete Journal, 87:1–7.

[10] Rivera, F., Martínez, P., Castro, J., López, M. (2015). Massive volume fly-ash concrete: A more sus-tainable material with fly ash replacing cement and aggregates. Cement and Concrete Composites, 63:104–112.

[11] Surangi, M. L. C., Julnipitawong, P., Tangtermsirikul, S., Ohgi, Y., Ishii, Y. (2021). Using fly ash apartial replacement for fine aggregate in concrete and its effects on concrete properties under different curing temperatures. ASEAN Engineering Journal, 10(2):33–49.

[12] ASTM C1437 (2004). Standard test method for flow of hydraulic cement mortar. Annual Book of ASTMStandards. ASTM International, West Conshohocken, PA.

[13] Wesche, K. (2005).Fly ash in concrete: Properties and performance. Taylor & Francis.

[14] Michael, T.Optimizing the use of fly ash in concrete. Portland Cement Association.
(Hết)

ximang.vn (TH/ Tạp chí KHCN Xây dựng)

 

Share |

Các tin khác:

Giải pháp phụ gia khi sử dụng nhiên liệu thay thế (P2) ()

Ảnh hưởng của tro bay thay thế một phần cát tới tính chất của vữa xi măng (P1) ()

Giải pháp phụ gia khi sử dụng nhiên liệu thay thế (P1) ()

Quản lý chất lượng các nhiên liệu thay thế (P2) ()

Nghiên cứu ứng dụng bê tông siêu tính năng - UHPC cho xây dựng cầu tại Việt Nam (P2) ()

Quản lý chất lượng các nhiên liệu thay thế (P1) ()

Đánh giá việc sử dụng nhiên liệu thay thế trong ngành Xi măng (P2) ()

Nghiên cứu ứng dụng bê tông siêu tính năng - UHPC cho xây dựng cầu tại Việt Nam (P1) ()

Đánh giá việc sử dụng nhiên liệu thay thế trong ngành Xi măng (P1) ()

Hydro - Chủ đề nóng nhất trong ngành sản xuất xi măng (P2) ()

TIN MỚI

ĐỌC NHIỀU NHẤT

bannergiavlxd
faq

Bảng giá :

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Insee

1.000đ/tấn

1.800

Starcemt

1.000đ/tấn

1.760

Chifon

1.000đ/tấn

1.530

Hoàng Thạch

1.000đ/tấn

1.490

Bút Sơn

1.000đ/tấn

1.450

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Insee đa dụng

1.000đ/tấn

1.830

Kiên Giang

1.000đ/tấn

1.670

Vicem Hà Tiên

1.000đ/tấn

1.650

Tây Đô

1.000đ/tấn

1.553

Hà Tiên - Kiên Giang

1.000đ/tấn

1.440

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Xem bảng giá chi tiết hơn

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Hòa Phát

đồng/kg

18.940

Việt Ý

đồng/kg

18.890

Việt Đức

đồng/kg

18.880

Kyoei

đồng/kg

18.880

Việt Nhật

đồng/kg

18.820

Thái Nguyên

đồng/kg

19.390

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Hòa Phát

đồng/kg

19.040

Việt Ý

đồng/kg

18.990

Việt Đức

đồng/kg

19.180

Kyoei

đồng/kg

19.080

Việt Nhật

đồng/kg

18.920

Thái Nguyên

đồng/kg

19.540

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Hòa Phát

đồng/kg

18.890

Việt Ý

đồng/kg

18.840

Việt Đức

đồng/kg

18.830

Kyoei

đồng/kg

18.830

Việt Nhật

đồng/kg

18.770

Thái Nguyên

đồng/kg

19.340

Xem bảng giá chi tiết hơn

Vicem hướng tới công nghệ mới ngành Xi măng

Xem các video khác

Thăm dò ý kiến

Vì sao tiêu thụ xi măng, clinker giảm mạnh?