Thông tin chuyên ngành Xi măng Việt Nam

Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi tăng tỷ lệ tro bay thay thế xi măng thì tính công tác của HHBT tăng, kết quả này có được do hạt tro bay sử dụng trong nghiên cứu có dạng hình cầu và bề mặt trơn nhẵn (Hình 3), nên làm giảm ma sát khô trong HHBT do đó làm tăng tính công tác [26-28]. Khi tỷ lệ tro bay tăng từ 0% lên 20%, độ sụt của HHBT M300 tăng mạnh, khoảng 20,6%; độ chảy loang của HHBT M600 tăng khoảng 13%. Tuy nhiên, khi tỷ lệ tro bay tăng từ 20% lên 40% thì độ sụt của HHBT M300 chỉ tăng khoảng 5,7%; độ chảy loang của HHBT M600 thậm chí còn giảm nhẹ. Kết quả này có thể giải thích, do tỷ lệ tro bay thay thế xi măng trong nghiên cứu là thay thế theo khối lượng,do đó thể tích của tro bay đưa vào sẽ lớn hơn thể tích của xi măng giảm (do khối lượng riêng của tro bay nhỏ hơn xi măng khoảng 30%), như vậy sẽ làm tăng độ nhớt của HHBT và làm giảm mức độ tăng tính công tác khi sử dụng tỷ lệ tro bay cao (30 và 40%).

3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến tổn thất tính công tác của hỗn hợp bê tông

Tổn thất tính công tác của HHBT được thử đến khi HHBT gần như không còn tính công tác. Kết quả thí nghiệm về tổn thất tính công tác của HHBT (độ sụt của HHBT M300 và độ chảy loang của HHBT M600) được thể hiện trên Bảng 7 và 8 và Hình 8 và 9.

Hình 8. Tổn thất độ sụt của HHBT M300.


Hình 9. Tổn thất độ chảy loang của HHBT M600.
 

Kết quả thí nghiệm cho thấy, sau 125 phút kể từ khi trộn hỗn hợp bê tông, tính công tác của HHBT giảm mạnh, độ sụt của HHBT M300 giảm trên 80%; độ chảy loang của HHBT M600 giảm trên 50%, HHBT có tính công tác kém và rất khó thi công. Tốc độ mất tính công tác của HHBT thường và HHBT tro bay không khác nhau nhiều.

Thi công HHBT khi tính công tác đã kém có thể làm giảm cường độ và khả năng chống thấm của bê tông do HHBT rất khó đầm chặt. Bởi vậy, trong trường hợp bắt buộc phải bảo quản HHBT trong thời gian dài sau khi trộn, cần phải có biện pháp để duy trì tính công tác như sử dụng phụ gia chậm đông kết và duy trì đảo trộn HHBT. Trong phạm vi nghiên cứu này, tác giả không đánh giá mức độ suy giảm cường độ của bê tông khi thi công HHBT đã giảm tính công tác, kết quả này sẽ được đánh giá ở các nghiên cứu sau.

3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến cường độ nén của bê tông

Kết quả cường độ nén của bê tông M300 và M600 ở tuổi 3 ngày, 7 ngày và 28 được trình bày trên Bảng 9 và Hình 10 và 11. Quy luật ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay thay thế xi măng đến cường độ nén của bê tông M300 và M600 tương đồng với nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi sử dụng 10% cường độ nén của bê tông ở các tuổi đều cao hơn cấp phối đối chứng, tuy nhiên mức tăng cường độ chỉ khoảng dưới 5%. Khi tỷ lệ tro bay thay thế xi măng đến 20%, cường độ bê tông ở các tuổi vẫn tương đương hoặc giảm nhẹ so với cấp phối đối chứng. Khi tỷ lệ tro bay thay thế xi măng lớn hơn 20%, cường độ nén của bê tông bắt đầu giảm mạnh, cường độ nén của bê tông M300 và M600 đều không đạt mác thiết kế.

Hình 10. Cường độ nén của bê tông M300​.


Hình 10. Cường độ nén của bê tông M600​.
 

Đối với cấp phối sử dụng 30% tro bay, cường độ bê tông giảm một mác so với thiết kế, chỉ đạt M250 và M500 tương ứng so với thiết kế ban đầu là M300 và M600. Khi sử dụng đến 40% tro bay thay thế xi măng, cường độ nén của bê tông ở các tuổi có thể giảm đến trên 40%. Kết quả trên cũng đã được nhiều tác giả nghiên cứu và kết luận [27, 29-31]. Các sản phẩm chính của quá trình thủy hóa xi măng là gel canxi silicat hydrat (C-S-H) và canxi hydroxit (Ca(OH)₂). Trong khi C-S-H là sản phẩm tạo nên cường độ chính trong bê tông đã rắn chắc, Ca(OH)₂ có ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng bê tông đã rắn chắc vì khả năng hòa tan trong nước tạo thành các hốc và độ bền thấp. Tuy nhiên, khi tro bay được thêm vào hỗn hợp như một chất thay thế xi măng, Ca(OH)₂ được chuyển thành gel C-S-H thứ cấp do phản ứng pozzolanic, nếu hàm lượng tro bay được thêm vào quá giá trị tối ưu thì lượng tro bay đó không tham gia đầy đủ vào quá trình phản ứng hóa học, trong trường hợp này, tro bay chủ yếu đóng vai trò là chất độn trong hỗn hợp chứ không phải là chất kết dính. Bởi vậy, khi hàm lượng tro bay sử dụng quá cao sẽ làm giảm mạnh cường độ của bê tông.

4. Kết luận

Trên cơ sở vật liệu sử dụng và điều kiện thí nghiệm đã thực hiện, tác giả đưa ra một số kết luận sau:

- Khi sử dụng tro bay làm tăng tính công tác của hỗn hợp bê tông, khi sử dụng đến 20% tro bay thay thế xi măng theo khối lượng, tính công tác của HHBT tăng mạnh; khi sử dụng trên 20% tro bay, mức tăng tính công tác của HHBT chậm lại hoặc không tăng.

- Ảnh hưởng của tro bay đến tổn thất tính công tác của HHBT không rõ ràng, tốc độ giảm tính công tác của HHBT sử dụng hàm lượng tro bay khác nhau gần như nhau. Với HHBT M300, sau 60 phút độ sụt của HHBT giảm khoảng 50%. Với HHBT M600, độ chảy loang của HHBT có thể duy trì đến 90 phút (giảm khoảng 20 - 30%), sau 90 phút độ chảy loang giảm nhanh.

- Đối với cả bê tông M300 và M600, khi sử dụng đến 20% tro bay thay thế xi măng theo khối lượng, cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày có giảm nhưng vẫn đạt mác thiết kế.

- Khi sử dụng 30% tro bay thay thế xi măng, cường độ nén của bê tông giảm một cấp so với thiết kế, tương ứng đạt mác M250 và M500.

- Khi sử dụng đến 40% tro bay, cường độ nén của bê tông giảm mạnh, mức giảm có thể lớn hơn 40%.

Tài liệu tham khảo

[1] TCVN 9340:2012. Hỗn hợp bê tông trộn sẵn - Yêu cầu cơ bản đánh giá chất lượng và nghiệm thu.

[2] ASTM C94/C94M:11b. Standard Specification for Ready-Mixed Concrete.

[3] Neville, A. M. (2000). Properties of Concrete. 4th edition, Longman, England.

[4] Nam, V. H. (2012). Nghiên cứu sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao trong bê tông khối lượng lớn thông thường dùng cho đập trọng lực. Luận án tiến sỹ kỹ thuật.

[5] Lâm, N. T. (2019). Đánh giá tính chất và khả năng sử dụng một số loại tro bay ở Việt Nam. Báo cáo tổng kết đề tài mã số 67-2019/KHXD, Trường Đại học Xây dựng.

[6] Quang, L. V., Dũng, N. C. (2019). Báo cáo chuyên đề “Xu hướng ứng dụng tro, xỉ nhiệt điện trong sản xuất vật liệu xây dựng”. Trung tâm thông tin và thống kê KH&CN, Sở KH&CN TP.HCM.

[7] Quyết định 428/QĐ-TTg (2016). Phê duyệt điều chỉnh phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2010 có xét đến năm 2030.

[8] Anon (1914).  An Investigation of the Pozzolanic Nature of Coal Ashes.Engineering News, 71(24):1334-1335.

[9] Davis, R. E., Carlson, R. W., Kelly, J. W., Davis, H. E. (1937). Properties of cements and concretescontaining fly ash. Proceedings American Concrete Institute, 33(5):577-612.

[10] Helmuth, R. (1987). Fly ash in cement and concrete. Portland Cement Association, Skokie, III.

[11] Malhotra, V. M., Ramezanianpour, A. A. (1994). Fly ash in concrete. Second edition, CANMET, Ottawa.

[12]  ACI 232.2R-96 (1996). Use of fly ash in concrete. American Concrete Institute, Detroit.

[13] Mehta, P. K. (2014). High-performance, high-volume fly ash concrete for sustainable development. Proceedings of the International Workshop on Sustainable Development and Concrete Technology, Iowa StateUniversity Ames, IA, USA, 3-14.

[14] Lâm, N. T., Khánh, D. D. (2015). Độ bền Sun phát của xi măng Poóc lăng hỗn hợp sử dụng phụ gia khoáng tro bay. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 24:34-39.

[15] Lâm, N. T., Anh, M. Q. (2015). Độ bền Sun phát của xi măng Poóc lăng hỗn hợp sử dụng phụ gia khoáng tro bay. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 24:94-99.

[16] Tiến, H. V., Lâm, N. T., Tuấn, N. V. (2015). Thiết kế cấp phối bê tông khí không chưng áp sử dụng tro bay và phụ gia siêu dẻo. Tạp chí Xây dựng, (6-2015):83-87.

[17] Thắng, N. C., Tuấn, N. V., Hanh, P. H., Lâm, N. T. (2013). Nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng siêu cao sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng silica fume và tro bay sẵn có ở Việt Nam. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, (2-2013):24-31.

[18] Lam, N. T. (2020). Assessment of the compressive strength and strength activity index of cement incorporating fly ash.IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing, 869(3):032052.

[19] Nguyen, V. C., Lambert, P., Bui, V. N. (2020). Effect of locally sourced pozzolan on corrosion resistanceof steel in reinforced concrete beams. International Journal of Civil Engineering, 1-12.

[20] Fraay, A. L. A., Bijen, J. M., De Haan, Y. M. (1989). The reaction of fly ash in concrete a criticalexamination. Cement and Concrete Research, 19(2):235-246.

[21] TCVN 7572-1÷20:2006. Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử. Bộ Khoa học và Công nghệ,Việt Nam.

[22] ASTM C29/C29M - 97. Standard Test Method for Bulk Density (Unit Weight) and Voids in Aggregate.ASTM International, West Conshohocken.

[23] TCVN 3106:1993. Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt Nam.

[24] TCVN 12209:2018. Bê tông tự lèn - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử. Bộ Khoa học và Công nghệ,Việt Nam.

[25] TCVN 3118:1993. Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén. Bộ Khoa học và Công nghệ,Việt Nam.

[26] Titarmare, A. P., Deotale, S. R. S., Bachale, S. B. (2012). Experimental Study Report on Use of Fly Ashin Ready Mixed Concrete. International Journal of Scientific & Engineering Research, 3:2-10.

[27] Thomas, M. D. A. (2007). Optimizing the use of fly ash in concrete. Portland Cement Association.

[28] Bentz, D. P., Ferraris, C. F., Snyder, K. A. (2013). Best Practices Guide for High-Volume Fly Ash Con-cretes:  Assuring Properties and Performance. NIST Technical Note 1812.

[29] Naik, T. R., Ramme, B. W. (1987). Setting and hardening of high fly ash content concrete. Proceedingsof the Eighth International Ash Utilization Symposium.

[30] Ravina, D., Mehta, P. K. (1988). Compressive strength of low cement/high fly ash concrete. Cement andConcrete Research, 18(4):571-583.

[31] Fraay, A. L. A., Bijen, J. M., De Haan, Y. M. (1989). The reaction of fly ash in concrete a criticalexamination. Cement and Concrete Research, 19(2):235-246.105

ximang.vn (TH/ Tạp chí KHCNXD)