Nghiên cứu sử dụng phụ gia đá vôi trong xi măng và bê tông (P2)
Nghiên cứu gần đây trên thế giới về ảnh hưởng của đá vôi đến cường độ ép, độ thấm nước, độ hấp phụ, sự thẩm thấu nhanh ion clorit đối với bê tông được sản xuất bằng sử dụng kết hợp xi măng portland và đá vôi ở 28, 90 và 180 ngày. Kết quả nghiên cứu cho thấy, bê tông xi măng portland đá vôi (PLC) với tỷ lệ 10% đáp ứng những yêu cầu kỹ thuật và chất lượng như bê tông xi măng portland thông dụng, cũng như tính ưu việt về kinh tế và môi trường do giảm lượng khí CO2 phát ra.
>> Nghiên cứu sử dụng phụ gia đá vôi trong xi măng và bê tông (P1)
>> Nghiên cứu sử dụng phụ gia đá vôi trong xi măng và bê tông (P3)
2. Ảnh hưởng của phụ gia đá vôi đến chất lượng xi măng và bê tông
Trong khoảng 10 năm trở lại đây đã có hàng chục công trình trên Thế giới nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia đá vôi trong xi măng portland cũng như xi măng đầm lăn (RCC). Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa rất lớn của các nhà khoa học Iran (Ali A. Ramezanianpouret al., 2009) được trình bày tại Hội thảo Quốc tế ở Tây Ban Nha nghiên cứu ảnh hưởng của đá vôi đến cường độ ép, độ thấm nước, khả năng hấp phụ và tính thấm nhanh ion clorit…
Tỷ lệ đá vôi thay thế cho xi măng portland là 0%, 5%, 10%, 15% và 20% tỷ lệ nước/chất dính kết (w/b) là 0,37; 0,45 và 0,55. Lượng chất dính kết (xi măng + đá vôi) duy trì ở mức 350kg/m3 bê tông. Phương pháp thí nghiệm và kết quả thu được như sau:
- Xác định cường độ ép: các mẫu bê tông hình lập phương có kích thước 100 mm được tiến hành sau 3, 7, 28, 90 và 180 ngày bảo dưỡng. Cường độ ép lớn nhất đạt được ở 180 ngày là 67,0 MPa ứng với mẫu chứa 10% phụ gia và cường độ ép nhỏ nhất là 32,0 MPa ứng với mẫu chứa 20% phụ gia. Sự giảm cường độ được giải thích là do việc thay thế một phần xi măng bằng đá vôi đã làm loãng clinker. Cường độ ép của các mẫu bê tông tăng lên theo thời gian bảo dưỡng và giảm theo sự tăng lên của tỷ lệ w/b. Nhìn chung khi tăng hàm lượng phụ gia, thì cường độ ép giảm, chẳng hạn cường độ ép của mẫu chứa 20% phụ gia sau 180 ngày sẽ thấp hơn mẫu không chứa phụ gia là 23%. Tuy nhiên với mức thay thế 10% đá vôi thì sự giảm cường độ là không đáng kể.
- Xác định độ thấm nước: thí nghiệm độ thấm nước được sử dụng để đánh giá tính thấm của bê tông được tiến hành theo Tiêu chuẩn Anh (BS EN – 12390 – 8:2000). ở thí nghiệm này các mẫu bê tông hình lập phương kích thước 150 mm, sau 28, 90 và 180 ngày bảo dưỡng được sấy trong điều kiện thí nghiệm trong thời gian 24 giờ. Độ thấm nước tăng lên theo sự tăng của tỷ lệ w/b. Độ thấm nước lớn nhất là 21 mm đối với mẫu chứa 20% phụ gia và nhỏ nhất là 8 mm đối với mẫu chứa 10% phụ gia sau 28 ngày. Sau 180 ngày độ thấm nước lớn nhất là 14,5 mm đối với mẫu chứa 20% phụ gia và nhỏ nhất là 2,5 mm đối với mẫu chứa 10% phụ gia. Kết quả đó chứng tỏ rằng, bê tông xi măng portland – vôi chứa 10% vôi có độ thấm nước thấp hơn bê tông xi măng portland thông thường.
- Xác định tính hấp phụ: tính hấp phụ được đo ở những mẫu bê tông hình lập phương kích thước 100 mm và được sấy ở nhiệt độ 50oC trong 14 ngày. Sau khi bê tông đã ổn định, các mẫu được phủ bằng 1 lớp nhựa epoxy chỉ ở 4 mặt xung quanh để đảm bảo sự hấp phụ nước theo trục thẳng đứng. Khối lượng của cá mẫu được đo sau 0, 3, 6, 24 và 72 giờ hấp phụ. Hệ số hấp phụ (S) theo Tiêu chuẩn Anh (BS EN – 480 – 5:1997) được sử dụng để xác định tính hấp phụ. Ảnh hưởng của tỷ lệ w/b đối với tính hấp phụ của các mẫu bê tông chứa lượng phụ gia vôi khác nhau ở 28, 90 và 180 ngày được xác định. Tính hấp phụ giảm khi tỷ lệ w/b giảm. Ở tất cả các mẫu tính hấp phụ giảm theo thời gian dưỡng ẩm và tăng theo sự thay thế của phụ gia. Ngoài ra không có sự khác biệt đáng kể giữa độ hấp phụ của các mẫu chưa 0 và 5% phụ gia. Như là sau 180 ngày, hệ số hấp phụ đối với mẫu chứa 20% phụ gia lớn hơn 1,6 lần so với mẫu không chứa phụ gia, nhưng thông số này đối với mẫu chứa 5% phụ gia chỉ lớn hơn 1,02 lần so với mẫu không chứa phụ gia.
- Xác định tính thấm nhanh của ion clorit: thí nghiệm tính thấm nhanh của ion clorit được tiến hành theo Tiêu chuẩn Quốc tế ASTM (C - 1202) ở các thời kỳ 28, 90 và 180 ngày. Hai mẫu có đường kính 100 mm và chiều dày 50 mm quy đinh theo tiêu chuẩn được tích điện 60V trong 6 giờ. Tổng điện tích được chạy qua các mẫu bê tông được xác định và dùng để đánh giá sự thấm qua của clorit đối với mỗi mẫu bê tông. Kết quả cho thấy, các mẫu bê tông chứa 10% phụ gia với tỷ lệ w/b là 0,37 và 0,45; mẫu bê tông chứa 15% phụ gia với tỷ lệ w/b là 0,55 cho kết quả phù hợp. Tất cả các mẫu sau thời gian 180 ngày đều có mức thấm clorit thấp phù hợp với Tiêu chuẩn Quốc tế ASTM (C - 1202).
Các kết quả nghiên cứu ở Hy Lạp và Tây Ban Nha cũng cho thấy sự thấm nhanh của ion clorit sẽ tăng lên trong bê tông chứa 15% phụ gia, hoặc sự thấm của các ion clorit sẽ tăng từ 43% - 114% đối với bê tông chứa 10% và 20% phụ gia. Ngoài sử dụng trong xi măng portland, kết quả thí nghiệm sử dụng phụ gia đá vôi trong bê tông cũng thu được kết quả rất tốt. trong xây dựng đập Rialb ở Tây Ban Nha bằng công nghệ bê tông đầm lăn, cứ trong 1m3 bê tông đã pha thêm 50kg bột đá vôi, kết quả cho thấy đã hạ thấp nhiệt thủy hóa của hỗn hợp mà không làm thay đổi bất cứ đặc tính vốn có nào như cường độ, độ kháng nén, độ lún…
Nhìn chung kết quả nghiên cứu cho thấy bê tông xi măng portland – đá vôi (PLC) với tỷ lệ đến 10% đá vôi có các đặc tính tương tự như bê tông xi măng portland.
>> Nghiên cứu sử dụng phụ gia đá vôi trong xi măng và bê tông (P3)
2. Ảnh hưởng của phụ gia đá vôi đến chất lượng xi măng và bê tông
Trong khoảng 10 năm trở lại đây đã có hàng chục công trình trên Thế giới nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia đá vôi trong xi măng portland cũng như xi măng đầm lăn (RCC). Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa rất lớn của các nhà khoa học Iran (Ali A. Ramezanianpouret al., 2009) được trình bày tại Hội thảo Quốc tế ở Tây Ban Nha nghiên cứu ảnh hưởng của đá vôi đến cường độ ép, độ thấm nước, khả năng hấp phụ và tính thấm nhanh ion clorit…
Tỷ lệ đá vôi thay thế cho xi măng portland là 0%, 5%, 10%, 15% và 20% tỷ lệ nước/chất dính kết (w/b) là 0,37; 0,45 và 0,55. Lượng chất dính kết (xi măng + đá vôi) duy trì ở mức 350kg/m3 bê tông. Phương pháp thí nghiệm và kết quả thu được như sau:
- Xác định cường độ ép: các mẫu bê tông hình lập phương có kích thước 100 mm được tiến hành sau 3, 7, 28, 90 và 180 ngày bảo dưỡng. Cường độ ép lớn nhất đạt được ở 180 ngày là 67,0 MPa ứng với mẫu chứa 10% phụ gia và cường độ ép nhỏ nhất là 32,0 MPa ứng với mẫu chứa 20% phụ gia. Sự giảm cường độ được giải thích là do việc thay thế một phần xi măng bằng đá vôi đã làm loãng clinker. Cường độ ép của các mẫu bê tông tăng lên theo thời gian bảo dưỡng và giảm theo sự tăng lên của tỷ lệ w/b. Nhìn chung khi tăng hàm lượng phụ gia, thì cường độ ép giảm, chẳng hạn cường độ ép của mẫu chứa 20% phụ gia sau 180 ngày sẽ thấp hơn mẫu không chứa phụ gia là 23%. Tuy nhiên với mức thay thế 10% đá vôi thì sự giảm cường độ là không đáng kể.
- Xác định độ thấm nước: thí nghiệm độ thấm nước được sử dụng để đánh giá tính thấm của bê tông được tiến hành theo Tiêu chuẩn Anh (BS EN – 12390 – 8:2000). ở thí nghiệm này các mẫu bê tông hình lập phương kích thước 150 mm, sau 28, 90 và 180 ngày bảo dưỡng được sấy trong điều kiện thí nghiệm trong thời gian 24 giờ. Độ thấm nước tăng lên theo sự tăng của tỷ lệ w/b. Độ thấm nước lớn nhất là 21 mm đối với mẫu chứa 20% phụ gia và nhỏ nhất là 8 mm đối với mẫu chứa 10% phụ gia sau 28 ngày. Sau 180 ngày độ thấm nước lớn nhất là 14,5 mm đối với mẫu chứa 20% phụ gia và nhỏ nhất là 2,5 mm đối với mẫu chứa 10% phụ gia. Kết quả đó chứng tỏ rằng, bê tông xi măng portland – vôi chứa 10% vôi có độ thấm nước thấp hơn bê tông xi măng portland thông thường.
- Xác định tính hấp phụ: tính hấp phụ được đo ở những mẫu bê tông hình lập phương kích thước 100 mm và được sấy ở nhiệt độ 50oC trong 14 ngày. Sau khi bê tông đã ổn định, các mẫu được phủ bằng 1 lớp nhựa epoxy chỉ ở 4 mặt xung quanh để đảm bảo sự hấp phụ nước theo trục thẳng đứng. Khối lượng của cá mẫu được đo sau 0, 3, 6, 24 và 72 giờ hấp phụ. Hệ số hấp phụ (S) theo Tiêu chuẩn Anh (BS EN – 480 – 5:1997) được sử dụng để xác định tính hấp phụ. Ảnh hưởng của tỷ lệ w/b đối với tính hấp phụ của các mẫu bê tông chứa lượng phụ gia vôi khác nhau ở 28, 90 và 180 ngày được xác định. Tính hấp phụ giảm khi tỷ lệ w/b giảm. Ở tất cả các mẫu tính hấp phụ giảm theo thời gian dưỡng ẩm và tăng theo sự thay thế của phụ gia. Ngoài ra không có sự khác biệt đáng kể giữa độ hấp phụ của các mẫu chưa 0 và 5% phụ gia. Như là sau 180 ngày, hệ số hấp phụ đối với mẫu chứa 20% phụ gia lớn hơn 1,6 lần so với mẫu không chứa phụ gia, nhưng thông số này đối với mẫu chứa 5% phụ gia chỉ lớn hơn 1,02 lần so với mẫu không chứa phụ gia.
- Xác định tính thấm nhanh của ion clorit: thí nghiệm tính thấm nhanh của ion clorit được tiến hành theo Tiêu chuẩn Quốc tế ASTM (C - 1202) ở các thời kỳ 28, 90 và 180 ngày. Hai mẫu có đường kính 100 mm và chiều dày 50 mm quy đinh theo tiêu chuẩn được tích điện 60V trong 6 giờ. Tổng điện tích được chạy qua các mẫu bê tông được xác định và dùng để đánh giá sự thấm qua của clorit đối với mỗi mẫu bê tông. Kết quả cho thấy, các mẫu bê tông chứa 10% phụ gia với tỷ lệ w/b là 0,37 và 0,45; mẫu bê tông chứa 15% phụ gia với tỷ lệ w/b là 0,55 cho kết quả phù hợp. Tất cả các mẫu sau thời gian 180 ngày đều có mức thấm clorit thấp phù hợp với Tiêu chuẩn Quốc tế ASTM (C - 1202).
Các kết quả nghiên cứu ở Hy Lạp và Tây Ban Nha cũng cho thấy sự thấm nhanh của ion clorit sẽ tăng lên trong bê tông chứa 15% phụ gia, hoặc sự thấm của các ion clorit sẽ tăng từ 43% - 114% đối với bê tông chứa 10% và 20% phụ gia. Ngoài sử dụng trong xi măng portland, kết quả thí nghiệm sử dụng phụ gia đá vôi trong bê tông cũng thu được kết quả rất tốt. trong xây dựng đập Rialb ở Tây Ban Nha bằng công nghệ bê tông đầm lăn, cứ trong 1m3 bê tông đã pha thêm 50kg bột đá vôi, kết quả cho thấy đã hạ thấp nhiệt thủy hóa của hỗn hợp mà không làm thay đổi bất cứ đặc tính vốn có nào như cường độ, độ kháng nén, độ lún…
Nhìn chung kết quả nghiên cứu cho thấy bê tông xi măng portland – đá vôi (PLC) với tỷ lệ đến 10% đá vôi có các đặc tính tương tự như bê tông xi măng portland.
ximang.vn (TH/ Tạp chí VLXD)
