(ximang.vn) Xỉ lò cao là phế thải của ngành công nghiệp luyện gang thép, thải phẩm ở dạng hạt có đường kính từ 10 ÷ 200 mm. Đây là sản phẩm phụ của quá trình luyện quặng oxit sắt thành gang. Hiện nay, nó là vật liệu phổ biến được dùng trong sản xuất xi măng xỉ lò cao trên thế giới. Việc tận dụng phế thải xỉ lò cao trong sản xuất xi măng đã góp phần vào việc xử lý nguồn phế thải công nghiệp vì xi măng xỉ lò cao thực sự có nhiều tính chất đặc biệt như bền trong môi trường nước biển, bền sunfat, ít toả nhiệt, phù hợp với bê tông khối lớn, chống thấm tốt…
>> Xỉ lò cao trong sản xuất xi măng và bê tông (P1)
![]()
Nếu hàm lượng xỉ lò cao dùng ở mức 5% ÷ 30% thì chất lượng xi măng xỉ lò cao tương đương với xi măng poóc lăng.
Hàm lượng xỉ trong xi măng lớn sẽ ảnh hưởng tới sự phát triển cường độ của xi măng xỉ. Ta hãy xem quá trình thủy hóa của hệ xi măng - xỉ - nước như sau:
Sự thủy hóa các khoáng chính trong xi măng poóc lăng: C3S, C2S, C3A
Khi có thạch cao, C3A hydrat tạo thành hydrosunphôaluminat canxi có công thức 3CaO.Al2O3.3CaSO4.(30 ÷32) H2O tên gọi là ettringit. Trong điều kiện thuỷ hoá thông thường C4AF thuỷ hoá tạo thành các sản phẩm hyđrat tổng hợp chứa sun-phát tương tự như C3A.CaO.Fe2O3.3CaSO4.(30 ÷ 32)H2O; 3CaO.Fe2O3.CaSO4.12H2O; 3CaO.Fe2O3.3CaSO4.(30 ÷ 32)H2O và 3CaO.Fe2O3.CaSO4.12H2O.
Sản phẩm phụ trong quá trình thuỷ hoá xi măng sẽ phản ứng với cấu tử của xỉ tạo thêm pha rắn có tính chất kết dính: ![]()
- Sự phát triển cường độ
![]()
![]()
- Tính bền hoá, tính chịu xâm thực và phản ứng kiềm cốt liệu
![]()
![]()
![]()
![]()
Khi xi măng xỉ được dùng cho các kết cấu thoát nước thải, kết cấu vùng ven biển với yêu cầu độ bền hoá, thì xi măng xỉ tỏ ra có độ bền tuyệt vời chống lại sự ăn mòn hoá học. Hơn thế nữa, xi măng xỉ còn có hiệu quả ức chế sự phá huỷ bê tông do muối và do phản ứng kiềm cốt liệu.
2. Tính chất xi măng xỉ lò cao
- Hàm lượng xỉ trong xi măng xỉ lò cao
Kết quả nghiên cứu cho thấy, căn cứ vào hàm lượng sử dụng xỉ lò cao, có thể phân loại xi măng xỉ lò cáo theo các mức tính năng của chúng. Theo tiêu chuẩn TCVN 4316:2007 – Xi măng poóc lăng xỉ lò cao - áp dụng cho xi măng poóc lăng xỉ lò cao có hàm lượng xỉ lò cao từ trên 40% - 70% xỉ hạt lò cao. Theo hàm lượng xỉ, xi măng poóc lăng xỉ lò cao được chia thành 2 loại:
+ Loại I: chứa từ trên 40% - 60% xỉ - ký hiệu là PCBBFSI;
+ Loại II: chứa từ trên 60% - 70% xỉ - ký hiệu là PCBBFSII. (Bảng 1)
- Hàm lượng xỉ trong xi măng xỉ lò cao
Kết quả nghiên cứu cho thấy, căn cứ vào hàm lượng sử dụng xỉ lò cao, có thể phân loại xi măng xỉ lò cáo theo các mức tính năng của chúng. Theo tiêu chuẩn TCVN 4316:2007 – Xi măng poóc lăng xỉ lò cao - áp dụng cho xi măng poóc lăng xỉ lò cao có hàm lượng xỉ lò cao từ trên 40% - 70% xỉ hạt lò cao. Theo hàm lượng xỉ, xi măng poóc lăng xỉ lò cao được chia thành 2 loại:
+ Loại I: chứa từ trên 40% - 60% xỉ - ký hiệu là PCBBFSI;
+ Loại II: chứa từ trên 60% - 70% xỉ - ký hiệu là PCBBFSII. (Bảng 1)
Nếu hàm lượng xỉ lò cao dùng ở mức 5% ÷ 30% thì chất lượng xi măng xỉ lò cao tương đương với xi măng poóc lăng.
Hàm lượng xỉ trong xi măng lớn sẽ ảnh hưởng tới sự phát triển cường độ của xi măng xỉ. Ta hãy xem quá trình thủy hóa của hệ xi măng - xỉ - nước như sau:
Sự thủy hóa các khoáng chính trong xi măng poóc lăng: C3S, C2S, C3A
2(3CaO.SiO2) + 5H2O = 3CaO.2SiO2.H2O + 3Ca(OH)2
2(2CaO.SiO2) + 3H2O = 3,3CaO.2SiO2.2,3H2O + 0,7Ca(OH)2
3CaO.Al2O3 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O
2(2CaO.SiO2) + 3H2O = 3,3CaO.2SiO2.2,3H2O + 0,7Ca(OH)2
3CaO.Al2O3 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O
Khi có thạch cao, C3A hydrat tạo thành hydrosunphôaluminat canxi có công thức 3CaO.Al2O3.3CaSO4.(30 ÷32) H2O tên gọi là ettringit. Trong điều kiện thuỷ hoá thông thường C4AF thuỷ hoá tạo thành các sản phẩm hyđrat tổng hợp chứa sun-phát tương tự như C3A.CaO.Fe2O3.3CaSO4.(30 ÷ 32)H2O; 3CaO.Fe2O3.CaSO4.12H2O; 3CaO.Fe2O3.3CaSO4.(30 ÷ 32)H2O và 3CaO.Fe2O3.CaSO4.12H2O.
Sản phẩm phụ trong quá trình thuỷ hoá xi măng sẽ phản ứng với cấu tử của xỉ tạo thêm pha rắn có tính chất kết dính:
3Ca(OH)2 + 2SiO2(vô định hình) + H2O = 3CaO.2SiO2.H2O
3Ca(OH)2 + Al2O3(hoạt tính) + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O
3Ca(OH)2 + Fe2O3(hoạt tính) + 6H2O = 3CaO.Fe2O3.6H2O
3Ca(OH)2 + Al2O3(hoạt tính) + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O
3Ca(OH)2 + Fe2O3(hoạt tính) + 6H2O = 3CaO.Fe2O3.6H2O
Các sản phẩm đó đã làm tăng tỷ lệ rắn/lỏng trong hệ và tạo cho xi măng xỉ có cường độ dài ngày cao hơn xi măng OPC. Đây là nguyên nhân làm tăng tính bền vững của xi măng ở tuổi dài ngày.
Như độ hoạt tính của xỉ phụ thuộc vào hàm lượng xỉ, kích thước hạt xỉ sau khi nghiền mịn và điều kiện môi trường thuỷ hoá. (Bảng 2)
Như độ hoạt tính của xỉ phụ thuộc vào hàm lượng xỉ, kích thước hạt xỉ sau khi nghiền mịn và điều kiện môi trường thuỷ hoá. (Bảng 2)
- Sự phát triển cường độ
Xi măng xỉ lò cao sẽ phát triển sớm hơn xi măng poóc lăng nếu trong điều kiện nhiệt độ trên 200oC. Ở nhiệt độ dưới 200oC, mức độ thuỷ hoá của xi măng xỉ chậm hơn xi măng poóc lăng nên cường độ tuổi ngắn ngày phát triển chậm; tuy vậy, cường độ này sẽ đạt và lớn hơn ở tuổi dài hơn sau 90 ngày. (Bảng 3)
- Tính bền hoá, tính chịu xâm thực và phản ứng kiềm cốt liệu
Đó là do hàm lượng khoáng hydroxit canxi Ca(OH)2 còn dư tạo thành trong phản ứng thuỷ hoá của xi măng với nước dễ dàng bị hoà tan trong môi trường xâm thực. Trong xi măng xỉ, hàm lượng hydroxit canxi Ca(OH)2 thường ít hơn vì các cấu tử của xỉ sẽ phản ứng triệt để hết hàm lượng còn dư này, và điều đó làm xi măng xỉ lò cao có tính bền hoá a xít cao hơn xi măng poóc lăng.
Khi xi măng xỉ được dùng cho các kết cấu thoát nước thải, kết cấu vùng ven biển với yêu cầu độ bền hoá, thì xi măng xỉ tỏ ra có độ bền tuyệt vời chống lại sự ăn mòn hoá học. Hơn thế nữa, xi măng xỉ còn có hiệu quả ức chế sự phá huỷ bê tông do muối và do phản ứng kiềm cốt liệu.
Theo kết quả nghiên cứu, xỉ lò cao là loại phụ gia khoáng rất tốt, thân thiện với môi trường. Việc sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu xỉ lò cao vào sản xuất xi măng ở Việt Nam là rất quan trọng, không những giảm chi phí sản xuất, tăng sức cạnh tranh của sản phẩm mà còn bảo vệ môi trường, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, đảm bảo yêu cầu phát triển dài lâu cho ngành xi măng. Tuy vậy, để sử dụng hiệu quả và phổ biến xi măng xỉ lò cao cần phải được tiếp tục nghiên cứu hơn nữa để đảm bảo tính ổn định về chất lượng của xi măng xỉ lò cao cho ứng dụng của ngành xây dựng.
Quỳnh Trang (Theo TTKHKT Xi măng số 1 năm 2016)
