Xem mẫu
- Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021)
Tính chất của chất kết dính sử dụng phụ gia tro bay và ngói đất sét nung ở
nhiệt độ cao
Đỗ Thị Phượng
Vũ Minh Đức
Khoa Xây dựng Cầu đường, trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
Khoa Vật liệu xây dựng, trường Đại học Xây dựng
TỪ KHOÁ TÓM TẮT
;i măng poóclăng Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến một số tính chất cơ lý của chất kết dính từ xi măng
7URED\ poóclăng (OPC) và tro bay (FA), ngói vỡ đất sét nung (BN). OPC được thay thế bởi 10%1Yj
1gói đất sét nung
% FA (theo khối lượng). Sau khi chế tạo và bảo dưỡng, mẫu được sấy ở 100 RC trong 24 giờ, đốt nóng
&ường độ nén
ở 200, 400, 600, 800 và 1000 RC với thời gian hằng nhiệt 2 giờ, rồi làm lạnh đến nhiệt độ phòng. Các chỉ
1hiệt độ cao
tiêu như khối lượng thể tích, độ co ngót và cường độ nén được xác định ở các cấp nhiệt độ. Kết quả cho
thấy mẫu FA20BN10 (7023&)$% BN) cho cường độ nén cao nhất, gấp khoảng 2 lần so
với mẫu OPC,khối lượng thể tích giảm 9% và độ co ngót 1,26% ở khoảng 800R&
.(
- DQGIO\DVK )$
- ZDVWHFOD\WLOHV %1
- 23&KDVEHHQSDUWLDOO\UHSODFHGE\%1
&OD\WLOHV
DQGZW)$$IWHUPROGLQJDQGFXULQJWKHKDUGHQHGFHPHQWSDVWHVZHUHGULHGDW R&IRU
&RPSUHVVLYHVWUHQJWK
KRXUVVXEMHFWHGWRWKHUPDOWUHDWPHQWIRUKRXUVDWDQGR&WKHQFRROHGWRURRP
+LJKWHPSHUDWXUH
WHPSHUHWXUH LQ WKH IXUQDFH VZLWFKHG RII 7KHLU EXON GHQVLW\ VKULQNDJH DQG FRPSUHVLYH VWUHQJWK ZHUH
GHWHUPLQHGDWHDFKILULQJWHPSHUDWXUH,WZDVFRQFOXGHGWKDWWKHVDPSOH)$%1 23&)$
%1
- LVWKHRSWLPXPPL[ZKLFKJLYHVDKLJKHUFRPSUHVVLYHVWUHQJWKDERXWWLPHVWKDWRIWKH23&WKH
ORVVLQEXONGHQVLW\RI DQGWKHVKULQNDJHRIDWR&
1. Giới thiệu thấy 10% SF thay thế OPC sẽ cải thiện cường độ nén, còn lại 64,6
ở 600 RC so với ở nhiệt độ thường. GG%6sẽ cải thiện tính chất cơ lý
Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ cao, xi măng poóclăng (OPC) trải của chất kết dính ở nhiệt độ trên 400 R& là kết luận của tác giả M.
qua các biến đổi vật lý và các phản ứng hóa học gây ra phá vỡ cấu 0HQGHV >@ Tác giả X. Yigang cho rằng bê tông sử dụng FA có chất
WU~FJHOSự thay đổi này có thể dẫn tới mất khả năng chịu tải của kết lượng tốt hơn mẫu bê tông sử dụng OPC ở nhiệt độ 650 R& >@ +
cấu, giảm độ bền, tăng co ngót và nứt vỡ. Trong suốt quá trình JLD Tanyildizi và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ (
nhiệt, các hiện tượng như bay hơi nước, sự chuyển hóa của canxi Yj R&
- đến tính chất cơ học của bê tông sử dụng FA và thấy
VLOLFDW K\GUDW &6H), sự khử nước của canxi hydroxyt (CH) và Pẫu có cường độ cao khi có hàm lượng FA là 30 >@ Tác giả
HWWULQJLW, phân hủy CaCOảnh hưởng lớn đến cấu trúc của đá xi măng S.Donatello nghiên cứu FA với hàm lượnglớn thay thế trong xi măng
>@Sự thủy hóa lần hai của CaOtự do sẽ gây nở thể tích, phá hủy tW&DQ[L Fy% clanke) kết luận rằng ở trên 600 RC mẫu có giá trị
cấu trúc đá xi măng>@ cường độ uốn và nén đều cao hơn so với ở nhiệt độ thườngở 800R&
Việc bổ sung các phụ gia khoáng thay thế một phần OPC là một mẫu có giá trị cường độ nén cao nhất, đạt gần 200 % và ở 1000R&
phương pháp hiệu quả để cải thiện tính chất của Qy ở nhiệt độ cao mẫu đạt cường độ uốn cao nhất, hơn 120% so với ở nhiệt độ thường.
thông qua phản ứng giữa thành phần hoạt tính của phụ gia và &+ Mẫu co ngót nhiều ở khoảng 600đến RC và đến 900 R&hầu như
&D2Yới hiệu ứng lấp đầy. Ngoài ra, một số phụ gia giảm co ngót cho không đổi cho đến 1000 R&>@Khi nghiên cứu tính chất của đá chất
đá xi măng khi đốt nóng cũng được đưa vào nghiên cứu. Các phụ gia kết dính làm việc đến 800RC, M. Heikal cho rằng mẫu chứa 7023&
NKRiQJ có khả năng chịu nhiệt cao như sa mốt, cao alumin, mulit FQJ**%6% bột gạch đất sét nung và 10% SF cho cường
FURPPLWIRUWHULWthường được sử dụng. Một số phụ gia puzolan như độ nén cao nhất ở 600R&> @
silica fume (SF), xỉ lò cao (GG%6
- )$ cũng được nghiên cứu trong Ở Việt Nam, các công bốkhoa họcvề phụ gia khoáng cải thiện
những năm gần đây. Tác giả M. Saad >@ nghiên cứu về ảnh hưởng tính chất của OPC không nhiều. Một số nghiên cứu chỉ ra sa mốt có
của nhiệt độ đến tính chất cơ lý của bê tông sử dụng SF. Kết quả cho thể chế tạo chất kết dính làm việc ở khoảng 800đến R&>@Fy
*Liên hệ tác giả: dtphuong@dut.udn.vn
JOMC 49
NhậnQJj\Vửa xongQJj\/2021, chấpnhận đăng
- Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021)
thể chế tạo vữa có khả năng chịu nhiệt, chống cháy > @ 7URQJ Shụ gia khoáng FA và bột ngói đất sét nung (BN). Bài báo nghiên cứu
khi đó, tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện hiện nay chiếm trữ lượng hiệu quả của việc sử dụng phụ gia khoáng hỗn hợp từ FA và BN trong
khá lớn, ước tính lượng tro xỉ tồn chứa và thải ra hằng năm khoảng việc cải thiện một số tính chất cơ lý của OPC trong quá trình xử lý
gần 18 triệu tấn gây ô nhiễm đất, nước và không khí, nhưng tái sử nhiệt độ lên đến 1000R&
dụng được khoảng 30 % khối lượng >@ Sử dụng nguồn phế thải
này thay thế một phần xi măng chế tạo chất kết dính có khả năng làm 2. Vật liệu và phương phápthí nghiệm
việc ở nhiệt độ cao mang lại nhiều ý nghĩa. Một số nghiên cứu đề cập 2.1.Vật liệu thí nghiệm
đến loại phụ gia khoáng này cho xi măng cho thấy FAvới hàm lượng
đến % có thể cho chất kết dính làm việc đến 800 R& Yj Xi măng PC40 Sông Gianh (PC), tro bay nhà máy nhiệt điện
đến % có thể làm việc đến 1000 R&>@FA có thể chế tạo vữa Vĩnh Tân 2 (FA), bột ngói vỡ đất sét nung (BN) là các vật liệu chất kết
cách nhiệt, chống cháy dùng cho công trình xây dựng dân dụng và dính được sử dụng trong nghiên cứu. Thành phần hóa của các vật liệu
công nghiệp là nghiên cứu của tác giả Thái Duy Tuấn>@1JRjLUD được đưa ra ở Bảng 1. Xi măng có các tính chất cơ lý thể hiện trong
phụ gia khoáng từ gạch đất sét nung với tỷ lệ khác nhau 20đến Bảng 2, thỏa mãn TCVN 2682:2009FA trong nghiên cứu thuộc loại F
làm tăng tính chất cơ lý của chất kết dính từ OPC, có thể chế tạo vữa phù hợp làm phụ gia khoáng cho vữa và bê tông, có một số tính chất
chịu nhiệt ở 800đến &>@Tuy nhiên, chưa có một công bố
R
thể hiện ở Bảng 3.
nào thể hiện khả năng cải thiện tính chất cơ lý của OPC bằng hỗn hợp
Bảng 1.Thành phần hóa của các vật liệu
677 Vật liệu Hàm lượng các loại ôxýt, %
6L2 $O2 )H2 &D2 0J2 62 .2 1D2 0.1
3&
)$
%1
trong đó: MKN là hàm lượng mất khi nung.
Bảng 2.Tính chất của xi măng
677 Tên chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp thử Kết quả
Cường độ uốn
QJj\ 03D 7&91
QJj\
Cường độ nén
QJj\ 03D 7&91
QJj\
Lượng nước tiêu chuẩn 7&91
Thời gian Bắt đầu
SK~W 7&91
đông kết Kết thúc
Độ ổn định thể tích PP 7&91
Độ mịn (sót sàng PP
- 7&91
Khối lượng riêng JFP 7&91
Khối lượng thể tích xốp NJP 7&91
Bảng 3.Tính chất của phụ gia khoáng
677 Tính chất cơ lý Đơn vị Phương pháp thử )$ %1
Chỉ số hoạt tính cường độ 7&91
Độ ẩm 7&91
Khối lượng riêng JFP 7&91
Khối lượng thể tích xốp NJP 7&91
JOMC 50
- Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021)
2.2. Phương pháp thí nghiệm trong 20 h rồi tháo mẫu và đem chưng hấp (nhiệt độ 100 RC với thời
gian 4 h kể từ khi sôi. Tiếp theo, mẫu được sấy ở 100R&WURQJKYj
Các mẫu chất kết dính được chuẩn bị từ PC, FA, BN và nước được đưa vào lò điện nung ở 200, 400, 600, 800, 1000 RC với tốc độ
theo các tỷ lệ như ở Bảng 4. Nước nhào trộn là nước tiêu chuẩn của nâng nhiệt không quá 5 RC/ph, thời gian hằng nhiệt là 2h. Đường giD
hỗn hợp chất kết dính (NWF) được xác định theo TCVN 6017:2015.)$ công nhiệt mẫu thể hiện ở Hình 1.
và BN là những hạt mịn có cỡ nhỏ hơn 0,09 mm. Sau khi mẫu được làm nguội đến nhiệt độ phòng với tốc độ
Sau khi định lượng hỗn hợp chất kết dính, tiến hành nhào trộn không lớn hơn 1 R&SK các chỉ tiêu như khối lượng thể tích, độ co
và đúc mẫu trong khuôn 2020 mm. Bảo dưỡng mẫu bằng cách ngót và cường độ nén được xác định.
để khuôn mẫu trong điều kiện 27 ± 2RC, độ ẩm không nhỏ hơn 95
Bảng 4.Thành phần hỗn hợp chất kết dính, %
Mẫu 23& )$ %1 1WF
23&
)$%1
)$%1
)$%1
)$%1
1⁄
𝐶𝐶𝑙𝑙 = [1 − (1 −
𝐶𝐶𝑣𝑣 3
) ] . 100, %
100
-
*Li trị cường độ nén (RFK, MPa) được xác định sau khi mẫu
được đốt nóng và làm nguội đến nhiệt độ phòng, tính theo công thức
(5). Trong đó: P là tải trọng nén (kN), F là diện tích chịu nén (cm). Sự
suy giảm cường độ nén (Rn giảm, %) được tính theo công thức
-
Trong đó, 𝑅𝑅𝑛𝑛𝑡𝑡 là cường độ nén của mẫu ở các cấp nhiệt độ, 𝑅𝑅𝑛𝑛100 Oj
cường độ nén của mẫu ở 100R&
+uQK%Lều đồđườQJJLDF{QJQKLệW
𝑅𝑅𝑐𝑐ℎ =
-
𝑃𝑃
𝐹𝐹
Khối lượng thể tích của mẫu được xác định theo phương pháp 𝑅𝑅𝑛𝑛 𝑔𝑔𝑔𝑔ả𝑚𝑚 = (1 −
𝑡𝑡
𝑅𝑅𝑛𝑛
) . 100, %
-
100
𝑅𝑅𝑛𝑛
cân đo bình thường, theo công thức (1). Trong đó, * là khối lượng
của mẫu ở các cấp nhiệt độ (g); 9là thể tích của mẫu ở các cấp nhiệt
3. Kết quả nghiên cứu
độ (cm). Sự suy giảm khối lượng thể tích (γo giảm, %) được tính theo
3.1. Khối lượng thể tích
F{QJWhức (2). Trong đó, 𝛾𝛾𝑜𝑜𝑡𝑡 Ojkhối lượng thể tíchcủa mẫu ở các cấp
nhiệt độ, 𝛾𝛾𝑜𝑜100 Ojkhối lượng thể tíchcủa mẫu ở 100R&
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng phụ gia khoáng đến
𝛾𝛾𝑜𝑜 = NJP
-
𝐺𝐺
𝑉𝑉 khối lượng thể tích của đá chất kết dính ở các cấp nhiệt độ thể hiện
𝛾𝛾𝑜𝑜𝑡𝑡
𝛾𝛾𝑜𝑜 𝑔𝑔𝑔𝑔ả𝑚𝑚 = (1 − ) . 100, %
- WURQJ+uQKYj+uQK
𝛾𝛾𝑜𝑜100
Để xác định giá trị độ co ngót của các mẫu chất kết dínhở các Các mẫu chất kết dính sử dụng phụ gia khoáng có khối lượng
cấp nhiệt độ, sử dụng phương pháp đo. Thể tích mẫu tính bằng giá trị thể tích từ đếQ RC đạW NKRảQJ đếQ NJPYj
trung bình của 3 lần đo kích thước tương ứng 3 vị trí theo 3 phương JLảPWKHRFKLều tăng nhiệt độ
của mẫu. Giá trị độ co thể tích của mẫu (&Y, %) được xác định theo .KL QKLệt độ tăng đếQ RC, nướF PDR TXản và gel bay hơi
công thức (3). Trong đó, VR là thể tích của mẫu ở 25 RC là nhiệt độ OjPNKối lượQJWKểWtFKJLảPVRYớLJLiWUịởR & Pẫu đốL
phòng sau dưỡng hộ (cm
- 9 là thể tích của mẫu sau khi gia nhiệt
FKứQJ 23&
- YớL FiF PẫX Vử GụQJ SKụ JLD NKRiQJ WKu JLi WUị NKốL
sấy hoặc nung (cm). Độ co dài của mẫu (&O, %) được tính toán theo lượQJWKểWtFKJLảPWừđếQ7ừđếQ R&[ả\UD
&Y, thể hiện trong công thức (4). mất nước chủ yếu gel C6H, ettringit, phân hủy CaSO+2YjFyVự
𝐶𝐶𝑣𝑣 =
-
𝑉𝑉𝑜𝑜 −𝑉𝑉1
𝑉𝑉0
. 100, % Pất nướFKyDKọF>@OjPJLiWUịNKối lượQJWKểWtFKJLảPPạQK
YớLPẫX23&WừđếQYớLFiFPẫXFKứDSKụJLDNKRiQJ
*Liên hệ tác giả: dtphuong@dut.udn.vn
NhậnQJj\Vửa xongQJj\/2021, chấpnhận đăng JOMC 51
- Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021)
+uQKKhối lượng thể tích của mẫu ở các cấp nhiệt độ +uQKSự suy giảm khối lượng thể tích của mẫu ở các cấp nhiệt độ
so với ở 100R&
7ừđếQ &[ả\UDVựNKửnướFFủD&+>@làm giá trị
R
Từ 600 đến 800 C, sự phân hủy C6H hình thành βC6YjSKkQ
R
khối lượng thể tích giảm YớLPẫX23&WừđếQYớL hủy CaCOlàm khối lượng mẫu tiếp tục giảm, độ co ngót tăng lên
FiF PẫX FKứD SKụ JLD NKRiQJ 0ẫX )$%1 Fy Vự VX\ JLảP NKốL YớLPẫX3&Wừ1,26 đếQYớLFiFPẫXFKứDSKụJLDNKRiQJ
lượQJWKểWtFKQKỏQKấWWURQJNKRảQJđếQR& 7ừđến RC có sự phân hủy của C6+&D&2, mẫu PC
Từ 600 đến C, sự phân hủy CSH hình thành βC6 SKkQ
R
bị phá hủy hoàn
hủy CaCO> @làm giá trị khối lượng thể tíchtiếp tục giảm
YớLPẫX23&Wừ đếQ YớLFiFPẫXFKứDSKụJLD, trong đó
PẫX)$%1FyVựVX\JLảPNKối lượQJWKểWtFKQKỏQKấW
7ừđếnR&tiếp tụcsự phân hủy của CaCO&6+>
@, mẫu 2PC bị phá hủy hoàn toàn và các mẫu còn lại có khối lượng
thể tíchgiảm WừđếQ
Cùng cấp nhiệt độ, mẫu 2PC có giá trị khối lượng thể tíchlớn
hơn so với mẫu chứa phụ gia khoángdo khối lượng riêng của các phụ
gia đưa vào nhỏ hơn nhưngFK~QJFysự suy giảm khối lượng thể tích
lớn nhất, điều đó cho thấy sự ảnh hưởng của quá trình mất nước và
phân hủy các sản phẩm của đá xi măng6ựEổVXQJFiFORạLSKụJLD
NKRiQJWURQJxi măngđã hạQFKếVựVX\JLảPNKối lượQJWKểWtFKở
QKLệt độFDR +uQKẢnh hưởng của hàm lượng phụ gia khoáng đến độ co
ngót của đá chất kết dính ở các cấp nhiệt độ
3.2. Độ co
Cùng cấp nhiệt độ, mẫu 2PC có độ co ngót lớn hơn so với mẫu
.ếW TXả FKR WKấ\ FiF PẫX FKấW NếW GtQK Vử GụQJ SKụ JLD chứa phụ gia. Như vậ\VựEổVXQJFiFORạLSKụJLDNKRiQJPịQWURQJ
khoáng có độFRGjLWừđếQ C đạWNKRảQJđếQ
R
FKấW NếW GtQK đã giảm độ FR QJyW FủD PẫX FKấW NếW GtQK ở QKLệt độ
và tăng theo chiều tăng nhiệt độ 6ự Pất nước đặF ELệt là nướFWự FDRDo sử dụng phụ gia khoáng thay thế 2PC đã giảm sự mất nước
do bay hơi làm mấW FkQ EằQJ Yj tăng lựF PDR GẫQ Wừ đó lỗ UỗQJ và sự phân hủy của các sản phẩm của 2PC, là những nguyên nhân gây
PDRTXảQWKXKẹp, làm kích thướFPẫXJLảP0ẫu OPC có độFROớQ giảm khối lượng, giảm kích thước mẫu ở nhiệt độ cao, đặc biệt là
QKấWOj FiFPẫXFKấWNếWGtQKVửGụQJSKụgia khoáng thì độ giảm hàm lượng CH do kết hợp với các thành phần hoạt tính của )$
co tăng từđếQ 0ẫu có độ FR QJyW QKỏ QKấW WURQJ NKRảQJ đếQ R& Oj
7ừđếQR&[ả\UDmất nước chủ yếu gel C6+HWWULQJLW )$%1YjWURQJNKRảQJđếQR&Oj)$%1
phân hủy CaSO+O và phần lớn nước liên kết mất ở trên 250 R&
OjPNKối lượQJPẫXJLảPPạQK>@6ựPất nướFWURQJFiFJHOOjP 3.3. Cường độ nén
WKểWtFKPẫXFRU~WQKLều, độFRQJyWFủDPẫXWLếSWục tăng lên. MẫX
OPC có độFROớQQKấWOjFiFPẫXFKấWNếWGtQKVửGụQJSKụ Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ nén
gia khoáng thì độco tăng từđếQ của các mẫu chất kết dính thể hiện trong Hình Yj+uQK. Ở R&
7ừ400 đếQ &[ả\UDVựNKửnướFFủD&+WạRUD&D2FyWKể
R
hàm lượng phụ gia khoáng thay thế xi măng càng lớn thì cường độ
WtFKQKỏhơn làm độ co ngót tăng lên YớLPẫX23&Wừ1,00 đếQ nén của mẫu giảm so với mẫu đối chứng OPC. Nhiệt độ tăng đến
YớLFiFPẫXVửGụQJSKụgia khoáng. ĐiềXQj\FKứQJWỏPẫu đá đến C thì cường độ của mẫu tăng dần. /~FQj\nước tự do
FKấWNếWGtQKFyFiFSKụgia khoáng thì hàm lượQJ&+VẽJLảP tách ra thúc đẩy quá trình thủy hóa của OPC làm tăng cường độ
JOMC 52
nguon tai.lieu . vn
