Nghiên cứu ảnh hưởng của tro tuyển phả lại đến các tính chất của bê tông khối lớn

B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

NG

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
I H C TH Y L I

HOÀNG MINH I U

NGHIÊN C U NH H
NG C A TRO TUY N
PH L I
N CÁC TÍNH CH T C A
BÊ TÔNG KH I L N

LU N V N TH C S

Hà N i - N m 2014


B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

NG

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

I H C TH Y L I

HOÀNG MINH I U

NGHIÊN C U NH H
NG C A TRO TUY N
PH L I
N CÁC TÍNH CH T C A
BÊ TÔNG KH I L N
Chuyên ngành : Xây d ng công trình th y
Mã s
: 60 - 58 - 40

LU N V N TH C S

Ng

ih

ng d n khoa h c: TS. V Qu c V

Hà N i - N m 2014

ng


L IC M
Trong quá trình h c t p đ
Tr

ng

N

c s giúp đ t n tình c a các th y, cô giáo

i h c Th y l i, cùng v i s c g ng, n l c c a b n thân, đ n nay

tác gi đã hoàn thành lu n v n th c s v i đ tài “Nghiên c u nh h

ng c a

tro tuy n Ph L i đ n các tính ch t c a bê tông kh i l n”.
V i lòng kính tr ng, tác gi xin bày t lòng bi t n đ n Ban giám hi u,
nhà tr

ng, các Quý th y cô giáo Khoa công trình và các Quý th y cô tr

i h c Th y l i; Phòng

ào t o

ng

i h c và Sau đ i h c đã gi ng d y, t o

đi u ki n v m i m t đ tác gi hoàn thành ch

ng trình h c và hoàn thành

lu n v n th c s này.

c bi t tác gi xin chân thành c m n sâu s c đ n th y

giáo, TS. V Qu c V

ng, Tr

h c Th y l i đã h

ng b môn V t li u xây d ng - Tr

ng

i

ng d n, ch b o giúp đ t n tình, t o m i đi u ki n trong

su t quá trình th c hi n lu n v n.
Tuy nhiên, v i th i gian, kinh nghi m còn h n ch , lu n v n không tránh
kh i nh ng thi u sót nh t đ nh. Tác gi r t mong nh n đ

c s thông c m, ch

b o, đóng góp c a Quý các th y cô giáo, b n bè, đ ng nghi p đ tác gi hoàn
thi n h n trong công tác nghiên c u khoa h c và làm vi c sau này.
Xin chân thành c m n./.

Hà n i, ngày 26 tháng 11 n m 2014
Tác gi

Hoàng Minh i u

L I CAM OAN

Tên tôi là: Hoàng Minh i u
Tôi cam đoan lu n v n này hoàn toàn do tôi th c hi n. Các đo n trích
d n và s li u s d ng trong lu n v n đã đ
qu nghiên c u trung th c, ch a t ng đ

c ng

c ch d n rõ ngu n g c, các k t
i nào công b .

Hà n i, ngày 26 tháng 11 n m 2014
Tác gi

Hoàng Minh i u


M CL C
M

U ........................................................................................................... 1

CH

NG I: TÌNH HÌNH NGHIÊN C U, S

D NG TRO BAY TRONG

BÊ TÔNG KH I L N TRÊN TH GI I VÀ

VI T NAM ........................ 4

1.1. Khái ni m v bê tông kh i l n .............................................................................4
1.2. Khái ni m v tro bay .............................................................................................4
1.3. Tình hình nghiên c u, s d ng tro bay cho bê tông kh i l n trên th gi i. ......7
1.4. Tình hình nghiên c u, s d ng tro bay cho bê tông kh i l n Vi t Nam ......16
1.5. K t lu n ch
CH

ng I................................................................................................24

NG II: NGHIÊN C U

NH H

NG HÀM L

NG TRO BAY

N CÁC TÍNH CH T C A BÊ TÔNG KH I L N ................................. 25
2.1. Khái quát v tính ch t v t li u ch t o bê tông kh i l n...................................25
2.1.1. Xi m ng ................................................................................................. 25
2.1.2. Tro bay .................................................................................................. 25
2.1.3. C t li u l n ............................................................................................ 27
2.1.4. C t li u nh ........................................................................................... 28
2.1.5. Ph gia d o hóa ..................................................................................... 29
2.2. nh h

ng c a hàm l

ng tro bay đ n tính công tác c a bê tông kh i l n. ..29

2.3. nh h

ng c a hàm l

ng tro bay đ n c

ng đ c a bê tông kh i l n. ........32

2.4. Tính ch t nhi t và các bi n pháp gi m nhi t trong bê tông kh i l n ...............35
2.4.1. Khái quát v n đ nhi t trong bê tông kh i l n ...................................... 35
2.4.2. S thay đ i nhi t đ c a bê tông ........................................................... 36
2.4.3.

ng su t nhi t và n t do nhi t .............................................................. 37

2.4.4. Các bi n pháp gi m nhi t trong BTKL ................................................. 38
2.4.5. nh h
2.5.

nh h

ng c a hàm l
ng c a hàm l

ng tro bay đ n nhi t th y hóa ch t k t dính ... 39
ng tro bay đ n tính ch ng th m c a bê tông kh i

l n. ................................................................................................................... 40


2.5.1. Khái quát v v n đ th m trong bê tông kh i l n ................................. 40
2.5.2.

nh h

ng c a hàm l

ng tro bay đ n tính ch ng th m c a bê tông

kh i l n............................................................................................................ 41
2.5.3. M t s k t qu nghiên c u tác d ng tro bay đ n tính ch ng th m c a bê
tông kh i l n ................................................................................................... 45
2.6. nh h

ng c a hàm l

ng tro bay đ n t ng đ đo n nhi t trong bê tông kh i

l n. ...............................................................................................................................48
2.6.1. Nhi t th y hóa c a xi m ng và nhi t đ c a bê tông ............................ 48
2.6.2.

nh h

ng c a hàm l

ng tro bay đ n t ng nhi t đ đo n nhi t c a bê

tông kh i l n. .................................................................................................. 51
2.7. K t lu n ch
CH

ng II ..............................................................................................54

NG III: THI T K C P PH I BÊ TÔNG S

TRO BAY CAO CHO BÊ TÔNG KH I L N
TRÀN D

D NG HÀM L
NG D NG CHO

ÁN XÂY D NG CÔNG TRÌNH TH Y

NG
P

I N C M TH Y 1,

HUY N C M TH Y, T NH THANH HÓA ................................................ 56
3.1. Gi i thi u chung v công trình th y đi n C m Th y 1, huy n C m Th y,
t nh Thanh Hóa .........................................................................................................56
3.1.1. Gi i thi u chung v công trình th y đi n C m Th y 1........................ 56
3.1.2. T ng m t b ng b trí công trình th y đi n C m Th y 1 ...................... 58
3.1.3. Kh i l

ng bê tông các h ng m c công trình chính ............................. 58

3.2. Ph m vi nghiên c u, ng d ng cho công trình th y đi n C m Th y 1...........59
3.3. V t li u s d ng cho nghiên c u........................................................................60
3.3.1. Xi m ng ................................................................................................. 60
3.3.2. Tro tuy n Ph L i .................................................................................. 62
3.3.3. C t li u l n - á d m dùng cho bê tông và ch n kích th

c Dmax .... 63

3.3.4. C t li u nh ........................................................................................... 64
3.4. Ph

ng pháp thi t k c p ph i bê tông có s d ng ph gia khoáng ...............64


3.4.1. T ng quan v thi t k c p ph i bê tông ................................................ 65
3.4.2. Các b

c thi t k c p ph i bê tông ....................................................... 66

ng pháp thí nghi m đ đánh giá tác d ng mà tro bay đem l i .................70

3.5. Ph
3.5.1. Ph

ng pháp thí nghi m xác đ nh đ l u đ ng .................................... 70

3.5.2. Ph

ng pháp thí nghi m xác đ nh c

3.5.3. Ph

ng pháp thí nghi m xác đ nh h s th m ...................................... 72

3.5.4. Ph

ng pháp xác đ nh t ng nhi t đ đo n nhi t c a bê tông ............... 73

ng đ ........................................ 71

3.6. Thi t k c p ph i bê tông kh i l n s d ng hàm l

ng tro bay ng d ng cho

h ng m c đ p tràn th y đi n C m Th y 1, huy n C m Th y, t nh Thanh Hóa. ...74
3.6.1. Thành ph n bê tông ............................................................................... 74
3.6.2. Tính toán c p ph i cho 1m3 bê tông ..................................................... 75
3.6.3. Các c p ph i thí nghi m........................................................................ 76
3.7. M t s k t qu thí nghi m. L a ch n c p ph i bê tông cho đ p tràn th y đi n
C m Th y 1, huy n C m Th y, t nh Thanh Hóa.....................................................77
3.7.1. K t qu thí nghi m xác đ nh m t s tính ch t c a CKD h n h p xi
m ng - tro tuy n .............................................................................................. 77
3.7.2. K t qu thí nghi m xác đ nh h s th m ............................................... 80
3.7.3. L a ch n c p ph i bê tông cho đ p tràn th y đi n C m Th y 1, huy n
C m Th y, t nh Thanh Hóa............................................................................. 82
3.8. Kh ng ch nhi t đ và t c đ thi công đ p tràn th y đi n C m Th y 1, huy n
C m Th y, t nh Thanh Hóa .......................................................................................83
3.8.1. Kh ng ch nhi t đ trong thi công bê tông đ m b o yêu c u thi t k .. 83

3.8.2. T c đ thi công bê tông......................................................................... 87
3.9.

xu t quy trình s d ng tro bay cho BTKL ..................................................88

3.9.1. Công ngh s n xu t tro bay đ m b o ch t l

ng cho BTKL................ 89

3.9.2. S d ng tro bay trong thi công BTKL .................................................. 91
3.10. K t lu n ch

ng III ...........................................................................................91


K T LU N VÀ KI N NGH ......................................................................... 93
1. K t lu n ...................................................................................................................93
2. Nh ng v n đ còn t n t i .......................................................................................94
3. Ki n ngh .................................................................................................................94
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................... 96
PH L C


DANH M C CÁC HÌNH V
Hình 1.1. S đ công ngh tuy n n i tro bay ................................................... 6
Hình 1.2. Hình nh c a tro bay ......................................................................... 6
Hình 1.3. S phát tri n nhi t đ
Hình 2.1. nh h
Hình 2.2.

tâm m u bê tông 15x15x15cm ................. 13

ng c a TT đ n th i gian đông k t c a CKD ..................... 30

công tác c a BT L s d ng tro bay và Puz lan thiên nhiên ... 31

Hình 2.3. nh h

ng c a TT đ n c

ng đ nén c a CKD ............................ 32

Hình 2.4. Quá trình thay đ i nhi t trong BTKL ............................................. 37
Hình 2.5. nh h

ng c a TT đ n nhi t th y hóa c a CKD ........................... 39

Hình 2.6. T a nhi t c a các mác xi m ng theo th i gian................................ 48
Hình 2.7. Quá trình thay đ i nhi t trong bê tông ............................................ 49
Hình 2.8. S phát tri n nhi t đ bê tông v i hàm l

ng TT khác nhau ......... 53

Hình 2.9. S phát tri n nhi t đ đo n nhi t BT v i hàm l

ng TT khác nhau......54

Hình 3.1. B n đ v trí công trình th y đi n C m Th y 1 .............................. 57
Hình 3.2. Ph i c nh th y đi n C m Th y 1 .................................................... 58
Hình 3.3. Nón c t tiêu chu n dùng đ xác đ nh đ s t c a bê tông............... 71

Hình 3.4. o đ s t c a bê tông ...................................................................... 71
Hình 3.5. S đ thí nghi m xác đ nh h s th m ............................................ 72
Hình 3.6. H s th m c a bê tông có 20%TT và không có TT, 28 ngày........ 81
Hình 3.7. H s th m c a bê tông có 20%TT và không có TT, 60 ngày........ 82 


DANH M C CÁC B NG BI U

B ng 1.1. Nhi t th y hóa c a CKD khi có và không có tro bay..................... 13
B ng 1.2. M t s công trình BTKL s d ng tro bay trên th gi i.................. 15
B ng 1.3.

p BT L (cao trên 15m) s d ng tro bay trên th gi i ............... 15

B ng 1.4. Thành ph n c p ph i BTKL ki n ngh cho 1m3, T Tuyên Quang. ....20
B ng 1.5. Thành ph n c p ph i BT L ki n ngh cho 1m3 T S n La .......... 20
B ng 1.6. K t qu thí nghi m ki m ch ng trên các kh i đ BTKL ............... 21
B ng 1.7. Nhi t đ bê tông t i các kh i đ ..................................................... 22
B ng 1.8. Các đ p BT L s d ng PGK
B ng 2.1. nh h

ng c a TT đ n m t s tính ch t c a CKD ........................ 29

B ng 2.2. K t qu c
c

Vi t Nam ..................................... 23

ng đ nén bê tông nghiên c u và t l phát tri n ........ 34

ng đ các ngày tu i so v i tu i 28 ngày ................................................... 34

B ng 2.3. K t qu xác đ nh nhi t thu hoá c a XM có s d ng XN ........... 40
B ng 2.4. Nhi t th y hóa c a các đ n khoáng trong xi m ng. ....................... 48
B ng 2.5. C p ph i bê tông có s d ng tro tuy n Ph L i trong 1m3............. 53
B ng 2.6. K t qu nhi t đ đo n nhi t c a bê tông có l
B ng 3.1. Kh i l

ng TT khác nhau. . 53

ng bê tông các h ng m c công trình chính....................... 58

B ng 3.2. Tính ch t c lý c a xi m ng PC40 Bút S n ................................... 61
B ng 3.3. Thành ph n hóa h c c a xi m ng PC40 Bút S n ........................... 61
B ng 3.4. Thành ph n hóa h c c a tro tuy n Ph L i .................................... 62
B ng 3.5. Tính ch t c a tro tuy n Ph L i theo ASTM C618 ........................ 62
B ng 3.6. Các tính ch t khác c a TT .............................................................. 63
B ng 3.7. M t s ch tiêu c lý đ i v i đá d m .............................................. 63
B ng 3.8. Thành ph n h t c a cát vàng Sông Mã theo ASTM C136:2004 .... 64
B ng 3.9. M t s tính ch t c lý khác c a cát vàng Sông Mã ........................ 64
B ng 3.10. C p ph i bê tông th

ng (CP0) .................................................... 76


B ng 3.11. C p ph i bê tông có 20% TT (CP1) ............................................. 76
B ng 3.12. C p ph i bê tông có 25% TT (CP2) ............................................. 77
B ng 3.13. C p ph i bê tông có 30% TT (CP3) ............................................. 77
B ng 3.14. nh h

ng c a TT đ n m t s tính ch t c a ch t k t dính .......... 78

B ng 3.15. B ng xác đ nh h s th m ............................................................. 81


DANH M C CÁC CH

VI T T T

BTKL

: Bê tông kh i l n

BT L

: Bê tông đ m l n

BT

: Bê tông

BTCT

: Bê tông c t thép

CKD

: Ch t k t dính

C/CKD

: T l cát/ch t k t dính

C/XM

: T l cát/xi m ng

C/CL

: T l cát/c t li u

HHBT

: H n h p bê tông

KLTT

: Kh i l

ng th tích

KL

: Kh i l

ng

MKN

: M t khi nung

N/CKD

:T l n

N/XM

:N

PGK

: Ph gia khoáng

PGH

: Ph gia hóa

PGSD

: Ph gia siêu d o

PGKHT

: Ph gia khoáng ho t tính

PGHH

: Ph gia hóa h c

Rn

:C

ng đ nén

SN

:

s t

TB/CKD

: T l tro bay/ch t k t dính

TT/CKD

: Tro tuy n Ph L i/ch t k t dính

TB

: Tro bay

TT

: Tro tuy n Ph L i

c/ch t k t dính

c/xi m ng

TCXDVN

: Tiêu chu n xây d ng Vi t Nam

TCVN

: Tiêu chu n Vi t Nam

TCXD

: Tiêu chu n xây d ng

TCN

: Tiêu chu n Ngành

X,C, ,S,N

: Xi m ng, cát, đá, s i, n

XN

: X nhi t đi n Ph L i

c


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
Theo qui ho ch phát tri n đi n l c Qu c gia giai đo n 2011 đ n 2020 có
xét đ n n m 2030 (g i t t là quy ho ch đi n VII) ban hành kèm theo Quy t
đ nh s 1208/Q -TTg ngày 21/7/2011 c a Th t

ng Chính ph [3], trong đó

nhi t đi n than: Khai thác t i đa ngu n than trong n
đi n khu v c mi n B c.

c cho các nhà máy nhi t

n n m 2020, t ng công su t nhi t đi n đ t than

kho ng 36.000 MW, s n xu t kho ng 156 t KWh (chi m 46,8% l
s n xu t), tiêu th 63,7 tri u t n than, khi đó l

ng đi n

ng tro x th i ra môi tr

ng

n n m 2030, t ng công su t nhi t đi n đ t

kho ng 25 ÷ 27 tri u t n [20].

than kho ng 75.000 MW, s n xu t kho ng 394 t kWh (chi m 56,4% l

ng

đi n s n xu t) tiêu th 171 tri u t n than, l

ng

ng tro x th i ra môi tr

kho ng 45 tri u t n, trong đó trên 75 % là tro [20]. Ngoài vi c gây t n hàng
ngàn hecta đ t đ ch a, chôn l p thì tro x than còn là ngu n gây ô nhi m môi
tr

ng đ c bi t nghiêm tr ng cho đ t, n

c và không khí. Vi c phát tri n, tìm

ki m gi i pháp, đ i m i, áp d ng các ti n b khoa h c k thu t t n thu tro x
than, tái ch và s d ng, bi n ngu n ph th i này thành ngu n nguyên li u có
giá tr có ý ngh a vô cùng quan tr ng.
Ngu n tài nguyên là có h n, n u không chú tr ng đ n vi c tái ch và s
d ng l i ph th i thì trong t

ng lai, con ng

bây gi , r t c n có nhi u ch

i s ph i tr giá đ t. Ngay t

ng trình khai thác, ch bi n h p lý, s d ng

hi u qu và ti t ki m ngu n tài nguyên, trong đó tro x than.
Nh ng n m g n đây,

n

c ta đã có m t s công trình nghiên c u và s

d ng lo i ph th i này cho BT L, bê tông thông th

ng v i hàm l

d ng th p, vi c nghiên c u s d ng tro bay nhi t đi n v i hàm l
trong bê tông, thông th

ng ít đ

c đ c p.

ng s
ng cao


2

ng s d ng tro bay nhi t đi n trong bê tông c n đ t ra nhi m

t ng c

v nghiên c u làm rõ nh h
đi n v i hàm l

ng c a vi c thay th xi m ng b ng tro bay nhi t

ng cao đ n các tính n ng c a bê tông, đ c bi t là nghiên c u

s d ng tro bay hàm l

ng cao cho BTKL thông th

ng s d ng cho các đ p

th y l i, th y đi n.
M t trong nh ng v n đ c a BTKL là n t nhi t do th y hóa xi m ng.
kh ng ch hi n t

ng này th

Làm mát c t li u, tr n n

ng s d ng các bi n pháp truy n th ng nh :

c đá, s d ng h th ng ng làm mát, s d ng xi

m ng t a nhi t th p và nh t là s d ng tro bay, puz lan thiên nhiên,v.v...
Trên th gi i vi c nghiên c u, s d ng tro bay cho cho BTKL đã có t
lâu, song

Vi t Nam vi c nghiên c u s d ng tro bay, c th là tro tuy n Ph

L i cho BTKL c ng m i ch b t đ u t nh ng th p niên g n đây. Vi c s
d ng tro bay đ thay th m t ph n xi m ng trong BTKL s làm t ng đ b n
c a bê tông, t ng tu i th c a các công trình, góp ph n quan tr ng trong vi c
gi m l

ng xi m ng, gi m nhi t đ c a bê tông, h n ch vi c n t do nhi t

th y hóa xi m ng

Vi t Nam là v n đ r t đ

c quan tâm trong thi công xây

d ng công trình.
Vì v y “Nghiên c u nh h

ng c a tro tuy n Ph l i đ n các tính

ch t c a bê tông kh i l n” là h t s c c n thi t

n

c ta hi n nay. T k t qu

nghiên c u, đ xu t ng d ng trong thi công bê tông đ p tràn, d án xây d ng
công trình th y đi n C m Th y 1, huy n C m Th y, t nh Thanh Hóa.
2. M c đích nghiên c u c a đ tài

Nghiên c u nh h

ng c a tro bay đ n các tính ch t c a BTKL.

3. N i dung nghiên c u c a đ tài
- Nghiên c u nh h

ng hàm l

ng tro bay đ n các tính ch t c a BTKL.


3

- Thi t k c p ph i bê tông s d ng hàm l

ng tro bay cho BTKL, ng

d ng trong thi công bê tông đ p tràn, d án xây d ng công trình th y đi n
C m Th y 1, huy n C m Th y, t nh Thanh Hóa.
4. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

Nghiên c u lý thuy t k t h p th c nghi m. Ti n hành thí nghi m đ xác
đ nh c p ph i BTKL s d ng tro bay.
5. K t qu d ki n đ t đ
- nh h

ng c a hàm l

c
ng tro bay đ n tính ch t c a BTKL

- Thi t k c p ph i bê tông s d ng hàm l

ng tro bay cho BTKL, ng

d ng trong thi công bê tông đ p tràn, d án xây d ng công trình th y đi n
C m Th y 1, huy n C m Th y, t nh Thanh Hóa.


4

CH
TÌNH HÌNH NGHIÊN C U, S

NG I
D NG TRO BAY TRONG BÊ TÔNG

KH I L N TRÊN TH GI I VÀ

VI T NAM

1.1. Khái ni m v bê tông kh i l n
- Theo ACI 116-00 [37], BTKL là m t th tích bê tông đ l n và yêu c u
ph i có bi n pháp đ đ i phó v i s phát sinh nhi t do s th y hóa xi m ng
c ng nh bi n đ i th tích kèm theo đ gi m n t nhi t.
- Theo Gajda, M. Vangeem [47], có nhi u khái ni m khác nhau v bê
tông kh i l n, ví d : BTKL là b t k k t c u bê tông nào khi kích th

c nh

nh t l n h n 3ft (0,9m). Theo đ nh ngh a này, v i m t móng l n có chi u d y
0,9m ch a đ

c xem là BTKL, mà ph i có chi u d y t i thi u 1m m i đ

c

xem là BTKL.
- Theo tiêu chu n xây d ng Vi t Nam TCXDVN 305:2004 [33], bê tông
kh i l n - Quy ph m thi công và nghi m thu: K t c u BT ho c BTCT đ
kh i l n khi có kích th

c coi là

c đ đ gây ra ng su t kéo, phát sinh do hi u ng nhi t
t quá gi i h n kéo c a bê tông và do đó c n ph i có

th y hóa c a xi m ng, v

bi n pháp đ phòng ng a v t n t. Trong đi u ki n nóng m Vi t Nam k t c u có
c nh nh nh t (a) và chi u cao (h) l n h n 2m có th đ

c xem là kh i l n.

1.2. Khái ni m v tro bay
Tro bay (tên ti ng Anh là fly ash), là các s n ph m ph ho c ph th i thu
đ

c trong các quá trình s n xu t công nghi p, bao g m silicafum, tro x nhi t

đi n, x h t lò cao… đây là ph n m n nh t c a tro x than. Các h t b i tro đ
đ a ra qua các đ

ng ng khói sau đó đ

t nh đi n ho c b ng ph

c thu h i t ph

ng pháp k t s

ng pháp l c xoáy. G i là tro bay vì ng

c
ng

i ta dùng các

lu ng khí đ phân lo i tro: Khi th i m t lu ng khi nh t đ nh thì h t to s r i xu ng
tr

c và h t nh s bay xa h n. Tro bay là m t lo i “puzolan nhân t o” bao g m


5

SiO2, Al2O3, Fe2O3 (chi m kho ng 84%)… là nh ng tinh c u tròn, siêu m n, đ l t

sàng t 0,05 - 50 nanomet (1 nanomet = 1x10-9 m) t di n 300 - 600m2/kg. Nh b
đ t nhi t đ r t cao trong lò đ t (đ t kho ng 1.400OC) nên nó có tính puzolan là
tính hút vôi r t cao.
Tro bay đ
l

c phân ra hai lo i v i các đ c đi m khác nhau: lo i C có hàm

ng CaO ≥ 5% và th

ng b ng 15 - 35%. ó là s n ph m đ t than linhit ho c

than ch a bitum, ch a ít than ch a cháy, th
Lo i F có hàm l
ch a bitum, có hàm l

ng CaO < 5%, thu đ

ng < 2%.
c t vi c đ t than antraxit ho c than

ng than ch a cháy nhi u h n, kho ng 2 - 10%. Tro bay

Ph L i thu c lo i F.
Nh đ m n cao, đ ho t tính l n c ng v i l

ng SiO2 có r t nhi u trong tro

bay, nên khi k t h p v i xi m ng Portland hay các lo i ch t k t dính khác s t o ra
các s n ph m bê tông v i đ c ng v

t tr i (mác cao) có kh n ng ch ng th m

cao, t ng đ b n v i th i gian, không n t n , gi m đ co gãy, có tính ch ng ki m
và tính b n sulfat, d thao tác, rút ng n ti n đ thi công do không ph i x lý
nhi t... Ngoài ra, nó còn gi m nh t tr ng c a bê tông m t cách đáng k .
Trong h n 5 th p niên qua, tro bay đ

c ng d ng vào th c ti n c a ngành

xây d ng m t cách r ng rãi và đã có nh ng công trình l n trên th gi i s d ng
s n ph m này nh là m t ph gia không th thi u. Các công trình tiêu bi u đã s
d ng tro bay làm ph gia là:

p Tomisato cao 111m

Nh t B n đ

c xây d ng

t nh ng n m 1950 đã s d ng 60% tro bay thay th xi m ng; Trung Qu c s
d ng tro bay xây d ng đ p th y đi n t nh ng n m 1980...
T th k tr

c, các nhà khoa h c đã bi t s d ng tro bay c a các nhà máy

đi n đ t than đ làm ph gia cho bê tông. Khoa h c k thu t ngày càng phát tri n
đã kh ng đ nh đ
m ng.

c “s k di u c a tro bay” trong công ngh bê tông, s n xu t xi


6

Hình 1.1. S đ công ngh tuy n n i tro bay
Dùng tro bay làm ph gia bê tông s làm t ng c

ng đ bê tông; làm t ng đ

nh t c a v a giúp bê tông chui vào các khe l d dàng; “kh vôi t do CaO” trong
xi m ng (kho ng 6%) là thành ph n gây “n ” làm gi m ch t l
môi tr

ng n

c.

Hình 1.2. Hình nh c a tro bay

ng bê tông trong


7

c bi t, trong vi c đ nh ng kh i bê tông c c l n

các công trình th y

đi n, khi có ph gia tro bay, ta có th đ bê tông gián đo n mà không ph i đ liên

ng. Nó kh ng ch nhi t đ ban đ u, gi m ng su t nhi t trong

t c nh bê tông th

kh i bê tông, t ng đ b n, kéo dài tu i th công trình, giá thành có th r h n đ n
30%, gi m 10% n

c tr n bê tông.

Tro bay làm ph gia s n xu t xi m ng b n sulfat cho xây d ng công trình
các vùng n

cl ,n

c m n, đ ng mu i, công trình bi n đ o. Nó là ph gia cho

bê tông t lèn đ i v i công trình đòi h i ch u l c cao. V i v a trát t

ng, nó có

th thay th 30 ÷ 35% xi m ng, t o b m t m n, t t, ch ng th m.
c bi t là trong công ngh BT L ngoài v t li u xi m ng, cát, đá thì PGK

*

tro bay không th thi u, vi c s d ng này có m t s
+ Gi m nhi t thu hoá CKD, h n ch đ

u đi m sau:

c n t nhi t cho bê tông;

ng h t m n cho bê tông nghèo xi m ng, gi m đ phân t ng

+ B sung l

c, t ng tính d o cho HHBT và t ng đ đ c ch c, nâng cao tính ch ng

tách n

th m cho bê tông;
c và trong đ t có ch t n mòn;

+ T ng tính b n cho bê tông trong n
+ Gi m giá thành bê tông;

Tuy nhiên, khi s d ng tro bay có th kéo dài th i gian đông k t, c
đ bê tông

tu i ng n ngày (3, 7 ngày) th

ng đ

nh ng c

ng

ng th p h n bê tông đ i ch ng,

tu i dài ngày (90, 180, 360 ngày) có th t

ng đ

ng ho c

cao h n so v i bê tông đ i ch ng có cùng t l N/CKD.
1.3. Tình hình nghiên c u, s d ng tro bay cho bê tông kh i l n trên
th gi i.
Vi c nghiên c u bê tông có hàm l

ng tro bay cao đã đ

c th c hi n t

đ u nh ng n m 80 c a th k 20 [58]. Tr i qua nhi u n m nghiên c u và phát
tri n, đã đ t đ
hàm l

c nh ng k t qu quan tr ng nh : Ch t o đ

ng tro bay, bê tông ch t l

ng cao có hàm l

c bê tông có

ng tro bay cao.


8

Trong các nghiên c u v bê tông s d ng tro bay có m t s nghiên c u
đáng chú ý sau:
- Theo [39], tro bay có nh h
tông đã đóng r n nh : C

ng đ n m t s tính ch t c a HHBT và bê

ng đ nén và s phát tri n c

ng đ , mô đun đàn

h i, t bi n, kh n ng dính k t c a bê tông v i c t thép, kh n ng kháng va
đ p, kh n ng ch u mài mòn, kh n ng phát sinh nhi t, b n

nhi t đ cao,

b n ch ng đóng b ng và tan b ng, ch ng th m và b o v ch ng n mòn, gi m
kh n ng n do ph n ng ki m - silic, b n sunphát, co khô,v.v…Tro bay có
th

ng d ng trong h u h t các lo i bê tông nh : Bê tông th

tông làm đ
tr

ng ph m, bê

ng, BTKL, BT L bê tông b m, bê tông ng l c tr

c và ng l c tr

c c ng

c c ng sau, v a xây, v a rót,v.v...

- N.Bouzouba và B.Fourier [49], đã s d ng tro bay lo i F đ nghiên c u
s phát tri n c
kh i l

ng đ c a bê tông v i t l thay th xi m ng t 30÷50 % theo

ng, hàm l

ng đ nén đ

ng CKD t 300÷400 kg/m3, c

c xác đ nh

các tu i 1, 7, 28, 56 ngày, đã k t lu n:
+ Có th s d ng bê tông tro bay không ph gia siêu d o v i hàm l
tro bay đ t đ n 50% kh i l

ng CKD cho c

ng

ng đ nén tu i 28 ngày l n h n

40MPa.
+ Khi thay th xi m ng b ng 30% tro bay c
tuy nhiên sau 28 ngày c

ng đ tu i 1 ngày th p h n,

ng đ đ t cao h n so v i bê tông không có tro bay

(lo i tro bay Sundance). V i tro bay Point Tupper, c
bê tông t
hàm l

ng đ

ng đ tu i 28 ngày c a

ng v i bê tông đ i ch ng (t l thay th tro bay 40 %, t ng

ng CKD - 350 kg/m3).

- Rafat Siddique [53], đã nghiên c u thay th xi m ng b ng tro bay v i
t l 40%, 45%, 50% theo kh i l

ng khi t ng hàm l

ng CKD là 400 kg/m3.

Qua k t qu nghiên c u đ a ra m t s k t lu n sau:
+ Vi c thay th xi m ng b ng tro bay v i t l 40%, 45%, 50% theo kh i

9

l

ng làm gi m c

h i c a bê tông

ng đ nén, c

ng đ u n, c

ng đ ép ch , môđun đàn

tu i 28 ngày. Tuy nhiên, sau 28 ngày tình hình đ

cc i

thi n.
+ Bê tông thay th xi m ng b ng tro bay v i t l 40%, 45%, 50% theo
kh i l

ng có c

ng đ thi t k tu i 28 ngày cho phép s d ng trong k t c u

ch u l c.
+ Kh n ng ch u mài mòn c a bê tông ph thu c vào c
hàm l

ng đ nén và

ng tro bay s d ng. Kh n ng ch u mài mòn c a bê tông t ng khi tu i

c a bê tông t ng

t t c các t l tro bay s d ng.

- L.H. Jiang, V.M. Malhotra [48], đã nghiên c u s thay đ i l
yêu c u c a bê tông khi s d ng hàm l

HHBT đ

c gi c đ nh. M u đ i

ng xi m ng b ng 396kg/m3.

c duy trì b ng 60±10mm, c

c

ng tro bay cao, trong nghiên c u đã

s d ng 8 lo i tro bay. T l TB/CKD = 55% đ
ch ng có t l N/XM = 0,43; l

ng n

ng đ nén đ

c xác đ nh

s t c a
các tu i

1, 3, 7, 28, 56 và 91 ngày, k t qu nghiên c u rút ra k t lu n sau: Khi s d ng
tro bay trong bê tông v i hàm l
dùng n

ng cao cho phép gi m 8,8÷19,4% l

ng

c.

- Rafat Siddique [52], đã nghiên c u thay th m t ph n c t li u m n
trong bê tông b ng tro bay lo i F. Các t l thay th tro bay so v i c t li u
m n theo kh i l

ng l n l

t là 0%; 10%; 20%; 30%; 40%; 50%. Qua k t qu

nghiên c u đã rút ra k t lu n sau: C

ng đ nén, c

ng đ ép ch , c

ng đ

u n, môđun đàn h i c a bê tông thay th cát b ng tro bay cho k t qu cao h n
so v i m u đ i ch ng

t t c các ngày tu i. S phát tri n c

ng đ c a bê

tông có tro bay và bê tông đ i ch ng có s khác bi t nhau rõ r t t tu i 28
ngày.
- Rawat Bhatta [46], đã nghiên c u s d ng bê tông có hàm l
bay cao đ xây d ng nhà máy đi n h t nhân t i

n

ng tro

, mác bê tông thi t k


10

M25, M45, hàm l

ng tro bay s d ng 25%, 40%, 50% so v i kh i l

ng

CKD. Qua các k t qu thí nghi m rút ra m t s k t lu n sau:

+ Các tính ch t c a lo i bê tông này đ u v
thông th

t các yêu c u c a HHBT

ng: D b m, d thi công, gi m t n th t đ s t, gi m nhi t th y hóa,

gi m s r i ro do các v t n t nhi t gây ra.
+ Có th đ t đ

cc

ng đ l n h n 50 MPa

tu i 56 và 91 ngày.

+ ây là lo i bê tông có kh n ng gi m s th m c a Cl- V. K. Mathur và c ng s [57], đã nghiên c u s d ng t l thay th tro
bay trong bê tông t 30÷50% theo kh i l

ng CKD đ ch t o bê tông M20,

M30, M40. Sau khi đánh giá các ch tiêu nh đ s t, c

ng đ nén tu i 7 và

28 ngày đ a ra m t s k t lu n sau:
+ Có th ch t o bê tông mác M30 và M40 v i l

ng dùng xi m ng th p

khi s d ng tro bay v i t l thay th phù h p.
+ Bê tông M20, M30, M40 có thay th m t ph n xi m ng b ng tro bay
v i hàm l

ng cao,

tu i 28 ngày cho c

ng đ nén t

ng đ

ng v i m u

đ i ch ng không s d ng tro bay.
+ Kh n ng ch ng xâm nh p c a ion Cl- trong bê tông có tro bay đ
c i thi n, kh n ng th m n

c

c gi m.

+ Giá thành c a bê tông tro bay th p h n, do v y s có m t c a tro bay
trong bê tông v a c i thi n đ

c đ b n v a gi m giá thành s n ph m.

- Somnuk Tangtermsirikul [55], đã nghiên c u s d ng tro bay
Lan trong ch t o bê tông, n m 2004 l
tri u t n. Các nghiên c u v

nh h

ng tro bay s d ng

Thái

Thái Lan là 2,7

ng c a tro bay đ n m t s tính ch t c a

CKD, v a bê tông nh gi m nhi t th y hóa c a CKD, gi m đ t ng nhi t đ
đo n nhi t c a bê tông, gi m đ co khô, gi m v t n t do nhi t, gi m kh n ng
th m th u c a ion Cl-, gi m ph n

ng ki m silic, b n trong môi tr

ng

sunphát, t ng kh n ng ch ng mài mòn. K t qu nghiên c u cho th y bê tông


11

khi s d ng tro bay lo i F có tác d ng gi m s co ngót khô so v i bê tông đ i
ch ng không s d ng tro bay.
- M t s đ c đi m khác bi t gi a bê tông truy n th ng và bê tông hàm
l

ng tro bay cao đ

c đ a ra nh sau [50]:

+ D dàng đ t đ ch y c ng nh kh n ng b m, kh n ng lèn ch t;
+ Có b m t sau khi thi công t t h n, th i gian thi công nhanh h n;
+ Th i gian đông k t ch m h n;
ng đ bê tông s đ t đ

+C

+ Có đ

n đ nh kích th

c sau tu i 28 ÷ 90 ngày ho c mu n h n;

c t t. Ng n c n các v t n t do nhi t, do co t

nhiên, do co khô;
+ Sau 3 tháng b o d

ng có kh n ng ch ng l i s xâm nh p ion Cl- ;

+ Có đ b n ch ng mài mòn, ph n ng ki m - silic, n mòn sunphát;
+ Có hi u qu kinh t do giá thành v t li u đ u vào th p;
+ Thân thi n v i môi tr

ng, gi m khí th i cácbon, t ng ngu n nguyên

v t li u đ u vào cho ngành xây d ng.

- Prof. Arun Kumar Chakraborty [51], đã nghiên c u ch t o bê tông có
hàm l

ng tro bay cao s d ng cho k t c u. Tác gi đã nghiên c u ch t o bê

tông mác M40, M60 trên c s s d ng hai lo i xi m ng Portland th

ng và

xi m ng Portland puzolan v i các t l tro bay thay th 30%, 40%, 50%, 55%
theo kh i l
c

ng ch t k t dính, các ch tiêu đánh giá bao g m:

ng đ nén tu i 1, 3, 7, 28, 56, 91 ngày, c

ng đ u n, c

s t HHBT,
ng đ ép ch ,

kh n ng th m Cl-. K t qu nghiên c u rút ra k t lu n sau:
+
l

ng n

i v i bê tông có cùng đ s t, cùng hàm l
c yêu c u và t l N/CKD gi m khi l

ng CKD và c

ng đ , thì

ng dùng tro bay t ng.

+ Có th ch t o bê tông mác M40, M60 t CKD ch a đ n 50% tro bay.
Tuy v y, c

ng đ bê tông

tu i s m đ t th p, c

ng đ

tu i dài ngày t ng

m nh và làm t ng kh n ng ch ng th m ion Cl- so v i m u bê tông đ i ch ng.


12

- S.Gopalakrishnan và c ng s [54], đã nghiên c u ch t o bê tông mác
M30 v i hàm l

ng tro bay thay th xi m ng lên đ n 50% theo kh i l

ng, đ

ng đ nén tu i 1, 3,

s t bê tông yêu c u 100mm. Các ch tiêu thí nghi m là c

7, 28, 56 và 90 ngày; kh n ng th m Cl-; kh n ng n mòn c t thép; kh n ng
th m; quan h gi a ng su t và bi n d ng; c

ng đ u n; c

ng đ bám dính;

kh n ng ch u mài mòn. K t qu nghiên c u rút ra k t lu n sau:
+ Giá tr c
tông hàm l
hàm l

ng đ cao

ng nhau. Tuy nhiên, bê tông s d ng
tu i mu n so v i bê tông th

ng.

ng tro bay cao l n h n bê
ng

ng nhau.

th p và gi m tính th m n
c c i thi n

ng tro bay cao cho tính th m Cl-, đ hút n

c so v i bê tông thông th

c

ng. Các tính ch t này

các tu i dài ngày c a bê tông.

+ Trong thí nghi m th m cácbon
l

ng và bê

ng đ bám dính c a hai lo i bê tông là t

+ Bê tông s d ng hàm l
đ

ng đ

ng đ u n c a bê tông s d ng hàm l
ng trong khi đó c

tông th

tu i 28 ngày c a bê tông thông th

ng tro bay cao là t

ng tro bay cao cho c

+C
đ

ng đ nén

tu i 28 ngày, bê tông s d ng hàm

ng tro bay cao cho k t qu th m, kh n ng ch ng mài mòn t t h n so v i

bê tông thông th

ng.

- P.Kumar Mehta [50], đã nghiên c u bê tông ch t l
hàm l

ng cao, bê tông có

ng tro bay cao cho m c đích phát tri n b n v ng v i môi tr

ng. K t

qu nghiên c u rút ra k t lu n sau:
+ Trong xây d ng hi n đ i, hàm l
v i kh i l

ng tro bay s d ng t 15÷20% so

ng ch t k t dính khá ph bi n t i B c M , hàm l

ng s d ng cao

h n t 25÷30% ch s d ng khi quan tâm đ n v t n t do nhi t, đ n do ph n
ng ki m - silic, n mòn sunphát.
+ Kh c ph c s phát tri n c
d ng hàm l

ng đ ch m

tu i s m c a bê tông khi s

ng tro bay cao b ng cách gi m t l N/CKD, s d ng ph gia