Nghiên cứu nâng cao chất lượng sản phẩm bê tông khí không chưng áp sử dụng cho nhà cao tầng và nhà công nghiệp

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, nguồn khoáng sản, vật liệu tự nhiên ở nước ta nói riêng và các nước
trên thế giới nói chung đang ngày càng cạn kiệt. Trong khi đó, nguồn phế thải
công nghiệp ngày càng tăng lên. Vấn đề đặt ra,phải tìm ra loại vật liệu mới có
thể tận dụng các nguồn phế thải, thay thế được các nguồn vật liệu có nguồn gốc
thiên nhiên, đảm bảo vấn đề về kinh tế - kỹ thuật và môi trường... Đứng trước
thực tế đó, từ năm 2010 Nhà nước có quy định cấm sản xuất vật liệu nung bằng
lò nung thủ công, khuyến khích sử dụng vật liệu không nung để bảo vệ môi
trường, tiết kiệm nguồn khoáng sản đang cạn kiệt,... Do vâ ̣y, viê ̣c sử dụng vật
liệu nhẹ trong xây dựng nói chung và xây dựng nhà cao tầng nói riêng đã trở
thành yêu cầu bức thiết ở Việt Nam. Bê tông khí không chưng áp (BTKKCA)
là loại vật liệu nhẹ có tiềm năng phát triển nhờ có khả năng cách âm, cách nhiệt
tốt, quá trình sản xuất nhanh, rút ngắn thời gian thi công,... Tuy nhiên, cho đến
nay loại vật liệu này vẫn chưa được nghiên cứu và sử dụng nhiều do còn một số
hạn chế như: cường độ thấp (cường đô ̣ nén thường nhỏ hơn 5,0MPa với khố i
lươ ̣ng thể tích 700-800 kg/m3), độ co ngót lớn, độ hút nước cao và chất lượng
không ổn định,... Việc nghiên cứu thiết kế và nâng cao chất lượng nhằm khắc
phục một số hạn chế trên sẽ góp phần đưa loại vật liệu này vào sử dụng rộng rãi
trong xây dựng ở Việt Nam. Đây cũng chính là hướng nghiên cứu xuyên suốt
của luận án.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài đặt ra là nghiên cứu nâng cao chất lượng BTKKCA sử dụng
cho các vách ngăn, cách nhiệt mái nhà cao tầng và nhà công nghiệp.
3. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Với mục tiêu đặt ra như trên, đề tài sẽ thực hiện các nội dung nghiên cứu sau:
- Tổng quan về tình hình nghiên cứu và sử dụng BTKKCA trên thế giới và
ở Việt Nam.
- Cơ sở khoa học của nghiên cứu chế tạo bê tông khí.
- Nghiên cứu và đánh giá khả năng sử dụng các nguyên vật liệu sẵn có ở
Việt Nam để sản xuất BTKKCA.

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và biện pháp nâng cao chất lượng của
BTKKCA.
- Nghiên cứu thiết kế tối ưu thành phần hỗn hợp BTKKCA.
- Nghiên cứu thiết lập công nghệ sản xuất BTKKCA trong nhà máy và ứng
dụng sản phẩm BTKKCA trong xây dựng
- Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của việc sử dụng BTKKCA.

1


4. Đối tượng và phạm vi nhiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Từ các loại nguyên vật liệu sử dụng, trong luâ ̣n án tiến hành nghiên cứu ảnh
hưởng của các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của BTKKCA. Từ đó, tìm ra
những cơ sở khoa học và biện pháp nâng cao chất lượng của BTKKCA, đề xuất
dây chuyền công nghệ sản xuất gạch xây (blốc) và thi công lớp cách nhiệt mái
nhà cao tầng và nhà công nghiệp ở Việt Nam.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận án: Nghiên cứu chế tạo BTKKCA sử dụng tro bay
nhiệt điện và bột nhôm có:
- Khối lượng thể tích đạt 700 - 800 kg/m3.
- Cường độ nén lớn hơn 5,0 MPa.
5. Phương pháp nghiên cứu
Trong nghiên cứu, đề tài đã sử dụng hai phương pháp: phương pháp tiêu chuẩn
và phương pháp phi tiêu chuẩn, trong đó phương pháp tiêu chuẩn để xác định
các tính chất của vật liệu sử dụng và xác định các tính chất của BTKKCA, và
phương pháp phi tiêu chuẩ n để xác định phương pháp tạo rỗng của hỗn hợp bê
tông khí, thiết kế thành phần cấp phối BTKKCA và việc nghiên cứu ảnh hưởng
của các nhân tố thành phần đến tính chất của bê tông bằng phương pháp quy
hoạch thực nghiệm.

6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luâ ̣n án
Bê tông khí thường có cường độ thấp. Cường độ BTKKCA phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như cường độ vách ngăn giữa các lỗ rỗng, hình dáng kích thước
của lỗ rỗng và sự phân bố của lỗ rỗng trong bê tông. Cường độ phần vữa tạo
vách ngăn giữa các lỗ rỗng càng cao thì bê tông khí có cường độ càng cao. Các
yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của vách ngăn là nguyên liệu sử dụng (xi măng
và cấu tử silic trong tro bay), tỷ lệ nước trên rắn, chế độ đóng rắn sau khi tạo
hình,… Bằng thuật toán quy hoạch thực nghiệm đề tài đã xác định được các
nhân tố này ảnh hưởng đến tính chất và đặc biệt là đến cấu trúc vi mô của
BTKKCA. Những kết quả này thể hiện rõ ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực
tiễn của đề tài.
7. Những điểm mới của luâ ̣n án
Điểm mới của luâ ̣n án là đã sử dụng tro bay thay thế hoàn toàn cát trong chế tạo
BTKKCA đạt được các yêu cầu đề ra.
Đã xác lập được tỷ lệ tro bay/xi măng, độ mịn của tro bay và lượng phụ gia tạo
khí (bột nhôm), loa ̣i và lươṇ g phu ̣ gia siêu dẻo hợp lý làm tăng cường độ nén
của BTKKCA từ 3,5 MPa lên trên 5,0 MPa trong khoảng KLTT 700-800
kg/m3.

2


Những kết quả vững chắc của nghiên cứu đã làm cơ sở tin cậy cho việc triển
khai ứng dụng có hiệu quả vào một số công trình xây dựng ở nước ta.
8. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 5 chương, phần kết luận và kiến nghị, 59 tài liệu tham khảo và 4
phụ lục.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÊ TÔNG KHÍ
KHÔNG CHƯNG ÁP TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

1.1. Khái niêm
̣ về bê tông khí
Bê tông khí là một vật liệu đá nhân tạo không nung có chứa rất nhiều các lỗ
rỗng gồm lỗ rỗng nhỏ, lỗ rỗng lớn và các dạng mao quản khác. Đây là sản
phẩm được hình thành do quá trình thủy hóa và đóng rắn của chất kết dính (có
thể là hỗn hợp xi măng, chất kết dính hỗn hợp hay chất kết dính vôi – cát) được
trộn với nước và chất tạo rỗng, cùng với các loại vi cốt liệu phân tán khác.
Về khía cạnh cấu trúc, BTK là một loại bê tông nhẹ chứa mô ̣t lươṇ g lớn các lỗ
rỗ ng nhỏ, kín có dạng hình cầu, có chứa khí hoặc hỗ n hơ ̣p khí và hơi nước có
kích thước từ 0,5 - 2 mm phân bố mô ̣t cách đồ ng đề u và đươ ̣c ngăn cách nhau
Cấu trúc của BTK được mô tả ở hình 1.1.
bằ ngmỏng
nhữnchắc
g vác[1].
h mo
̉ ng chắ c. Cấu trúc của BTK được mô tả ở hình 1.1.
Lỗ rỗng

Vách ngăn

(a) Ảnh chụp thực tế

(b) Ảnh minh họa

Hình 1.1. Cấu trúc bê tông khí
(a) Ảnh chụp sản phẩ m nghiên cứu thực tế, (b) Ảnh minh họa
BTKKCA có ưu điểm là công nghệ đơn giản, dễ sản xuất, tốn ít năng lượng,
tính chất của sản phẩm cơ bản thỏa mãn yêu cầu sử dụng. Tuy nhiên, trong quá
trình sử dụng những loại sản phẩm này không tránh khỏi những nhược điểm
như co ngót lớn (đến 2-4 mm/m) [3, 16, 60], độ hút ẩm lớn, kém ổn định. Để

giảm co ngót và cải thiện tính ổn định của BTKKCA người ta đã dùng các biện
pháp để giảm lượng nước nhào trộn và bổ sung thêm vào hỗn hợp nguyên liệu
thành phần hạt vi cốt liệu hợp lý. Có nhiều tài liệu [48, 49, 58] chứng minh
3


rằng, khi cho vào hỗn hợp bê tông khí một lượng tro bay thì độ co ngót và tính
lưu biến của hỗ n hơ ̣p bê tông khí không chưng áp giảm đi đến hơn 2 lần.
BTK chịu ảnh hưởng của các yếu tố có thể kể đến là [14]:
- Chất lượng của xi măng pooclăng, thành phần Silic (hàm lượng SiO2,
Al2O3, Fe2O3…).
- Tỷ lệ thành phần Silic (tro bay) và xi măng.
- Đặc tính và lượng dùng của các chất tạo rỗng, cấu trúc vĩ mô mới xuất
hiện.
- Độ phân tán của các cấu tử thường được xác định theo tỷ diện tích và
thành phần hạt của các cấu tử (lượng sót trên sàng 0,09 và 0,063, lượng lọt
qua sàng 0,063).
- Tỷ lệ các cỡ hạt của hỗn hợp nguyên liệu, có các tỷ diện tích khác nhau và
diện tích bề mặt của cấu trúc vĩ mô mới xuất hiện.
- Tỷ lệ nước trên tổng lượng các chất rắn.
- Chiều cao và kích thước của khuôn.
- Nhiệt độ của khối khi bắt đầu và kết thúc quá trình nở phồng.
- Chế độ công nghệ: khi trộn các cấu tử của hỗn hợp BTK (máy trộn trục
đứng, turbin, chấn động...), khi vận chuyển từ vị trí tạo hình đến vị trí cắt
đầu thừa,...
1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng bê tông khí trên thế giới
Công nghệ sản xuất BTKKCA đươ ̣c phát triể n và đăng ký cấ p bằng sáng chế
đầu tiên cho tác giả Hoffman, Cộng hòa Séc năm 1889. Sau đó, năm 1914
người ta đã sử dụng Ca(OH)2 và bột nhôm làm chất tạo khí trong hỗn hợp xi
măng do Aysworth và Dyer – người Mỹ phát minh.

Năm 1917, một sáng chế khác của Hà Lan sử dụng chất tạo khí. Các sáng chế
sau này liên quan đến phản ứng giữa bột kẽm và các chất kiềm trong hỗn hợp xi
măng, oxi già, natri hoặc canxi Hypochlorite- Ca(ClO)2 và tạo bọt khí.
Năm 1919, bột kim loại sinh khí của Grosche - Đức phát minh. Bột nhôm được
xem như môi trường xúc tác phổ biến nhất, khí có thể kiểm soát từ việc sinh ra
các bong bóng khí H2 có kích thước phù hợp.
Tuy nhiên, việc sản xuất và sử dụng rộng rãi BTK chỉ bắt đầu vào những năm
1920. Năm 1922, người ta đề xuất tạo khí bằng ôxýt kép hyđrô H2O2.
Năm 1923, ở Đan Mạch người ta bắt đầu sản xuất bê tông bọt.
Năm 1924, ở Thụy Điển bắt đầu sản xuất bê tông khí bằng xi măng - vôi - cát
và dùng bột nhôm làm chất tạo khí.
Năm 1933, các nhà khoa học Thụy Sỹ đã đưa ra công nghệ sản xuất bê tông khí
bằng phương pháp chưng áp, sử dụng chất kết dính xi măng - vôi - cát nghiền.
Năm 1924, Tiến sĩ Erikson được cấp bằng sáng chế "bê tông khí chưng áp".
4


Năm 1928, Liên Xô cũ bắt đầu nghiên cứu triển khai sản xuất bê tông khí bằng
phương pháp tạo khí đến nay đã đạt trình độ cao
Ngày nay, BTKCA được phát triển mạnh ở các nước công nghiệp phát triển
như: Cộng hòa Liên bang Đức, Cộng hòa Séc, Mỹ, BaLan, Cộng hòa Liên bang
Nga,... Trình độ công nghệ đạt đến mức độ rất cao (Tự động, cơ giới hóa, điều
khiển trung tâm ) với nguyên vật liệu là xi măng - vôi - tro xỉ nghiền mịn hoặc
xi măng - vôi - cát nghiền mịn.
Theo thống kê năm 2011, đã có gần 50 nước sản xuất BTKCA được phân bố
chủ yếu ở các vùng hàn đới, ôn đới và một số nước vùng nhiệt đới.
1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng bê tông khí ở Việt Nam
Các đơn vị có nghiên cứu BTKKCAphải kể đến là Viện KHCN xây dựng, Viện
VLXD, Viện NCTL, Viện GTVT, trường ĐHXD, trường ĐHBK Hà Nội,
trường ĐHBK Tp. HCM.

Vào các năm 1988-1990 tại Viện KHCN xây dựng đã thiết kế và lắp đặt 1 dây
chuyền sản xuất bê tông khí rắn chắc tự nhiên công suất 5000 m3/năm.
Đến năm 2004, Viện KHCN xây dựng thực hiện đề tài nghiên cứu cấp Bộ [21]
về Nghiên cứu sử dụng vật liệu nhẹ cho nhà và công trình gồm 5 phần trong đó
có phần 1 là nghiên cứu sử dụng BTKKCA. Viện đã sử dụng xi măng Nghi Sơn
PCB40, chất tạo khí- bột nhôm AK-1, cát nghiền, vôi để chế tạo BTKKCA
với cường độ nén đạt (2,65 – 3,30) MPa đối với KLTT = 700 kg/m3; (3,50 –
4,20) MPa đối với KLTT = 800 kg/m3; (6,00 – 7,30) MPa đối với KLTT =
1000 kg/m3.
Ngoài các đơn vị nghiên cứu trên, đã có một số công ty đã đầu tư sản xuất BTK
như Công ty cổ phần đầu tư và bê tông Thịnh Liệt, Công ty đầu tư phát triển
nhà và khu công nghiệp Đồng Tháp, Công ty cổ phần sản xuất bê tông nhẹ và
xây dựng Thiên Giang, Công ty Vĩnh Đức thuộc tập đoàn Thái Hưng...
Hiện nay, cả nước có 11 nhà máy sản xuất BTKCA với tổng công suất 1.700
m3/năm.
Ở Việt Nam, đã có một số đề tài nghiên cứu sản xuất BTKKCA, tuy nhiên
cường độ sản phẩm vẫn còn hạn chế (khoảng 2,5-5,0 MPa) trong khi khối
lượng thể tích còn tương đối lớn (khoảng 700 – 1000 kg/m3).
Vật liệu xây dựng không nung (chủ yếu là bê tông khí) đã được Bộ xây dựng
định hướng phát triển từ những năm 90 của thế kỷ trước và dự kiến đến năm
2010 bê tông khí đạt 30% sản lượng vật liệu không nung. Xong đến nay,BTK
chỉ sản xuất được một khối lượng nhỏ (8%) [6]. Để đẩy mạnh phát triển vật liệu
xây dựng không nung tháng 6/2010 hội VLXD Việt Nam đã tổ chức hội thảo
“Vật liệu xây dựng không nung – Thời cơ, giải pháp, hiệu quả”.

5


Để định hướng phát triển vật liệu xây dựng không nung Thủ tướng Chính phủ
đã ra quyết định số 567/QĐ-TTG ngày 28/4/2010 phê duyệt chương trình phát

triển vật liệu xây dựng không nung đến 2020 [7]. Quyết định của Thủ tướng
chính phủ đã được các nhà đầu tư đặc biệt quan tâm.
Kết luận chương 1
Qua phân tích tổng quan cho thấy, BTKCA đã và đang được đầu tư xây dựng,
sản xuất mạnh mẽ ở Việt Nam trong thời gian tới. Tuy vậy, loại bê tông này
cũng tồn tại nhiều nhược điểm như vốn đầu tư ban đầu cao, sản phẩm có độ hút
nước lớn,... Từ đó cho thấy, việc nghiên cứu và chế tạo BTKKCA có tiềm năng
rất lớn nhờ có khối lượng thể tích nhỏ, khả năng cách âm, cách nhiệt tốt, công
nghệ sản xuất đơn giản, vốn đầu tư ban đầu thấp và tiết kiệm nguyên liệu. Hiện
nay, việc sản xuất và sử dụng loại vật liệu này ở Việt Nam vẫn còn một số hạn
chế như cường độ thấp, độ co ngót lớn, độ hút nước cao và chất lượng kém ổn
định,... Do đó, việc nghiên cứu khắc phục những hạn chế trên giúp nâng cao
hiệu quả sử dụng BTKKCA được đặt ra trong luận án này nhằm đưa loại vật
liệu này vào sử dụng rộng rãi trong xây dựng ở Việt Nam là rất cần thiết.
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG KHÍ
2.1. Cơ sở của sự hình thành cấu trúc rỗng trong bê tông khí.
2.1.1. Phương pháp ta ̣o rỗng cho bê tông khí
Để tạo rỗng cho BTK người ta dùng chất tạo khí trộn đều với hỗn hợp bê tông
đã được nhào trộn gồm chất kết dính (CKD), thành phần silic và một lượng
nước cần thiết, sản phẩm khí tạo ra làm cho hỗn hợp bê tông nở phồng trong
khuôn. Sau khi kết thúc quá trình tạo khí hỗn hợp bê tông rỗng này rắn chắc lại,
tạo thành BTK.
Hiện nay, bột nhôm là chất tạo khí được dùng phổ biến nhất. Bột nhôm ở dạng
bột mịn gồm các hạt dạng vẩy có đường kính 20- 50 µm, dày 1 - 3 µm có độ
nghiền mịn tương ứng S = 7000 ÷ 10000 cm2/g, được cách ly với không khí và
ẩm bằng một màng rất mỏng paraphin hoặc stearin bao phủ bề mặt ngay trong
quá trình chế tạo.
Để có cấu trúc rỗng hợp lý, tức là cấu trúc rỗng gồm các lỗ rỗng kín, không
thông nhau, kích thước nhỏ và được phân bố đều khắp trong toàn bộ thể tích bê

tông, để đảm bảo sao cho quá trình tạo khí và phồng nở xảy ra thuận lợi cần tạo
ra và duy trì nhiệt độ thích hợp, đảm bảo đủ các chất phản ứng, dùng bột nhôm
có độ phân tán cao và phân bố thật đồng đều các hạt bột nhôm trong hỗn hợp bê
tông, đảm bảo cho hỗn hợp bê tông có độ lưu động phù hợp trong từng giai
đoạn của quá trình tách khí.

6


Khi các điều kiện khác đã đảm bảo được thì yếu tố quan trọng nhất để tạo nên
cấu trúc rỗng tối ưu trong BTK là phải điều khiển được tính chất dẻo nhớt của
hỗn hợp bê tông sao cho phù hợp với động học của quá trình tách khí và phồng
nở.
2.1.2. Quá trin
̀ h thủy hóa và phát triể n vi cấ u trúc của hê ̣ xi măng – tro
bay
Trong hệ xi măng - tro bay - nước, tro bay tham gia vào quá trình thủy hóa của
xi măng, đóng rắn và phát triển cường độ. Xi măng thuỷ hoá tạo ra sản phẩm
phụ canxi hydroxit. Sản phẩm này phản ứng với các cấu tử có trong tro xỉ tạo
thành sản phẩm có tính chất kết dính làm tăng cường độ của xi măng.
Các sản phẩm thủy hóa được tạo thành đã làm tăng tỷ lệ rắn/lỏng trong hệ và
tạo cho hê ̣ xi măng- tro bay có cường độ dài ngày cao hơn so với mẫu xi măng.
Kết quả xác định mức độ phân bố các lỗ rỗng trong đá xi măng- tro bay cũng
chứng minh điều này. Trong hệ xi măng - tro bay, lượng các lỗ rỗng, nước tự
do và canxi hydroxit ít hơn nhiều so với xi măng thông thường. Đây là nguyên
nhân làm tăng tính bền vững của hê ̣ xi măng - tro bay ở tuổi dài ngày.
Hoạt tính của tro bay phụ thuộc rất nhiều vào kích thước hạt tro bay sau khi
nghiền mịn.
Quá trình hình thành cấu trúc của xi măng xảy ra theo ba giai đoạn: hòa tan và
thủy hóa, hóa keo và kết tinh. Hình 2.1 và hình 2.2 thể hiện vi cấu trúc của hệ

xi măng và tro bay khi bắ t đầ u thủy hóa và khi xảy ra phản ứng giữa tro bay và
CH.

Tro bay
Xi măng

Hình 2.1. Vi cấu trúc của hê ̣ xi măng –
tro bay khi bắt đầu thủy hóa

Hình 2.3. Vi cấu trúc của hệ xi
măng và tro bay (FA), gồm các sản
phẩm thủy hóa C-S-H và CH,
Ettringít

Như vậy, khi xảy ra các phản ứng giữa tro bay và CH, tỷ lệ pha rắn trong hệ
tăng lên đáng kể và tỷ lệ pha lỏng giảm đi tương ứng. Cấu trúc đá xi măng trở
7


nên đặc chắc hơn. Ngoài ra, theo chiều hướng này, khoảng không do nước
chiếm chỗ ngày càng bị chia cắt bởi các sản phẩm thủy hóa và các hạt tro bay
và xi măng chưa thủy hóa. Lượng các lỗ rỗng dài, thông nhau trong đá xi măng
ngày càng giảm. Đây chính là nguyên nhân làm cho hệ xi măng - tro bay ngày
càng phát triển cường độ và có độ đặc chắc cao, có khả năng bền vững trong
các môi trường xâm thực.
2.2. Các mô hin
̀ h cấu trúc rỗng trong bê tông khí
Tài liệu [3] cho biết các loại lỗ rỗng cũng như sự phân bố của chúng đều có ảnh
hưởng đến các chức năng và các tính chất của vật liệu cách âm, cách nhiê ̣t. Thể
tích lỗ rỗng đạt được có ảnh hưởng quyết định rất lớn đến cấu trúc tổ ong và

vách ngăn giữa các lỗ rỗng.
2.3. Các chỉ tiêu đặc trưng cho cấu trúc rỗng tối ưu của bê tông khí
- Phân bố đồng đều lỗ rỗng trong thể tích vật liệu
- Chiều dày vách ngăn giữa các lỗ rỗng
- Mật độ vách ngăn giữa các lỗ rỗng.
- Hình dạng lỗ rỗng
- Đặc trưng bề mặt bên trong của lỗ rỗng.
- Sự hình thành lỗ rỗ ng kín trong cấ u trúc tổ ong
Kết luận chương 2
Việc nghiên cứu cơ sở tạo rỗng của chất tạo rỗng sử dụng trong quá trình sản
xuất BTKKCA có ý nghĩa to lớn. Nó cho phép lựa chọn được loại và lượng
chất tạo rỗng phù hợp mang lại hiệu quả lớn nhất về kinh tế và kĩ thuật. Bên
cạnh đó, đề tài còn nghiên cứu, khảo sát sự ảnh hưởng của lượng dùng phụ gia
siêu dẻo đến tính chấ t của BTKKCA. Điều này là cơ sở khoa học và tiền đề
quan trọng trong việc lựa chọn nguyên vật liệu đầu vào để sản xuất BTKKCA.
Để tăng nâng cao chất lượng của BTKKCA trước tiên cần phải cải thiện cấu
trúc rỗng tổ ong:
1. Cấu trúc tổ ong tối ưu là cấu trúc rỗng phân bố đồng đều trong toàn bộ thể
tích vật liệu ở dạng đa phân tán (về kích thước lỗ rỗng) gồm các lỗ rỗng hình
cầu được ngăn cách nhau bằng các vách ngăn mỏng đă ̣c chắ c với bề dày  đồng
đều, bề mặt trong (của các lỗ rỗng) nhẵn bóng.
2. Tạo rỗng cho BTKKCA bằng phản ứng hóa sinh khí trong hồ xi măng có độ
nhớt thích hợp.
3. Bề dày vách ngăn giữa các lỗ rỗng trong BTK phụ thuộc vào độ rỗng tổ ong
rto’ mật độ các hạt rắn và kích thước của chúng, cũng như vào phương pháp tạo
rỗng.
4. Độ đặc chắ c của vách ngăn giữa các lỗ rỗng được xác định sau khi loại bỏ độ
rỗng mao quản, gel và độ rỗng giữa các hạt pha rắn. Độ đặc của vách ngăn phụ
8

thuộc vào tỷ lệ N/R và lượng nước liên kết với chất kết dính trong quá trình
thuỷ hoá. Bên ca ̣nh đó, đô ̣ đă ̣c này còn phụ thuộc vào thành phần hạt xi măng
và độ mịn của khoáng hoạt tính cũng như hình dạng và độ nhám, ráp bề mặt
của chúng, vào tính chất của hỗn hợp phối liệu trong quá trình tạo hình và
dưỡng hộ sản phẩm.
5. Đặc tính bề mặt trong các lỗ rỗng là cần phải đă ̣c chắ c và nhẵn bóng. Muốn
vậy ở thời kỳ tạo rỗng trong phối liệu cần phải có sức căng bề mặt thấp. Tác
dụng của chấn động cũng gây ảnh hưởng có lợi tới bề mặt thành lỗ rỗng. Tránh
tạo rỗng quá nhanh và thay đổi thể tích các cấu tử trong khối phồng nở, vì nó sẽ
làm tơi xốp bề mặt trong các lỗ rỗng.
Để cho cấu trúc tổ ong phân bố đều, bề dày vách ngăn giữa các lỗ rỗng đồng
đều bề mặt trong các lỗ rỗng đă ̣c chắ c, nhẵn bóng trong quá trình gia công chế
tạo cần phải áp dụng các biện pháp sau đây:
- Chọn loại XM có cường độ cao, ổn định thời gian bắt đầu và kết thúc
đông kết.
- Chọn chất tạo khí bột nhôm có hàm lươṇ g Al cao trên 85%.
- Tính toán và sử dụng hàm lượng chất tạo khí phù hợp với KLTT thiết kế .
- Sử dụng phụ gia siêu dẻo (PGSD) để giảm tỷ lệ N/R.
- Sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính (Tro bay) thay cát nghiền có độ mịn
cao, thành phần hạt hợp lý.
- Áp dụng các chế độ công nghệ thích hợp.
CHƯƠNG 3
NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Nguyên vật liệu sản xuất bê tông khí
Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu bao gồm: Xi măng PC40 Bút Sơn, bột vôi
sống, tro tuyển Phả Lại, chất tạo rỗng là bột nhôm và phụ gia siêu dẻo. Tính
chất kỹ thuật và thành phần hóa của vật liệu sử dụng được trình bày dưới đây.
3.1.1. Chất kết dính
Đề tài lựa cho ̣n xi măng PC40 Bút Sơn làm CKD để nghiên cứu.

Bảng 3.1. Tính chất kỹ thuật của xi măng PC40 Bút Sơn
Tính chất
Độ mịn sót sàng 90µm
Lượng nước tiêu chuẩn
Thời gian bắt đầu đông kết
Thời gian kết thúc đông kết
Cường độ nén 3 ngày
Cường độ nén 28 ngày

Đơn vị
%
%
Phút
Phút
MPa
MPa
9

Kết quả
4,0
28,0
100
185
21,2
42,2

Phương pháp thử
TCVN 4030-2003
TCVN 6017-1995
TCVN 6017-1995

TCVN 6017-1995
TCVN 6016-1995
TCVN 6016-1995


Đơn vị
g/cm3

Tính chất
Khối lượng riêng

Kết quả
3,04

Phương pháp thử
TCVN 4030-2003

3.1.2. Thành phần silic (tro bay)
Đề tài lựa cho ̣n tro bay Phả La ̣i đóng vai trò là thành phần silic với 2 đô ̣ miṇ
khác nhau (tro bay loa ̣i miṇ và tro bay loa ̣i thô) dùng để nghiên cứu, chế ta ̣o
BTKKCA.
Bảng 3.2. Thành phần hoá học của tro bay
Thành phần

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O

K 2O

MKN

Hàm lượng,%

58,38

25,12

7,01

0,84

0,70

0,30

3,28

5,29

Bảng 3.3. Tính chất kỹ thuật của tro bay
Tính chất

Khối lượng riêng
KLTT xốp (loa ̣i ha ̣t min)
̣
KLTT xốp (loa ̣i ha ̣t thô)

Đơn vị
g/cm3
kg/m3
kg/m3

Kết quả
2,2
948
960

Phương pháp thử
TCVN 4030-2003
TCVN 340 -1986
TCVN 340 -1986

3.1.3. Chất tạo rỗng
Đề tài sử du ̣ng bô ̣t nhôm Trung Quố c để chế ta ̣o BTKKCA. Đặc điểm, quy
cách và chỉ tiêu kỹ thuật của bột nhôm Trung Quốc- loa ̣i bô ̣t nhôm phát khí
theo tiêu chuẩ n kỹ thuâ ̣t GB 2084-89.
Bảng 3.4. Đặc điểm, quy cách và chỉ tiêu kỹ thuật của bột nhôm TQ

10


3.1.4. Phụ gia hóa học

3.1.4.1 Chất hoạt tính bề mặt (chất tẩy) theo TCVN 5455 - 1998
Sử dụng để làm sạch lớp dầu bảo quản trên bề mặt bột nhôm để bột nhôm dễ
dàng phân tán trong hỗn hợp bê tông, liều lượng sử dụng bằng 1-5% trọng
lượng bột nhôm, cộng với 25 - 30 phần nước trên một phần trọng lượng bột
nhôm.
3.1.4.2. Phụ gia siêu dẻo
Qua khảo sát, đề tài chọn loại PGSD Sika Viscocrete 3000-20, đây là chất siêu
hoá dẻo công nghệ cao gốc polyme thế hệ thứ 3. Sika Viscocrete 3000-20 phù
hợp với tiêu chuẩn ASTM C 494 loại G. Loại PGSD thế hệ mới của Sika này
có khả năng giảm nước cao qua thử nghiê ̣m không ảnh hưởng đến quá trình
phồng nở của bê tông khí.
3.1.5.Nước
Nước nhào trộn hỗn hợp bê tông phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 4506-2012.
3.1.6. Vôi
Nguyên liệu vôi có tính chất kĩ thuật như bảng 3.6.
Bảng 3.6. Tính chất kỹ thuật của vôi
Tính chất
Lượng CaO hoạt tính
Tốc độ tôi

Đơn vị

Kết quả

Phương pháp thử

%

85,5

TCVN 2231-1989

Phút

9,5

TCVN 2231-1989

Nhiệt độ tôi, oC

o

C

68

TCVN 2231-1989

Lượng sót sàng 0,09mm

%

7,9

TCVN 4030-2003

g/cm3

2,79

TCVN 4030-2003

Khối lượng riêng
3.2. Phương pháp nghiên cứu

3.2.1. Phương pháp tiêu chuẩn
Đề tài sử dụng các phương pháp tiêu chuẩn để xác định các tính chất của vật
liệu sử dụng và xác định KLTT, cường độ nén, cường độ uốn của BTKKCA
(TCVN 9030:2011).
Ở Việt Nam, hiện nay chưa có đủ các tiêu chuẩn riêng để xác định độ hút nước
bão hòa và hệ số hút nước mao dẫn của BTKKCA. Do đó, tác giả sử dụng tiêu
chuẩn TCVN 3113:1993 (tiêu chuẩn xác định độ hút nước của bê tông nặng) để
xác định độ hút nước của BTKKCA và tiêu chuẩn TCVN 9028:2011 (tiêu
chuẩn xác định hệ số hút nước mao dẫn của vữa sử dụng cho BTK) để xác định
hệ số hút nước mao dẫn của BTKKCA.
11


3.2.2. Phương pháp phi tiêu chuẩn
Trong nghiên cứu, có ba phương pháp phi tiêu chuẩn chính được sử dụng đó là:
(1) Phương pháp tạo rỗng trong hỗn hợp BTK, (2) Phương pháp thiết kế thành
phần BTKKCA, (3) Phương pháp quy hoạch thực nghiệm.
Kết luận chương 3:
Việc lựa chọn nguyên vật liệu dùng để nghiên cứu chế tạo sản xuất BTKKCA
xuất phát từ mục tiêu nghiên cứu cũng như cơ sở khoa học về BTKKCA. Các
nguyên vật liệu cơ bản đều có tiêu chuẩn về chất lượng kết quả nghiên cứu cho
thấy các nguyên vật liệu đều đạt yêu cầu theo các tiêu chuẩn viện dẫn. Phụ gia
siêu dẻo giảm nước tầm cao theo chỉ dẫn của nhà sản xuất và kinh nghiệm
nghiên cứu. Chủ yếu các nguyên vật liệu có nguồn gốc trong nước, điều này
cho phép chúng ta tận dụng được nguồn nguyên liệu sẵn có góp phần thúc đẩy

nền công nghiệp trong nước phát triển, bảo vệ môi trường, hạ giá thành mà vẫn
đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật đặt ra đối với sản phẩm.
Qua các thí nghiệm thì tỷ lệ phụ gia giảm nước cho cường độ sớm. Chủng loại
Viscocrete 3000-20 có thể giảm lượng nước nhào trộn đến 40% so với công
nghệ sản xuất BTK theo phương pháp thông thường. Rất phù hợp với công
nghệ sản xuất BTKKCA dùng chất kết xi măng - vôi - tro bay và các nguyên
vật liệu theo các tiêu chuẩn như đã đề cập ở phần trên để thiết kế thành phần
hỗn hợp bê tông.
CHƯƠNG 4
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BTKKCA
Chấ t lươṇ g BTKKCA thấ p với cường đô ̣ nén nhỏ hơn 5,0MPa là do hỗ n hơ ̣p bê
tông nhào trô ̣n với lươ ̣ng nước lớn (N/R khoảng 0,60). Đô ̣ chảy xòe D và đô ̣
nhớt của hỗ n hơ ̣p bê tông không ổ n đinh
̣ dẫn đế n thời gian phồ ng nở kéo dài.
Cấ u trúc lỗ rỗ ng không phân bố đề u. Cường đô ̣ vách ngăn thấ p do chưa cải
thiê ̣n đươ ̣c vi cấ u trúc thành phầ n cấ u ta ̣o vách ngăn. Vì vâ ̣y để tăng cường đô ̣
vách ngăn cầ n phải giảm lươṇ g nước nhào trô ̣n nhưng vẫn đảm bảo đô ̣ chảy
xòe D và đô ̣ nhớt của hỗ n hơ ̣p bê tông khí khi phồ ng nở để ổ n đinh
̣ và đảm bảo
cấ u trúc rỗ ng phân bố đồ ng đề u. Sử du ̣ng tro bay có đô ̣ miṇ cao thay thế cát
đóng vai trò thành phầ n Silic để tăng đô ̣ đă ̣c chắ c của vách ngăn giữa các lỗ
rỗ ng trong bê tông khí. Trong chương này đề tài sẽ tiế n hành nghiên cứu thực
nghiê ̣m để nâng cao chấ t lươṇ g của BTKKCA thể hiê ̣n qua các phầ n: Xác đinh
̣
ảnh hưởng của PGSD đế n đô ̣ chảy xòe của vữa, nghiên cứu ảnh hưởng của
PGSD đế n quá trình phản ứng, chế ta ̣o hỗ n hơ ̣p tro bay có đô ̣ miṇ yêu cầ u,
phương pháp quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m, nghiên cứu ảnh hưởng của các yế u tố ,
cấ p phố i tố i ưu chế ta ̣o BTKKCA, phân tích vi cấ u trúc, ảnh hưởng của tỷ lệ

12

N/R đến cường độ nén, độ hút nước và KLTT của BTKKCA, hệ số dẫn nhiệt
của BTKKCA.
4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻo đến độ chảy xòe của vữa
Kết quả nghiên cứu cho thấy độ chảy xòe của vữa xi măng - tro tỷ lệ nghịch với
tỷ lệ T/X. Đặc tính này vẫn được duy trì khi có mặt PGSD.
Phần trăm PGSD cho vào để đạt hiệu quả hóa dẻo thì tỷ lệ nghịch với tỷ lệ N/R.
Khả năng hóa dẻo nhất của phụ gia với hàm lươṇ g dùng 0,6%- 0,7%- 0,8%
tương ứng với vữa có tỷ lê ̣ là 0,35- 0,30- 0,25. Ở ba giá trị này, mức độ hóa dẻo
giảm dần theo từng tỷ lệ N/R = 0,25- 0,30- 0,35.
4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻo đến quá trin
̀ h thủy hóa
của xi măng
Động học quá trình phản ứng giữa bột nhôm và các sản phẩm thủy hóa của xi
măng trong hỗn hợp hồ xi măng-tro bay-phụ gia là quá trình rất phức tạp, tuân
theo quy luật của động học quá trình dị thể, tức là xảy ra trên bề mặt tiếp xúc
giữa bột nhôm và pha lỏng, và các hyđrôxyt kim loại kiềm có trong thành phần
hỗn hợp hồ xi măng sinh ra sản phẩm là 3CaO.Al2O3.6H2O và pha khí H2.
Khi sử dụng PGSD thì quá trình toả nhiệt của xi măng tăng mạnh, thời gian đạt
nhiệt độ phản ứng cao nhấ t được rút ngắn.
45

Nhiệt độ, oC

40

35
(1)
(2)

30

(3)
25

20
5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Thời gian, phút

Hình 4.8. Sự phát triển nhiệt độ theo thời gian của hỗn hợp bê tông khí,
(1) N/R = 0,25; (2) N/R = 0,35; (3) N/R = 0,45
Để xác định ảnh hưởng của PGSD đến N/R và thời gian phồng nở của hỗn hợp
bê tông, đề tài tiế n hành thí nghiệm hỗn hợp bê tông ở các tỷ lệ nước/rắ n (N/R)
là 0,25; 0,35 và 0,45 tương ứng với lượng dùng phụ (PG) theo chất kết dính là
0,8%; 0,6% và 0%. Các số liệu thí nghiệm được ghi lại ở các hình 4.9. Có thể
13


thấy rằng, với sự có mặt của PGSD thì quá trình phồng nở đến Hmax tăng nhanh
giúp cho thời gian phồng nở được rút ngắn.
24.0

Chiều cao, cm

22.0
20.0

(1)
18.0

Thời gian bắt đầu

(2)

đông kết

(3)

16.0

14.0
12.0
5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Thời gian, phút

Hình 4.9. Sự ảnh hưởng của phụ gia đến quá trình tạo khí
(1) N/R = 0,30; (2) N/R = 0,35; (3) N/R = 0,40
4.3. Chế tạo hỗn hợp tro bay có độ mịn yêu cầu
Việc tính toán hàm lượng phối hợp của 2 loại tro bay theo 1 tỷ diện tích cho
trước có thể xác định như sau: Giả sử tỷ diện tích cần xác định là S, gọi x là
hàm lượng của Tro bay (b), như vậy (1-x) sẽ là hàm lượng còn lại của Tro bay
(a).
S = x STB(b) + (1-x) STB(a)
Từ công thức này có thể xác định các mức khác nhau của tỷ diện tích tro bay
hỗn hợp trong phần quy hoạch thực nghiệm.
Từ tỷ diện tích của hai loại tro bay đã tính toán, ta tiến hành phối hợp và đo tỷ
diện tích của hỗn hợp tro bay, đồng thời xác định độ sai lệch giữa tính toán và
thực tế (xác định theo phương pháp thấm khí Blaine) theo tỷ diện tích cm2/g,
hoặc % sai lệch về tỷ diện tích. Kết quả tỷ diện tích của hỗn hợp tro bay theo
tính toán và thực tế thể hiện ở Bảng 4.6.
Bảng 4.6. Kết quả độ mịn của hỗn hợp tro bay theo tính toán và đo thực tế
%
Tb
(b)

Tỷ diện tích của
hỗn hợp tro bay
(theo tính toán)

Tỷ diện tích của hỗn
hợp tro bay (theo kết
quả đo thực tế)

Độ sai lệch
giữa tính toán
và thực tế,
cm2/g

Độ sai lệch
giữa tính toán
và thực tế, %

0

1465,8

1680

214,2

14,6

14


%
Tb
(b)

Tỷ diện tích của
hỗn hợp tro bay
(theo tính toán)

Tỷ diện tích của hỗn
hợp tro bay (theo kết
quả đo thực tế)

Độ sai lệch
giữa tính toán
và thực tế,
cm2/g

Độ sai lệch
giữa tính toán
và thực tế, %

20

2325,8

2560

234,2

10,1

40

3185,9

3341

155,1

4,9

60

4046,0

4128

82,0

2,0

80

4906,0

4680

226,0

-4,6

100

5766,1

5420

346,1

-6,0

4.4. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
4.4.1. Xây dựng kế hoa ̣ch thực nghiêm
̣
4.4.1.1 Lựa chọn khoảng biến thiên của các nhân tố
a. Hệ số C (tỷ lệ Tro bay/XM) – Biến X1
Trong đề tài chọn giá trị C (biến X1) ở mức trên (+1) là 1,2 và mức dưới (-1) là
0,8 với khoảng biến đổi là 0,2.
b. Độ mịn của tro bay (S, cm2/g) – Biến X2
Đề tài chọn giá trị độ mịn S (biến X2) ở mức trên (+1) chọn là 4500 cm2/g và
mức dưới (-1) là 3500 cm2/g với khoảng biến đổi là 500.
c. Lượng dùng bột nhôm (Al, kg/m3) – Biến X3
Đề tài chọn giá trị lượng dùng bột nhôm (biến X3) ở mức trên (+1) là 0,52 và
mức dưới (-1) là 0,46, với khoảng biến đổi là 0,03.
4.3.1.2. Lập mô hình thống kê và kế hoạch thực nghiệm
Bảng kế hoạch thực nghiệm được trình bày trong bảng 4.13.
Mô hình thống kê biểu diễn sự phụ thuộc giữa hàm mục tiêu (cường độ của bê
tông và khối lượng thể tích) vào các biến mã đã chọn, có dạng một phương
trình hồi quy được biểu diễn như sau:
Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 + b23X2X3 + b13X1X3 + b11X12 + b22X22 +
b33X32+b123X1X2X3
Trong đó :

Y: Cường độ nén / khối lượng thể tích của bê tông
X1: Tỷ lệ Tro bay/XM (C)
X2: Tỷ diện tích của tro bay (S, cm2/g)
X3: Lượng dùng bột nhôm (Al, kg/m3)
b0, b1, b2… là các hệ số của phương trình hồi quy

15


Bảng 4.13. Kế hoạch thực nghiệm bậc 2 sau khi điề u chỉnh
Biến mã

Biến thực

CP
X1

X2

X3

ξ1

ξ2

ξ3

Hệ số C

S, cm2/g

Al,kg

1

1

1

1

1,2

4500

0,52

2

-1

1

1

0,8

4500

0,52

3

1

-1

1

1,2

3500

0,52

4

-1

-1

1

0,8

3500

0,52

5

1

1

-1

1,2

4500

0,46

6

-1

1

-1

0,8

4500

0,46

7

1

-1

-1

1,2

3500

0,46

8

-1

-1

-1

0,8

3500

0,46

9

1,682

0

0

1,34

4000

0,49

10

-1,682

0

0

0,66

4000

0,49

11

0

1,682

0

1

4840

0,49

12

0

-1,682

0

1

3160

0,49

13

0

0

1,682

1

4000

0,54

14

0

0

-1,682

1

4000

0,44

15

0

0

0

1

4000

0,49

16

0

0

0

1

4000

0,49

17

0

0

0

1

4000

0,49

18

0

0

0

1

4000

0,49

19

0

0

0

1

4000

0,49

20

0

0

0

1

4000

0,49

4.4.2 Tính toán cấ p phố i theo kế hoa ̣ch thực nghiêm
̣
Dựa vào bảng kế hoạch thực nghiệm (bảng 4.13) và trình tự tính toán cấp phối
bê tông tổ ong [1] đã trình bày ở trên để tính toán cấp phối thí nghiệm (bảng
4.15).
16


Bảng 4.15. Cấp phối bê tông thử nghiệm và kết quả thí nghiệm
TB

X

Vôi

PAl

N

PGSD

KLTT

kg/m3

kg/m3

kg/m3

kg/m3

l/m3

l/m3

kg/m3

1

333

252

25,2

0,62

177

1,39

691

3,68

2

275

313

31,3

0,62

180

1,72

690

5,52

3

352

266

26,6

0,62

174

1,47

670

3,15

4

281

319

31,9

0,62

177

1,76

701

4,92

5

435

329

32,9

0,56

191

2,54

853

7,17

6

346

393

39,3

0,56

187

2,6

852

7,49

7

438

332

33,2

0,56

177

2,92

892

6,19

8

361

410

41,0

0,56

179

3,61

842

6,82

CP

Rn, MPa

9

412

277

27,7

0,59

179

1,83

761

5,17

10

277

387

38,7

0,59

190

2,56

767

7,09

11

350

318

31,8

0,59

182

2,1

781

6,83

12

352

320

32,0

0,59

176

2,11

783

4,20

13

292

265

26,5

0,64

175

1,46

625

3,16

14

416

379

37,9

0,54

192

2,5

957

7,94

15

341

310

31,0

0,59

176

2,05

782

6,17

16

341

310

31,0

0,59

176

2,05

791

6,28

17

341

310

31,0

0,59

176

2,05

789

6,16

18

341

310

31,0

0,59

176

2,05

785

6,34

19

341

310

31,0

0,59

176

2,05

787

6,22

20

341

310

31,0

0,59

176

2,05

787

6,23

4.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố
4.5.1. Ảnh hưởng của các nhân tố đến cường độ nén BTKKCA
 Phương trình hồi quy: Từ kế t quả thực nghiê ̣m (bảng 4.15), sử du ̣ng
phầ n mề m Design Expert, phương trình hồ i quy về quan hê ̣ cường đô ̣
nén BTKKCA với các nhân tố như sau:
YR28 =+6,23-0,56X1+0,52X2 -1,33X3+0,03X1X2 -0,33X1X3 -0,065X2X3 0,056X12 -0,26X22 -0,25X32 -0,048X1X2X3
Sau khi kiểm tra theo tiêu chuẩn Student để loại bỏ các hệ số không có nghĩa và
kiểm tra tính tương hợp của mô hình theo chuẩn số Fisher ta thu được phương
trình hồi quy:
YR28 =+6,23-0,56X1+0,52X2 -1,33X3-0,33X1X3 -0,26X22 -0,25X32

17


 Ảnh hưởng của nhiều biến đến cường độ nén của BTKKCA

Hin
̀ h 4.17. Ảnh hưởng tổ
hợp của hai biến C và S
đến R28 của BTKKCA

Hin
̀ h 4.18. Ảnh hưởng
tổ hợp của hai biến C
và Al đến R28 của
BTKKCA

Hin
̀ h 4.19. Ảnh
hưởng tổ hợp của hai
biến S và Al đến R28
của BTKKCA

4.4.2. Ảnh hưởng của các nhân tố đến khối lượng thể tích BTKKCA
 Phương trình hồi quy: Từ kế t quả thực nghiê ̣m (bảng 4.15), sử du ̣ng
phầ n mề m Design Expert, phương trình hồ i quy về quan hê ̣ KLTT
BTKKCA với các nhân tố như sau:
YKLTT=+786,7+0,80X1-1,71X2-90,19X3-2,24X1X2-10,07X1X3 +4,67X2X38,59X12-2,65X22+0,46X32+10,14X1X2X3
Sau khi kiểm tra theo tiêu chuẩn Student để loại bỏ các hệ số không có nghĩa và
kiểm tra tính tương hợp của mô hình theo chuẩn số Fisher ta thu được phương
trình hồi quy:

YKLTT=+786,7-90,19X3-10,07X1X3-8,59X12+10,14X1X2X3

18


 Ảnh hưởng của nhiều biến đến KLTT của BTKKCA

Hin
̀ h 4.23. Ảnh hưởng
tổ hợp của hai biến C
và S đến KLTT của
BTKKCA

Hin
̀ h 4.24. Ảnh hưởng
tổ hợp của hai biến C
và Al đến KLTT của
BTKKCA

Hin
̀ h 4.25. Ảnh hưởng
tổ hợp của hai biến S
và Al đến KLTT của
BTKKCA

4.4.3. Mối quan hệ giữa KLTT và cường độ nén của BTKKCA
Mối quan hệ giữa KLLT và cường độ nén của BTKKCA thể hiện ở Hình 4.26.
9.0

8.0

Cường độ nén, MPa

7.0
6.0
5.0
4.0
3.0

Rn28 = 0.0145(KLTT) - 5.4611

2.0
1.0
0.0
600

650

700

750

800

850

900

950

1000

Khối lượng thể tích, kg/m3

Hình 4.26. Mối quan hệ giữa KLLT và cường độ nén của BTKKCA
Phương trình hồi quy mối quan hệ giữa KLTT và cường độ nén của BTKKCA
là:Rn28 = 0,0145(KLTT) – 5,4611
Từ kết quả này cho thấy mối quan hệ giữa KLTT và cường độ nén của
BTKKCA là mối quan hệ tuyến tính.
19


4.5. Cấp phối tối ưu chế tạo BTKKCA
Theo lý thuyết [17], việc đánh giá phẩm chất loại bê tông này theo chỉ tiêu hệ
số chất lượng, là tỷ số của khối lượng thể tích và cường độ: A= Rn 2
(mkvb )

Trong đó: Rn- cường độ nén (daN/cm2)
mkvb - khối lượng thể tích bê tông ở trạng thái khô (kg/l)
140

Hệ số phẩm chất

120
100

80
60
40
20

0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Cấp phối

Hình 4.27. Đồ thị thể hiện giá trị hệ số phẩm chất của từng cấp phối
Như vậy, nếu chỉ so sánh giá trị đạt được của thử nghiệm 19 cấp phối này, cấp
phối 10 sẽ cho giá trị hệ số chất lượng cao nhất, tương ứng với các giá trị biến
mã X1 = -1,682, X2 = 0, X3 = 0, và các giá trị biến thực là Hệ số C = 0,65, S =
4000 cm2/g, r = 50%, kết quả đạt được với Khối lượng thể tích là 766,8 kg/m3,
Rn = 7,09 MPa. Đây chỉ là giá trị tương đối và có thể chưa phải là giá trị tối ưu

cuối cùng vì mới chỉ là so sánh kết quả cụ thể của 19 cấp phối thí nghiệm.
Qua khảo sát và tính toán sử dụng lý thuyết toán học thì giá trị lớn nhất về hệ
số chất lượng A với điều kiện khối lượng thể tích nằm trong phạm vi 700-800
kg/m3, và cường độ nén > 5MPa, đạt được là A = 134,4 với các biến mã tối ưu
là X1 = -1,682, X2 = 1,234, X3 = 0,691. Kết quả khối lượng thể tích và cường
độ nén tương ứng tại các giá trị biến mã này là 700,0 kg/m3 và 6,59 MPa.
Kết quả so sánh về việc tính toán cấp phối tối ưu theo các mục tiêu khác nhau
thể hiện ở Bảng 4.17.
Bảng 4.17. Bảng tính toán cấp phối tối ưu theo các hàm mục tiêu khác
nhau
Cách
KLTT,
Hàm mục tiêu
Rn, MPa
X1
X2
X3
tính
kg/m3
*
1
A
760
7,04
-1,682 0,000 0,000
2**
A
700
6,59
-1,682 1,234 0,691

*
Chỉ so sánh kế t quả thực nghiê ̣m 20 cấp phối với nhau
**

Tìm tối ưu theo lý thuyết toán học dựa trên hàm Rn ( 5 MPa) (phầ n 4.5.1) và
20


KLTT (700-800 kg/m3) (phầ n 4.5.2)
Như vậy cấp phối tối ưu BTKKCA như sau:
Bảng 4.18. Điểm tối ưu của biến mã và giá trị tương ứng của biến thực
Biến mã
Biến thực
CP
ξ1
ξ2
ξ3
X1
X2
X3
Hệ số C
S, cm2/g
Al, kg
Tối ưu
-1,682
1,234
0,691
0,65
4356
0,604

Bảng 4.19. Cấp phối BTKKCA tối ưu
CP
Tối ưu

TB
251

X
351

Vôi
35,1

Bột nhôm
0,61

N
174

PGSD
2,3

KLTT
700,0

Rn, MPa
6,59

4.7. Phân tích vi cấ u trúc của bê tông khí không chưng áp
Sau khi tìm đươ ̣c cấ p phố i BTKKCA tố i ưu, đề tài tiế n hành chu ̣p ảnh vi cấ u

trúc SEM (hình 4.28) để xem xét, đánh giá.

Hin
̀ h 4.28. Hin
̀ h ảnh vi cấ u trúc SEM của BTKKCA cấ p phố i tố i ưu
nghiên cứu với đô ̣ phóng đa ̣i 50, 1000, 4000, 8000
21


Các hình ảnh SEM cho thấ y rõ ràng các bo ̣t khí da ̣ng hình cầ u với kích thước
khá đồ ng đề u từ 0,1-1mm và không thông nhau. Các thành vách của các lỗ rỗ ng
BTKKCA khá đă ̣c chắ c.
4.8. So sánh chất lượng của NAAC với AAC theo cách tính hệ số chất
lượng AAC
Hệ số chất lượng AAC [19], tính theo công thức: A= Rn/0,016  (KLTT)².
Hệ số chất lượng NAAC của cấp phối tối ưu trong nghiên cứu đạt được là:
ANC = 6,59/(0,016 ×0,72) = 840,6
Cũng theo cách tính như vậy, tài liệu [19] đã thố ng kê được hệ số chất lượng
AAC của 09 đơn vị sản xuất giảm dầ n cho thấ y chấ t lươṇ g BTKKCA của đề tài
nghiên cứu nằ m giữa khoảng chấ t lươ ̣ng của Xela (Thươ ̣ng Hải)- vi ̣ trí thứ 3 và
V-Block- vi ̣trí thứ 4.
4.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/R đến cường độ nén, độ hút nước và KLTT của
BTKKCA
4.9.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/R đế n cường độ nén của BTKKCA

Cường độ nén trung bình (MPa)

7.5
7.0
6.5

6.0
5.5
y = -889.29x2 + 418.93x - 42.416
R² = 0.974

5.0
4.5
4.0
3.5
3.0

0.2

0.22

0.24

0.26

0.28

0.3

Tỷ lệ N/R

Hình 4.31. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giưa tỷ lệ N/R và cường độ nén
Nhận xét: Qua đồ thị hình 4.31 cho thấy: khi tỷ lệ N/R tăng từ 0,22 đến 0,24 thì
cường độ nén BTKKCA có xu hướng gia tăng; khi tỷ lệ N/R tăng từ 0,24 đến
0,30 thì cường độ nén của BTKKCA có chiều hướng giảm đi.

22


4.6.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/R đế n độ hút nước của BTKKCA
17

16.6

Độ hút nước (Hp)

16.3

16

15

15.7

14.8
14.0

14

13

0.22

0.24

0.26
Tỷ lệ N/R

0.28

0.30

Hình 4.32. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỷ lệ N/R và độ hút nước
Nhận xét: Qua đồ thị hình 4.32 cho thấy: tỷ lệ N/R tăng thì độ hút nước của
BTKKCA có xu hướng tăng do đô ̣ rỗ ng của bê tông tăng lên. Tuy nhiên ở tỷ lê ̣
N/R là 0,24 và 0,30 đô ̣ hút nước của BTKKCA giảm có thể do cấ u trúc các
vách ngăn của lỗ rỗ ng trong BTKKCA ít thông nhau hơn.
4.9.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/R đế n khối lượng thể tích của BTKKCA
900

Khối lượng thể tích (kg/m3)

850
800
750

y = -27321x2 + 11032x - 233.97
R² = 0.9899
700
650
600
0.20

0.22

0.24
0.26
Tỷ lệ N/R

0.28

0.30

Hình 4.33. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỷ lệ N/R và KLTT
Nhận xét: Qua đồ thị hình 4.33 cho thấy: khi tỷ lệ N/R tăng thì khối lượng thể
tích của BTKKCA có xu hướng giảm.
23


4.10. Hệ số dẫn nhiệt của NAAC
Kết quả đo hệ số dẫn nhiệt của BTKKCA đươ ̣c xác đinh
̣ theo TCVN
9030:2011 tại Trung tâm nghiên cứu và ứng du ̣ng Vật liệu Xây dựng Nhiệt đới
được ghi lại như bảng 4.24.

Mẫu
1
2
3
4
5
6

Hiệu điện
thế nguồn

(V)
73,2
73,2
81,6
81,6
76,7
76,7

Bảng 4.24. Hệ số dẫn nhiệt của NAAC
Cường độ
Nhiệt độ
Nhiệt độ
dòng điện thanh nhiệt
tâm mặt
(A)
(oC)
ngoài (oC)
0,541
84,9
57,1
0,541
84,9
56,9
0,604
89,9
59,4
0,604
89,9
59,4
0,567

84,4
56,6
0,567
84,4
57,7

Hệ số dẫn
nhiệt
(W/moC)
0,472
0,471
0,519
0,518
0,532
0,536

Kết luận chương 4
Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm bậc 2 tâm xoay bâ ̣c hai tối ưu
(cường độ và khối lượng thể tích) và sự hỗ trợ của phần mềm Design Expert đề
đã tìm ra được cấp phối tối ưu của BTKKCA.
Qua nghiên cứu cấp phối tối ưu đề tài đã giảm được lượng dùng xi măng nhưng
vẫn đảm bảo BTKKCA có các tính chất vượt trội so với các sản phẩm đang có
trên thị trường Việt Nam. Sản phẩm BTKKCA của đề tài có khối lượng thể tích
danh nghĩa thuộc nhóm D700 nhưng cường độ đạt cấp B5.
Mô ̣t số kế t luâ ̣n có thể rút ra từ kế t quả nghiên cứu này bao gồ m:
- Hoàn toàn chế ta ̣o đươ ̣c loại BTKKCA với cường độ được nâng cao lớn
hơn 5 MPa, khối lượng thể tích nhỏ hơn 800 kg/m3 và độ co ngót giảm
nhỏ hơn 0,78 mm/m. Cấ p phố i tố i ưu tìm đươ ̣c là XM: TB: V: BN: N:
PGSD = 351: 251: 35,1: 0,61: 174 (tính theo kg/m 3) để chế tạo loại
BTKKCA có khối lượng thể tích 700kg/m3 và cường độ nén 6,59MPa.

- Sử dụng phụ gia siêu dẻo polycarboxylate và tro bay thay thế cát nghiền
làm tăng cường độ của vách ngăn mà không làm tăng khối lượng thể tích
của bê tông khí.
- Phụ gia siêu dẻo làm giảm tỷ lệ N/CKD do đó làm tăng tốc độ thủy hóa
của xi măng, tăng nồ ng đô ̣ CH, tăng tố c đô ̣ phản ứng giữa bô ̣t Al và CH,
rút ngắ n thời gian nở phồng của hỗn hợp bê tông. Trong khoảng sử dụng
PGSD từ 0.6-0,8% xi măng, khi lượng sử dụng PGSD càng tăng thì tốc độ
thủy hóa và nở phồng của bê tông càng tăng.
Từ kết quả đạt được trong phòng thí nghiệm là cơ sở vững chắc để triển khai
công nghệ và ứng dụng sản xuất và thi công các công trình xây dựng thực tế.
24


CHƯƠNG 5
ỨNG DỤNG BÊ TÔNG KHÍ KHÔNG CHƯNG ÁP TRONG ĐIỀU KIỆN
VIỆT NAM
5.1. Sản xuất bê tông khí không chưng áp trong nhà máy
5.1.1. Chuẩn bị khuôn và mặt bằng sản xuất.
5.1.2. Trộn hỗn hợp và tạo hình
5.1.3. Cắt và tháo dỡ sản phẩm
5.1.4. Dưỡng hộ sản phẩm
5.1.5. Đánh giá chất lượng sản phẩm
5.1.6. Quy trình xây blốc BTKKCA
Khi các viên xây (gạch blốc) đã đạt cưòng độ thiết kế được đưa đến xây tại
công trình. Công tác nghiệm thu chất lượng blốc xây được thực hiện trước khi
xuất xưởng. Các blốc xây được vận chuyển và tập kết đến vị trí xây và được
xếp thành kiêu. Blốc bê tông khí được sử dụng để xây tường bao che bên ngoài
và tường ngăn bên trong công trình . Quy trình xây blốc bê tông khí được tiến
hành theo trình tự sau:
Công tác chuẩn bị

-

Tập kết blốc đến nơi xây.
Vữa xây là vữa xi măng có phụ gia Polyme biến tính, vữa xi măng cát,
vữa tam hợp mác 50#. Vữa phải dẻo và phù hợp với quy định thiết kế;
Chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ cần thiết để xây như dao xây, bay, thước,
dây, quả dọi...
Vệ sinh sạch sẽ và tưới nước lên nền trước khi xây. Nếu sử dụng vữa có
phụ gia Polyme biến tính thì Blốc không cần tưới nước trước khi xây.
Tưới nước lên blốc trước khi xây nếu thi công trong điều kiện nắng nóng
hoặc khô hanh;

Công tác xây, trát
Sau khi sử dụng Bloc BTKKCA cho một số công trình chúng tôi rút ra được
một số kinh nghiệm sau :
-

Rải đều vữa lên bề mặt gạch blốc và ray nhẹ. Chiều dày mạch vữa khoảng
5 - 10mm;
Trong quá trình xây phải miết mạch ngang và mạch đứng sao cho mạch
vữa được đầy và sạch sẽ;
Sử dụng các viên gạch blốc nguyên để xây ở các vị trí quan trọng như đầu
tiếp giáp với cột, cạnh cửa;
Bề mặt tường xây phải phẳng;
Không xây tường cao quá 2m trong thời gian 24h;
25