Ảnh hưởng của tro đáy nhiệt điện đến các tính chất cơ lý của xi măng Poóc lăng hỗn hợp

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018. 12 (4): 69–77

ẢNH HƯỞNG CỦA TRO ĐÁY NHIỆT ĐIỆN ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT
CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POÓC LĂNG HỖN HỢP
Văn Viết Thiên Âna,∗, Hoàng Nhật Nguyênb
a

Khoa Vật liệu xây dựng, Trường Đại học Xây dựng,
55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
b
Công ty cổ phần xi măng FiCO Tây Ninh, Việt Nam
Lịch sử bài viết:
Nhận ngày 23/04/2018, Sửa xong 26/05/2018, Chấp nhận đăng 30/5/2018
Tóm tắt
Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy của nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch đến các tính
chất cơ lý của xi măng poóc lăng hỗn hợp như lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết và sự phát triển cường
độ nén theo thời gian. Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể sử dụng đến 30% tro đáy theo khối lượng để sản xuất
PCB40 và 15% tro đáy theo khối lượng để sản xuất PCB50. Khi tăng hàm lượng tro đáy trong PCB thì lượng
nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết tăng lên, cường độ nén giảm. Khi tăng hàm lượng tro đáy, tốc độ phát
triển cường độ nén so với mẫu đối chứng giảm xuống ở tuổi sớm nhưng lại tăng lên ở tuổi muộn. Độ nghiền
mịn của tro đáy tăng lên chủ yếu đẩy nhanh tốc độ phát triển cường độ ở tuổi sớm của mẫu thí nghiệm.
Từ khoá: xi măng Póoc lăng hỗn hợp; tro đáy; cường độ nén.
EFFECTS OF BOTTOM ASH FROM COAL-FIRED POWER PLANT ON PROPERTIES OF BLENDED
PORTLAND CEMENT
Abstract
The present study assessed the effects of bottom ash from coal-fired power plant on properties of blended
Portland cement (PCB). The results showed that PCB40 and PCB50 can be produced when bottom ash replaces
Portland cement up to 30 wt.-% and 15 wt.-%, respectively. When the bottom ash content in PCB increases the
standard consistency and setting times increase but compressive strength decreases. The rate of compressive
strength development of cement containing bottom ash reduces at the early ages but increases at the later ages,
especially at the high content of bottom ash. When the fineness of the bottom ash increases, the compressive

strength of PCB is enhanced mainly at the early ages.
Keywords: blended Portland cement; bottom ash; compressive strength.
© 2018 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)

1. Giới thiệu
Khi các hạt than nghiền mịn bị đốt cháy, chúng bị hóa mềm hoặc chảy lỏng ở trạng thái lơ lửng.
Tro than bay theo dòng khí nóng sau khi đi qua dãy ống lò hơi được thải ra ngoài qua các thiết bị
lọc bụi tĩnh điện hoặc lọc bụi túi, sản phẩm thu hồi từ các thiết bị này gọi là tro bay. Lượng tro bay
thông thường chiếm 80-90% lượng tro xỉ do đốt cháy than tạo ra. Một phần tro than bị hoá mềm hoặc
chảy lỏng ở nhiệt độ cao, bám vào tường lò và ống nồi hơi. Những hạt lớn hơn tích tụ và rơi xuống
∗

Tác giả chính. Địa chỉ e-mail: (Ân, V. V. T.)

69


Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

phễu nằm ở đáy lò và thải ra ngoài [1]. Phần tro này gọi là tro đáy, chiếm 10-20% tổng lượng tro xỉ
hình thành.
Đến cuối năm 2017, khoảng 40 triệu tấn tro xỉ đang tồn đọng trên cả nước và hàng năm phát sinh
thêm khoảng trên 15 triệu tấn tro xỉ từ 21 nhà máy nhiệt điện chạy than đang hoạt động. Theo quy
hoạch phát triển điện lực Việt Nam (Quy hoạch điện VII) của Bộ Công thương thì đến năm 2030 sẽ
có khoảng 57 nhà máy. Nếu các nhà máy điện than đang đầu tư và đưa vào sử dụng như qui hoạch thì
đến năm 2020 tổng lượng tro xỉ thải ra là 109 triệu tấn, đến năm 2025 và 2030 lần lượt đạt đến khối
lượng 248 và 422 triệu tấn. Đây là lượng tro xỉ rất lớn cần có các giải pháp để xử lý, tiêu thụ nhằm
giải quyết các vấn đề môi trường, bãi thải. . . Việc tái sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện cho sản xuất
các sản phẩm liên quan đến xi măng, bê tông, vữa xây dựng, gạch không nung là một trong những
giải pháp tiêu thụ tro xỉ với khối lượng lớn và đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao [1–5].

Tính chất của tro bay và tro đáy phụ thuộc vào chủng loại than và công nghệ đốt. Khi đốt than
non hoặc than nửa bitum thì tro bay và tro đáy sẽ chứa hàm lượng CaO cao. Dạng tro này có hoạt tính
kết dính thuỷ lực tương tự xi măng bên cạnh hoạt tính puzzolanic. Than antraxit hoặc than bitum cho
tro than có hàm lượng CaO thấp nên tồn tại chủ yếu là hoạt tính puzzolanic. Theo Kiattikomol và các
cộng sự [6], độ mịn của tro bay ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hoạt tính của nó, thậm chí còn cao
hơn ảnh hưởng của thành phần hóa học của nó. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy ảnh hưởng của độ mịn
của tro bay đến cường độ nén của bê tông, xi măng [6–8]. Vữa sử dụng tro bay có độ nghiền mịn cao
hơn sẽ cho cường độ ở tuổi sớm cao hơn so với vữa sử dụng tro bay thô hơn. Tương tự như tro bay
nghiền mịn, tro đáy nghiền mịn có thể cải thiện độ đặc chắc và cường độ của vữa và bê tông. Nghiên
cứu này đánh giá ảnh hưởng của tro đáy của nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch đến các tính chất cơ lý
của xi măng Portland hỗn hợp.
2. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm
2.1. Vật liệu
Nguyên vật liệu sử dụng bao gồm clanke của nhà máy xi măng FiCO Tây Ninh, thạch cao tự nhiên
(TCTN), tro đáy Nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch, cát ISO. Thành phần hóa của clanhke, thạch cao tự
nhiên và tro đáy được đưa ra ở Bảng 1 đến Bảng 3. Hoạt tính cường độ của clanke ở tuổi 3 và 28 ngày
tương ứng là 34,2 MPa và 58,2 MPa, đạt mác clanhke CPC 50 theo [9]. Thạch cao tự nhiên đạt chủng
loại Gn 90 dùng cho sản xuất xi măng theo [10].
Bảng 1. Thành phần hóa của clanhke

Thành phần hóa

CaO

SiO2

Al2 O3

Fe2 O3

MgO

Hàm lượng (%)

64,40

21,03

5,48

3,49

3,80

Bảng 2. Thành phần hóa của thạch cao tự nhiên (TCTN)

Thành phần hóa

CaSO4 · 2 H2 O

SO3

CKT

Hàm lượng (%)

92,72

45,00

1,90

70


Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Bảng 3. Thành phần hóa của clanhke

Thành phần hóa

CaO

Al2 O3

SiO2

Fe2 O3

MgO

SO3

MKN

Hàm lượng (%)

1,11

19,30

56,72

9,09

0,28

0,14

1,14

2.2. Chế tạo mẫu xi măng và phụ gia khoáng tro đáy nghiền mịn
Các mẫu xi măng poóc lăng (PC) được chuẩn bị bằng cách nghiền hỗn hợp clanhke và thạch cao
trong máy nghiền bi thí nghiệm với khối lượng vật liệu và thời gian nghiền không đổi giữa các mẻ
nghiền. Tỷ lệ thạch cao pha vào trong các mẫu xi măng PC là 4% theo khối lượng. Độ mịn Blaine của
mẫu xi măng PC đạt khoảng 4000 cm2 /g. Để đánh giá ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến tính chất
của xi măng, 03 mẫu tro đáy có độ nghiền mịn khác nhau với kích thước hạt trung bình là 22,5; 17,6
và 16,8 µm tương ứng với bề mặt riêng là 3550; 3990 và 4600 cm2 /g đã được sử dụng. Các mẫu tro
đáy được nghiền mịn trong máy nghiền bi thí nghiệm với khối lượng nghiền không đổi và thời gian
nghiền khác nhau. Các mẫu xi măng PCB với hàm lượng tro đáy khác nhau được chuẩn bị bằng cách
định lượng và trộn đều hỗn hợp PC và tro đáy với nhau.
2.3. Phương pháp thí nghiệm
Nghiên cứu đã sử dụng các tiêu chuẩn [11] và [12] để thí nghiệm đánh giá các tính chất như: độ
dẻo tiêu chuẩn, thời gian đông kết, độ ổn định thể tích và cường độ nén của các mẫu xi măng. Độ mịn
của xi măng và tro đáy được xác định bằng dụng cụ Blaine theo [13]. Bên cạnh đó, các phương pháp
thí nghiệm hiện đại như phân tích thành phần hạt bằng phương pháp laser, phân tích nhiệt DTA-TG
cũng được sử dụng trong nghiên cứu.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Ảnh hưởng của tro đáy đến lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết và độ ổn định thể tích
Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia khoáng tro đáy có độ nghiền mịn 3990 cm2 /g đến lượng nước

tiêu chuẩn, thời gian đông kết và độ ổn định thể tích của xi măng được đưa ra trên Bảng 4 và Hình 1,
Hình 2. Kết quả cho thấy, khi sử dụng tro đáy thay thế xi măng theo khối lượng thì độ ổn định thể tích
được cải thiện, thời gian đông kết giảm xuống so với mẫu đối chứng không sử dụng tro đáy. Đặc biệt,
với hàm lượng sử dụng tro đáy thấp (5 và 10%) thì lượng nước tiêu chuẩn gần như không thay đổi
trong khi thời gian đông kết giảm xuống. Nhìn chung, khi tăng hàm lượng sử dụng tro đáy thì lượng
nước tiêu chuẩn của xi măng hỗn hợp tăng lên, thời gian đông kết cũng tăng lên nhưng không đáng
kể trong khi độ ổn định thể tích không thay đổi.
Việc sử dụng tro đáy có độ nghiền mịn tương đương với xi măng poóc lăng với hàm lượng thay
thế thấp có thể đã cải thiện được cấp phối thành phần hạt cũng như tăng hiệu ứng phân tán các hạt xi
măng làm giải phóng lượng nước tự do, làm tăng tính công tác, giảm lượng nước tiêu chuẩn của hồ xi
măng. Tuy nhiên, khi tăng lượng dùng tro đáy lên vượt quá 15% thì các hiệu ứng này không đủ lớn
so với lượng cần nước của tro đáy lớn hơn lượng cần nước của xi măng. Việc cải thiện thành phần hạt
cũng như tăng hàm lượng hạt mịn cũng có thể thúc đẩy tốc độ đông kết thuỷ hoá của xi măng.

71


KÕT
QU¶nghệ
NGHI£N
Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học
Công
Xây CøU
dựngVµ øNG DôNG

Bảng
Ảnhhưởng
hưởngcủa
củahàm
hàmlượng

lượngtrotrođáy
đáyđến
đếnlượng
lượngnước
nướctiêu
tiêu
chuẩn,
thời
gian
đông
Bảng
4. 4.
Ảnh
chuẩn,
thời
gian
đông
kết
kết
định
tíchcủa
củaxiximăng
măng
vàvà
độđộ
ổnổn
định
thểthểtích
Lượng
Thời gian đông kết

Độ ổn định
Thời gian đông kết (min)
nước
Hàm
nước
Độ ổn định thể tích (min)
Ký lượng
Hàm lượng Lượng
Ký hiệu
thể tích
hiệu
tro đáy, %tiêutiêu
chuẩn
tro
đáy, %
chuẩn
(%)
(mm)
BắtKết
đầuthúc Kết thúc
(mm)
Bắt đầu
(%)
TD1
0
27,0
1,0
120
160
TD1

0
27,0
1,0
120
160
TD2
5
26,7
0,5
105
145
TD2
5
26,7
0,5
105
145
TD3
10
27,0
0,5
105
150
TD3
10
27,0
0,5
105
150
TD4

15
27,3
0,5
115
155
TD420
15
27,3
0,5
TD5
28,0
0,5 115
110155
150
TD5
20
28,0
0,5
110
150
TD6
30
28,8
0,5
115
155
TD6
30
28,8
0,5

115
155

KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG

Hình 1. Ảnh
hưởng
củahưởng
hàm lượng
tro đáy
đếntro
lượng
tiêu chuẩn
ổn định
thểổn
tíchđịnh
của xi măng
Hình
1. Ảnh
của hàm
lượng
đáy nước
đến lượng
nước và
tiêuđộchuẩn
và độ
thể tích của xi măng

Hình
Hình 2.

2. Ảnh
Ảnh hưởng
hưởng của
của hàm
hàm lượng
lượng tro
trođáy
đáyđến
đếnthời
thờigian
gianđông
đôngkết
kếtcủa
củaxiximăng
măng 4

3.2. Ảnh hưởngViệc
của sử
hàm
lượng
đến
cườngmịn
độtương
nén của
xi măng
dụng
tro tro
đáy đáy
có độ
nghiền

đương
với xi măng poóc lăng với
hàm lượng thay thế thấp có thể đã cải thiện được cấp phối thành phần hạt cũng như tăng

Ảnh hưởng của lượng dùng tro đáy có độ nghiền mịn 3990 cm2 /g đến cường độ nén của xi măng
hiệu ứng phân tán các hạt xi măng làm giải phóng lượng nước tự do, làm tăng tính công
được thể hiện
Bảngtiêu
6 và
Hìnhcủa
3, Hình
Kết quả
thấy
ảnh hưởng
tác, trên
giảmBảng
lượng5,nước
chuẩn
hồ xi 4.
măng.
Tuy cho
nhiên,
khimức
tăngđộ
lượng
dùng trocủa tro đáy
đáy lên vượt quá 15% thì các hiệu ứng này không đủ lớn so với lượng cần nước của tro
đáy lớn hơn lượng cần nước của xi măng.72
Việc cải thiện thành phần hạt cũng như tăng
hàm lượng hạt mịn cũng có thể thúc đẩy tốc độ đông kết thuỷ hoá của xi măng.

3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng
Ảnh hưởng của lượng dùng tro đáy có độ nghiền mịn 3990 cm2/g đến cường độ


Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

đến cường độ nén của xi măng phụ thuộc vào hàm lượng tro đáy thay thế xi măng và thời gian xác
định cường độ.
Bảng 5. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng

Cường độ nén ở các ngày tuổi, MPa

Ký hiệu

Hàm lượng
tro đáy, %

1 ngày

3 ngày

7 ngày

28 ngày

91 ngày

TD1
TD2
TD3

TD4
TD5
TD6

0
5
10
15
20
30

17,5
18,7
18,1
15,8
15,1
12,1

34,2
34,4
32,2
29,8
27,2
22,7

45,7
45,6
43,4
39,9
35,2

29,9

59,8
58,5
55,6
53,2
51,1
46,7

60,5
58,7
58,2
58,7
55,5
55,7

Bảng 6. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng

Mức độ suy giảm cường độ nén ở các ngày tuổi, %

Ký hiệu

Hàm lượng
tro đáy, %

1 ngày

3 ngày

TD1

TD2
TD3
TD4
TD5
TD6

0
5
10
15
20
30

100,0
106,9
103,4
90,3
86,3
69,1

100,0
100,6
94,2
87,1
79,5
66,4

TD6

30

12,1

22,7

7 ngày

28 ngày

91 ngày

100,0
100,0
100,0
99,8
97,8
97,0
95,0
93,0
96,2
87,3
89,0
97,0
77,0
85,5
91,7
65,4
78,1
KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG 92,1
29,9

46,7

55,7

Hình
3. Ảnh
Ảnh hưởng
hưởng của
của tro
trođáy
đáyđến
đếncường
cườngđộ
độnén
néncủa
củaxiximăng
măng
Hình 3.
Ở tuổi rất sớm (1 ngày tuổi), khi sử dụng tro đáy với hàm lượng 5% và 10% thì

Ở tuổicường
rất sớm
dụng
tro mẫu
đáy với
lượng
thì thích
cường
độ (1

củangày
đá xituổi),
măngkhi
tăngsửnhẹ
so với
đối hàm
chứng.
Điều5%
nàyvà
có 10%
thể giải
dođộ của đá
xi măng tăng
nhẹ
so với
mẫuđầu
đốitiên,
chứng.
nàyhóa
có thể
thích
trong
ngày
trong
những
ngày
mứcĐiều
độ thủy
các giải
khoáng

xi do
măng
cònnhững
hạn chế,
dođầu
vậy tiên, mức
vaicác
trò khoáng
chủ yếu xi
củamăng
tro đáy
là hạn
nhờ chế,
hiệu ứng
vật vai
lý do
mịnyếu
mang
độ thủy hóa
còn
do vậy
tròđộchủ
củalại,
trohạt
đáytrolàđáy
nhờđóng
hiệu ứng vật
vai trò như chất độn mịn, làm đặc chắc cấu trúc. Ngoài ra, thành phần hạt mịn của tro
đáy cũng có thể đóng vai trò như các mầm
73 tinh thể làm thúc đẩy quá trình thuỷ hoá,

đông kết và rắn chắc của hồ xi măng. Vì vậy, với hàm lượng tro đáy được sử dụng hợp
lý (<10%) làm giảm thời gian đông kết của xi măng (Bảng 4, Hình 2) cũng như tăng
cường độ của đá xi măng ở 1 ngày tuổi (Bảng 5, Bảng 6). Khi sử dụng hàm lượng tro
đáy lớn hơn 15% thì cường độ mẫu xi măng ở tuổi 1 ngày chỉ đạt lần lượt là 90.3%,


TD2

5

106,9

100,6

99,8

97,8

97,0

TD3

10

103,4

94,2

95,0

93,0

96,2

TD4

15

90,3

87,1

87,3

89,0

97,0

TD5

20

86,3

79,5

77,0

85,5

91,7

TD6

69,1 H. N. / Tạp
66,4chí Khoa65,4
78,1Xây dựng92,1
Ân, 30
V. V. T., Nguyên,
học Công nghệ

Hình
lượng tro
tro đáy
đáyđến
đếncường
cườngđộ
độnén
néncủa
củaxiximăng
măng
Hình4.4.Mức
Mứcđộ
độ ảnh
ảnh hưởng
hưởng của hàm
hàm lượng
3.3mang
Ảnh hưởng
của

nghiền
mịn
trotrò
đáynhư
đến chất
cường
độ nén
xi đặc
măngchắc cấu trúc. Ngoài ra,
lý do độ mịn
lại, hạt
trođộđáy
đóng
vai
độn
mịn,của
làm
thành phần hạt mịn
có thểlàđóng
vairấttròquan
nhưtrọng
các mầm
thúc
Độ của
mịn tro
củađáy
phụ cũng
gia khoáng
yếu tố
quyết tinh

định thể
vai làm
trò và
ảnhđẩy quá trình
thuỷ hoá, đông
kếtcủavàphụ
rắngiachắc
củađến
hồ tính
xi măng.
Vìhỗn
vậy,
vớihồhàm
lượng
troxiđáy
được
hưởng
khoáng
chất của
hợp
xi măng
và đá
măng.
Về sử
xu dụng hợp lý
hướng
hưởng,
mịnkết
củacủa
phụxi

giamăng
khoáng
càng 4,
caoHình
thì các
vật lýcường
và độ của đá
(< 10%) làm
giảmảnh
thời
gian độ
đông
(Bảng
2) hiệu
cũngứng
nhưvềtăng
hóa
học
càng
rõ
ràng
và
có
tác
dụng
tích
cực
đến
các
tính

chất
của
xi
măng
poóc
lăng
xi măng ở 1 ngày tuổi (Bảng 5, Bảng 6). Khi sử dụng hàm lượng tro đáy lớn hơn 15% thì cường độ
hỗn
nhiên,
phụ gia86.3%
khoángvàlại69.1%
phụ thuộc
rất mẫu
nhiều đối
yếu chứng.
tố,
mẫu xi măng
ở hợp.
tuổi Tuy
1 ngày
chỉmức
đạt độ
lầnnghiền
lượt làmịn
90.3%,
so với
trong đó yếu tố giá thành là một trong những yếu tố quan trọng nhất.
Nhìn chung, cường độ nén của các mẫu xi măng có chứa tro đáy đều thấp hơn cường độ nén của
đánh
giá ảnh

của lệ
độ thay
mịn tro
cácbằng
tính chất
măng,
03thì
mẫucường độ nén
mẫu đối chứng ởĐể
tuổi
3 ngày
trởhưởng
lên. Tỷ
thếđáy
xi đến
măng
tro của
đáyxicàng
lớn
2
tro
đáy
có
độ
mịn
3550,
3990
và
4600
cm

/g
được
sử
dụng
để
thay
thế
15%
khối
lượng
của mẫu xi măng càng giảm. Tuy nhiên, mức độ suy giảm cường độ đối với mẫu đối chứng ở các
xi măng. Kết quả ảnh hưởng của độ nghiền mịn của tro đáy đến cường độ nén của xi
tuổi dài ngày
của các mẫu có hàm lượng tro đáy thay thế trên 15% xi măng được cải thiện rõ rệt. Đặc
măng được thể hiện trên Bảng 7, 8 và Hình 5,6. Kết quả nghiên cứu cho thấy cường độ
biệt, cường nén
độ nén
ở tuổi 91 ngày của các mẫu có chứa tro đáy không khác nhau nhiều và đều gần với
của mẫu đối chứng gần như không thay đổi sau 28 ngày tuổi trong khi cường độ
cường độ mẫu
này15%
chotrothấy
cường
độcận
nénvới
của
trong xi măng
nén đối
của chứng.
các mẫu Điều

có chứa
đáy vai
vẫn trò
tiếpcải
tục thiện
tăng lên
và tiệm
giátro
trị đáy
cường
hỗn hợp xảyđộranén
ở những
tuổi
ngày
(Bảng
6, Hình
4).7 Hoàn
toàn
được
của mẫu
đốidài
chứng
ở tuổi
91 ngày
(Bảng
và Hình
5). có
Khithể
tăngchế
độ tạo

nghiền
mịnxi măng poóc
2
củaPCB
tro đáy
cường
củalên
mẫu
xi măng,
ở các tuổi4000
sớm cm
ngày.
/g.
lăng hỗn hợp
40 sẽ
vớicảitỷthiện
lệ tro
đáy độ
sử nén
dựng
đến
30% ởđặc
độbiệt
mịnlà khoảng

3.3. Ảnh hưởng của độ nghiền mịn tro đáy đến cường độ nén của xi măng
Độ mịn của phụ gia khoáng là yếu tố rất quan trọng quyết định vai trò và ảnh hưởng của phụ gia
7 độ mịn của
khoáng đến tính chất của hỗn hợp hồ xi măng và đá xi măng. Về xu hướng ảnh hưởng,
phụ gia khoáng càng cao thì các hiệu ứng về vật lý và hóa học càng rõ ràng và có tác dụng tích cực

đến các tính chất của xi măng poóc lăng hỗn hợp. Tuy nhiên, mức độ nghiền mịn phụ gia khoáng lại
phụ thuộc rất nhiều yếu tố, trong đó yếu tố giá thành là một trong những yếu tố quan trọng nhất.
Để đánh giá ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến các tính chất của xi măng, 03 mẫu tro đáy có
độ mịn 3550, 3990 và 4600 cm2 /g được sử dụng để thay thế 15% khối lượng xi măng. Kết quả ảnh
hưởng của độ nghiền mịn của tro đáy đến cường độ nén của xi măng được thể hiện trên Bảng 7, 8
và Hình 5, 6. Kết quả nghiên cứu cho thấy cường độ nén của mẫu đối chứng gần như không thay đổi
sau 28 ngày tuổi trong khi cường độ nén của các mẫu có chứa 15% tro đáy vẫn tiếp tục tăng lên và
tiệm cận với giá trị cường độ nén của mẫu đối chứng ở tuổi 91 ngày (Bảng 7 và Hình 5). Khi tăng độ
nghiền mịn của tro đáy sẽ cải thiện cường độ nén của mẫu xi măng, đặc biệt là ở các tuổi sớm ngày.
Trong khi đó, hiệu ứng cải thiện cường độ nén so với mẫu đối chứng của mẫu có chứa tro đáy có độ
mịn thấp lại phát huy mạnh ở các tuổi dài ngày (Bảng 8 và Hình 6).

74


Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Bảng 7. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng

Cường độ nén ở các ngày tuổi, MPa

Ký hiệu

Hàm lượng
tro đáy, %

1 ngày

3 ngày

TD1
TD3990
TD3550
TD4600

0
15
15
15

17,5
15,8
15,0
16,7

34,2
29,8
28,0
31,6

7 ngày

28 ngày

91 ngày

45,7
59,8
60,5
39,9

53,2
58,7
37,2
50,3
58,3
42,3NGHI£N CøU56,6
KÕT QU¶
Vµ øNG DôNG 59,8

Trong Bảng
khi đó,
cảicủa
thiện
cường
nén
vớicường
mẫu đối
8. hiệu
Ảnh ứng
hưởng
hàm
lượngđộtro
đáysođến
độ chứng
nén củacủa
xi mẫu
măngcó chứa
tro đáy có độ mịn thấp lại phát huy mạnh ở các tuổi dài ngày (Bảng 8 và Hình 6).

Ký hiệu

Bảng
Ảnh hưởng của độMức
mịn độ
tro suy
đáy giảm
đến cường
độđộ
nénnén
củaởxicác
măng
cường
ngày tuổi, %
Hàm7.lượng
độ nén ở các ngày tuổi, MPa
Hàm lượng
1 ngày Cường
3 ngày
7 ngày
28 ngày
91 ngày
Ký hiệutro đáy, %
tro đáy, %
1 ngày
3 ngày
7 ngày
28 ngày
91 ngày

TD1

TD1
TD3990
TD3990
TD3550
TD4600 TD3550

0
0
15
15
15
15 15

TD4600

15

100,0
17,5
90,3
15,8
85,7
15,0
95,4
16,7

100,0
87,1
29,8
81,9

28,0
92,4

100,0
100,0
59,8
60,5
87,3
89,0
39,9
53,2
58,7
81,4
84,1
37,2 92,6 50,3 94,658,3

34,2

45,7

31,6

42,3

56,6

100,0
97,0
96,4
98,8

59,8

Hình5.5.Ảnh
Ảnhhưởng
hưởngcủa
củađộ
độmịn
mịn tro
trođáy
đáyđến
đến cường
cườngđộ
độnén
nén của
củaxi
xi măng
măng
Hình
Bảng 8. Mức độ ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến cường độ nén của xi măng
Mức độ suy giảm cường độ nén ở các ngày tuổi, %
Hàm lượng
Ký hiệu
Kết quả xác
định hàmtrolượng
đángày
xi măng7 có
hoặc 28
không
đáy, %Ca(OH)

2 trong 3
1 ngày
ngày
ngàycó sử
91 dụng
ngày tro đáy được

3.4. Ảnh hưởng của tro đáy đến hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng

thể hiện trên Bảng
9. Có thể thấy
lượng Ca(OH)
chứa tro đáy
giảm so với mẫu
TD1
0 rằng hàm
100,0
100,0 2 trong
100,0mẫu có100,0
100,0
đối chứng ở tất cả các ngày tuổi thí nghiệm. Tuy nhiên, khi so sánh qui đổi về hàm lượng Ca(OH)2
TD3990
15
90,3
87,1
87,3
89,0
97,0
so với 100% xi măng poóc lăng cho thấy hàm lượng Ca(OH)2 đối với xi măng poóc lăng trong mẫu
TD3550

15
85,7
81,9
81,4
84,1
96,4
có chứa 15% tro đáy vẫn cao hơn so với mẫu đối chứng (Bảng 9). Điều này cho thấy tro đáy đã làm
TD4600
15
95,4
92,4
92,6
94,6
tăng mức độ thuỷ hoá của clanhke xi măng poóc lăng có thể do các hiệu ứng vật lý98,8
như hiệu ứng phân
tán, mầm tinh thể. . . Kết hợp các hiệu ứng điền đầy cũng như tăng mức độ thuỷ hoá của clanke, tro
đáy đã góp phần cải thiện vi cấu trúc và cường độ nén của mẫu xi măng. Tuy nhiên, với kết quả hàm
lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng đến 28 ngày tuổi này vẫn chưa thể khẳng định được vai trò hoạt tính
puzzolanic của tro đáy trong hệ chất kết dính xi măng. Vì vậy, cần nghiên cứu chi tiết hơn khả năng
75
8


Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học
nghệ Xây
dựng
KÕTCông
QU¶ NGHI£N
CøU
Vµ øNG DôNG

Hình
6. Mức
ảnh
hưởngcủa
củađộ
độmịn
mịn tro
tro đáy
của
xi măng
Hình
6. Mức
độđộ
ảnh
hưởng
đáy đến
đếncường
cườngđộđộnén
nén
của
xi măng
3.4 Ảnh hưởng của tro đáy đến hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng

hoạt tính puzzolanic
của tro đáy để có thể đánh giá chính xác vai trò của tro đáy trong xi măng poóc
Kết quả xác định hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng có hoặc không có sử dụng
lăng hỗn hợp, tro
đặcđáy
biệt

trong
khoảng
thời gian
28 ngày
tuổi lượng
khi cường
độ
nén của mẫu xi măng có
được
thể hiện
trên Bảng
9. Có sau
thể thấy
rằng hàm
Ca(OH)
2 trong mẫu có
chứa tro đáy tăng
chứa nhanh.
tro đáy giảm so với mẫu đối chứng ở tất cả các ngày tuổi thí nghiệm. Tuy nhiên,
khi so sánh qui đổi về hàm lượng Ca(OH)2 so với 100% xi măng poóc lăng cho thấy
Bảng
9.với
Hàm
lượngpoóc
Ca(OH)
trongmẫu
đá có
xi chứa
măng,15%
% tro đáy vẫn cao

hàm lượng Ca(OH)
xi măng
lăng 2trong
2 đối
hơn so với mẫu đối chứng (Bảng 9). Điều này cho thấy tro đáy đã làm tăng mức độ thuỷ
măng poóc
lăng %
có thể do các hiệu
ứng vật lý như hiệu
ứng phân tán,
Ký hiệu hoá của clanhke
Hàmxilượng
tro đáy,
3 ngày
7 ngày
mầm tinh thể… Kết hợp các hiệu ứng điền đầy cũng như tăng mức độ thuỷ hoá của
TD1 clanke, tro đáy đã góp phần
0 cải thiện vi cấu trúc và14,67
17,06
cường độ nén của mẫu
xi măng. Tuy
nhiên, với kết quả hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi12,78
măng đến 28 ngày 15,37
tuổi này vẫn chưa
TD3990 thể khẳng định được vai
15trò hoạt tính puzzolanic của tro∗ đáy trong hệ chất ∗kết dính xi
15,04
18,08
măng. Vì vậy, cần nghiên cứu chi tiết hơn khả năng hoạt tính puzzolanic của tro đáy để
∗

Hàm lượng Ca(OH)
vềxác
100%
xi của
măng
poóc
lăng
2 qui
có thể đánh
giáđổi
chính
vai trò
tro đáy
trong
xi măng poóc lăng hỗn hợp, đặc biệt
trong khoảng thời gian sau 28 ngày tuổi khi cường độ nén của mẫu xi măng có chứa tro
đáy tăng nhanh.

4. Kết luận
Ký hiệu

Các kết luận có thể được
TD1

Bảng 9. Hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng, %
Hàm lượng tro
3 ngày
7 ngày
đáy,từ%các kết quả nghiên cứu như sau:
rút ra

0

14,67

17,06

28 ngày
17,43
15,66
18,42∗

28 ngày
17,43

1. Có thể sử dụng đến 30% tro đáy có độ mịn
tối thiểu 3990
cm2 /g, tương
đương với độ nghiền
12,78
15,37
15,66
TD3990poóc lăng để
15 sản xuất được xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB40 hoặc sử dụng
mịn của xi măng
15,04*
18,08*
18,42*
đến 15% tro đáy khi thay thế xi măng để sản xuất được xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB50. Kết
*) Hàm lượng Ca(OH)2 qui đổi về 100% xi măng poóc lăng
quả nghiên cứu

là cơ sở để nhà máy xi măng FiCO triển khai ứng dụng tro đáy nhà máy nhiệt
điện Nhơn Trạch vào sản xuất các sản phẩm xi măng hỗn hợp PCB40 và PCB50.
2. Nhìn chung, khi tăng hàm lượng sử dụng tro đáy trong xi măng PCB thì lượng nước tiêu chuẩn
tăng lên và thời gian đông kết cũng tăng lên nhưng không đáng kể trong khi9độ ổn định thể
tích không thay đổi. So với mẫu đối chứng, mẫu có chứa 5-10% tro đáy có lượng nước tiêu
chuẩn không thay đổi nhiều nhưng độ ổn định thể tích được cải thiện hơn và thời gian đông kết
giảm xuống.
3. Khi tăng hàm lượng tro đáy thì cường độ của xi măng so với mẫu đối chứng ở các tuổi sớm càng
giảm nhưng ở tuổi muộn (91 ngày) thì mức độ suy giảm này không đáng kể. Đặc biệt đối với
mẫu chứa 5-10% tro đáy thì cường độ ở tuổi 1 ngày cao hơn so với mẫu đối chứng. Khi tăng độ
mịn của tro đáy thì cường độ của xi măng poóc lăng hỗn hợp tăng lên. Tuy nhiên ở các tuổi dài
ngày (91 ngày) thì sự ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến cường độ đá xi măng là không nhiều.
76


Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

4. Kết quả của sự phát triển cường độ và hàm lượng Ca(OH)2 của mẫu xi măng chứa tro đáy cho
thấy hiệu ứng puzzolanic của tro đáy trong đá xi măng ở tuổi sớm hơn 28 ngày là chưa rõ ràng.
Khi có mặt của tro đáy, mức độ thủy hóa của clanhke xi măng tăng lên rõ rệt ở các tuổi 3, 7 và
28 ngày.
Tài liệu tham khảo
[1] Barnes, I., Sear, L. (2004). Ash utilization from coal based power plants. Report No Coal R274 DTI/Pub.
URN 04/1915. The Department of Trade and Industry - England.
[2] Qiao, X. C., Tyrer, M., Poon, C. S., Cheeseman, C. R. (2008). Novel cementitious materials produced
from incinerator bottom ash. Resources, Conservation and Recycling, 52(3):496–510.
[3] Lynn, C. J., Dhir Obe, R. K., Ghataora, G. S. (2016). Municipal incinerated bottom ash characteristics
and potential for use as aggregate in concrete. Construction and Building Materials, 127:504–517.
[4] Cheng, A. (2012). Effect of incinerator bottom ash properties on mechanical and pore size of blended
cement mortars. Materials & Design, 36:859–864.

[5] Oruji, S., Brake, N. A., Nalluri, L., Guduru, R. K. (2017). Strength activity and microstructure of blended
ultra-fine coal bottom ash-cement mortar. Construction and Building Materials, 153:317–326.
[6] Kiattikomol, K., Jaturapitakkul, C., Songpiriyakij, S., Chutubtim, S. (2001). A study of ground coarse
fly ashes with different finenesses from various sources as pozzolanic materials. Cement and Concrete
Composites, 23(4-5):335–343.
[7] Chindaprasirt, P., Homwuttiwong, S., Sirivivatnanon, V. (2004). Influence of fly ash fineness on strength,
drying shrinkage and sulfate resistance of blended cement mortar. Cement and Concrete Research, 34(7):
1087–1092.
[8] Feleko˘glu, B., T¨urkel, S., Kalyoncu, H. (2009). Optimization of fineness to maximize the strength activity
of high-calcium ground fly ash–Portland cement composites. Construction and Building Materials, 23
(5):2053–2061.
[9] TCVN 7024:2013 (2013). Clanhke xi măng poóc lăng. Hà Nội.
[10] TCVN 9807:2013 (2013). Thạch cao dùng để sản xuất xi măng. Hà Nội.
[11] TCVN 6017:2015 (2015). Xi măng - phương pháp xác định thời gian đông kết và độ ổn định thể tích.
Hà Nội.
[12] TCVN 6016:2011 (2011). Xi măng - phương pháp thử - xác định cường độ. Hà Nội.
[13] TCVN 4030:2003 (2003). Xi măng - phương pháp xác định độ mịn. Hà Nội.

77