Ảnh hưởng của tro bay thay thế một phần xi măng đến tính chất của bê tông thương phẩm

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2020. 14 (4V): 96–105

ẢNH HƯỞNG CỦA TRO BAY THAY THẾ MỘT PHẦN XI MĂNG
ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG THƯƠNG PHẨM
Nguyễn Trọng Lâma,∗, Nguyễn Ngọc Linha , Trần Văn Nama , Vũ Duy Kiêna ,
Trần Văn Khảia , Phùng Đức Hiếua
a

Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng,
số 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 12/08/2020, Sửa xong 07/09/2020, Chấp nhận đăng 10/09/2020
Tóm tắt
Bê tông thương phẩm (BTTP) ngày càng được sử dụng phổ biến do có nhiều ưu điểm so với bê tông trộn tại
công trường. Tuy nhiên, để đảm bảo tính công tác và khả năng bơm tốt, bê tông thương phẩm thường phải sử
dụng lượng xi măng lớn hơn. Để khắc phục vấn đề trên, việc sử dụng phụ gia khoáng thay thế một phần xi
măng là cần thiết. Trong nghiên cứu này, tro bay được sử dụng để thay thế xi măng với tỷ lệ từ 10-40% theo
khối lượng trong bê tông thương phẩm M300 và M600. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi thay thế một phần xi
măng bằng tro bay làm tăng tính công tác của hỗn hợp bê tông (HHBT), tổn thất tính công tác của hỗn hợp bê
tông sử dụng tro bay không khác nhiều so với bê tông không sử dụng tro bay. Khi thay thế đến 20% xi măng
bằng tro bay theo khối lượng, cường độ nén của bê tông giảm nhẹ và vẫn đạt mác thiết kế. Tuy nhiên, khi sử
dụng 30% tro bay, cường độ nén của bê tông giảm một mác so với cường độ thiết kế. Khi sử dụng 40% tro bay
làm giảm đáng kể cường độ của bê tông ở tất cả các tuổi, mức giảm quan sát được từ 31,4% đến 41,6%.
Từ khoá: bê tông thương phẩm; tro bay; tính công tác; tổn thất tính công tác; cường độ nén.
EFFECTS OF FLY ASH AS A PARTIAL REPLACEMENT OF CEMENT ON PROPERTIES OF READYMIXED CONCRETE
Abstract
Ready-mixed concrete has been steadily registering increased market share owing to many advantages compared to site-mixed concrete. However, to ensure good workability and pumpability, ready-mixed concrete
often uses a higher amount of cement. To overcome this problem, it is necessary to use mineral admixtures to
partially replace cement. In this study, fly ash was used to replace cement with a ratio of 10-40% by weight in
ready-mixed concrete M300 and M600. The experimental results show that the partial replacement of cement
by fly ash improved the workability of fresh concrete, the loss of workability of fresh concrete using fly ash
was not much different from that of concrete without fly ash. When fly ash was used at 20 percent by weight of

the total cementitious, the compressive strength of the concrete reduced slightly but still achieved the designed
compressive strength. However, when 30 percent of fly ash was used to replace cement by weight, the compressive strength of the concrete decreased by one grade in comparison to the design values. The use of 40% fly ash
resulted in serious reductions in the compressive strength of concrete at all ages, the decreases were observed
from 31.4% to 41.6%.
Keywords: ready-mixed concrete; fly ash; workability; loss of workability; compressive strength.
© 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)

∗

Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: (Lâm, N. T.)

96


Lâm, N. T., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

1. Giới thiệu
Bê tông thương phẩm là loại bê tông được chế tạo tại trạm trộn tập trung và giao cho người sử
dụng ở trạng thái bê tông tươi [1, 2]. Vì được chế tạo ở các trạm trộn tập trung nên chất lượng vật liệu
đầu vào và quá trình công nghệ được kiểm soát tốt, chất lượng BTTP ổn định, đảm bảo đúng yêu cầu
của người sử dụng. Bê tông thương phẩm thường được vận chuyển đến công trường bằng xe bồn và
kết hợp với bơm bê tông để vận chuyển đến vị trí thi công. Bởi vậy, hỗn hợp BTTP phải có tính công
tác tốt và duy trì được tính công tác trong thời gian nhất định.
Để đảm bảo BTTP có tính công tác và khả năng bơm tốt, BTTP thường phải sử dụng lượng xi
măng lớn hơn bê tông trộn tại công trường, điều này không những làm giảm hiệu quả kinh tế mà còn
gây ra một số vấn đề do việc sử dụng nhiều xi măng gây ra như co ngót hay nhiệt thủy hóa lớn [3, 4].
Để khắc phục vấn đề trên, việc sử dụng phụ gia khoáng thay thế một phần xi măng là cần thiết. Các
loại phụ gia khoáng có thể sử dụng cho BTTP ở Việt Nam gồm có: tro bay, xỉ lò cao, bột đá vôi,
v.v. . . , trong đó tro bay là loại vật liệu có nhiều tiềm năng sử dụng làm phụ gia khoáng cho BTTP ở
Việt Nam.

Đến năm 2019, Việt Nam có 25 nhà máy nhiệt điện đốt than đang hoạt động, phát thải ra tổng
lượng tro, xỉ khoảng hơn 19,5 triệu tấn/năm (trong đó, tro bay chiếm từ 80% đến 85%). Ngoài ra,
nhiều dự án nhiệt điện đốt than đang xây dựng hoặc đã được phê duyệt, cho nên lượng tro xỉ thải ra từ
các nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam sẽ ngày càng tăng; đến năm 2025 lượng tro xỉ thải ra khoảng 29,4
triệu tấn/năm và năm 2030 sẽ là 38,3 triệu tấn/năm [5–7].
Đến nay, tổng lượng tro, xỉ nhiệt điện đã tiêu thụ trên cả nước khoảng 38% tổng lượng phát thải
qua các năm. Tro, xỉ được sử dụng nhiều nhất là lĩnh vực làm phụ gia khoáng cho xi măng, sau đó là
dùng làm phụ gia bê tông cho các công trình thủy lợi, công trình giao thông (đường bê tông xi măng
vùng nông thôn) và công trình xây dựng dân dụng (kết cấu móng khối lớn ít tỏa nhiệt), ngoài ra tro, xỉ
cũng được dùng để thay thế một phần nguyên liệu sản xuất gạch xây (nung và không nung) hay làm
vật liệu san lấp [5, 6].
Tro bay đã được nghiên cứu và sử dụng làm phụ gia khoáng cho vữa và bê tông từ những năm đầu
của thế kỷ 19 [8, 9], góp phần quan trọng vào việc nâng cao giá trị kinh tế, giảm ô nhiễm môi trường,
và đặc biệt là giảm lượng khí thải nhà kính do sản xuất xi măng [10–17]. Sử dụng tro bay thay thế một
phần xi măng trong bê tông làm tăng tính công tác của hỗn hợp bê tông, giảm nhiệt thủy hóa, nâng
cao độ bền của bê tông [9, 11, 13, 14, 18–20]. Ở Việt Nam cũng đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng tro
bay để sản xuất vật liệu xây dựng, như sản xuất bê tông nhẹ [15, 16], để chế tạo xi măng bền sun phát
[14], hay để chế tạo bê tông cường độ siêu cao [17], v.v. . .
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu, việc sử dụng tro bay làm phụ gia khoáng cho bê tông trong các
công trình dân dụng nói chung và BTTP nói riêng ở Việt Nam còn ít. Một số trạm trộn BTTP đã sử
dụng tro bay làm phụ gia khoáng thay thế một phần xi măng, tuy nhiên tỷ lệ sử dụng còn rất ít và
không sử dụng thường xuyên do chưa đánh giá được đầy đủ sự thay đổi tính công tác và cường độ nén
của bê tông khi thay đổi tỷ lệ tro bay sử dụng. Bởi vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay ở Việt
Nam đến tính công tác và cường độ nén của BTTP là tiền đề quan trọng cho việc tăng cường sử dụng
tro bay làm phụ gia khoáng cho bê tông nói chung và BTTP nói riêng.
2. Chương trình thí nghiệm
2.1. Vật liệu sử dụng
Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu gồm có, tro tuyển Phả Lại; Xi măng PC40 Bút Sơn; cát vàng
cỡ hạt trung bình; đá dăm Dmax = 20 mm và phụ gia siêu dẻo Sika ViscoCrete-3168. Biểu đồ thành
97

Lâm, N. T., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

97
98

phần hạt của cát và đá được thể hiện trên Hình 1 và 2. Tính chất và thành phần hóa của các vật liệu
sử dụng được trình bàyHình
trong1.
các
Bảng 1-4,
đánh
giá, các
loạihạt
vậtcủa
liệucát
sử dụng đều phù hợp với
Đường
biểuqua
diễn
thành
phần
yêu
cầu
của
TCVN
và
cho
phép

sử
dụng
để
chế
tạo
bê
tông.
Hình
dạng
và
tính
chất bề mặt hạt tro bay
ạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2018
p-ISSN
2615-9058; e-ISSN 2734-9489
97
được thể hiện qua ảnh SEM trên Hình
3, các hạt tro bayHình
chủ yếu
là hình cầu và bề mặt hạt trơn nhẵn.
98
1. Đường biểu diễn thành phần hạt của cát

99

99
100

Hình 2. Đường biểu diễn thành phần hạt của đá
Hình 2. Đường biểu diễn thành phần hạt của đá

100 hạt của cát
Hình 1. Đường biểu diễn thành phần
Hình 1. Đường biểu diễn thành phần hạt của cát

Hình 2. Đường biểu diễn thành phần hạt của đá

Hình 2. Đường biểu diễn thành phần hạt của đá
101
4

101
Hình 3. Ảnh SEM với độ phóng đại 600 lần của tro bay

4
Bảng 1. Thành phần hóa và tính chất của tro bay

Thành phần hóa, %
SiO2

Al2 O3

Fe2 O3

CaO

Na2 O

K2 O

SO3

MKN

Khác

Khối lượng
riêng

57,26

22,90

6,754

1,69

0,20

3,09

0,15

4,86

3,10

2,47

98

Sót sàng
45 µm, %
25,3


Lâm, N. T., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Bảng 2. Tính chất của Xi măng PC40 Bút sơn

Khối lượng riêng

Lượng nước tiêu chuẩn

3,12

29,5

Thời gian đông kết, phút

Cường độ nén, MPa

Bắt đầu

Kết thúc

3 ngày

28 ngày

90

215

32,6

46,4

Bảng 3. Tính chất của đá dăm Dmax = 20 mm

TT
1
2
3
4
5
6
7
8

Tên chỉ tiêu
Khối lượng riêng
Khối lượng thể tích xốp
Khối lượng thể tích chọc chặt
Độ hút nước
Độ rỗng xốp
Độ rỗng chọc chặt
Hàm lượng bụi, bùn, sét
Thành phần hạt

Đơn vị

Kết quả

Phương pháp thử

3

2710
1560
1660
0,75
47,2
38,4
0,18
Phù hợp

TCVN 7572-4:2006 [21]
TCVN 7572-6:2006 [21]
ASTM C29/C29M-97 [22]
TCVN 7572-4:2006 [21]
TCVN 7572-6:2006 [21]
ASTM C29/C29M-97 [22]
TCVN 7572-8:2006 [21]
TCVN 7572-2:2006 [21]

kg/m
kg/m3
kg/m3
%

%
%
%
-

Bảng 4. Tính chất của cát vàng

STT

Tên chỉ tiêu

Đơn vị

Kết quả

Phương pháp thử

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Khối lượng riêng

Khối lượng thể tích xốp
Khối lượng thể tích chọc chặt
Độ hút nước
Độ ẩm
Độ rỗng xốp
Độ rỗng chọc chặt
Hàm lượng bụi, bùn, sét
Môđun độ lớn
Hàm lượng tạp chất hữu cơ
Thành phần hạt:

kg/m3
kg/m3
kg/m3
%
%
%
%
%
So màu
-

2630
1590
1690
1,32
0,70
37,4
33,5
2,29

2,80
Sáng hơn
Phù hợp

TCVN 7572-4:2006 [21]
TCVN 7572-6:2006 [21]
ASTM C29/C29M-97 [22]
TCVN 7572-4:2006 [21]
TCVN 7572-7:2006 [21]
TCVN 7572-6:2006 [21]
ASTM C29/C29M-97 [22]
TCVN 7572-8:2006 [21]
TCVN 7572-2:2006 [21]
TCVN 7572-9:2006 [21]
TCVN 7572-2:2006 [21]

2.2. Cấp phối thí nghiệm
BTTP được sử dụng ngày càng phổ biến, các trạm trộn có thể cung cấp bê tông thường và bê tông
cường độ cao. Trong nghiên cứu này, tác giả nghiên cứu với hai loại bê tông ở các trạm trộn hiện nay
là bê tông thường (M300) và bê tông cường độ cao (M600). Đối với cấp phối bê tông M300, độ sụt
thiết kế từ 120-180 mm, cấp phối bê tông cường độ cao M600, tính công tác theo độ chảy loang từ
600 – 800 mm.
Hiện nay ở một số trạm trộn BTTP đã sử dụng một phần tro bay làm phụ gia khoáng cho bê tông.
Tuy nhiên, lượng sử dụng còn chưa nhiều và chưa thường xuyên. Trong nghiên cứu này, tỷ lệ tro bay
thay thế xi măng từ 10% đến 40% theo khối lượng được nghiên cứu, cấp phối thí nghiệm được trình
bày trong Bảng 5 và 6.
99


Lâm, N. T., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Bảng 5. Cấp phối bê tông M300

CKD, kg
STT

Tỷ lệ tro bay, %

1
2
3
4
5

0
10
20
30
40

Cốt liệu, kg

Xi măng

Tro bay

Cát

Đá

410
369
328
287
246

0
41
82
123
164

890
890
890
890
890

965
965
965
965
965

N, lít

Phụ gia, lít

203
203

203
203
203

3,1
3,1
3,1
3,1
3,1

N, lít

Phụ gia, lít

175
175
175
175
175

6,2
6,2
6,2
6,2
6,2

Bảng 6. Cấp phối bê tông M600

CKD, kg
STT

Tỷ lệ tro bay, %

1
2
3
4
5

0
10
20
30
40

Cốt liệu, kg

Xi măng

Tro bay

Cát

Đá

590
531
472
413
354

0
59
118
177
236

950
950
950
950
950

877
877
877
877
877

2.3. Phương pháp nghiên cứu
TạpM300
chí
Khoa
học
Công
nghệ
Xây
dựng,
NUCE
2615-9058;

2734-9489
chícủa
KhoaHHBT
học Công
nghệ
Xây
dựng,
NUCE
2018
p-ISSN2018
2615-9058;p-ISSN
e-ISSN
2734-9489
- ĐộTạpsụt
được
xác
định
theo
TCVN
3106:1993
[23],
độ chảye-ISSN
loang
của HHBT
M600 được xác định theo TCVN 12209:2018 [24]. Hình ảnh xác định độ sụt của HHBT M300 và
độ
loang
của
HHBT
M600

được
trình
trên
Hình
4mỗi
và
Để
xác
định
tổn
tính
công
được
trước
tính
tác sau
30
phút,
khi
thời
gian
quá 90
phút,
do tác,
124 chảy
được
trộn124
lại trước
khitrộn
thửlại

tính
côngkhi
tácthử
saubày
mỗicông
30 phút,
khi
thời5.
gian
quá
90
phút,
dothất
HHBT
được mất
bảo
quản
đểtác
tránh
bị nên
mấtthời
nước
vàthử
được
trộn
lại
trước
khi
thử
tính

tác hơn.
sau mỗi 30
125tính
HHBT
mất
tính
công
tác gian
nhanh
nên
thời
gian
tínhrút
công
táchơn.
đượccông
rút ngắn
125
HHBT
công
nhanh
tính
công
tácthử
được
ngắn
phút, khi thời gian quá 90 phút, do HHBT mất tính công tác nhanh nên thời gian thử tính công tác
- Cường
nénđược
của xác

bê tông
xác định
trên mẫutiêulậpchuẩn
phương tiêu chuẩn
126
- Cường126
độ nén
của bêđộtông
định được
trên mẫu
lập phương
được rút ngắn hơn.

127

127
150×150×150mm
tuổitheo
3,7 và
28 ngày
theo
TCVN
3118 : 1993 [25].
150×150×150mm
ở tuổi 3,7 và 28 ởngày
TCVN
3118
: 1993
[25].

4. Xác
của 5. Xác địnhHình
5. Xác
địnhcủa
độ chảy loang của
Hình 4. Xác địnhHình
độ sụt
của định độ sụtHình
độ chảy
loang
Hình 4. Xác định độ sụt của HHBT
M300
Hình 5. Xác định độ
chảy loang của HHBT M600
HHBT M300 HHBT M300
HHBT M600 HHBT M600
3. cứu
Kết và
quảthảo
nghiên
128
3. Kết quả128
nghiên
luậncứu và thảo luận
129

lệ tro
baytác
đến
của hỗn hợp bê tông

3.1. Ảnh 129
hưởng 3.1.
của Ảnh
tỷ lệ hưởng
tro baycủa
đếntỷtính
công
củatính
hỗncông
hợp tác
bê tông
100

130
131

Tính
công(độ
tácsụt
củacủa
HHBT
(độM300
sụt của
M300
độHHBT
chảy loang
của HHBT M600)
Tính công130
tác của
HHBT

HHBT
vàHHBT
độ chảy
loangvàcủa
M600)
được
thể7hiện
Bảng
và 8, Hình 6 và 7.
được thể 131
hiện trên
Bảng
và 8,trên
Hình
6 và7 7.

132

132
Kết
cứu
chotỷthấy,
tăng
tỷthế
lệ tro
bay thay
măng
Kết quả nghiên
cứu quả
cho nghiên

thấy, khi
tăng
lệ trokhi
bay
thay
xi măng
thì thế
tínhxicông
tácthì tính công tác


Lâm, N. T., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

- Cường độ nén của bê tông được xác định trên mẫu lập phương tiêu chuẩn 150×150×150 mm ở
tuổi 3, 7 và 28 ngày theo TCVN 3118:1993 [25].
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
chíhưởng
Khoa học
Công
nghệ
Xâyđến
dựng,
NUCE
p-ISSN
e-ISSN 2734-9489
3.1.Tạp
Ảnh
của
tỷ lệhọc
troCông

bay
tính
công2018
tác của
hỗn
hợp2615-9058;
bê tông2615-9058;
Tạp chí
Khoa
nghệ Xây
dựng,
NUCE
2018
p-ISSN
e-ISSN 2734-9489

Tính công tác của HHBT (độ sụt của HHBT M300 và độ chảy loang của HHBT M600) được thể
hiện trên Bảng
7 và 8,
Hình 6 và07.
Thời gian,
phút
30
60
90
110
125
Thời gian, phút
0
30

60
90
110
Bảng
7.
Độ
sụt
và
tổn
thất
độ
sụt
của
hỗn
hợp
bê
tông
M300
Tro bay Tro
= 0%bay = 0%145
130
145
13080
8055
5535
35 25

Tro bay Tro
= 10%
160

bay = 10%

145

140
160
30
135
175

14095 60 9570 90 7045
13585 80 8565 55 6540
13080 95 8055 70 5540
85
65 30
14080
8045
45

125
25

45 30

30125
Thời gian, phút
0
110
Tro bay = 20%
175

40 30
3025
Tro bay = 0%Tro bay = 20%
145
130
35
Tro=bay
= 30%
180
130
Tro bay
10%
160
140
45
Tro
bay = 30%
180
40 30
3030
Tro bay
20%
175
135
40 25
30
Tro=bay
= 40%
185
140

Tro
bay = 40%
185
30
2530
Tro bay = 30%
180
130
80
55
40
Độ chảy
loang
tổn thất
độ thất
chảyđộ
loang
hỗn45
hợphỗn
bê hợp
tông
M600
TroBảng
bay =8.40%
185vàloang
80
30bê
25
145
Bảng

8. Độ
chảy
và140
tổn
chảycủa
loang
của
tông M600

Thời gian,
phút
0
Thời
gian, phút

0 30
30 60
60 90
90110
110125
125
Bảng 8. Độ chảy loang và tổn thất độ chảy loang của hỗn hợp bê tông M600
Tro bay Tro
= 0%bay = 0%
700
700650
650600
600540
540435
435345

345

ThờiTro
gian,
0
bayphút
= 10%
750
Tro
bay = 10%
Tro bay = 0%
700
Tro bay Tro
= 20%
790
bay = 20%
Tro bay = 10%
750
Tro bay
=
20%
790
Tro bay Tro
= 30%
785
bay = 30%
Tro bay = 30%
785
Tro bay
=

40%
780
Tro bay Tro
= 40%
780
bay = 40%
146

30
60 560
750715
715645
645
650

600

790725715 725650 645650565

725
650 495
785655
655600
600
655
600
645
780645
645595 595595480

90
560460
540
565445
560
565365
495
495
480
480355

110
460390
435

390

125
345

355
445
460

355 390

445
365315

315

365
355
310
355

355
315
310 310

146

6.của
Ảnh
hưởng
tỷbay
lệ tro
đếnHình
7.
Ảnh
hưởng
của
lệbay
tro
bay độ
đếnchảy
6. Hình
Ảnh
tỷ bay
lệcủa

tro
đến
7.Hình
Ảnh
hưởng
của
tỷ lệ
tro
bay
đếnđến
HìnhHình
6. Ảnh
hưởnghưởng
tỷcủa
lệ tro
đến
độ
sụt bay
củaHình
7. Ảnh
hưởng
của
tỷ
lệ tỷ
tro
M300
loang
của
HHBT
M600M600

độ HHBT
sụt
của M300
HHBT M300
chảy
loang
của HHBT
độ sụtHHBT
của
độ chảyđộ
loang
của
HHBT
M600
147Ảnh3.2.
Ảnhcủa
hưởng
lệ tro
bay
tổn
thất
tínhtác
công
tác
bêtác
tông
3.2.
lệcủa
trotỷbay
đến

tổn
thất
tính
công
của
hỗncủa
hợp
bê hợp
tông
Kết quảhưởng
nghiên
cứutỷcho
thấy,
khi
tăng
tỷđến
lệ tro
bay
thay
thế
xi măng
thìhỗn
tính
công
của HHBT
tăng,
kết
quả
này
có

được
do
hạt
tro
bay
sử
dụng
trong
nghiên
cứu
có
dạng
hình
cầu
và
bề
trơn
148 thấtTổn
tính
tác của được
HHBT
được
khi HHBT
như còn
không
tínhmặt
công
148
Tổn
tínhthất

công
táccông
của HHBT
thử
đếnthử
khiđến
HHBT
gần nhưgần
không
tínhcòn
công
(Hình
3),Kết
nênnghiệm
làmthí
giảm
trong
HHBT
dotác
đócủa
làmHHBT
tăngsụt
tính
tác [26–28].
Khi tỷ
149
quả
nghiệm
vềkhô
tổn

thất
tính
(độ
sụt
của
HHBT
149 nhẵn
tác.
Kếttác.
quả
thí
về ma
tổnsát
thất
tính
công
táccông
của
HHBT
(độ
củacông
HHBT
M300 M300
150
và độ
chảycủa
loang
của M600)
HHBT được
M600)thể

được
hiện
trên7 Bảng
7 và
8 và8 Hình
150
và
độ chảy
loang
HHBT
hiệnthể
trên
Bảng
và 8 và
Hình
và 9. 8 và 9.
101

147

151
152
153

151quả Kết
quả thí nghiệm
cho
125
kểtrộn
từ khi

tông,
tínhtác
công tác
Kết
thí nghiệm
cho thấy,
sauthấy,
125sau
phút
kểphút
từ khi
hỗntrộn
hợphỗn
bê hợp
tông,bêtính
công
152HHBT
của giảm
HHBTmạnh,
giảm độ
mạnh,
độ sụt
của HHBT
M300trên
giảm
trênđộ
80%;
chảy của
loang của
của

sụt của
HHBT
M300 giảm
80%;
chảyđộloang
153 M600
HHBTgiảm
M600
giảm
trênHHBT
50%, có
HHBT
tínhtáccông
và rất
thiTốc
công.
HHBT
trên
50%,
tính có
công
kémtác
vàkém
rất khó
thikhó
công.
độTốc độ


155

Thi công HHBT khi tính công tác đã kém có thể làm giảm cường độ và khả năng chống
156
thấm của bê tông do HHBT rất khó đầm chặt. Bởi vậy, trong trường hợp bắt buộc phả
157
bảo quản HHBT trong thời gian dài sau khi trộn, cần phải có biện pháp để duy trì tính
158
công tác như sử dụng phụ gia chậm đông kết và duy trì đảo trộn HHBT. Trong phạm v
Lâm, N. T.,159
và cs.nghiên
/ Tạp chí
nghệđánh
Xây dựng
cứuKhoa
này,học
tác Công
giả không
giá mức độ suy giảm cường độ của bê tông khi th
160
công HHBT đã giảm tính công tác, kết quả này sẽ được đánh giá ở các nghiên cứu sau

lệ tro bay tăng từ 0% lên 20%, độ sụt của HHBT M300 tăng mạnh, khoảng 20,6%; độ chảy loang
của HHBT M600 tăng khoảng 13%. Tuy nhiên, khi tỷ lệ tro bay tăng từ 20% lên 40% thì độ sụt của
HHBT M300 chỉ tăng khoảng 5,7%; độ chảy loang của HHBT M600 thậm chí còn giảm nhẹ. Kết quả
này có thể giải thích, do tỷ lệ tro bay thay thế xi măng trong nghiên cứu là thay thế theo khối lượng,
do đó thể tích của tro bay đưa vào sẽ lớn hơn thể tích của xi măng giảm (do khối lượng riêng của tro
nhỏnghệ
hơnXâyxidựng,
măng
khoảng
vậy sẽe-ISSN

làm2734-9489
tăng độ nhớt của HHBT và làm giảm mức độ tăng
Tạp chí Khoa bay
học Công
NUCE
2018 30%),
p-ISSNnhư
2615-9058;
tính công tác khi sử dụng tỷ lệ tro bay cao (30 và 40%).
Thi công HHBT khi tính công tác đã kém có thể làm giảm cường độ và khả năng chống
3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến tổn thất tính công tác của hỗn hợp bê tông
thấm của bê tông do HHBT rất khó đầm chặt. Bởi vậy, trong trường hợp bắt buộc phải
Tổn thời
thấtgian
tínhdàicông
táctrộn,
củacần
HHBT
thử đến
khitrìHHBT
gần như không còn tính công tác.
bảo quản HHBT trong
sau khi
phải cóđược
biện pháp
để duy
tính
công tác như quả
sử dụng
phụ

gia
chậm
đông
kết
và
duy
trì
đảo
trộn
HHBT.
Trong
phạm
vi
thí nghiệm về tổn thất tính công tác của HHBT (độ sụt của HHBT M300 và độ chảy loang
161
nghiên cứu này,
tác giảM600)
không đánh
mức
độ suy
giảm
cường độ của bê tông khi thi 9.
HHBT
đượcgiáthể
hiện
trên
Bảng
162 7 và 8 và Hình 8 và Hình
8. Tổn thất độ sụt của HHBT M300
công HHBT đã giảm tính công tác, kết quả này sẽ được đánh giá ở các nghiên cứu sau.

163
Hình 8. Tổn thất độ sụt của HHBT M300
164M300
Hình 8. Tổn thất độ sụt của HHBT
165

Kết
của

Hình9.9.Tổn
Tổnthất
thấtđộ
độchảy
chảy loang
loang của
Hình
củaHHBT
HHBTM600
M600

3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến cường độ nén của bê tông

Kết quả thí nghiệm cho thấy, sau
phút
kểcường
từ khiđộtrộn
hợp
bêM300
tông, và

tính
công
tác của
HHBT
166125Kết
quả
nén hỗn
của bê
tông
M600
ở tuổi
3 ngày,
7 ngày và 28 đượ
giảm mạnh, độ sụt của HHBT M300
giảm
trên
80%;
độ
chảy
loang
của
HHBT
M600
giảm
trên
167
trình bày trên Bảng 9 và Hình 10 và 11. Quy luật ảnh hưởng của 50%,
tỷ lệ tro bay thay th
HHBT có tính công tác kém và rất
công.

Tốc độ
tính
tác của
HHBT
thường
vànhau.
168khóxithi
măng
đến cường
độ mất
nén của
bê công
tông M300
và M600
tương
đồng với
HHBT tro bay không khác nhau nhiều.
169
Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi sử dụng 10% cường độ nén của bê tông ở các tuổi đều
Thi công HHBT khi tính công 170
tác đãcao
kém
thểphối
làmđốigiảm
cường
độ và
khả
năng
chống
củadưới 5%. Khi tỷ

hơncócấp
chứng,
tuy nhiên
mức
tăng
cường
độ chỉthấm
khoảng
bê tông do HHBT rất khó đầm chặt. Bởi vậy, trong trường hợp bắt buộc phải bảo quản HHBT trong
thời gian dài sau khi trộn, cần phải có biện pháp để duy trì tính công tác như
9 sử dụng phụ gia chậm
đông kết và duy trì đảo trộn HHBT. Trong phạm vi nghiên cứu này, tác giả không đánh giá mức độ
suy giảm cường độ của bê tông khi thi công HHBT đã giảm tính công tác, kết quả này sẽ được đánh
giá ởHình
các 9.nghiên
sau.loang của HHBT M600
Tổn thấtcứu
độ chảy
3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến cường độ nén của bê tông

3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến cường độ nén của bê tông

Kết quả cường độ nén của bê tông M300 và M600 ở tuổi 3 ngày, 7 ngày và 28 được
Kết
quả
cường
bê hưởng
tông M300
ở tuổi
trình bày trên Bảng

9 và
Hình
10 và độ
11. nén
Quy của
luật ảnh
của tỷ lệvàtroM600
bay thay
thế 3 ngày, 7 ngày và 28 được trình bày trên
Bảng
9
và
Hình
10
và
11.
Quy
luật
ảnh
hưởng
của
tỷ
lệ
tro bay thay thế xi măng đến cường độ nén
xi măng đến cường độ nén của bê tông M300 và M600 tương đồng với nhau.

của
tông
và M600
tương

Kết quả nghiên
cứubêcho
thấy,M300
khi sử dụng
10% cường
độđồng
nén củavới
bê nhau.
tông ở các tuổi đều
Kết
quả
nghiên
cứu
cho
thấy,
khi
sử
dụng
10%5%.
cường
cao hơn cấp phối đối chứng, tuy nhiên mức tăng cường độ chỉ khoảng dưới
Khi tỷđộ

nén của bê tông ở các tuổi đều cao hơn
cấp phối đối chứng, tuy nhiên mức tăng cường độ chỉ khoảng dưới 5%. Khi tỷ lệ tro bay thay thế
9 độ bê tông ở các tuổi vẫn tương đương hoặc giảm nhẹ so với cấp phối đối
xi măng đến 20%, cường
chứng. Khi tỷ lệ tro bay thay thế xi măng lớn hơn 20%, cường độ nén của bê tông bắt đầu giảm mạnh,
cường độ nén của bê tông M300 và M600 đều không đạt mác thiết kế.
102

171
172

173
174

175

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2018

p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489

Lâm, N. T., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
lệ tro bay thay thế xi măng đến 20%, cường độ bê tông ở các tuổi vẫn tương đương hoặc
Bảng 9. Cường độ nén của
giảm nhẹ so với cấp phối đối chứng. Khi tỷ lệ tro bay thay thế xi măng lớn hơn 20%,
cường độ nén của bê tông bắt đầu giảm mạnh, cường độ nén của bê tông M300 và M600
Bê tông M300, MPa
đều không đạt mác thiết kế.

Tỷ lệ tro bay

Bảng 9. Cường độR3
nén của bê tông R7

Tỷ lệ tro
bay
0

10
20
30
40

Bê tông M300, MPa

0
R3
1018,9
2019,7
3019,5
4018,7
12,0

R7
24,3
25,6
24,5
23,8
16,0

18,9
19,7
35,5
19,5
35,6
31,9
18,7
28,4

12,0
R28

20,8

Bê tông M600, MPa
R3

R7

R28

Bê tông M600, MPa
R3
38,0
40,0
38,4
37,6
26,1

24,3
R7
25,6
48,8
24,5
51,0
50,2
23,8
48,4
16,0

29,0

176

177

R28

bê tông

35,5
38,0
48,8
65,6
35,6
40,0
51,0
66,3
65,6
38,4
50,2
64,9
66,3 31,9
64,9 28,4
37,6
48,4
56,0
56,0 Tạp 20,8
chí Khoa học Công nghệ
Xây

dựng,
NUCE
2018
p-ISSN
2615-9058;
e-ISSN 2734-9489
26,1
29,0
38,3
R28

38,3

178

Hình 10. Cường độ nén của bê tông M300

Hình 10. Cường độ nén của bê tông M300

Hình 11. Cường độ nén của bê tông M600

179

Hình 11. Cường độ nén của bê tông M600

Đối với cấp phối sử dụng 30% tro bay, cường độ bê tông giảm một mác so với thiết kế,
chỉ đạt M250 và M500 tương ứng so với thiết kế ban đầu là M300 và M600. Khi sử
dụng đến 40% tro bay thay thế xi măng, cường độ nén của bê tông ở các tuổi có thể
Đối với cấp phối sử dụng 30% tro bay, cường
độđếnbêtrêntông

giảm
một
mác
so nhiều
với tác
thiết
kế, chỉ
đạt
giảm
40%. Kết
quả trên
cũng
đã được
giả nghiên
cứu và
kết luận
[27,29-31].
Các
sản
phẩm
chính
của
quá
trình
thủy
hóa
xi
măng
là
gel

canxi
M250 và M500 tương ứng so với thiết kế ban đầu là M300 và M600. Khi sử dụng đến 40% tro bay silicat
hydrat (C-S-H) và canxi hydroxit (Ca(OH)2). Trong khi C-S-H là sản phẩm tạo nên
thay thế xi măng, cường độ nén của bê tông ở các cường
tuổi độ
cóchính
thểtrong
giảm
đếnđãtrên
40%.
Kết2 cóquả
bê tông
rắn chắc,
Ca(OH)
ảnh trên
hưởng cũng
tiêu cựcđã
đến chất
lượng bê Các
tông đãsản
rắn chắc
vì khảchính
năng hòacủa
tan trong
tạo thành
hốc và
được nhiều tác giả nghiên cứu và kết luận [27, 29–31].
phẩm
quánước
trình

thủycáchóa
xiđộ bền
Tuy nhiên, khi tro bay được thêm vào hỗn hợp như một chất thay thế xi măng,
măng là gel canxi silicat hydrat (C-S-H) và canxithấp.
hydroxit
(Ca(OH)2 ). Trong khi C-S-H là sản phẩm
Ca(OH)2 được chuyển thành gel C-S-H thứ cấp do phản ứng pozzolanic, nếu hàm lượng
tạo nên cường độ chính trong bê tông đã rắn 190
chắc,troCa(OH)
tiêu
cực
đếnđó chất
lượng
bêđủ vào
bay được thêm
vào ảnh
quá giáhưởng
trị tối ưu thì
lượng
tro bay
không tham
gia đầy
2 có
191 tạo
quá trình
phản ứng
học,và
trong
này, tro
bay chủ

yếu đóng
vai tro
trò là chất
tông đã rắn chắc vì khả năng hòa tan trong nước
thành
cáchóahốc
độtrường
bềnhợpthấp.
Tuy
nhiên,
khi
192
độn trong hỗn hợp chứ không phải là chất kết dính. Bởi vậy, khi hàm lượng tro bay sử
bay được thêm vào hỗn hợp như một chất thay
thế
Ca(OH)
đượcđộ chuyển
193
dụngxi
quámăng,
cao sẽ làm
giảm mạnh2cường
của bê tông.thành gel C-S-H
180
181
182
183
184
185
186

187
188
189

thứ cấp do phản ứng pozzolanic, nếu hàm lượng
bay
194 tro
4. Kết
luậnđược thêm vào quá giá trị tối ưu thì lượng tro
10
bay đó không tham gia đầy đủ vào quá trình phản
ứng
hóa
học,
trong
trường
hợpthínày,
tro
bayhiện,
chủtácyếu
195
Trên
cơ sở
vật liệu
sử dụng
và điều kiện
nghiệm
đã thực
giả đưa ra
196

mộtphải
số kết luận
sau: kết dính. Bởi vậy, khi hàm lượng tro
đóng vai trò là chất độn trong hỗn hợp chứ không
là chất
197độ- của
Khi sửbê
dụng
tro bay làm tăng tính công tác của hỗn hợp bê tông, khi sử dụng đến 20%
bay sử dụng quá cao sẽ làm giảm mạnh cường
tông.
4. Kết luận

198
199

tro bay thay thế xi măng theo khối lượng, tính công tác của HHBT tăng mạnh; khi sử
dụng trên 20% tro bay, mức tăng tính công tác của HHBT chậm lại hoặc không tăng.

200

- Ảnh hưởng của tro bay đến tổn thất tính công tác của HHBT không rõ ràng, tốc độ

11
Trên cơ sở vật liệu sử dụng và điều kiện thí nghiệm đã thực hiện, tác giả
đưa ra một số kết luận
sau:
- Khi sử dụng tro bay làm tăng tính công tác của hỗn hợp bê tông, khi sử dụng đến 20% tro bay
thay thế xi măng theo khối lượng, tính công tác của HHBT tăng mạnh; khi sử dụng trên 20% tro bay,
mức tăng tính công tác của HHBT chậm lại hoặc không tăng.

- Ảnh hưởng của tro bay đến tổn thất tính công tác của HHBT không rõ ràng, tốc độ giảm tính
công tác của HHBT sử dụng hàm lượng tro bay khác nhau gần như nhau. Với HHBT M300, sau 60

103


Lâm, N. T., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

phút độ sụt của HHBT giảm khoảng 50%. Với HHBT M600, độ chảy loang của HHBT có thể duy trì
đến 90 phút (giảm khoảng 20-30%), sau 90 phút độ chảy loang giảm nhanh.
- Đối với cả bê tông M300 và M600, khi sử dụng đến 20% tro bay thay thế xi măng theo khối
lượng, cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày có giảm nhưng vẫn đạt mác thiết kế.
- Khi sử dụng 30% tro bay thay thế xi măng, cường độ nén của bê tông giảm một cấp so với thiết
kế, tương ứng đạt mác M250 và M500.
- Khi sử dụng đến 40% tro bay, cường độ nén của bê tông giảm mạnh, mức giảm có thể lớn hơn
40%.
Tài liệu tham khảo
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]

[14]
[15]
[16]
[17]

[18]

[19]
[20]
[21]

TCVN 9340:2012. Hỗn hợp bê tông trộn sẵn – Yêu cầu cơ bản đánh giá chất lượng và nghiệm thu.
ASTM C94/C94M:11b. Standard Specification for Ready-Mixed Concrete.
Neville, A. M. (2000). Properties of Concrete. 4th edition, Longman, England.
Nam, V. H. (2012). Nghiên cứu sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao trong bê tông khối lượng lớn
thông thường dùng cho đập trọng lực. Luận án tiến sỹ kỹ thuật.
Lâm, N. T. (2019). Đánh giá tính chất và khả năng sử dụng một số loại tro bay ở Việt Nam. Báo cáo tổng
kết đề tài mã số 67-2019/KHXD, Trường Đại học Xây dựng.
Quang, L. V., Dũng, N. C. (2019). Báo cáo chuyên đề “Xu hướng ứng dụng tro, xỉ nhiệt điện trong sản
xuất vật liệu xây dựng”. Trung tâm thông tin và thống kê KH&CN, Sở KH&CN Thành phố HCM.
Quyết định 428/QĐ-TTg (2016). Phê duyệt điều chỉnh phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2010
có xét đến năm 2030.
Anon (1914). An Investigation of the Pozzolanic Nature of Coal Ashes. Engineering News, 71(24):
1334–1335.
Davis, R. E., Carlson, R. W., Kelly, J. W., Davis, H. E. (1937). Properties of cements and concretes
containing fly ash. Proceedings American Concrete Institute, 33(5):577–612.
Helmuth, R. (1987). Fly ash in cement and concrete. Portland Cement Association, Skokie, III.
Malhotra, V. M., Ramezanianpour, A. A. (1994). Fly ash in concrete. Second edition, CANMET, Ottawa.
ACI 232.2R-96 (1996). Use of fly ash in concrete. American Concrete Institute, Detroit.

Mehta, P. K. (2014). High-performance, high-volume fly ash concrete for sustainable development. Proceedings of the International Workshop on Sustainable Development and Concrete Technology, Iowa State
University Ames, IA, USA, 3–14.
Lâm, N. T., Khánh, D. D. (2015). Độ bền Sun phát của xi măng Poóc lăng hỗn hợp sử dụng phụ gia
khoáng tro bay. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 24:34–39.
Lâm, N. T., Anh, M. Q. (2015). Độ bền Sun phát của xi măng Poóc lăng hỗn hợp sử dụng phụ gia khoáng
tro bay. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 24:94–99.
Tiến, H. V., Lâm, N. T., Tuấn, N. V. (2015). Thiết kế cấp phối bê tông khí không chưng áp sử dụng tro
bay và phụ gia siêu dẻo. Tạp chí Xây dựng, (6-2015):83–87.
Thắng, N. C., Tuấn, N. V., Hanh, P. H., Lâm, N. T. (2013). Nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng siêu
cao sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng silica fume và tro bay sẵn có ở Việt Nam. Tạp chí Khoa học Công
nghệ Xây dựng (KHCNXD) – ĐHXD, (2-2013):24–31.
Lam, N. T. (2020). Assessment of the compressive strength and strength activity index of cement incorporating fly ash. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing, 869(3):
032052.
Nguyen, V. C., Lambert, P., Bui, V. N. (2020). Effect of locally sourced pozzolan on corrosion resistance
of steel in reinforced concrete beams. International Journal of Civil Engineering, 1–12.
Fraay, A. L. A., Bijen, J. M., De Haan, Y. M. (1989). The reaction of fly ash in concrete a critical
examination. Cement and Concrete Research, 19(2):235–246.
TCVN 7572-1÷20:2006. Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử. Bộ Khoa học và Công nghệ,
Việt Nam.

104


Lâm, N. T., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

[22] ASTM C29/C29M - 97. Standard Test Method for Bulk Density (Unit Weight) and Voids in Aggregate.
ASTM International, West Conshohocken.
[23] TCVN 3106:1993. Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt
Nam.
[24] TCVN 12209:2018. Bê tông tự lèn - Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử. Bộ Khoa học và Công nghệ,

Việt Nam.
[25] TCVN 3118:1993. Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén. Bộ Khoa học và Công nghệ,
Việt Nam.
[26] Titarmare, A. P., Deotale, S. R. S., Bachale, S. B. (2012). Experimental Study Report on Use of Fly Ash
in Ready Mixed Concrete. International Journal of Scientific & Engineering Research, 3:2–10.
[27] Thomas, M. D. A. (2007). Optimizing the use of fly ash in concrete. Portland Cement Association.
[28] Bentz, D. P., Ferraris, C. F., Snyder, K. A. (2013). Best Practices Guide for High-Volume Fly Ash Concretes: Assuring Properties and Performance. NIST Technical Note 1812.
[29] Naik, T. R., Ramme, B. W. (1987). Setting and hardening of high fly ash content concrete. Proceedings
of the Eighth International Ash Utilization Symposium.
[30] Ravina, D., Mehta, P. K. (1988). Compressive strength of low cement/high fly ash concrete. Cement and
Concrete Research, 18(4):571–583.
[31] Fraay, A. L. A., Bijen, J. M., De Haan, Y. M. (1989). The reaction of fly ash in concrete a critical
examination. Cement and Concrete Research, 19(2):235–246.

105