Nghiên cứu ảnh hưởng của vôi đến cường độ chịu nén của bê tông có hàm lượng lớn tro bay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

VÕ THẾ HÙNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA VÔI
ĐẾN CƢỜNG ĐỘ CHỊU N N CỦ

T NG

CÓ HÀM LƢỢNG LỚN TRO BAY

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng và cơng nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN VĂN CHÍNH

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI C M ĐO N
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ ngành kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng
& Công nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của vơi đến cường độ chịu nén của
bê tơng có hàm lượng lớn tro bay” là luận văn do tôi thực hiện.
Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực. Tất cả các trích dẫn đã
được ghi rõ nguồn gốc.
Tác giả luận văn

Võ Thế Hùng

MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
TRANG TĨM TẮT LUẬN VĂN
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ..............................................................................................2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: .....................................................................2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................2
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ................................................................................2
6. Cấu trúc của luận văn..........................................................................................3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA TRO
BAY VÀ VƠI TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG .......................................................1
1.1. Bê tơng ......................................................................................................................4
1.1.1. Khái niệm, thành phần, cấu trúc và phân loại ..............................................4
1.1.2. Một số đặc tính cơ lý của bê tơng .................................................................5
1.1.2.1. Khối lƣợng riêng của bê tông ..................................................................5
1.1.2.2. Cƣờng độ chịu nén của bê tông ...............................................................5
1.1.2.3. Cƣờng độ chịu uốn của bê tơng ...............................................................6
1.1.2.4. Co ngót của bê tơng .................................................................................7
1.1.3. Các nhân tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ của bê tông .......................................8
1.1.3.1. Thành phần và công nghệ chế tạo ............................................................8
1.1.3.2. Tuổi của bê tông .......................................................................................8
1.1.3.3. Ảnh hƣởng của tốc độ gia tải và thời gian tác dụng của tải trọng ............9
1.1.3.4. Ảnh hƣởng của tỉ lệ N/X đến cƣờng độ chịu nén, chịu uốn của bê tông .9

1.2. Tổng quan về tro bay ..............................................................................................11
1.2.1. Khái niệm về tro bay...................................................................................11
1.2.2. Phân loại tro bay .........................................................................................12
1.2.3. Đặc trƣng và thành phần hóa học của tro bay ............................................14
1.2.4. Vai trò của tro bay đối với sự phát triển bền vững .....................................16
1.2.5. Phản ứng pozzolan của tro bay trong bê tông.............................................17
1.2.6. Những ƣu điểm của tro bay đối với bê tông ...............................................18


1.2.7. Các nghiên cứu và ứng dụng tro bay tại Việt Nam ....................................20
1.2.8. Ứng dụng tro bay trong một số lĩnh vực và cơng trình trên thế giới ..........22
1.3. Tổng quan và ứng dụng của vôi trong xây dựng ....................................................24
1.3.1. Thành phần và đặc tính của vơi ..................................................................24
1.3.2. Ứng dụng của vôi trong lĩnh vực bê tông và xây dựng ..............................25
1.3.3. Tiềm năng kết hợp giữa vôi và tro bay .......................................................25
1.4. Kết luận chƣơng .....................................................................................................26
CHƢƠNG 2. TIÊU CHUẨN, VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ...................27
2.1. Các tiêu chuẩn sử dụng trong thí nghiệm ...............................................................27
2.2. Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm ..........................................................................27
2.2.1. Cốt liệu nhỏ (cát) ........................................................................................27
2.2.2. Cốt liệu lớn (đá) ..........................................................................................28
2.2.3. Xi măng.......................................................................................................30
2.2.4. Tro bay ........................................................................................................31
2.2.4.1. Phân loại và ký hiệu tro bay ..................................................................31
2.2.4.2. Yêu cầu kỹ thuật ....................................................................................32
2.2.5. Vôi ..............................................................................................................34
2.2.6. Nƣớc............................................................................................................34
2.3. Thiết bị sử dụng cho các thí nghiệm ......................................................................36
2.3.1. Ván khn 10x10x10 (cm) .........................................................................36
2.3.2. Máy trộn bê tông .........................................................................................37

2.3.3. Thiết bị đầm bê tông: sử dụng thanh thép (đầm chọc), bàn vỗ (vỗ mặt). ...38
2.3.4. Phòng dƣỡng hộ bê tông: Bê tông sau khi tháo khuôn đƣợc đƣa vào các
thùng nƣớc để dƣỡng hộ. ..................................................................................38
2.3.5. Thiết bị đo độ sụt ........................................................................................38
2.3.6. Máy nén bê tông: ........................................................................................39
2.3.7. Cân định lƣợng ...........................................................................................39
2.4. Kết luận chƣơng .....................................................................................................40
CHƢƠNG 3. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG CỦA VÔI ĐẾN CƢỜNG
ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TƠNG CĨ HÀM LƢỢNG LỚN TRO BAY ......................41
3.1. Giới thiệu chung ......................................................................................................41
3.2. Vật liệu sử dụng trong phịng thí nghiệm ...............................................................41
3.3. Thành phần cấp phối các hỗn hợp bê tơng .............................................................42
3.4. Đúc mẫu và dƣỡng hộ.............................................................................................42
3.5. Thí nghiệm xác định độ sụt ....................................................................................43
3.6. Thí nghiệm xác định khối lƣợng riêng bê tông ......................................................44


3.7. Thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén bê tơng ..................................................44
3.7.1. Q trình nén mẫu.......................................................................................45
3.7.2. Cơng thức xác định cƣờng độ chịu nén của bê tông ...................................45
3.8. Kết quả và thảo luận ...............................................................................................46
3.8.1. Ảnh hƣởng của tỉ lệ vôi đến độ sụt của bê tơng có hàm lƣợng lớn tro bay 46
3.8.2. Ảnh hƣởng của vôi và hàm lƣợng lớn tro bay đến khối lƣợng riêng của
bê tông...............................................................................................................46
3.8.3. Sự ảnh hƣởng của vôi đến cƣờng độ chịu nén của bê tơng có hàm lƣợng
lớn tro bay .........................................................................................................47
3.9. Kết luận chƣơng .....................................................................................................49
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................50
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................51
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO).

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.


TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦ V I ĐẾN CƢỜNG ĐỘ CHỊU N N CỦ
T NG CÓ HÀM LƢỢNG LỚN TRO BAY
Tóm tắt: Bê tơng là loại vật liệu đƣợc sử dụng rộng r i trong các cơng tr nh xây dựng
trên thế giới. Các tính chất cơ lý của bê tông phụ thuộc chủ yếu vào thành phần cấp phối, loại
vật liệu sử dụng, hàm lƣợng xi măng, hàm lƣợng nƣớc . Tuy nhiên, nguyên liệu sản xuất
hầu hết đến t tự nhiên nhƣ cát đá, đất sét, đá vôi đang dần cạn kiệt trong khi việc sản xuất
xi măng gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng do thải ra lƣợng lớn CO2 . V vậy việc
nghiên cứu các loại vật liệu thay thế một phần xi măng là hết sức cần thiết.
Luận văn nghiên cứu ảnh hƣởng của vôi đến cƣờng độ chịu nén của bê tơng có hàm
lƣơng lớn tro bay loại F t nhà máy nhiệt điện Duyên Hải. Thành phần cấp phối là chất kết
dính (xi măng + tro bay+ vơi): cát: đá: nƣớc=1:2:3:0.5 trong đó 40% tro bay trên tổng khối
lƣợng chất kết dính đƣợc sử dụng và giữ khơng đổi trong khi phần xi măng còn lại đƣợc thay
thế bởi vôi với các tỉ lệ là 0%, 5%, 10%, 20% và 25%. Cƣờng độ chịu nén đƣợc xác định trên
mẫu thử 100x100x100mm và xác định đến 90 ngày. Các mẫu thử sau khi đúc xong đƣợc
dƣỡng hộ trong nƣớc.
Kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng nằm trong giới hạn nghiên cứu của đề tài, tro bay góp
phần tăng độ sụt trong khi vôi làm giảm độ sụt của bê tông ƣớt. 40% tro bay thay thế xi măng
làm giảm cƣờng độ chịu nén so với mẫu khơng có tro bay tại các thời điểm 28 ngày, 56 ngày
và 90 ngày, điều này phù hợp với các nghiên cứu trƣớc đó. Một cách tổng qt, tro bay và vơi
khơng ảnh hƣởng nhiều đến khối lƣợng riêng của bê tông. Khi 5% và 10% vôi đƣợc dùng để
thay thế xi măng th cƣờng độ chịu nén giảm tại thời điểm 28 ngày, nhƣng tăng lớn hơn mẫu
đối chứng với 40% tro bay và khơng có vơi. Khi 20% và 25% vơi đƣợc dùng để thay thế xi
măng th cƣờng độ chịu nén giảm tại các thời điểm so mẫu đối chứng với 40% tro bay và
khơng có vơi. Nằm trong giới hạn của đề tài, tác giả đề xuất sử dụng 5% đến 10% vơi trong
bê tơng có hàm lƣợng 40% tro bay. Những nghiên cứu sâu hơn về các tỉ lệ tro bay và vôi khác

nhau cần đƣợc thực hiện.
Từ khóa: bê tơng, cƣờng độ chịu nén, tro bay, xi măng, vôi, độ sụt động, khối lƣợng
riêng.

STUDY THE EFFECTS OF LIME ON COMPRESSIVE STRENGTH OF CONCRETE
WITH HIGH FLY ASH CONTENT
Abstract: Concrete is widely used as construction building materials in the world. The
mechanical and physical properties of concrete depend upon the mix proportions, type of
cement, type of aggregates, cement content, water content, etc. Sand, coarse aggregates come
from the natures which will not enough for construction industry in the future while cement
production causes pollution and other environment problems including CO2 emmission.


Therefore, it is really necessary to conduct the research to find out the alternative materials to
replace partly orginal portland cement (OPC) in the concrete mix.
The project studied the effect of lime on the compressive strength of high volume class F
fly ash from Duyen Hai power station. The mix composition was cementitious material (OPC+
fly ash+ lime): sand: coarse aggregate: water of 1:2:3: 0.5 in which 40% by mass of total
cementitious materials of class F fly ash was used to replace OPC and kept constantly during
project and lime was used to replace the remaining OPC at the replacement portion of 0%, 5%,
10%, 20% and 25%. The compressive strength tests were conducted on the sample dimensions
of 100x100x100 mm and determined up to 90 days. All samples were cured in the water.
The test results show that within the range of investigation, the fly ash improves the
workability of fresh concrete, but lime reduces the workability of fresh concrete. High
volume fly ash (40%) reduced the compressive strength in compared with the control sample
without fly ash at 28, 56 and 90 days as the same as previous research. In general the fly ash
and lime do not affect much on the density of hardend concrete. When 5% and 10% of lime
was used to replace OPC, the compressive strength reduces at 28 days, but increases at 56, 90
days in compared with the corresponding control samples with 40% fly ash and no lime.
When 20% and 25% of lime was used to replace OPC, the compressive strengths reduce at all

ages in compared with the corresponding control samples with 40% fly ash and no lime.
Within the range of investigation the authors recommend to use 5% to 10% for replacement of
OPC. Futher works should be done all varied proportions of fly ash and lime.
Keywords: concrete, compressive strength, fly ash, cement, lime, workability, density.


D NH MỤC CÁC ẢNG

Số
hiệu
1.1.
1.2.
1.3.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.

Tên bảng

Hệ số chất lƣợng vật liệu A và A1
Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618
Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền
Thành phần hạt của cát
Hàm lƣợng ion Cl- trong cát
Thành phần hạt của cốt liệu lớn
Mác của đá dăm t đá thiên nhiên theo độ nén dập
Yêu cầu về độ nén dập đối với sỏi và sỏi dăm

Các chỉ tiêu chất lƣợng của xi măng poóc lăng hỗn hợp
So sánh chỉ tiêu chất lƣợng của Xi măng Vicem PCB40 với TCVN
2.7.
6260: 2009
2.8. Chỉ tiêu chất lƣợng tro bay dùng cho bê tông và vữa xây
Chỉ tiêu chất lƣợng tro bay nhiệt điện Duyên Hải đ đƣợc thí
2.9.
nghiệm, phân tích
Hàm lƣợng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua
2.10.
và cặn không tan trong nƣớc trộn vữa
Hàm lƣợng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua
2.11. và cặn không tan trong nƣớc dùng để rửa cốt liệu và bảo dƣỡng bê
tông
Các yêu cầu về thời gian đông kết của xi măng và cƣờng độ chịu
2.12.
nén của vữa
3.1. Thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông
3.2. Kết quả đo độ sụt
3.3. Kết quả thí nghiệm nén

Trang
11
13
14
27
28
28
29
29

30
31
32
33
35

36

36
42
46
48


D NH MỤC CÁC HÌNH
Số
hiệu
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.

Tên hình

Sự phá hoại mẫu thử khối vng
Độ co ngót của bê tơng
Sự phá hoại mẫu thử khối vuông
Sự phụ thuộc của cƣờng độ bê tông vào lƣợng nƣớc nhào trộn

Sơ đồ nguyên lý tuyển nổi tro bay
Tro bay
Cấu trúc mặt cắt ngang của các hạt tro bay ở độ phóng đại 750
1.7.
lần
1.8. Phản ứng Pozzolan của tro bay trong bê tông
1.9. Bê tông asphalt sử dụng tro bay
1.10. Gạch sản xuất t tro bay
1.11. Vôi
2.1. Ván khuôn đúc mẫu nén
2.2. Máy trộn bê tông
2.3. Thiết bị đo độ sụt
2.4. Máy nén bê tông
2.5. Cân định lƣợng
3.1. Cân, đo các thành phần cấp phối và trộn bê tông
3.2. Tiến hành đo độ sụt
3.3. Nén mẫu
Khối lƣợng riêng sau khi tháo mẫu (AR) và khối lƣợng riêng
3.4.
b o hòa nƣớc sau khi ngâm nƣớc 28 ngày (SAT)
3.5. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén theo thời gian

Trang
6
8
9
10
12
12
16

17
22
23
25
37
37
38
39
39
43
44
45
47
48


1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, bê tông vẫn là loại vật liệu phổ biến cho các cơng trình t thấp tầng
đến cao tầng trên tồn thế giới. Tuy nhiên, nguyên liệu sản xuất hầu hết đến t tự
nhiên nhƣ cát, đất sét, đá vôi,... đang dần cạn kiệt, gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến
môi trƣờng sống nhƣ khí thải CO2 t sản xuất xi măng gây hiệu ứng nhà kính, mất đất
nơng nghiệp trong sản xuất gạch, khai thác cát ảnh hƣởng dòng chảy gây sạt lở bờ
sơng... địi hỏi có những nghiên cứu tối ƣu nâng cao cƣờng độ hỗn hợp bê tông nhằm
mang lại hiệu quả tối đa, giảm hao tổn kinh tế và tài nguyên sử dụng.
Hỗn hợp bê tông bao gồm các thành phần: Cốt liệu và chất kết dính. Chất kết
dính bao gồm: Xi măng + nƣớc, phụ gia . Nhƣ vậy, với hầu hết bê tơng hiện đang sử

dụng thì thành phần cơ bản là cốt liệu, xi măng, nƣớc và phụ gia. Cƣờng độ của cốt
liệu là cố định, đƣợc quy định bởi sự hình thành của tự nhiên, nhƣ vậy cƣờng độ bê
tông sẽ phụ thuộc vào hàm lƣợng xi măng, nƣớc và phụ gia, chất kết dính. Tính năng
cơ lý của hỗn hợp bê tơng cũng chịu ảnh hƣởng trực tiếp t chất kết dính và các lỗ
rỗng giữa các cốt liệu liên kết với nhau [1].
Tro bay (tên tiếng Anh là fly ash), phần mịn nhất của tro xỉ than. Gọi là tro bay
v ngƣời ta dùng các luồng khí để phân loại tro: Khi thổi một luồng khi nhất định thì
hạt to sẽ rơi xuống trƣớc và hạt nhỏ sẽ bay xa, hạt nhỏ bay xa gọi là tro bay [2 . Ở
một số nƣớc, tùy vào mục đích sử dụng mà ngƣời phân loại tro bay theo các loại khác
nhau. Theo tiêu chuẩn DBJ08- 230-98 của thành phố Thƣợng Hải, Trung Quốc, tro
bay đƣợc phân làm hai loại là tro bay có hàm lƣợng canxi thấp và tro bay có hàm
lƣợng canxi cao. Tro bay có chứa hàm lƣợng canxi 8% hoặc cao hơn (hoặc CaO tự do
trên 1%) là loại tro bay có hàm lƣợng canxi cao. Do đó, CaO trong tro bay hoặc CaO
tự do đƣợc sử dụng để phân biệt tro bay có hàm lƣợng canxi cao với tro bay hàm
lƣợng canxi thấp. Theo cách phân biệt này th tro bay có hàm lƣợng canxi cao có màu
hơi vàng trong khi đó tro bay có hàm lƣợng canxi thấp có màu hơi xám [3].
Vôi đ đƣợc sử dụng trong xây dựng t nhiều thế kỷ trƣớc, là vậy liệu xây dựng
chủ yếu của các cơng trình La M , cho đến khi xi măng xuất hiện vào thế kỉ thứ 19 thì
việc sự dụng vơi trở nên hạn chế nhƣng vẫn là nguồn chất kết dính thay thế một phần
xi măng trong bê tông. Nhằm xem xét sự làm việc của bê tơng có sự kết hợp của vơi
với xi măng pooc lăng và hàm lƣợng lớn tro bay, tác giả làm đề tài nghiên cứu:
“Nghiên cứu ảnh hƣởng của vôi đến cƣờng độ chịu nén của bê tơng có hàm lƣợng
lớn tro bay”.


2

2. Mục tiêu của đề tài
2.1 Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu ảnh hƣởng của vôi đến cƣờng độ chịu nén của bê tơng có hàm lƣợng

lớn tro bay (40% tổng thành phần bột).
2.2 Mục tiêu cụ thể
- Thực hiện thí nghiệm thiết kế cấp phối bê tơng có hàm lƣợng lớn tro bay, có sự
tham gia của vơi.
- Đề xuất thành phần cấp phối có cƣờng độ chịu nén lớn nhất
- Đề xuất, kiến nghị áp dụng trong thực tế.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
- Đánh giá các kết quả và cơng trình nghiên cứu trƣớc về cƣờng độ chịu nén của
bê tơng có hàm lƣợng lớn tro bay, cũng nhƣ ảnh hƣởng của vôi đối với cƣờng độ chịu
nén của bê tông.
- Các loại vật liệu: Vôi trên địa bàn thành phố Nha Trang, cát tại bãi cát Diên
Lâm (huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa), đá tại mỏ đá Hòn Ngang (huyện Diên
Khánh, tỉnh Khánh Hòa), xi măng Vicem PCB40, tro bay Nhà máy Nhiệt điện Duyên
Hải tại xã Dân Thành, thị xã Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh.
- Thí nghiệm đánh giá ảnh hƣởng của vơi đến cƣờng độ chịu nén của bê tơng có
hàm lƣợng lớn tro bay đến 90 ngày.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Đánh giá tổng quan về bê tơng và các đặc tính của nó, cũng nhƣ ứng dụng của
tro bay, vơi trong lĩnh vực xây dựng.
- Thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén của bê tơng có hàm lƣợng tro bay lớn
(40% tổng khối lƣợng bột) và thay thế xi măng bằng vôi với tỉ lệ lần lƣợt là 5%, 10%,
20% và 25%; xác định cƣờng độ chịu nén của bê tông thông qua các kết quả nén mẫu
bê tông vào 1 ngày tuổi, 7 ngày tuổi, 28 ngày tuổi, 56 ngày tuổi và đến 90 ngày tuổi.
- Phân tích và thảo luận các kết quả thí nghiệm.
- Đánh giá sự ảnh hƣởng của vôi đến khả năng chịu nén của bê tơng có hàm
lƣợng lớn tro bay.
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Trên cơ sở các nghiên cứu và thí nghiệm tại phịng thí nghiệm đề xuất tính thực
tiễn của đề tài nhƣ: đề xuất tro bay thay thế một phần xi măng nếu nó góp phần làm
tăng cƣờng độ bê tơng, vơi có góp phần tăng hay giảm cƣờng độ bê tông,

3

6. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo trong luận văn gồm có các
chƣơng nhƣ sau:
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TƠNG VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA
TRO BAY VÀ VÔI TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG
CHƢƠNG 2. TIÊU CHUẨN, VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
CHƢƠNG 3. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƢỞNG CỦA VÔI ĐẾN
CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG CÓ HÀM LƢỢNG LỚN TRO BAY.


4

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA TRO BAY VÀ
VÔI TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG
1.1. Bê tông
1.1.1. Khái niệm, thành phần, cấu trúc và phân loại
Bê tông là một loại vật liệu nhân tạo đƣợc chế tạo t các vật liệu rời (cát, đá, sỏi)
và chất kết dính (thƣờng là xi măng), nƣớc và có thể thêm phụ gia. Vật liệu rời còn gọi
là cốt liệu, cốt liệu có 2 loại bé và lớn. Loại bé là cát có kích thƣớc (1-5)mm, loại lớn
là sỏi hoặc đá dăm có kích thƣớc (5-40)mm. Chất kết dính là xi măng trộn với nƣớc
hoặc các chất dẻo khác[4]. Phụ gia nhằm cải thiện một số tính chất của bê tông trong
lúc thi công cũng nhƣ trong quá tr nh sử dụng. Có nhiều loại phụ gia nhƣ phụ gia nâng
cao độ dẻo của hỗn hợp bê tông, tăng nhanh hoặc kéo dài thời gian đông kết của bê
tông, nâng cao cƣờng độ của bê tông trong thời gian đầu, chống thấm [4].
Nguyên lý tạo nên bê tông là dùng các cốt liệu lớn làm thành bộ khung, cốt liệu

nhỏ lấp đầy các khoảng trống và dùng xi măng làm chất kết dính liên kết chúng lại
thành một thể đặc chắc có khả năng chịu lực và chống lại các biến dạng [3].
Bê tơng có cấu trúc khơng đồng nhất v h nh dáng, kích thƣớc cốt liệu khác nhau,
sự phân bố của cốt liệu và chất kết dính khơng thật đồng đều, trong bê tơng vẫn cịn lại
một ít nƣớc th a và những lỗ rỗng li ti (do nƣớc th a bốc hơi).
Q trình khơ cứng của bê tơng là q trình thủy hóa của xi măng, quá tr nh thay đổi
lƣợng nƣớc cân bằng, sự giảm keo nhớt, sự tăng mạng tinh thể của đá xi măng. Các q
trình này làm cho bê tơng trở thành vật liệu v a có tính đàn hồi v a có tính dẻo [5].
- Theo dạng chất kết dính bê tông đƣợc phân làm các loại sau [5]:
+ Bê tông xi măng, bê tơng silicat (chất kết dính là vơi), bê tơng thạch cao, bê
tơng chất kết dính hỗn hợp, bêtơng polime, bê tơng dùng chất kết dính đặc biệt.
+ Do khối lƣợng thể tích của bê tơng biến đổi trong phạm vi rộng nên độ rỗng
của chúng cũng thay đổi đáng kể, nhƣ bê tông tổ ong dùng để cách nhiệt có r = 70 85%, bê tơng thủy công r = 8 - 10%.
- Theo công dụng bê tông đƣợc phân làm các loại sau [5]:
+ Bê tông thƣờng dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép (móng, cột, dầm, sàn).
+ Bê tơng thủy cơng, dùng để xây đập, âu thuyền, phủ lớp mái kênh, các cơng
trình dẫn nƣớc...
+ Bê tông dùng cho mặt đƣờng, sân bay, lát vỉa hè.
+ Bê tông dùng cho kết cấu bao che (thƣờng là bê tông nhẹ).


5

+ Bê tơng có cơng dụng đặc biệt nhƣ bê tơng chịu nhiệt, chịu axit, bê tơng chống
phóng xạ.
- Theo dạng cốt liệu bê tông đƣợc chia thành bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu
rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit).
- Theo khối lƣợng thể tích bê tơng đƣợc phân loại nhƣ sau [5]:
+ Bê tông đặc biệt nặng (γ > 2500kg/m3), chế tạo t cốt liệu đặc biệt, dùng cho
những kết cấu đặc biệt.

+ Bê tông nặng (γ = 2200 - 2500 kg/m3), chế tạo t cát, đá, sỏi thông thƣờng
dùng cho kết cấu chịu lực.
+ Bê tông tƣơng đối nặng (γ = 1800 - 2200 kg/m3), dùng chủ yếu cho kết cấu
chịu lực.
+ Bê tông nhẹ (γ = 500 - 1800 kg/m3), trong đó gồm có bê tơng nhẹ cốt liệu rỗng
(nhân tạo hay thiên nhiên), bê tông tổ ong (bê tơng khí và bê tơng bọt), chế tạo t hỗn
hợp chất kết dính, nƣớc, cấu tử silic nghiền mịn và chất tạo rỗng, và bê tông hốc lớn
(không có cốt liệu nhỏ).
+ Bê tơng đặc biệt nhẹ cũng là loại bê tông tổ ong và bê tông cốt liệu rỗng nhƣng
có γ < 500 kg/m3.
1.1.2. Một số đặc tính cơ lý của bê tơng
1.1.2.1. Khối lượng riêng của bê tơng
Khối lƣợng riêng, cịn đƣợc gọi là mật độ khối lƣợng, là một đặc tính về mật
độ khối lƣợng trên một đơn vị thể tích của vật chất đó, là đại lƣợng đo bằng thƣơng
số giữa khối lƣợng (m) của một vật làm bằng chất ấy (nguyên chất) và thể tích (V)
của vật. Khối lƣợng riêng bê tơng thƣờng dùng đơn vị là tấn/m3 hoặc kg/m3 [6].
Khối lƣợng riêng bê tông đƣợc chia theo các loại nhƣ sau: bê tơng nặng (γ =
2200 ÷ 2500 kG/m3); bê tơng nặng cốt liệu bé (γ = 1800 † 2200 kG/m3); bê tông nhẹ
(γ < 1800 kG/m3); bê tông đặc biệt nặng (γ > 2500 kG/m3) [7].
1.1.2.2. Cường độ chịu nén của bê tông
Cƣờng độ của bê tông là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật
liệu. Cƣờng độ của bê tông phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của nó, mơi trƣờng
dƣỡng hộ.
Cƣờng đơ chịu nén của bê tông là khả năng chịu ứng suất nén của mẫu bê tơng.
Mẫu có thể chế tạo bằng các cách khác nhau: lấy hỗn hợp bê tông đ đƣợc nhào trộn
để đúc mẫu hoặc dùng thiết bị chuyên dùng khoan lấy mẫu t kết cấu có sẵn. Mẫu để
đo cƣờng độ có kích thƣớc 150x150x150(mm), đƣợc thực hiện theo điều kiện tiêu


6

chuẩn trong thời gian 28 ngày.
Bê tơng thơng thƣờng có R = 5 ÷ 30 MPa. Bê tơng có R > 40MPa là loại cƣờng
độ cao. Hiện nay, ngƣời ta đ chế tạo đƣợc các loại bê tông đặc biệt có R ≥ 80MPa.
Khi bị nén, ngồi biến dạng co ngắn theo phƣơng tác dụng của lực, bê tơng cịn
bị nở ngang. Thơng thƣờng chính sự nở ngang q mức làm cho bê tông bị nứt và bị
phá vỡ. Nếu hạn chế đƣợc mức độ nở ngang của bê tông có thể làm tăng khả năng chịu
nén của nó. Trong thí nghiệm nếu khơng bơi trơn mặt tiếp xúc giữa mẫu thử và bàn
máy nén thì tại đó sẽ xuất hiện lực ma sát có tác dụng cản trở sự nở ngang, kết quả
mẫu bị phá hoại theo h nh tháp đối đỉnh nhƣ trên h nh 1.1b. Nếu bôi trơn mặt tiếp xúc
để bê tông tự do nở ngang thì khi biến dạng ngang quá mức trong mẫu sẽ xuất hiện các
vết nứt dọc và sự phá hoại xảy ra nhƣ trên h nh 1.1c. Cƣờng độ của mẫu đƣợc bôi trơn
thấp hơn cƣờng độ của mẫu khối vuông có ma sát [7]. V ma sát làm cản trở biến dạng
ngang mà với mẫu khối vuông khi tăng cạnh a th R giảm và cƣờng độ của mẫu h nh
trụ thấp hơn cƣờng độ của mẫu khối vuông.

a)

b)

c)

1 – mẫu;
3 – ma sát;
5 – h nh tháp phá hoại
2 – bàn máy nén; 4 – bê tông bị ép vụn; 6 – vết nứt dọc trong mẫu
Hình 1.1. Sự phá hoại mẫu thử khối vuông

1.1.2.3. Cường độ chịu uốn của bê tông
Cƣờng độ chịu uốn một thông số đo cƣờng độ chịu kéo của bê tơng. Nó đƣợc đo

trên cơ sở uốn dầm bê tông.
Thông thƣờng cƣờng độ chịu uốn bằng khoảng 10-20% cƣờng độ chịu nén của
bê tông, tùy thuộc vào kích thƣớc, hình dạng của các loại cốt liệu. Tuy nhiên việc xác
định mối quan hệ giữa cƣờng độ chịu uốn và cƣờng độ chịu nén của bê tơng một cách
chính xác nhất là thơng qua việc thực hiện thí nghiệm mẫu.


7

1.1.2.4. Co ngót của bê tơng
Co ngót là hiện tƣợng bê tơng giảm thể tích khi khơ cứng trong khơng khí. Hiện
tƣợng co ngót liên quan đến q trình thủy hóa xi măng, đến sự bốc hơi lƣợng hơi
nƣớc th a khi bê tơng khơ cứng. Co ngót xảy ra chủ yếu trong giai đoạn khô cứng đầu
tiên của bê tông. Trong điều kiện b nh thƣờng, sau vài năm th biến dạng tỉ đối do co
ngót có thể đạt đến (3÷5)10-4. Độ co ngót phát triển mạnh trong thời kỳ đầu và giảm
dần theo thời gian sau đó tắt hẳn [7].
Co ngót của bê tơng có mấy dạng cơ bản sau:
- Hiện tƣợng tự co (Autogenous shrinkage): xảy ra do q trình hydrat hóa của xi
măng.
- Co khơ (Drying shrinkage): xảy ra do sự thiếu hụt độ ẩm trong bê tơng trong
q trình bê tơng cứng hóa.
- Co ngót do q trình cácbơnát (Carbonation shrinkage): xảy ra do một vài sản
phẩm của q trình hydrat hóa tác dụng với CO2.
Bê tơng bị co ngót do nhiều ngun nhân, trƣớc hết là sự mất nƣớc trong các gel
đá xi măng. Khi mất nƣớc các mầm tinh thể xích lại gần nhau và đồng thời các gel
cùng dịch chuyển làm cho bê tơng bị co. Q tr nh cacbonat hóa hyđrơxi can xi trong
đá xi măng cũng là nguyên nhân gây ra co ngót, co ngót cịn là hậu quả của việc giảm
thể tích tuyệt đối của hệ xi măng - nƣớc. Ngồi ra độ co ngót cịn phụ thuộc vào chế độ
bảo dƣỡng. Khi bảo dƣỡng nhiệt ẩm độ co ngót xảy ra mạnh và nhanh chóng hơn trong
điều kiện thƣờng nhƣng trị số cuối cùng lại nhỏ hơn 10 - 15%. Nhiệt độ chƣng hấp

càng cao, độ co ngót cuối cùng càng nhỏ [1].
Sự co của mạng tinh thể bị cốt liệu cản trở gây ra ứng suất kéo ban đầu trong đá
xi măng. Sự co không đều trong khối bê tơng hoặc co ngót bị ngăn trở làm phát sinh
ứng suất kéo và có thể làm bê tơng bị nứt. Bê tông bị nứt làm giảm cƣờng độ, độ
chống thấm trong mơi trƣờng xâm thực.Vì vậy đối với những kết cấu bê tơng có chiều
dài và diện tích lớn, để tránh nứt ngƣời ta phân đoạn để tạo thành các khe co giãn [1].
Để giảm co ngót cần chọn thành phần thích hợp, hạn chế lƣợng nƣớc trộn, đầm
chặt bê tông, giữ cho bê tông thƣờng xuyên ẩm trong giai đoạn đầu (dƣỡng hộ). Để
khắc phục ảnh hƣởng xấu của co ngót cần dùng những biện pháp cấu tạo thích hợp, đặt
cốt thép ở những nơi cần thiết, làm các khe co giãn trong kết cấu và tạo mạch ng ng
khi thi cơng [5].
Trị số co ngót phụ thuộc vào lƣợng, loại xi măng, lƣợng nƣớc, tỷ lệ cát trong hỗn
hợp cốt liệu và chế độ bảo dƣỡng. Độ co ngót trong đá xi măng lớn hơn trong hỗn hợp
và bê tơng (xem Hình 1.2).


8

1- Của đá xi măng;
2- Của vữa;

Hình 1.2. Độ co ngót của bê tơng
1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông
1.1.3.1. Thành phần và công nghệ chế tạo
Cƣờng độ của bê tông lớn hay bé là do thành phần và công nghệ chế tạo quyết
định. Một số yếu tố cơ bản ảnh hƣởng đến cƣờng độ bê tông:
- Chất lƣợng và số lƣợng xi măng.
- Độ cứng, độ sạch và cấp phối cốt liệu.
- Tỷ lệ giữa nƣớc và xi măng.
- Chất lƣợng của việc nhào trộn, đổ, đầm và điều kiện bảo dƣỡng BT.

Nói chung các nhân tố trên ảnh hƣởng quyết định đến R, Rt nhƣng mức độ có
khác nhau. Ví dụ tỷ lệ nƣớc trên ximăng N/XM có ảnh hƣởng rất lớn đến R và có phần
ít hơn đối với Rt; độ sạch cốt liệu ảnh hƣởng lớn đến R và rất lớn đối với Rt cũng nhƣ
khả năng chịu cắt của bê tông.
1.1.3.2. Tuổi của bê tông
Tuổi là thời gian t (ngày) tính t lúc chế tạo bê tơng đến khi nó chịu lực. Cƣờng
độ của bê tông tăng theo thời gian. Thời gian đầu cƣờng độ tăng nhanh, sau chậm dần.
Với bê tông dùng xi măng pooc lăng chế tạo và bảo dƣỡng trong điều kiện bình
thƣờng, cƣờng độ tăng nhanh trong 28 ngày đầu.
Để biểu diễn sự tăng của R theo t có thể dùng một số cơng thức thực nghiệm.
Công thức của B.G. XKramtaep (1935)theo qui luật logarit, với t = 7÷300 ngày:


9

R
R28
Rt
0

28

t

Hình 1.3. Sự phá hoại mẫu thử khối vng
Trong mơi trƣờng thuận lợi (nhiệt độ dƣơng, độ ẩm cao) sự tăng cƣờng độ có thể
kéo dài trong nhiều năm. Cịn trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độ thấp sự tăng
cƣờng độ trong thời gian sau này là không đáng kể.
Dùng hơi nƣớc nóng để bảo dƣỡng bê tơng làm cho cƣờng độ tăng rất nhanh
trong vài ngày đầu, nhƣng sẽ làm cho bê tơng trở nên dịn hơn và có cƣờng độ cuối

cùng thấp hơn so với bê tơng đƣợc bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn.
1.1.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ gia tải và thời gian tác dụng của tải trọng
Tốc độ gia tải khi thí nghiệm cũng ảnh hƣởng đến cƣờng độ của mẫu. Tốc độ gia
tải qui định bằng 2kg/cm2/giây và cƣờng độ đạt đƣợc là R. Khi gia tải rất chậm, cƣờng
độ bê tông chỉ đạt khoảng (0,85-0.90)R. Khi gia tải nhanh, cƣờng độ bê tơng có thể đạt
(1,15-1,20)R.
1.1.3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ N/X đến cường độ chịu nén, chịu uốn của bê tông
Đá xi măng (mác xi măng và tỷ lệ X/N ) có ảnh hƣởng lớn đến cƣờng độ của bê
tơng. Sự phụ thuộc của cƣờng độ bê tông vào tỷ lệ X/N thực chất là phụ thuộc vào
thể tích rỗng tạo ra do lƣợng nƣớc dƣ th a. Hình 1.4 biểu thị mối quan hệ giữa cƣờng
độ bê tông và lƣợng nƣớc nhào trộn.
Độ rỗng tạo ra do lƣợng nƣớc th a có thể xác định bằng cơng thức:
r=

.100(%)

Trong đó:
- N, X: Lƣợng nƣớc và lƣợng xi măng trong 1m3 bê tông (kg).


10

- : Lƣợng nƣớc liên kết hóa học tính bằng % khối lƣợng xi măng. Ở tuổi 28
ngày lƣợng nƣớc liên kết hóa học khoảng 15 - 20%.

a-Vùng hỗn hợp bê tông cứng không đầm chặt đƣợc; b-Vùng hỗn hợp bê tơng có
cƣờng độ và độ đặc cao; c-Vùng hỗn hợp bê tơng dẻo; d-Vùng hỗn hợp bê tơng chảy
Hình 1.4. Sự phụ thuộc của cƣờng độ bê tông vào lƣợng nƣớc nhào trộn
Mối quan hệ giữa cƣờng độ bê tông với mác xi măng, tỷ lệ X/N đƣợc biểu thị
qua cơng thức Bolomey-Skramtaev sau:

Đối với bê tơng có X/N = 1,4

2,5 thì:

Đối với bê tơng có X/N > 2,5 th :

Rb = A. Rx ( – 0,5) .
Rb = A1. Rx ( + 0,5) .

Trong đó:
- Rb: Cƣờng độ nén của bê tông ở tuổi 28 ngày(kG/cm2).
- Rx: Mác của xi măng (cƣờng độ) (kG/cm2).
- A, A1 là hệ số đƣợc xác định theo chất lƣợng vật liệu và phƣơng pháp xác định
mác xi măng (bảng 1-1).
- X/N là Tỉ lệ Xi măng/nƣớc.


11

Bảng 1.1. Hệ số chất lƣợng vật liệu A và A1

Chất
lƣợng
vật
liệu
Tốt

Chỉ tiêu đánh giá

- Xi măng hoạt tính cao khơng trộnphụ

gia thuỷ.

Hệ số A và A1 ứng với phƣơng
pháp thử mác xi măng.
TCVN 6016:95 TCVN 4032:85
A
A1
A
A1
0.54

0.34

0.6

0.38

0.5

0.32

0.55

0.35

0.45

0.29

0.5

0.32

- Cốt liệu: Đá sạch, cƣờng độ cao, cấp
hạt tốt.hoạt
Cáttính
sạch,
Mdlbình,xi
= 2.4 2.7
-phối
Xi măng
trung
măng pc lăng hỗn hợp chứa 10
Trung 15% phụ gia thuỷ.
bình

- Cốt liệu: Đá có chất lƣợng phù hợp
TCVN1771:1987.Cát phù hợp TCVN
1770:1986,
có M
2 2.4
dl =thấp,
- Xi măng hoạt
tính
xi măngpc
lăng hỗn hợp chứa trên 15% phụ gia thuỷ.

Kém

- Cốt liệu: Đá có 1chỉ tiêu chƣa phù hợp

TCVN 1771:1987. Cát nhỏ Mdl<2

1.2. Tổng quan về tro bay
1.2.1. Khái niệm về tro bay
Tro bay là phế thải sinh ra khi đốt các nguyên liệu hóa thạch nhƣ than đá, than
nâu .Trong các nhà máy nhiệt điện nơi sử dụng lƣợng lớn nhiên liệu hóa thạch để sản xuất
điện năng th ngoài lƣợng tro xỉ nằm lại dƣới lò những hạt tro rất nhỏ đƣợc cuốn theo các
luồn khí trong các ống khói của nhà máy thải ra bên ngoài.


12

Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý tuyển nổi tro bay

Hình 1.6. Tro bay
1.2.2. Phân loại tro bay
Trƣớc đây ở châu Âu cũng nhƣ ở Vƣơng quốc Anh phần tro này thƣờng đƣợc
cho là tro của nhiên liệu đốt đ đƣợc nghiền mịn. Nhƣng ở Mỹ, loại tro này đƣợc gọi
là tro bay bởi vì nó thốt ra cùng với khí ống khói và “bay” vào trong khơng khí. Và
thuật ngữ tro bay (fly ash) đƣợc dùng phổ biến trên thế giới hiện nay để chỉ phần thải
rắn thoát ra cùng các khí ống khói ở các nhà máy nhiệt điện.
Ở một số nƣớc, tùy vào mục đích sử dụng mà ngƣời ta phân loại tro bay theo các
loại khác nhau. Theo tiêu chuẩn DBJ08-230-98 của thành phố Thƣợng Hải, Trung
Quốc, tro bay đƣợc phân làm hai loại [3] là tro bay có hàm lƣợng canxi thấp và tro bay
có hàm lƣợng canxi cao. Tro bay có chứa hàm lƣợng canxi 8% hoặc cao hơn (hoặc
CaO tự do trên 1%) là loại tro bay có hàm lƣợng canxi cao. Do đó, CaO trong tro bay


13

hoặc CaO tự do đƣợc sử dụng để phân biệt tro bay có hàm lƣợng canxi cao với tro bay
hàm lƣợng canxi thấp. Theo cách phân biệt này th tro bay có hàm lƣợng canxi cao có
màu hơi vàng trong khi đó tro bay có hàm lƣợng canxi thấp có màu hơi xám.
Theo cách phân loại của Canada, tro bay đƣợc chia làm ba loại [8]:
Loại F:

Hàm lƣợng CaO ít hơn 8%

Loại CI:

Hàm lƣợng CaO lớn hơn 8% nhƣng ít hơn 20%

Loại C:

Hàm lƣợng CaO lớn hơn 20%

Trên thế giới hiện nay, thƣờng phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM C618.
Theo cách phân loại này thì phụ thuộc vào thành phần các hợp chất mà tro bay đƣợc
phân làm hai loại là loại C và loại F [9].
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618
Các yêu cầu theo tiêu chuẩn
ASTM C618

Đơn
vị

Lớn nhất
/nhỏ nhất

Nhóm

F

Nhóm
C

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3

%

nhỏ nhất

70

50

SO3

%

lớn nhất

5

5

Hàm lƣợng ẩm

%

lớn nhất

3

3

Hàm lƣợng mất khi nung

%

lớn nhất

5

5

1,5

1,5

Yêu cầu hóa học

u cầu hóa học khơng bắt buộc
Chất kiềm

%

Độ mịn (+325)

%

lớn nhất

34

34

%

nhỏ nhất

75

75

Hoạt tính pozzolanic so với xi măng (28
ngày)

%

nhỏ nhất

75

75

Lƣợng nƣớc yêu cầu

%

lớn nhất

105

105

Độ nở trong nồi hấp

%

lớn nhất

0,8

0,8

Yêu cầu độ đồng đều về tỷ trọng

%

lớn nhất

5

5

Yêu cầu độ đồng đều về độ mịn

%

lớn nhất

5

5

Yêu cầu vật lý
Hoạt tính pozzolanic so với xi măng (7
ngày)

Phân loại theo tiêu chuẩn ASTM:
Tro bay là loại F nếu tổng hàm lƣợng (SiO2+Al2O3+Fe2O3) lớn hơn 70%.


14

Tro bay là loại C nếu tổng hàm lƣợng (SiO2+Al2O3+Fe2O3) nhỏ hơn70%.
1.2.3. Đặc trưng và thành phần hóa học của tro bay
1.2.3.1. Thành phần hóa học trong tro bay
Tro của các nhà máy nhiệt điện gồm chủ yếu các sản phẩm tạo thành t quá trình
phân hủy và biến đổi của các chất khống có trong than đá. Thơng thƣờng, tro ở đáy lò
chiếm khoảng 25% và tro bay chiếm khoảng 75% tổng lƣợng tro thải ra. Hầu hết các
loại tro bay đều là các hợp chất silicat bao gồm các oxit kim loại nhƣ SiO2, Al2O3,
Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, với hàm lƣợng than chƣa cháy chỉ chiếm một phần nhỏ so
với tổng hàm lƣợng tro, ngồi ra cịn có một số kim loại nặng nhƣ Cd, Ba, Pb, Cu,
Zn,... Thành phần hóa học của tro bay phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu than đá sử
dụng để đốt và điều kiện đốt cháy trong các nhà máy nhiệt điện.
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền [10]
Khoảng (% khối lƣợng)

Thành

phần

Châu Âu

Mỹ

Trung Quốc

Ấn Độ

Australia

SiO2

28,5-59,7

37,8-58,5

35,6-57,2

50,2-59,7

48,8-66,0

Al2O3

12,5-35,6

19,1-28,6

18,8-55,0

14,0-32,4

17,0-27,8

Fe2O3

2,6-21,2

6,8-25,5

2,3-19,3

2,7-14,4

1,1-13,9

CaO

0,5-28,9

1,4-22,4

1,1-7,0

0,6-2,6

2,9-5,3

MgO

0,6-3,8

0,7-4,8

0,7-4,8

0,1-2,1

0,3-2,0

Na2O

0,1-1,9

0,3-1,8

0,6-1,3

0,5-1,2

0,2-1,3

K2O

0,4-4,0

0,9-2,6

0,8-0,9

0,8-4,7

1,1-2,9

P2O5

0,1-1,7

0,1-0,3

1,1-1,5

0,1-0,6

0,2-3,9

TiO2

0,5-2,6

1,1-1,6

0,2-0,7

1,0-2,7

1,3-3,7

MnO

0,03-0,2

-

-

0,5-1,4

-

SO3

0,1–12,7

0,1–2,1

1,0–2,9

-

0,1–0,6

MKN

0,8–32,8

0,2–11,0

-

0,5-5,0

-

Tùy thuộc vào loại nhiên liệu mà thành phần hóa học trong tro bay thu đƣợc khác
nhau. Các nhà khoa học Ba Lan tiến hành nghiên cứu thành phần hóa học của tro bay


15

với hai nguồn nguyên liệu sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện của nƣớc này là than
nâu và than đen [11]:
Kết quả trên cho thấy,thành phần của các loại tro bay có đƣợc sau quá tr nh đốt
cháy than đen (ZS-14 và ZS-17) và mẫu tro bay có đƣợc sau quá tr nh đốt cháy than
nâu (ZS-16) là các nhơm silicat. Cịn mẫu tro bay có đƣợc sau q trình đốt cháy than
nâu (ZS-13) là loại canxi silicat.
Các thí nghiệm khảo sát thành phần hóa học trong các mẫu tro bay ở các nƣớc
khác cũng đ đƣợc tiến hành và thu đƣợc các kết quả tƣơng tự. Đa số các mẫu tro bay
ở Trung Quốc có thành phần chủ yếu là SiO2 và Al2O3, hàm lƣợng của chúng vào
khoảng 650 g/kg đến 850 g/kg. Các thành phần khác bao gồm lƣợng than chƣa cháy,
Fe2O3, MgO và CaO. Tro bay Trung Quốc chứa hàm lƣợng than chƣa cháy cao là do
hệ thống lò đốt ở các nhà máy nhiệt điện ở Trung Quốc. Theo tiêu chuẩn phân loại
ASTM C 618 thì tro bay Trung Quốc thuộc loại C hay tro bay có chất lƣợng thấp.
Điều này ảnh hƣởng lớn đến các ứng dụng của tro bay ở Trung Quốc [12].
1.2.3.2. Các nguyên tố vi lượng trong tro bay
Quá tr nh đốt cháy than đá là một trong những nguyên nhân chính làm ơ nhiễm
khơng khí và phát tán các kim loại các nguyên tố vi lƣợng độc hại. Hiểu đƣợc sự thay
đổi của các nguyên tố vi lƣợng trong quá tr nh đốt than đá cũng nhƣ hàm lƣợng của nó

có trong tro bay tạo thành là điều rất quan trọng trong vấn đề đánh giá tác động môi
trƣờng của các nhà máy nhiệt điện cũng nhƣ các ứng dụng tro bay. Hàm lƣợng các
nguyên tố vi lƣợng trong tro bay phụ thuộc chủ yếu vào hàm lƣợng của chúng có trong
nguyên liệu ban đầu.
Dựa trên kết quả nghiên cứu các mẫu tro bay thu đƣợc t 7 nhà máy nhiệt điện
khác nhau ở Canada, các nhà nghiên cứu nƣớc này đ cho biết hàm lƣợng của các kim
loại nặng nhƣ As, Cd, Hg, Mo, Ni hay Pb trong tro bay có liên quan với hàm lƣợng lƣu
huỳnh có trong nguyên liệu than đá ban đầu. Thông thƣờng, các loại than đá có hàm
lƣợng lƣu huỳnh cao sẽ có hàm lƣợng các nguyên tố này cao. Tro bay ở Canada đƣợc
thu hồi bằng phƣơng pháp kết lắng tĩnh điện hoặc phƣơng pháp lọc túi. Kết quả cho
thấy hàm lƣợng các nguyên tố trên trong các loại tro bay thu đƣợc t phƣơng pháp lọc
túi cao hơn so với các mẫu tro bay thu đƣợc bằng phƣơng pháp kết lắng tĩnh điện trong
cùng một nhà máy [9].
Hầu hết các hạt tro bay đều có dạng hình cầu với các kích thƣớc hạt khác nhau, các
hạt có kích thƣớc lớn thƣờng ở dạng bọc và có hình dạng rất khác nhau. Các hạt tro bay
đƣợc chia ra làm hai dạng: dạng đặc và dạng rỗng. Thơng thƣờng, các hạt tro bay hình
cầu, rắn đƣợc gọi là các hạt đặc và các hạt tro bay hình cầu mà bên trong rỗng có tỷ trọng
thấp hơn 1,0 g/cm3 đƣợc gọi là các hạt rỗng. Một trong các dạng thƣờng thấy ở tro bay


16

thƣờng đƣợc tạo nên bởi các hợp chất có dạng tinh thể nhƣ thạch anh, mulit và hematit,
các hợp chất có dạng thủy tinh nhƣ thủy tinh oxit silic và các oxit khác [13].

Hình 1.7. Cấu trúc mặt cắt ngang của các hạt tro bay ở độ phóng đại 750 lần
Các hạt tro bay đặc có khối lƣợng riêng trong khoảng 2,0 - 2,5 g/cm3có thể cải
thiện các tính chất khác nhau của vật liệu nền nhƣ độ cứng và độ bền xé. Các hạt tro
bay rỗng có thể đƣợc sử dụng trong tổng hợp vật liệu compozit siêu nhẹ do khối lƣợng
riêng rất nhỏ của chúng, chỉ khoảng 0,4-0,7 g/cm3, trong khi các chất nền kim loại khác

có khối lƣợng riêng trong khoảng t 1,6-11,0 g/cm3. Cả hai loại hạt này thƣờng thấy có
lớp vỏ khơng hồn chỉnh (bị rỗ).
1.2.4. Vai trò của tro bay đối với sự phát triển bền vững

- Những tác động của môi trƣờng khi sử dụng bê tông, vật liệu thông dụng cho
các công tr nh xây dựng trên thế giới là rất lớn và đang đƣợc thảo luận rất sôi nổi tại
các diễn đàn hội thảo, đòi hỏi những nghiên cứu về vật liệu thay thế cho xi măng. Tro
bay là sản phẩm thải t các nhà máy nhiệt điện đóng vai trị quan trọng trong cuộc thảo
luận về vật liệu thay thế xi măng này suốt nhiều năm qua và có thể xem là vật liệu tiềm
năng thay thế một phần xi măng trong công nghiệp xây dựng khi đƣợc sử dụng một
cách hợp lý.
- Việc sử dụng tro bay nhƣ là vật liệu thay thế trong bê tông đ đƣợc biết đến
trƣớc đó với nhiều ƣu điểm bao gồm vấn đề kinh tế và kỹ thuật trong đó nâng cao khả
năng làm việc của bê tông tƣơi, nâng cao độ bền của bê tơng. Tro bay có thể góp phần