Nghiên cứu vữa cường độ cao sử dụng vật liệu địa phương và rác thải công nghiệp

Nghiên cứu đưa vật liệu địa phương và chất thải công nghiệp như tro bay hay FCC vào vật liệu xây dựng sẽ làm giảm giá thành và góp phần bảo vệ môi trường. Mẫu vữa đối chứng (không sử dụng tro bay và FCC) sử dụng tỷ lệ thể tích cát địa phương không đủ tiêu chuẩn theo ASTM là 0,5 có thể tạo được vữa có cường độ chịu nén lên đến 44 MPa tại thời điểm 28 ngày.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu vữa cường độ cao sử dụng vật liệu địa phương và rác thải công nghiệpTẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM – SỐ 4 (43) 2015103NGHIÊN CỨU VỮA CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG VẬT LIỆUĐỊA PHƯƠNG VÀ RÁC THẢI CÔNG NGHIỆPNguyễn Đình Hùng1Ngày nhận bài: 10/05/2015Ngày nhận lại: 26/06/2015Ngày duyệt đăng: 10/07/2015TÓM TẮTNghiên cứu đưa vật liệu địa phương và chất thải công nghiệp như tro bay hay FCC vào vật liệu xâydựng sẽ làm giảm giá thành và góp phần bảo vệ môi trường. Mẫu vữa đối chứng (không sử dụng tro bayvà FCC) sử dụng tỷ lệ thể tích cát địa phương không đủ tiêu chuẩn theo ASTM là 0,5 có thể tạo được vữacó cường độ chịu nén lên đến 44 MPa tại thời điểm 28 ngày. Với vữa có tỷ W/C là 0,4 hoặc 0,42, khi ximăng được thay thế bằng tro bay hoặc FCC từ 5 đến 10% có thể làm cho cường độ chịu nén của vữatăng từ 10,8 đến 28,5% tại thời điểm 28 ngày và làm cho tính công tác của vữa giảm so mới mẫu đốichứng nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu thi công.Từ khóa: Vữa cường độ cao, tro bay, FCC, thể tích cát, độ bẹt.ABSTRACTExperimental study on high performance mortar using local materials and industrial wastes such asfly ash or FCC results in reducing the price of construction materials and contributing to environmentalprotection. Control mortar using volume of local sand, not following ASTM standard, of 0.5 can createmortar with compressive strength of 44 MPa at 28 days. Mortar with water by cement ratio (W/C) of 0.4or 0.42 where 5 to 10% of cement is repalced by fly ash or FCC results in increasing compressivestrength from 10.8 to 28.5% within 28 days compared with that of control mortar. Cement replaced by flyash or FCC by 5 to 10% induces reducing in slump, but workability.Keywords: High performance mortar, fly ash, FCC, sand volume, slump.1. Giới thiệu1Vật liệu xây dựng công nghiệp trong xâydựng dân dụng và giao thông ngày càng đượcquan tâm. Các tính năng của vật liệu xây dựngsử dụng xi măng như vữa và bê tông ngàycàng được cải thiện. Sử dụng rác thải côngnghiệp như là một phụ gia để cải thiện cáctính năng của vữa và bê tông đã và đang đượcnghiên cứu và đưa vào áp dụng trong thực tếđể làm giảm giá thành. Hơn nữa, sử dụng cácrác thải công nghiệp còn có thể làm giảmthiểu các tác hại xấu do công nghiệp hóa chomôi trường. Một trong những loại rác thảicông nghiệp hay được dùng trong sản xuất vậtliệu xây dựng là muội silic, tro bay và xỉ lòcao. Những năm gần đây một loại rác thải1TS, Trường Đại học Quốc tế - Đại học Quốc Gia TP.HCM.công nghiệp nữa trong ngành công nghiệp lọcdầu là cracking chế độ lưu thể (FCC) cũng đãvà đang được nghiên cứu như một loại phụgia trong sản xuất vật liệu xây dựng, đặc biệtlà bê tông và vữa.Chen et al. (2004) sử dụng các loại FCCnhư một phụ gia để xây dựng cấp phối vữa cótính năng cao sử dụng cốt liệu tiêu chuẩn, cụthể là cát Ottawa, với tỷ số nước trên xi măng(W/C) là 0,42. Kết quả chỉ ra rằng khi thay thếxi măng bằng 10% FCC làm cho cường độchịu nén của vữa tăng từ 10 đến 36% và FCCcó tác dụng như khoáng vật puzoland(Pacewska et al. 1998). Trong thực tế, việc tạora cốt liệu có cấp phối tiêu chuẩn ASTMC778 (2013) để chế tạo vữa sẽ có thể làm choKHOA HỌC KỸ THUẬT104vữa có các tính năng cao hơn nhưng lại làmtăng giá thành. Do đó, nghiên cứu sử dụng vậtliệu địa phương như một ưu tiên để giảm giáthành của vữa mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹthuật của vữa. Tuy nhiên, cốt liệu chế tạo vữaở địa phương thường có cấp phối không đạttiêu chuẩn. Do đó, bài báo này tập trungnghiên cứu thực nghiệm cấp phối vữa tínhnăng cao sử dụng cốt liệu cát địa phương đểlàm giảm giá thành của vữa xây dựng. Vữacường độ cao này có thể áp dụng trong các kếtcấu lắp ghép. Các thông số như tỷ số W/C, tỷlệ phần trăm thể tích của cốt liệu được dùngđể nghiên cứu. Hơn nữa, sử dụng hai loại rácthải công nghiệp là tro bay và FCC thay thếmột phần xi măng để xác định cấp phối củavữa cường độ cao có khả năng áp dụng trongxây dựng công trình.2. Thực nghiệm và phân tích2.1. Các loại vật liệuCát được sử dụng là cốt liệu địa phương,được rửa sạch và sấy khô đến khối lượngkhông đổi. Độ hút nước của cát được thínghiệm theo tiêu chuẩn ASTM C128 (2007) là1,25%. Lượng nước hút ẩm của cát phải đượckể đến trong quá trình thí nghiệm. Cát đượcdùng để thí nghiệm có kích cỡ lọt qua cỡ sàngNo.10 (2mm) và sót lại trên cỡ sàng No. 200(0.075mm). Đường kính lớn nhất là 2 mm đểđảm bảo có thể thi công trong không gian nhỏnhư vết nứt, các khe hở của kết cấu. Phân tíchcấp phối của cát chỉ ra rằng, hàm lượng sót lạitrên cỡ sàng No.16 (1,18mm) chỉ chiếm 4%.Trong khi đó, hàm lượng sót lại trên cỡ sàngNo.50 (0,355mm) và No.100 (0,15mm) chiếm75%. Đường cong cấp phối của cát cũng nằmngoài đường cong cấp phối theo tiêu ASTMC778 (2013). Môđun độ lớn của cát được xácđịnh theo tiêu chuẩn ASTM C125 (2007) là1,61. Với việc phối trộn để cát đạt cấp phốitheo tiêu chuẩn ASTM C778 (2013) và cómôđun độ lớn lớn hơn sẽ làm tăng giá thànhcủa vữa.Xi măng PCB40 trên thị trường được sửdụng trong thí nghiệm này. Xi măng có khốilượng riêng là 3.15 t/m3. Tro bay và FCCđược thu tại các nhà máy ở trong nước để làmthí nghiệm. Độ hút ẩm của tro bay là 0.33%,do đó khi thực nghiệm hàm lượng nước hútẩm của tro bay có thể bỏ qua. Hàm lượng cònsót lại trên cỡ sàng 0.045mm của tro bay là10%. Độ hút ẩm của FCC cũng được bỏ qua.Bảng 1. Cấp phối của mẫu vữa đối chứngBảng 2. Cấp phối mẫu vữa sử dụng tro bayThểtíchcátTỷ sốW/CCát(g)0.350.450.50.55Nước,XiWmăng,(ml) C (g)ThểtíchcátTỷ sốW/CCát(g)Nước,XiWmăng,(ml) C (g)Tro bay%g3038240.419595461164101293147890.42195955511965633217670.4219595571133101260.423287460.4219595591070151890.32598100.4219595611007202520.352787490.421775011058101182897170.421775031000151760.42956970.42217751010875570.42301 ...