Nghiên cứu ảnh hưởng bột Diatomite đến cường độ bê tông xi măng Portland (HCMUTE)

Diatomite ảnh hưởng thế nào đến cường độ bê tông xi măng? Tìm hiểu tác động của diatomite, ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng trong xây dựng.

• Tác giả: Bành Tuấn Kiệt
• Người hướng dẫn: Ts Trần Thanh Tài
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kĩ Thuật Công Trình Xây Dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Bột Diatomite Đến Cường Độ Của Bê Tông Xi Măng Portland
• Loại tài liệu: Công trình nghiên cứu khoa học của sinh viên
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khám phá Diatomite Ảnh hưởng đến cường độ bê tông ra sao

Trong ngành xây dựng hiện đại, việc tìm kiếm vật liệu mới vừa nâng cao chất lượng công trình vừa thân thiện với môi trường là một ưu tiên hàng đầu. Diatomite, một loại đá trầm tích hình thành từ tảo silic hóa thạch, nổi lên như một giải pháp tiềm năng. Vật liệu này không chỉ có trữ lượng lớn tại Việt Nam, đặc biệt là tại Phú Yên, mà còn sở hữu những đặc tính ưu việt như nhẹ, xốp, chịu nhiệt tốt và ổn định hóa học. Nghiên cứu về ảnh hưởng của Diatomite đến cường độ bê tông xi măng mở ra hướng đi mới để tạo ra các sản phẩm bê tông cải tiến. Việc sử dụng bột Diatomite làm phụ gia khoáng hoạt tính hoặc vật liệu thay thế một phần cốt liệu mịn như cát đang được quan tâm đặc biệt. Mục tiêu chính là giảm khối lượng bê tông, cải thiện các đặc tính cơ lý và giảm chi phí sản xuất. Các nghiên cứu ban đầu, như công trình của Bành Tuấn Kiệt và cộng sự, đã chỉ ra rằng việc thay thế một phần cát bằng Diatomite có thể tác động tích cực đến cường độ chịu nén của bê tông. Hiểu rõ bản chất, nguồn gốc và các ứng dụng của Diatomite là bước đầu tiên để khai thác tối đa tiềm năng của loại vật liệu này, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành xây dựng và giải quyết các bài toán về môi trường như nạn khai thác cát tràn lan.

1.1. Định nghĩa và nguồn gốc khoáng sản Diatomite

Diatomite, hay còn gọi là đất tảo silic, là một loại đá trầm tích có nguồn gốc sinh học. Nó được hình thành từ xác của tảo diatom, một loại vi tảo có vỏ làm bằng silica (SiO2), lắng đọng dưới đáy biển và hồ nước ngọt qua hàng triệu năm. Thành phần hóa học chủ yếu của Diatomite là silic oxit vô định hình (SiO2.nH2O), chiếm tỷ lệ rất cao, có thể lên đến hơn 63%. Về mặt cấu trúc, Diatomite có độ rỗng rất lớn, cấu trúc siêu nhỏ dạng tổ ong với vô số lỗ xốp, mang lại cho nó khối lượng riêng thấp và diện tích bề mặt riêng khổng lồ. Tại Việt Nam, mỏ Diatomite có trữ lượng lớn và chất lượng cao được phát hiện tại Phú Yên, với thành phần khoáng vật bao gồm vỏ tảo Diatom, Opan, sét, gai xương bọt biển và vụn thạch anh. Chính những đặc điểm này làm cho Diatomite trở thành một phụ gia puzzolan tiềm năng, có khả năng phản ứng với canxi hydroxit (Ca(OH)2) giải phóng ra trong quá trình hydrat hóa xi măng để tạo thêm các hợp chất C-S-H, góp phần làm đặc chắc cấu trúc và tăng cường độ cho bê tông.

1.2. Tổng quan các ứng dụng của Diatomite trong xây dựng

Với các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo, Diatomite đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của ngành xây dựng trên thế giới. Nó được sử dụng làm phụ gia hoạt tính cho xi măng Portland, giúp cải thiện độ bền sunfat và giảm nhiệt thủy hóa. Một ứng dụng quan trọng khác là sản xuất bê tông nhẹ. Bằng cách thay thế cát hoặc một phần cốt liệu thông thường bằng Diatomite, khối lượng thể tích của bê tông giảm đáng kể, giúp giảm tải trọng cho kết cấu công trình. Ngoài ra, nhờ độ rỗng cao, Diatomite còn được dùng để sản xuất gạch cách âm, cách nhiệt, tấm panel, vách ngăn và sơn nội thất có khả năng điều hòa độ ẩm. Trong bê tông asphalt, Diatomite được thêm vào để tăng độ ma sát, độ cứng và tuổi thọ mặt đường. Các sản phẩm vật liệu bảo ôn từ Diatomite cũng được phát triển để chống nóng cho các công trình dân dụng và công nghiệp.

II. Thách thức khi dùng Diatomite ảnh hưởng cường độ bê tông

Mặc dù Diatomite mang lại nhiều lợi ích, việc tích hợp nó vào cấp phối bê tông cũng đối mặt với không ít thách thức kỹ thuật. Trở ngại lớn nhất xuất phát từ chính cấu trúc vi rỗng của vật liệu này. Diatomite có khả năng hút nước cực kỳ mạnh, có thể hấp thụ một lượng chất lỏng lớn gấp ba lần khối lượng của nó. Khi trộn vào hỗn hợp bê tông, nó sẽ hút một lượng nước đáng kể, làm giảm lượng nước tự do cần thiết cho quá trình hydrat hóa xi măng và ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính công tác của hỗn hợp. Hỗn hợp bê tông trở nên khô, cứng và khó thi công. Nếu chỉ đơn giản tăng lượng nước để bù lại, tỷ lệ nước/xi măng sẽ tăng cao, dẫn đến hệ quả tiêu cực là cường độ bê tông suy giảm, độ rỗng tăng và độ bền lâu dài của kết cấu bị ảnh hưởng. Do đó, việc kiểm soát tính công tác và tối ưu hóa tỷ lệ nước/xi măng là bài toán cốt lõi khi nghiên cứu ảnh hưởng của Diatomite đến cường độ bê tông. Để giải quyết vấn đề này, việc sử dụng các loại phụ gia hóa dẻo, đặc biệt là phụ gia siêu dẻo, là giải pháp bắt buộc và hiệu quả nhất. Phụ gia giúp phân tán các hạt xi măng và Diatomite, giải phóng lượng nước bị giữ lại và cải thiện độ linh động của hỗn hợp mà không cần tăng thêm nước.

2.1. Vấn đề độ hút nước cao và ảnh hưởng tính công tác

Đặc tính háo nước của bột Diatomite là yếu tố chính gây khó khăn trong quá trình chế tạo bê tông. Theo tài liệu nghiên cứu, do cấu trúc có vô số lỗ rỗng, các hạt Diatomite hoạt động như những miếng bọt biển siêu nhỏ, nhanh chóng hấp thụ nước nhào trộn. Điều này làm cho hỗn hợp bê tông mất đi độ sụt cần thiết, trở nên rất khô và giảm tính công tác. Hỗn hợp khó trộn đều, khó vận chuyển và đặc biệt khó đầm nén. Quá trình thi công không đảm bảo có thể tạo ra các lỗ rỗng, khuyết tật trong cấu trúc bê tông, trực tiếp làm giảm cường độ chịu nén và khả năng chống thấm của vật liệu. Việc chỉ tăng nước để cải thiện độ sụt là một giải pháp sai lầm, vì nó sẽ phá vỡ thiết kế cấp phối bê tông ban đầu và làm suy yếu các tính chất cơ học của sản phẩm cuối cùng.

2.2. Giải pháp khắc phục Vai trò của phụ gia hóa dẻo

Để khắc phục nhược điểm về độ hút nước của Diatomite mà vẫn đảm bảo cường độ bê tông, việc sử dụng phụ gia hóa dẻo là không thể thiếu. Các chất hóa dẻo hoạt động bằng cách tạo ra một lớp màng điện tích âm xung quanh các hạt xi măng và Diatomite, làm chúng đẩy nhau và phân tán đồng đều trong hỗn hợp. Cơ chế này giúp giải phóng lượng nước bị mắc kẹt giữa các cụm hạt, từ đó tăng độ linh động và tính công tác cho bê tông mà không cần thay đổi tỷ lệ nước/xi măng. Trong nghiên cứu được đề cập, phụ gia Sika R7-N đã được sử dụng. Đây là một chất hóa dẻo có tác dụng kéo dài thời gian ninh kết nhưng không làm chậm quá trình đông cứng, giúp bê tông duy trì độ sụt cần thiết cho thi công và phát triển cường độ sớm. Việc kết hợp Diatomite với phụ gia phù hợp là chìa khóa để khai thác các lợi ích của nó một cách hiệu quả.

III. Phương pháp tối ưu Diatomite để tăng cường độ bê tông

Để xác định chính xác ảnh hưởng của Diatomite đến cường độ bê tông xi măng, một phương pháp nghiên cứu thực nghiệm chặt chẽ là điều cần thiết. Nghiên cứu của Bành Tuấn Kiệt và các cộng sự tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã tiến hành một cách hệ thống và bài bản. Phương pháp cốt lõi là thiết kế một cấp phối bê tông đối chứng (không chứa Diatomite) và các cấp phối thí nghiệm. Trong các cấp phối này, một phần cốt liệu cát được thay thế bằng bột Diatomite với các tỷ lệ khác nhau. Cụ thể, các tỷ lệ thay thế được khảo sát là 20%, 40%, 60% và 80% theo khối lượng cát. Tất cả các thành phần vật liệu khác như xi măng Portland PCB 40, đá dăm, nước và phụ gia Sika R7-N được giữ nguyên hoặc điều chỉnh một cách có kiểm soát để đảm bảo tính nhất quán. Quá trình tạo mẫu tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), sử dụng khuôn trụ D100x200 mm. Các mẫu sau khi đúc được bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn và tiến hành thí nghiệm nén để xác định cường độ chịu nén ở các tuổi khác nhau (7, 28, 56, và 90 ngày). Phương pháp này cho phép so sánh trực tiếp và đánh giá định lượng tác động của từng hàm lượng Diatomite lên tính chất cơ học quan trọng nhất của bê tông.

3.1. Thiết kế thành phần cấp phối bê tông với các tỷ lệ

Việc thiết kế thành phần cấp phối bê tông là bước quan trọng nhất. Nghiên cứu đã xác lập một cấp phối chuẩn với các thành phần truyền thống. Từ đó, các cấp phối thí nghiệm (CP1, CP2, CP3) được xây dựng bằng cách giảm dần lượng cát và thay thế bằng bột Diatomite. Ví dụ, cấp phối CP2 thay thế 40% khối lượng cát bằng Diatomite. Cụ thể, trong khi cấp phối chuẩn dùng 3360g cát, cấp phối CP2 chỉ dùng 2016g cát và bổ sung 1057.48g Diatomite. Hàm lượng xi măng (7170g), đá (2324g), và nước (1230g) được giữ tương đối ổn định. Lượng phụ gia Sika R7-N (116g) được thêm vào tất cả các cấp phối có Diatomite để đảm bảo tính công tác cần thiết. Cách thiết kế này cho phép cô lập và đánh giá rõ ràng vai trò của Diatomite đối với các đặc tính của bê tông.

3.2. Quy trình thí nghiệm xác định cường độ chịu nén TCVN

Quy trình thí nghiệm được thực hiện theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3121-2003. Sau khi các thành phần được cân đo chính xác, hỗn hợp được trộn bằng máy theo trình tự: trộn khô xi măng và Diatomite, sau đó thêm cát và đá trộn khô, cuối cùng cho nước và phụ gia vào trộn ướt. Độ sụt của hỗn hợp được kiểm tra để đảm bảo đạt yêu cầu thiết kế. Hỗn hợp sau đó được đúc vào các khuôn trụ tiêu chuẩn D100x200 mm. Các mẫu được bảo dưỡng ẩm trong 24 giờ đầu, sau đó được tháo khuôn và ngâm trong bể nước tiêu chuẩn cho đến ngày thí nghiệm. Tại các tuổi 7, 28, 56 và 90 ngày, các mẫu được lấy ra và nén trên máy nén thủy lực cho đến khi bị phá hủy. Lực phá hủy lớn nhất được ghi lại để tính toán cường độ chịu nén (MPa). Mỗi cấp phối được đúc ít nhất 3 mẫu cho mỗi tuổi thí nghiệm để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

IV. Bằng chứng Diatomite ảnh hưởng cường độ bê tông thế nào

Kết quả từ nghiên cứu thực nghiệm đã cung cấp những bằng chứng rõ ràng về ảnh hưởng của Diatomite đến cường độ bê tông xi măng. Dữ liệu cho thấy tác động này không đơn giản là tuyến tính mà phụ thuộc rất lớn vào tỷ lệ thay thế. Một trong những phát hiện quan trọng nhất là việc sử dụng Diatomite giúp tạo ra bê tông nhẹ. Khi tỷ lệ thay thế cát bằng Diatomite tăng lên, khối lượng thể tích của bê tông giảm đi một cách đáng kể. Điều này hoàn toàn phù hợp với dự kiến ban đầu, mở ra khả năng ứng dụng cho các cấu kiện cần giảm tải trọng. Về cường độ chịu nén, kết quả lại mang đến một bất ngờ thú vị. Trái với lo ngại rằng việc thay thế cốt liệu bằng một vật liệu nhẹ hơn sẽ làm giảm cường độ, nghiên cứu chỉ ra rằng ở một tỷ lệ tối ưu, Diatomite thực sự giúp tăng cường độ. Cụ thể, cấp phối thay thế 40% cát bằng Diatomite (CP2) cho giá trị cường độ chịu nén cao nhất ở mọi tuổi thí nghiệm, vượt qua cả mẫu bê tông đối chứng không chứa Diatomite. Điều này chứng tỏ vai trò của Diatomite không chỉ là chất độn nhẹ mà còn là một phụ gia puzzolan hoạt tính cao, góp phần làm đặc chắc cấu trúc vữa xi măng.

4.1. Phân tích cường độ chịu nén ở các tỷ lệ thay thế

Biểu đồ kết quả thí nghiệm cho thấy một xu hướng rõ rệt. Ở tuổi 28 ngày, mẫu đối chứng (0% Diatomite) có cường độ khoảng 22 MPa. Trong khi đó, mẫu thay thế 20% Diatomite đạt cường độ tương đương, nhưng mẫu thay thế 40% Diatomite (CP2) đã đạt cường độ lên tới gần 25 MPa, cao hơn mẫu đối chứng khoảng 13%. Tuy nhiên, khi tăng tỷ lệ thay thế lên 60%, cường độ bắt đầu giảm mạnh, chỉ còn khoảng 15 MPa. Xu hướng này chứng tỏ có một điểm tối ưu cho hàm lượng Diatomite. Ở tỷ lệ thấp và trung bình (đến 40%), hiệu ứng puzzolan của Diatomite chiếm ưu thế, nó phản ứng với Ca(OH)2 để tạo thêm gel C-S-H, lấp đầy lỗ rỗng và tăng cường độ. Khi tỷ lệ quá cao (trên 40%), lượng cốt liệu cát giảm quá nhiều, cấu trúc khung của bê tông yếu đi, đồng thời lượng nước bị hút vào Diatomite quá lớn có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình thủy hóa, dẫn đến giảm cường độ.

4.2. Phân tích cấu trúc vi mô SEM của mẫu bê tông

Để lý giải cho sự gia tăng cường độ ở mẫu 40% Diatomite, phân tích cấu trúc vi mô bằng Kính hiển vi điện tử quét (SEM) đã được thực hiện. Hình ảnh SEM của mẫu đối chứng (0% Diatomite) cho thấy một cấu trúc tương đối rỗng với sự hiện diện của các tinh thể canxi hydroxit (portlandite) lớn và các lỗ rỗng mao quản. Ngược lại, hình ảnh SEM của mẫu 40% Diatomite cho thấy một cấu trúc đặc chắc hơn rất nhiều. Các hạt Diatomite nhỏ mịn đã lấp đầy vào các khoảng trống giữa các hạt xi măng và cốt liệu, đóng vai trò như một chất độn vi mô. Quan trọng hơn, phản ứng puzzolan đã tiêu thụ các tinh thể Ca(OH)2 và tạo ra một lượng lớn gel C-S-H, hình thành một ma trận liên kết chặt chẽ và đồng nhất hơn. Cấu trúc vi mô đặc chắc này chính là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến việc cải thiện cường độ chịu nén và các tính chất cơ học khác của bê tông.

V. Tương lai của Diatomite trong sản xuất bê tông xi măng

Kết quả nghiên cứu đã khẳng định tiềm năng to lớn của Diatomite trong việc cải tiến ngành sản xuất vật liệu xây dựng. Việc xác định được tỷ lệ tối ưu 40% thay thế cát không chỉ giúp tăng cường độ bê tông mà còn tạo ra sản phẩm bê tông nhẹ, mang lại lợi ích kép về cả kết cấu và kinh tế. Hướng đi này mở ra tương lai cho việc sản xuất các loại bê tông chức năng, đáp ứng các yêu cầu ngày càng khắt khe của các công trình hiện đại. Ý nghĩa thực tiễn của việc sử dụng Diatomite là rất rõ ràng. Nó góp phần giảm sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên cát đang cạn kiệt, hạn chế các tác động tiêu cực đến môi trường do khai thác cát. Đồng thời, việc tận dụng nguồn khoáng sản dồi dào trong nước như Diatomite Phú Yên sẽ làm giảm giá thành sản phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, để đưa ứng dụng này vào thực tiễn sản xuất quy mô lớn, các nghiên cứu sâu hơn là cần thiết. Cần tiếp tục khám phá cơ chế hình thành cường độ, nghiên cứu độ bền lâu dài của bê tông chứa Diatomite trong các môi trường xâm thực khác nhau và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Tương lai của Diatomite trong ngành xây dựng Việt Nam rất khả quan, hứa hẹn tạo ra một thế hệ vật liệu xanh, bền vững và hiệu quả.

5.1. Đánh giá tỷ lệ Diatomite tối ưu cho cường độ bê tông

Dựa trên các kết quả thực nghiệm, có thể kết luận rằng tỷ lệ thay thế 40% cát bằng bột Diatomite là tỷ lệ tối ưu để đạt được cường độ chịu nén cao nhất cho cấp phối bê tông nghiên cứu. Ở mức này, sự kết hợp giữa hiệu ứng điền đầy (physical filling effect) và hiệu ứng puzzolan (pozzolanic effect) đạt hiệu quả cao nhất. Các hạt Diatomite mịn giúp lấp đầy các lỗ rỗng, trong khi hoạt tính hóa học của chúng tạo ra các sản phẩm hydrat hóa thứ cấp, làm đặc chắc vùng tiếp xúc chuyển tiếp giữa hồ xi măng và cốt liệu. Việc xác định được tỷ lệ vàng này là một đóng góp quan trọng, cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và sản xuất bê tông Diatomite trong thực tế, đảm bảo chất lượng và tính ổn định của vật liệu.

5.2. Hướng phát triển nghiên cứu trong tương lai

Để hoàn thiện và mở rộng ứng dụng của Diatomite, các hướng nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào một số vấn đề. Thứ nhất, cần nghiên cứu sâu hơn về các tính chất khác của bê tông như độ bền uốn, mô đun đàn hồi, độ co ngót và từ biến. Thứ hai, khảo sát khả năng chịu nhiệt và chống cháy của bê tông Diatomite, tận dụng đặc tính chịu nhiệt vốn có của vật liệu. Thứ ba, có thể kết hợp Diatomite với các loại vật liệu tái chế khác như tro bay, xỉ lò cao hoặc thậm chí là vật liệu nông nghiệp để tạo ra các loại bê tông composite thân thiện với môi trường hơn nữa. Cuối cùng, việc phát triển các tiêu chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn thi công riêng cho loại bê tông này là cần thiết để đảm bảo việc áp dụng rộng rãi và thành công trong các công trình xây dựng thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Giới thiệu chung Đi cùng với sự phát triển xã hội hiện đại ngày nay, công cuộc đẩy mạnh nghiên cứu, phát triển khoa học kỹ thuật đa ngành nghề trên toàn cầu đã tạo nên rất nhiều thành tựu có ý nghĩa quan trọng. Diatomite là một cái tên khá xa lạ đối với chúng ta. Nhưng những công dụng của nó đối với cuộc sống thì ta không thể phủ nhận được khi nó đang dần đc sử dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp và chăn nuôi. Trong ngành công nghiệp xây dựng, Diatomite hiện nay đã và đang được đẩy mạnh nghiên cứu chế tạo và áp dụng tại nhiều tỉnh và thành phố tại Việt Nam.

Bột diatomite được tạo từ khoáng sản tự nhiên Không phải ngẫu nhiên mà mọi người lại quan tâm nhiều đến sản phẩm này như vậy. Bởi lẽ, Diatomite được ứng dụng trong rất nhiều ngành cụ thể như: Ứng dụng để làm vật liệu lọc: Với cấu tạo là các hạt xốp cùng tính trơ, Diatomite được ứng dụng làm chất trợ lọc. Đây là ứng dụng đầu tiên và quan trọng nhất của loại vật liệu này. Chất trợ lọc Diatomite được ứng dụng là chất trợ lọc trong quá trình sản xuất bia rượu, nước ép hoa quả, dầu ăn hay nước mía ép.

9 Ứng dụng trong lĩnh vực xử lý nước thải, khí thải công nghiệp: Với khả năng hấp phụ tốt kim loại nặng và chất thải hữu cơ trong nước thải, khí thải công nghiệp. Diatomite được sử dụng rộng rãi trên thế giới trong lĩnh vực xử lý môi trường đặc biệt trong các nhà máy phát thải nước thải và khí công nghiệp vì cấu trúc lỗ xốp cộng với khả năng hấp thụ mạnh mẽ, sẽ giúp nó hấp thụ hết những kim loại nặng quý hiếm được thải ra trong quá trình sản xuất nhằm thu hồi những kim loại có giá trị như vàng, bạc. Ứng dụng làm chất độn: Với khả năng hấp thụ tốt, khả năng chịu nhiệt cao, Diatomite được ứng dụng trong việc làm chất độn trong sản xuất sơn hay gia công cao su, giấy, chất dẻo. Ứng dụng làm vật liệu hấp thụ: Với khả năng hấp thụ một lượng chất lỏng lớn gấp ba lần khối lượng của nó, Diatomite được ứng dụng trong thuốc trừ sâu, các chất xúc tác, chất chống đông hay chất hấp thụ mùi hôi của vật nuôi trong nhà Ngoài ra, Diatomite còn được ứng dụng trong sản xuất xi măng, silic hoạt tính hay các chất bọc cách,… Đặc biệt trong nền nông nghiệp hay nuôi trồng thủy sản, Diatomite cũng đóng một vai trò rất quan trọng như để hấp thụ các kim loại nặng có hại cho thủy hải sản.

Người chăn nuôi dùng diatomite làm chất hấp thụ mùi hôi trong chăn nuôi 10 Tình hình nghiên cứu 1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Use of diatomite in the production of lightweight building elements with cement as binder (Mehmedi Vehbi GÖKÇE, İlhan KOÇ) giúp ta hiểu được qua tài liệu nước ngoài là Diatomite hiện đang được sử dụng làm nguyên liệu trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau trên toàn thế giới và cũng được sử dụng trong ngành xây dựng, nhằm mục đích cải thiện các đặc tính của bê tông và xi măng, và trong sản xuất gạch cách nhiệt, sử dụng các chất kết dính khác nhau. Trong nghiên cứu này, việc sử dụng xi măng làm chất kết dính, trong sản xuất các cấu kiện xây dựng nhẹ dựa trên diatomite, đã được nghiên cứu. Study of the effect of diatomite on physico-mechanical properties of concrete (A. Lourenço) hiểu thêm bê tông được sản xuất theo tỷ lệ 1: 1: 2 (xi măng: cát: sỏi) có bổ sung diatomit với hàm lượng 5% và 10% trọng lượng xi măng và tỷ lệ nước / xi măng là 0,54.

Các tính chất cơ lý của bê tông được đánh giá bằng các thử nghiệm về độ bền nén và độ hút nước khi ngâm. Kết quả chỉ ra rằng việc bổ sung diatomite trong bê tông đã làm tăng cường độ nén do thành phần silica trong vật liệu và giảm nhẹ độ xốp. Tài liệu nước ngoài về Diatomite 1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Sử dụng diatomite làm phụ gia sản xuất xi măng và bê tông (Trương Minh Thông) biết thêm xi măng được thử nghiệm có thể phụ gia nghiền có tính chất làm giảm độ háo nước của diatomite. Vai trò của Diatomite Phú Yên trong sản xuất xi măng Portland trên cơ sở Clinker (Phạm Cẩm Nam, Trần Ngọc Tuyền, Trần Thanh Tuấn) để hiểu Diatomite là một loại phụ gia thủy hoạt tính mạnh với độ hoạt tính xấp xỉ 192.3 mg CaO/1g phụ gia ở nhiệt độ 6000C với thời gian lưu 12 2h.

Diatomite hoàn toàn có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng. Diatomite có thể dùng làm cốt liệu cho sản xuất gạch panel với các ưu điểm cách âm, cách nhiệt và chịu nhiệt. Có thể tận dụng xốp phế thải qua quá trình gia công rồi kết hợp với diatomite để làm cốt liệu cho các loại tường trong. Đem lại hiệu quả kinh tế và hiệu quả về bảo vệ môi trường.

Một phần của mỏ quặng Diatomite Tính cấp thiết của đề tài 1.3 Vấn đề về môi trường Thời gian gần đây, trước việc giá cát và nhiều loại vật liệu xây dựng tăng cao, cũng là lúc các đối tượng gia tăng hoạt động khai thác, vận chuyển cát lậu.Hiện nay, hoạt động khai thác, vận chuyển cát trái phép trên các địa bàn do BĐBP quản lý cơ bản đã được kiểm soát, không phát sinh các “điểm nóng” ảnh hưởng đến an ninh trật tự. Tuy nhiên, tình trạng lén lút khai thác, vận chuyển cát trái phép vẫn còn diễn ra tại một số khu vực ở Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình, Bà Rịa-Vũng Tàu, TP Hồ Chí Minh, Tiền Giang.Với đà khai thác cát sỏi trái phép như hiện nay, nguồn tài nguyên này sẽ sớm cạn kiệt với nhiều hệ lụy làm xói mòn, ảnh hưởng dòng chảy tự nhiên, gây nguy hiểm cho tính mạng, tài sản của người dân, mất an ninh trật tự, gây bức xúc trong xã hội. 13 Tuy nhiên với sự thay thế một phần cát trong bê tông bằng Diatomite dần đã giúp giảm lượng cát khai thác, cân bằng lại được môi trường và giúp cho giá thành xây dựng được giảm đi, tăng hiệu quả kinh tế cho các công trình lớn và đặc biệt là tính môi trường xanh cho cộng đồng. Khai thác cát 14 Hình 1.

Một phần sông Đồng Nai bị sạt lở vì nạn khai thác cát lậu Chưa kể đến hiện nay trong quá trình sản xuất xi măng, bụi xi măng rất mịn, nhẹ, bay lơ lửng trong không khí. Vì thế bụi xi măng rất dễ phân tán và có thể phân tán đi rất xa. Nếu hít phải bụi xi măng thường xuyên thì sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, đặc biệt là các bệnh về đường hô hấp. Cũng giống như xi măng, bụi xi măng có tính chất kết dính nếu được tác dụng với nước hoặc ở trong môi trường ẩm ướt.

Bụi xi măng xuất hiện từ các công đoạn sản xuất xi măng ở nhà máy hoặc trong quá trình vận chuyển, sử dụng xi măng. Đặc biệt hàm lượng SiO2 tự do >2% thì sẽ gia tăng khả năng gây bệnh Silicon phổi – một căn bệnh nghề nghiệp rất nguy hiểm và phổ biến trong công nghiệp sản xuất xi măng. Cùng với bụi xi măng, khí thải của động cơ và các lò đốt công nghiệp sử dụng nhiên liệu than, củi, xăng,… cũng gây ra nhiều vấn đề với môi trường tự nhiên. Do vậy dùng Diatomite sau khi xử lý làm chất độn cho việc sản xuất xi măng giúp cho giảm thiểu lượng bụi xi măng gây hại cho con người và giảm thiểu giá thành sản xuất của xi măng, tăng hiểu quả kinh tế cho nền đất nước và tính kinh tế của các công trình xây dựng lớn.4 Ứng dụng của Diatomite vào sản xuất xi măng Diatomite sau khi xử lý làm chất độn cho ngành công nghiệp xi măng, chất phụ gia puzzolan cho xi măng (Phụ gia hoạt tính).

Sản xuất xi măng đòi hỏi diatomite có hàm lượng SiO2 hoạt tính cao (Độ hút vôi cao). Mục đích: Loại trừ lượng CaO tự do (dư thừa) trong quá trình sản xuất hoặc thủy hóa xi măng, hạn chế hiện tượng thừa nhiệt, làm tăng thể tích gây nứt vỡ công trình đặc biệt là công trình thủy. Để thúc đẩy quá trình tạo thành các chất kết dính, lấp đầy các lỗ rỗng và mao quản trong bê tông, hạn chế các quá trình xâm nhập và ăn mòn cốt thép của các ion Cl–, SO42- làm tăng độ bền nước, độ bền Sunfat của sản phẩm. Khi dùng xi măng trong các công trình bê tông thường xuyên ngập nước thì phụ gia diatomit sẽ hút Ca(OH)2 tự do, làm cho bê tông nhanh cứng và không bị hư hại.

Ở môi trường nước nhiều CO2, trong bê tông CaCO3 chuyển thành Ca(HCO3), chất phụ gia ditomite sẽ có tác dụng ngăn chặn sự chuyển hóa đó, giữ độ bền lâu cho khối bê tông ngập nước. Bê tông trong môi trường nước giàu axit humic sinh ra những chất dễ hòa tan bê tông, môi trường nước nhiều sunfat sẽ làm biến dạng khối bê tông như trương nở, làm bê tông có độ gắn kết yếu. Chất phụ gia diatomit sẽ khắc phục các hiện tượng đó. Độ hoạt tính của Diatomit Phú Yên lớn nhất khi gia nhiệt ở 6000C (192.3mg CaO/1g diatomite).

Do đó Phú Yên được đánh giá là loại phụ gia có chỉ số hoạt tính rất cao. Tiêu chuẩn kỹ thuật diatomit làm xi măng: Tăng tính đổn định thể tích của xi măng, tốt cho quá trình lưu kho, không cần nung khi sử dụng cho xi măng. Lượng dùng cho ximăng là 5 – 20 %. 16 Mục tiêu của đề tài Dùng Diatomite nhằm mục đích thay thế một phần cát cho bê tông để giảm giá thành chi phí xây dựng cũng như chi phí sản xuất xi măng, tăng tính hiệu quả trong việc ứng dụng diatomite vào ngành công nghiệp xây dựng dân dựng.

Nghiên cứu tính khả quan của việc thay thế một phần cát trong bê tông bằng Diatomite. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Diatomite thay thế cát trong hỗn hợp đến tính chất của bê tông xi măng Portland. Nhiệm vụ của đề tài  Xác định các đặc trưng cơ lý của khoáng Diatomite.  Xác định các đặc trưng về hóa học của khoáng Diatomite.

 Xác định thành phần cấp phối hỗn hợp vữa trong thành phần bê tông với hàm lượng khác nhau (0%, 20%, 40%, 60%, 80%).  Thí nghiệm phải được tiến hành trên bê tông đối chứng.  Tìm ra tỷ lệ thay thế Diatomite hợp lý nhất đảm bảo bê tông có cường độ và tính bền cao. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu từ các tài liệu ngoài nước kèm theo đó là thực hiện các thí để kiểm tra, so sánh và đánh giá kết quả đạt được.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.