Chương I: TỔNG QUAN I.1 Khái quát về bê tông nhẹ cốt liệu rỗng.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng về bê tông nhẹ. Trên thế giới. Cốt liệu rỗng dùng để chế tạo bê tông nhẹ đã được sử dụng ở Châu Âu từ thế kỷ 19. Những năm đầu thế kỷ 20 người ta đã dùng lò quay sản xuất cốt liệu rỗng nhẹ cường độ cao dùng cho bê tông nhẹ.
Trong chiến tranh thế giới thứ nhất và thứ hai người ta dùng bê tông nhẹ cốt liệu rỗng có khối lượng thể tích 1750 kg/m3 và cường độ nén 345 daN/cm2 để chế tạo các tàu và xà lan cứu nạn. Sau chiến tranh thế giới thứ hai, người ta đã xây dựng nhà nhiều tầng bằng bê tông cốt thép dùng cốt liệu rỗng. Từ những năm 60 của Thế kỷ 20, nhiều phát minh về bê tông nhẹ đã được các chuyên gia Mỹ, Nhật và Châu Âu nghiên cứu, áp dụng trong thực tế.1 Lake Point Tower Hình I.2 Australian Square Chuyên ngành: Vật Liệu Và Công Nghệ Vật Liệu Xây Dựng 1 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH Năm 1968, tòa nhà 71 tầng Lake Point Tower ở Chicago, Illnois, những tấm sàn từ tầng 2 đến tầng 20 được đúc tại chổ với bê tông có khối lượng riêng 1730kg/m3 và cường độ chịu nén 7 ngày là 20-22 Mpa. Thêm nửa, tại cao ốc Australian Square, một tòa nhà cao 50 tầng với chiều cao 184m , người ta đã tiết kiệm đươc 13% giá trị xây dựng công trình nhờ sử dụng 31000m3 bê tông nhẹ có cường độ nén 34.3Mpa ở 28 ngày và tỷ trọng 1792kg/m3.
Tới nay, bê tông nhẹ đã được phổ biến hầu như trên toàn thế giới. Từ khi có bê tông nhẹ để sử dụng thay thế gạch nung trong xây dựng, gạch nung (nguyên liệu lấy từ đất tự nhiên) ở các nước tiên tiến đã bị nghiêm cấm sử dụng nhằm mục đích bảo vệ môi trường sinh thái quốc gia. Ngoài ra bê tông nhẹ cũng được nhiều quốc gia có nền khoa học công nghệ cao như Mỹ, Đức, Pháp, Nhật… ứng dụng trong xử lý nhiều vấn đề địa kỹ thuật quan trọng như làm nền cho đường cao tốc, chống lún trượt ở những vùng đồi núi hoặc những vùng đất yếu với hiệu quả kỹ thuật - kinh tế vô cùng to lớn. Tại Việt Nam.
Bê tông nhẹ đã được nghiên cứu tại Việt Nam từ những năm 80 của thế kỷ 20. Các ứng dụng bê tông nhẹ mới chỉ được bắt đầu từ những năm 2000 và tập trung chủ yếu trong lĩnh vực xây dựng dân dụng. Cụ thể tại Việt Nam, PGS.TS Nguyện Văn Chánh đã nghiên cứu chế tạo cốt liệu nhẹ keramzit dùng cho bê tông nhằm mục đích tìm ra loại cốt liệu nhân tạo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cần thiết của cốt liệu dùng cho bê tông nhẹ, đồng thời khảo sát các đặc tính của loại cốt liệu ấy và sự ảnh hưởng của nó đến các tính chất của bê tông. Trên cơ sở đó tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện, cải tiến hơn các đặc tính của bê tông cốt liệu nhẹ như khả năng cách nhiệt, cách âm, nâng cao cường độ chịu lực của bê tông cũng như tính thẩm mỹ của bê tông để có thể sử dụng làm vật liệu trang trí trong xây dựng.
Năm 2005, Những chuyên gia, kỹ sư thuộc Công ty đầu tư phát triển nhà và KCN Đồng Tháp (Hidico Đồng Tháp) đã nghiên cứu thành công, phát minh ra công nghệ mới sản xuất sản phẩm bê tông nhẹ nổi trên mặt nước, lần đầu tiên xuất hiện ở Việt Nam. Sản phẩm "Bê tông nhẹ nổi trên mặt nước" đã được trao giải Chuyên ngành: Vật Liệu Và Công Nghệ Vật Liệu Xây Dựng 2 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH thưởng Sao Vàng Đất Việt năm 2005, cúp vàng thương hiệu ngành xây dựng năm 2005 và huy chương vàng chất lượng sản phẩm 2005.2 Tính cấp thiết của đề tài.a Vấn đề về tài nguyên và môi trường. Sản xuất gạch đất sét nung với khối lượng lớn trong những năm qua tiêu hao một lượng đất sét khổng lồ, giảm đáng kể diện tích đất canh tác cho nông nghiệp, biến đất canh tác thành ao hồ, biến đồng ruộng thành vùng đất trũng, sâu ngập nước; nguồn tài nguyên này đã bắt đầu đang dần cạn kiệt, không thể tái tạo và chắc chắn sẽ không còn nhiều trong tương lai. Sử dụng gạch bê tông nhẹ với những tính năng ưu việt thay thế gạch đất nung trong xây dựng đã được minh chứng hơn 80 năm và phổ biến rộng rãi tại các khu vực phát triển trên thế giới như Châu Âu, Úc, Mỹ, Châu Á và Đông Nam Á.
Tại Việt Nam, nhận rõ tầm quan trọng và tiến bộ của gạch không nung Nhà nước đã quyết tâm thực hiện lộ trình thay thế vật liệu xây dựng không nung cho gạch nung từ năm 2011 đến năm 2020 và thể chế hóa bằng các Quyết định 115/2001/QĐ-TTg, Quyết định 121/2008/QĐ-TTg và mới đây nhất là Quyết định 567/2010/QĐ-TTg, ngày 28/4/2010 của Thủ tướng Chính phủ, theo đó bắt đầu từ năm 2011 trở đi các công trình nhà cao từ chín tầng trở lên phải sử dụng tối thiểu 30% vật liệu xây không nung loại nhẹ có khối lượng thể tích không lớn hơn 1000Kg/m3 trong tổng số vật liệu xây.b Bê tông nhẹ geopolymer từ tro bay. Ta có nguồn phế thải tro bay khá lớn. Được biết, hằng năm ước tính các nhà máy nhiệt điện trên cả nước thải ra khoảng 1,3 triệu tấn tro bay, đến năm 2010 sẽ là 2,3 triệu tấn/năm. Trung bình, hiện mỗi ngày nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 (Hải Dương) thải ra 3.000 tấn tro xỉ,trong đó 30% là than chưa cháy hết,còn lại là tro bay rất mịn.Do lượng than dư này không cao, nên khó tận thu làm nhiên liệu đốt, mà thường được thải thẳng ra hồ chứa.Cùng với lượng tro xỉ tương đương của nhiệt điện Phả Lại 1, mỗi ngày hai nhà máy này đang xả lượng chất thải khổng lồ vào môi trường, lấp đầy hai hồ chứa sâu mấy chục mét.
Chuyên ngành: Vật Liệu Và Công Nghệ Vật Liệu Xây Dựng 3 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH Thống kê cho thấy, công suất phát điện của các nhà máy điện đốt than trong nước trên 5.000MW chạy bằng than antraxit trong nước, với lượng tiêu thụ hằng năm vào khoảng 16 triệu tấn than. Lượng tro xỉ thải ra là 5,7 triệu tấn. Từ năm 2013, riêng lượng tro xỉ thải hằng năm tại 5 nhà máy nhiệt điện đốt than của Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam khi phát đủ công suất ước tính khoảng 2,8 triệu tấn/năm (trong đó khoảng 1,7 triệu tấn là tro đáy). Dự báo, đến năm 2030, khi tổng công suất nhiệt điện đốt than của cả nước tăng lên khoảng 77.000MW, kéo theo tăng lượng than tiêu thụ là 176 triệu tấn thì lượng tro xỉ thải sẽ đạt 35 triệu tấn/năm.
Từ đặc tính của tro bay có nhiều oxit nhôm và oxit silic vô định hình nên ta chọn hướng geopolymer hóa tro bay để tạo ra một loại vật liệu không nung nhằm giải quyết hai vấn đề trên.3 Mục đích của đề tài. - Nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng CLR ảnh hưởng đến Rn và KLTT mẫu. - Nghiên cứu sự thay đổi nồng độ mol dung dịch ảnh hưởng đến Rn và KLTT mẫu. - Nghiên cứu CKD geopolymer, trong đó cụ thể: +Nghiên cứu sự thay đổi nhiệt độ và thời gian dưỡng hộ ảnh hưởng đến Rn và KLTT mẫu.
+Nghiên cứu sự thay đổi tỉ lệ DDHH/TB ảnh hưởng đến Rn và KLTT mẫu. +Nghiên cứu sự thay đổi ddNaOH/TTL ảnh hưởng đến Rn và KLTT mẫu. - Kiểm tra độ hút nước mẫu.2 Phân loại bê tông nhẹ, tính chất kỹ thuật bê tông nhẹ cốt liệu rỗng.Phân loại theo phạm vi sử dụng. Theo phạm vi sử dụng, các loại bê tông nhẹ được chia ra làm ba nhóm[2]: - Cách nhiệt, loại này với yếu tố quyết định là độ dẫn nhiệt và khối lượng thể tích.Yêu cầu cơ bản của loại này như sau: Khối lượng thể tích ở trạng thái khô từ 500 – 700 kg/m3, mác : 5-25.
Chuyên ngành: Vật Liệu Và Công Nghệ Vật Liệu Xây Dựng 4 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH - Kết cấu – cách nhiệt, nó phải có tỷ lệ xác định của cường độ và khối lượng thể tích, cũng như độ độ dẫn nhiệt nhật định. Yêu cầu cơ bản của loại này như sau : Khối lượng thể tích ở trạng thái khô từ 800 – 1400, mác 35 – 100. - Kết cấu, loại này với yếu tố quyết định là cường độ. Yêu cầu cơ bản của loại này như sau: Khối lượng thể tích ở trạng thái khô từ 1400 – 1800, mác 50 – 300.Phân loại theo cấu trúc của chúng.
- Bê tông nhẹ thường hay đặc , trong chúng các lổ rỗng giữa cốt liệu được lấp đầy bằng vữa. - Ít cát, các lổ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn chỉ được lấp đầy từng phần bằng vữa. - Không có cát, được chế tạo chỉ dùng cốt liệu rỗng lớn với lượng dùng chất kết dính không quá 300kg/m3. - Được tạo rỗng, khi chế tạo loại này người ta cho vào hổn hợp bê tông các chất tạo rỗng, chất tạo bọt, hay chất tạo khí và phụ gia kéo khí.Phân loại theo loại cốt liệu rỗng.
- Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng tự nhiên. - Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng nhân tạo.2 Tính chất kỹ thuật. Cường độ chịu nén là đặc trưng kỹ thuật cơ bản cùa bê tông nhẹ cốt liệu rỗng. Theo cường độ chịu nén bê tông nhẹ có các mác sau đây : 5, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250, và 300.Với bê tông nhẹ cường độ cao có mác : 350, 400, 500, 600.Đối với bê tông không có cát, người ta quy định các mác 15, 25, 35, 50,75 và 100.
Đối với đặc điểm của cốt liệu rỗng cũng làm nên sự khác biệt giữa bê tông nhẹ dùng cốt liệu rỗng và bê tông nặng thông thường. Cốt liệu rỗng có khối lượng thể tích không lớn và cường độ tương đối nhỏ, ở thực tế cường độ này nhỏ hơn mác của bê tông. Nó còn có bề mặt phát triển mạnh và hình dáng không điều đặn. Những đặc điểm đó ảnh hưởng đến các tính chất của hổn hợp bê tông nhẹ và bê tông nhẹ.
Chuyên ngành: Vật Liệu Và Công Nghệ Vật Liệu Xây Dựng 5 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH Đối với bê tông nặng với cường độ xác định , khi thiết kế cấp phối ít chú trọng đến khối lượng thể tích. Tuy nhiên ,đối với bê tông nhẹ thì khác, không phụ thuộc vào công dụng của nó, lúc nào cũng mong muốn có được bê tông với khối lượng thể tích nhỏ nhất.
