Nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Nhất là trong giai đoạn hiện nay an ninh lương thực đang là vấn đề “nóng” của thế giới. Đối với Việt Nam cho dù có sự chuyển dịch về cơ cấu kinh tế, nhưng ngành nông nghiệp vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và xuất khẩu nông sản ra nước ngoài. Tổng giá trị sản xuất nông nghiệp chiếm khoảng 1/3 trong GDP (2010). Đất trồng lúa nước có diện tích 7390 km2. Sản lượng lúa của nước ta đạt khoàng 40 triệu tấn (2010). Đồng bằng sông Cửu Long chiếm 57% tổng sản lượng của cả nước và chiếm 90% tổng cung lúa gạo xuất khẩu. Góp phần đem lại kim ngạch xuất khẩu gạo trên 3 tỷ USD trong năm 2010 (Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn).
Bên cạnh mức tăng trưởng về sản lượng và kim ngạch xuất khẩu lúa gạo còn tồn đọng vấn đề về các bãi chứa, biện pháp thu gom, đầu ra cho các phế phẩm sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu. Năm 2010, lượng trấu thải ra từ ngành xay xát ở mức hơn 7 triệu tấn. Nhưng chỉ có khoảng 3 triệu tấn trấu được dùng để làm thức ăn gia súc, sản xuất phân bón, ván ép, dùng để nấu ăn trong các gia đình nông thôn và trong nhiều cơ sở công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp như: lò nung gạch truyền thống, nung vôi, nung gốm. Như vậy vẫn còn một lượng lớn trấu dư thừa đang thải ra kênh rạch, sông ngòi. Quá trình phân hủy của vỏ trấu làm nguồn nước ô nhiễm, đồng thời phát sinh mùi hôi. Làm ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân.
Trước tình hình đấy, Công ty cổ phần nhiệt điện Đình Hải đã đầu tư xây dựng Nhà máy đồng nhiệt điện đốt trấu để sản xuất hơi nước và điện. Trong quá trình vận hành tạo ra khối lượng lớn tro. Lượng tro này nhà máy chủ yếu bán cho nhà máy phân bón. Trong khi đó, tro trấu chứa SiO2, là chất rất cần thiết cho ngành xây dựng và một số ngành khác nhưng giá thành nhập khẩu lại cao.
Chính vì vậy, cần có những phương pháp những nghiên cứu khả thi và hiệu quả để tận dụng nguồn tro xỉ của nhà máy và đề tài "Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải (KCN Trà Nóc – Cần Thơ) làm vật liệu xây dựng" được thực hiện tạo ra một sản phẩm có giá trị từ tro trấu giúp hạn chế được biến đổi khí hậu, tăng giá trị kinh tế
66 trang |
Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 2396 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải (KCN Trà Nóc – Cần Thơ) làm vật liệu xây dựng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LỜI MỞ ĐẦU
Lí do chọn đề tài
Nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Nhất là trong giai đoạn hiện nay an ninh lương thực đang là vấn đề “nóng” của thế giới. Đối với Việt Nam cho dù có sự chuyển dịch về cơ cấu kinh tế, nhưng ngành nông nghiệp vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và xuất khẩu nông sản ra nước ngoài. Tổng giá trị sản xuất nông nghiệp chiếm khoảng 1/3 trong GDP (2010). Đất trồng lúa nước có diện tích 7390 km2. Sản lượng lúa của nước ta đạt khoàng 40 triệu tấn (2010). Đồng bằng sông Cửu Long chiếm 57% tổng sản lượng của cả nước và chiếm 90% tổng cung lúa gạo xuất khẩu. Góp phần đem lại kim ngạch xuất khẩu gạo trên 3 tỷ USD trong năm 2010 (Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn).
Bên cạnh mức tăng trưởng về sản lượng và kim ngạch xuất khẩu lúa gạo còn tồn đọng vấn đề về các bãi chứa, biện pháp thu gom, đầu ra cho các phế phẩm sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu. Năm 2010, lượng trấu thải ra từ ngành xay xát ở mức hơn 7 triệu tấn. Nhưng chỉ có khoảng 3 triệu tấn trấu được dùng để làm thức ăn gia súc, sản xuất phân bón, ván ép, dùng để nấu ăn trong các gia đình nông thôn và trong nhiều cơ sở công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp như: lò nung gạch truyền thống, nung vôi, nung gốm. Như vậy vẫn còn một lượng lớn trấu dư thừa đang thải ra kênh rạch, sông ngòi. Quá trình phân hủy của vỏ trấu làm nguồn nước ô nhiễm, đồng thời phát sinh mùi hôi. Làm ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân.
Trước tình hình đấy, Công ty cổ phần nhiệt điện Đình Hải đã đầu tư xây dựng Nhà máy đồng nhiệt điện đốt trấu để sản xuất hơi nước và điện. Trong quá trình vận hành tạo ra khối lượng lớn tro. Lượng tro này nhà máy chủ yếu bán cho nhà máy phân bón. Trong khi đó, tro trấu chứa SiO2, là chất rất cần thiết cho ngành xây dựng và một số ngành khác nhưng giá thành nhập khẩu lại cao.
Chính vì vậy, cần có những phương pháp những nghiên cứu khả thi và hiệu quả để tận dụng nguồn tro xỉ của nhà máy và đề tài "Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải (KCN Trà Nóc – Cần Thơ) làm vật liệu xây dựng" được thực hiện tạo ra một sản phẩm có giá trị từ tro trấu giúp hạn chế được biến đổi khí hậu, tăng giá trị kinh tế.
Mục đích của đề tài
Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải làm vật liệu xây dựng.
Nội dung nghiên cứu
Tổng quan về tình hình phế phẩm nông nghiệp hiện nay.
Tìm hiểu về nguồn gốc, hiện trạng, hình thức thu gom, xử lý và tái chế của vỏ trấu
Thu thập nhu cầu của ngành vật liệu xây dựng trong nước và thế giới, cách đánh giá chất lượng vật liệu xây dựng.
Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện làm vật liệu xây dựng.
Đo đạc tính chất cơ lý, hóa học của vật liệu xây dựng làm từ phế phẩm nông nghiệp.
Đánh giá tính khả thi của tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện trong việc áp dụng làm vật liệu xây dựng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Thí nghiệm và ứng dụng trên tro xỉ của nhà máy nhiệt điện
Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong các lĩnh vực sau: Nguồn tro xỉ được lấy từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải (KCN Trà Nóc – CầnThơ). Làm mẫu thử là vữa không nghiên cứu làm các loại vật liệu xây dựng khác.
Địa điểm thí nghiệm và thời gian thí nghiệm
Địa điểm nghiên cứu: Trong phòng thí nghiệm khoa môi trường và khoa xây dựng của Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh và ở nhiệt độ phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghệ thành phố Hồ Chí Minh.
Thời gian nghiên cứu: Bắt đầu từ ngày 21/02/2011 đến ngày 30/06/2010
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Nguyên liệu chính để sản xuất vật liệu xây dựng ở nước ta vẫn phải nhập khẩu từ nước ngoài và quá trình sản xuất xi măng làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việc nghiên cứu tận dụng tro xỉ (đốt vỏ trấu) của nhà máy nhiệt điện sẽ góp phần giảm lượng nhập khẩu nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng, đồng thời tận dụng được nguồn nguyên liệu tro xỉ sẵn có trong Nhà Máy Nhiệt Điện Đình Hải. Trong thời gian sắp tới, Đồng Bằng Sông Cửu Long sẽ xây dựng nhiều nhà máy nhiệt điện đốt bằng vỏ trấu góp phần giải quyết một lượng tro lớn phát sinh.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp luận
Dựa trên nguyên tắc tái chế tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện để làm vật liệu xây dựng.
Dựa trên tiêu chuẩn vật liệu xây dựng đòi hỏi.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thu thập dữ liệu: tiến hành thu thập, sưu tầm các thông tin, tài liệu, số liệu, có liên quan đến nội dung nghiên cứu từ các tạp chí, sách báo, giáo trình, internet,…
Phương pháp thực nghiệm: sơ chế, điều chế mẫu; xác định tính chất mẫu, đúc mẫu, đo tính cơ lý của mẫu vữa.
Phương pháp phân tích: lựa chọn và tổng hợp lại các số liệu làm cơ sở cho quá trình thực hiện đề tài.
Phương pháp tính toán: tính toán những số liệu thu thập, kết quả làm thực nghiệm.
Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả từ những số liệu thu thập và kết quả làm thực nghiệm.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẤU
Phế phẩm nông nghiệp
Phế phẩm nông nghiệp là chất thải từ các loại cây trồng phát sinh ra sau khi thu hoạch và chế biến để tạo ra sản phẩm chính.
Ngành nông nghiệp trồng trọt là một trong những ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam. Mặc dù diện tích đất nông nghiệp giảm nhưng sản lượng, năng suất cây trồng luôn tăng qua các năm.
Hình 1.1 Sản lượng một số loại cây trồng qua các năm
(theo Cục thống kê 2010)
Cùng với sự tăng trưởng về sản lượng nông nghiệp là sự gia tăng về khối lượng phế phẩm nông nghiệp sau khi thu hoạch và chế biến lên đến hàng chục triệu tấn.
Thông thường các phế phẩm nông nghiệp thường được nông dân sử dụng làm chất đốt, ủ làm phân bón, giá thể trồng nấm, thức ăn chăn nuôi, lợp chuồng trại. Phế phẩm nông nghiệp không được sơ chế, làm bất tiện cho người dân. Việc tận chủ yếu trên quy mô hộ gia đình.
Những năm gần đây, có nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật ứng dụng vào việc tận thu các phụ, phế phẩm trong quá trình sản xuất nông sản, thực phẩm, để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, vật liệu xây dựng, thức ăn chăn nuôi, khí đốt, năng lượng... Xong vẫn còn còn hạn chế. Do đặc thù của sản xuất nông nghiệp của nước ta hiện nay vẫn mang tính nhỏ lẻ, phân tán, mạnh ai nấy làm nên việc thu gom, phân loại phụ, phế thải rất khó khăn.
Nên phế phẩm nông nghiệp không được tận dụng triệt để, còn một lượng lớn phế phẩm được người dân xử lý bằng cách đốt bỏ, thậm chí đổ xuống ao, hồ, sông, suối…vừa gây lãng phí, vừa gây ô nhiễm môi trường.
Một trong những nguồn nguyên liệu dồi dào bị bỏ phí, đang làm ô nhiễm vùng Đồng bằng sông Cửu Long đó chính là vỏ trấu.
Trấu - Phế phẩm từ cây lúa
Nguồn gốc vỏ trấu
Lúa (Oryza spp.) là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người. Nó là các loài thực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản (2-2,5 cm) và dài 50-100 cm. Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50 cm. Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại cây ngũ cốc) khi non có màu xanh, chín có màu vàng, dài 5-12 mm và dày 2-3 mm. Cây lúa non được gọi là mạ. Sau khi ngâm ủ, người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau một khoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính. Sản phẩm thu được từ cây lúa là thóc. Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu. (
Hình 1.2 Cây lúa
Hình 1.3 Vỏ trấu
Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát. Vỏ trấu chiếm 20% hạt thóc, có màu vàng, nhẹ xốp và có kích thước trung bình khoảng 8-10mm dài, 2-3mm rộng và 0,2mm dày. Khối lượng thể tích của vỏ trấu khi nén khoảng 122 kg/m3. Khi đốt 1kg trấu sinh ra nhiệt lượng khoảng 3000Kcal và 0,2kg tro.
Hiện trạng vỏ trấu
Vỏ trấu thường được người dân nông thôn tận dụng làm chất đốt trong sinh hoạt, sản xuất gốm sứ, gạch thủ công, làm phân bón. Những năm gần đây, nhờ biết áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên năng tăng lên rất cao và đưa nước ta trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới. Năm 2010, sản lượng lúa của nước ta đạt gần 40 triệu tấn như vậy lượng vỏ trấn phát sinh khoảng 8 triệu tấn. Đồng bằng sông Cửu Long là khu vực tập trung vỏ trấu nhiều nhất trong cả nước. Khối lượng trấu phát sinh nhiều, với cách tận dụng trấu theo kiểu truyền thống làm chất đốt, phân bón, giá thể… thì lượng vỏ trấu chỉ được tiêu thụ với số lượng rất nhỏ. Trấu thải ra từ các nhà máy xay xát không nơi tiêu thụ, không kho bãi chứa chỉ còn cách tuồn xuống kênh rạch, sông ngòi. Hậu quả làm ô nhiễm môi trường nước và mùi hôi làm ảnh hưởng đến đến sinh hoạt của người dân. Do vậy, phải tính đầu ra cho trấu. Đã hàng loạt những công trình nghiên cứu, tận dụng nguồn trấu khổng lồ của vựa lúa lớn nhất nước làm nguyên liệu để phục vụ sản xuất, đời sống được triển khai thực tế. Và nhiều doanh nghiệp, cơ sở sản xuất, người dân đã làm giàu từ nguồn phế phẩm này. Song vẫn không tiêu thụ hết được, vì khối lượng trấu phát sinh ra quá lớn. Thêm vào đấy, nông nghiệp nước ta còn mang tính nhỏ lẻ nên gặp khó khăn trong việc thu gom. Vì vậy trấu thải ra vẫn cứ tồn tại như một loại chất độc, đe doạ từng ngày cuộc sống và môi trường vẫn diễn ra ở Đồng bằng sông Cửu Long.
Thành phần hóa học của vỏ trấu và tro trấu
Thành phần hóa học của vỏ trấu
Thành phần hóa học của vỏ trấu thay đổi theo loại thóc, mùa vụ canh tác, thổ nhưỡng của từng vùng miền. Nhưng hầu hết trong vỏ trấu chứa trên 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro. Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháy nên có thể dùng làm chất đốt. Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxit, đây là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực.
Bảng 1.1 Thành phần hữu cơ của vỏ trấu[8]
Thành phần hữu cơ
Tỷ lệ theo khối lượng (%)
∝-cellulose
35-40
Lignin
25-30
Hemi - cellulose
20-30
Nito và vô cơ
10
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của vỏ trấu [9]
Thành phần hóa học
Tỷ lệ theo khối lượng (%)
Carbon
41.44
Hydro
4.94
Oxy
37.32
Nito
0.57
Tro
15.73
Thành phần hóa học trong tro
Vỏ trấu sau khi cháy các thành phần hữu cơ sẽ chuyển hóa thành tro chứa các thành phần oxit kim loại. Silic oxit là chất có tỷ lệ phần trăm về khối lượng cao nhất trong tro chiếm khoảng 80-90%. Các thành phần oxit có trong tro được thể hiện qua bảng 1.3. Và chúng có thể thay đổi tùy thuộc vào giống cây lúa, điều kiện khí hậu, đất đai của từng vùng miền. Hàm lượng SiO2 trong tro trấu rất cao. Oxit silic được sử dụng trong đời sống sản xuất rất phổ biến. Nếu tận thu được nguồn SiO2 có ý nghĩa rất lớn đối với nước ta. Làm được điều này ta sẽ không cần nhập khẩu SiO2 và vấn đề ô nhiễm môi trường do vỏ trấu cũng được cải thiện.
Bảng 1.3 Các thành phần oxit có trong tro trấu[9]
Thành phần oxit
Tỷ lệ theo khối lượng (%)
SiO2
80-90
Al2O3
1-2.5
K2O
0.2
CaO
1-2
Na2O
0.2-0.5
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY NHIỆT ĐIỆN ĐÌNH HẢI – PHỤ GIA XÂY DỰNG
Tổng quan về Công ty nhiệt điện Đình Hải
Vị trí địa lý của nhà máy Đồng phát nhiệt điện Đình Hải
Nhà máy Đồng phát nhiệt điện Đình Hải nằm trong Khu công nghiệp Trà Nóc II, thuộc phường Phước Thới, quận Ô Môn, thành phố Cần Thơ.
Cách trung tâm thành phố 2km về phía bắc.
Cách sân bay Cần Thơ 2,5km.
Cách cảng Cần Thơ 3,5km.
Thành lập theo Giấy chứng nhận ĐKKD số 5703000275 do Sở Kế hoạch và đầu tư Tp.Cần thơ cấp ngày 23/03/2007 với tổng diện tích 24.000 m2.
Sự hình thành và phát triển của nhà máy Đồng phát nhiệt điện Đình Hải
Nhà máy Đồng phát nhiệt điện Đình Hải được khởi công xây dựng vào cuối tháng 8/2007 tại Khu công nghiệp Trà Nóc II (Cần Thơ). Đây là nhà máy đốt trấu để đồng thời phát hơi nước và điện thương phẩm đầu tiên ở Đồng bằng sông Cửu Long. Xây dựng theo 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1 hoàn thành cuối tháng 1/2008 phát 20 tấn hơi/giờ để bán cho khách hàng trong khu công nghiệp theo hệ thống đường ống phi 300 dài 3.000m.
Giai đoạn 2 hoàn thành cuối 2009, phát thêm 2MW điện.
Giai đoạn 3 hoàn thành năm 2011 nâng sản lượng điện lên 70MW.
Hiện nay, Cty CP Nhiệt điện Đình Hải đã hoàn thành và đưa vào hoạt động với công suất 20 tấn hơi/giờ và phát 2MW điện, lượng trấu tiêu thụ khoảng 6 tấn/giờ. Cung cấp điện và hơi cho cả Khu công nghiệp Trà Nóc 2.
Nhà máy đang đầu tư turbine 3,7MW cấp điện lên lưới quốc gia.
Trong thời gian tới Cty Đình Hải sẽ tiếp tục phối hợp với Công ty J-Power của Nhật Bản để nghiên cứu phát triển nhà máy điện trấu 10MW đặt tại huyện Thốt Nốt (Cần Thơ), tiêu thụ 80.000 tấn trấu/năm, đồng thời công ty cũng sẽ xúc tiến nghiên cứu dự án Trung tâm nhiệt điện tại một vài KCN phát triển khác tại ĐBSCL.
Tổng quan về sản phẩm tro trấu từ lò đốt tầng sôi ở Công ty
Lò đốt tầng sôi
Cấu tạo lò đốt tầng sôi:
Thuộc loại lò đốt tĩnh được lát một lớp gạch chịu lửa bên trong để làm việc với nhiệt độ cao. Đặc điểm của tháp là luôn chứa một lớp cát dày 40-50 cm nhằm: lớp cát nhận nhiệt và giữ nhiệt cho lò đốt. Lớp cát được gió thổi xáo động làm chất thải rắn bị rơi ra, xáo động theo nên cháy dễ dàng.
Quá trình đốt:
Gió thổi mạnh vào lớp vĩ đỡ có lỗ nên gió sẽ phân bố đều dưới đáy tháp làm lớp đệm cát cùng vỏ trấu được thổi tơi tạo điều kiện cháy triệt để. Khoang phía dưới tháp (trên vỉ phân bố gió), là khu vực cháy sơ cấp nên nhiệt độ buồng đốt từ 850-920oC, còn khoang trên phình to hơn là khu vực cháy thứ cấp có nhiệt độ cháy cao hơn (990-1100oC) để đốt cháy hoàn toàn vỏ trấu.
Hình 2.1 Cấu tạo lò đốt tầng sôi
Hình 2.2 Vỏ trấu sau khi đốt trong lò
2.2.2. Sản phẩm tro trấu từ lò đốt tầng sôi ở Công ty
Trấu sau khi được Công ty thu mua từ các cơ sở xay xát lúa, được sử dụng làm nhiên liệu đốt trong lò đốt tầng sôi để sản xuất hơi nước cung cấp cho các nhà máy trong khu khu công nghiệp. Vỏ trấu sau khi đốt trong lò đốt tầng sôi cháy hết, không lẫn trấu sống. Hiệu suất đốt của lò tầng sôi chưa cao, nên tro sinh còn hình dạng của vỏ trấu, có màu đen. Hiện tại, lượng tro này chủ yếu cung cấp cho nhà máy phân bón. Nhà máy đang định hướng xây dựng dây chuyền sản xuất phụ gia vật liệu xây dựng từ tro trấu. Ước tính trong tro thải ra của nhà máy SiO2 chiếm khoảng 80% về khối lượng. Việc sản xuất SiO2 từ tro trấu được áp dụng vào thực tiễn sẽ góp phần giảm đáng kể lượng nhập khẩu phụ gia, giảm lượng xi măng, và là chất phụ gia cho các ngành khác. Góp phần tiết kiệm điện năng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Các loại phụ gia sử dụng trong xây dựng
Khái niệm và phân loại phụ gia
Khái niệm
Hoá chất hay nguyên liệu dùng để pha vào phối liệu hay cho vào nghiền chung với clinker xi măng nhằm mục đích cải thiện công nghệ nghiền, nung hay tính chất của sản phẩm được gọi chung là phụ gia. Ngoài ra còn góp phần hạ giá thành sản phẩm và tăng sản lượng.
Phân loại phụ gia
Phụ gia khoáng hóa
Phụ gia khoáng hoạt tính (PGKHT)
Là những phụ gia khi sử dụng với xi măng portland làm tăng một số tính chất của quá trình đóng rắn xi măng hoặc có hoạt tính puzolan, hoặc có cả hai tính chất trên.
Phân loại:
PGKHT Puzolan
Là những vật liệu chứa SiO2 vô định hình hoặc Al2O3 hoạt tính khi có mặt ẩm. Bản than phụ gia puzolan không có khả năng rắn chắc trong nước nhưng trong môi trường có nồng độ vôi nhất định thì nó sẽ tương tác với vôi tạo thành hợp chất mới có khả năng rắn chắc được trong nước.
Ca(OH)2 + SiO2 (VĐH) (0,8 ÷ 1,5) CaO.SiO2.nH2O
Ca(OH)2 + Al2O3 (ht) CaO.Al2O3.nH2O
Ngoài ra C3A (Aluminat Canxi) thủy hóa tạo ra C3AH6 sẽ tác dụng với SiO2 vô định hình theo phản ứng:
C3AH6 + SiO2 (VĐH) 3CaO.Al2O3.SiO2.nH2O
Phân loại theo dạng tồn tại :
Có dạng tự nhiên là puzolan
Thông qua xử lý nhiệt: đất sét nung, đá phiến nung, meta cao lanh.
Ảnh hưởng của nhóm puzolan tự nhiên đến tính chất hỗn hợp bê tông:
Làm tăng tính công tác của hỗn hợp bê tông.
Tăng khả năng bơm (bê tông bơm).
Có khả năng làm tăng cường độ (đặc biệt là meta cao lanh).
Giảm nhiệt thủy hóa của bê tông.
PGKHT xỉ lò cao
Là sản phẩm tạo thành của ngành công nghiệp luyện kim. Thành phần chủ yếu là SiO2 vô định hình và các alumosilicat của CaO. Kích thước hạt của xỉ thường < 45μm. Xỉ có thể là chất kết dính độc lập.
Một số thông số của xỉ
MKN nhỏ hơn 1.5%.
Diện tích bề mặt riêng (m2/kg): 400-600.
Khối lượng riêng (g/cm3): 2.85-2.95.
Ảnh hưởng của xỉ đến tính chất vữa và bê tông
Giảm lượng nước sử dụng.
Tăng thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết.
Giảm lượng nhiệt của quá trình hydrat hóa.
Tăng khả năng chống phản ứng hóa học.
PGKHT tro bay
Là sản phẩm của quá trình cháy của nhiên liệu (than và các thành phần khác) trong các nhà máy nhiệt điện.
Thành phần chủ yếu là các SiO2, Al2O3 pha thủy tinh và các oxit Fe2O3, CaO. Trong tro bay hàm lượng pha tinh thể rất ít. Tro bay có cỡ hạt từ 1-100μm, cỡ hạt trung bình khoảng 20μm có dạng hình cầu hoặc hình cầu rỗng.
Ảnh hưởng của tro bay đến tính chất bê tông
Tăng thời gian đóng rắn của hỗn hợp bê tông.
Giảm khả năng phân tầng của hỗn hợp bê tông.
Làm giảm nhiệt thủy hóa của bê tông.
Tăng khả năng chống phản ứng hóa học của bê tông.
PGKHT Silicafume (SF)
Là vật liệu mịn, chứa oxit silic (> 85%) vô định hình, thu được của quá trình sản xuất silic và hợp kim silic bằng hồ quang.
Ảnh hưởng của silicafume đến tính chất bê tông
Tăng lượng nước nhào trộn.
Giảm khả năng tách nước, phân tầng của hỗn hợp vữa và bê tông.
Tăng cường độ của vữa hoặc bê tông.
Giảm phản ứng akali silica và tăng khả năng chống phản ứng hoá học.
Phụ gia tro trấu (RHA)
Là sản phẩm thu được khi nung trấu ở nhiệt độ 600 đến 8000C. Cũng như muội silic, phụ gia tro trấu có hàm lượng SiO2 tới hơn 80 - 90%, trong đó có chứa nhiều oxit silic vô định hình có hiệu ứng rất mạnh, hơn cả muội silic. Tuy nhiên, phụ gia tro trấu có độ xốp lớn, nên lượng nước trộn thường tăng lên khá nhiều tuỳ thuộc vào tỷ lệ pha trộn trong xi măng. Để khắc phục được vấn đề này, người ta thường sử dụng phụ gia tro trấu cùng với phụ gia giảm nước để không phải tăng lượng nước trộn. Tro trấu thường được dùng để thay thế 5 đến 30% trọng lượng xi măng tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng. Hiện nay phụ gia tro trấu đã bắt đầu được nghiên cứu và đưa vào sử dụng ở nước ta thay thế cho phụ gia muội silic phải nhập khẩu.
Phụ gia khoáng đầy
Phụ gia khoáng đầy là loại phụ gia đưa vào với mục đích tăng sản lượng xi măng, giảm giá thành sản phẩm. Tỷ lệ phụ gia này pha vào phụ thuộc vào chất lượng clinke và yêu cầu kỹ thuật của xi măng.
Phụ gia đầy gồm các vật liệu khoáng thiên nhiên hoặc nhân tạo, thực tế không tham gia vào quá trình hydrat hoá xi măng, chúng chủ yếu đóng vai trò cốt liệu mịn, làm tốt thành phần hạt và cấu trúc của đá xi măng. Phụ gia đầy sử dụng trong công nghiệp xi măng gồm: đá vôi, đá vôi silic có màu đen, đá sét đen, các loại bụi thu hồi ở lọc bụi điện trong dây chuyền sản xuất xi măng cũng được sử dụng như một loại phụ gia đầy nhân tạo.
Phụ gia hóa học (Chemical Admixtures)
Phụ gia hóa học là chất được đưa vào mẻ trộn trước hoặc trong quá trình trộn với một liều lượng nhất định (không lớn hơn 5% khối lượng xi măng), nhằm mục đích thay đổi một số tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông sau khi đóng rắn.
Phụ gia hóa dẻo giảm nước (Water-reducing admixtures)
Phụ gia hóa dẻo giảm nước là phụ gia làm tăng độ sụt của hỗn hợp bê tông khi giữ nguyên tỷ lệ nước/xi măng, hoặc cho phép giảm lượng nước trộn mà vẫn giữ nguyên được độ sụt của hỗn hợp bê tông, thu được bê tông có cường độ cơ học cao hơn.
Phụ gia chậm đông kết (Retarding admixtures)
Phụ gia chậm đông kết là phụ gia làm giảm tốc độ phản ứng ban đầu giữa xi măng và nước, do đó kéo dài thời gian đông kết của bê tông.
Phụ gia đóng rắn nhanh (Accelerating admixtures)
Phụ gia đóng rắn nhanh là phụ gia làm tăng nhanh tốc độ phản ứng ban đầu giữa xi măng và nước, do đó rút ngăn thời gian đông kê của bê tông và làm tăng cường độ bền của bê tông ở tuổi ngắn ngày.
Phụ gia hóa dẻo – chậm đông kết (Water-reducing and retarding a