Luận văn Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải (Khu công nghiệp Trà Nóc – Cần Thơ) làm vật liệu xây dựng

là phụ gia kết hợp được các chức năng của phụ gia hóa dẻo và phụ gia chậm đông kết. Phụ gia hóa dẻo – đóng rắn nhanh (Water-reducing and acccelerating admixtures) Phụ gia hóa dẻo – chậm đông kết là phụ gia kết hợp được các chức năng của phụ gia hóa dẻo và phụ gia đóng rắn nhanh. Phụ gia siêu dẻo (giảm nước mức cao) (Water-reducing, high range admixtures) Phụ gia siêu dẻo là phụ gia cho phép giảm một lượng lớn nước trộn không nhỏ hơn 12% mà vẫn giữ nguyên được độ sụt của hỗn hợp vữa bê tông, thu được bê tông có cường độ cao hơn. Phụ gia siêu dẻo - chậm đông kết (Water-reducing, high range, and retarding admixtures) Phụ gia siêu dẻo - chậm đông kết là phụ gia kết hợp được chức năng của phụ gia siêu dẻo và phụ gia chậm đông kết. Phụ gia cuốn khí Phụ gia cuốn khí là loại phụ gia có tác dụng tạo ra rất nhiều các bọt khí nhỏ trong bê tông để nâng cao khả năng chịu đóng băng và tan của bê tông, tăng tính linh động của bê tông khi đổ bê tông trong vùng nhiệt độ thấp. Phụ gia trương nở Phụ gia trương nở là phụ gia làm tăng thể tích của vữa hoặc của bê tông để sản xuất vữa bơm cho bu lông neo, chèn chân cột, sản xuất bê tông tự ứng suất. Phụ gia trợ bơm Phụ gia trợ bơm là loại phụ gia để cho bê tông trơn hơn, dễ dàng bơm bê tông cho cự ly xa tránh phân tầng bê tông. Tác dụng của loại phụ gia này là ép nước ở trong hồ xi măng, làm cho hồ xi măng trở nên dẻo hơn và chui vào các khe hở của cốt liệu làm cho bê tông trơn. Phụ gia chống thấm Phụ gia chống thấm là loại phụ gia để giảm mức độ truyền dẫn hơi nước ẩm tiết ra trong dạng lỏng hay hơi nước từ trong bê tông hay đi qua bê tông. Các loại phụ gia này thường bắt nguồn từ các loại vật liệu hạt nhỏ có tính pozzolanic nghĩa là nó có thể phản ứng với hydroxide canxi được giải phóng từ sự thuỷ hoá xi măng để tạo ra một thành phần có tính xi măng chèn vào các lỗ trống. Ứng dụng phụ gia tro trấu trong vật liệu xây dựng Hiện nay, nhu cầu sử dụng các sản phẩm bê tông và vữa tính năng cao trong xây dựng ngày càng tăng, vì vậy việc sử dụng tro trấu mang lại hiệu quả rất lớn cả về kinh tế, kỹ thuật và bảo vệ môi trường. Tiến sĩ Trần Bình đã thành công trong việc chế tạo vật liệu mới Vinasilic và đăng ký sáng chế tại Cục Sở hữu trí tuệ Việt Nam 2007. Loại vật liệu này sản xuất từ nguồn trấu. Kết quả thực nghiệm cho thấy: mẫu bê tông đựơc trộn phụ gia vinasilic có cường độ chịu nén tối thiểu là 1200kG/cm2. Chỉ cần pha trộn một lượng vinasilic bằng khoảng 10% hàm lượng xi măng. Viện khoa học - công nghệ xây dựng đã nghiên cứu và đưa vào ứng dụng thành công hai loại vữa chảy và vữa bơm không co cường độ cao là GM-F và GM-P, có sử dụng phụ gia tro trấu trên cơ sở sử dụng silicafume của Tây úc. Thạc sĩ Nguyễn Tiến Trung -Viện Thủy công- đã nghiên cứu thành công bê tông giảm độ thấm ion Clo với phụ gia thay thế xi măng về khối lượng là tro trấu 5% và tro bay (Silicafume) 10%. Không những giảm được độ thấm ion Clo (tác nhân gây ăn mòn cốt thép bê tông) xuống hai cấp so với mẫu đối chứng mà cường độ nén cũng cao hơn so với mẫu đối chứng. Tiến sĩ Trần Bá Việt, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng đã nghiên cứu dùng tro trấu làm phụ gia tăng cường độ cho bê tông chất lượng cao, lượng phụ gia khoảng 10% được xem là tối ưu. Kết quả nghiên cứu cho thấy tro trấu hoàn toàn có thể thay thế silicafume (SF) dạng nén, bê tông đạt cường độ nén sau 28 ngày là 600 daN/cm2. Tro trấu không những được ứng dụng trong công trình xây dựng, còn được sử dụng làm chất phụ gia trong ngành sản xuất thép. Hiện tại, việc ứng dụng phụ gia tro trấu trong xây dựng ở nước ta chưa được phổ biến, đa phần chỉ được áp dụng trên qui mô thử nghiệm. Việt Nam vẫn chưa sản xuất được phụ gia tro trấu, còn phải nhập khẩu từ các nước Trung Quốc, Ấn Độ… Đo tính chất phụ gia hoạt tính: hấp thu nước, vôi, khối lượng riêng, mác xi măng. Để đánh giá chất lượng phụ gia thủy hoạt tính người ta dựa vào độ hấp phụ vôi của phụ gia hoạt tính, độ hấp thu nước và độ bền nén của mẫu vữa hay mẫu bê tông có phối trộn với phụ gia thủy. Độ hấp phụ vôi của phụ gia hoạt tính Thành phần chủ yếu của phụ gia thủy là: oxit silic và oxit nhôm hoạt tính. Phụ gia thủy khi nghiền mịn trộn với vôi cho ra một chất có khả năng dính kết và đóng rắn với nước, còn khi trộn với xi măng portland thì phụ gia thủy sẽ kết hợp với vôi tự do và vôi thoát ra của các phản ứng hóa học với nước trong quá trình đóng rắn làm tăng tính bền của xi măng. Nguyên nhân là khi kết hợp phụ gia thủy với vôi trong môi trường nước cho ta các hydrosilicatcalci, hydroaluminatcalci có độ bazic thấp, các sản phẩm này có tính chất kết dính và cho cường độ. Độ hoạt tính của phụ gia thủy là số miligam vôi do 1 gam phụ gia thủy hấp phụ trong 30 ngày đêm với 15 lần chuẩn (TCVN 3735-1982). Lượng vôi bị 1 gam phụ gia thủy hấp phụ càng nhiều thì phụ gia thủy có độ hoạt tính càng cao. Phân loại phụ gia thủy theo độ hoạt tính của chúng như sau: Bảng 2.1 Phân loại phụ gia thủy theo độ họat tính Đánh giá độ hoạt tính của phụ gia thủy Số mg CaO bị hấp phụ do 1mg phụ gia thủy (mg) Yếu 30 - 60 Trung bình – Yếu 50 - 60 Trung bình 60 - 100 Mạnh 100 - 150 Rất mạnh >150 Cho phụ gia thủy vào nước vôi bão hòa, phụ gia thủy hấp phụ CaO trong nước vôi. Lượng CaO còn dư dùng HCl 0,1N chuẩn. Từ đó tính ra lượng CaO do phụ gia thủy hấp phụ. Có nhiều phương pháp xác định độ hoạt tính của phụ gia thủy: phương pháp chậm 30 ngày đêm với 15 lần chuẩn, phương pháp nhanh khi đun nóng dung dịch, phương pháp nhanh khi kích thích khuấy liên tục, một số phương pháp so sánh khác… Độ hấp thu nước Mục đích của việc đo độ hấp thu nước của phụ gia thủy là để xác định độ mịn và để nhận biết diện tích bề mặt của hạt vật liệu. Khi phụ gia thủy càng hấp thu nhiều nước thì càng chứng tỏ phụ gia đó càng mịn, càng nhẹ và diện tích bề mặt càng lớn. Nếu độ hấp thu nước của phụ gia quá nhiều thì có thể sẽ làm ảnh hưởng đến cường độ nén của mẫu vữa cũng như mẫu bê tông. Đo khối lượng riêng – khối lượng thể tích Đo khối lượng riêng Sấy mẫu vật liệu (không có dạng hình học) ở 105÷110 oC cho đến khi khối lượng không đổi rồi cân chính xác tới ±0.1g. Sau đó ta đổ mẫu vật liệu vào bình chất lỏng, thể tích chất lỏng dâng lên chính là thể tích đặc của vật liệu. Lưu ý: Chất lỏng làm thí nghiệm phải không có phàn ứng hóa học với vật liệu. Đo khối lượng thể tích Sấy mẫu vật liệu (không có dạng hình học) ở 105÷110 oC cho đến khi khối lượng không đổi rồi cân chính xác tới ±0.1g. Sau đó ta đổ mẫu vật liệu từ một chiều cao nhất định vào cốc đã biết thể tích. Rồi cân khối lượng vật liệu ở trong ca, khối lượng thể tích sẽ bằng: G = mV (g/cm3, kg/l) Trong đó: G: khối lượng thể tích (g/cm3, kg/l) m: khối lượng vật liệu đã đổ đầy ca (g, kg) V: thể tích của ca cm3, lít Độ bền nén của mẫu vữa Dựa vào các tiêu chuẩn TCVN 6016-1995. Phương pháp bao gồm cách xác định độ bền nén và độ bền uốn tương ứng của các mẫu thử hình lăng trụ có kích thước 40mm x 40mm x160mm. Các mẫu này được đúc từ một mẻ vừa dẻo, chứa một phần xi măng và ba phần cát tiêu chuẩn theo khối lượng với tỷ lệ nước/xi măng là 0,5. Cát tiêu chuẩn từ những nguồn khác nhau đều có thể được sử dụng miễn là kết quả độ bền uốn của xi măng đó khi sử dụng cát tiêu chuẩn theo ISO. Trộn vữa Dùng máy trộn để trộn mỗi mẻ vữa. Máy trộn khi đã ở vị trí thao tác, cần tiến hành như sau: Đổ nước vào cối và thêm xi măng Khởi động máy trộn ngay và cho chạy ở tốc độ thấp, sau 30 giây thêm cát từ từ trong suốt 30 giây. Có thể sử dụng thiết bị đo thời gian và thiết bị tự động kiểm tra cho thao tác này. Khi dùng các nhóm hạt cát riêng biệt, cho thêm số lượng cần thiết của từng nhóm hạt bằng cách bắt đầu tuần tự từ nhóm hạt lớn nhất. Bật máy trộn và cho máy chạy ở tốc độ cao, tiếp tục trộn thêm 30 giây. Dừng máy trộn 90 giây. Trong vòng 15 giây đầu dùng bay cao su cào vữa bám ở thành cối, ở đáy cối và vun vào giữa cối. Tiếp tục trộn ở tốc độ cao trong 60 giây nữa. Thời gian của mỗi giai đọan trộn khác nhau có thể được tính chính xác đến ± giây. Đúc mẫu Tiến hành đúc mẫu ngay sau khi chuẩn bị xong vữa. Khuôn và phễu được kẹp chặt vào bàn dằn. Dùng một xẻng nhỏ thích hợp, xúc một hoặc hai lần để rải lớp vữa đầu tiên cho mỗi ngăn khuôn sao cho mỗi ngăn trải thành hai lớp thì đầy (mỗi lần xúc khoảng 300g) và lấy trực tiếp từ máy trộn, dùng bay lớn để rải đồng đều, bay được giữ thẳng đứng so với vai của nó và tiếp xúc với đỉnh phễu và được đẩy lên phía trước, phía sau dọc theo mỗi ngăn khuôn. Sau đó lèn lớp vữa đầu bằng cách dằn 60 cái. Đổ thêm lớp vữa thứ hai dùng bay nhỏ dàn đều mặt vữa rồi lèn lớp vữa này bằng cách dằn thêm 60 cái. Nhẹ nhàng nhấc khuôn khỏi bàn dằn và tháo phễu ra. Gạt bỏ vữa thừa bằng một thanh gạt kim loại thanh này giữ thẳng đứng và chuyển động từ từ theo kiểu cưa ngang mỗi chiều một lần. Cũng dùng thanh gạt trên gạt bằng mặt vữa, ghi nhãn hoặc đánh dấu các khuôn để nhận biết mẫu và vị trí tương đối của chúng so với bàn dằn. Ghi nhãn hoặc đánh dấu các khuôn để dễ nhận biết mẫu và vị trí tương đối của chúng so với bàn dằn. Bảo dưỡng mẫu thử Xử l‎í và cất giữ mẫu trước khi tháo khuôn Gạt bỏ vữa thừa trên rìa khuôn. Đặt một tấm kính kích thước 210mm x 185mm và dày 6mm lên khuôn. Cũng có thể dùng một tấm thép hoặc vật liệu không thấm khác có cùng kích thước. Tháo dỡ khuôn Việc tháo dỡ khuôn phải rất thận trọng. Khi tháo dỡ khuôn có thể sử dụng búa bằng cao su hoặc chất dẻo hay dụng cụ đặc biệt khác. Đối với các phép thử 24 giờ, việc tháo dỡ khuôn không được quá 20 phút trước khi mẫu thử được cân. Để kiểm tra việc trộn, tạo chắc đặc và hàm lượng khí đốt với vữa cần tiến hành cân mẫu sau khi tháo khỏi khuôn. Đối với các phép thử có tuổi mẫu lớn hơn 24 giờ việc tháo dỡ khuôn tiến hành từ 20 giờ đến 24 giờ sau khi đổ khuôn. Việc tháo dỡ khuôn cũng có thể được chậm lại 24 giờ nếu như vữa chưa có đủ cường độ yêu cầu để tránh hư hỏng mẫu. Cần ghi lại việc tháo khuôn muộn trong báo cáo thí nghiệm. Bảo dưỡng mẫu trong nước Các mẫu đã đánh dấu được nhận chìm ngay trong nước (để nằm ngang hoặc để thẳng đứng tùy theo cách nào thuận tiện) ở nhiệt độ 270C ± 20C trong các bể chứa thích hợp. Nếu ngâm mẫu nằm ngang thì để các mặt thẳng đứng theo đúng hướng thẳng đứng và mặt gạt vữa lên trên. Đặt mẫu lên trên lưới không bị ăn mòn và cách xa nhau sao cho nước có thể vào được cả sáu mặt mẫu. Trong suốt thời gian ngâm mẫu, không lúc nào khoảng cách giữa các mẫu hay độ sâu của nước trên bề mặt mẫu lại nhỏ hơn 5mm. Tuổi của mẫu để thử độ bền Tính tuổi của mẫu thử từ lúc bắt đầu trộn xi măng và nước. Khi thử độ bền theo yêu cầu ở các tuổi khác nhau, cần đảm bảo giới hạn sau: 24 giờ ± 15 phút 48 giờ ± 30 phút 72 giờ ± 45 phút 7 ngày ± 2 giờ Bằng và lớn hơn 28 ngày ± 8 giờ Tiến hành thử Xác định độ bền uốn Đặt mẫu lăng trụ vào máy thử với một mặt bên tựa trên các con lăn gối tựa và trục dọc của mẫu vuông góc với các gối tựa. Đặt tải trọng theo chiều thẳng đứng bằng con lăn tải trọng vào mặt đối diện của lăng trụ và tăng tải trọng dần dần tốc độ 50N/s ± 10N/s cho đến khi mẫu gẫy. Cần giữ ẩm cho các nửa lăng trụ cho đến khi đem thử độ bền nén. Tính độ bền uốn Ru bằng Newtons trên milimet vuông (N/mm2) Ru=1,5Fu .1b3 Trong đó: Fu: là tải trọng đặt lên giữa lăng trụ khi mẫu bị gẫy, tính bằng Ne l: là khoảng cách giữa các gối tựa, tính bằng milimet b: là cạnh tiết diện vuông của lăng trụ, tính bằng milimet Khi không yêu cầu giá trị độ bền uốn thì phép thử này có thể hủy bỏ, nhưng các thử nghiệm xác định độ bền nén vẫn được tiến hành trên hai nửa lăng trụ bị gẫy nhờ biện pháp thích hợp mà không gây ứng suất có hại cho các nửa lăng trụ. Xác định độ bền nén Thử độ bền nén các nửa lăng trụ trên các mặt bên phía tiếp xúc với thành khuôn bằng thiết bị quy định ở điều 4.2.7 và điều 4.2.8. Đặt mặt bên là các nửa lăng trụ vào chính giữa các tấm ép với sai lệch không quá ±0,5mm và đặt nằm ngang sao cho mặt cuối của lăng trụ nhô ra ngoài tấm ép hoặc má ép khoảng 10mm. Tăng tải trọng từ từ với tốc độ 2400N/s ± 200N/s trong suốt quá trình cho đến khi mẫu bị phá hoại. Nếu tăng tải trọng bằng tay thì cần điều chỉnh để chống lại khuynh hướng giảm tốc độ tăng tải khi gần tới tải trọng phá hủy. Tính độ bền nén,Rn bằng Newtons trên milimet vuông (N/mm2), theo công thức sau: Ru=FnA Trong đó: F: là tải trọng tối đa lúc mẫu bị phá hủy, tính bằng Newtons A: là diện tích tấm ép hoặc má ép tính bằng milimet vuông (40mm x 40mm =1600mm2) CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu Hình 3.1 Mẫu 1 và Mẫu 2 Nghiên cứu về việc dùng tro xỉ để tạo thành vật liệu xây dựng. Việc nghiên cứu được tiến hành cùng lúc trên hai mẫu: + Mẫu chưa qua xử lý (mẫu 1) + Mẫu được xử lý (mẫu 2) Nội dung nghiên cứu: Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, sơ chế và xử lý mẫu Loại bỏ đất cát và tạo độ mịn cho mẫu tro xỉ xỉ lấy từ nhà máy. Mẫu sau khi sơ chế được chia thành hai phần. Một phần phối trộn trực tiếp với xi măng (mẫu 1). Phần còn lại dùng điều chế Silic Oxit (mẫu 2) rồi mới phối trộn với xi măng. Thí nghiệm 2: Kiểm tra hoạt tính của vật liệu Xác định khối lượng thể tích của mẫu. Xác định hàm lượng chất hữu cơ và cacbon Xác định độ ẩm của mẫu Xác định độ thấm nước của mẫu. Đo độ hấp phụ vôi để từ đó xác định hoạt tính của mẫu theo TCVN 3735-1982 Thí nghiệm 3: Đúc mẫu Phối trộn mẫu với xi măng, cát và nước theo tỷ lệ 10% và 20% đối với mẫu 1, tỷ lệ 10%, 20% và 30% đối với mẫu 2 dựa vào TCVN 6016-1995 để tạo thành mẫu vữa. Chuẩn bị dụng cụ và thiết bị để đúc mẫu. Thí nghiệm 4: Xác định độ thấm nước của mẫu vữa Thí nghiệm 5: Kiểm tra tính chất cơ lý Đo độ bền nén và độ bền uốn của vật liệu xây dựng dựa vào các tiêu chuẩn TCVN 6016-1995. Phương pháp nghiên cứu Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, xử lý và sơ chế mẫu Tro xỉ lấy từ nhà máy nhiệt điện có màu đen, rất ít tro trắng, khô, xốp, nhẹ và lẫn đất cát. Từ tro xỉ ban đầu ta mang đi nghiền, sau đấy rây qua rây có kích thước lỗ 0,25mm tạo độ mịn (mẫu 1). Hình 3.2 Mẫu tro xỉ ban đầu Hình 3.3 Mẫu tro xỉ sau khi nghiền và rây Hình 3.4 Bảo quản mẫu Bảo quản mẫu 1 sau khi sơ chế trong hộp kín. Sử dụng 1 phần mẫu 1 để điều chế Silic oxit (mẫu 2) Cách tiến hành tạo mẫu 2: Cân 20g mẫu 1 đổ vào cốc thủy tinh 1000ml. Sau đó cho vào 250ml dung dịch NaOH 5M. Đun cách thủy cốc thủy tinh gồm mẫu tro xỉ với dung dịch NaOH 5M với thời gian đun là 4 giờ. Sau quá trình đun cách thủy hoàn toàn ta tiến hành lọc dung dịch này (dung dịch 1) để loại bỏ chất bẩn và tro trấu còn dư, thu được dung dịch 2. Cho dung dịch HCl 2M với lượng phù hợp cho đến môi trường trung tính (thử bằng giấy pH). Hỗn hợp bây giờ ở dạng Gel, Gel thu được rửa sạch bằng nước cất nhiều lần để loại bỏ ion Cl-. Sau đó đem Gel đi sấy ở nhiệt độ 100oC trong 24 giờ, rồi nung ở 550oC trong 2 giờ. Mang sản phẩm sau khi nung đi nghiền, tiếp theo rây qua rây 0,25 mm để tạo bột mịn cho mẫu (mẫu 2) a. b. c d e f Hình 3.5 Xử lý mẫu tro Thí nghiệm 2: Kiểm tra hoạt tính của vật liệu Muốn biết khả năng thay thế của hai mẫu có hiệu quả cao hay thấp thì ta cần kiểm tra tính chất của vật liệu. Đầu tiên là xác định khối lượng riêng của vật liệu. Cách xác định khối lượng thể tích của vật liệu Sấy hai cốc sứ đã biết trước thể tích V ở 1050C đến khối lượng không đổi. Cho hai cốc vào bình hút ẩm, cân chính xác khối lượng của cốc m0 bằng cân phân tích. Sấy mẫu vật liệu ở nhiệt độ 105oC cho đến khi khối lượng không đổi rồi cân chính xác tới ±0.1g. Sau đó đổ vật liệu đã sấy khô xuống cốc sứ, rồi cân khối lượng của vật liệu và cốc m1 Khối lượng riêng của vật liệu tính theo công thức: Khối lượng thể tích = m1-m0V (g/ml) Hình 3.6 Cân khối lượng cốc sứ 100ml Hình 3.7 Sấy vật liệu Hình 3.8 Đổ vật liệu vào cốc Hình 3.9 Cân khối lượng của cốc và vật liệu Thí nghiệm xác định hàm lượng cacbon trong mẫu 1 và 2 Trong quá trình xử lý mẫu ban đầu để tạo thành mẫu 2, chất hữu cơ và cacbon đã được loại bỏ. Xác định hàm lượng chất hữu cơ và cacbon của mẫu 1 được tiến hành như sau: Sấy cốc sứ đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105oC. Cho cốc vào bình hút ẩm, cân chính xác khối lượng của cốc m0 bằng cân phân tích. Cân 5 g mẫu đổ vào cốc nung đã được sấy khô. Cho cốc và mẫu vào tủ sấy ở 105oC, sấy cho đến khi khối lượng không đổi. Rồi cho vào bình hút ẩm, cân chính xác khối lượng m1. Sau đó nung cốc và mẫu ở 550oC đến khối lượng không đổi, cho vào bình hút ẩm, cân khối lượng cốc và mẫu m2. Từ đó dung công thức tính: Hàm lượng Cacbon (%) = m1-m2m1- m0×100 Thí nghiệm đo độ ẩm đối với mẫu 1 và mẫu 2 Sấy hai cốc sứ ở 1050C đến khối lượng không đổi. Cho hai cốc vào bình hút ẩm, cân chính xác khối lượng của cốc m0 bằng cân phân tích. Cho vào mỗi cốc 5g mẫu 1 và mẫu 2, cân chính xác khối lượng cốc và mẫu vật liệu m1. Sấy khô ở 1050C cho đến khi khối lượng không đổi rồi cân khối lượng cốc và mẫu m2. Từ đó dùng công thức Độ ẩm (%) = m1-m2m1-m0 × 100 Thí nghiệm đo độ hấp thu nước Sấy hai cốc sứ ở 1050C đến khối lượng không đổi. Cho hai cốc vào bình hút ẩm, cân chính xác khối lượng của cốc m0 bằng cân phân tích. Cho vào mỗi cốc 10g mẫu 1 và mẫu 2, cân chính xác khối lượng cốc và mẫu m1. Sau đó dùng buret định mức sao cho lượng mẫu 1 và mẫu 2 vừa đủ độ ẩm và không có lượng nước dư nhỏ ra được. Để hai cốc đó ở trong phòng thí nghiệm trong vòng 24 giờ để ngâm mẫu. Sau đó cân lại cả hai cốc và ghi lại kết quả m2. Tính kết quả đo độ hấp thu nước bằng công thức sau: Độ hấp thu nước (%) = m2-m1m1-m0 x 100 Đo độ hấp phụ vôi của mẫu 1 và mẫu 2: dựa vào tiêu chuẩn TCVN 3735-1982 Cân khoảng 5kg vôi sống đem tôi với khoảng 5 ngày và mỗi ngày khuấy đều để cho vôi tôi hết và đạt trạng thái bão hòa (1,1-1,2g/l). Để vôi sau khi tôi vào một chỗ kín để tránh va cham cho vôi được lắng sau 24 giờ. Sau đó lọc lấy nước vôi trong đem cho vào bình có nút đậy kín. Nước vôi trước khi thí nghiệm phải đem xác định hàm lượng CaO hòa tan trong dung dịch với axit HCl 0,1N. Rửa sạch và lau khô cốc thủy tinh, bình tam giác, tráng buret bằng nước cất và bằng dung dịch HCl 0,1 N. Sau đó lấy 50ml nước vôi trong cho vào bình tam giác, nhỏ vào đó vài giọt phenoltalenin rồi dùng buret để chuẩn độ nước vôi trong bằng dung dịch HCl 0,1N rồi ghi lại kết quả. Hình 3.10 Nước vôi sau khi lọc Hình 3.11 Dụng cụ và hóa chất đo độ hấp thụ vôi Tiến hành thí nghiệm: Cân 2g mẫu 1 và mẫu 2 cho vào hai bình tam giác dung tích 100ml sau khi bình đã rửa sạch và sấy khô. Dùng pipet hút 100ml dung dịch nước vôi đã bão hòa cho vào mỗi bình tam giác và lắc đều cho mẫu 1, 2 hòa đều trong thời gian 15 phút. Cho ngay bình vào tủ sấy đã giữ ở nhiệt độ 95oC và lưu mẫu trong tủ sấy 15 phút. Hình 3.12 Mẫu 1, mẫu 2 Hình 3.13 Mẫu sau khi cho nước vôi trong Sau 15 phút lưu mẫu trong tủ sấy, lấy mẫu ra lắc liên tục trong 1 phút, lại cho bình vào tủ sấy lưu 15 phút ở nhiệt độ 95oC. Sau lần lưu mẫu thứ 2, lấy bình ra thật cẩn thận tránh bị vẩn đục, dùng pipet hút 50ml dung dịch trong bình tam giác ra cho vào cốc đã được rửa sạch và sấy khô. Nhỏ vào dung dịch vài giọt chất chỉ thị màu lắc đều cho dung dịch chuyển qua màu hồng và chuẩn bằng axit HCl 0,1N. Dùng buret nhỏ từ từ dung dịch axit HCl 0,1N cho đến khi dung dịch từ màu hồng chuyển sang không màu thì dừng lại. Trong lúc chuẩn độ bằng axit HCl 0,1N vào nước vôi trong thì phải liên tục lắc đều dung dịch nước vôi trong. Sau đó ghi lượng axit tiêu tốn vừa chuẩn để tính kết quả. Hình 3.14 Trước khi chuẩn độ mẫu 1 Hình 3.15 Sau khi chuẩn độ mẫu 1 Cho thêm 50ml nước vôi bão hòa và lắc lại trong 1 phút nữa. Sau đó lại đặt bình tam giác vào tủ sấy lưu 15 phút ở nhiệt độ 95oC. Sau khi lưu mẫu 15 phút lấy bình ra lắc 1 phút và tiếp tục lưu mẫu 15 phút ở nhiệt độ 95oC. Hình 3.16 Trước khi chuẩn độ mẫu 2 Hình 3.17 Sau khi chuẩn độ mẫu 2 Sau lần lưu mẫu thứ 2, lại lấy bình tam giác ra hút 50ml dung dịch và chuẩn như lần trước. Quá trình thí nghiệm lặp lại như trên đến khi đủ 15 lần chuẩn. Thí nghiệm 3: Đúc mẫu Từ các quá trình kiểm tra vật liệu thì sẽ đến quy trình đúc mẫu. Đầu tiên cần chuẩn bị đầy đủ dụng cụ và thiết bị. Các dụng cụ và thiết bị phải sạch sẽ và khô ráo. Thiết bị trộn: Máy trộn vữa xi măng, bàn giằng, khuôn 40x40x160mm, cân kỹ thuật có độ chính xác đến 0,1g, đồng hồ bấm giây Nguyên liệu cần có là cát tiêu chuẩn ISO (cát thiên nhiên giàu silic tốt nhất là các hạt tròn cạnh có hàm lượng SiO2 không ít hơn 98%, hàm lượng ẩm nhỏ hơn 0,2%). Ở đây cát tiêu chuẩn ISO được đóng gói vào từng túi plastic riêng biệt với khối lượng 1350 ± 5g, loại vật liệu dùng làm bao bì không được gây ảnh hưởng đến kết quả thử cường độ. Xi măng là loại xi măng đạt tiêu chuẩnvà không được để quá 24 giờ ngoài không khí kể từ lúc lấy mẫu đến lúc đúc mẫu. Xi măng dùng trong thí nghiệm là xi măng Holcim loại hỗn hợp PCB40 ( từ 40 đến dưới 50 MPa) Hình 3.18 Máy trộn vữa Hình 3.19 Nguyên liệu trộn vữa Nước cất được sử dụng cho các phép thử công nhận. Còn đối với các thử nghiệm khác thì sử dụng nước uống. Ở đây dùng nước sinh hoạt. Hình 3.20 Khuôn đúc mẫu 40 × 40 × 160mm Từ các thiết bị, nguyên liệu trên có thể tiến hành đúc mẫu vữa. Khi chế tạo vữa cần thì tỷ lệ khối lượng bao gồm một phần xi măng 3 phần cát tiêu chuẩn và một nửa phần là nước ( tỷ lệ nước/xi măng =0,5). Một mẻ cho ba mẫu thử sẽ gồm: 450g± 2g xi măng, 1350g±5g cát và 225g±1g nước. Ở đây cần thí nghiệm để cho chất phụ gia là mẫu 1 và mẫu 2 thay thế một phần xi măng và lấy tỷ lệ thí nghiệm là 10% và 20% đối với mẫu 1, 10%, 20% và 30% đối với mẫu 2. Với các tỉ lệ như vậy thì các tỉ lệ khác nhau khi phối trộn giữa chất phụ gia và xi măng như sau: Bảng 3.1 Tỷ lệ phối trộn giữa chất phụ gia và xi măng Thành phần Đối với mẫu 1 Đối với mẫu 2 Mẫu 10% Mẫu 20% Mẫu 10% Mẫu 20% Mẫu 30% Xi măng và tro 405g+45g tro±2g 360g+90g tro±2g 405g+45g tro±2g 360g+90g tro±2g 315g+135g tro±2g Cát 1350g±1g 1350g±1g 1350g±1g 1350g±1g 1350g±1g Nước 225g±1g 225g±1g 225g±1g 225g±1g 225g±1g Dùng máy trộn để trộn mỗi mẻ vữa. Máy trộn khi đã ở vị trí thao tác, cần tiến hành như sau: + Đổ nước vào cối và thêm xi măng. Khởi động máy trộn ngay và cho chạy ở tốc độ thấp trong vòng 30 giây, sau 30 giây thêm cát từ từ trong suốt 30 giây. Dùng đồng hồ bấm giờ để có thể kiểm tra chính xác. Bật máy trộn và cho máy chạy ở tốc độ cao, tiếp tục trộn thêm 30 giây. + Dừng máy trộn 90 giây. Trong vòng 15 giây đầu dùng bay cao su cào vữa bám ở thành cối, ở đáy cối và vun vào giữa cối. Tiếp tục trộn ở tốc độ cao trong 60 giây nữa. + Sau khi trộn mẫu thử tiếp đó sẽ chế tạo mẫu thử bằng khuôn có hình lăng trụ có kích thước 40mm x 40mm x 160mm. Muốn chế tạo mẫu thử bằng khuôn thì việc đầu tiên cần kiểm tra lại khuôn và cho các thanh khuôn khít lại với nhau. Sau đó dùng một ít dầu nhớt bôi xung quanh toàn bộ diện tích tiếp xúc giữa khuôn và vữa. Lưu ý là chỉ nên bôi một lớp mỏng dầu nhớt vào không nên bôi qúa nhiều sẽ làm ảnh hưởng đến độ kết dính ở đáy khuôn của các vật liệu. Tiến hành đúc mẫu ngay sau khi chuẩn bị xong vữa. Dùng một xẻng nhỏ thích hợp, xúc một hoặc hai lần để rải lớp vữa đầu tiên cho mỗi ngăn khuôn sao cho mỗi ngăn trải thành hai lớp thì đầy (mỗi lần xúc khoảng 300g) và lấy trực tiếp từ máy trộn, dùng bay lớn để rải đồng đều. Sau đó lèn lớp vữa đầu bằng cách đem khuôn lên bàn dằn và dằn 60 cái. Đổ thêm lớp vữa thứ hai dùng bay nhỏ dàn đều mặt vữa rồi lèn lớp vữa này bằng cách dằn thêm 60 cái. Gạt bỏ vữa thừa bằng bay nhỏ. Ngoài ra cũng cần phải miết mạnh bay và chuyển động bay liên tục lên bề mặt vữa trên khuôn để tạo độ láng mịn và tạo độ chắc đặc cho mẫu. Cũng dùng cái bay để gạt bằng mặt vữa và gạt bỏ vữa thừa trên rìa khuôn. Sau đó ghi nhãn hoặc đánh dấu các khuôn để nhận biết mẫu. Hình 3.21 Trộn vữa Hình 3.22 Hai mẫu vữa có mẫu 2 tỷ lệ 10% và 20% vừa đúc + Khi đã đúc mẫu xong việc quan trọng tiếp theo là bảo quản mẫu. Mẫu đúc xong thì để mẫu ở một vị trí có nhiệt độ ổn định trong phòng mát mẻ và không được chồng chất khuôn lên nhau. + Để khuôn và mẫu sau 24 giờ thì lấy mẫu ra khỏi khuôn. Việc tháo dỡ khuôn phải rất thận trọng. Khi tháo dỡ khuôn sử dụng búa bằng cao su. Tháo dỡ khuôn cũng cần phải tiến hành nhanh chóng không nên vượt quá 20 phút trước khi ngâm mẫu Để khuôn và mẫu sau 24 giờ thì lấy mẫu ra khỏi khuôn. vào trong Hình 3.23 Ngâm mẫu vữa trong nước nước để lưu mẫu. Sau khi tháo mẫu thì đánh dấu mẫu để ngâm trong nước 28 ngày và để tiện phân biệt mẫu sau này, ta nên đánh dấu các mẫu bằng bút lông. + Khi đã đánh dấu xong mẫu thì nhận chìm mẫu ngay trong nước. Lưu ý khi đặt mẫu không nên chồng mẫu lên nhau để nước có thể tiếp xúc được hết cả 6 mặt của mẫu. Trong quá trình ngâm mẫu, không để mực nước bị cạn. Thí nghiệm 4: Xác định độ hấp thu nước của mẫu vữa + Sau 28 ngày ngâm mẫu thì lấy mẫu ra khỏi hồ để tiến hành kiểm tra độ hấp thu nước của mẫu. Mẫu lấy ra khỏi nước được lau khô, sau đấy cân xác định khối lượng m1. + Rồi cho mẫu vữa vào tủ sấy ở nhiệt độ 105oC, sấy cho đến khi khối lượng của mẫu vữa không đổi. Sau đấy cho vào bình hút ẩm, cân chính xác khối lượng của mẫu vữa, ghi lại kết quả m2. + Độ hấp thu nước được xác định theo công thức sau: Độ hấp thu nước (%) = m1-m2m1 × 100 Hình 3.24 Cân mẫu sau khi ngâm nước Hình 3.25 Sấy mẫu vữa Hình 3.26 Hút ẩm mẫu vữa