Những nghiên cứu gần đây về tro bay có thể thay thế lên tới 50 % ứng dụng cho bê tông làm mặt đường ô tô, hoặc một số nghiên cứu thay thế tro bay lên tới 60 % chất kết dính để chế tạo bê tông cường độ cao lên tới trên 60 MPa. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính cao Silicafume và tro bay (FA) của nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ với hàm lượng lớn và các nguyên vật liệu phía Nam, sợi thép (SF) và sợi Polypropylene (PP) để chế tạo bê tông tính năng cao (HPC).
Nghiên cứu sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính cao Silicafume và tro bay và các nguyên vật liệu sợi thép và sợi Polypropylene để chế tạo bê tông tính năng cao (Ảnh minh họa)
Bê tông HPC là loại bê tông được thiết kế với các đặc tính vượt trội so với bê tông thông thường, bao gồm độ bền cơ học cao, khả năng chống thấm tốt, độ bền lâu dài và tính linh hoạt trong sử dụng. Với cường độ nén thường đạt từ 60 MPa trở lên, HPC giúp giảm kích thước cấu kiện và tiết kiệm vật liệu trong xây dựng. Đồng thời, cấu trúc đặc chắc của nó giúp chống lại sự thấm nước, khí và các tác nhân gây xâm thực như ion clorua, bảo vệ cốt thép và tăng tuổi thọ công trình.
Tuy nhiên, HPC cũng tồn tại một số hạn chế như chi phí sản xuất cao do sử dụng các vật liệu và phụ gia chất lượng tốt, cùng với yêu cầu kỹ thuật thi công phức tạp là những rào cản chính. Bên cạnh đó, nếu không được bảo dưỡng đúng cách, HPC dễ gặp phải hiện tượng co ngót và nứt nhiệt. Trong những năm gần đây, các nghiên cứu trong nước tập trung vào việc ứng dụng HPC vào các công trình cầu cảng, nhà cao tầng và cấu kiện chịu lực lớn, đồng thời tìm cách tối ưu hóa thành phần vật liệu và sử dụng phụ gia vô cơ hoạt tính như Silicafume, tro bay, cát nhân tạo và các phụ gia siêu dẻo để tăng độ bền, giảm chi phí.
Trên thế giới, HPC đang được cải tiến với công nghệ nano và tích hợp sợi như sợi SF, sợi PP hoặc sợi carbon nhằm cải thiện độ dẻo, khả năng chống nứt và thân thiện môi trường. Với những ưu điểm vượt trội và tiềm năng ứng dụng rộng rãi, HPC đang trở thành xu hướng quan trọng trong ngành xây dựng hiện đại, đáp ứng các yêu cầu về vật liệu bền vững và hiệu quả trong điều kiện khắc nghiệt [12].
Silicafume là vật liệu siêu mịn, chứa SiO2 vô định hình, thu được trong quá trình sản xuất silic và hợp kim silic bằng hồ quang, chứa 87 % đến 98 % SiO2. Trong bê tông, Silicafume tham gia phản ứng thủy hóa xi măng tạo khoáng mới giúp tăng độ đặc chắc, tăng độ bền và khả năng bảo vệ cốt thép trong môi trường xâm thực.
Trên thế giới, việc tái sử dụng tro bay trên tổng lượng tro ở mức trung bình, đối với Việt Nam tỷ lệ tận dụng lại chưa cao và tốn hàng trăm hecta để làm bãi chứa tro bay gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường. Những nghiên cứu gần đây về tro bay có thể thay thế lên tới 50 % ứng dụng cho bê tông làm mặt đường ô tô, hoặc một số nghiên cứu thay thế tro bay lên tới 60 % chất kết dính để chế tạo bê tông cường độ cao lên tới trên 60 MPa.
Như vậy, việc sử dụng phế thải tro bay vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường, mà còn thay thế được một lượng lớn xi măng giúp giảm giá thành bê tông, hạn chế lượng khí thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính trong quy trình sản xuất xi măng [1]. Trong bài báo này, nhóm nghiên cứu sử dụng 7 % Silicafume và 50 % tro bay thay thế cho xi măng để chế tạo bê tông tính năng cao có cốt sợi.
Bê tông được sử dụng rộng rãi vì có nhiều ưu điểm như cường độ chịu nén cao, chi phí thấp, nguyên liệu sẵn có, dễ tạo hình, ứng dụng lớn, … Tuy nhiên bê tông là vật liệu giòn và độ giòn tăng theo cường độ chịu nén, độ bền kéo tương đối thấp và khả năng chống mở rộng và lan truyền vết nứt kém là nhược điểm chính của bê tông xi măng. Bê tông cốt sợi hỗn hợp đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Các nghiên cứu cho thấy: mỗi loại sợi khi đưa vào thành phần của bê tông sẽ tạo ra những loại bê tông hỗn hợp khác nhau.
Khi sử dụng sợi thép, bê tông được cải thiện đáng kể về cường độ uốn, kéo dọc trục, môđun đàn hồi, chống nứt do co cứng. Khi sử dụng sợi PP, bê tông sẽ được cải thiện đáng kể về hạn chế biến dạng mềm, giúp cho khả năng kháng va đập rất cao.
Do vậy, sử dụng kết hợp 2 loại sợi này cho phép tạo ra bê tông có những ưu điểm vượt trội so với việc sử dụng riêng biệt từng loại sợi, đặc biệt là làm tăng tính dẻo dai, chống nứt do co mềm và co cứng cho bê tông. Loại bê tông tính năng cao này có thể dùng cho các lớp phủ bề mặt có cường độ cao như: đường băng, sân bay, đường cao tốc, đập tràn, chống thấm, sửa chữa và gia cường kết cấu dầm, cầu, hầm, các kết cấu phải chịu tải trọng cao hoặc chịu tải trọng hỗn hợp [2].
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
Build.Data
