Hotline: 01259.66.22.66 
×

Cảnh báo

JUser: :_load: Không thể nạp user với ID: 913

tro bay và ứng dụng trong xây dụng

  • Posted on:  Thứ bảy, 30 Tháng 5 2015 00:00

Đất nước ta đang chuyển biến mạnh mẽ từng ngày, chúng ta đang dốc toàn bộ sức lực, tiền của và trí tuệ để xây dựng cơ sở hạ tầng cho một đất nước công nghiệp văn minh, dân giàu nước mạnh. Trong cuộc kiến thiết đó không thể thực hiện được nếu chỉ trông cậy vào nguồn tiền đi vay, không thể trông cậy vào nguồn tài nguyên vốn có hạn của nước ta. Trong điều kiện đó, chúng ta phải biết phát huy mọi nguồn lực, trong đó có nguồn tài nguyên chất xám của đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật. Một trong những vấn đề đó sẽ được trình bày trong bài viết này, đó là nghiên cứu tận dụng phế thải của công nghiệp điện (các nhà máy nhiệt điện) thải ra để sản xuất 1 loại phụ gia cực quý cho bê tông xi măng và một số lĩnh vực khác. CT 2 Đây là một vấn đề đã được triển khai có hiệu quả, đang được áp dụng thử nghiệm ở nước ta. 

Tro bay

Tro bay (tên tiếng Anh là fly ash), phần mịn nhất của tro xỉ than. Gọi là tro bay vì người ta dùng các luồng khí để phân loại tro: Khi thổi một luồng khi nhất định thì hạt to sẽ rơi xuống trước và hạt nhỏ sẽ bay xa hơn. Tro bay là một loại puzzolan nhân tạo, là tro đốt của than cám nên bản thân nó đã rất mịn, có cỡ hạt từ 1 - 10μm, trung bình 9 - 15μm. Tro bay được phân ra hai loại với các đặc điểm khác nhau: loại C có hàm lượng CaO ≥ 5% và thường bằng 15 - 35%. Đó là sản phẩm đốt than linhit hoặc than chứa bitum, chứa ít than chưa cháy, thường < 2%. Loại F có hàm lượng CaO < 5%, thu được từ việc đốt than antraxit hoặc than chứa bitum, có hàm lượng than chưa cháy nhiều hơn, khoảng 2 - 10%. Tro bay Phả Lại thuộc loại F. Do đốt không tốt, nên hàm lượng than chưa cháy khá cao, tới ≥ 20%.

Nguồn vật liệu tro bay

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 hàm 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 (hình 1).

 

Hình 1. dây chuyền sản xuất tro bay tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại – Việt Nam -

Vấn đề hiện nay là sản xuất tro bay như thế nào. Hiện công nghệ từ nước ngoài không thể áp dụng cho tuyển tro bay ở Việt Nam, nhất là ở Nhà máy nhiệt điện Phả Lại do đặc điểm khác biệt về công nghệ đốt và chất lượng than của nhà máy như: hàm lượng than trong tro bay quá cao (khoảng 30%). - Những nghiên cứu của TS Nguyễn Hồng Quyền, Viện Khoa học vật liệu thuộc 

Viện Khoa học Việt Nam và Công ty CP Công nghiệp và Dịch vụ Cao Cường đã xây dựng nhà máy thu hồi chế biến tro bay. Dự án được tiến hành tháng 7/2006 với công suất thiết kế 80 nghìn tấn sản phẩm/ năm. Thiết bị máy móc được nhập từng phần từ Trung Quốc, xây dựng trên khu đất gần 10 nghìn m2 , tổng vốn đầu tư là 17,7 tỉ đồng. Hiện nay dây chuyền đã đi vào sản xuất ổn định với công xuất 200 tấn/ngày, dự kiến công suất sẽ được nâng lên khi một dây chuyền nữa được đưa vào hoạt động vào cuối năm nay. Sản phẩm làm ra đã được thị trường, các nhà thầu đánh giá cao, đặc biệt công ty vinh dự trở thành nhà cung cấp chính thức sản phẩm tro bay cho Dự án thủy điện Sơn La, Dự án thủy điện Bản Chát, Tổng Công ty xây dựng Hà Nội, Công ty CP VLXD Sông Đáy, Dự án nhiệt điện Quảng Ninh I, II và các Nhà máy bê tông trong nước. - Điện lực Việt Nam (EVN) cũng đã có dự án sản xuất phụ gia kết dính bê tông từ tro bay nhiệt điện Phả Lại sẽ đi vào sản xuất góp phần giải quyết kịp thời nhu cầu phụ gia bê tông cho công nghệ bê tông đầm lăn trong xây dựng các công trình nhà máy thủy điện, nhất là Thủy điện Sơn La 

Tro bay - vật liệu làm bê tông xây dựng

Tro bay vốn là phế liệu của các nhà máy nhiệt điện chạy bằng than cám lúc này đây đã trở thành một mặt hàng vật liệu xây dựng (VLXD) được nhiều người quan tâm. Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại, nguồn cung cấp tro bay duy nhất đã được nhiều người tìm đến và viếng thăm nhà máy kể cả khách nước ngoài. Sở dĩ tro bay được quan tâm như thế, vì như một tài liệu kinh điển về bê tông đã viết: tro bay là một puzzolan phổ biến nhất cho bê tông. Khi nhu cầu nhiều mà tro bay lại không đủ cung cấp. Có nhiều người còn lo rằng nếu quyết định dùng tro bay trong bê tông cho công trình lớn như vậy, liệu có đủ tro bay để dùng và việc cung cấp có kịp tiến độ thi công không? và rồi đường sá xa xôi như thế, giá tro bay sẽ đội lên, thì giá phế phẩm tro bay và chính phẩm xi măng có khi xấp xỉ nhau. Có dự án xây dựng biết lo xa tính trước và để giữ thế chủ động trong thi công đã quyết định thay thế tro bay bằng một loại puzzolan thiên nhiên nào đó ở gần công trình xây dựng, đó cũng là điều tốt: sử dụng tro bay trong xây dựng giống như đi săn, bằng một mũi tên bắn được 3 con thỏ, có nghĩa là đạt được 3 lợi ích không nhỏ chút nào: một là ngành xây dựng có phụ gia khoáng hoạt tính pha vào xi măng và bê tông để cải thiện tính chất của nó theo hướng mong muốn, hai là nhà máy nhiệt điện có thêm lợi ích và ba là môi trường không bị ô nhiễm. Hồ chứa tro bay Phả Lại là một kho vàng đen nho nhỏ, có lúc vơi, đầy, nhưng không bao giờ cạn. Ở Trung Quốc tro bay thừa thãi sẵn sàng bán cho ta khi có yêu cầu, nhưng phí vận tải sẽ rất cao. Nhu cầu sử dụng tro bay ở VN là như vậy, còn việc nghiên cứu tro bay ở nước ta thì sao? Trước khi dùng tro bay ở các dự án, các phòng thí nghiệm đều phải thiết kế thành phần bê tông tro bay. Cũng có một số đề tài nghiên cứu bê tông mác cao, bê tông đầm cán, bê tông nhựa dùng tro bay nhiệt điện Phả Lại, tuy nhiên trong nghiên cứu chỉ mới quan tâm đến độ dẻo, cường độ và tính chống thấm của bê tông. Một số người cho rằng dùng từ "tro bay Phả Lại" có lẽ không thích hợp, mà gọi là tro tuyển Phả Lại, thì đúng nghĩa hơn, vì tro ở đây không lấy trực tiếp từ bộ lọc ở ống khói, mà tro được thải ra hồ, rồi được vớt lên và xử lý than chưa cháy (tuyển nổi), sau đó mới sấy khô và đưa đi sử dụng. Tất nhiên bản chất tro tuyển Phả Lại cũng giống như tro bay của nước ngoài, nên cứ quen gọi là tro bay. Tro bay cũng được đưa vào tiêu chuẩn ở nước ta. Tiêu chuẩn này được viết theo tiêu chuẩn của Mỹ ASTM - C618 - 94A. - Tro bay có thể làm tăng hoặc làm giảm độ dẻo tức là giảm hoặc tăng lượng nước yêu cầu của hỗn hợp bê tông, điều đó tuỳ thuộc vào hàm lượng than chưa cháy và độ mịn của tro bay. Việc làm tăng lượng nước yêu cầu được giải thích băng việc hút nước của các phần tử cacbon (than chưa cháy), sự cản trở giữa các hạt tro bay lớn, cũng như cốt liệu làm cho pha hồ có độ nhớt cao. Như vậy tro bay loại F có thể làm giảm độ dẻo của hỗn hợp cacbon cao (biểu thị bằng lượng mất khi nung). Việc làm giảm lượng nước yêu cầu có thể do các nguyên nhân: hạt tro bay tròn nhẵn dễ dịch chuyển và thể tích hồ trong bê tông tăng lên (do tro bay nhẹ hơn xi măng, nên bay là giảm hàm lượng khí trong bê tông nó có tác dụng chống băng giá). Hàm lượng cacbon (lượng mất khi nung) lớn trong tro bay loại F gây nên sự cố này. Như vậy, qua một số tư liệu nêu trên chúng ta thấy rõ các vấn đề quan trọng sau đây:

1. Ảnh hưởng của tro bay đối với hầu hết các tính chất của bê tông;

2. Ảnh hưởng xấu của hàm lượng than chưa cháy chủ yếu là tăng lượng nước cần thiết, tạo ra những hạt thô trong tro bay và giảm lượng khí trong hỗn hợp bê tông;

3. Tro bay loại C nói chung tốt hơn tro bay loại F, riêng về chống Sunfat có kém hơn, ở nước ta hiện nay mới chỉ dùng tro bay Phả Lại thuộc loại F.

 Ứng dụng tro bay khống chế nhiệt và giảm lượng xi măng trong bê tông khối lớn. Có nhiều biện pháp để giảm ứng suất nhiệt trong bê tông khối lớn như: Dùng xi măng ít tỏa nhiệt; giảm thiểu lượng dùng xi măng; tăng Dmax; độn đá hộc; làm lạnh nước cốt liệu; giảm chiều dày khối lượng khoảng đổ; dùng ống tỏa nhiệt. Trong các biện pháp trên thì biện pháp sử dụng các loại phụ gia hoạt tính để thay thế một phần xi măng, giảm nhiệt thủy hóa - nguyên nhân tăng nhiệt độ trong bê tông tạo nên ứng suất gây nứt nẻ trong bê tông khối lớn là biện pháp khống chế nhiệt có hiệu quả nhất. Ngoài ra phụ gia còn làm giảm lượng xi măng trong bê tông. Các loại phụ gia trên phải đảm bảo yêu cầu chính:

+ Tổng lượng (SiO2 + Al2O3 + FeO3)% lớn hơn 70%

+ Hàm lượng SO3 % nhỏ hơn 4% + Độ ẩm % nhỏ hơn 3%

+ Mất khi nung % nhỏ hơn 10%

+ Chỉ số hoạt tính 28 ngày lớn hơn 75%

+ Độ mịn (sót sàng 45 mm) % nhỏ hơn 34%

 Dùng tro bay sản xuất bê tông tự đầm phục vụ cho các công trình xây dựng lớn. Bê tông tự lèn là bê tông có khả năng chảy dưới trọng lượng bản thân và làm đầy hoàn toàn cốp pha thậm chí trong cả những nơi dầy đặc cốt thép mà không cần bất cứ tác động cơ học nào mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất. Nói một cách khác, bê tông tự lèn là bê tông có khả năng tự lèn chặt. Khả năng tự lèn chặt là năng lực tiềm tàng của bê tông có liên quan đến khả năng đổ. Với khả năng này, bê tông có thể làm đầy và lèn chặt mọi góc cạnh của cốp pha bằng trọng lượng bản thân nó mà không cần đầm trong quá trình đổ bê tông. Bê tông tự lèn cũng giống như bê tông thông thường được chế tạo từ các vật liệu cấu thành như chất kết dính xi măng, cốt liệu, nước và phụ gia. Sự khác nhau cơ bản trong công nghệ thi công bê tông tự lèn là không có công đoạn tạo chấn động lèn chặt bê tông. Để làm đầy cốp pha bằng trọng lượng bản thân nó, bê tông tự lèn cần đạt khả năng chảy cao đồng thời không bị phân tầng. Vì vậy đặc trưng cơ bản của loại bê tông này là sự cân bằng giữa độ chảy và sự không phân tầng của hỗn hợp bê tông. Đạt được điều này, bê tông tự lèn cần có các yêu cầu sau:

- Sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả năng chảy dẻo cao của hỗn hợp bê tông;

- Sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động của vữa xi măng;

- Hàm lượng cốt liệu lớn trong bê tông ít hơn so với bê tông thông thường.

 Ngoài các đặc tính cơ bản nói trên, đặc tính chế tạo và thi công của bê tông tự lèn cũng khác so với bê tông thường như sau: Sự bắt đầu và kết thúc ninh kết của bê tông tự lèn có khuynh hướng chậm hơn so với bê tông thường. Khả năng bơm của bê tông tự lèn cao hơn so với bê tông thường. Do sự nhạy cảm lớn dẫn đến dao động chất lượng và sự cố trong khi trộn của vật liệu nên bê tông tự lèn có yêu cầu về kiểm tra chất lượng, kiểm tra sản xuất và kiểm tra thi công khắt khe hơn bê tông thường. Do không thực hiện việc rung động làm chặt, yêu cầu quan tâm đến thời gian duy trì chất lượng cũng như độ chảy lớn hơn bê tông thường.

(Tổng hợp)