NHỮNG VƯỚNG MẮC THƯỜNG GẶP KHI ĐƯA NHÀ MÁY BÊ TÔNG KHÍ CHƯNG ÁP VÀO VẬN HÀNH (Phần thứ nhất)

Cập nhật ngày: 08/05/2011

Trích giới thiệu bài viết củaPGS.TSKH Bạch Đình Thiên - Cán bộ giảng dạy trường Đại học Xây dựng - Giám đốc Trung tâm VLXD Nhiệt đới tại Hội thảo tập huấn quốc tế chuyên đề “Giải pháp công nghệ và kỹ thuật sản xuất bê tông khí chưng áp chất lượng cao” do Hội Vật liệu xây dựng Việt Nam tổ chức từ ngày 6 – 8/4/2011 tại Hà Nội
 
            Bê tông khí là một loại bê tông nhẹ chứa một khối lượng lớn các lỗ rỗng nhân tạo bé và kín có dạng hình cầu, có chứa khí hoặc hỗn hợp khí và hơi nước có kích thước từ 0,5 - 2 mm phân bố một cách đồng đều và được ngăn cách nhau bằng những vách mỏng chắc. Trong bê tông khí chứa hai hệ thống cấu trúc rỗng, cấu trúc rỗng lớn được tạo nên từ các lỗ rỗng do khí nhân tạo tạo nên và cấu trúc rỗng bé được tạo nên từ các lỗ rỗng gel và hệ thống mao quản nằm trong vách ngăn giữa các lỗ rỗng lớn.
 
           Theo điều kiện đóng rắn bê tông khí gồm hai loại đó là bê tông khí chưng áp và bê tông khí không chưng áp. Bê tông khí rắn chắc trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao (chưng áp trong autoclave) gọi là bê tông khí chưng áp.
 
          Theo TCVN 7959-2008, blốc bê tông khí chưng áp có khối lượng thể tích từ 400 đến 1000 kg/m3, tương ứng có cường độ nén từ 2,5 MPa đến 10 MPa. Bởi vậy, blốc bê tông khí chưng áp có thể sử dụng để xây tường trong chịu lực, tường trong không chịu lực, tường ngoài chịu lực, v.v…
 
           Hiện nay chúng ta chưa ban hành đầy đủ bộ tài liệu bao gồm các chỉ dẫn thi công và nghiệm thu sản phẩm xây dựng sử dụng blốc bê tông khí chưng áp, vữa xây và trát cho loại bê tông chuyên dụng này, cũng như định mức và đơn giá tổng hợp công tác xây lắp sử dụng chúng. Trong thiết kế các tòa nhà sử dụng các blốc bê tông khí hiện nay chỉ mới đề cập đến yếu tố chịu lực, còn các ưu điểm về tính cách âm, cách nhiệt cho công trình chưa được tận dụng triệt để khi đưa chúng vào xây các kết cấu bao che. Do đó cái khó của người sản xuất ban đầu chính là chọn chủng loại sản phẩm để sản xuất, các sản phẩm dạng blốc xây nên lựa chọn tỷ lệ cho các kết cấu bao che bên ngoài, vách ngăn là bao nhiêu là hợp lý. Vấn đề này đều vượt ra khỏi khả năng của một đơn vị vừa được thành lập và đi vào sản xuất kinh doanh loại mặt hàng mới này.
 
            Từ kinh nghiệm vận hành các nhà máy bê tông khí chưng áp trong nước và các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực này của các chuyên gia trong nước và nước ngoài cần lưu ý các điểm sau:
 
            1. NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT BÊ TÔNG KHÍ CHƯNG ÁP
 
1.1. Chất kết dính
 
            Để chế tạo các loại bê tông khí có thể sử dụng các loại xi măng, chất kết dính vôi - silic, vôi belit hoặc chất kết dính hỗn hợp cả xi măng và một trong các loại chất kết dính khác kể trên. Đối với bê tông khí đóng rắn trong autoclave thường dùng chủ yếu là chất kết dính vôi-silic và chất kết dính hỗn hợp (xi măng và vôi - silic theo tỷ lệ nhất định).
 
1.1.1)      Ximăng
 
           Theo TCVN 2682:1999, xi măng pooclăng (PC) là loại vật chất kết dính thủy được chế tạo bằng cách nghiền mịn clanke xi măng pooclăng với một lượng thạch cao cần thiết. Trong quá trình nghiền có thể sử dụng phụ gia công nghệ nhưng không vượt qua 4% so với khối lượng clanhke. Trong qúa trình sản xuất xi măng pooclăng khi nghiền có thêm các phụ gia trơ hay phụ gia khoáng hoạt tính, sản phẩm lúc đó gọi là xi măng pooclăng hỗn hợp (PCB). Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6260:1997 quy định tổng lượng phụ gia đưa vào tính theo khối lượng clanhke không được vượt quá 40% trong đó phụ gia đầy không quá 20%. Như vậy để chủ động trong thiết kế cấp phối bê tông khí chưng áp tốt hơn hết là sử dụng xi măng pooclăng.
 
           Đối với xi măng, cần quan tâm đến một số tính chất sau:
 
          Khối lượng riêng và khối lượng thể tích (KLTT). Xi măng pooclăng có khối lượng riêng ga= 3.0 - 3.2 g/cm3 lớn hơn xi măng xỉ và xi măng pooclăng puzolan có ga= 2.7 - 2.9 g/cm3.
          Độ mịn của xi măng. Hạt xi măng càng mịn, tốc độ thủy hóa càng nhanh đạt đến triệt để, do đó cường độ xi măng sẽ phát triển nhanh. Để đánh giá độ mịn của xi măng người ta dùng một đại lượng gọi là tỷ diện tích bề mặt các hạt trong một đơn vị trọng lượng xi măng (cm2/g).
 
         Độ dẻo và lượng nước tiêu chuẩn của xi măng. Độ dẻo tiêu chuẩn của xi măng: độ dẻo tiêu chuẩn được xác định thông qua lượng nước yêu cầu của xi măng hay lượng nước tiêu chuẩn. Lượng nước tiêu chuẩn là lượng nước cần thiết để hydrat hóa các khoáng của clanhke xi măng và đảm bảo độ linh động cần thiết khi thi công. Lượng nước yêu cầu cũng là lượng nước để chế tạo hồ có độ dẻo tiêu chuẩn. Phương pháp xác định thông qua TCVN 6017:1995 và ISO 9597:1989(E), sử dụng dụng cụ Vica. Thường thì lượng nước yêu cầu của xi măng puzolan từ 35 - 40%, của xi măng pooclăng từ 24 - 28% khối lượng xi măng. Để giảm lượng nước yêu cầu của xi măng, khi nhào trộn có thể sử dụng các loại phụ gia hoạt tính bề mặt với hàm lượng 0.1 -  0.3% khối lượng của xi măng, khi đó sẽ làm tăng cường độ và tính chống thấm của bê tông.
 
 
            Thời gian đông kết của xi măng pooclăng là thời gian khi trộn xi măng với nước tạo thành hỗn hợp có độ dẻo tiêu chuẩn cho đến khi hỗn hợp đó đặc lại và đạt cường độ ban đầu thỏa mãn khi thử trên dụng cụ Vica (kim nhỏ không kín) thì gọi là thời gian đông kết của xi măng. Khi nhào trộn xi măng với nước, đầu tiên xảy ra quá trình đông kết hỗn hợp, sau đó là quá trình rắn chắc phát triển cường độ. Thời gian đông kết phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanhke, độ nghiền mịn của xi măng, phụ gia trong xi măng, điều kiện môi trường và lượng nước tiêu chuẩn của xi măng. Xi măng không pha phụ gia thạch cao có tốc độ đông kết nhanh và tạo ra sản phẩm có cường độ thấp. Thạch cao pha vào khi nghiền xi măng nhằm điều chỉnh tốc độ đông kết của xi măng. Hàm lượng thạch cao pha vào chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng C3A trong clanhke xi măng. Với xi măng pooclăng, hàm lượng thạch cao thường dao động từ 3 - 6%, ngoài giới hạn đó đều có tác dụng xấu cho quá trình đông kết. Hàm lượng thạch cao pha vào xi măng phụ thuộc không chỉ vào sự đông kết mà còn phụ thuộc vào các tính chất khác như cường độ, tốc độ đóng rắn, biến dạng co ngót, v.v…
 
           Tốc độ đông kết của xi măng cũng bị ảnh hưởng nhiều bởi tỷ lệ N/X và nhiệt độ môi trường. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682-1999 yêu cầu về thời gian đông kết của xi măng pooclăng như sau: thời gian bắt đầu đông kết không sớm hơn 45 phút, thời gian kết thúc đông kết không chậm hơn 375 phút.
 
         Cường độ của xi măng. Mác của xi măng là cường độ nén của những mẫu thí nghiệm đã được dưỡng hộ 28 ngày trong môi trường có nhiệt độ 2720C và độ ẩm 90 100%. Cường độ của xi măng được xác định theo TCVN 6016:1995.                                             
       
         Tính ổn định thể tích của xi măng. Khi xi măng đông kết rắn chắc cần phải ổn định thể tích. Sự thay đổi thể tích trong quá trình đông kết rắn chắc của xi măng sẽ làm giảm cường độ của bê tông khi đóng rắn, gây các vết nứt, rạn hoặc phá hoại sản phẩm. Nguyên nhân chính của sự thay đổi thể tích là do trong ximăng có chứa một lượng CaO và MgO tự do. Vì CaO và MgO tự do bị hyđrat hóa chậm khi tác dụng với nước kèm theo sự thay đổi thể tích trong xi măng đã rắn chắc làm xuất hiện ứng suất, có thể phá hoại sản phẩm. Vì vậy, đối với xi măng yêu cầu hàm lượng CaO và MgO tự do < 1,5%, hàm lượng MgO trong xi măng không lớn hơn 5%.
 
          Nhiệt thủy hóa xi măng. Sự tỏa nhiệt khi xi măng rắn chắc có ý nghĩa thực tế rất lớn. Khi thi công các cấu kiện nhỏ và trong điều kiện nhiệt độ thấp thì sự tỏa nhiệt có lợi, nhưng khi thi công các cấu kiện lớn và nhiệt độ cao thì lại có hại vì chúng gây nên ứng suất nhiệt.
 
1.1.2)      Vôi
 
           Hầu hết các loại vôi đều có thê sử dụng để chế tạo bê tông khí. Chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng vôi là hàm lượng CaO+MgO, tùy thuộc vào hàm lượng này mà có thể chia vôi thành 3 loại:
 
+ Vôi loại 1 có hàm lượng CaO+MgO ³ 90%
+ Vôi loại 2 có hàm lượng CaO+MgO = 80 ¸ 90%
+ Vôi loại 3 có hàm lượng CaO+MgO = 70 ¸ 80%
 
          Trong vôi, hàm lượng MgO và những hạt sượng, đặc biệt là những hạt già lửa, gây hiện tượng bất lợi là tôi chậm và không đồng đều; vì vậy cần khắc phục bằng các biện pháp: nghiền mịn vôi trước khi tôi, hạn chế hàm lượng MgO £ 5%. Cần phải đảm bảo sao cho thời gian tôi vôi không quá 25 phút, tốt nhất là trong khoảng 10 – 20 phút. Để tăng tốc độ tôi vôi cần giảm hàm lượng MgO và các tạp chất sét, tăng độ nghiền mịn hoặc dùng hơi nước nóng, v.v…Trong sản xuất bê tông khí thường sử dụng vôi bột. Vôi bột chưa tôi là sản phẩm nghiền mịn từ vôi cục được sử dụng như chất kết dính thạch cao và xi măng. Vôi bột chưa tôi có các ưu điểm như không có phế liệu vì toàn bộ các thành phần trong vôi cục đều được nghiền mịn, các oxít canxi, oxít magie và các khoáng silicat, khoáng ferit và canxi cacbonat sau khi nghiền mịn đều nằm trong sản phẩm. Vôi bột chưa tôi có lượng nước nhào trộn của hỗn hợp vữa hay bê tông vôi ít hơn so với vữa vôi nên cường độ sản phẩm rắn chắc cao hơn. Trong quá trình thủy hóa vôi bột chưa tôi tỏa nhiệt nên sản phẩm có thể đóng rắn ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ trong sản phẩm thoát ra môi trường nhanh làm giảm được ứng suất nhiệt, chất lượng sản phẩm ổn định.
 
            Để sử dụng vôi bột chưa tôi đạt hiệu quả cao trong quá trình rắn chắc chần chú ý sử dụng vôi nghiền mịn, xác định tỷ lệ vôi/nước hợp lý, tạo môi trường thoát nhiệt tốt hay sử dụng các biện pháp giữ cho nhiệt độ của vữa hay bê tông vôi dưới nhiệt độ bốc hơi nước mạnh. Trong quá trình hidrat hóa của vôi cần khuấy trộn hỗn hợp vữa hay bê tông. Khi vôi nghiền không mịn trong quá trình thủy hóa sẽ tạo nên các điểm quá nhiệt làm bốc hơi mạnh hay sôi nước gây nên ứng suất nhiệt làm sản phẩm bị nứt, biến dạng, cường độ bị giảm. Độ mịn của vôi bột chưa tôi theo TCVN 2331 – 1989 yêu cầu lượng sót sàng No63 không lớn hơn 2% và tên sàng No008 không lớn hơn 10%. Lượng nước yêu cầu của vôi bột chưa tôi thường bằng 100 ÷ 150% theo khối lượng vôi. Lượng nước yêu cầu phù hợp sẽ tạo ra được sự thoát nhiệt và tốc độ hidrat hóa hợp lý của hỗn hợp vữa hay bê tông vôi. Nếu lượng nước quá nhỏ (60 ÷ 80%), nhiệt thủy hóa tăng nhanh tạo nên nhiều lỗ rỗng làm cấu trúc sản phẩm tơi xốp và ngăn cản quá trình đông kết rắn chắc của hỗn hợp. Khi lượng nước quá nhiều (200 ÷ 250%) các hạt vôi hấp thụ nước tạo nên màng nước hấp thụ trên bề mặt dầy do đó hỗn hợp đông kết và đóng rắn chậm hoặc không rắn chắc. Có thể sử dụng các phụ gia làm chậm quá trình hidrat hóa của vôi như phụ gia thạch cao, Na2SO4, bã rượu sunfit, v.v… với hàm lượng (0,2 ÷ 1%) được hòa tan vào lượng nước để nhào trộn hỗn hợp vật liệu. Trong nhiều nhà máy trong thành phần phối liệu chiếm một lượng thạch cao nghiền mịn đáng kể.
 
1.2.         Thành phần silic
 
            Thành phần silíc trong bê tông tổ ong thường dùng là cát thạch anh và các loại tro xỉ nghiền mịn. Lượng dùng, loại và độ mịn của thành phần silic có ảnh hưởng đáng kể đến cường độ và các tính chất khác nhau của bê tông khí nhất là đối với bê tông dùng chất kết dính vôi – silic. Khi dùng cát thạch anh nghiền mịn thì lượng dùng tốt nhất là 30 ÷ 50% với chất kết dính là xi măng, 50 ÷ 65% với chất kết dính hỗn hợp và 65 ÷ 80% với chất kết dính vôi - silic.
 
          Với bê tông khí có khối lượng thể tích go ≥ 1000 kg/m3 cho phép thay thế khoảng 50% cát nghiền mịn bằng cát tự nhiên chứa không dưới 50% lượng hạt lọt sàng 1,2 mm nếu sự thay thế này không làm phân tầng hỗn hợp bê tông và đảm bảo được yêu cầu về khối lượng thể tích và cường độ của bê tông. Độ nghiền mịn của cát cũng như các thành phần silic khác ảnh hưởng đến cường độ vách ngăn của lỗ rỗng dạng tổ ong và khả năng phản ứng giữa Ca(OH)2 và SiO2 vì vậy với cát thạch anh nghiền mịn cần đạt tới độ mịn 2000 ÷ 3500 cm2/g. Tuy nhiên để giảm độ co ngót và hạn chế nứt do ứng suất nhiệt, với các sản phẩm có độ dày hơn 30 cm và chiều dài lớn nên dùng cát có độ nghiền mịn thô hơn (1500 ÷ 2000 cm2/g).
 
           Khi dùng các loại tro xỉ làm cấu tử silic trong bê tông khí cần xét đến các chỉ tiêu về hàm lượng SiO2, độ nghiền mịn và lượng than chưa cháy. Tro xỉ nhiệt điện có hàm lượng silic ôxít dao động từ 40 ÷ 65 % có thể dùng chế tạo bê tông khí nhưng cần đạt đến độ nghiền mịn cao 3000 ÷ 4500 cm2/g và phải khống chế lượng than chưa cháy trong tro xỉ nhiệt điện càng thấp càng tốt, vì nhiều nghiên cứu cho rằng ngoài nhược điểm trơ và thành phần than chưa cháy có thể là một trong những nguyên nhân gây ăn mòn cốt thép trong bê tông. Nói chung hàm lượng than chưa cháy trong vật liệu tro xỉ dùng làm cấu tử silic cho bê tông khí cần phải hạn chế không vượt quá 10 ÷ 15 %. Các loại xỉ, đặc biệt là loại xỉ thải lỏng, có hàm lượng than chưa cháy thấp hơn nhiều và có chất lượng cao hơn so với các loại tro và hỗn hợp tro xỉ.
 
           Ngoài ra khi sử dụng các loại vật liệu tro xỉ axit (hàm lượng CaO + MgO thấp hơn 5 ÷ 10 %) thường làm cho chất kết dính đông kết chậm ở thời kỳ đầu, vì vậy đối với các loại bê tông khí không gia công nhiệt trong autoclave cần khắc phục hiện tượng trên bằng cách sử dụng các loại phụ gia rắn nhanh.
 
         Tro bay có độ mịn lớn do đó được sử dụng như một loại cốt liệu mịn thay thế cho silic ôxít nghiền mịn trong sản xuất bê tông khí. Do khối lượng riêng của tro nhỏ hơn nhiều so với cát nghiền do đó cho phép giảm khối lượng thể tích của bê tông khí, hoặc tăng cường độ khi có cùng khối lượng thể tích. Ngoài ra sử dụng tro bay giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
 
          Đối với nước ta, hiện nay hàng năm các nhà máy nhiệt điện thải ra khoảng 2,3 triệu tấn. Phần lớn lượng tro bay thải ra hiện vẫn còn nằm ở các bãi chứa, lấp các hồ nước, bãi sông, đất ruộng, chiếm nhiều diện tích và gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, việc nghiên cứu, áp dụng các giải pháp xử lý và sử dụng tro bay nhiệt điện để giảm tối đa khối lượng cần phải tồn chứa và những ảnh hưởng xấu của chúng đến môi trường đất, nước, không khí và sức khoẻ con người là rất cần thiết. Tro bay của Việt Nam có nhược điểm là hàm lượng than chưa cháy cao, hoạt tính thuỷ lực thấp.
 
1.3.         Chất tạo khí
 
          Tùy theo phương pháp công nghệ, chất tạo khí trong bê tông khí có thể dùng là H2O2, các loại bột kim loại Al, Zn, Mg nhưng hiện nay thường dùng nhất là bột nhôm. Đó là một loại bột mịn cánh mỏng với đường kính trung bình gần 20÷50 mm và dầy 1÷3 mm. Các hạt nhôm được bao bọc bởi các stearin tạo cho bột nhôm tính kỵ nước, do đó nó có khả năng chảy và dàn mỏng tốt. Khi sử dụng bột nhôm loại này cần nung trong lò điện ở nhiệt độ 200oC để đốt cháy lớp bao bọc. Ngay trong khi nghiền, bột nhôm có thể bị oxy hóa ít nhiều. Khi tiếp xúc với kiềm mạnh hoặc axit nồng độ vừa phải, màng oxy hóa trên bề mặt hạt nhôm bị hòa tan:
 
                                    Al­23 + 2OH- → 2AlO2- + H2O
 
Bề mặt hạt nhôm, khi đã làm lộ nhôm, tan vào dung dịch dưới dạng ion Al3+ và cùng lúc thải ra khí hyđro.
 
                                    2Al + 6OH- → 2Al3+ + 3H2
 
Như vậy cứ 1g Al thải ra 1250 cm3 khí hidro và nhiệt độ thích hợp của quá trình thải khí xấp xỉ 50oC, khi đó sản lượng chất khí thải ra là 1500 cm3. Bột nhôm được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bê tông khí.
 
1.4.         Các loại phụ gia khác
 
          Để điều chỉnh thời gian đông kết của hỗn hợp tạo hình trong sản xuất bê tông khí có thể sử dụng các loại phụ gia rắn nhanh như canxi clorua (CaCl2), tryetanolamin (TEA) hoặc phụ gia làm chậm tốc độ tôi của bột vôi sống là thạch cao tự nhiên (CaSO4.2H2O) với độ mịn có lượng sót trên sàng 4900 lỗ/cm2 không quá 3% và có thể dùng kết hợp với phụ gia hóa dẻo như lignhinsunfat. Để điều chỉnh tính chất lưu biến (độ dẻo) của hỗn hợp tạo hình có thể sử dụng các loại phụ gia hóa dẻo và phụ gia siêu dẻo.
 
          Từ các yêu cầu cơ bản đối với các nguyên liệu sử dụng trong chế tạo bê tông khí, phòng kỹ thuật cần áp dụng các giải pháp công nghệ để ổn định chất lượng của nguyên liệu đầu vào, ổn định thành phần của phối liệu. Có như vậy các quá trình lý hóa mới xẩy ra triệt để trong phối liệu trong các công đoạn sản xuất bê tông khí chưng áp.
 
(Còn nữa)
 

HỘI VẬT LIỆU XÂY DỰNG VIỆT NAM

Các tin khác

Tin mới nhất

Hỗ trợ trực tuyến

  • Yahoo:
  • Đường dây nóng: (04)38584949
  • user online :14
  • Số lượt truy cập: 4369

Thông tin tổng hợp

Tạp chí vật liệu xây dựng

Ảnh hoạt động

Dành cho Quảng cáo

 
Cơ quan chủ quản: Hội vật liệu xây dựng Việt Nam VABM
Tổng biên tập: TS Thái Duy Sâm, Tổng thư ký VABM
Ngõ 235 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân dist., Hà nội
Tel: 84-4-3858 4949 Fax 84-4-35576902
Email: hoivlxdvn@fpt.vn