Ảnh hưởng của tro đáy nhiệt điện đến các tính chất cơ lý của xi măng Poóc lăng hỗn hợp

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018. 12 (4): 69–77
ẢNH HƯỞNG CỦA TRO ĐÁY NHIỆT ĐIỆN ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT
CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POÓC LĂNG HỖN HỢP
Văn Viết Thiên Âna,∗, Hoàng Nhật Nguyênb
aKhoa Vật liệu xây dựng, Trường Đại học Xây dựng,
55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
bCông ty cổ phần xi măng FiCO Tây Ninh, Việt Nam
Lịch sử bài viết:
Nhận ngày 23/04/2018, Sửa xong 26/05/2018, Chấp nhận đăng 30/5/2018
Tóm tắt
Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy của nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch đến các tính
chất cơ lý của xi măng poóc lăng hỗn hợp như lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết và sự phát triển cường
độ nén theo thời gian. Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể sử dụng đến 30% tro đáy theo khối lượng để sản xuất
PCB40 và 15% tro đáy theo khối lượng để sản xuất PCB50. Khi tăng hàm lượng tro đáy trong PCB thì lượng
nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết tăng lên, cường độ nén giảm. Khi tăng hàm lượng tro đáy, tốc độ phát
triển cường độ nén so với mẫu đối chứng giảm xuống ở tuổi sớm nhưng lại tăng lên ở tuổi muộn. Độ nghiền
mịn của tro đáy tăng lên chủ yếu đẩy nhanh tốc độ phát triển cường độ ở tuổi sớm của mẫu thí nghiệm.
Từ khoá: xi măng Póoc lăng hỗn hợp; tro đáy; cường độ nén.
EFFECTS OF BOTTOM ASH FROM COAL-FIRED POWER PLANT ON PROPERTIES OF BLENDED
PORTLAND CEMENT
Abstract
The present study assessed the effects of bottom ash from coal-fired power plant on properties of blended
Portland cement (PCB). The results showed that PCB40 and PCB50 can be produced when bottom ash replaces
Portland cement up to 30 wt.-% and 15 wt.-%, respectively. When the bottom ash content in PCB increases the
standard consistency and setting times increase but compressive strength decreases. The rate of compressive
strength development of cement containing bottom ash reduces at the early ages but increases at the later ages,
especially at the high content of bottom ash. When the fineness of the bottom ash increases, the compressive
strength of PCB is enhanced mainly at the early ages.
Keywords: blended Portland cement; bottom ash; compressive strength.
https://doi.org/10.31814/stce.nuce2018-12(4)-08 © 2018 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)
1. Giới thiệu
Khi các hạt than nghiền mịn bị đốt cháy, chúng bị hóa mềm hoặc chảy lỏng ở trạng thái lơ lửng.
Tro than bay theo dòng khí nóng sau khi đi qua dãy ống lò hơi được thải ra ngoài qua các thiết bị
lọc bụi tĩnh điện hoặc lọc bụi túi, sản phẩm thu hồi từ các thiết bị này gọi là tro bay. Lượng tro bay
thông thường chiếm 80-90% lượng tro xỉ do đốt cháy than tạo ra. Một phần tro than bị hoá mềm hoặc
chảy lỏng ở nhiệt độ cao, bám vào tường lò và ống nồi hơi. Những hạt lớn hơn tích tụ và rơi xuống
∗Tác giả chính. Địa chỉ e-mail: thien.an.dhxd@gmail.com (Ân, V. V. T.)
69
Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
phễu nằm ở đáy lò và thải ra ngoài [1]. Phần tro này gọi là tro đáy, chiếm 10-20% tổng lượng tro xỉ
hình thành.
Đến cuối năm 2017, khoảng 40 triệu tấn tro xỉ đang tồn đọng trên cả nước và hàng năm phát sinh
thêm khoảng trên 15 triệu tấn tro xỉ từ 21 nhà máy nhiệt điện chạy than đang hoạt động. Theo quy
hoạch phát triển điện lực Việt Nam (Quy hoạch điện VII) của Bộ Công thương thì đến năm 2030 sẽ
có khoảng 57 nhà máy. Nếu các nhà máy điện than đang đầu tư và đưa vào sử dụng như qui hoạch thì
đến năm 2020 tổng lượng tro xỉ thải ra là 109 triệu tấn, đến năm 2025 và 2030 lần lượt đạt đến khối
lượng 248 và 422 triệu tấn. Đây là lượng tro xỉ rất lớn cần có các giải pháp để xử lý, tiêu thụ nhằm
giải quyết các vấn đề môi trường, bãi thải. . . Việc tái sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện cho sản xuất
các sản phẩm liên quan đến xi măng, bê tông, vữa xây dựng, gạch không nung là một trong những
giải pháp tiêu thụ tro xỉ với khối lượng lớn và đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao [1–5].
Tính chất của tro bay và tro đáy phụ thuộc vào chủng loại than và công nghệ đốt. Khi đốt than
non hoặc than nửa bitum thì tro bay và tro đáy sẽ chứa hàm lượng CaO cao. Dạng tro này có hoạt tính
kết dính thuỷ lực tương tự xi măng bên cạnh hoạt tính puzzolanic. Than antraxit hoặc than bitum cho
tro than có hàm lượng CaO thấp nên tồn tại chủ yếu là hoạt tính puzzolanic. Theo Kiattikomol và các
cộng sự [6], độ mịn của tro bay ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hoạt tính của nó, thậm chí còn cao
hơn ảnh hưởng của thành phần hóa học của nó. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy ảnh hưởng của độ mịn
của tro bay đến cường độ nén của bê tông, xi măng [6–8]. Vữa sử dụng tro bay có độ nghiền mịn cao
hơn sẽ cho cường độ ở tuổi sớm cao hơn so với vữa sử dụng tro bay thô hơn. Tương tự như tro bay
nghiền mịn, tro đáy nghiền mịn có thể cải thiện độ đặc chắc và cường độ của vữa và bê tông. Nghiên
cứu này đánh giá ảnh hưởng của tro đáy của nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch đến các tính chất cơ lý
của xi măng Portland hỗn hợp.
2. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm
2.1. Vật liệu
Nguyên vật liệu sử dụng bao gồm clanke của nhà máy xi măng FiCO Tây Ninh, thạch cao tự nhiên
(TCTN), tro đáy Nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch, cát ISO. Thành phần hóa của clanhke, thạch cao tự
nhiên và tro đáy được đưa ra ở Bảng 1 đến Bảng 3. Hoạt tính cường độ của clanke ở tuổi 3 và 28 ngày
tương ứng là 34,2 MPa và 58,2 MPa, đạt mác clanhke CPC50 theo [9]. Thạch cao tự nhiên đạt chủng
loại Gn90 dùng cho sản xuất xi măng theo [10].
Bảng 1. Thành phần hóa của clanhke
Thành phần hóa CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO
Hàm lượng (%) 64,40 21,03 5,48 3,49 3,80
Bảng 2. Thành phần hóa của thạch cao tự nhiên (TCTN)
Thành phần hóa CaSO4 · 2H2O SO3 CKT
Hàm lượng (%) 92,72 45,00 1,90
70
Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Bảng 3. Thành phần hóa của clanhke
Thành phần hóa CaO Al2O3 SiO2 Fe2O3 MgO SO3 MKN
Hàm lượng (%) 1,11 19,30 56,72 9,09 0,28 0,14 1,14
2.2. Chế tạo mẫu xi măng và phụ gia khoáng tro đáy nghiền mịn
Các mẫu xi măng poóc lăng (PC) được chuẩn bị bằng cách nghiền hỗn hợp clanhke và thạch cao
trong máy nghiền bi thí nghiệm với khối lượng vật liệu và thời gian nghiền không đổi giữa các mẻ
nghiền. Tỷ lệ thạch cao pha vào trong các mẫu xi măng PC là 4% theo khối lượng. Độ mịn Blaine của
mẫu xi măng PC đạt khoảng 4000 cm2/g. Để đánh giá ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến tính chất
của xi măng, 03 mẫu tro đáy có độ nghiền mịn khác nhau với kích thước hạt trung bình là 22,5; 17,6
và 16,8 µm tương ứng với bề mặt riêng là 3550; 3990 và 4600 cm2/g đã được sử dụng. Các mẫu tro
đáy được nghiền mịn trong máy nghiền bi thí nghiệm với khối lượng nghiền không đổi và thời gian
nghiền khác nhau. Các mẫu xi măng PCB với hàm lượng tro đáy khác nhau được chuẩn bị bằng cách
định lượng và trộn đều hỗn hợp PC và tro đáy với nhau.
2.3. Phương pháp thí nghiệm
Nghiên cứu đã sử dụng các tiêu chuẩn [11] và [12] để thí nghiệm đánh giá các tính chất như: độ
dẻo tiêu chuẩn, thời gian đông kết, độ ổn định thể tích và cường độ nén của các mẫu xi măng. Độ mịn
của xi măng và tro đáy được xác định bằng dụng cụ Blaine theo [13]. Bên cạnh đó, các phương pháp
thí nghiệm hiện đại như phân tích thành phần hạt bằng phương pháp laser, phân tích nhiệt DTA-TG
cũng được sử dụng trong nghiên cứu.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Ảnh hưởng của tro đáy đến lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết và độ ổn định thể tích
Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia khoáng tro đáy có độ nghiền mịn 3990 cm2/g đến lượng nước
tiêu chuẩn, thời gian đông kết và độ ổn định thể tích của xi măng được đưa ra trên Bảng 4 và Hình 1,
Hình 2. Kết quả cho thấy, khi sử dụng tro đáy thay thế xi măng theo khối lượng thì độ ổn định thể tích
được cải thiện, thời gian đông kết giảm xuống so với mẫu đối chứng không sử dụng tro đáy. Đặc biệt,
với hàm lượng sử dụng tro đáy thấp (5 và 10%) thì lượng nước tiêu chuẩn gần như không thay đổi
trong khi thời gian đông kết giảm xuống. Nhìn chung, khi tăng hàm lượng sử dụng tro đáy thì lượng
nước tiêu chuẩn của xi măng hỗn hợp tăng lên, thời gian đông kết cũng tăng lên nhưng không đáng
kể trong khi độ ổn định thể tích không thay đổi.
Việc sử dụng tro đáy có độ nghiền mịn tương đương với xi măng poóc lăng với hàm lượng thay
thế thấp có thể đã cải thiện được cấp phối thành phần hạt cũng như tăng hiệu ứng phân tán các hạt xi
măng làm giải phóng lượng nước tự do, làm tăng tính công tác, giảm lượng nước tiêu chuẩn của hồ xi
măng. Tuy nhiên, khi tăng lượng dùng tro đáy lên vượt quá 15% thì các hiệu ứng này không đủ lớn
so với lượng cần nước của tro đáy lớn hơn lượng cần nước của xi măng. Việc cải thiện thành phần hạt
cũng như tăng hàm lượng hạt mịn cũng có thể thúc đẩy tốc độ đông kết thuỷ hoá của xi măng.
71
Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Bảng 4. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết
và độ ổn định thể tích của xi măng
Ký hiệu
Hàm lượng
tro đáy, %
Lượng nước
tiêu chuẩn (%)
Độ ổn định thể tích
(mm)
Thời gian đông kết (min)
Bắt đầu Kết thúc
TD1 0 27,0 1,0 120 160
TD2 5 26,7 0,5 105 145
TD3 10 27,0 0,5 105 150
TD4 15 27,3 0,5 115 155
TD5 20 28,0 0,5 110 150
TD6 30 28,8 0,5 115 155
KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG 
4 
Bảng 4. Ản hưởng của hàm lượng tro đáy đến lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đông 
kết và độ ổn định thể tích của xi măng 
Ký 
hiệu 
Hàm lượng 
tro đáy, % 
Lượng 
nước 
tiêu chuẩn 
(%) 
Độ ổn định 
thể tích 
(mm) 
Thời gian đông kết 
(min) 
Bắt đầu Kết thúc 
TD1 0 27,0 1,0 120 160 
TD2 5 26,7 0,5 105 145 
TD3 10 27,0 0,5 105 150 
TD4 15 27,3 0,5 115 155 
TD5 20 28,0 0,5 110 150 
TD6 30 28,8 0,5 115 155 
Hình 1. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến lượng nước tiêu chuẩn và độ ổn định thể tích của xi măng
KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG 
5 
Hình 1. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến lượng nước tiêu chuẩn và độ ổn định 
thể tích của xi măng 
Hình 2. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến thời gian đông kết của xi măng 
 Việc sử dụng tro đáy có độ nghiền mịn tương đương với xi măng poóc lăng với 
hàm lượng thay thế thấp có thể đã cải thiện được cấp phối thành phần hạt cũng như tăng 
hiệu ứng phân tán các hạt xi măng làm giải phóng lượng nước tự do, làm tăng tính công 
tác, giảm lượng nước tiêu chuẩn của hồ xi măng. Tuy nhiên, khi tăng lượng dùng tro 
đáy lên vượt quá 15% thì các hiệu ứng này không đủ lớn so với lượng cần nước của tro 
đáy lớn hơn lượng cần nước của xi măng. Việc cải thiện thành phần hạt cũng như tăng 
hàm lượng hạt mịn cũng có thể thúc đẩy tốc độ đông kết thuỷ hoá của xi măng. 
3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng 
 Ảnh hưởng của lượng dùng tro đáy có độ nghiền mịn 3990 cm2/g đến cường độ 
nén của xi măng được thể hiện trên Bảng 5, Bảng 6 và Hình 3, Hình 4. Kết quả cho thấy 
mức độ ảnh hưởng của tro đáy đến cường độ nén của xi măng phụ thuộc vào hàm lượng 
tro đáy thay thế xi măng và thời gian xác định cường độ. 
Bảng 5. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng 
Ký 
hiệu 
Hàm 
lượng tro 
đáy, % 
Cường độ nén ở các ngày tuổi, MPa 
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 91 ngày 
TD1 0 17,5 34,2 45,7 59,8 60,5 
TD2 5 18,7 34,4 45,6 58,5 58,7 
TD3 10 18,1 32,2 43,4 55,6 58,2 
TD4 15 15,8 29,8 39,9 53,2 58,7 
TD5 20 15,1 27,2 35,2 51,1 55,5 
Hình 2. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến thời gian đông kết của xi măng
3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đế cường độ né của xi măng
Ảnh hưởng của lượng dùng tro đáy có độ nghiền mịn 3990 cm2/g đến cường độ nén của xi măng
được thể hiện trên Bảng 5, Bảng 6 và Hình 3, Hình 4. Kết quả cho thấy mức độ ảnh hưởng của tro đáy
72
Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
đến cường độ nén của xi măng phụ thuộc vào hàm lượng tro đáy thay thế xi măng và thời gian xác
định cường độ.
Bảng 5. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng
Ký hiệu
Hàm lượng
tro đáy, %
Cường độ nén ở các ngày tuổi, MPa
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 91 ngày
TD1 0 17,5 34,2 45,7 59,8 60,5
TD2 5 18,7 34,4 45,6 58,5 58,7
TD3 10 18,1 32,2 43,4 55,6 58,2
TD4 15 15,8 29,8 39,9 53,2 58,7
TD5 20 15,1 27,2 35,2 51,1 55,5
TD6 30 12,1 22,7 29,9 46,7 55,7
Bảng 6. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng
Ký hiệu
Hàm lượng
tro đáy, %
Mức độ suy giảm cường độ nén ở các ngày tuổi, %
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 91 ngày
TD1 0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
TD2 5 106,9 100,6 99,8 97,8 97,0
TD3 10 103,4 94,2 95,0 93,0 96,2
TD4 15 90,3 87,1 87,3 89,0 97,0
TD5 20 86,3 79,5 77,0 85,5 91,7
TD6 30 69,1 66,4 65,4 78,1 92,1KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG 
6 
TD6 30 12,1 22,7 29,9 46,7 55,7 
Hình 3. Ảnh hưởng của tro đáy đến cường độ nén của xi măng 
 Ở tuổi rất sớm (1 ngày tuổi), khi sử dụng tro đáy với hàm lượng 5% và 10% thì 
cường độ của đá xi măng tăng nhẹ so với mẫu đối chứng. Điều này có thể giải thích do 
trong những ngày đầu tiên, mức độ thủy hóa các khoáng xi măng còn hạn chế, do vậy 
vai trò chủ yếu của tro đáy là nhờ hiệu ứng vật lý do độ mịn mang lại, hạt tro đáy đóng 
vai trò như chất độn mịn, làm đặc chắc cấu trúc. Ngoài ra, thành phần hạt mịn của tro 
đáy cũng có thể đóng vai trò như các mầm tinh thể làm thúc đẩy quá trình thuỷ hoá, 
đông kết và rắn chắc của hồ xi măng. Vì vậy, với hàm lượng tro đáy được sử dụng hợp 
lý (<10%) làm giảm thời gian đông kết của xi măng (Bảng 4, Hình 2) cũng như tăng 
cường độ của đá xi măng ở 1 ngày tuổi (Bảng 5, Bảng 6). Khi sử dụng hàm lượng tro 
đáy lớn hơn 15% thì cường độ mẫu xi măng ở tuổi 1 ngày chỉ đạt lần lượt là 90.3%, 
86.3% và 69.1% so với mẫu đối chứng. 
 Nhìn chung, cường độ nén của các mẫu xi măng có chứa tro đáy đều thấp hơn 
cường độ nén của mẫu đối chứng ở tuổi 3 ngày trở lên. Tỷ lệ thay thế xi măng bằng tro 
đáy càng lớn thì cường độ nén của mẫu xi măng càng giảm. Tuy nhiên, mức độ suy 
giảm cường độ đối với mẫu đối chứng ở các tuổi dài ngày của các mẫu có hàm lượng 
tro đáy thay thế trên 15% xi măng được cải thiện rõ rệt. Đặc biệt, cường độ nén ở tuổi 
91 ngày của các mẫu có chứa tro đáy không khác nhau nhiều và đều gần với cường độ 
mẫu đối chứng. Điều này cho thấy vai trò cải thiện cường độ nén của tro đáy trong xi 
măng hỗn hợp xảy ra ở những tuổi dài ngày (Bảng 6, Hình 4). Hoàn toàn có thể chế tạo 
được xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB 40 với tỷ lệ tro đáy sử dựng lên đến 30% ở độ 
mịn khoảng 4000 cm2/g. 
Bảng 6. Mức độ ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng 
Ký 
hiệu 
Hàm 
lượng tro 
đáy, % 
Mức độ suy giảm cường độ nén ở các ngày tuổi, % 
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 91 ngày 
ình 3. nh hưởng của tro đáy đến cường độ nén của xi măng
Ở tuổi rất sớm (1 ngày tuổi), khi sử dụng tro đáy với hàm lượng 5% và 10% thì cường độ của đá
xi măng tăng nhẹ so với mẫu đối chứng. Điều này có thể giải thích do trong n ữ g ngày đầu tiên, mức
độ thủy hóa các k oáng xi măng còn hạn chế, do vậy vai trò chủ yếu của tro đáy là nhờ hiệu ứng vật
73
Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG 
7 
TD1 0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 
TD2 5 106,9 100,6 99,8 97,8 97,0 
TD3 10 103,4 94,2 95,0 93,0 96,2 
TD4 15 90,3 87,1 87,3 89,0 97,0 
TD5 20 86,3 79,5 77,0 85,5 91,7 
TD6 30 69,1 66,4 65,4 78,1 92,1 
Hình 4. Mức độ ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng 
3.3 Ảnh hưởng của độ nghiền mịn tro đáy đến cường độ nén của xi măng 
 Độ mịn của phụ gia khoáng là yếu tố rất quan trọng quyết định vai trò và ảnh 
hưởng của phụ gia khoáng đến tính chất của hỗn hợp hồ xi măng và đá xi măng. Về xu 
hướng ảnh hưởng, độ mịn của phụ gia khoáng càng cao thì các hiệu ứng về vật lý và 
hóa học càng rõ ràng và có tác dụng tích cực đến các tính chất của xi măng poóc lăng 
hỗn hợp. Tuy nhiên, mức độ nghiền mịn phụ gia khoáng lại phụ thuộc rất nhiều yếu tố, 
trong đó yếu tố giá thành là một trong những yếu tố quan trọng nhất. 
 Để đánh giá ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến các tính chất của xi măng, 03 mẫu 
tro đáy có độ mịn 3550, 3990 và 4600 cm2/g được sử dụng để thay thế 15% khối lượng 
xi măng. Kết quả ảnh hưởng của độ nghiền mịn của tro đáy đến cường độ nén của xi 
măng được thể hiện trên Bảng 7, 8 và Hình 5,6. Kết quả nghiên cứu cho thấy cường độ 
nén của mẫu đối chứng gần như không thay đổi sau 28 ngày tuổi trong khi cường độ 
nén của các mẫu có chứa 15% tro đáy vẫn tiếp tục tăng lên và tiệm cận với giá trị cường 
độ nén của mẫu đối chứng ở tuổi 91 ngày (Bảng 7 và Hình 5). Khi tăng độ nghiền mịn 
của tro đáy sẽ cải thiện cường độ nén của mẫu xi măng, đặc biệt là ở các tuổi sớm ngày. 
Hình 4. Mức độ ảnh à l tr đá đến cường độ nén của xi măng
lý do độ mịn mang lại, hạt tro đáy đóng vai trò như hất độn mịn, làm đặc chắc cấu trúc. Ngoài ra,
thành phần hạt mịn của tro đáy cũng có thể đóng vai trò như các mầm tinh thể làm thúc đẩy quá trình
thuỷ hoá, đông kết và rắn chắc của hồ xi măng. Vì vậy, với hàm lượng tro đáy được sử dụng hợp lý
(< 10%) làm giảm t ời gian đông kết của xi măng (Bảng 4, Hình 2) cũng hư tăng cường độ của đá
xi măng ở 1 ngày tuổi (Bảng 5, Bảng 6). Khi sử dụng hàm lượng tro đáy lớn hơn 15% thì cường độ
mẫu xi măng ở tuổi 1 ngày chỉ đạt lần lượt là 90.3%, 86.3% và 69.1% so với mẫu đối chứng.
Nhìn chung, cường độ nén của các mẫu xi măng có chứa tro đáy đều thấp hơn cường độ nén của
mẫu đối chứng ở tuổi 3 ngày trở lên. Tỷ lệ thay thế xi măng bằng tro đáy càng lớn thì cường độ nén
của mẫu xi măng càng giảm. Tuy nhiên, mức độ suy giảm cường độ đối với mẫu đối chứng ở các
tuổi dài ngày của các mẫu có hàm lượng tro đáy thay thế trên 15% xi măng được cải thiện rõ rệt. Đặc
biệt, cường độ nén ở tuổi 91 ngày của các mẫu có chứa tro đáy không khác nhau nhiều và đều gần với
cường độ mẫu đối chứng. Điều này cho thấy vai trò cải thiện cường độ nén của tro đáy trong xi măng
hỗn hợp xảy ra ở những tuổi dài ày (Bảng 6, Hình 4). Hoàn toàn có thể chế tạo được xi măng poóc
lăng hỗn hợp PCB 40 với tỷ l tro đáy sử dựng lên đến 30% ở độ mịn khoảng 4000 cm2/g.
3.3. Ảnh hưởng của độ nghiền mịn tro đáy đến cường độ nén của xi măng
Độ mịn của phụ gia khoáng là yếu tố rất quan trọng quyết định vai trò và ảnh hưởng của phụ gia
khoáng đến tính chất của hỗn hợp hồ xi măng và đá xi măng. Về xu hướng ảnh hưởng, độ mịn của
phụ gia khoáng càng cao thì các hiệu ứng về vật lý và hóa học càng rõ ràng và có tác dụng tích cực
đến các tính chất của xi măng poóc lăng hỗn hợp. Tuy nhiên, mức độ nghiền mịn phụ gia khoáng lại
phụ thuộc rất nhiều yếu tố, trong đó yếu tố giá thành là một trong những yếu tố quan trọng nhất.
Để đánh giá ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến các tính chất của xi măng, 03 mẫu tro đáy có
độ mịn 3550, 3990 và 4600 cm2/g được sử dụng để thay thế 15% khối lượng xi măng. Kết quả ảnh
hưởng của độ nghiền mịn của tro đáy đến cường độ nén của xi măng được thể hiện trên Bảng 7, 8
và Hình 5, 6. Kết quả nghiên cứu cho thấy cường độ nén của mẫu đối chứng gần như không thay đổi
sau 28 ngày tuổi trong khi cường độ nén của các mẫu có chứa 15% tro đáy vẫn tiếp tục tăng lên và
tiệm cận với giá trị cường độ nén của mẫu đối chứng ở tuổi 91 ngày (Bảng 7 và Hình 5). Khi tăng độ
nghiền mịn của tro đáy sẽ cải thiện cường độ nén của mẫu xi măng, đặc biệt là ở các tuổi sớm ngày.
Trong khi đó, hiệu ứng cải thiện cường độ nén so với mẫu đối chứng của mẫu có chứa tro đáy có độ
mịn thấp lại phát huy mạnh ở các tuổi dài ngày (Bảng 8 và Hình 6).
74
Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Bảng 7. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng
Ký hiệu
Hàm lượng
tro đáy, %
Cường độ nén ở các ngày tuổi, MPa
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 91 ngày
TD1 0 17,5 34,2 45,7 59,8 60,5
TD3990 15 15,8 29,8 39,9 53,2 58,7
TD3550 15 15,0 28,0 37,2 50,3 58,3
TD4600 15 16,7 31,6 42,3 56,6 59,8
Bảng 8. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đáy đến cường độ nén của xi măng
Ký hiệu
Hàm lượng
tro đáy, %
Mức độ suy giảm cường độ nén ở các ngày tuổi, %
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 91 ngày
TD1 0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
TD3990 15 90,3 87,1 87,3 89,0 97,0
TD3550 15 85,7 81,9 81,4 84,1 96,4
TD4600 15 95,4 92,4 92,6 94,6 98,8
KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG 
8 
Trong khi đó, hiệu ứng cải thiện cường độ nén so với mẫu đối chứng của mẫu có chứa 
tro đáy có độ mịn thấp lại phát huy mạnh ở các tuổi dài ngày (Bảng 8 và Hình 6). 
Bảng 7. Ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến cường độ nén của xi mă 
Ký hiệu 
Hàm lượng 
tro đáy, % 
Cường độ nén ở các ngày tuổi, MPa 
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 91 ngày 
TD1 0 17,5 34,2 45,7 59,8 60,5 
TD3990 15 15,8 29,8 39,9 53,2 58,7 
TD3550 15 15,0 28,0 37,2 50,3 58,3 
TD4600 15 16,7 31,6 42,3 56,6 59,8 
Hình 5. Ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến cường độ nén của xi măng 
Bảng 8. Mức độ ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến cường độ nén của xi măng 
Ký hiệu 
Hàm lượng 
tro đáy, % 
Mức độ suy giảm cường độ nén ở các ngày tuổi, % 
1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày 91 ngày 
TD1 0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 
TD3990 15 90,3 87,1 87,3 89,0 97,0 
TD3550 15 85,7 81,9 81,4 84,1 96,4 
TD4600 15 95,4 92,4 92,6 94,6 98,8 
ình 5. Ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến cường độ nén của xi ăng
3.4. Ảnh hưởng của tro đáy đến hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng
Kết quả xác định hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng có hoặc không có sử dụng tro đáy được
thể hiện trên Bảng 9. Có thể thấy rằng hàm lượng Ca(OH)2 trong mẫu có chứa tro đáy giảm so với mẫu
đối chứng ở tất cả các ngày tuổi thí nghiệm. Tuy nhiên, khi so sánh qui đổi về hàm lượng Ca(OH)2
so với 100% xi măng poóc lăng cho thấy hàm lượng Ca(OH)2 đối với xi măng poóc lăng trong mẫu
có chứa 15% tro đáy vẫn cao hơn so với mẫu đối chứng (Bảng 9). Điều này cho thấy tro đáy đã làm
tăng mức độ thuỷ hoá của clanhke xi măng poóc lăng có thể do các hiệu ứng vật lý như hiệu ứng phân
tán, mầm tinh thể. . . Kết hợp các hiệu ứng điền đầy cũng như tăng mức độ thuỷ hoá của clanke, tro
đáy đã góp phần cải thiện vi cấu trúc và cường độ nén của mẫu xi măng. Tuy nhiên, với kết quả hàm
lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng đến 28 ngày tuổi này vẫn chưa thể khẳng định được vai trò hoạt tính
puzzolanic của tro đáy trong hệ chất kết dính xi măng. Vì vậy, cần nghiên cứu chi tiết hơn khả năng
75
Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựngKÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG 
9 
Hình 6. Mức độ ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến cường độ nén của xi măng 
3.4 Ảnh hưởng của tro đáy đến hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng 
 Kết quả xác định hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng có hoặc không có sử dụng 
tro đáy được thể hiện trên Bảng 9. Có thể thấy rằng hàm lượng Ca(OH)2 trong mẫu có 
chứa tro đáy giảm so với mẫu đối chứng ở tất cả các ngày tuổi thí nghiệm. Tuy nhiên, 
khi so sánh qui đổi về hàm lượng Ca(OH)2 so với 100% xi măng poóc lăng cho thấy 
hàm lượng Ca(OH)2 đối với xi măng poóc lăng trong mẫu có chứa 15% tro đáy vẫn cao 
hơn so với mẫu đối chứng (Bảng 9). Điều này cho thấy tro đáy đã làm tăng mức độ thuỷ 
hoá của clanhke xi măng poóc lăng có thể do các hiệu ứng vật lý như hiệu ứng phân tán, 
mầm tinh thể Kết hợp các hiệu ứng điền đầy cũng như tăng mức độ thuỷ hoá của 
clanke, tro đáy đã góp phần cải thiện vi cấu trúc và cường độ nén của mẫu xi măng. Tuy 
nhiên, với kết quả hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng đến 28 ngày tuổi này vẫn chưa 
thể khẳng định được vai trò hoạt tính puzzolanic của tro đáy trong hệ chất kết dính xi 
măng. Vì vậy, cần nghiên cứu chi tiết hơn khả năng hoạt tính puzzolanic của tro đáy để 
có thể đánh giá chính xác vai trò của tro đáy trong xi măng poóc lăng hỗn hợp, đặc biệt 
trong khoảng thời gian sau 28 ngày tuổi khi cường độ nén của mẫu xi măng có chứa tro 
đáy tăng nhanh. 
Bảng 9. Hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng, % 
Ký hiệu 
Hàm lượng tro 
đáy, % 
3 ngày 7 ngày 28 ngày 
TD1 0 14,67 17,06 17,43 
TD3990 15 
12,78 15,37 15,66 
15,04* 18,08* 18,42* 
 *) Hàm lượng Ca(OH)2 qui đổi về 100% xi măng poóc lăng 
Hình 6. Mức độ ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến cường độ nén của xi măng
hoạt tính puzzolanic của tro đáy để có thể đánh giá chính xác vai trò của tro đáy trong xi măng poóc
lăng hỗn hợp, đặc biệt trong khoảng thời gian sau 28 ngày tuổi khi cường độ nén của mẫu xi măng có
chứa tro đáy tăng nhanh.
Bảng 9. Hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng,
Ký hiệu Hàm lượng tro đáy, % 3 ngày 7 ngày 28 ngày
TD1 0 14,67 17,06 17,43
TD3990 15
12,78 15,37 15,66
15,04∗ 18,08∗ 18,42∗
∗Hàm lượng Ca(OH)2 qui đổi về 100% xi măng poóc lăng
4. Kết luận
Các kết luận có thể được rút ra từ các kết quả nghiên cứu như sau:
1. Có thể sử dụng đến 30% tro đáy có độ mịn tối thiểu 3990 cm2/g, tương đương với độ nghiền
mịn của xi măng poóc lăng để sản xuất được xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB40 hoặc sử dụng
đến 15% tro đáy khi thay thế xi măng để sản xuất được xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB50. Kết
quả nghiên cứu là cơ sở để nhà máy xi măng FiCO triển khai ứng dụng tro đáy nhà máy nhiệt
điện Nhơn Trạch vào sản xuất các sản phẩm xi măng hỗn hợp PCB40 và PCB50.
2. Nhìn chung, khi tăng hàm lượng sử dụng tro đáy trong xi măng PCB thì lượng nước tiêu chuẩn
tăng lên và thời gian đông kết cũng tăng lên nhưng không đáng kể trong khi độ ổn định thể
tích không thay đổi. So với mẫu đối chứng, mẫu có chứa 5-10% tro đáy có lượng nước tiêu
chuẩn không thay đổi nhiều nhưng độ ổn định thể tích được cải thiện hơn và thời gian đông kết
giảm xuống.
3. Khi tăng hàm lượng tro đáy thì cường độ của xi măng so với mẫu đối chứng ở các tuổi sớm càng
giảm nhưng ở tuổi muộn (91 ngày) thì mức độ suy giảm này không đáng kể. Đặc biệt đối với
mẫu chứa 5-10% tro đáy thì cường độ ở tuổi 1 ngày cao hơn so với mẫu đối chứng. Khi tăng độ
mịn của tro đáy thì cường độ của xi măng poóc lăng hỗn hợp tăng lên. Tuy nhiên ở các tuổi dài
ngày (91 ngày) thì sự ảnh hưởng của độ mịn tro đáy đến cường độ đá xi măng là không nhiều.
76
Ân, V. V. T., Nguyên, H. N. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
4. Kết quả của sự phát triển cường độ và hàm lượng Ca(OH)2 của mẫu xi măng chứa tro đáy cho
thấy hiệu ứng puzzolanic của tro đáy trong đá xi măng ở tuổi sớm hơn 28 ngày là chưa rõ ràng.
Khi có mặt của tro đáy, mức độ thủy hóa của clanhke xi măng tăng lên rõ rệt ở các tuổi 3, 7 và
28 ngày.
Tài liệu tham khảo
[1] Barnes, I., Sear, L. (2004). Ash utilization from coal based power plants. Report No Coal R274 DTI/Pub.
URN 04/1915. The Department of Trade and Industry - England.
[2] Qiao, X. C., Tyrer, M., Poon, C. S., Cheeseman, C. R. (2008). Novel cementitious materials produced
from incinerator bottom ash. Resources, Conservation and Recycling, 52(3):496–510.
[3] Lynn, C. J., Dhir Obe, R. K., Ghataora, G. S. (2016). Municipal incinerated bottom ash characteristics
and potential for use as aggregate in concrete. Construction and Building Materials, 127:504–517.
[4] Cheng, A. (2012). Effect of incinerator bottom ash properties on mechanical and pore size of blended
cement mortars. Materials & Design, 36:859–864.
[5] Oruji, S., Brake, N. A., Nalluri, L., Guduru, R. K. (2017). Strength activity and microstructure of blended
ultra-fine coal bottom ash-cement mortar. Construction and Building Materials, 153:317–326.
[6] Kiattikomol, K., Jaturapitakkul, C., Songpiriyakij, S., Chutubtim, S. (2001). A study of ground coarse
fly ashes with different finenesses from various sources as pozzolanic materials. Cement and Concrete
Composites, 23(4-5):335–343.
[7] Chindaprasirt, P., Homwuttiwong, S., Sirivivatnanon, V. (2004). Influence of fly ash fineness on strength,
drying shrinkage and sulfate resistance of blended cement mortar. Cement and Concrete Research, 34(7):
1087–1092.
[8] Felekog˘lu, B., Tu¨rkel, S., Kalyoncu, H. (2009). Optimization of fineness to maximize the strength activity
of high-calcium ground fly ash–Portland cement composites. Construction and Building Materials, 23
(5):2053–2061.
[9] TCVN 7024:2013 (2013). Clanhke xi măng poóc lăng. Hà Nội.
[10] TCVN 9807:2013 (2013). Thạch cao dùng để sản xuất xi măng. Hà Nội.
[11] TCVN 6017:2015 (2015). Xi măng - phương pháp xác định thời gian đông kết và độ ổn định thể tích.
Hà Nội.
[12] TCVN 6016:2011 (2011). Xi măng - phương pháp thử - xác định cường độ. Hà Nội.
[13] TCVN 4030:2003 (2003). Xi măng - phương pháp xác định độ mịn. Hà Nội.
77