Chất kết dính thạch cao hỗn hợp cường độ cao, bền nước trên cơ sở thạch cao FGD-xi măng poóc lăng và mê ta cao lanh
Email:
kientt@huce.edu.vn
Từ khóa:
CKD thạch cao, Mê ta cao lanh - MK, Thạch cao cường độ cao, Thạch cao chịu nước, Thạch cao FGD.
Tóm tắt
Việc tận dụng các nguồn phế thải công nghiệp (PTCN) để sản xuất các loại sản phẩm vật liệu xây dựng không những giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh do tồn chứa PTCN, mà còn góp phần tiết kiệm tài nguyên và phát triển bền vững trong ngành công nghiệp xây dựng. Nghiên cứu này nhằm phát triển loại chất kết dính thạch cao hỗn hợp (CKD) hai và ba thành phần trên cơ sở tận dụng phế thải thạch cao từ quá trình khử khí thải chứa lưu huỳnh trong các nhà máy nhiệt điện (phế thải thạch cao Flue Gas Desulfurization- FGD). Từ 16 cấp phối CKD với các tỷ lệ thạch cao FGD thay đổi từ 50-80%, xi măng từ 20-50% và MK từ 0-15%, nghiên cứu đã lựa chọn được các cấp phối hợp lý đảm bảo đồng thời các yêu cầu về thời gian đông kết, cường độ nén cao (≥30 MPa) và có khả năng bền nước tốt. Nghiên cứu cũng phân tích sự hình thành các sản phẩm thủy hóa, thành phần khoáng và hình thái vi cấu trúc của hệ CKD hai và ba thành phần bằng các phương pháp phân tích nhiệt vi sai (TG-DTA), nhiễu xạ tia X (XRD) và kính hiển vi điện tử quét (SEM). So với CKD thạch cao tự nhiên, cả hai hỗn hợp CKD hai hoặc ba thành phần gồm thạch cao FGD, xi măng poóc lăng và mê ta cao lanh đều cho thấy khả năng chịu nước tốt. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển vật liệu CKD mới, có tính bền vững cao, khả năng ứng dụng trong nhiều dạng kết cấu sản phẩm công trình xây dựng, đồng thời thân thiện với môi trường.Tài liệu tham khảo
[1]. S. Liu, W. Liu, F. Jiao, W. Qin, C. Yang, Production and resource utilization of flue gas desulfurized gypsum in China - A review, Environ. Pollut., 288 (2021) 117799. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117799.
[2]. Thủ tướng chính phủ, Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/03/2016 của Thủ tướng Chính phủ về Phê duyệt Đề án Điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020 có xét đến năm 2030, Thủ tướng chính phủ, 2016.
[3]. Bộ Xây dựng, Báo cáo tổng kết thực hiện Quyết định số 452/QĐ-TTg ngày 12/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ, Bộ Xây dựng, 2020.
[4]. B. Wang, Z. Pan, Z. Du, H. Cheng, F. Cheng, Effect of impure components in flue gas desulfurization (FGD) gypsum on the generation of polymorph CaCO3 during carbonation reaction, J. Hazard. Mater., 369 (2019) 236–243. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.02.002.
[5]. N.H. Koralegedara, P. X. Pinto, D. D. Dionysiou, S. R. Al-Abed, Recent advances in flue gas desulfurization gypsum processes and applications – A review, J. Environ. Manage., 251 (2019) 109572. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.109572.
[6]. S. Wansom, P. Chintasongkro, W. Srijampan, Water resistant blended cements containing flue-gas desulfurization gypsum, Portland cement and fly ash for structural applications, Cem. Concr. Compos., 103 (2019) 134–148. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.04.033.
[7]. Y. Zhang, F. Pan, R. Wu, Study on the performance of FGD gypsum-metakaolin-cement composite cementitious system, Constr. Build. Mater., 128 (2016) 1–11. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.09.134.
[8]. M. Pang, Z. Sun, H. Huang, Compressive Strength and Durability of FGD Gypsum-Based Mortars Blended with Ground Granulated Blast Furnace Slag, Mater., 13 (2020) 3383. https://doi.org/10.3390/ma13153383.
[9]. M. Hua, B. Wang, L. Chen, Y. Wang, V.M. Quynh, B. He, X. Li, Verification of lime and water glass stabilized FGD gypsum as road sub-base, Fuel, 89 (2010) 1812–1817. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.11.029.
[10]. J. Li, X. Zhuang, C. Leiva, A. Cornejo, O. Font, X. Querol, N. Moeno, C. Arenas, C. Fernández-Pereira, Potential utilization of FGD gypsum and fly ash from a Chinese power plant for manufacturing fire-resistant panels, Constr. Build. Mater., 95 (2020) 910–921. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.183.
[11]. Y. Zhou, L. Xie, D. Kong, D. Peng, T. Zheng, Research on optimizing performance of desulfurization-gypsum-based composite cementitious materials based on response surface method, Constr. Build. Mater., 341 (2022) 127874. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127874.
[12]. S. Jian, X. Yang, W. Gao, B. Li, X. Gao, W. Huang, H. Tan, Y. Lei, Study on performance and function mechanisms of whisker modified flue gas desulfurization (FGD) gypsum, Constr. Build. Mater., 301 (2021) 124341. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124341.
[13]. R.X. Magallanes-Rivera, J.I. Escalante-García, Hemihydrate or waste anhydrite in composite binders with blast-furnace slag: Hydration products, microstructures and dimensional stability, Constr. Build. Mater., 71 (2014) 317–326. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.08.054.
[14]. M. A. Raja, S. J. Sujatha, A. Yadav, and M. Sophia, Design of an eco-friendly composite gypsum binder using different mineral admixtures, Mater. Today Proc., 62 (2022) 5519–5525. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.329.
[15]. N. Chernyshova, V. Lesovik, R. Fediuk, and R. Timokhin, Enhancement of fresh properties and performances of the eco-friendly gypsum-cement composite (EGCC), Constr. Build. Mater., 260 (2020) 120462,. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120462.
[16]. L. Yang, M. Jing, L. Lu, X. Zhu, P. Zhao, M. Chen, L. Li, J. Liu, Effects of modified materials prepared from wastes on the performance of flue gas desulfurization gypsum-based composite wall materials, Constr. Build. Mater., 257 (2020) 119519. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119519.
[17]. B. O. Rourke, C. Mcnally, M. G. Richardson, Development of calcium sulfate – ggbs – Portland cement binders, Constr. Build. Mater., 23 (2009) 340–346. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2007.11.016.
[18]. Tống Tôn Kiên, Trần Đức Trung, Nguyễn Văn Phong, Nghiên cứu chế tạo chất kết dính thạch cao hỗn hợp bền nước từ phế thải thạch cao FGD của nhà máy nhiệt điện, Tạp chí Xây dựng, 5 (2023) 70–75.
[19]. TCVN 2682: 2020, Xi măng poóc lăng, Tiêu chuẩn Quốc gia Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ, 2020.
[20]. TCVN 6882:2016, Phụ gia khoáng cho xi măng, Tiêu chuẩn Quốc gia Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ, 2016.
[21]. TCVN 8654: 2011, Thạch cao và sản phẩm thạch cao - phương pháp xác định hàm lượng nước liên kết và hàm lượng sunfua trioxit tổng số, Tiêu chuẩn Quốc gia Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ, 2011.
[22]. Vũ Đình Đấu, Bùi Danh Đại, Giáo trình công nghệ chất kết dính vô cơ, 275, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2006.
[23]. EN 13279-1:2008, Gypsum binders and gypsum plasters – Part 1 Definitions and Requirements, 24 pages, European Standard, 2008.
[24]. H.N. Nguyen, K. T. Tong, S. Lee, A. Karamanli, T. P. Vo, Prediction compressive strength of cement-based mortar containing metakaolin using explainable Categorical Gradient Boosting model, Eng. Struct., 269 (2022) 114768. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114768.
[25]. Chu Mạnh Quân, Trịnh Quang Minh, Vũ Quốc Vương, Nghiên cứu sử dụng meta cao lanh Việt Nam để thay thế một phần xi măng trong sản xuất bê tông, Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường, 45 (2014).
[26]. EN 13279-2:2014, Gypsum binders and gypsum plasters – Part 2 Test methods, 28 pages, European Standard, 2014.
[27]. J. Li, J. Cao, Q. Ren, Y. Ding, H. Zhu, C. Xiong, R. Chen, Effect of nano-silica and silicone oil paraffin emulsion composite waterproofing agent on the water resistance of flue gas desulfurization gypsum, Constr. Build. Mater., 287 (2021) 123055. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123055.
[28]. N. R. Joshi, A. Matsumoto, S. Asamoto, T. Miura, Y. Kawabata, Investigation of the mechanical behaviour of concrete with severe delayed ettringite formation expansion focusing on internal damage propagation under various compressive loading patterns, Cem. Concr. Compos., 128 (2022) 104433. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104433.
[29]. A. Paul, M. Rashidi, J.Y. Kim, L. J. Jacobs, K. E. Kurtis, The impact of sulfate- and sulfide-bearing sand on delayed ettringite formation, Cem. Concr. Compos., 125 (2022) 104323. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104323
[30]. Y. Kocak, Effects of metakaolin on the hydration development of Portland–composite cement,” J. Build. Eng., 31 (2020) 101419. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101419.
[31]. Z. F-qing, L. Hong-jie, H. Li-xia, L. Qian, Water resistant block from desulfurization gypsum, Constr. Build. Mater., 27 (2012) 531–533. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.07.011.
[2]. Thủ tướng chính phủ, Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/03/2016 của Thủ tướng Chính phủ về Phê duyệt Đề án Điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020 có xét đến năm 2030, Thủ tướng chính phủ, 2016.
[3]. Bộ Xây dựng, Báo cáo tổng kết thực hiện Quyết định số 452/QĐ-TTg ngày 12/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ, Bộ Xây dựng, 2020.
[4]. B. Wang, Z. Pan, Z. Du, H. Cheng, F. Cheng, Effect of impure components in flue gas desulfurization (FGD) gypsum on the generation of polymorph CaCO3 during carbonation reaction, J. Hazard. Mater., 369 (2019) 236–243. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.02.002.
[5]. N.H. Koralegedara, P. X. Pinto, D. D. Dionysiou, S. R. Al-Abed, Recent advances in flue gas desulfurization gypsum processes and applications – A review, J. Environ. Manage., 251 (2019) 109572. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.109572.
[6]. S. Wansom, P. Chintasongkro, W. Srijampan, Water resistant blended cements containing flue-gas desulfurization gypsum, Portland cement and fly ash for structural applications, Cem. Concr. Compos., 103 (2019) 134–148. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.04.033.
[7]. Y. Zhang, F. Pan, R. Wu, Study on the performance of FGD gypsum-metakaolin-cement composite cementitious system, Constr. Build. Mater., 128 (2016) 1–11. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.09.134.
[8]. M. Pang, Z. Sun, H. Huang, Compressive Strength and Durability of FGD Gypsum-Based Mortars Blended with Ground Granulated Blast Furnace Slag, Mater., 13 (2020) 3383. https://doi.org/10.3390/ma13153383.
[9]. M. Hua, B. Wang, L. Chen, Y. Wang, V.M. Quynh, B. He, X. Li, Verification of lime and water glass stabilized FGD gypsum as road sub-base, Fuel, 89 (2010) 1812–1817. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.11.029.
[10]. J. Li, X. Zhuang, C. Leiva, A. Cornejo, O. Font, X. Querol, N. Moeno, C. Arenas, C. Fernández-Pereira, Potential utilization of FGD gypsum and fly ash from a Chinese power plant for manufacturing fire-resistant panels, Constr. Build. Mater., 95 (2020) 910–921. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.183.
[11]. Y. Zhou, L. Xie, D. Kong, D. Peng, T. Zheng, Research on optimizing performance of desulfurization-gypsum-based composite cementitious materials based on response surface method, Constr. Build. Mater., 341 (2022) 127874. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127874.
[12]. S. Jian, X. Yang, W. Gao, B. Li, X. Gao, W. Huang, H. Tan, Y. Lei, Study on performance and function mechanisms of whisker modified flue gas desulfurization (FGD) gypsum, Constr. Build. Mater., 301 (2021) 124341. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124341.
[13]. R.X. Magallanes-Rivera, J.I. Escalante-García, Hemihydrate or waste anhydrite in composite binders with blast-furnace slag: Hydration products, microstructures and dimensional stability, Constr. Build. Mater., 71 (2014) 317–326. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.08.054.
[14]. M. A. Raja, S. J. Sujatha, A. Yadav, and M. Sophia, Design of an eco-friendly composite gypsum binder using different mineral admixtures, Mater. Today Proc., 62 (2022) 5519–5525. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.329.
[15]. N. Chernyshova, V. Lesovik, R. Fediuk, and R. Timokhin, Enhancement of fresh properties and performances of the eco-friendly gypsum-cement composite (EGCC), Constr. Build. Mater., 260 (2020) 120462,. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120462.
[16]. L. Yang, M. Jing, L. Lu, X. Zhu, P. Zhao, M. Chen, L. Li, J. Liu, Effects of modified materials prepared from wastes on the performance of flue gas desulfurization gypsum-based composite wall materials, Constr. Build. Mater., 257 (2020) 119519. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119519.
[17]. B. O. Rourke, C. Mcnally, M. G. Richardson, Development of calcium sulfate – ggbs – Portland cement binders, Constr. Build. Mater., 23 (2009) 340–346. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2007.11.016.
[18]. Tống Tôn Kiên, Trần Đức Trung, Nguyễn Văn Phong, Nghiên cứu chế tạo chất kết dính thạch cao hỗn hợp bền nước từ phế thải thạch cao FGD của nhà máy nhiệt điện, Tạp chí Xây dựng, 5 (2023) 70–75.
[19]. TCVN 2682: 2020, Xi măng poóc lăng, Tiêu chuẩn Quốc gia Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ, 2020.
[20]. TCVN 6882:2016, Phụ gia khoáng cho xi măng, Tiêu chuẩn Quốc gia Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ, 2016.
[21]. TCVN 8654: 2011, Thạch cao và sản phẩm thạch cao - phương pháp xác định hàm lượng nước liên kết và hàm lượng sunfua trioxit tổng số, Tiêu chuẩn Quốc gia Việt Nam, Bộ Khoa học và Công nghệ, 2011.
[22]. Vũ Đình Đấu, Bùi Danh Đại, Giáo trình công nghệ chất kết dính vô cơ, 275, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2006.
[23]. EN 13279-1:2008, Gypsum binders and gypsum plasters – Part 1 Definitions and Requirements, 24 pages, European Standard, 2008.
[24]. H.N. Nguyen, K. T. Tong, S. Lee, A. Karamanli, T. P. Vo, Prediction compressive strength of cement-based mortar containing metakaolin using explainable Categorical Gradient Boosting model, Eng. Struct., 269 (2022) 114768. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114768.
[25]. Chu Mạnh Quân, Trịnh Quang Minh, Vũ Quốc Vương, Nghiên cứu sử dụng meta cao lanh Việt Nam để thay thế một phần xi măng trong sản xuất bê tông, Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường, 45 (2014).
[26]. EN 13279-2:2014, Gypsum binders and gypsum plasters – Part 2 Test methods, 28 pages, European Standard, 2014.
[27]. J. Li, J. Cao, Q. Ren, Y. Ding, H. Zhu, C. Xiong, R. Chen, Effect of nano-silica and silicone oil paraffin emulsion composite waterproofing agent on the water resistance of flue gas desulfurization gypsum, Constr. Build. Mater., 287 (2021) 123055. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123055.
[28]. N. R. Joshi, A. Matsumoto, S. Asamoto, T. Miura, Y. Kawabata, Investigation of the mechanical behaviour of concrete with severe delayed ettringite formation expansion focusing on internal damage propagation under various compressive loading patterns, Cem. Concr. Compos., 128 (2022) 104433. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104433.
[29]. A. Paul, M. Rashidi, J.Y. Kim, L. J. Jacobs, K. E. Kurtis, The impact of sulfate- and sulfide-bearing sand on delayed ettringite formation, Cem. Concr. Compos., 125 (2022) 104323. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104323
[30]. Y. Kocak, Effects of metakaolin on the hydration development of Portland–composite cement,” J. Build. Eng., 31 (2020) 101419. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101419.
[31]. Z. F-qing, L. Hong-jie, H. Li-xia, L. Qian, Water resistant block from desulfurization gypsum, Constr. Build. Mater., 27 (2012) 531–533. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.07.011.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
11/05/2023
Nhận bài sửa
11/06/2023
Chấp nhận đăng
14/06/2023
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Tống Tôn, K., & Trần Đức, T. (1). Chất kết dính thạch cao hỗn hợp cường độ cao, bền nước trên cơ sở thạch cao FGD-xi măng poóc lăng và mê ta cao lanh . Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 74(5), 627-643. https://doi.org/10.47869/tcsj.74.5.6
Số lần xem tóm tắt
130
Số lần xem bài báo
86
