Bài giảng Ứng dụng tro bay (fly ash), xỉ sắt (slag) trong công nghiệp bêtông - Bùi Lê Anh Tuấn

Ứng dụng tro bay (fly ash) trong công 
nghiệp bêtông. 
Ứng dụng xỉ sắt (slag) trong công 
nghiệp bêtông. 
TS. Buøi Leâ Anh Tuaán 
Boä moân Kyõ thuaät Xaây döïng 
Khoa Coâng ngheä 
Ñaïi hoïc Caàn Thô 
blatuan@ctu.edu.vn 
2014.06.09 
Professor Chao-Lung Hwang 
 Ph.D., University of Illinois at Urbana-
Champaign(UIUC), U.S.A. 
 Professor and Chair, Department of 
Construction Engineering, National 
Taiwan University of Science and 
Technology, Taiwan, R.O.C. 
 Director of SUS-CON Research Center 
 Curriculum Vitae 
Construction Material 
Research Laboratory 
2 
 Research areas: 
Green Concrete, Concrete Science and 
Technology, High Performance Concrete, 
Lightweight Material R&D, Lightweight 
Concrete, Heavy weight Concrete, 
Engineering Material Science, Construction 
Technology, New Construction Method, 
Construction Automation. 
Nội dung chính 
Vật liệu Pozzolan 
 Tro bay 
 Xỉ sắt 
 Bê tông bền vững 
 Một số công trình có sử dụng tro bay ở Đài Loan 
Khí thải carbon (CO2) từ quá trình sản xuất 
xi măng 
Group Example 
Vật liệu có tính xi măng thứ hai 
(Secondary cementitious materials) 
Fly ash, Slag, Silica fume, Metakaolin 
Municipal solid waste incinerator ash 
Chất kết dính không xi măng 
(Non-Portland cement binders) 
Calcium sulfate based cement 
Calcium sulfoaluminate cements 
Magnesite based cement 
Magnesium phosphate cement 
Geopolymer 
Bê tông ít xi măng (Low cement concrete) Lean mix concrete 
Bê tông cường độ siêu cao (Ultra high 
strength concrete) 
Fibre reinforced superplasticised silica fume concrete 
Những thay đổi trong quá trình sản xuất 
xi măng (Changes in Portland cement 
manufacture) 
Oxygen enrichment of kiln atmosphere to enhance 
burning 
Belite cements 
Alinite and Fluoralinite cement 
Portland limestone cement 
Những loại chất kết dính thay thế (Alternative 
binder types) 
Bituminous based materials 
Thu carbon (Carbon capture) 
Sequestering carbon from the kiln 
Capturing carbon in the concrete, eg hemp 
7 phương pháp đang được thực hiện hoặc đang được phát triển trên thế 
giới trong công nghiệp xi măng và bê tông để cải thiện hiệu quả sản suất và 
tăng tính bền vững của bê tông 
Bê tông bền vững 
(Sustainable concrete) 
Materials Process Health Long life 
Traditional concrete 
High-performance concrete 
Self-consolidating concrete 
Sustainable concrete 
Workability 
Safety 
Economy 
Durability 
Ecology 
Safety 
Economy 
Durability 
Workability 
Safety 
Economy Durability 
Vật liệu pozzolan 
 SiO 
CaO Al2O3 
O 
2 
Silica Fume 
(Muội silic) 
Rice Husk Ash 
(Tro trấu) 
Fly Ash 
(Tro bay) 
Slag 
(xỉ thép) 
Cement 
SiO2-CaO-Al2O3 Tertiary diagram 
Puzzolan là loại vật liệu này đã được người Ý sử dụng trong ngành xây dựng 
trong thời kỳ La Mã cổ đại tại vùng Puzuoli ở Italia. Pozzolan là một vật liệu 
mà khi kết hợp với canxi hiđroxit thì tạo thành hợp chất có tính chất xi măng. 
Phản ứng pozzolan 
(Pozzolanic reaction) 
Vật liệu pozzolan 
Dicalcium Silicate/
Tricalcium Silicate 
C2S/C3S
+
Water
H
Calcium Silicate 
Hydrate
C-S-H
+
Calcium 
Hydroxide
CH
Portland cement only
Additionally, for Portland 
cement with pozzolan
Silicate
(inc. Rice husk ash) 
S
+
Calcium 
Hydroxide
CH
Calcium Silicate 
Hydrate
C-S-H
Tác dụng hóa học 
Chemical Effect 
(Pozzolanic Rxn) 
Tác dụng vật lý 
Physical Effects 
(Pore Filling) 
Application 
Pozzolans 
Fly Ash 
Slag 
Silica Fume 
Pozzolans 



 



H-S/A-C
H-S/A-N
H-S/A-K
 H 
CH
NH
KH
 S/A 
Hai tác dụng chính của vật liệu pozzolan 
(Two major effects of pozzolanic materials) 
Vật liệu pozzolan 
Tro bay 
• Tro bay là một loại bụi được thu tại bộ phận 
khí thải của ngành năng lượng từ quá trình đốt 
cháy than. 
• Tro bay là một loại 
puzzolan bao gồm 
SiO2, Al2O3, Fe2O3, 
là những tinh cầu tròn, 
siêu mịn, được cấu 
thành từ các hạt silic, 
• có cỡ hạt trung bình 9 
- 25μm. 
Phân loại Tro bay 
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%. 
Tro bay 
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. 
Một số phương pháp sản xuất 
tro bay 
TUYỂN NỔI 
TÁCH TĨNH 
ĐIỆN 
PHÂN LY 
BẰNG LY TÂM 
ĐỐT 
CAC BON 
TRO BAY 
Ứng dụng của tro bay 
Tro bay 
Sản xuất 
vật liệu 
xây dựng 
Sản xuất 
xi măng 
Xây dựng 
dân dụng, 
xây dựng 
công nghiệp 
Xây dựng 
đường ô tô 
và sân bay 
Ứng dụng của tro bay trong 
công nghiệp bê tông 
1 
2 
3 
5 
6 
4 
Bê tông 
chống xâm 
thực ăn mòn 
của nước biển 
Phụ gia cho 
sản xuất xi 
măng 
Phụ gia cho bê 
tông đầm lăn 
Bê tông chất 
lượng cao 
Bê tông bền 
sun fát 
Nguyên liệu sản xuất vật liệu không nung 
(gạch block nhẹ, Panel, tấm vách tường, tấm 
trần, sàn, vật liệu chống cháy, cách âm) 
Giảm tỷ lệ nước/xi 
măng nên giảm 
được hiện tượng 
co ngót bê tông. 
Tăng tính bám dính 
giữa các lớp đổ bê 
tông do tác dụng làm 
chậm đông kết của xi 
măng khi sử dụng tro 
bay; 
Làm vữa và bê tông 
bám dính tốt hơn 
với cốt thép và cải 
thiện điều kiện hoàn 
thiện bề mặt; 
Làm tăng cường độ 
ở tuổi muộn, giảm 
giá thành, tăng khả 
năng chống thấm, 
chống ăn mòn Cl-, 
tăng độ bền 
sunphát; 
Làm giảm thoát 
nhiệt khi thuỷ hóa xi 
măng, rất hiệu quả 
khi thi công bê tông 
khối lớn, giảm phản 
ứng kiềm – silic 
Tính năng của tro bay trong 
công nghiệp bê tông 
Tro bay ở Việt Nam 
Tro bay-Phả Lại 
Nhà máy sản xuất tro bay tại 
nhà máy nhiệt điện 
Phả Lại – Việt Nam 
Hồ chất thải tro xỉ khổng lồ phía 
sau nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2, 
hiện đã sâu đến 60-70 mét. 
Một số công trình tiêu biểu 
Hiện nay, một số công ty đang sử dụng tro bay: 
 - Nhà máy xi măng: Xi măng Holcim, xi măng Chinfon 
 - Trạm bê tông tươi như: Bê Tông LaFarge, Bê tông Kim Long, 
Bê tông Uni-Estern, Bê tông RDC, Bê Tông Hồng Hà, Bê 
Tông Trà My 
 - Công trình sử dụng tro bay tiêu biểu như: Công Trình đập Tân 
Giang ở Ninh Thuận, Công trình đập thủy lợi Định Bình ở 
Tỉnh Bình Định, Công trình thủy Điện Dak Drinh tại Quảng 
Nam, Công trình đập Nước Trong Tại Quảng Ngãi, Công trình 
nhiệt điện Vĩnh Tân 2 tại Bình thuận 
Một số công trình tiêu biểu 
• Xi măng Holcim 
• Xi măng Chinfon 
•  
• Bê Tông LaFarge 
• Bê tông Kim Long 
• Bê Tông Trà My 
•  
• Công Trình đập Tân Giang 
ở Ninh Thuận 
• Công trình đập thủy lợi 
Định Bình ở Tỉnh Bình 
Định 
• Công trình nhiệt điện Vĩnh 
Tân 2 tại Bình thuận. 
•  
Nhà máy xi măng 
Trạm bê tông tươi 
Công trình sử dụng tro bay 
tiêu biểu 
Xỉ (Slag) 
• Xỉ là một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp sản 
xuất sắt . Quặng sắt, than cốc và đá vôi được đưa 
vào lò và xỉ nóng chảy, kết quả nổi trên sắt nóng 
chảy ở nhiệt độ 1500oC về đến 1600oC. 
• Sau khi sắt nóng chảy được đưa ra khỏi lò, xỉ nóng 
chảy còn lại, trong đó bao gồm chủ yếu là dư lượng 
silic và nhôm. 
• Xỉ nóng chảy có một thành phần của khoảng 30% 
đến 40% SiO2 và khoảng 40% CaO, mà gần với 
thành phần hóa học của xi măng Portland. 
Phân loại xỉ 
1. Xỉ lò cao BFS (blast furnace slag). 
Xỉ BFS có thể được sử dụng trong các ứng dụng để thay thế các vật 
liệu đã khai thác từ vật liệu truyền thống. 
2. Xỉ Hạt Lò Cao GBFS (Granulated Blast Furnace Slag) 
Phân loại xỉ 
3. Xỉ GGBFS. 
GGBFS được hình thành khi hạt xỉ (GBFS) được tiếp tục xử lý hoặc 
sử dụng công nghệ clinker xi măng nghiền thông thường. 
Ứng dụng: Xỉ GGBFS thường được sử dụng trong kích hoạt vật liệu 
dạng hạt và vỉa hè như một loại vật liệu xi măng trong sản xuất bê 
tông. 
Tính chất của GGBFS 
Portland Cement Xỉ GGBS Bột 
Tính chất hóa học của Xỉ sắt 
 SiO 
CaO Al2O3 
O 
2 
Silica Fume 
(Muội silic) 
Rice Husk Ash 
(Tro trấu) 
Fly Ash 
(Tro bay) 
Slag 
(xỉ thép) 
Cement 
SiO2-CaO-Al2O3 Tertiary diagram 
• Các thành phần cơ bản của xỉ 
GGBS thường bao gồm CaO 
(30% - 48 %) , MgO (28% - 
45% ) , Al2O3 ( 5% - 18% ) và 
SiO2 (1 % - 18% ), trong đó có 
thành phần giống như của Xi 
măng Portland. Các thành phần 
phụ khác bao gồm Fe2O3, MnO 
,TiO2 và SO3 cũng có mặt trong 
xỉ GGBS. 
Ứng dụng của xỉ sắt 
Xỉ GGBS được sử dụng để làm cho 
kết cấu bê tông bền, kết hợp với xi 
măng portland bình thường hoặc vật 
liệu khác pozzolanic. 
Sử dụng GGBS làm giảm đáng kể 
nguy cơ thiệt hại do phản ứng kiềm 
– silic (ASR). 
giảm nguy cơ ăn mòn cốt thép và 
cung cấp sức đề kháng cao hơn 
để tấn công của sulfate và các 
hóa chất khác. 
Cung cấp sức đề kháng cao hơn 
để clorua xâm nhập. 
Ứng dụng của xỉ sắt 
• GGBS được sử dụng trong xây dựng mục đích 
chung: chẳng hạn như (trái sang phải) bức 
tường cho các tòa nhà dân cư, vỉa hè, tháp cao 
tầng, và đập. 
Ảnh hưởng của xỉ đến độ bền 
của bê tông 
1 2 3 
 Xỉ GGBS có thể cải 
thiện độ bền kết cấu 
bê tông bằng cách 
giảm tính thấm nước. 
 Tăng sức đề kháng 
ăn mòn và tăng sức 
đề kháng sulfat 
 Kéo dài tuổi thọ của 
các cấu trúc và giảm 
chi phí bảo dưỡng 
tổng thể. 
Giảm tính thấm nước 
• Xỉ GGBS trong bê tông có thể cải thiện độ 
bền. GGBS bê tông thường có độ thẩm thấu 
thấp dẫn đến giảm thâm nhập clorua, tăng 
sức đề kháng đối với sulphate và silica phản 
ứng kiềm so với bê tông xi măng Portland. 
• Theo một số nghiện cứu: tỷ lệ ăn mòn của 
thép trong bê tông bị nứt sẽ được giảm đáng 
kể ít nhất là 40% khi sử dụng GGBS so sánh 
với bê tông xi măng Portland. 
Tăng sức đề kháng ăn mòn và tăng sức 
đề kháng sulfat 
Kéo dài tuổi thọ của các cấu trúc 
và giảm chi phí bảo dưỡng tổng thể 
• Trong quá trình thủy hóa của các khoáng trong clinker 
thường sinh ra một lượng nhiệt , được gọi là nhiệt 
thủy hóa, lượng nhiệt này phụ thuộc chủ yếu vào hàm 
lượng khoáng C3S và C3A. Xi măng xỉ có ưu điểm 
trong việc hạn chế nhiệt thủy hóa do giảm hàm lượng 
các khoáng clinker trong xi măng, nhiệt thủy hóa trong 
xi măng tỷ lệ nghịch với hàm lượng xỉ thay thế xi 
măng. 
• Chính nhờ ưu điểm này mà nhiều nước đã sử dụng xỉ 
để sản xuất xi măng ít tỏa nhiệt sử dụng cho các công 
trình bê tông khối lớn. 
Thiết kế bê tông bền vững 
(Sustainable concrete design) 
Durability 
Durability 
Economy 
Ecology 
Safety 
Safety 
Safety 
Economy 
Workability 
Workability 
Traditional concrete High-performance concrete 
Self-consolidating concrete 
Sustainable concrete 
Mục tiêu (Objectives)（1/5） 
Green Design : 
1. Sử dụng ít xi măng (Use less 
cement) 
2. Sử dụng vật liệu pozzolan 
(Use pozzolanic 
 material) 
3. Tái sử dụng bê tông 
(Recycle concrete) 
4. Cải thiện tuổi thọ bê tông 
(Improve concrete Life) 
5. Phát triển công nghệ mới 
(Development 
 new technology) 
CO2 carbohydrate become 
Mục tiêu (Objectives)（2/5） 
Sản xuất 1 tấn xi măng sẽ tăng 0.7-1 tấn CO2 
(The manufacture of one ton of Portland cement will increase 0.7- 1 
ton CO2.) 
（1）Environmental Friendly- All waste materials 
(Thân thiện môi trường-sử dụng vật liệu phế thải) 
Mục tiêu (Objectives)（3/5） 
Materials Process Health Long life 
 Cement for Concrete is just like Meat for Mankind to achieve 
Health and Long Life! 
（2）Healthy Concrete – No Crack! 
(Bê tông khỏe!- No nứt) 
Mục tiêu (Objectives)（4/5） 
 The Effect of Paste Content on Plastic Shrinkage Crack and 
Durability. 
Improper Curing 
Cement 
Paste 
Ambient 
Condition 
Leaching 
Efflorescence 
Inferior 
Factor 
Acceleration 
Corrosion 
Fresh Stage Harden Stage 
Durability 
Wind 
Temperature 
Evaporation 
（3）Durable Concrete - Sustainable 
Mục tiêu (Objectives)（5/5） 
（4）User Friendly From 0 to 270 mm slump just as desired. 
Aggregate Aggregate 
Aggregate 
Binder 
(Paste or Mortar) Coating thickness 
 (t) 
 Vp=Vv+S × t 
Void＝Vv 
• DMDA is the durability design concept to achieve 
 minimum water and cement content by applying fly ash 
 to fill the void between aggregates and cement paste to 
 attain “the least void”. 
Densified mixture design method 
(Phương pháp thiết kế lèn chặt) 
Aggregate 
Filling with Sand 
Filling with Fly ash 
Sand 
Fly ash 
1750
1770
1790
1810
1830
1850
35 40 45 50 55 60 65
UW=1829 (kg/m 3^)
U
n
it
 W
ei
g
h
t 
(k
g
/m
3
) 
Sand/(Sand+Aggregate) (%) 
1950
2000
2050
2100
2150
5 10 15 20 25
UW=2123 (kg/m 3^)
U
n
it
 W
ei
g
h
t 
(k
g
/m
3
) 
Fly ash/(Fly ash+Sand+Aggregate) (%) 
Densified mixture design method 
Một số ứng dụng của bê tông 
bền vững ở Đài Loan 
(Applications of sustainable 
concrete) 
Landmark of Southern Taiwan- 
Kaohsiung T&C Tower 
T&C Tower 
85 stories, height 368 M 
Steel box filled in HPC, 
B2F→60F 
56D Designed strength fc’= 
8000 psi (55 Mpa) 
Slump= 250±20mm 
Using w/b instead of w/c 
 101 stories, height 508 M. 
 Steel box filled in concrete, B5F→62F. 
 Designed 90D, fc’＝10000psi (~ 69 Mpa). 
 Apply JIS standard. 
 U-test, V-test, complete flow test. 
 Test till pouring Oct. 1999~Aug. 2000 
SCC Landmark- Taipei Financial 
Center (Taiwan 101)