Tại Việt Nam, sản lượng mía hàng năm đạt khoảng 20 triệu tấn và thải ra một lượng bã mía rất lớn. Tuy nhiên vẫn còn rất ít công trình nghiên cứu về việc sử dụng tro bã mía đã nghiên cứu sử dụng tro bã mía trong sản xuất gạch Ceramic và cho rằng, khi thay thế felspat (20%) bằng tro bã mía cũng không thay đổi các chỉ tiêu nghiên cứu của gạch Ceramic. Bên cạnh đó, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về tro bã mía và việc sử dụng tro bã mía để thay thế một phần xi măng. Để sử dụng tro bã mía thay thế một phần xi măng trong bê tông và kết quả cho thấy tỉ lệ tro bã mía thay thế cho xi măng với 7,5% cho chất lượng bê tông là tốt nhất. Tuy nhiên tỉ lệ thay thế tro bã mía bằng xi măng là 2% cho cường độ nén cao nhất. Như vậy, thành phần của tro bã mía sẽ quyết định đến tỉ lệ thay thế xi măng bao nhiêu % là phù hợp nhất. Do đó, cần xem xét việc sử dụng tro bã mía để thay thế một phần xi măng trong sản xuất bê tông nhằm đánh giá ảnh hưởng của tỉ lệ tro bã mía thay thế đối với chất lượng của bê tông.

1. Vật liệu

- Tro bã mía: Bã mía sau khi thu gom tạ các quán nước mía trên địa bàn thành phố Đồng Hới thì nung trong lò nung để thu được tro bã mía.

- Xi măng: Xi măng sử dụng trong đề tài này là xi măng Pooc lăng sông Gianh PCB 40 được mua tại cửa hàng bán vật liệu xây dựng tại thành phố Đồng Hới. Xi măng sông Gianh PCB 40 có một số chỉ tiêu cơ lý như: Cường độ nén sau 72h ± 45 phút là ≥ 20 N/mm² và sau 28 ngày ± 45 phút là ≥ 44 N/mm²; Thời gian đông kết bắt đầu ≥ 100 phút và kết thúc ≥ 360 phút; Độ nghiền mịn của phần còn lại trên sàn 0,09 mm là ≤ 4, và bề mặt riêng ≥ 3200.

- Đá dăm: Sử dụng loại đá dăm của Quảng Bình theo TCVN với kích thước đá 10 mm – 20 mm và khối lượng riêng 2,67 g/cm³.

- Cát: Sử dụng loại cát tự nhiên có modun độ lớn từ 1 đến 2. Đây là loại cát vàng được lấy từ sông hoặc khe suối của Quảng Bình và có khối lượng riêng của cát là 2,65 g/cm³.

- Nước: Sử dụng nước máy sinh hoạt.

- Khuôn đúc: Khuôn đúc có dạng hình lập phương với kích thước khuôn là 150x150x150 mm.

- Máy phân tích huỳnh quang tia X S4

-Piooner của hãng Bruker - Đức tại Viện Địa chất thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

- Máy thử nghiệm bê tông: Cường độ nén bê tông được đo tại Trung tâm Kỹ thuật đo lường thử nghiệm Quảng Bình.

2. Phương pháp nghiên cứu

Quá trình sử dụng tro bã mía để thay thế xi măng trong sản xuất bê tông được tiến hành như sau: bã mía à băm nhỏ, phơi khô à Nung ở 750⁰C, 3h à tro bã mía à thay thế xi măng theo các tỉ lệ à trộn xi măng + tro + cát + đá dăm + nước à khuôn gỗ 150x150x150 mm à bê tông.

Trong phạm vi của bài báo này, chúng tô tiến hành làm thực nghiệm qua 2 giai đoạn.

Giai đoạn 1 (Quá trình nung bã mía thành tro): Bã mía sau khi được thu gom quanh kh vực Đồng Hới thì rửa sạch, băm nhỏ và phơi khô. Sau khi tham khảo điều kiện về nhiệt độ và thời gian nung từ các bài báo đã được công bố thì cho bã mía đã phơi khô vào lò nung và nung với nhiệt độ 750⁰C trong khoảng thời gian 3h để thu được tro bã mía.

Giai đoạn 2 (Quá trình tạo bê tông): Tiến hành định lượng tro bã mía rồi trộn đều với xi măng theo tỉ lệ về thể tích thay thế xi măng bằng tro bã mía lần lượt là: 0%, 2%, 4,5%, 6,5%, 9%, 11,5% và 13,5%. Sau khi đã chuẩn bị xong hỗn hợp xi măng và tro bã mía, chúng tôi phối trộn các nguyên liệu (xi măng + tro bã mía, cát, đá dăm, nước) theo tỉ lệ như sau: (hỗn hợp xi măng và tro): cát: đá dăm: nước = 1: 2 : 3 : 0,64. Hỗn hợp sau khi được trộn đều thì cho vào khuôn đúc có kích thước 150x150x150 mm và bảo dưỡng mẫu bê tông trong thời gian 1 tuần bằng cách phủ lên bề mặt các mẫu bê tông một lớp bạt đã được làm ẩm, không tác động lực cơ học nào lên mẫu cho đến khi mẫu khô và tưới nước hàng ngày.

Sau khi nung bã mía thành tro thì tiến hành xác định thành phần hóa học của nó tại Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Đối với mẫu bê tông, sau khoảng thời gian 28 ngày, các mẫu bê tông sẽ được đánh giá cường độ nén tại Trung tâm Kỹ thuật đo lường thử nghiệm Quảng Bình thông qua việc xác định diện tích chịu lực của mẫu và xác định tải trọng mẫu theo TCVN 3118:1993.

3. Kết luận

Nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay thế một phần xi măng bằng tro bã mía trong sản xuất bê tông thu được một số kết luận như sau:

- Nung bã mía thành tro với điều kiện nhiệt độ 750⁰C trong thời gian 3h.

- Xác định được thành phần hóa học có trong tro bã mía bằng phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (XRF) với hàm lượng K₂O là cao nhất, chiếm 36,18%, hàm lượng SiO₂ là 24,4%, hàm lượng CaO là 14,98%. Với thành phần như vậy thì có thể sử dụng tro bã mía để thay thế một phần xi măng trong sản xuất bê tông.

- Sử dụng tro bã mía để thay thế một phần xi măng trong sản xuất bê tông và tạo được các mẫu bê tông với tỉ lệ tro bã mía thay thế cho xi măng lần lượt là 0,0%; 2,0%; 4,5 %; 6,5%; 9,0%; 11,5%; 13,5% và nhận thấy các tỉ lệ thay thế để làm tăng độ nén của bê tông, trong đó với tỉ lệ tro bã mía thay thế xi măng bằng 4,5% thì độ nén của bê tông đạt giá trị cao nhất (74,33 N/ mm²) tăng 3,5 lần so với mẫu bê tông không sử dụng tro bã mía để thay thế. Như vậy, đây là tỉ lệ tối ưu để thay thế xi măng và ứng dụng trong sản xuất bê tông.