Xi măng PoocLăng – Đá vôi và những lợi ích về môi trường

Xi măng Pooclăng đá vôi là loại xi măng hỗn hợp, sử dụng đá vôi như là một thành phần không chứa Pooclăng. Các xi măng Pooclăng đá vôi, hiện nay được bao gồm trong hai tiêu chuẩn xi măng quốc gia của Mỹ: AASHTO M240 và ASTM C595. Những sự thay đổi mới đây đối với các tiêu chuẩn này đã quy định ra một loại xi măng mới với 5% và 15% đá vôi (theo khối lượng) đồng thời có các quy định cho loại xi măng thứ ba này. Xi măng thứ ba PLC không những có đá vôi mà còn có puzzolan hoặc xỉ lò cao.

Những điều cũ trở thành mới

Đá vôi là thành phần chính để sản xuất xi măng. Sự nung luyện đá vôi sẽ giải phóng ra can-xi cần thiết để tạo nên can-xi silicat tại tâm của xi măng Pooclăng. Một lượng 5-15% đá vôi trong PLC chưa nung và được nghiền mịn. Một phần đá vôi chuẩn bị đưa vào lò sẽ được lấy đi và được đưa vào máy nghiền. Điều này có nghĩa là không dùng nhiên liệu để nung số đá vôi đã bị lấy đi đó, không có phát thải khí CO2 do nung luyện, và do vì nguyên liệu ban đầu tính cho 1 tấn xi măng là ít, có nghĩa là nhiên liệu dùng để đốt lò sẽ ít.

Mức đá vôi cao hơn đã được sử dụng trong xi măng dùng cho xây trát đã được sử dụng kể từ thập niên 1920, trong khi xi măng Pooclăng đá vôi với lượng đá vôi lên đến 20% mãi về sau đến năm 1965 được sử dụng trong một số ngành đặc biệt ở Đức. Năm 1979 Pháp đã thay các tiêu chuẩn của họ để cho phép sử dụng bổ sung đá vôi. Vào năm 1990 Đức đã thường xuyên sử dụng các loại xi măng hỗn hợp phụ gia đá vôi với hàm lượng từ 10 đến 20% và vào năm 1922 tiêu chuẩn của Anh cho phép phụ gia đá vôi lên đến 20%. Các nước của các châu lục đã đưa xi măng chứa trên 5% đá vôi vào tiêu chuẩn của họ. Khi Liên minh châu Âu đưa ra tiêu chuẩn ENV 197-1 vào năm 1992 (tiêu chuẩn EV 197-1 được chấp thuận vào năm 2000), các quy định cho các cấp xi măng PLC khác nhau được đưa ra thành hai giải: CEM II/A-L (hoặc -LL) với 6-20% đá vôi và CEM II/B-L (hoặc -LL) với 21-35% đá vôi. Ngoài ra, 5% các thành phần phụ gia thứ yếu (Minor Additional Components – MAC) được cho phép trong toàn bộ 27 loại xi măng thông dụng. Và MAC thông dụng nhất? là đá vôi.

Năm 2004, các chủng loại xi măng PLC chiếm trên 30% thị trường xi măng châu Âu mà không có chủng loại xi măng hỗn hợp Pooclăng CEM II (mà loại này cũng có thể chứa đá vôi). Năm 2004 các quốc gia châu Âu đã sản xuất hơn 200 triệu tấn xi măng. Lượng xi măng này cho thấy lượng bê tông là rất lớn.

Bảng dưới đây sẽ cho thấy những lợi ích về môi trường khi sử dụng xi măng Pooclăng đá vôi với lượng phụ gia đá vôi là 10% và 15%

Theo kinh nghiệm của châu Âu và Canada, xi măng chứa 15% đá vôi có tính năng tương đương với xi măng Pooclăng. Cường độ kháng nén có thể tăng đến 10% với 3-5% đá vôi. Khi hàm lượng đá vôi tăng, cường độ vẫn cao hơn ranh giới, nhưng giảm khi đạt 12-15% đá vôi. Điều đó có thể là do sự bao bọc của các hạt. Mô hình nhiệt động học đưa ra giả thiết là độ rỗng giảm khi tăng lượng đá vôi lên đến 10-12%. Chúng ta biết rằng vữa và bê tông đặc sít hơn sẽ bền hơn, do đó khi giảm độ rỗng – cùng với các ảnh hưởng nhỏ khác sẽ nhanh chóng tạo ra tác động thực sự nhưng nhỏ đến các tính chất khác như độ bền. Mỹ đã đưa ra các giới hạn trong tiêu chuẩn của mình với ý tưởng là xi măng PLC từ 5 đến 15% đá vôi sẽ đạt được tính năng tương đương với xi măng không chứa đá vôi. Như vậy có nghĩa là sẽ giảm thiểu sự cần thiết phải thay đổi thiết kế hỗn hợp bê tông.

Lợi ích của đá vôi trong sản xuất xi măng Pooclăng

Đá vôi dễ nghiền hơn so với clinker, do đó nó sẽ được nghiền mịn hơn so với clinker. Các hạt đá vôi mịn này sẽ điền đầy vào giữa các khe hở của các hạt xi măng có kích thước lớn hơn. Điều đó dẫn đến sự bao bọc của các hạt hiệu quả hơn, và sự bao bọc này sẽ làm giảm số lượng nước không cần thiết để thủy hóa. Do các hạt đá vôi có diện tích bề mặt lớn hơn, chúng có thể cung cấp bề mặt lớn hơn cho muối silicat tạo thành và lớn lên, nghĩa là các phản ứng sẽ hoàn toàn hơn đối với các pha xi măng. Kết quả là một phần rất nhỏ đá vôi sẽ phản ứng hóa học và do đó làm giảm độ rỗng.

Kết thúc bài viết tác giả bài viết đưa ra một vài nhận định: Xi măng Pooclăng đá vôi là cách để tăng sản lượng xi măng, đồng thời giảm phát thải; Thực hiện điều này mà không cần đầu tư lớn cho thiết bị mới; Cường độ nén của bê tông cao hơn và độ xốp của bê tông thấp hơn; tức là bê tông bền hơn… và khuyến nghị các nhà sản xuất nên kiểm chứng trong thực tế để có kết quả chính xác nhất.