(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tái sử dụng phế thải Cracking của công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học thực thân tôi, thực hướng dẫn TS LÊ ANH TUẤN Các thông tin tham khảo luận văn thu thập từ nguồn đáng tin cậy, kiểm chứng, công bố rộng rãi tơi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng phần Danh mục tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu luận văn tơi thực cách nghiêm túc, trung thực chưa cơng bố cơng trình khác An Giang, ngày … tháng 04 năm 2018 Ngƣời thực Lý Huỳnh Nhật Nam iii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài ―Nghiên cứu tái sử dụng phế thải cracking công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tơng cho cơng trình xây dựng‖ Tơi nhận nhiều quan tâm tạo điều kiện giúp đỡ tập thể lãnh đạo, cán bộ, nhà khoa học trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn giúp đỡ Tơi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến TS.LÊ ANH TUẤN, người trực tiếp hướng dẫn, định hướng đắn cho tơi nghiên cứu khoa học để tơi hồn thành đề tài Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp, gia đình bạn bè động viên, khích lệ tơi suốt q trình thực đề tài Vì kiến thức thời gian thực luận văn thạc sĩ có hạn nên khơng tránh khỏi hạn chế thiếu sót Tơi mong đóng góp q thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn An Giang, ngày tháng năm 2018 Ngƣời thực Lý Huỳnh Nhật Nam iv TÓM TẮT Xúc tác thải RFCC thành phần chất thải rắn có lẫn kim loại nặng cơng nghiệp lọc hóa dầu Thành phần hoạt tính Al Si RFCC dùng thay phụ gia khoáng puzơlan ngành vật liệu xây dựng Nghiên cứu sử dụng RFCC thay tro bay thành phần cấp phối bê tông ximăng bê tông geopolymer RFCC thay xi măng từ 10 đến 50% theo khối lượng làm cho vữa ximăng có tác dụng làm tăng lượng nước tiêu chuẩn, thời gian bắt đầu ninh kết tăng khoảng 20% thời gian ninh kết kéo dài khoảng 13% làm giảm 40% cường độ uốn 30% cường độ nén Khi sử dụng ximăng RFCC bê tông làm cho hỗn hợp bê tông giảm độ sụt, thời gian bắt đầu ninh kết kéo dài từ 20 đến 35 phút thời gian ninh kết kéo dài từ 20 đến 50% so với hỗn hợp bê tơng Cường độ nén có xu hướng giảm dần từ 50 đến 65% cường độ uốn giảm dần từ 45 đến 67% tùy theo hàm lượng chất kết dính tỷ lệ Nước – xi măng sử dụng Trong đó, mođun đàn hồi giảm dần khoảng 30 đến 40% Sử dụng RFCC có tương đồng so với phụ gia khống khác sử dụng hàm lượng từ 10 đến 30% đảm bảo yêu cầu cường độ tận dụng đặc tính xúc tác cịn lại RFCC Xúc tác thải RFCC thay tro bay bê tông geopolymer làm giảm hàm lượng alumino-silicate, giảm tỷ lệ SiO2 /Al2O3 Na2O/(SiO2 + Al2O3) Khi dùng RFCC cần sử dụng nhiệt độ hoạt hóa cao để đảm bảo thời gian đóng rắn Hỗn hợp bê tơng RFCC có độ sụt thấp 40%, độ nhớt dẻo cao 60% thời gian bắt đầu hoạt hóa geopolymer cao 15% so sánh với cấp phối tro bay Bê tông geopolymer dùng RFCC cần hàm lượng dung dịch hoạt hóa cao so với dùng tro bay để đạt tính nhớt – dẻo hoạt hóa tạo cường độ v ABSTRACT Residue Fluid Catalytic Cracking (RFCC) is known, as waste materials, which content heavy metal, is product of petrolium industry RFCC containing Al and Si ion could be used as pozzolanic activity admixture in building materials In this research, RFCC is used by replacement of fly ash in cementious concrete and geopolymer concrete Cement with RFCC in range of 10 to 50% by weight is tend to increase in water required for normal consistency, initial setting time about 20% and setting time about 13%, also 40% in flexural and 30% in compressive strength, respectively Concrete with RFCC cement is indicated that the worakability are reduced in slump and increased in 20 -35 minutes and 20-50% of initial setting time and setting time, respectively The mechanical properties are tend to reduce 5060%, 45-67% and 30% in compressive, flexural strength and elastic modulus, respectively, by using 10 – 50% RFCC Concrete with replacement by 10 – 30% RFCC can obtain the characteristic to similar to normal concrete The amount of RFCC in range from 20 to 100% by weight is mixed The mixed alumino-silicate binder from 12 to 18% by weight are investigated In the mim proportion, the ratios of alkaline liquid – alumino-silicate binder from 0.4 to 0.65 by weight are used The results are in dicated that the replacement of RFCC can be an increased in alumino-silicate content However, the ratios of SiO2 /Al2O3 and Na2O/(SiO2 + Al2O3) are decreased, respectively In the case of geopolymerization, RFCC concrete is required high temperature on curing condition Hence, the slump of RFCC mixing is lower about 40% The plastic viscosity and initail setting time are higher about 60% and 15% to compare to fly ash mixing, respectively RFCC geopolymer concrete is required higher alkaline liquid to replace fly ash in mix proportion vi MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN .iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii BẢNG DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT…… ………………… ……… x DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC BẢNG BIỂU xiv CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.1 Nghiên cứu giới 1.2.2 Nghiên cứu nước 11 1.3 Mục tiêu đề tài 15 1.4 Phương pháp nghiên cứu 16 1.5 Nội dung đề tài 16 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 vii 2.1 Quá trình hoạt hóa tạo xúc tác cracking [17] 17 2.2 Cơ sở khoa học trình xử lý ổn định RFCC [23] 19 2.3 Cơ sở khoa học trình phản ứng alumina – silicate [27] 24 2.4 Cơ sở khoa học trình phản ứng puzolan [28, 29] 26 CHƢƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM28 3.1 Nguyên vật liệu 28 3.1.1 Phế thải trình cracking dầu khí (RFCC) 28 3.1.2 Xi măng 29 3.1.3 Tro bay 30 3.1.4 Cốt liệu lớn 31 3.1.5 Cốt liệu nhỏ 32 3.1.6 Nước 33 3.1.7 Dung dịch polymer hóa 33 3.2 Phương pháp chuẩn bị thành phần cấp phối 33 3.2.1 Phương pháp chuẩn bị thí nghiệm 33 3.2.2 Thành phần cấp phối thực nghiệm 36 3.3 Phương pháp thực nghiệm tính chất 40 3.3.1 Phương pháp xác định độ dẻo tiêu chuẩn xi măng theo TCVN 6017 – 2015 40 3.3.2 Phương pháp xác định thời gian ninh kết vữa theo TCVN 8875-2012 41 3.3.3 Phương pháp xác định cường độ nén cường độ uốn vữa xi măng theo TCVN 6016 - 2011 43 viii 3.3.4 Phương pháp xác định độ sụt theo TCVN 3106-1993 45 3.3.5 Phương pháp xác định thời gian ninh kết hỗn hợp bê tông TCVN 93382012 47 3.3.6 Phương pháp xác định cường độ nén bê tông theo TCVN 3118 – 1993 48 3.3.7 Phương pháp xác định cường độ uốn bê tông theo TCVN 3119-1993 50 3.3.8 Phương pháp xác định mođun đàn hồi bê tông theo TCVN 5276 - 1993 51 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 54 4.1 Ảnh hưởng phế thải rfcc đến khả hoạt tính puzơlan môi trường ximăng 54 4.2 Ảnh hưởng phế thải RFCC đến khả làm việc hỗn hợp bê tông ximăng 59 4.2.1 Ảnh hưởng đến khả làm việc hỗn hợp bê tông 60 4.2.2 Ảnh hưởng đến tính chất cường độ bê tông 64 4.3 Ảnh hưởng phế thải RFCC đến khả làm việc bê tông geopolymer 67 4.4 Ảnh hưởng phế thải RFCC đến khả đóng rắn bê tông geopolymer 74 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 80 5.1 KẾT LUẬN 80 5.1.1 Ảnh hưởng RFCC thay ximăng vữa 80 5.1.2 Ảnh hưởng RFCC bê tông ximăng 80 5.1.3 Ảnh hưởng RFCC bê tông geopolymer 81 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……….………………………………………………83 ix DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ C Cát XM Xi măng TB Tro bay BT Bê tông FCC Cracking xúc tác tầng xôi – Fluid Catalytic Cracking RFCC Cracking xúc tác pha lưu thể dầu cặn CKD Chất kết dính VLXD Vật liệu xây dựng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam x DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Chi phí sử dụng xúc tác FCC [1] Hình 1.2: Hình ảnh nhà máy lọc dầu Dung Quốc Hình 1.3: Quá trình tạo xúc tác thải FCC [2] Hình 1.4: Cơng nghệ chiết tách RFCC sản xuất dầu khí [2] Hình 2.1: Phản ứng hoạt hóa RFCC [25] 18 Hình 2.2: Cấu trúc thành phần RFCC [26] 19 Hình 2.3: Phản ứng puzơlan với chất kết dính xi măng [31] 27 Hình 3.1: Phế thải RFCC sau xử lý 29 Hình 3.2: Xi măng PC 40 30 Hình 3.3: Tro bay 31 Hình 3.4: Cốt liệu lớn 32 Hình 3.5: Cốt liệu nhỏ 32 Hình 3.6: Dung dịch Polymer hóa 33 Hình 3.7: Qui trình tạo mẫu vữa xi măng - RFCC 34 Hình 3.8: Qui trình chế tạo hỗn hợp bê tơng xi măng dùng RFCC 35 Hình 3.9: Qui trình chế tạo hỗn hợp bê tơng geopolymer dùng RFCC tro bay 36 Hình 3.10: Xác định thời gian ninh kế vữa xi măng dụng cụ Vicát cải tiến 41 Hình 3.11: Xác định cường độ nén bê tông 44 Hình 3.12: Dụng cụ kiểm tra độ sụt Côn Abrams 45 Hình 3.13: Phương pháp đo độ sụt bê tông TCVN 6016 - 2011 46 xi Hình 3.14: Thực nghiệm độ sụt bê tơng Abrams 46 Hình 3.15: Xác định thời gian ninh kết bê tông 47 Hình 3.16: Khn hình trụ 150x300mm dùng để xác định cường độ 49 Hình 3.17: Khn hình vng 100x100mm, chiều dài dầm 400mm 50 Hình 3.18: Xác định mođun đàn hồi bê tông 53 Hình 4.1: Ảnh hưởng RFCC đến độ bẹt ximăng 55 Hình 4.2: Ảnh hưởng RFCC đến thời gian ninh kết vữa ximăng 56 Hình 4.3: Ảnh hưởng RFCC đến cường độ vữa ximăng 57 Hình 4.4: Đánh giá độ hoạt tính RFCC xi măng 58 Hình 4.5: Ảnh hưởng RFCC đến độ sụt hỗn hợp bê tơng 60 Hình 4.6: Ảnh hưởng RFCC đến thời gian bắt đầu ninh kết hỗn hợp bê tông 61 Hình 4.7: Ảnh hưởng RFCC đến thời gian kết thúc ninh kết hỗn hợp bê tông 62 Hình 4.8: Ảnh hưởng RFCC đến thời gian ninh kết hỗn hợp bê tơng 62 Hình 4.9: Ảnh hưởng RFCC đến cường độ uốn bê tông 64 Hình 4.10: Ảnh hưởng RFCC đến cường độ nén bê tơng 65 Hình 4.11: Ảnh hưởng RFCC đến mođun đàn hồi bê tơng 66 Hình 4.12: Tính chất học bê tông ximăng - RFCC 67 Hình 4.13: Mối quan hệ RFCC sử dụng thành phần hoạt tính 69 Hình 4.14: Mối quan hệ thành phần RFCC tỷ lệ SiO2/Al2O3 69 Hình 4.15: Mối quan hệ thành phần RFCC độ sụt 70 xii Trong môi trường nhiệt độ thay đổi từ 40 đến 800C, hỗn hợp bê tông geopolymer tro bay có hoạt hóa làm cho trình tạo chuỗi có cường độ làm cho bê tơng bắt đầu ninh kết Thời gian bắt đầu ninh kết hỗn hợp bê tông G1 với tỷ lệ dung dịch 0,65 105 đến 60 phút nhiệt độ tăng dần hình 4.16 Thời gian bắt đầu ninh kết giảm đến 45% tăng nhiệt độ lên 400C cho thấy nhiệt độ yếu tố quan trọng q trình hoạt hóa đóng rắn bê tông geopolymer Đồng thời thực nghiệm cho thấy thời gian bắt đầu ninh kết bê tơng geopolymer có giá trị ngắn nhiều so với bê tông ximăng Khi sử dụng RFCC từ 20 đến 100% thời gian hoạt hóa ninh kết bê tơng geopolymer có xu hướng kéo dài Cấp phối G1F cho thấy thời gian bắt đầu ninh kết kéo dài khoảng 57% 400C kéo dài 25% 20% nhiệt độ 600C 800C Điều cho thấy tăng RFCC thành phần Alumino – silicate hỗn hợp tăng thành phần hạt hỗn hợp có thay đổi nên thời gian hoạt hóa diễn chậm Khi xảy nhiệt độ cao trình kéo dài bị giảm xuống Điều cho thấy, nhiệt độ cao có tác dụng thúc đẩy q trình hoạt hóa thành phần alumino-silicate hỗn hợp bê tơng tốt Do đó, q trình hoạt hóa dùng xác tác thải RFCC cần nhiệt độ hoạt hóa cao giúp giảm thời gian tạo chuỗi bê tơng geopolymer Hình 4.17 trình bày cấp phối dùng tỷ lệ dung dịch khác thời gian bắt đầu ninh kết có thay đổi Thời gian có giá trị giảm dần từ 85 đến 65 phút cấp phối G1 đến G3 Khi đó, tỷ lệ dung dịch giảm hàm lượng alumino – silicate hỗn hợp nhiều có tác dụng làm q trình hoạt hóa diễn nhanh làm rút ngắn thời gian bắt đầu ninh kết Hàm lượng RFCC thay tro bay tăng dần tạo qui luật kéo dài thời gian bắt đầu hoạt hóa hỗn hợp bê tơng hình 4.16 Các cấp phối G1F, G2F G3F dùng tro bay – RFCC từ 300 đến 500 kg/m3 tỷ lệ dung dịch 0,4 đến 0,65 cho thấy thời gian kéo dài khoảng 20 – 25% Quá trình phản ứng hạt RFCC cịn thành phần chất kết dính tồn bề mặt hạt xúc tác sau xử lý Do đó, thành 73 phần alumino-silicate RFCC cao thành phần hạt khác tro bay làm q trình hoạt hóa tạo chuỗi polymer có xu hướng diễn chậm Ta nhận thấy, thời gian bắt đầu ninh kết dao động từ 78 đến 105 phút ngắn khoảng 30 - 40% so với bê tơng ximăng – RFCC cho thấy q trình hoạt hóa diễn nhanh so với q trình hydrat hóa ximăng, nhiên giá trị thời gian thõa mãn yêu cầu kỹ thuật thi công hỗn hợp bê tơng Do đó, xúc tác thải RFCC dùng bê tơng geopolymer có vai trị kéo dài thời gian công tác cho hỗn hợp bê tông 4.4 ẢNH HƢỞNG PHẾ THẢI RFCC ĐẾN KHẢ NĂNG ĐÓNG RẮN BÊ TÔNG GEOPOLYMER Xúc tác thải RFCC thay tro bay cấp phối bê tông geopolymer làm thay đổi tính chất khả làm việc hỗn hợp bê tông Thành phần alumino – silicate RFCC ảnh hưởng đến q trình hoạt hóa mơi trường kiềm, kết thực nghiệm trình bày hình 18 1.65 Cường độ 1.6 Tỷ lệ S/A 14 1.55 12 1.5 10 1.45 1.4 1.35 1.3 011 012 012 012 012 Hàm lượng Alumino - silicate (%) 013 Hình 4.18: Mối quan hệ thành phần alumino-silicate cường độ 74 Tỷ lệ S/A Cường độ nén (N/mm2) 16 1.6 18 Cường độ nén 16 Cường độ uốn 1.4 1.2 14 12 10 0.8 0.6 0.4 0.2 0 20 40 60 80 Hàm lượng RFCC thay tro bay (%) Cường độ uốn (N/mm2) Cường độ nén (N/mm2) 20 100 Hình 4.19: Mối quan hệ RFCC cường độ với tỷ lệ dung dịch 0,65 Cường độ nén bê tơng geopolymer tro bay G1 có giá trị khoảng 10 N/mm2 sau dưỡng hộ 600C hình 4.18 Khi sử dụng RFCC thành phần alumino-silicate có xu hướng tăng dần giá trị cường độ cấp phối G1F1- G1F5 tăng khoảng 30% Ta nhận thấy, sử dụng RFCC tỷ lệ SiO2/Al2O3 dao động khoảng 1,4 – 1,6 tỷ lệ Na2O/(SiO2 + Al2O3) dao động khoảng 0,045 – 0,05 có khả làm q trình hoạt hóa bê tông diễn tốt, làm tăng khả liên kết tạo chuỗi thành phần xúc tác RFCC tốt tro bay Khi tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – chất kết dính 0,65 đáp ứng yêu cầu khả hoạt hóa xúc tác thải RFCC 75 G1F G2F G3F Cường độ uốn (N/mm2) 2.5 1.5 0.5 0 20 40 60 RFCC thay tro bay (%) 80 100 Hình 4.20: Mối quan hệ thành phần RFCC cường độ uốn với tỷ lệ dung dịch khác 30 G1F G2F G3F Cường độ nén (N/mm2) 25 20 15 10 0 20 40 60 RFCC thay tro bay (%) 80 100 Hình 4.21: Mối quan hệ thành phần RFCC cường độ nén với tỷ lệ dung dịch khác 76 Kết thực nghiệm cho thấy RFCC tác động đến giá trị cường độ bê tông sử dụng tỷ lệ dung dịch khác Hình 4.20 trình bày cấp phối G2F G3F có xu hướng giảm dần cường độ uốn thay hàm lượng RFCC Cấp phối G2F G3F giảm khoảng 15% RFCC thay từ 20 đến 100% Qui luật có xu hướng khác với cấp phối G1F có cường độ uốn tăng dần dùng RFCC Hình 4.21 trình bày giá trị cường độ nén có thay đổi dùng kết hợp hàm lượng RFCC tỷ lệ dung dịch khác Các cấp phối RFCC cho thấy cường độ có giá trị giảm khoảng 15-20% so sánh G2F5 – G3F5 với G2 – G3 Cường độ nén cấp phối G2F G3F có xu hướng thay đổi khác với cấp phối G1F Do đó, ảnh hưởng RFCC đến cường độ nén uốn có tương đồng Ta nhận thấy, hỗn hợp dùng nguyên liệu alumino-silicate thấp tỷ lệ dung dịch hoạt hóa cao nhóm G1F cường độ bê tông geopolymer RFCC lớn tro bay, nhiên tăng nguyên liệu alumino-silicate giảm dung dịch cường độ RFCC lại thấp Sự giảm cường độ nhóm G2F G3F xảy tính chất hoạt tính RFCC Khi thay tro bay RFCC hàm lượng alumino – silicate hỗn hợp tăng khoảng 10-15%, tỷ lệ SiO2 /Al2O3 giảm tỷ lệ Na2O/(SiO2 + Al2O3) có xu hướng giảm theo làm cho q trình hoạt hóa tạo cường độ thấp so với bê tơng tro bay Tỷ lệ SiO2 /Al2O3 đóng vai trị quan trọng việc hoạt hóa với dung dịch môi trường kiềm Khi tỷ lệ giảm dần từ 1,6 xuống 1,4 chuỗi polymer có xu hướng chuyển từ dạng poly Sialate – Siloxo xuống dạng poly Sialate, làm cấu trúc chuỗi bị suy giảm Các cấp phối G1F lại có xu hướng tăng cường độ dùng RFCC hàm lượng dung dịch cao với tỷ lệ 0,65 tạo điều kiện cho thành phần xúc tác cịn lại oxít hoạt tính phát huy khả tạo chuỗi polymer Các cấp phối G2F G3F dùng tỷ lệ dung dịch thấp nên trình tạo chuỗi bị suy giảm 77 Do đó, sử dụng RFCC thay cho tro bay cần tăng thêm dung dịch hoạt hóa vừa giúp tăng thêm tính nhớt – dẻo hỗn hợp vừa giúp q trình hoạt hóa diễn tốt Tuy nhiên, cấp phối sử dụng hàm lượng dung dịch cao cần quan tâm đến giá trị kinh tế vật liệu 22 MOdun đàn hồi (kN/mm2) G1F G2F G3F 20 18 16 14 12 10 20 40 60 RFCC thay tro bay (%) 80 100 Hình 4.22: Mối quan hệ thành phần RFCC modun đàn hồi với tỷ lệ dung dịch khác 78 26 Modun đàn hồi (kN/mm2) 24 22 20 Thực nghiệm 18 ACI318-08 16 14 12 10 10 15 20 Cường độ nén (N/mm2) 25 30 Hình 4.23: Mối quan hệ tính chất học bê tông geopolymer -RFCC Thực nghiệm cho thấy giá trị cường độ nén uốn bê tông thay đổi theo hàm lượng RFCC Kết hình 4.22 cho thấy qui luật tương tự giá trị mođun đàn hồi Các cấp phối G1F có mođun đàn hồi tăng khoảng 25% cấp phối G2F G3F có xu hướng giảm khoảng 10% Bê tơng geopolymer sử dụng RFCC có giá trị mođun đàn hồi đạt khoảng 15,5 – 19,1 KN/mm2 Kết thực nghiệm hình 4.23 cho thấy giá trị mođun đàn hồi bê tông RFCC thấp khoảng 10% so sánh với giá trị cường độ chịu nén bê tông xi măng theo ACI318-08 Điều tương đồng với nhận định bê tơng geopolymer có tính đàn hồi thấp so sánh với bê tông xi măng truyền thống 79 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 KẾT LUẬN Nghiên cứu ảnh hưởng xúc tác thải trình cracking dầu khí RFCC đến khả thay chất kết dính bê tơng ximăng bê tơng geopolymer – tro bay đạt kết sau: 5.1.1 Ảnh hƣởng RFCC thay ximăng vữa - Thành phần RFCC có thành phần hoạt tính Puzơlan SiO2 Al2O3 thay xi măng từ 10 đến 50% theo khối lượng làm cho vữa ximăng có tác dụng làm tăng lượng nước tiêu chuẩn, thời gian bắt đầu ninh kết tăng khoảng 20% thời gian ninh kết kéo dài khoảng 13% - Sau 28 ngày, cường độ nén giảm 30% cường độ uốn giảm đến 40% RFCC đánh giá hoạt tính ximăng dùng khoảng hàm lượng từ 10 đến 30% theo TCVN 10302-2014 5.1.2 Ảnh hƣởng RFCC bê tông ximăng - Thành phần RFCC thay ximăng từ 10 đến 50% bê tông làm cho hỗn hợp bê tông giảm độ sụt, thời gian bắt đầu ninh kết kéo dài từ 20 đến 35 phút thời gian ninh kết kéo dài từ 25 đến 45 phút so với hỗn hợp bê tông ximăng - Sau 28 ngày, cường độ nén giảm dần từ 50 đến 65% cường độ uốn giảm dần từ 45 đến 67% tùy theo hàm lượng chất kết dính tỷ lệ Nước – xi măng sử dụng Sử dụng RFCC có tương đồng so với phụ gia khoáng khác sử dụng hàm lượng từ 10 đến 30% đảm bảo yêu cầu cường độ tận dụng đặc tính xúc tác cịn lại RFCC 80 - Thành phần RFCC thay ximăng từ 10 đến 50% bê tơng mođun đàn hồi giảm dần khoảng 30 đến 40% Mối quan hệ cường độ nén mođun đàn hồi bê tông sử dụng RFCC gần tương đồng với bê tông ximăng theo ACI318-08 - Việc sử dụng RFCC thay ximăng với hàm lượng phù hợp từ 10 -30 % có khả đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tính chất học bê tơng ximăng 5.1.3 Ảnh hƣởng RFCC bê tông geopolymer - Xúc tác thải RFCC thay tro bay bê tông geopolymer làm tăng hàm lượng alumino-silicate, giảm tỷ lệ SiO2 /Al2O3 Na2O/(SiO2 + Al2O3) - Hỗn hợp bê tông sử dụng hàm lượng RFCC thay tro bay từ 20 đến 100% làm cho độ sụt giảm từ 30 đến 50% Thành phần hạt RFCC sau xử lý mịn so với tro bay nên có khả giữ nước làm cho độ dẻo hỗn hợp bê tông so với dùng tro bay RFCC sử dụng để thay tro bay bê tông geopolymer nhiên cần phải sử dụng tỷ lệ dung dịch – chất kết dính cao sử dụng kết hợp với phụ gia hóa học dẻo siêu dẻo để ổn định tính dẻo bê tông - Thời gian bắt đầu ninh kết kéo dài khoảng 57% 400C kéo dài 25% 20% nhiệt độ 600C 800C nên dùng RFCC thay tro bay cần sử dụng nhiệt độ hoạt hóa cao để đảm bảo thời gian đóng rắn - Hàm lượng RFCC thay tro bay tăng dần tạo qui luật kéo dài thời gian bắt đầu hoạt hóa hỗn hợp bê tông khoảng 20 – 25% so sánh với cấp phối tro bay - Bê tông geopolymer dùng RFCC cần hàm lượng dung dịch hoạt hóa cao so với dùng tro bay để đạt độ dẻo hoạt hóa tạo cường độ 81 5.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu tái sử dụng phế thải cracking cơng nghệ chế biến dầu khí (RFCC) cần triển khai nghiên cứu ảnh hưởng đến độ bền bê tông bê tông cốt thép ứng dụng cơng trình xây dựng 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đàm thị Thanh Xuân cộng sự, (2016) Đề xuất phương án tái sử dụng xúc tác thải nhà máy lọc dầu Dung Quất nhà máy đạm Phú Mỹ, tạp chí dầu khí, số 7, 48-53 [2] Đào Thị Thanh Xuân cộng sự, (2009) Nghiên cứu phương án xử lý xúc tác RFCC thải cho Nhà máy lọc dầu Dung Quất, Báo cáo đề tài, Tập đồn dầu khí Việt Nam [3] Davison, G., (2008) Options for Re-use/Rework (Disposal) [4] Payá, J., et al., (2003) Evaluation of the pozzolanic activity of fluid catalytic cracking catalyst residue (FC3R) Thermogravimetric analysis studies on FC3R-Portland cement pastes Cement and Concrete Research, 33(4): p 603-609 [5] Su, N., Chen Z.-H., and Fang H.-Y., (2001) Reuse of spent catalyst as fine aggregate in cement mortar Cement and Concrete Composites, 23(1): p 111-118 [6] Xincheng, P., (1995) Investigation on pozzolanic effect of mineral additives in cement and concrete by specific strength index Cement and Concrete Research, [7] Roskovic, R., Bjegovic (2005), Role of mineral additions in reducingCO2 emission Cement and Concrete Research, 35: p 974-978 [8] Al-Jabri, K., Al-Kamyani, Z., Taha, R., Baawain, M., Al-Shamsi, K., and AlSaidy, A., (2013) Potential use of FCC spent catalyst as partial replacement of cement or sand in cement mortars Construction and Building Materials, 39(0), 77-81 [9] Chen, H,-L., Tseng, Y,-S, Hsu, K.-C., (2004) Spent FCC catalyst as a pozzolanic material for high - performance mortar, Cement and Concrete Composites, 26(6): p 657 - 664 83 [10] Taha, R., et al., Recycling of waste spent catalyst in road construction and masonry blocks Journal of Hazardous Materials, 2012 229–230(0): p 122127 [11] Pacewska, B., et al., (2002) Modification of the properties of concrete by a new pozzolan—a waste catalyst from the catalytic process in a fluidized bed Cement and Concrete Research, 32(1): p 145-152 [12] Furimsky, E., Spent refinery catalysts: Environment, safety and utilization Catalysis Today, 1996 30(4): p 223-286 [13] Pacewska, B., I Wilińska, and J Kubissa, (1998) Use of spent catalyst from catalytic cracking in fluidized bed as a new concrete additive Thermochimica Acta, 322(2): p 175-181 [14] Schmitt, R., FCC catalyst finds three safe reuse outlets in Europe Oil & Gas Journal, (1991)(European Cracking Catalyst Producers Association) [15] McGrath, B., (2012) Reuse of spent oil catalyst in the manufacture of cement, in IQA-CCAA Construction material industry conference: Mellbourne Convention & Exhibition Center [16] Thu, N.H., (2013) Khảo sát đánh giá phương pháp giảm hoạt tính xúc tác theo quy trình tuần hồn propylen xác định thơng số tối ưu để giả lập xúc tác FCC cân Nhà máy lọc dầu, Viện Dầu khí Việt Nam p 19 [17] Phạm Thế Trinh, (2011) Nghiên cứu quy trình công nghệ tái sử dụng xúc tác FCC thải thành xúc tác cho trình cracking dầu nhờn thài sản xuất nhiên liệu, Viện hóa học cơng nghiệp Việt Nam [18] Trần Thị Như Mai, (2015) Nghiên cứu công nghệ phục hồi xúc tác FCC qua sử dụng làm xúc tác cho q trình cracking để chuyển hóa chất thải hữu thành nhiên liệu trình lọc hóa dầu khác, số đề tài 11395/2015 [19] Đào thị Thanh Xuân cộng sự, (2016), giải pháp tiềm cho việc tái sử dụng triệt để xúc tác thải RFCC nhà máy lọc dầu Dung Quốc, Tạp chí dầu khí, Số 12 84 [20] Nguyễn Thị Châm, Nguyễn Mạnh Hà, Nguyễn Quang Minh, (2013) Nghiên cứu khả sử dụng chất xúc tác RFCC qua sử dụng nhà máy lọc dầu Dung Quất làm phụ gia xi măng, Tạp chí Hóa chế biến dầu khí, Số 11, 43-50 [21] Nguyễn Hồi Thu, Ngơ Thúy Phượng, Nguyễn Xuân Hợp, Trần Văn Trí, Nguyễn Sura, Vũ Mạnh Duy, Hà Lưu Mạnh Quân, Bùi Đắc Dương, Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến trình giảm hoạt tính xúc tác cracking FCC, TCDK tháng 1/2013 [22] Trần Vĩnh Lộc cộng sự, (2017), Nghiên cứu tối ưu điều kiện thu hồi La3+ từ xúc tác thải FCC từ nhà máy lọc dầu Dung Quất phương pháp ngâm chiết suất sử dụng HNO3, Tạp chí dầu khí, số 8, 2017 [23] Nguyễn Ngọc Châu, (2012) Giáo trình quản lý chất thải nguy hại [24] Michael D.LaGrega, Phillip L Buckingham, Jeffrey c Evans (2001), Environmental Resources Management ―Hazardous Waste Management, Mc Graw Hill, 1st Edition 1994 and 2nd Edition [25] Harry M Freeman, (1998) ―Standard Handbook of Hazardous Waste Treatment and Disposal‖ Me Graw Hill, 2nd Edition [26] X Dupain, M Makkee and J A Moulijn, Appl Catal., A, (2006), 297, 198– 219 [27] J Davidovits (2011), Geopolymer Chemistry and Applications, SaintQuentin, France, Geopolymer Institute [28] Đỗ Quang Minh, T.B.V., (2007) Công nghệ sản xuất xi măng pc lăng chất kết dính vơ cơ: NXB ĐHQG Tp HCM [29] Hoàng Văn Phong, (2006), 20 chủng loại xi măng công nghệ sản xuất, NXB KHKT [30] Zongjin Li, (2011), Advance concrete technology, Fundamentals of HighPerformance Concrete, 2nd Edition, Wiley [31] Tiêu chuẩn Việt Nam 6017-2015, Xi măng – Phương pháp xác định thời gian đơng kết độ ổn định thể tích 85 [32] Tiêu chuẩn Việt Nam 8875-2012, Phương pháp thử - Xác định thời gian đông kết vữa xi măng kim vicat cải biến [33] Tiêu chuẩn Việt Nam 6016-2011, Xi măng – Phương pháp thử - Xác định độ bền [34] Tiêu chuẩn Việt Nam 3106-1993, Hỗn hợp bê tông nặng – Phương pháp thử độ sụt [35] Tiêu chuẩn Việt Nam 9338-2012, Hỗn hợp bê tông nặng – Phương pháp xác định thời gian đông kết [36] Tiêu chuẩn Việt Nam 3118-1993, Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén [37] Tiêu chuẩn Việt Nam 3119-1993, Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ kéo uốn [38] Tiêu chuẩn Việt Nam 10302-2014, Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây xi măng [39] Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-08) and Commentary 86 S K L 0 ... CẢM ƠN Trong trình thực đề tài ? ?Nghiên cứu tái sử dụng phế thải cracking công nghệ chế biến dầu khí (RFCC) dùng để chế tạo bê tơng cho cơng trình xây dựng? ?? Tơi nhận nhiều quan tâm tạo điều kiện... tự nhiên giảm giá thành cho vật liệu xây dựng Nghiên cứu giải pháp để sử dụng phế thải RFCC công nghiệp dầu khí thành phần ngun liệu bê tơng có khả giải phần lớn tái sử dụng nguyên liệu, đảm bảo... đề tài ? ?Nghiên cứu công nghệ phục hồi xúc tác FCC qua sử dụng làm xúc tác cho q trình cracking để chuyển hóa chất thải hữu thành nhiên liệu trình lọc hóa dầu khác” nhằm mục đích tái sử dụng xúc