Nghiên cứu chế tạo bê tông thương phẩm có hàm lượng tro bay cao trong xây dựng dân dụng luận văn thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - VÕ VĂN LUẬT NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG THƢƠNG PHẨM CĨ HÀM LƢỢNG TRO BAY CAO TRONG XÂY DỰNG DÂN DỤNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp MÃ SỐ : 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp.Hồ-Chí - Minh, 2018 LỜI CAM ĐOAN Học viên cam kết tự nghiên cứu thực đề tài này, kinh nghiệm làm việc thực tiễn kiến thức chuyên mơn đào tạo q trình học Đại học chương trình cao học trường Đại học giao thơng vận tải, ngành kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dựng cơng nghiệp, khóa 24.1, quan tâm, hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Nguyễn Thanh Sang Mọi tham khảo dùng luận văn trích dẫn nguồn rõ ràng có độ xác phạm vi hiểu biết Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Tp.HCM, ngày tháng Tác giả Võ Văn Luật -2- năm 2018 Lời cảm ơn Đề tài: Nghiên cứu chế tạo bê tông thƣơng phẩm có hàm lƣợng tro bay cao xây dựng dân dụng thực hoàn thành trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới giảng viên hướng dẫn đề tài PGS.TS.Nguyễn Thanh Sang – giảng viên trường Đại Học Giao Thông Vận Tải, tập thể Bộ môn vật liệu xây dựng, trường Đại Học Giao Thông Vận Tải giúp đỡ hoàn thành nghiên cứu Tác giả xin chân thành cảm ơn đóng góp ý kiến quý báu chuyên gia lĩnh vực vật liệu xây dựng nhóm nghiên cứu giúp đỡ cho thành công đề tài Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới cán phòng thí nghiệm Trung Tâm Tư Vấn Kiểm Định Kỹ Thuật Cơng Trình – 195 Linh Trung, P.Linh Trung, Quận Thủ Đức, Tp.HCM; Công Ty Cổ Phần Xây Dựng Bêtông Huy Hồng – Quận 9, Tp.HCM; Cơng Ty TNHH Xây Dựng Phú Minh Cường tạo điều kiện hỗ trợ tác giả hoàn thành đề tài nghiên cứu Học viên thực luận văn Võ Văn Luật -3- MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục đích phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Chương 1: Tổng quan bê tông xi măng có chứa thành phần tro bay nhiệt điện hàm lượng cao 10 1.1 Cơ sở khoa học bê tông nhiều tro bay 10 1.1.1 Khái niệm chung 10 1.1.2 Cấu trúc bê tông nhiều tro bay 10 1.2 Các nghiên cứu ứng dụng bê tông nhiều tro bay giới 11 1.3 Các nghiên cứu bê tông nhiều tro bay Việt Nam 18 1.4 Kết cấu móng nhà cao tầng sử dụng bê tông khối lớn 19 Chương 2: Nghiên cứu thành phần vật liệu bê tơng xi măng có chứa tro bay nhiệt điện 23 2.1 Khái niệm chung 23 2.2 Vật liệu chế tạo bê tông nhiều tro bay 24 2.2.1 Cốt liệu 24 2.2.2 Xi măng 34 2.2.3 Tro bay 37 2.2.4 Ph gi h 2.2.5 N 2.3 41 Thiết kế thành phần bê tông nhiều tro bay 42 2.3.1 Cá y u 2.3.2 2.4 h 41 u thi t t qu thi t 45 thành ph n t ng i măng nhi u tro y 47 Kế hoạch thực nghiệm 51 2.4.1 Chuẩn ị vật liệu thí nghiệm 51 2.4.2 Trộn mẫu thí nghiệm 51 2.4.3 Ch tạo mẫu thí nghiệm 52 2.4.4 Ph ơng pháp thử nghiệm 52 -4- Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm 53 3.1 Hệ thống tiêu chuẩn áp dụng 53 3.2 Tính cơng tác cường độ bê tông nhiều tro bay 53 3.2.1 Chuẩn ị mẫu thử 53 3.2.2 Trộn mẫu thử 54 3.2.3 Đú mẫu thử 55 3.2.4 B o d ỡng mẫu thử 56 3.2.5 Tính ng tá 57 3.2.6 C ng ộ hịu n n 58 3.2.7 C ng ộ p h 61 3.2.8 Cá tính hất ộ n ủ t ng nhi u tro y 63 Chương 4: Nghiên khả ứng dụng bê tông xi măng có chứa thành phần tro bay nhiệt điện hàm lượng cao 78 4.1 Các yêu cầu kỹ thuật bê tông xi măng thương phẩm cơng trình xây dựng 78 4.1.1 Khái niệm chung bê tông thương phẩm: 78 4.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật bê tông xi măng thương phẩm công trình xây dựng: 81 4.2 Nghiên cứu khả ứng dụng bê tơng xi măng có chứa thành phần tro bay nhiệt điện hàm lượng cao 82 4.2.1 h ung ấp ốt liệu 82 4.2.2 Phân tí h ánh giá lợi í h m i tr ng inh t : 95 Kết luận kiến nghị 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 -5- PHỤ LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1- Thành phần cấp phối bê tông cho 1m3 theo nghiên cứu Cengiz Duran Atis 15 Bảng 1.2- Nhiệt thủy hóa chất kết dính có khơng có tro bay 22 Bảng 2.1 Khối lượng mẫu thử phụ thuộc vào kích thước hạt 25 Bảng 2.2- Thành phần hạt cốt liệu lớn 26 Bảng 2.3- Dung tích thùng đong phụ thuộc vào kích thước hạt 27 Bảng 2.4 - Kích thước mắt sàng thí nghiệm độ nén giập 29 Bảng 2.5 Kết hệ số mềm cốt liệu lớn 30 Bảng 2.6 - Thành phần hóa học xi măng PCB40 Sài Gòn 37 Bảng 2.7 - Thành phần khoáng vật xi măng PCB40 Sài Gịn 37 Bảng 2.8 - Các tính chất lý tro bay Nhiệt Điện Phú Mỹ 38 Bảng 2.9- Thành phần hạt tro bay Nhiệt Điện Phú Mỹ 39 Bảng 2.10- Các tiêu chất lượng tro bay theo TCVN 8262:2009 40 Bảng 2.11 - Đặc tính kỹ thuật phụ gia V-3000-10, SP1 SP8S 41 Bảng 2.12 - Xác suất liên quan đến giá trị k 46 Bảng 2.13 - Mối quan hệ cường độ đặc trưng cường độ yêu cầu 48 Bảng 2.14 - Thành phần bê tông xi măng nhiều tro bay cho 1m3 bê tông 51 Bảng 3.1 - Bảng số lượng mẫu thí nghiệm 53 Bảng 3.2 - Lịch thí nghiệm 53 Bảng 3.3 - Bảng theo dõi kết độ sụt theo thời gian 57 Bảng 3.4 - Kết cường độ chịu nén ngày tuổi 60 Bảng 3.5 - Kết thí nghiệm cường độ ép chẻ 62 Bảng 3.6 - Bảng khối lượng mẫu trước sau ngâm dung dịch 65 Bảng 3.7 - Bảng cường độ mẫu trước sau ngâm dung dịch 66 Bảng 3.8- Đánh giá mức độ thấm ion Cl  bê tông 70 Bảng 3.9 - Kết thấm nhập ion Clo mẫu bê tông 70 Bảng 3.10 - Thành phần bê tơng cho mẻ trộn, với thể tích mẫu V = 0,056 m 71 Bảng 3.11 - Nhiệt độ đoạn nhiệt bê tông nhiều tro bay 74 Bảng 4.1 - Bảng thống kê tòa nhà cao (2018) 78 -6- Bảng 4.2- Các tính chất lý số loại xi măng thông dụng 83 Bảng 4.3 - Lượng nước tiêu chuẩn (%XM) theo TCVN 6017 :1995 84 Bảng 4.4 - Cường độ loại xi măng 28 ngày theo TCVN 6016 :1995 84 Bảng 4.5 - Nhu cầu than thực tế Trung tâm điện lưới Duyên Hải 86 Bảng 4.6 - Diện tích bãi tro xỉ cần TTĐL Duyên Hải 87 Bảng 4.7 - Diện tích chi tiết Trung Tâm (TTĐL) Duyên Hải 87 B ng 4.8 - Thống kê nguồn cát lớn 90 B ng 4.9 - Kết thí nghiệm số tiêu 90 B ng 4.10 - Kết thí nghiệm cát Tân Châu 91 B ng 4.11 - Kết thí nghiệm cát sông Tân Ba 91 B ng 4.12 - Kết thí nghiệm cát Omxano - Campuchia 92 B ng 4.13 - Bảng tính lượng phát thải GHG cho 1m3 bê tông nghiên cứu 95 B ng 4.14 - Bảng tính đơn giá cho 1m3 bê tơng nghiên cứu 97 -7- MỞ ĐẦU Để hội nhập với phát triển chung giới, phát triển sở hạ tầng phục vụ cho cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Đảng Nhà Nước coi nhiệm vụ quan trọng Vật liệu xây dựng đóng góp quan trọng việc xây dựng cơng trình sở hạ tầng Trong bê tơng xi măng loại vật liệu sử dụng phổ biến rỗng rãi toàn giới kể từ thời kỳ tiền cơng nghiệp đến Tính cấp thiết đề tài Trong giai đoạn nay, bê tông xi măng vật liệu chủ đạo cơng trình xây dựng (làm đường, làm cầu, làm nhà…), khối lượng bê tông chiếm 80% khối lượng công trình xây dựng Theo thống kê Hiệp Hội Bê Tơng hàng năm giới sử dụng khoảng 2,5 tỷ m3 bê tông loại Trong thành phần bê tông xi măng thường bê tông xi măng chất lượng cao nói chung gồm thành phần như: xi măng, nước, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn, phụ gia Hỗn hợp cốt liệu kết hợp với theo tỷ lệ thích hợp - phù hợp cấp vùng tiêu chuẩn thành phần hạt tiêu chuẩn, nhằm đạt độ đặc lớn Theo đó, hàm lượng xi măng thành phần bê tông xi măng chiếm hàm lượng đáng kể, tài nguyên để sản xuất vật liệu xi măng nguồn tài ngun có hạn Vì vậy, thay phần hàm lượng xi măng thành phần bê tông xi măng loại phế phẩm cơng nghiệp góp phần quan trọng việc giải vấn đề bảo vệ môi trường xây dựng xử lý chất thải công nghiệp Cùng với phát triển đất nước nay, nhu cầu điện nước ta tăng mạnh qua năm Để đáp ứng nhu cầu đảm bảo an ninh lượng quốc gia, phủ khởi động nhiều dự án nhiệt điện lớn vài năm gần Cùng với mọc lên hàng chục nhà máy nhiệt điện từ Bắc vào Nam vấn đề cấp bách việc giải khối lượng khổng lồ phế phẩm công nghiệp nhiệt điện – tro xỉ (hơn 16 triệu tro xỉ/năm) để đảm bảo phát triển bền vững ngành công nghiệp -8- Trên giới, việc sử dụng tro xỉ nhiệt điện - chất thải công nghiệp thay hàm lượng xi măng hỗn hợp bê tông xi măng áp dụng công nhận Ở Việt Nam, công nhận việc thay hàm lượng xi măng hỗn hợp bê tông xi măng thông qua tiêu chuẩn TCVN 10302:2013 – tro bay cho bê tông, vữa xây dựng Với lý đề tài “Nghiên cứu chế tạo bê tơng thƣơng phẩm có hàm lƣợng tro bay cao xây dựng dân dụng” hướng nghiên cứu để đưa giải pháp khắc phục tình trạng nhiễm mơi trường tận dụng phế phẩm công nghiệp điều kiện Việt Nam Mục đích phạm vi nghiên cứu Sử dụng tro bay nhiệt điện hàm lượng cao từ nhà máy nhiệt điện để thay hàm lượng xi măng hỗ hợp bê tông thương phẩm Đánh giá khả áp dụng loại bê tông nhằm làm giảm giá thành tái chế phế thải công nghiệp bảo vệ môi trường Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu thực nghiệm Khảo sát đánh giá thống kê thực nghiệm -9- Chƣơng Tổng quan bê tông xi măng có chứa thành phần tro bay nhiệt điện hàm lƣợng cao 1.1 Cơ sở khoa học bê tông nhiều tro bay 1.1.1 Khái niệm chung Để giảm thiểu khí thải CO2 từ công nghiệp sản xuất xi măng giảm khối lượng xi măng dùng bê tông, giới có nhiều nghiên cứu, nhiều cơng trình sử dụng phần tro bay để thay xi măng hỗn hợp bê tông Hàm lượng tro bay dùng để thay xi măng thường chiếm khoảng 10÷25% tổng khối lượng chất kết dính, loại bê tơng gọi Bê tông tro bay Khi sử dụng tro bay thay phần xi măng sản phẩm bê tơng có ưu điểm bật là: Giảm nhiệt thuỷ hóa nên thích hợp cho bê tơng khối lớn; giảm lượng nước sử dụng, giảm độ co ngót, cải thiện bề mặt thành phẩm Để giảm thiểu lượng dùng xi măng đồng thời tăng tính ưu việt bê tông tro bay, giới có nhiều nghiên cứu xuất khái niệm bê tông nhiều tro bay (hàm lượng tro bay chiếm 25% khối lượng chất kết dính) Khái niệm bê tông hàm lượng tro bay cao (HVFA) hay gọi bê tông nhiều tro bay Malhotra CANMET đưa từ năm 1988 [12] Bê tông sử dụng lượng nước thấp có tối thiểu 50% khối lượng tro bay loại F hay loại C thay cho xi măng Tỷ lệ N/X nhỏ 0.4, hàm lượng nước thấp sử dụng phụ gia siêu dẻo nên độ sụt đạt từ 15-20cm Khi khơng u cầu độ sụt cao khơng cần sử dụng phụ gia siêu dẻo Bê tông hàm lượng tro bay cao có ưu điểm bật: tính cơng tác tốt, giảm đáng kể nhiệt thủy hóa, đạt cường độ sớm cao có sử dụng phụ gia, giảm co ngót khơ, tăng độ bền cho kết cấu bê tông đáp ứng xây dựng bền vững [11] 1.1.2 Cấu trúc bê tông nhiều tro bay Sử dụng tro bay để thay phần xi măng bê tông xi măng truyền thống làm tăng độ bền bê tơng [9] Khi ta đưa tro bay vào thành phần bê tơng, thành phần SiO2 vơ định hình tro bay tạo phản ứng puzzolan hóa, - 10 - thường bê tông chất lượng cao vấn đề cần thiết phải xem xét Trước đây, cát sơng Đồng Nai cát Tân Châu, An Giang có chất lượng cao nguồn cung cấp cho tồn khu vực Nhiều cơng trình xây dựng, đơn vị sản xuất bê tông lớn phải sử dụng nguồn cát từ Campuchia Dưới số kết thống kê, nghiên cứu vật liệu cát sử dụng cho bê tông thường bê tông chất lượng cao khu vực Nam Bộ Theo tiêu chuẩn TCVN 7570- 2006 quy định cát lớn cần có mô đun độ lớn >2 Các loại cát lớn dùng cho bê tông ghi bảng 2.10 Bảng 4.8 - Thống kê nguồn cát lớn TT Tên mỏ cát Địa danh Đoạn Tân Uyên - Cát Tân Ba Chất Qui mô lƣợng mỏ Rất tốt Cấm khai Đồng Nai thác Cát sơng Sài Gịn-Cát Lái TP Hồ Chí Minh Tốt Nhỏ Cát Trị An Vĩnh Cửu-Đồng Nai Tốt Vừa Cát sông La Ngà Tân Phú - Đồng Nai Tốt Nhỏ Cát sơng Thị Tính Bình Dương Trung bình Lớn Cát sơng Vàm Cỏ Đơng Tây Ninh Trung bình Lớn Cát Tân Châu Tân Châu-An Giang nt Lớn Cát Hồng Ngự Hồng Ngự-Đồng Tháp Trung bình Nhỏ Cát Lộc An Vũng Tàu nt Vừa 10 Cát Campuchia Đoạn Banam-T Cần Tốt Lớn 11 Cát Campuchia Đan Tốt Lớn 12 Cát Campuchia Luông-T Cần Đan Tốt Lớn Bảng 4.9 - Kết thí nghiệm số tiêu TT Tên mỏ cát Cát Tân Ba Cát Sài Gịn-Cát Lái KL thể Hạt tích xốp, 0.14 4.4 21.3 36.8 73.4 92.6 100 0-20 15-45 35-65 60-85 90-100 100 Bảng 4.11 - Kết thí nghiệm cát sơng Tân Ba Thành phần hạt Chỉ tiêu thí nghiệm Kết 1- Độ ẩm % 2- Khối lượng thể tích xốp Kg/m3 3- Khối lượng riêng g/cm3 4- Hàm lượng bùn sét % 5- Hàm lượng tạp chất hữu 6- Mô đun độ lớn 7- Thành phần hạt 3.7 1520 2.64 0.9 MS 2.89 - 92 - Kích Lượng Lượng thước sót riêng sót tích mắt sàng (%) luỹ (%) (mm) 2.50 1.25 0.63 0.315 0.14 < 0.14 3.3 19.4 29.8 22.0 22.4 3.1 3.3 22.7 52.5 74.5 96.9 100 Lọt sót tích luỹ theo tiêu chuẩn 0-20 15-45 35-65 60-85 90-100 100 Bảng 4.12 - Kết thí nghiệm cát Omxano - Campuchia Thành phần hạt Kích Lọt sót Kết thước mắt Lượng Lượng tích luỹ sót tích sàng sót riêng theo tiêu luỹ (%) (mm) chuẩn Chỉ tiêu thí nghiệm 1- Độ ẩm 2- Khối lượng thể tích xốp 3- Khối lượng riêng 4- Hàm lượng bùn sét 5- Tập chất hữu 6- Mô đun độ lớn 7- Thành phần hạt % Kg/m3 g/cm3 % 1.2 1340 2.59 1.2 nhạt 2.77 5.00 2.50 1.25 0.63 0.315 0.14 < 0.14 13.93 28.61 49.38 188.83 128.7 75.85 5.38 2.8 8.7 18.7 57.2 83 98.9 100 0-20 15-45 35-65 60-85 90-100 100 Qua thống kê thí nghiệm phân tích cho thấy nguồn cung cấp cát dùng để đổ bê tơng cho tồn khu vực Nam Bộ có nhiều địa điểm chủ yếu cát sông Đồng Nai, đặc biệt cát Tân Ba đoạn nằm Tân Uyên, Bình Dương với Đồng Nai cát Tân Châu, An Giang trữ lượng lớn chất lượng tốt - Cát Đồng Nai: màu vàng, tạp chất, mơ đun cỡ hạt lớn từ 2.3 - 3.3; thích hợp cho bê tơng thường bê tông chất lượng cao bê tông cường độ cao, chống thấm dùng để chế tạo cọc ống, dầm bê tông cốt thép dự ứng lực cơng trình địi hỏi chất lượng cao khác tốt - Cát Tân Châu trước cát tốt, khai thác nhiều nên bị cạn kiệt, cịn cát từ thượng nguồn sơng dồn Cát có mơ đun cỡ hạt nhỏ >2 - Cát Campuchia loại cát tốt không cát sơng Đồng Nai, sử dụng cho loại bê tông thường bê tông chất lượng cao Nhược điểm cát Campuchia đắt nguồn cung cấp không ổn định - Cát Hồ Trị An, Đồng Nai cát Cát Lái, TP Hồ Chí Minh cát tương đối tốt trữ lượng nhỏ không đáng kể - Cát sơng Thị Tính, cát sơng Vàm Cỏ có chất lượng khơng tốt - Khu vực Vũng Tàu chủ yếu dùng cát Lộc An, chất lượng trung bình - Ngồi ra, tỉnh Miền Đơng cịn có số mỏ cát nhỏ khác như: Dầu Tiếng, Ngãi Giao, La Ngà tỉnh lại đồng Nam Bộ khơng có cát đổ bê tơng mà có cát mịn dùng để san lấp - 93 - Cát mịn Nguồn cát mịn khu vực Nam Bộ phong phú tập chung tỉnh : Đồng Tháp, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre, Tiền Giang Cát Đồng Tháp : tập trung điểm Hồng Ngự, Cao Lãnh, trữ lượng khoảng từ 5-6 triện m3/năm Cát Vĩnh Long : tập trung hạ lưu cầu Mỹ Thuận, triệu m3/năm Cát Trà Vinh : cát đồi, triệu m3/năm Cát Bến Tre : sông Cổ Chiên, Hàm Luông 40-60 triệu m3/năm Cát Tiền Giang : huyện Cai Lậy 10 triệu m3/năm Các loại cát có mơ đun độ lớn từ 1.07-1.71 cát Cần Giờ từ 1.4-1.6 Hàm lượng hạt >0.14 từ 80-95% Hàm lượng hạt >0.315 từ 30-70% Hàm lượng bùn sét lớn : từ 3-9% Các loại cát khai thác bước đầu để dùng làm cát đắp đường ô tô thay cho cát hạt lớn có kết 4.2.1.5 Nước dùng cho trộn bê tông bảo dưỡng bê tông Tại Nam Bộ, tỉnh Miền Tây từ TP.Hồ Chí Minh trở xuống tới Cà Mau, Kiên Giang nằm khu vực nước mặn nước lợ ảnh hưởng thủy triều Vùng Đồng Tháp Mười gồm tỉnh Long An, Đồng Tháp nước có độ nhiễm ph n cao Như vậy, khu vực nước không đủ tiêu chuẩn để đổ bê tông, phải sử dụng nước máy Riêng số tỉnh Miền Đông Tây Ninh, Bình Dương, Bình Phước, Đồng nai dùng nước giếng để đổ bê tông cần phải làm thí nghiệm cho trường hợp cụ thể 4.2.1.6 hụ gia hóa h c dùng cho trộn bê tơng bảo dưỡng bê tông Hiện nay, đơn vị nước chế tạo số loại phụ gia sử dụng sản xuất bê tông Việt Nam, chủ yếu khu vực phía Bắc Tại Nam Bộ, có sử dụng số phụ gia cịn Chủ yếu, công ty sản xuất bê tông đúc sẵn, bê tông tươi xây dựng quen sử dụng phụ gia hãng Sika MBT tính ổn định chất lượng cao Các sản phẩm phụ gia sản xuất nuớc có: phụ gia hóa dẻo, làm chậm ninh kết, giảm nước; phụ gia siêu hóa dẻo, làm thay đổi thời gian ninh kết, giảm nhiều nước; phụ gia chống thấm; phụ gia hỗ trợ bơm bê tông; - 94 - phụ gia khí; phụ gia tăng tốc độ ninh kết chống thấm dùng cho bê tông phun; phụ gia trương nở; phụ gia chống ăn mòn cho bê tơng; hân tích đánh giá lợi ích mơi trường kinh t : 4.2.2 4.2.2.1 hân tích đánh giá lợi ích mơi trường: Dựa vào số phát thải GHG (kg CO2e/kg vật liệu) IPCC ISO 14001:2015 ta tính lượng phát thải cấp phối bê tông nghiên cứu ứng với khối lượng cho 1m3 bê tông - 95 - Bảng 4.13 - Bảng tính lượng phát thải GHG cho 1m3 bê tông nghiên cứu STT Vật liệu công nghệ thi công Chỉ số phát thải GHG (kg CO2e/kg vật liệu) Khối lượng cho m3 bê tông xi măng pooc lăng (mẫu đối chứng) M0 Khối lượng cho 1m3 bê tông xi măng pooc lăng MFA20 Khối lượng cho 1m3 bê tông xi măng pooc lăng MFA30 Khối lượng cho 1m3 bê tông xi măng pooc lăng MFA40 Khối lượng cho 1m3 bê tông xi măng truyền thống cường độ chịu nén 35MPa M00 ĐM KL ĐM KL ĐM KL ĐM KL ĐM KL Xi măng PC40 1.067 420 448.14 336 358.51 294 313.70 252 268.88 420 448.14 Tro bay 0.01 0.00 84 0.84 126 1.26 168 1.68 0.00 Cốt liệu 0.0032 1871 5.99 1871 5.99 1871 5.99 1871 5.99 1871 5.99 Trộn bê tông 0.0004 2461 0.98 2426 0.97 2426 0.97 2426 0.97 2426 0.97 Đổ bê tông 0.0025 2461 6.15 2426 6.07 2426 6.07 2426 6.07 2426 6.07 Cốt thép mối nối 0.000000055 2461 0.00 2426 0.00 2426 0.00 2426 0.00 2426 0.00 Tổng phát thải cho m3 bê tông, Kg 461.26 372.37 327.98 283.59 461.16 Tỷ lệ phát thải giảm so với M00 0% 19% 29% 39% 0% - 96 - Từ số liệu phân tích tổng hợp Bảng 4.13 - Bảng tính lượng phát thải GHG cho 1m3 bê tơng nghiên cứu – ta vẽ biểu đồ tỷ lệ lượng phát thải GHG cho 1m3 bê tông nghiên cứu so với 1m3 bê tông xi măng truyền thống cường độ chịu nén 35MPa M00 Hình 4.5 Biểu đồ tỷ lệ lượng phát thải GHG cho 1m3 bê tông nghiên cứu so với 1m3 bê tông xi măng truyền thống cường độ chịu nén 35MPa M00 Nhận xét: từ số liệu biểu đồ phân tích trên, ta nhận thấy bê tông sử dụng tro bay hàm lượng cao có lượng phát thải GHG giảm rõ rệt so với loại bê tông thông thường không sử dụng tro bay (tỷ lệ thuận với hàm lượng % tro bay thay xi măng) Việc sử dụng tro bay để thay phần hàm lương xi măng bê tơng cịn có ý nghĩa thiết thực môi trường với nhiều yếu tố khác như: giảm diện tích bãi chứa phế phẩm tro bay nhà máy nhiệt điện, giảm lượng xi măng sử dụng cho cấp phối bê tông, giảm lượng nước phối trộn bảo dưỡng bê tơng… 4.2.2.2 hân tích đánh giá lợi ích kinh t : Dựa vào đơn giá vật liệu thời điểm nghiên cứu (quý II - 2018) ta tính đơn giá cho loại bê tông nghiên cứu ứng với khối lượng cho 1m3 bê tông - 97 - Bảng 4.14 - Bảng tính đơn giá cho 1m3 bê tơng nghiên cứu STT Giá thành (đồng/kg) Vật liệu Giá thành cho 1m3 bê tông xi măng pooc lăng thường (mẫu đối chứng) Định mức Định mức Giá thành Xi măng PC40 1400 420 Tro bay 360 Đá 10x20 290 1123 Cát nghiền 164 Cát mịn BT Cát vàng Phụ gia Giá thành cho 1m3 bê tông MFA30 Định mức Giá thành (kg/m3) (kg/m3) Giá thành cho 1m3 bê tông MFA20 (kg/m3) Giá thành cho 1m3 bê tông truyền thống M00 Giá thành cho 1m3 bê tông MFA40 Định mức Giá thành (kg/m3) Định mức Giá thành Giá thành (kg/m3) 588,000 336 470,400 294 411,600 252 352,800 420 - 84 30,240 126 45,360 168 60,480 325,670 1123 325,670 1123 325,670 1123 325,670 1123 468 76,752 468 76,752 468 76,752 468 76,752 - 92 280 25,760 280 25,760 280 25,760 280 25,760 - 310 35000 4.2 147,000 - 3.9 136,500 3.5 122,500 3.2 588,000 325,670 - 748 231,880 112,000 5.0 175,000 Tổng giá thành cho 1m bê tông (đồng) 1,163,182 1,065,322 1,007,642 953,462 1,320,550 % Giảm giá cho1m3 bê tông M0 0% 8% 13% 18% -14% % Giảm giá cho 1m3 bê tông M00 12% 19% 24% 28% 0% - 98 - Từ số liệu phân tích tơng hợp Bảng 4.14 - Bảng tính đơn giá cho 1m3 bê tơng nghiên cứu – ta vẽ biểu đồ đơn giá vật liệu ứng với khối lượng cho 1m3 bê tông nghiên cứu biểu đồ thể tỷ lệ giảm giá thành ứng với khối lượng cho 1m3 loại bê tông nghiên cứu so với bê tông xi măng truyền thống cường độ chịu nén 35MPa M00 Hình 4.5 Biểu đồ đơn giá ứng với khối lượng cho 1m3 bê tơng nghiên cứu Hình 4.6 Biểu đồ tỷ lệ % đơn giá ứng với khối lượng cho 1m3 bê tông - 99 - Nhận xét: từ số liệu biểu đồ phân tích trên, ta nhận thấy bê tông sử dụng tro bay hàm lượng cao có đơn giá thấp với loại bê tông thông thường không sử dụng tro bay (tỷ lệ thuận với hàm lượng % tro bay thay xi măng) Đây thể lợi ích kinh tế ứng dụng cấp phối bê tông sử dụng tro bay hàm lượng cao cho việc sản xuất bê tơng thương phẩm trạm trộn Ngồi ra, bê tông sử dụng tro bay hàm lượng cao cịn có tác dụng kinh tế giảm chi phí xây dựng mặt chứa tro xỉ chi phí bảo quản, vận chuyển, nạo véc tro bay nhà mày nhiệt điện KẾT LUẬN: Từ số liệu thể khả cung cấp cốt liệu cho việc sản xuất bê tơng có hàm lượng tro bay cao; ý nghĩa lợi ích việc sản xuất sử dụng bê tơng có hàm lượng tro bay cao; ta kết luận khả ứng dụng bê tơng có hàm lượng tro bay cao hồn toàn phù hợp với xu phát triển Việt Nam giới - 100 - Kết luận kiến nghị KẾT LUẬN Qua kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm, tác giả nghiên cứu đưa số kết luận sau: + Các vật liệu lựa chọn nghiên cứu chế tạo bê tơng thương phẩm có hàm lượng tro bay cao xây dựng dân dụng gồm: Xi măng PCB40 Sài Gòn, hỗn hợp cát hạt mịn Miền Tây cát nghiền Đồng Nai, đá dăm Dĩ An – Bình Dương, tro bay Nhiệt Điện Phú Mỹ phụ gia siêu dẻo hãng Sika Việt Nam Qua việc đánh giá nguồn cung cấp vật liệu cho thấy Việt Nam có đủ nguồn vật liệu có sẵn phù hợp với tiêu chuẩn nước nước ngồi để chế tạo bê tơng xi măng nhiều tro bay có cường độ chịu nén f’c=35MPa có nhiều lợi ích mơi trường, kinh tế so với bê tông không dùng tro bay + Với hàm lượng tro bay thay từ 20-40% so với khối lượng chất kết dính cho bê tơng thương phẩm đạt cường độ 28 ngày tuổi từ 42-36MPa, cường độ thảo mãn yêu cầu f’c >35MPa + Các tính chất hỗn hợp bê tơng nhiều tro bay có cải thiện rõ rệt so với bê tơng khơng sử dụng tro bay như: độ bền sunfat, tính thấm ion Cl- , đặc tính nhiệt bê tơng + Các cấp phối bê tông tro bay thực nghiệm nghiên cứu chế tạo bê tông thương phẩm có hàm lượng tro bay cao xây dựng dân dụng nhiều lợi ích kinh tế, mơi trường xã hội cấp phối bê tông truyền thống sản xuất trạm cung cấp bê tông thương phẩm + Với hàm lượng tro bay thay từ 0%; 20%; 30% 40% so với khối lượng chất kết dính bê tơng thương phẩm, giá thành 1m3 bê tông giảm giá tương ứng 12%; 19%; 24% 28% so với cấp phối bê tông truyển thống Khi thay nhiều tro bay giá thành giảm Chỉ số phát thải GHG bê tơng có sử dụng tro bay bê tông sử dụng cát vàng truyền thống 19%, 29%, 39% ứng với tỷ lệ thay tro bay bê tông 20%, 30%, 40% Với nhiều khả vượt trội, cải thiện mặt tính chất hỗn hợp lợi ích kinh tế, mơi trường, xã hội cấp phối bê tông tro bay nghiên cứu chế tạo bê tông thương phẩm có hàm lượng tro bay cao xây dựng dân dụng, tác giả kết - 101 - luận loại bê tơng có triển vọng áp dụng nhà máy cung cấp bêtông thương phẩm phục vụ cho hầu hết cơng trình dân dụng với tỷ lệ thay hàm lượng tro bay đến 40%; KIẾN NGHỊ Nghiên cứu tiến hành quy mô lớn đề tài cấp cao với kinh phí thời gian dài để khẳng định việc sử dụng, triển khai thực tế cấp phối bê tơng thương phẩm có sử dụng tro bay thay hàm lượng xi măng việc cung cấp bê tông thương phẩm cho ngành xây dựng cơng trình nhằm giảm chi phí sản xuất, giá thành sản phẩm, khắc phục tình trạng nhiễm môi trường tận dụng phế phẩm công nghiệp điều kiện Việt Nam Cần có nghiên cứu mở rộng kết hợp với phụ gia khống mịn thơng dụng khác xỉ nghiền, tro trấu… để làm tối ưu khả thay hàm lượng xi măng bêtông nhằm nâng cao lợi ích nêu không riêng kinh tế mà đảm bảo cho phát triển bền vững ngành khai thác vật liệu khoáng sản sản xuất bê tông thương phẩm tương lai - 102 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Duy Hữu, Đào Văn Đơng, Pham Duy Anh, Nguyễn Thanh Sang, Mai Đình Lộc (2011), C ng nghệ B t ng t ấu tông, Nhà xuất GTVT Kịch biển đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, Bộ Tài nguyên môi trường, 2012 Quy hoạch phát triển giao thông vận tải đường Việt Nam đến năm 2020 định hướng- đến năm 2030 theo định số 1327/QĐ-TTg ngày 24/08/2009 Thủ tướng Chính phủ Quy hoạch phát triển giao điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 theo định số 1028/QĐ-TTg ngày 21/07/2011 Thủ tướng Chính phủ Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam giai đoạn 2011-2020 định hướng đến năm 2030 theo định số 1488/QĐ-TTg ngày 29/08/2011 Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Quang Hiệp (2005), Nghi n ứu t ng m lăn ho ập ng i u iện Việt N m, Luận văn tiến sỹ kỹ thuật, Viện KHCNXD Vũ Hải Nam (2012), Nghi n ứu sử d ng tro tuyển ph lại hàm l ợng o t ng hối l n th ng th ng dùng ho ập tr ng lự , Luận văn tiến sỹ kỹ thuật, Trường đại học Xây dựng Nguyễn Thanh Sang, Nguyễn Quang Phúc (2012), “Sử dụng Bê tông xi măng tro bay để phát triển bền vững kết cấu mặt đường ơtơ”, Tạp hí GTVT (08), tr 30-32 Nguyễn Thanh Sang, Trần Lê Thắng, Nguyễn Quang Ngọc (2010), “Bê tông cát nhiều tro bay làm lớp móng mặt đường ơtơ: Giải pháp kinh tế mơi trường’’, Tạp hí HGTVT- Tr ng ĐH GTVT (30), tr 84-91 10 Trần Lê Thắng (2009), “Nghiên cứu bê tông tỏa nhiệt sử dụng phụ gia mịn tro bay dùng kết cấu mố trụ cầu”, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường đại học Giao thông vận tải 11 V.M Malhotra, P.K Mehta (2008), High-performance, high-volume fly ash concrete for Buiding Sustainable and Durable Structures 12 Giaccio, G.M and Malhotra, V.M (1988), “Concrete Incorporating HighVolumes of ASTM Class F Fly Ash,” ASTM Journal of Cemeent, Concrete, and Aggregate, V.10, No 2, pp.88-95 13 ACI 232.2R, Use of Fly Ash in Concrete 14 V.M Malhotra, Making Concrete “Greener” With Fly Ash, Concrete International The Magazine of the American Concrete Institute May 1999, Volume 21, Number - 103 - 15 R.C Joshi and R.P Lohtia, Chapter Types and Properties of Fly Ash Fly Ash in Concrete, Production, Properties and Uses, Advances in Concrete Technology Program CANMET 16 R.Rivera, R,Dávila, and A.Durán, High Strength High Performance Concrete Using FlyAsh and Superplasticizer Admixture, SP 186-20 pp 341-356 17 N.Bouzoubaâ, B.Fourier (2003), “Optimization of Fly Ash Content in Concrete Part 1: Non – Air – Entrained Concrete Made without Superplasticizer”, Cement and Concrete Research 33, pp 1029-1037 18 N.Raiendran, and Stanley E.Smith, Christine A.Langton, Use of Pond Ash in CLSM, Concrete International, December 1998 19 Hiroshi Uchikawa, Shunsuke Hanehara and Hiroshi Hirao (1996), “Influence of Microstructure on the Physical Properties of Concrete Prepared by Substituting Mineral Powder for Part of Fine Aggregate”, Cement and Concrete Research, Vol 26, No1, pp 101-111 20 Rafat Siddique (2004), “Performance Characteristics of High Volume Class F Fly Ash Concrete”, Cement and Concrete Research 34, pp 487-493 21 Tarun R.Naik, Lihua Wei and Dean M.Golden (1991), The Use of Fly Ash in Pumpables Mass Concrete, Presented and Published at the 84th Annual Meeting & Exhibition, Vancouver, Bristish Comlumbia, June 16-21 22 V K Mathur and el al CII, CANMET, CIDA (2005), Use of High Volume Fly Ash in Concrete for Building Sector, Central Building Research Institute Roorkee – 247667 23 CII, CANMET, CIDA, High Volume Fly Ash Concrete for Structural Applications – A Study on Technology Adaptation, Principal Investigator Prof Arun Kumar Chakraborty, Department of Civil Engineering, Begal Engineering and Science University, Shibpur, Howrah – 711103, West Bengal, India, May 2005 24 CII, Demonstration of Utilising High Volume Fly Ash Based Concrete for Structural Applications, A Report Prepared for Confederation of Indian Industry (CII), India, February 2005 25 L.H Jang, V.M Malhotra, “Reduction in Water Demand of Non – Air – Entrained Concrete Incorporating Large Volumes of Fly Ash”, Cement and Concrete Research 30 (2000), pp 1785 – 1789 26 Cengiz Duran Atis (2002), “Heat Evolution of High – Volume Fly Ash Concrete”, Cement and Concrete Research 32 , pp 751 – 756 27 By André Bisaillon, Michel Rivest, and V.M Malhotra (1994), “Performance of High – Volume Fly Ash Concrete in Large Experimental Monoliths”, ACI Materials Journal, March - 104 - 28 L Lam, YL.Wong, C.S Poon (2000), “Degree of Hydration and Gel/Space Ratio of High – Volume Fly Ash/Cement Systems”, Cement and Concrete Research (30), pp 747-756 29 C.S Poon, L Lam, Y.L Wong (2000), “A Study on High Strength Concrete Prepared with Large Volumes of Low Calcium Fly Ash”, Cement and Concrete Research 30, pp 447-455 30 N.Bouzoubaâ, B.Fournier, “Optimization of Fly Ash Content in Concrete, Part I: Non-Air-Entrained Concrete made without Superplasticizer”, Cement and Concrete Research 33 (2003), pp 1029-1037 31 Rafat Siddique, “Effect of Fine Aggregate Replacement with Class F Fly Ash on the Mechanical Properties of Concrete”, Cement and Concrete Research 33 (2003), pp 539-547 32 CII, II, HCC, High – Volume Fly Ash Concrete Technology, Rajasthan Atomic Power Plant 5&6 Project, Rawat Bhatta 33 A.G ZOKIN, Tác dụng nhét kẽ phụ gia khống bê tơng, Trường Đại học Bách khoa IRKUT 34 ACI 116- Cement and Concrete Terminology 35 Packard, R.G and Tayabji, S.D (1985), “New PCA thickness design procedure for concrete highway and street pavements”, Proceedings of the 3rd International Conference on Concrete Pavement Design and Rehabilitation, Purdue, Section 9, pp 225–236 36 Oluokun, F.A., Burdette, E.G and Deatherage, J.H (1991), Splitting tensile strength and compressive strength relationship at early ages, ACI Materials Journal, 86(2) 139–144 37 Harold N.Atkins, PE (2006), Highway material Soil and Concretes, America 38 K Wesche (2005), Fly Ash in Concrete Properties and Performance, RILEM Report - 105 -