Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải của nhà máy nhiệt điện vĩnh tân, huyện tuy phong, tỉnh bình thuận để làm phụ gia khoáng cho bê tông xi măng trong xây dựng mặt đường giao thông nông thôn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN THANH PHONG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO XỈ THẢI CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VĨNH TÂN, HUYỆN TUY PHONG, TỈNH BÌNH THUẬN ĐỂ LÀM PHỤ GIA KHỐNG CHO BÊ TƠNG XI MĂNG TRONG XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã ngành: 60 – 58 – 02 – 05 - 01 Chuyên sâu: Kỹ thuật xây dựng đường ô tô đường thành phố LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Lê Văn Bách TP HỒ CHÍ MINH - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu thực Các số liệu kết nêu luận văn chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu mình! TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Thanh Phong ii LỜI CẢM ƠN Sau nhiều tháng nỗ lực học tập thực luận văn, bảo, động viên q Thầy Cơ, gia đình bạn bè để vượt qua khó khăn định Tơi hồn thành luận văn Để có thành đó, lời tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến Thầy Lê Văn Bách, người Thầy tận tâm hướng dẫn kiến thức quý báu động viên, tạo điều kiện cho học hỏi, nghiên cứu để thực đề tài Những dẫn quý Thầy không kiến thức khoa học giúp tơi hồn thành luận văn mà cịn giúp tơi nhiều khả tư học tập Bên cạnh đó, tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường đại học Giao thơng Vận tải, Phịng sau đại học q Thầy Cơ Khoa Kỹ thuật cơng trình truyền đạt kiến thức khoa học, cung cấp kinh nghiệm nghiên cứu để tơi hồn thành luận văn Xin cảm ơn lãnh đạo nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân tạo điều kiện cho lấy mẫu tro xỉ phục vụ cho đề tài Xin cảm ơn lãnh đạo nhân viên Công ty TNHH Tư vấn & Kiểm định xây dựng Tân Hưng (LAD 959), tạo điều kiện cho tơi sử dụng phịng thí nghiệm thời gian thực luận văn Sau cùng, xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho học tập bên cạnh động viên khuyến khích tơi suốt thời gian học tập thực đề tài Mặc dù cố gắng hồn thiện luận văn thời gian có hạn với tất lực mình, khơng thể tránh khỏi thiếu sót Mọi góp ý tơi xin ghi nhận kính mong nhận bảo q Thầy Cơ để luận văn hồn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Tp HCM, ngày tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Thanh Phong iii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI – PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Lời cam đoan Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học PGS TS Lê Văn Bách Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Giao thơng Vận tải – Phân hiệu TP.HCM không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) Tp HCM, ngày tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Thanh Phong Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Văn Bách - Trường đại học Giao thông Vận tải – Phân hiệu TP.HCM Cán phản biện 1: Cán phản biện 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI – PHÂN HIỆU TẠI TP.HCM, ngày… tháng năm theo Quyết định số …… ngày / / iv TÓM TẮT Luận văn nhằm mục đích nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải từ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân – huyện Tuy Phong – tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho hỗn hợp bê tơng mác 300 với tỉ lệ theo khối lượng 0%, 15%, 20%, 25%, 30% Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thực nhằm xác định tiêu tro xỉ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, từ đề xuất cấp phối bê tơng mác 300 thực đúc 75 tổ mẫu với loại bê tơng có hàm lượng tro xỉ làm phụ gia khoáng theo tỉ lệ khối lượng khác nhằm xác định tính chất độ sụt hỗn hợp bê tông cường độ chịu nén mẫu bê tông Kết đề tài cho thấy tro xỉ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân sử dụng để thay phần lượng xi măng bê tơng mà khơng ảnh hưởng đến q trình phát triển cường độ chịu nén bê tông Hàm lượng tro xỉ làm phụ gia khống sử dụng lên đến 20% mà không làm giảm cường độ chịu nén bê tơng Đề tài tiếp tục phát triển nhằm đưa giải pháp sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân làm phụ gia khống bê tơng ứng dụng cho đường bê tơng nơng thơn nhằm góp phần giảm thiểu nhiễm mơi trường, giảm lãng phí bãi thải xỉ phát triển giới hóa nơng thơn v MỤC LỤC Trang phụ bìa i Lời cảm ơn ii Lời cam đoan iii Tóm tắt iv Mục lục v Một số ký hiệu viết tắt ix Danh mục hình vẽ x Danh mục bảng biểu xii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ TRO XỈ; KHÁI NIỆM BÊ TÔNG VÀ PHÂN LOẠI BÊ TÔNG 1.1 Sơ lược tro xỉ nhà máy nhiệt điện Tro bay Tro đáy 11 1.1.3 Tình hình nghiên cứu tái sử dụng tro xỉ giới 11 1.1.4 Tình hình nghiên cứu tái sử dụng tro xỉ Việt Nam 14 1.1.5 Kết luận … 17 1.2 Khái niêm Bê tông 17 1.2.1 Khái niêm 17 1.2.2 Tính chất 17 1.3 Phân loại bê tông 18 1.3.1 Theo dạng chất kết dính phân 18 vi 1.3.2 Theo công dụng phân 18 1.3.3 Theo dạng cốt liệu phân 19 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VÀ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG 20 2.1 Các khái niệm thành phần cấp phối cường độ 20 2.1.1 Khái niệm thành phần cấp phối BTXM 20 2.1.2 Khái niệm cường độ BTXM 20 2.1.2.1 Cường độ chịu nén (Mác bê tông) 20 2.1.2.2 Cấp độ bền chịu nén bê tông 20 2.1.2.3 Tương quan cấp độ bền B mác M 21 2.1.2.4 Cường độ bê tông 21 2.1.2.4.1 Giá trị trung bình cường độ chịu nén: Rtb 21 2.1.2.4.2 Giá trị đặc trưng cường độ: Rc 21 2.1.2.4.3 Giá trị tiêu chuẩn cường độ chịu nén: Rbn 22 2.1.2.4.4 Giá trị tính toán cường độ chịu nén: Rb 22 2.2 Yêu cầu việc xác định thành phần cấp phối cường độ 23 2.2.1 Yêu cầu việc xác định thành phần cấp phối 23 2.2.2 Yêu cầu việc xác định cường độ 24 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI, ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ 27 3.1 Thiết kế thành phần cấp phối bê tông 24 3.1.1 Thiết kế thành phần cấp phối MTXM đá 1x2 M300 24 a Cơ sở lý thuyết 24 b Thí nghiệm xác định cường độ nén xi măng 29 c Chỉ tiêu kỹ thuật vật liệu chế tạo bê tông 30 d Tính tốn cấp phối bê tơng mác 300 32 vii 3.1.2 Thiết kế thành phần cấp phối MTXM đá 1x2 M300, có sử dụng phụ gia khống tro xỉ thải 33 a Lấy mẫu tro xỉ 33 b Thí nghiệm 38 b.1 Thí nghiệm xác định khối lượng riêng tro xỉ thải 38 b.2 Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích xốp tro xỉ 40 b.3 Thí nghiệm xác định thành phần hạt mô đun độ lớn tro xỉ 41 c Chế tạo bảo dưỡng mẫu 44 d Thử độ sụt hỗn hợp bê tông 47 3.2 Đánh giá cường độ 50 3.2.1 Đánh giá cường độ mẫu BTXM đá 1x2 M300 52 3.2.2 Đánh giá cường độ mẫu BTXM đá 1x2 M300, có sử dụng phụ gia khoáng tro xỉ thải 54 a BTXM đá 1x2 M300, có sử dụng phụ gia khoáng tro xỉ thải 30% 55 b BTXM đá 1x2 M300, có sử dụng phụ gia khống tro xỉ thải 25% 57 c BTXM đá 1x2 M300, có sử dụng phụ gia khống tro xỉ thải 20% 60 d BTXM đá 1x2 M300, có sử dụng phụ gia khoáng tro xỉ thải 15% 63 e Vẽ biểu đồ 66 3.2.3 Điều chỉnh lại thành phần cấp phối BTXM đá 1x2 M300, có sử dụng phụ gia khoáng tro xỉ thải 73 3.2.3.1 Đối với BTXM có lượng tro xỉ 15% 20% 73 3.2.3.2 Đối với BTXM có lượng tro xỉ 25% 30% 76 3.2.3.2 Đối với BTXM có lượng tro xỉ 25% 30% 76 ** Tổng hợp cấp phối cho 1m3 BTXM mác 300 có lượng tro xỉ sau hiệu chỉnh 3.3 Đánh giá hiệu kinh tế 80 3.3.1 So sánh hiệu kinh tế 02 thành phần cấp phối 80 3.3.2 Đánh giá hiệu kinh tế BTXM đá 1x2 M300 có sử dụng phụ gia khống tro xỉ thải vào thực tế xây dựng cơng trình giao thông 80 79 viii KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 a Kết luận 82 b Kiến nghị 83 Tài liệu tham khảo 85 Phụ lục 90 ix MỘT SỐ KÍ HIỆU VIẾT TẮT R: Cường độ bê tông Rxm : Cường độ xi măng Rtb: Giá trị trung bình cường độ chịu nén Rc: Giá trị đặc trưng cường độ Rbn: Giá trị tiêu chuẩn cường độ chịu nén Rb: Giá trị tính tốn cường độ chịu nén M: Mác bê tông B: Cấp độ bền bê tông m: Khối lượng V: độ rỗng ρ: Khối lượng riêng Kd : Hệ số dư vữa M : Độ lớn W : Độ ẩm 22 Rc = Rtb.(1 - S.σ) = βb.Rtb Trong đó:  βb - hệ số đồng chất bê tông (hệ số tương quan Rc Rtb)  σ - hệ số biến động cường độ mẫu thử, xác định theo tính tốn thống kê, σ = [√{∑(Ri - Rtb)2}/{n - 1}]/Rtb  S - hệ số, phụ thuộc xác suất đảm bảo Với xác suất 95% có S = 1,64  TCXDVN 356:2005 sử dụng σ = 0,135 2.1.2.4.3 Giá trị tiêu chuẩn cường độ chịu nén: Rbn Gọi tắt cường độ tiêu chuẩn chịu nén Khi thí nghiệm mẫu thử khối vng thường đạt cường độ cao so với bê tơng kết cấu thực Đó ảnh hưởng số yêu tố ma sát bàn máy nén mẫu, kích thước mẫu, tốc độ gia tải Để kể đến điều người ta xác định cường độ tiêu chuẩn sau: Rbn = θkc.Rc Trong θkc hệ số kết cấu, chuyển đổi cường độ mẫu thử sang cường độ bê tông kết cấu Thông thường θkc = 0,7 → 0,75 Khi thí nghiệm dùng mẫu lăng trụ có chiều cao cạnh đáy thu cường độ gần giống cường độ bê tông kết cấu thực Vì vậy, cường độ bê tơng (trung bình đặc trưng) nhân với θkc thường gọi cường độ lăng trụ 2.1.2.4.4 Giá trị tính tốn cường độ chịu nén: Rb Đó giá trị dùng để tính tốn theo trạng thái giới hạn, gọi tắt cường độ tính tốn Nó xác định với mức độ an toàn kể đến điều kiện làm việc Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tông xi măng xây dựng mặt đường giao thông nơng thơn 23 Cường độ tính tốn gốc Rb xác định theo cơng thức: Rb = Rbn/kb Trong kb hệ số độ tin cậy (hệ số an toàn), kb = 1,3 Trong trường hợp cần xét đến điều kiện làm việc bê tơng cần nhân Rb với hệ số điều kiện làm việc γb Bảng cường độ tính tốn bê tơng theo TCXDVN 356:2005 Cấp độ bền B15 B20 B25 B30 B35 B40 Mác tương đương M200 M250 M350 M400 M450 M500 Rb (MPa) 8,5 11,5 14,5 17 19,5 22 Rbt (MPa) 0,75 0,9 1,05 1,2 1,3 1,4 Eb (MPa) 23000 27000 30000 32500 34500 36000 2.2 Yêu cầu việc xác định thành phần cấp phối cường độ 2.2.1 Yêu cầu việc xác định thành phần cấp phối Cấp phối bê tơng quy định định mức dự tốn vật liệu theo mác bê tơng Để có cấp phối bê tơng người ta phải tiến hành thí nghiệm nhiều lần với tỷ lệ thành phần khác để có tỷ lệ thích hợp cho mác bê tông khác Xác định cấp phối bê tông để tìm tỷ lệ hợp lý loại nguyên vật liệu Nước, Xi măng , cát, đá sỏi cho 1m3 bê tông để đạt tiêu chuẩn kỹ thuật kinh tế phù hợp với điều kiện thực tế cơng trình vủa cơng trường Việc xác định xác cấp phối bê tơng đảm bảo cho cơng trình có chất lượng đảm bảo tiết kiệm chi phí cho nhà đầu tư Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tông xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn 24 Cấp phối bê tông biểu thị số cách như: Thành phần bê tông thường biểu thị khối lượng xi măng (kg) thể tích cốt liệu(m3), nước (l) Cũng biểu thị tỷ lệ khối lượng (hoặc thể tích) đơn vị khối lượng (hoặc thể tích) xi măng Nếu bê tơng trộn phịng thí nghiệm, trạm trộn có hệ thống định lượng tự động cấp phối bê tơng biểu thị khối lượng loại vật liệu dùng 1m3 bê tông (kg) Để xác định cấp phối bê tông cách xác nhà đầu tư phải vào tiêu sau: Thứ nhất, phải kiểm tra hồ sơ lực trạm trộn bê tông để chấp thuận đơn vị cung cấp Cần thiết phải đến trạm trộn bê tông để kiểm tra thực tế dây chuyền công nghệ, lực, khoảng cách từ trạm bê tông đến cơng trình Thứ hai, kiểm tra thiết kế cấp phối trạm trộn bê tơng, có phẩm chất nguồn gốc xuất xứ vật liệu đầu vào có phù hợp với yêu cầu thiết kế Thứ ba, trình cấp đổ bê tông, trường bạn cần kiểm tra độ sụt lấy mẫu để nén thí nghiệm khác có u cầu đặc biệt theo quy trình 2.2.2 Yêu cầu việc xác định cường độ Bê tông có nhiều đặc trưng lý cần lưu ý, cường độ bê tơng đặc trưng quan trọng mà kỹ sư xây dựng quan tâm đánh giá khả chịu lực cơng trình làm kết cấu BTCT Xác định cường độ bê tông giai đoạn kiểm tra nghiệm thu chất lượng kết cấu thi công xong Tuy nhiên, cường độ bê tơng có nhiều khái niệm/định nghĩa khác như: mác bê tơng (ví dụ: theo TCVN 5574 : 1991 [2], bê tông M 300), cấp độ bền bê tơng (ví dụ: theo tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 [3], bê tông B 25), cường độ chịu nén đặc trưng mẫu lập phương 28 ngày fcu (ví dụ: Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tông xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn 25 theo tiêu chuẩn Anh BS 8110 [4], bê tơng C 30 có fcu = 30 MPa), bê tông cấp C30/37 (theo Eurocode [5], bê tông cấp C30/37, tương ứng với cường độ đặc trưng mẫu trụ 30 MPa mẫu lập phương 37 MPa), bê tơng có cường độ chịu nén quy định mẫu trụ f’c (ví dụ: theo tiêu chuẩn Mỹ ACI 318 [6], f’c = 25 MPa), Hiện nay, việc thiết kế kết cấu BTCT nước ta thực theo TCXDVN 356 : 2005 thiết kế cấp phối cung cấp bê tông phần lớn thông qua mác bê tơng Do đó, việc đánh giá cường độ bê tông thường hiểu thông qua mác bê tông Việc làm xuất ý kiến khác Có ý kiến cho đánh giá cường độ bê tông theo mác bê tông tương ứng với cấp độ bền bê tông quy định TCXDVN 356 : 2005 (Phụ lục A) chấp nhận Một số ý kiến xem làm chưa kinh tế áp dụng cho nhiều dự án phạm vi nước, hạn chế cải tiến công nghệ sản xuất bê tông Đánh giá cường độ bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam cần phải hiểu khái niệm cường độ bê tông theo tiêu chuẩn thiết kế Một số vấn đề cường độ bê tông áp dụng tính tốn kết cấu theo TCXDVN 356: 2005 trình bày [10] Đối với bê tơng, chủ yếu quan tâm đến cường độ chịu nén (chú thích: thí nghiệm đánh giá cường độ chịu nén dễ thực cho kết tin cậy so với thí nghiệm đánh giá đặc trưng khác kéo, mô-dul đàn hồi, ) Từ năm 2005 đến nay, kết cấu bê tông BTCT thiết kế theo TCXDVN 356: 2006 dựa vào cấp độ bền chịu nén bê tông (gọi tắt cấp độ bền bê tông) Trong tiêu chuẩn này, khái niệm cấp độ bền định nghĩa sau: “Cấp độ bền chịu nén bê tông: Ký hiệu chữ B, giá trị trung bình thống kê cường độ chịu nén tức thời, tính đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không 95%, xác định 150 mm) chế tạo, dưỡng hộ trong 150 mm trên mẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn (150 mm điều kiện tiêu chuẩn thí nghiệm nén tuổi 28 ngày” (TCXDVN 356:2005, trang 6) Khái niệm mác bê tông Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tơng xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn 26 TCXDVN 356:2005 giống TCVN 5574:1991 Khi tính tốn theo trạng thái giới hạn thứ 600 mm) cường 150 (độ bền), cường độ chịu nén tiêu chuẩn dọc trục Rbn (cường độ lăng trụ: mẫu 150 c độ chịu nén tính tốn dọc trục Rb, xác định tương tự TCVN 5574:1991 với hệ số độ tin cậy nén bibi (thông thường = 1,3 (đối với bê tông nặng – bê tông thường) hệ số điều kiện làm việc bê tông =1) Bảng 13 TCXDVN 356 : 2005 cung cấp trực tiếp giá trị cường độ chịu nén tính tốn Rb tương ứng với cấp độ bền mác bê tông khác Các kỹ sư thường sử dụng giá trị cường độ chịu nén tính tốn Rb bê tơng cho bảng 13, TCXDVN 356:2005, để tính tốn hay đánh giá khả chịu lực kết cấu/cấu kiện Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tông xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn 27 CHƯƠNG THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI, ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ 3.1 Thiết kế thành phần cấp phối bê tông 3.1.1 Thiết kế thành phần cấp phối MTXM đá 1x2 M300 a Cơ sở lý thuyết Ở phạm vi đề tài nghiên cứu này, ta thiết kế cấp phối bê tông mác 300 sử dụng tro xỉ làm phụ gia khoáng với tỉ lệ 0, 15, 20, 25, 30% theo tiêu chuẩn sau: - TCVN 6260:2009 Xi măng poóc lăng hỗn hợp – Yêu cầu kỹ thuật [13] - TCVN 7570:2006 Cốt liệu cho bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật [14] - TCVN 4506:2012 Nước cho bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật [15] - Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông loại theo định số 778/1998/QĐ-BXD ngày 05/9/1998 [1] Xi măng sử dụng loại xi măng Holcim đa dụng PCB40 Công ty xi măng Holcim sản xuất mua tại đại lý TP Phan Thiết Cát sử dụng loại cát vàng hạt thô mua khu vực huyện Hàm Thuận Bắc Đá sử dụng đá 1x2 mua tại mỏ đá TaZon Nước trộn bê tông bảo dưỡng mẫu sử dụng nước sinh hoạt hệ thống cấp nước phòng thí nghiệm Các bảng tra sử dụng q trình tính tốn cấp phối bê tơng trích dẫn từ “Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông loại” theo định số 778/1998/QĐ-BXD ngày 05/9/1998 [1] Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tông xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn 28 Bảng 3.1: Lượng nước trộn ban đầu cho 1m3 bê tơng, lít [1] Bảng 3.2: Hệ số chất lượng vật liệu A/A1 [1] Bảng 3.3: Hệ số dư vữa Kd [1] Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tơng xi măng xây dựng mặt đường giao thơng nơng thơn 29 b Thí nghiệm xác định cường độ nén xi măng Ta tiến hành thí nghiệm xác định cường độ nén thực tế xi măng Holcim đa dụng PCB40 theo tiêu chuẩn TCVN 6016 : 2011 [16] Số lượng mẫu thử chế tạo mẫu hình lăng trụ có kích thước 40  40 160mm mẫu thử thí nghiệm thử cường độ uốn phương pháp gia tải điểm Sau dùng nửa lăng trụ gãy từ thí nghiệm thử cường độ uốn để làm thí nghiệm thử cường độ nén xi măng Kết cường độ nén xi măng giá trị trung bình cộng mẫu Dụng cụ sử dụng cho thí nghiệm bao gồm: - Khn kích thước 40  40 160mm - Bay - Máy thử uốn - Máy thử nén Trước tiến hành thí nghiệm, ta tiến hành vệ sinh khn Tiến hành trộn vữa với tỉ lệ phần xi măng, ba phần cát nửa phần nước (1:3:0,5) Dùng bay xúc vữa vào khuôn theo hai lớp Sau đổ lớp, ta dùng que dằn 60 lần Gạt bỏ vữa thừa ría khn kim loại tiến hành dán nhãn Sau 24 giờ, ta tiến hành tháo khuôn bảo dưỡng mẫu vữa thùng ngâm nhiệt độ phịng thí nghiệm Khi mẫu vữa đạt 28 ngày tuổi, ta tiến hành thí nghiệm xác định cường độ nén xi măng thu kết theo bảng sau: Bảng 3.4: Kết thí nghiệm cường độ nén xi măng Nguồn: Dữ liệu tác giả Mẫu thí nghiệm Cường độ nén (N/mm2) Mẫu số 55,64 Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tơng xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn 30 Mẫu số 56,44 Mẫu số 55,91 Mẫu số 57,07 Mẫu số 57,78 Mẫu số 56,44 Trung bình 56,55 c Chỉ tiêu kỹ thuật vật liệu chế tạo bê tơng Xi măng Holcim đa dụng PCB40 có: cường độ xi măng Rxm  56,55MPa , khối lượng riêng xm  3,15g cm3 Đá dăm có: đường kính cỡ hạt Dmin 10mm Dmax  20mm, khối lượng thể tích: vd  1,405g cm3 , khối lượng riêng: d  2,708g cm3 , độ rỗng đá: Vr  0,48 Cát xây dựng có: khối lượng thể tích: vc  1,344g cm3 , khối lượng riêng: c  2,62g cm3 , mô đun độ lớn: M  2, 04 , độ ẩm: W  1, 281 % Bảng 3.5: Thành phần hạt đá dăm Kích thước mắt Khối lượng tích sàng (mm) lũy sàng (%) 31,5 25 1,44 20 28,62 15 67,04 10 97,86 Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tơng xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thơn 31 99,7 Nhỏ 100 Hình 3.1: Biểu đồ thành phần hạt đá dăm Bảng 3.6: Thành phần hạt cát Kích thước mắt Khối lượng tích sàng (mm) lũy sàng (%) 2,5 8,4 1,25 17,2 0,63 29,6 0,315 52,2 0,14 96,4 Nhỏ 0,14 100 Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tông xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn 32 BIỂU ĐỒ THÀNH PHẦN HẠT Lượng tích lũy sàng (%) 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0,14 0,0 1,25 0,63 2,5 5,0 Kích thước lỗ sàng ( mm ) Hình 3.2: Biểu đồ thành phần hạt cát d Tính tốn cấp phối bê tơng mác 300 Ta tính tốn cấp phối bê tông với trường hợp không sử dụng tro xỉ Từ giảm lượng xi măng thay lượng tro xỉ tương ứng với tỉ lệ theo khối lượng 15, 20, 25, 30% Yêu cầu bê tông: - Mác bê tông (theo cường độ chịu nén): = 30 tuổi 28 ngày, mẫu 150 150 150mm , độ sụt 7cm Điều kiện đúc mẫu: - Thực đúc mẫu phịng thí nghiệm, trộn thủ cơng nhiệt độ mơi trường, có hệ số k  1,15 Dựa theo độ sụt mô đun độ lớn cát, tra bảng 3.1 ta lượng nước cần cho 1m3 bê tơng: N  200 lít Tra bảng 3.2 ta số: A  0, ; A1  0,32 Lượng xi măng cần cho 1m3 bê tông: Rb X R tt k 300  1,15   0,   0,   0,  1, 72 N AR xm AR xm 0,  565, X  1, 72 N  1, 72  200  344kg Thể tích hồ xi măng: Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tơng xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn 33 Vh  X  xm N  344  200  309, 21 lít 3,15 Dựa vào mô đun độ lớn cát thể tích hồ xi măng, tra bảng 3.3 ta hệ số dư vữa hợp lý Kd  1,38 Lượng đá cần cho 1m3 bê tông: D vd  1000 Vr  K d  1   1, 405  1000  1188kg 0, 48  1,38  1  Lượng cát cần cho 1m3 bê tông:   X D N  C  1000       c   n   xm d     344 1188 200   1000       2,62  660,5kg  3,15 2,708   Như vậy, ta có cấp phối cho 1m3 bê tơng mác 300 sau: Bảng 3.7: Cấp phối cho 1m3 bê tông mác 300 Xi măng (kg) 344 Cát (kg) Đá (kg) Nước (l) 661 1188 200 3.1.2 Thiết kế thành phần cấp phối MTXM đá 1x2 M300, có sử dụng phụ gia khoáng tro xỉ thải a Lấy mẫu tro xỉ Tro xỉ dùng để thực thí nghiệm phục vụ cho đề tài lấy trực tiếp từ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân – huyện Tuy Phong – tỉnh Bình Thuận Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tơng xi măng xây dựng mặt đường giao thơng nơng thơn 34 Hình 3.3: Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân Hình 3.4: Bãi than nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tơng xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn 35 Hình 3.5: Bãi thải tro xỉ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân Hình 3.6: Mẫu tro xỉ Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân Mẫu tro xỉ sau lấy từ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân cất giữ phịng thí nghiệm để phục vụ cho cơng tác thí nghiệm Các thành phần hóa học mẫu tro xỉ nêu bảng sau: Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tơng xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn 36 Bảng 3.8: Thành phần hóa học tro bay nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân Nguồn: Dữ liệu tác giả Kết Phương pháp phân (%) tích Hàm lượng Cacbon 12,41 ASTM D3176 Hàm lượng Hidro 0,05 ASTM D3176 Hàm lượng Nitơ 0,15 ASTM D3176 Hàm lượng Lưu huỳnh 0,04 ASTM D3176 Hàm lượng Oxy 0,05 ASTM D3176 Hàm lượng SiO2 57,7 TCN.01-I PTH/94 Hàm lượng Al2O3 25,72 TCNB-ICP 01/04 Hàm lượng Fe2O3 6,79 TCNB-ICP 01/04 Hàm lượng TiO2 0,85 TCNB-ICP 01/04 Hàm lượng CaO 0,97 TCNB-ICP 01/04 Hàm lượng MgO 1,45 TCNB-ICP 01/04 Hàm lượng K2O 5,03 TCNB-ICP 01/04 Hàm lượng Na2O 0,43 TCNB-ICP 01/04 Hàm lượng P2O3 0,28 TCNB-ICP 01/04 Hàm lượng MnO 0,07 TCNB-ICP 01/04 Hàm lượng SO3 0,18 QTSI11-HH/05 Các thành phần khác 0,53 Tính toán Cỡ hạt 0-15mm 100 TCVN 251:2007 Chỉ tiêu phân tích Tên đề tài LVThS: Nghiên cứu sử dụng tro xỉ thải nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận để làm phụ gia khống cho bê tông xi măng xây dựng mặt đường giao thông nông thôn