Nghiên cứu sử dụng tro bay tại chỗ để sản xuất bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô tại tỉnh trà vinh báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY TẠI CHỖ ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG XI MĂNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI TỈNH TRÀ VINH Mã số: T2019-PHII-004 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Đức Trọng Thời gian thực hiện: 01/2019 - 12/2019 TP.Hồ Chí Minh, 12/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY TẠI CHỖ ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG XI MĂNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI TỈNH TRÀ VINH Mã số: T2019-PHII-004 Chủ nhiệm đề tài TS Nguyễn Đức Trọng TP.Hồ Chí Minh, 12/2019 -IDANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA 1/ THS VÕ HỒNG LÂM 2/ THS NGUYỄN MINH QUANG ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH 1/ PHỊNG THÍ NGHIIỆM VẬT LIỆU XÂY DỰNG _ LIÊN HIỆP KHOA HỌC ĐỊA CHẤT NỀN MĨNG VÀ VLXD (LAS-XD154) 2/ PHỊNG THÍ NGHIỆM UTC2 -II- MỤC LỤC MỤC LỤC II DANH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT V DANH MỤC CÁC BẢNG VI DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ .VIII PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc đề tài CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG TRO BAY TRONG SẢN XUẤT BTXM LÀM MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan BTXM sử dụng tro bay 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Ưu điểm BTXM sử dụng tro bay 1.2.3 Nguyên lý hình thành cường độ BTXM sử dụng tro bay 1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng mặt đường BTXM 1.3.1 Xi măng 1.3.2 Chất lượng cốt liệu 1.3.3 Thể tích lỗ rỗng bê tông: 1.3.4 Tỷ lệ nước/xi măng: 1.3.5 Ảnh hưởng công tác trộn đầm lèn hỗn hợp bê tông 10 1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng tro bay sản xuất BTXM giới Việt Nam 10 1.4.1 Trên giới 10 1.4.2 Tại Việt Nam 12 1.5 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu chế tạo BTXM 12 1.5.1 Xi măng 13 -III1.5.2 Cốt liệu lớn 13 1.5.3 Cốt liệu nhỏ 13 1.5.4 Nước 14 1.5.5 Phụ gia 14 1.6 Các yêu cầu bê tông xi măng làm đường ô tô 14 1.7 Kết luận chương 15 CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG NGUỒN VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG TRONG SẢN XUẤT BTXM TẠI TRÀ VINH 16 2.1 Giới thiệu chung 16 2.2 Điều kiện tự nhiên mạng lưới giao thông đường Trà Vinh 16 2.2.1 Điều kiện tự nhiên 16 2.2.2 Tổng quan mạng lưới giao thông đường Trà Vinh 18 2.3 Thực trạng giải pháp nguồn cung cấp cốt liệu sản xuất bê tông xi măng Trà Vinh 20 2.3.1 Thực trạng giải pháp nguồn cung cấp cốt liệu nhỏ 20 2.3.2 Thực trạng giải pháp nguồn cung cấp cốt liệu lớn 22 2.4 Thực trạng chất lượng nguồn tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 22 2.4.1 Nguồn tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 23 2.4.2 Tính chất lý, hóa số loại tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 23 2.4.3 Khả sử dụng nguồn tro bay Duyên Hải sản xuất BTXM 25 2.5 Kết luận chương 26 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY TẠI CHỖ SẢN XUẤT BTXM TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI TRÀ VINH 27 3.1 Giới thiệu chung 27 3.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế thành phần bê tông xi măng 27 3.3 Nghiên cứu thực nghiệm 27 3.3.1 Phương pháp kế hoạch thực nghiệm 27 3.3.2 Vật liệu chế tạo 29 3.3.3 Kết thực nghiệm đánh giá 30 3.4 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật sử dụng tro bay sản xuất bê tông xi măng xây dựng kết cấu áo đường ô tô Trà Vinh 43 -IV3.4.1 Đánh giá hiệu kỹ thuật 43 3.4.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn mặt đường bê tơng xi măng 43 3.4.3 Đề xuất kết cấu áo đường bê tông xi măng 44 3.4.4 Phân tích hiệu kinh tế khả ứng dụng thực tế 45 3.5 Kết luận chương 48 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ DỰ KIẾN HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 49 Kết luận: 49 Kiến nghị 50 Dự kiến hướng nghiên cứu 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO IX -V- DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT AASHTO : Hiệp hội người làm đường vận tải toàn nước Mỹ ACI : Viện bê tông Mỹ ASTM : Hiệp hội thí nghiệm vật liệu Mỹ BTXM : Bê tông xi măng BT : Bê tông Đ : Đá E : Mô đun đàn hồi nén tĩnh – gọi tắt môđun đàn hồi Mdl : Mô đun độ lớn cát N : Nước N/XM : Nước/Xi măng PCB : Xi măng pooc lăng hỗn hợp Rn : Cường độ chịu nén Ru : Cường độ kéo uốn Rech : Cường độ ép chẻ TCN : Tiêu chuẩn nghành TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TB : Tro bay -VI- DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Trị số tính tốn loại BTXM xây dựng đường ô tô (1) 14 Bảng 1.2: Các tiêu lý độ sụt BTXM mặt đường ô tô (2) 15 Bảng 2.1: Công trình giao thơng vận tải đường tỉnh Trà Vinh cập nhật, bổ sung đến 2010 định hướng để 2020 (4)……………………………………………… 20 Bảng 2.2: Các tiêu kỹ thuật cát mịn (17) 22 Bảng 2.3: Tính chất lý mỏ đá Hoa An, Bình Dương (17) 22 Bảng 2.4: Kết thí nghiệm tiêu lý đá Phước Tân, Đồng Nai (17) 22 Bảng 2.5: Kết thí nghiệm tiêu lý, hóa tro bay nhà máy số 1, Duyên Hải (tro màu nâu) 24 Bảng 2.6: Kết thí nghiệm tiêu lý, hóa tro bay nhà máy số 3, Duyên Hải (tro màu vàng) 24 Bảng 2.7:Các tiêu tro bay lấy từ nhà máy nhiệt điện số 1, Duyên Hải, tỉnh Tà Vinh 25 Bảng 2.8: Các tiêu tro bay lấy từ nhà máy nhiệt điện số 3, Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh 25 Bảng 2.9: Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho BTXM 25 Bảng 1: Thành phần cấp phối BTXM có cường độ chịu nén 30MPa (sử dụng tro bay nhà máy nhiệt số 1)……………………………… 28 Bảng 2: Thành phần vật liệu chế tạo BTXM có cường độ chịu nén 36MPa (sử dụng tro bay nhà máy nhiệt số 3) 29 Bảng 3: Kết độ sụt độ mài mòn BTXM cường độ 30MPa 32 Bảng 4: Kết đo độ sụt độ mài mòn BTXM cường độ 36MPa 32 Bảng 5: Tính chất học BTXM loại 30MPa (Đơn vị: MPa) 34 Bảng 6: Tính chất học BTXM loại 36MPa (Đơn vị: MPa) 34 Bảng 7: Quan hệ Rn, Ru, Rech cường độ 30MPa ngày tuổi 35 Bảng 8: Quan hệ Rn, Ru, Rech cường độ 36MPa ngày tuổi 35 Bảng 9: Chỉ tiêu kỹ thuật BTXM làm mặt đường ôtô 43 Bảng 10: Chi phí vật tư (chưa VAT) BTXM cường độ 30MPa không sử dụng tro bay 46 Bảng 11: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 30MPa có sử dụng 20% tro bay thay xi măng 46 -VIIBảng 12: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 36MPa có sử dụng phụ gia sợi dẻo 46 Bảng 13: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 36MPa có sử dụng phụ gia siêu dẻo 20% tro bay thay xi măng 47 Bảng 14: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 36MPa có sử dụng phụ gia siêu dẻo 30% tro bay thay xi măng 47 -VIII- DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 2.1: Vị trí địa lý tỉnh Trà Vinh 16 Hình 2.2: Tình trạng hư hỏng Quốc lộ 53, tỉnh Trà Vinh 18 Hình 3.1: Mẫu BTXM sau chế tạo….………………………………………… 30 Hình 3.2: Thí nghiệm độ sụt BTXM & Hình 3.3: Thí nghiệm cường độ ép chẻ 31 Hình 3.4: Thí nghiệm cường độ kéo uốn BTXM 31 Hình 3.5: Thí nghiệm Mơ đun đàn hồi BTXM 31 Hình 3.6: Thí nghiệm độ mài mịn BTXM 32 Hình 3.7: Tro bay nhà nhiệt điện số 32 Hình 3.8: Biểu đồ độ mài mòn BTXM tuổi 28 ngày 324 Hình 3.9: Biểu đồ Rn BTXM cường độ 30MPa theo thời gian 36 Hình 3.10: Biểu đồ Rn BTXM cường độ 36MPa theo thòi gian 36 Hình 3.11: Biểu đồ Ru BTXM cường độ 30MPa theo thời gian 37 Hình 3.12: Biểu đồ BTXM cường độ 36MPa theo thời gian 37 Hình 3.13: Biểu đồ Rech BTXM cường độ 30MPa theo thời gian 38 Hình 3.14: Biểu đồ Rech BTXM cường độ 36MPa theo thời gian 39 Hình 3.15: Biểu đồ E BTXm cường độ 30MPa 28 ngày tuổi 40 Hình 3.16: Biểu đồ E BTXM cường độ 26MPa 28 ngày tuổi 40 Hình 3.17: Biểu đồ quan hệ Ru ~ Rn BTXM 30MPa 41 Hình 3.18: Biểu đồ quan hệ Rech ~ Rn BTXM 30MPa 41 Hình 3.19: Biểu đồ quan hệ Ru ~ Rn BTXM 36MPa 42 Hình 3.20: Biểu đồ quan hệ Rech ~ Rn BTXm 36MPa 42 Hình 3.21: Kiến nghị dạng kết cấu áo đường cứng 45 Rech Ru (MPa) (MPa) (MPa) Rech Rn (MPa) -39- 6,0 7,0 7,0 45,0 6,5 6,0 40,0 5,0 6,0 5,0 35,0 4,0 5,5 4,0 30,0 5,0 3,0 4,5 25,0 3,0 4,0 2,0 20,0 2,0 3,5 15,0 1,0 1,0 3,0 10,0 2,5 ,0 2,0 5,9 4,9 5,5 4,4 5,34 5,4 6,1 5,7 4,8 5,62 5,6 6,3 5,1 6, 5,37 4,3 3,6 3,5 4,98 2,8 3,8 3,3 5,14 Rn Rn 28 Rn 56 3,70 3,65 4,84 RnRech 5,37 RnRech 285,8 5,928 5, RnRech 56 56 4,3 3,7 4,92 4,38 3,25 2,84 CCPP336 CCPP336 CCPP 363-63-0 2100 2100 % % CP36-0% % CP36-10% %%CP36-20% CPC3P63 -36-00% % CP36-30% Các hợp mẫu BTXM Các tổ tổ hợp mẫu BTXM Các tổ hợp mẫu BTXM Hình 3.14: Biểu đồ Rech BTXM cường độ 36MPa theo thời gian Khi sử dụng hàm lượng tro bay nhiều cường độ Rech BTXM tăng chậm tuổi sớm (7 ngày) tuổi muộn (56 ngày) với tỷ lệ tro bay nhiều Rech BTXM tăng nhanh Kết thực nghiệm cho thấy với BTXM cường độ 30MPa dùng hàm lượng tro bay 10% tuổi 28 ngày 56 ngày Rech cao so với không sử dụng tro bay 11,9% 9,0%; Tuy nhiên hàm lượng tro bay chiếm 20% Rech giảm 1,9% 5,9% so với không sử dụng tro bay Với hàm lượng sử dụng TB đến 30% Rech BTXM giảm mạnh Với loại BTXM cường độ 36MPa sử dụng phụ gia siêu dẻo dùng hàm lượng tro bay 10% tuổi 28 ngày 56 ngày Rech cao so với không sử dụng tro bay 3,2% 5,2%; Tuy nhiên hàm lượng tro bay chiếm 20% Rech BTXM tuổi 28 ngày thấp 2,8% so với không sử dụng tro bay Rech tương đương tuổi 56 ngày Với hàm lượng TB sử dụng đến 30% Rech BTXM giảm đáng kể -40 Đánh giá mô đun đàn hồi (E) 35,00 E tuổi 28 ngày (10^3 MPa) 34,50 34,317 34,565 34,00 33,669 33,50 33,00 32,50 32,00 31,50 31,00 30,421 30,50 30,00 CP30-0% CP30-10% CP30-20% CP30-30% Các tổ hợp mẫu BTXM Hình 3.15: Biểu đồ E BTXM cường độ 30MPa 28 ngày tuổi E tuổi 28 ngày (10^3 MPa) 42,00 41,00 39,811 40,00 39,129 39,00 38,00 37,00 37,550 36,283 36,00 35,00 CP36-0% CP36-10% CP36-20% CP36-30% Các tổ hợp mẫu BTXM Hình 3.16: Biểu đồ E BTXM cường độ 36MPa 28 ngày tuổi Kết thực nghiệm cho thấy không sử dụng phụ gia siêu dẻo dùng hàm lượng tro bay 10% tuổi 28 ngày E BTXM cao so với không sử dụng tro bay 0,7%; Tuy nhiên hàm lượng tro bay chiếm 20% 30% E giảm 1,9% 11,4% so với không sử dụng tro bay -41Với loại BTXM cường độ 36MPa sử dụng phụ gia siêu dẻo dùng hàm lượng tro bay 10% 20% tuổi 28 ngày E BTXM cao so với không sử dụng tro bay 6% 4,2%; Tuy nhiên hàm lượng tro bay chiếm 30% E giảm 3,4% so với khơng sử dụng tro bay 3.3.3.3 Thiết lập mối quan hệ tính chất BTXM sử dụng tro bay - Mối quan hệ Ru, Rech Rn BTXM cường độ 30MPa không sử dụng phụ gia siêu dẻo dùng tro bay thay xi măng từ 10-20% sau: Ru=0,205*Rn0,89, R2 = 0,963 Rech=0,101*Rn1,032, R2 = 0,951 6,00 5,50 Ru (MPa) 5,00 y = 0,205x0,890 R2 = 0,963 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0 34,0 36,0 38,0 40,0 Rn (MPa) Hình 3.17: Biểu đồ quan hệ Ru ~ Rn BTXM 30MPa 5,00 4,50 y = 0,101x1,032 R2 = 0,951 Rech (MPa) 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0 34,0 36,0 38,0 40,0 Rn (MPa) Hình 3.18: Biểu đồ quan hệ Rech ~ Rn BTXM 30MPa -42- Mối quan hệ Ru, Rech Rn BTXM cường độ 36MPa sử dụng phụ gia siêu dẻo dùng tro bay thay xi măng từ 10-30% sau: Ru=0,188*Rn0,907, R2 = 0,942 Rech=0,091*Rn1,078 R2 = 0,825 8,00 y = 0,188x0,907 R2 = 0,942 7,00 Ru (MPa) 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 Rn (MPa) Hình 3.19: Biểu đồ quan hệ Ru ~ Rn BTXM 36MPa 8,00 7,00 y = 0,091x1,078 R2 = 0,825 Rech (MPa) 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 Rn (MPa) Hình 3.20: Biểu đồ quan hệ Rech ~ Rn BTXM 36MPa -433.4 Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật sử dụng tro bay sản xuất bê tông xi măng xây dựng kết cấu áo đường ô tô Trà Vinh 3.4.1 Đánh giá hiệu kỹ thuật Từ kết nghiên cứu cho thấy không sử dụng phụ gia siêu dẻo với hàm lượng tro bay chiếm 20% thay xi măng sử dụng thêm phụ gia siêu dẻo hàm lượng tro bay chiếm 30% thay xi măng cho tính chất BTXM sau: Bảng 3.9: Chỉ tiêu kỹ thuật BTXM làm mặt đường ôtô STT Chỉ tiêu Cường độ chịu nén (MPa) Cường độ kéo uốn (MPa) Mô đun đàn hồi (GPa) Độ mài mòn (g/cm2) Yêu cầu BTXM nghiên cứu tuổi 28 ngày 30 31,6 36 39,7 4,0 4,35 5,0 5,48 27 33,669 31 36,283 0,6 0,368 0,6 0,351 Từ tiêu BTXM nghiên cứu đối chiếu tiêu chuẩn hành đáp ứng yêu cầu cần thiết xây dựng mặt đường cứng 3.4.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn mặt đường bê tơng xi măng Mặt đường BTXM nói chung BTXM tro bay nói riêng thuộc loại mặt đường cứng, tầng mặt có độ cứng lớn nhiều so với tầng móng đất Dưới tác dụng tải trọng gradient nhiệt độ, bê tông làm việc trạng thái chịu uốn vị trí bất lợi thường thớ cạnh dọc Kết cấu mặt đường làm việc theo hai trường hợp Trường hợp 1, đặt lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng theo mơ hình hai lớp tách rời đàn hồi nhiều lớp Trường hợp 2, đặt lớp móng cấp phối đá dăm theo mơ hình lớp tách rời đàn hồi nhiều lớp -44Theo quy định thiết kế QĐ 3230 [1], kết cấu áo đường BTXM thơng thường có khe nối kiểm tốn theo tiêu chuẩn trạng thái giới hạn đây: + Dưới tác dụng tổng hợp tải trọng xe chạy trùng phục tác dụng lặp lặp lại biến đổi gradien nhiệt độ mặt đáy BTXM, suốt thời hạn phục vụ, tầng mặt BTXM không bị phá hoại mỏi + Tầng mặt BTXM không bị nứt vỡ tác dụng tổng hợp tải trọng trục xe lớn vào lúc xuất gradien nhiệt độ lớn γr.(σpr + σtr) ≤ Rku (3.1) γr.(σpmax + σt max) ≤ Rku (3.2) γr.σbpr ≤ Rku(móng) (3.3) Rku– cường độ kéo uốn thiết kế BTXM, MPa; Rku (móng)– cường độ kéo uốn thiết kế vật liệu móng, MPa; γr– hệ số độ tin cậy theo cấp hạng đường 3.4.3 Đề xuất kết cấu áo đường bê tông xi măng Căn vào cấu tạo thiết kế mặt đường BTXM Việt Nam Dựa vào tính chất cơng trình, lưu lượng xe thực tế vật liệu địa phương điều kiện địa chất, thủy văn khu vực Trà Vinh Tiến hành phân tích, so sánh kết tính tốn bê tơng xi măng để rút nhận xét đánh giá hiệu việc sử dụng loại vật liệu kết cấu áo đường ô tô Kiến nghị dạng kết cấu áo đường BTXM có sử dụng tro bay sau: +) Kết cấu 1: (Khi cấp quy mô giao thông nhẹ: Ne < 3.104 lần/làn quy mơ giao thơng trung bình: Ne = 3.104 1.106 lần/làn) BTXM loại Rn=30÷36 MPa dày từ 1824cm Cấp phối đá dăm, cấp phối đá dăm gia cố xi măng 56% cát gia cố xi măng 68%) -45+) Kết cấu (Khi cấp quy mô giao thông nặng: Ne > 1.106  20.106 lần/làn) Bê tông nhựa rỗng tạo nhám BTXM loại Rn=36 MPa dày từ 2428cm Cấp phối đá dăm gia cố xi măng 5-6 % (dày 1215cm) đặt lớp cấp phối đá dăm loại II Hình 3.21: Kiến nghị dạng kết cấu áo đường cứng 3.4.4 Phân tích hiệu kinh tế khả ứng dụng thực tế Trong phạm vi đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường nghiên cứu phân tích hiệu kinh tế thông qua so sánh giá thành túy vật liệu chế bê tông xi măng sử dụng phần tro bay thay phần xi măng thành phần chất kết dính Tuy khơng tồn diện nêu lên hiệu bê tơng xi măng có sử dụng loại vật liệu Theo bảng giá sau lấy theo đơn giá mua vật liệu Trà Vinh (quý III - năm 2019, chưa tính thuế VAT) +) Đá 5mm x 20mm : 465.000 đồng/m3 +) Cát hạt to : 330.000 đồng/m3 +) Xi măng Insee– PCB40 : 90.000 đồng/bao +) Tro bay : 850 đồng/kg +) Phụ gia Basf : 20.000 đồng/lít Với phương án dùng phần tro bay thay phần xi măng chế tạo BTXM có cường độ 30MPa, 36MPa; tính chi phí vật tư để chế tạo 1m3 bê tơng, sau so sánh với BTXM khơng sử dụng tro bay Kết tính tốn chi phí vật tư trình bày theo bảng sau: -46Bảng 3.10: Chi phí vật tư (chưa VAT) BTXM cường độ 30MPa không sử dụng tro bay S T T Chủng loại vật liệu KL thể tích xốp (g/cm3) Đá 1x2 Cát hạt to Xi măng PCB40 Tro bay 1,445 1,443 - Khối lượng Khối lượng (kg) 1106 749 394 Đơn giá thể tích (m3) đồng/m3 0,765 0,519 - 465.000 330.000 đồng/ kg 1.800 850 TỔNG CỘNG : Thành tiền (đồng) 355.910 171.289 709.200 1.236.399 Bảng 3.11: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 30MPa có sử dụng 20% tro bay thay xi măng S T T Chủng loại vật liệu KL thể tích xốp (g/cm3) Đá 1x2 Cát hạt to Xi măng PCB40 Tro bay 1,445 1,443 - Khối lượng Khối lượng (kg) 1106 749 315 79 Đơn giá thể tích (m3) đồng/m3 0,765 0,519 - 465.000 330.000 đồng/ kg 1.800 850 TỔNG CỘNG : Thành tiền (đồng) 355.910 171.289 567.000 67.150 1.161.349 Bảng 3.12: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 36MPa có sử dụng phụ gia siêu dẻo S T T Chủng loại vật liệu KL thể tích xốp (g/cm3) Đá 1x2 Khối lượng Đơn giá Thành tiền (đồng) Khối lượng (kg) thể tích (m3) đồng/m 1,445 1140 0,789 465.000 366.851 Cát hạt to 1,443 834 0,578 330.000 190.728 Xi măng PCB40 - 371 - 1.800 667.800 Tro bay - - 850 Phụ gia MG-8718 - 3,71 - 20.000 TỔNG CỘNG : đồng/ kg,lít 74.200 1.299.579 -47Bảng 3.13: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 36MPa có sử dụng phụ gia siêu dẻo 20% tro bay thay xi măng Khối lượng S T T Chủng loại vật liệu Đá 1x2 KL thể tích xốp (g/cm3) Đơn giá đồng/ Thành tiền (đồng) Khối lượng (kg) thể tích (m3) đồng/m3 1,445 1140 0,789 465.000 366.851 Cát hạt to 1,443 834 0,578 330.000 190.728 Xi măng PCB40 - 297 - 1.800 534.600 Tro bay - 74 - 850 62.900 Phụ gia MG-8718 - 3,71 - 20.000 kg,lít TỔNG CỘNG : 74.200 1.229.279 Bảng 3.14: Chi phí vật tư (chưa bao gồm VAT) BTXM cường độ 36MPa có sử dụng phụ gia siêu dẻo 30% tro bay thay xi măng Khối lượng S T T Chủng loại vật liệu Đá 1x2 KL thể tích xốp (g/cm3) Đơn giá đồng/ Thành tiền (đồng) Khối lượng (kg) thể tích (m3) đồng/m3 1,445 1140 0,789 465.000 366.851 Cát hạt to 1,443 834 0,578 330.000 190.728 Xi măng PCB40 - 260 - 1.800 468.000 Tro bay - 111 - 850 94.350 Phụ gia MG-8718 - 3,71 - 20.000 TỔNG CỘNG : kg,lít 74.200 1.194.129 - Chênh lệch vật tư sử dụng 20% TB thay xi măng cho 1m3 BTXM cường độ 30MPa so với không sử dụng tro bay 75.050 đồng -48- Chênh lệch vật tư sử dụng 20% TB thay xi măng cho 1m3 BTXM cường độ 36MPa so với không sử dụng tro bay cho 70.300 đồng - Chênh lệch vật tư sử dụng 30% TB thay xi măng cho 1m3 BTXM cường độ 36MPa so với không sử dụng tro bay cho 105.450 đồng 3.5 Kết luận chương Nhờ phản ứng pozolan tiếp tục diễn ra, sản phẩm thủy hoá xi măng phản ứng với thành phần khoáng tro bay làm cho cường độ tuổi muộn BTXM cải thiện, kết hợp hàm lượng tro bay hợp lý cường độ BTXM tăng đáng kể Tuy nhiên tuổi sớm (7 ngày) hàm lượng tro bay sử dụng nhiều tốc độ tăng trưởng tính chất học BTXM tăng chậm Kết nghiên cứu kết hợp với hàm lượng 20% tro bay (khơng có sử dụng thêm phụ gia siêu dèo) 30% tro bay (khi có sử dụng thêm phụ gia siêu dẻo) tính chất BTXM đáp ứng yêu cầu cần thiết xây dựng mặt đường ô tô Giải pháp cải thiện tính chất BTXM mà cịn giảm giá thành đáng kể xây dựng cơng trình -49KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ DỰ KIẾN HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO A Kết luận: Trà Vinh với tổ hợp nhà máy nhiệt điện Duyên Hải hàng năm thải hàng triệu tro thải, biện pháp xử lý loại vật liệu tốn không thân thiện với mơi trường Do đó, tận dụng nguồn tro bay thải từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải sản xuất BTXM giải pháp tốt nâng cao chất lượng sản phẩm mà cịn góp phần cải thiện môi trường sống giảm đáng kể chi phí xây dựng cơng trình Các kết nghiên cứu ban đầu đưa triển vọng lớn việc sử dụng nguồn vật liệu tro bay nhiệt điện sản xuất BTXM Những đóng góp đề tài là: Đã tổng hợp tình hình nghiên cứu, ứng dụng tro bay sản xuất BTXM nước Tổng quan BTXM, nêu ưu điểm khả sử dụng BTXM xây dựng đường ô tô Trà Vinh Đã phân tích tiêu lý, hóa tro bay nhà máy nhiệt điện số số 3, Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh đánh giá khả sử dụng tro bay sản xuất BTXM Với hàm lượng tro bay hợp lý cải thiện số tính chất BTXM làm đường, đặc biệt Ru, E cải thiện tính cơng tác BTXM: - Khi sử dụng hàm lượng tro bay nhiều tính chất học BTXM tăng chậm tuổi sớm tuổi muộn (56 ngày) với tỷ lệ tro bay nhiều Rn BTXM tăng mạnh Với hàm lượng tro bay hợp lý cải thiện số tính chất BTXM làm đường, đặc biệt Ru E, giảm đáng kể lượng nước sử dụng - Khi sử dụng tro bay nhà máy số 1, nhiệt điện Duyên Hải, Trà Vinh dù tính chất không đáp ứng đầy đủ tro bay loại F theo ASTM sử dụng hàm lượng tro bay thay xi măng đến 20% thành phần chất kết dính cho tính chất học BTXM làm đường ô tô tương tự tốt so với không dùng tro bay; Mặc dù độ mài mịn BTXM có giảm so với khơng sử dụng tro bay đáp ứng yêu cầu xây dựng mặt đường ô tô - Với tro bay nhà máy số 3, nhiệt điện Duyên Hải, Trà Vinh có tính chất đạt loại F theo ASTM sử dụng hàm lượng tro bay thay xi măng đến 30% có dùng phụ gia siêu dẻo cường độ BTXM có giảm so với không sử dụng tro bay tuổi sớm, tuổi muộn (56 ngày) cho tính chất BTXM làm đường tương đương so với không sử dụng tro bay giá thành giảm đáng kể, góp phần hạ chi phí xây dựng cơng trình -50- Khi sử dụng hàm lượng tro bay từ 20-30% thay xi măng sản xuất BTXM có khơng sử dụng phụ gia siêu dẻo tiêu BTXM đáp ứng yêu cầu làm mặt đường quy mô giao thông cấp nhẹ đến nặng theo tiêu chuẩn hành Các kết ban đầu đưa khả triển vọng sử dụng loại vật liệu xây dựng kết cấu mặt đường ô tô Đề tài thiết lập mối tương quan cường độ chịu uốn, cường độ ép chẻ với cường độ chịu nén BTXM sử dụng tro bay sau: +) Với bê tông loại 30MPa sử dụng từ 10-20% tro bay xi măng thì: Ru=0,205*Rn0,89, R2 = 0,963 Rech=0,101*Rn1,032, R2 = 0,951 +) Với bê tông loại 36MPa sử dụng phụ gia siêu dẻo dùng từ 10-30% tro bay xi măng thì: Ru=0,188*Rn0,907, R2 = 0,942 Rech=0,091*Rn1,078 R2 = 0,825 Đề tài đề xuất kết cấu áo đường cứng quy mô giao thông cấp nhẹ đến nặng sử dụng BTXM dùng 20-30% tro bay thay tương ứng lượng xi măng Về giá thành chi phí vật tư (chưa tính thuế VAT 10%) dùng 20% tro bay sản xuất BTXM tiết kiệm so với không sử dụng tro bay 75.050 đồng cho 1m3 bê tông cường độ 30 MPa 70.300 đồng cho 1m3 bê tơng cường độ 36 MPa B Kiến nghị Có thể sử dụng kết nghiên cứu đề tài làm tài liệu tham khảo tính tốn, thiết kế kết cấu áo đường cứng địa bàn tỉnh Trà Vinh Đối với mặt đường BTXM có tro bay Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh dùng đến 20-30% TB thay xi măng tùy cường độ BT loại tro bay sử dụng, giải pháp tận dụng nguồn vật liệu địa phương, giảm giá thành xây dựng mà cịn giảm nhiễm mơi trường C Dự kiến hướng nghiên cứu Tiếp tục nghiên cứu sử dụng tro bay cho loại BTXM có cường độ khác nhau, theo dõi trình phát triển cường độ BTXM sau 56 ngày tuổi, nghiên cứu tiêu độ bền khác BTXM để đánh giá cách toàn diện việc sử dụng tro bay sản xuất BTXM làm mặt đường ô tô -IXTÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Giao thông vận tải, Quyết định 3230/QĐ-BGTVT ngày 24/12/2012 ban hành: Quy định kỹ thuật tạm thời thiết kế mặt đường bê tơng xi măng thơng thường có khe nối xây dựng cơng trình giao thơng,Việt Nam, năm 2012 [2] Bộ Giao thông vận tải, Quyết định 1951/QĐ-BGTVT ngày 17/08/2012 ban hành: “Quy định kỹ thuật tạm thời thi công nghiệm thu mặt bê tông xi măng xây dựng cơng trình giao thơng, Việt Nam, năm 2012 [3] Bộ Giao thông vận tải, Nghiên cứu ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới đến q trình hình thành cường độ mặt đường bê tông xi măng, Đề tài KHCN-Mã số: DT114053, Trường Đại học Công nghệ GTVT, năm 2015 [4] Báo cáo quy hoạch tổng thể GTVT tỉnh Trà Vinh đến 2010 định hướng phát triển đến năm 2020 [5] Bộ Khoa học Công nghệ, TCVN 10302-2014, Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây xi măng, Việt Nam, 2014 [6] Nguyễn Quang Chiêu, Tro bay – nguồn gốc sử dụng mơi trường, Tạp chí GTVT, số trang 16, năm 2011 [7] Trần Trung Hiếu, Phạm Duy Hữu, Lã Văn Chăm, Nghiên cứu thử nghiệm số tính bê tơng tro bay làm mặt đường tơ, Tạp chí Người xây dựng số tháng 01 & 02 - 2016 [8] Trần Trung Hiếu, Phạm Duy Hữu, Nguyễn Thị Giang, Nghiên cứu ảnh hưởng tro bay đến nhiệt độ bê tông mặt đường ô tơ, Tạp chí Cầu đường số năm 2016 [9] Hội tuyển khoáng Việt Nam, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị KHCN Tuyển khống Tồn quốc lần III, Hà Nội, năm 2010 [10] Phạm Duy Hữu, Ngô Xuân Quảng, Vật liệu xây dựng đường ô tô sân bay, Nhà xuất Xây Dựng, năm 2004 [11] Phùng Văn Lự, Phan Khắc Trí, Phạm Duy Hữu, Vật liệu xây dựng, Nhà xuất Giao thông vận tải, năm 2004 [12] Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam đến năm 2010 định hướng đến năm 2020 theo định số 108/2005/QĐ-TTg Thủ tướng Chính phủ -X[13] Thái Duy Sâm, Báo cáo kết đề tài Nghiên cứu ứng dụng bê tông chất lượng cao, Viện vật liệu xây dựng, năm 2006 [14] Nguyễn Thanh Sang, ThS Trần Lê Thắng, KS Nguyễn Quang Ngọc, Bê tơng cát nhiều tro bay làm lớp móng mặt đường ôtô: Giải pháp kinh tế môi trường, tạp chí KH GTVT- Trường ĐH GTVT, Hà Nội, năm 2010 [15] Nguyễn Đức Trọng, Nghiên cứu số tính chất bê tông dùng hỗn hợp cát xay Đông Nam Bộ cát mịn có sử dụng tro bay, Tạp chí Cầu Đường Việt Nam, số 11+12 - 12/2012 [16] Nguyễn Đức Trọng, Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến tính chất bê tơng đầm lăn sử dụng hỗn hợp cát mịn tự nhiên cát nghiền, Tạp chí Khoa học GTVT, số tháng 4/2016 [17] Nguyễn Đức Trọng, Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp cát xay - cát tự nhiên khu vực Đông Nam Bộ làm mặt đường bê tông xi măng xây dựng đường ô tô, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Đại học GTVT, Hà Nội, năm 2013 [18] Viện Vật liệu xây dựng, Nghiên cứu phát triển vật liệu xây dựng, Tạp chí số năm 2011, Nhà xuất Xây dựng, năm 2011 [19] ACI 232.2R-96, Use of Fly Ash in Concrete, 1996 [20] American Concrete Institute, ACI 232R-11, Fly Ash in Concrete, American, năm 2011 [21] American Society for Testing and Materials ASTM, C618-08a, Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete, American, 2008 [22] American Coal Ash Association, Benifical Use of Coal Combustion Products, An American Recycling Success Story, 2015 [23] Concrete Society, The Use of Fly ash in Concrete, Technical Report No 40, The Concrete Society, Wexham, Slough, 1991 [24] E.E.Berry, R.T He mmings, B.J Cornelius, Mechanism of Hydration Reactions in High Volume FlyAsh Pastes and Mortars, Cem Concr Compos 12, 1990 [25] Federal Highway Administration, Fly Ash Facts for Highway Engineers, American Coal Ash Association, FHWA-IF-03-019 report, 2013 -XI[26] Gordana Stefanovic, Hydration of Mechanically Activated Mixtures of Portland Cement and Fly ash, Faculty of Mechanical Engineering, Republic of Serbia, 2007 [27] Gebler, S.H and Klieger, P., Effect of Fly Ash on the Durability of AirEntrained Concrete, Proceedings of the 2nd International Conference on Fly Ash, Silica Fume, Slag, and Natural puzơlans in Concrete, ACI SP-91, Vol 1, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1986 [28] Woodrow J.Halstead, Use of fly ash in concrete, National cooperative Highway research program, Washington D.C, 1985 [29] V.M Malhotra, P.K Mehta, High-performance, high-volume fly ash concrete for Buiding Sustainable and Durable Structures, 2008 [30] James Parry, Comparison of Class C Versus Class F Fly Ash for Concrete Pavement, Wisconsin Highway Research Program, 2015 [31] L.Lam, Y.L Wong, C.S Poon, Degree of Hydration and Gel/space Ratio of High-Volume Fly Ash/Cement Systems, Cement and Concrete Research 30, 2000 [32] V.M.Malhotra and P.K Mehta, High-Performance, High-Volume Fly Ash Concrete for Building Sustainable and Durable Structure, Supplementary Cementing Materials for Sustainable Development - Ottawa, Canada, January, 2008 [33] Michael Thomas, Optimizing the Use of Fly Ash in Concrete, University of New Brunswick, 2012 [34] Mustard, J.N and MacInnis, C., The Use of Fly Ash in Concrete by Ontario Hydro, Engineering Journal, 1959 [35] M.H.Zhang, Microstructure, Crack Propagation, and Mechanical Properties of Cement Pastes Containing High Volumes of Fly Ash, Cement Concrete, 1995