Nghiên cứu sử dụng hợp lý tro thải của nhà máy nhiệt điện đốt than trong xây dựng đường ô tô

-I- LỜICẢMƠN Để hoàn thành luận án, tác giả trân trọng cảm ơn quan tạomọiđiềukiệngiúpđỡ:TrƣờngĐạiHọcGiao ThôngVậnTải;ViệnKhoahọc Côngnghệgiaothôngvậntải;BanXâydựngnôngthônmới–Tỉnh Quảng Ninh; Công ty Nhiệt điện Cao Ngạn – Vinacomin; Cơng tyNhiệt điện Na Dƣơng; Phịng Đào tạo Sau đại học; Trung tâm khoa họccông nghệ GTVT; Khoa công trình; Bộ mơn Đƣờng bộ; Bộ mơn ĐƣờngƠ tơ Sân bay; Bộ mơn Cơng trình giao thơng cơng chính; Bộ mơnVậtliệuxâydựng Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành, sâu sắc đến cácgiáo viên hƣớng dẫn PGS.TS Trần Tuấn Hiệp PGS.TS Trần ThịKim Đăng tận tình góp ý định hƣớng khoa học có giá trịcho nội dung nghiên cứu luận án Xin cảm ơn đến thầy cô trongKhoa Cơng trình, Bộ mơn Đƣờng Bộ, Bộ mơn Đƣờng Ơ tơ Sân bay,Bộ mơn Cơng trình giao thơng cơng Bộ mơn Vật Liệu XâyDựng động viên, nhiệt tình giúp đỡ cung cấp tài liệu qb u đểtácgiảhồnthànhluậnánnày Cảmơngiađìnhvàbạnbè,nhữngngƣờithânlnởbêntơi HàNội,8/2016 -II- CỘNGHỒXÃHỘICHỦNGHĨAVIỆTNAM Độclập-Tựdo-Hạnhphúc &HàNội,ngày0 tháng8năm2016 LỜICAMĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các sốliệu, kết nêu luận án trung thực chƣa đƣợc cơng bố trongbấtkỳcơngtrìnhnàokhác Tácgiảluậnán -3MỤCLỤC Danh mục hình ảnh, biểu đồDanhmụccácbảng Danhmụccácchữviếttắt MỞĐẦU CHƢƠNG1 T Ổ N G Q U A N V Ề T R O T H Ả I N H À M Á Y N H I Ệ T Đ I Ệ N Đ Ố T T H A N V À CÁCỨ NGDỤNGTRONGXÂYDỰNGĐƢỜNGÔTÔ .8 1.1 Trothảinhàmáynhiệtđiệnđốtthan 1.1.1 Nguồngốctrothảinhàmáynhiệtđiệnđốtthan .8 1.1.2 Tính chấtcủatro thảinhàmáynhiệt điệnđốtthan .11 1.1.3 Trothảivàvấnđềônhiễmmôitrƣờng 19 1.2 Các nghiên cứu sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện đốt than xây dựng đƣờng ôtô 21 1.2.1 Cácnghiêncứuvàứngdụngthựctếsửdụngtrobaynhàmáynhiệtđiệnđốtthanl àmvậtliệuxâydựngđƣờngôtôtrênthếgiới 21 1.2.2 Cácn g h i ê n c ứ u v c c ứ n g d ụ n g t h ự c t ế s d ụ n g t r o b a y l m v ậ t l i ệ u x â y dựngmặtđƣờngôtôtạiViệtNam 32 1.3 Địnhhƣớngsửdụngtrothảitrongđềtàinghiêncứu 34 1.3.1 Loại trothải lựachọnsửdụng trongnghiêncứu 34 1.3.2 Tìnhhìnhsửdụngvậtliệuđịaphƣơngtrongxâydựngđƣờngơtơ .36 1.3.3 Giảiphápứngdụngđƣợclựachọnnghiêncứu .37 1.4 Kếtluậnchƣơng1 .38 CHƢƠNG2NGHIÊNCỨUSỬDỤNGTROTHẢIKẾTHỢPVỚIĐẤTTRONGXÂYDỰNGĐ ƢỜNGÔTÔ 40 2.1 Lýthuyếtgiacốđấtsửdụngchất kếtdínhvơcơ .40 2.1.1 Cơsởlýthuyếtvàqtrìnhhìnhthànhcƣờngđộcủađấtgiacốchấtkếtdínhvơcơ 40 2.1.2 ucầucủavậtliệuđất,cátgiacốchất kếtdínhvơcơ 47 2.1.3 Đánhgiáhỗnhợpvậtliệukếthợp trothảigiacốxi măng .49 -42.2 Nghiêncứuthựcnghiệmtrongphịngvềgiảiphápsửdụngtrothảivớiđấtgiacốximăngtr ongxâydựngđƣờngơtơ .53 2.2.1 Cácthôngtincơbảnvềnghiêncứu: 53 2.2.2 Cáckếtquảnghiêncứuthựcnghiệm 55 2.2.3 Đánhgiákhảnăngsửdụngtrothảikếthợpvớiđấtgiacốximănglàmmóngđƣờngơt 59 2.3 Nghiênc ứu kh ả n ă n g s d ụ n g tr o t h ả i kế t hợ p c t gi a c ố x i m ă n g tr on g xâ y dựng đƣờngôtô 59 2.3.1 Cácthôngtincơbảnvềnghiêncứu .60 2.3.2 Cáckếtquảnghiêncứuthựcnghiệm 62 2.3.3 Đánhgiákhảnăngsửdụngtrothảikếthợpvớicátgiacốximănglàmmóngđƣờngơt ô 66 2.4 Nghiên cứu khảnăng sửdụng tro thải chếtạo hỗn hợp vữatro thải +ximănglàmvậtliệutựđầmtrongxâydựngđƣờngôtô 67 2.4.1 Cácthôngtin bảnvềnghiêncứu 67 2.4.2 Cáckếtquảnghiêncứuthựcnghiệm 69 2.4.3 Đánhg iá khả nă n g s ửd ụ n g h ỗn h ợ p v ữ a c t, tr ob a y chƣaq ua x l ý x i m ănglàmvậtliệuđắptrongxâydựngđƣờngôtôdƣớidạngvậtliệutựđầm 71 2.5 Kếtluậnchƣơng2 .71 CHƢƠNG3 N G H I Ê N C Ứ U S Ử D Ụ N G T R O T H Ả I K Ế T H Ợ P V Ớ I Đ Á T R O N G X Â Y DỰNG ĐƢỜNGÔTÔ 73 3.1 Nghiêncứusửdụngtrothảikếthợpcấpphốiđádăm 73 3.1.1 Cácthôngtincơbảnvềnghiêncứu .73 3.1.2 Cáckếtquảnghiêncứuthựcnghiệm 75 3.1.3 Đánhgiákhảnăngsửdụngtrothảikếthợpcấpphốiđádăm 76 3.2 Nghiêncứusử dụngtrothảikếthợpđáthải 77 3.2.1 Cácthôngtincơbảnvềnghiêncứu .77 3.2.2 Cáckếtquảnghiêncứuthựcnghiệm 79 3.2.3 Đánhgiákhảnăngsửdụngtrothảikếthợpvớiđáthảitrongxâydựngđƣờngôtô 83 -53.3 Nghiêncứusửdụngtrothảichếtạovậtliệuđádămchènvữatrongxâydựngđƣờngôtô 84 3.3.1 Cácthôngtincơbảnvềnghiêncứu .84 3.3.2 Thànhphầnvữaxi măng–trothảitheomụctiêuđộcôngtáccủavữa 86 3.3.3 Thànhphầnv ữ a ximăng–trothảitheomụctiêucƣờngđộvữa .89 3.3.4 Lựachọnthànhphầnvữaximăng–trothảisửdụnglàmvậtliệugiacốmóngđádăm 92 3.3.5 Chếtạovàxácđịnhmộtsốchỉtiêucơbảncủavậtliệuđádămchènvữaximăng trothải93 3.3.6 Thửnghiệmtrên mẫumơphỏngvàvậtliệusửdụng 100 3.3.7 Đánhgiákhả năngsửdụnghỗnhợpđádămchènvữaximăngtrothảilàm m óngmặtđƣờngôtô 102 3.4 Kếtluậnchƣơng3 .103 CHƢƠNG4 T H Ử N G H I Ệ M H I Ệ N T R Ƣ Ờ N G S Ử D Ụ N G T R O T H Ả I K Ế T H Ợ P X I MĂNGGIACỐVẬTLIỆUĐỊAPHƢƠNGLÀMMĨNGĐƢỜNGƠTƠ .105 4.1 Giớithiệuchung 105 4.2 Đềcƣơngthựcnghiệmhiệntrƣờng 107 4.3 Triểnkhaithựcnghiệm 108 4.3.1 Thínghiệmvớiđấtchƣagiacố 108 4.3.2 Thí nghiệmvớiđấtgiacốximăngkếthợptrothải: .110 4.3.3 Thicôngđoạnthử nghiệm .112 4.4 Định mứcvàđơn giáthicôngđấtgia cốxi măngkếthợptrothải 118 4.4.1 Định mứcthicông 118 4.4.2 Đơngiátheođịnhmứcxâydựng 119 4.5 Đánhgiábanđầuthửnghiệmhiệntrƣờngđấtgiacốximăngkếthợptrothải .120 4.5.1 Đánhgiáquathínghiệmhiệntrƣờngtrongqtrìnhthicơng .120 4.5.2 Thínghiệmtrênmặtđƣờnghồnthành .121 4.5.3 Kếtluậntừthửnghiệmhiệntrƣờngđấtgiacốximăngkếthợpvớitrothải1224.6 Kếtluậnchƣơng4 124 KẾTLUẬN,KIẾNNGHỊVÀDỰKIẾNHƢỚNGNGHIÊNCỨUTIẾPTỤC 125 Các cơng trình cơng bốTàiliệuthamkhảo Phầnphụlục -6- -VIIDANHMỤCHÌNHẢNH,BIỂUĐỒ Hình1-1Thuhồi troxỉtrongnhàmáynhiệtđiện Hình1-2Hình ảnhcủatrođáyvàtrobay 10 Hình1-3Hìnhảnhcủatrochƣavàđãxửlýtáchthan 11 Hình1-4Cấutrúchạttrobayđƣợcphóngđại2000lần .11 Hình1-5 Màusắccủacácloạitrokhácnhau 12 Hình1-6 Hìnhảnh phóngđạicủatrobay(trái) vàximăngPooclăng(phải) .13 Hình17ẢnhchụptừtrênkhơngtrƣớcvàsaukhixảyrasựcốvỡđêbaobãithảitroxỉnhàmáyđiệnKing ston 20 Hình1-8 BãixỉthancủanhàmáyNinhBình 20 Hình1-9Trobaycảithiệntínhcơngtáccủabêtơngximănglàmmặtđƣờng .22 Hình1-10Cƣờngđộtheongàytuổicủabêtơngtrobayvàbêtơngthƣờng 22 Hình1-11Thiếtbịxới,trộntronggiacốtrobaylàmmóngmặtđƣờng 24 Hình1-12Mộtsố ứng dụngcủavậtliệutự đầm 25 Hình1-13Thicơngtrothảilàmnềnđƣờng 25 Hình1-14Thicơngcátgiacốtrobay 26 Hình1-15Thicơnglớpbêtơngnhựa sửdụngchấtđộnmịntrobay 27 Hình1-16Thicơngvữachènkhetrongduytumặtđƣờng 27 Hình1-17 Trìnhtựđúcmẫutrobay –thạchcao 28 Hình1-18Sửdụngtrothảilàmgạchxâynhà,tƣờngrào,sân .32 Hình1-19XâydựngmặtđƣờngthửnghiệmBTXM(70%XM+30%TB) 33 Hình2-1 Biểuthịthànhphầncácchấtkếtdínhvơcơtrêntọađộtamgiácđều .40 Hình2-2 Sơđồcấutrúcmangđiện phứctạpcủa cáchạtsét-keo .42 Hình2-3Xácđịnhcƣờngđộchịukéogiántiếpbằngépchẻmẫuhìnhtrụ 50 Hình2-4Thànhphầnhạtđất mỏĐốngMít 56 -8Hình25Độẩmtốtnhất,khốilượngthểtíchkhơlớnnhấtcủamẫutrothảikếthợpđấtvớicáchàmlư ợngkhácnhau 57 Hình 2-6 CBR, khối lƣợng thể tích khơ lớn mẫu tro thải kết hợp đất với hàmlƣợngkhácnhau 57 Hình2-7Mẫutro thải kếthợpđấtbịvỡtrong qtrình ngâmbãohịa 58 Hình28Cƣờngđộnéncủamẫutrothảikếthợpđấtgiacố4%XMvớicáchàmlƣợngkhácnhau 58 Hình2-9ThànhphầnhạtcátsơngHồng .63 Hình210Độẩmtốtnhất,khốilƣợngthểtíchkhơlớnnhấtcủamẫutrothảikếthợpcátvớicáchàmlƣợn gkhácnhau 63 Hình211CBR,khốilƣợngthểtíchkhơlớnnhấ t củamẫutrothảikếthợpcátvớicáchàmlƣợng khácnhau 64 Hình2-12 Mẫucátgia cốtrothảibịvỡtrong qtrìnhngâmbãohịa .65 Hình2-13-Cƣờngđộ néncủa mẫutrothải kếthợpcátgiacố3% XMvớicáchàmlƣợngkhácnhau 66 Hình2-14Đắptrảhốmóngtrongduytusửachữađƣờngơtơbằngvậtliệutựđầm 67 Hình2-15Thínghiệmxácđịnhđộlinhđộngcủa hỗnhợpvữa trobay tự đầm 69 Hình2-16CƣờngđộnénRnnhómmẫuở cácngàytuổikhácnhau 70 Hình2-17MơđunđànhồiEđhnhómmẫuởcácngàytuổi khácnhau 70 Hình2-18 SứcchịutảiCBRnhóm mẫuởngàytuổi28(+4) 71 Hình3-1ĐƣờngcongcấpphốithiếtkếcủaCPĐD 75 Hình3-2Độẩm tốtnhất,khốilƣợngthểtíchkhơlớnnhấtcủamẫutrothảiCaoNgạnkếthợpCPĐDvớicáchàmlƣợn gkhácnhau 75 Hình33KếtquảthínghiệmCBRvàE đhcủamẫutrothảiCaoNgạnkếthợpCPĐDvớicáchàmlƣợngkh ácnhau 76 Hình3-4ThànhphầnhạtĐáthảiTamĐiệp–NinhBình 80 -9Hình3-5ThànhphầnhạtĐáthảiĐồngMỏ–LạngSơn 81 Hình36Độẩmtốtnhất,khốilƣợngthểtíchkhơlớnnhấtcủamẫutrothảiNinhBìnhvàđáthảiTamĐiệpvới cáchàmlƣợngkhácnhau 81 Hình 3-7Độẩmtốtnhất,khốilƣợng thểtíchkhơ lớnnhấtcủamẫu trothảiNaDƣơng vàđáthảiĐồngMỏvớicáchàmlƣợngkhácnhau 82 Hình3 K ế t q u ả t h í n g h i ệ m C B R v E đhc ủ a m ẫ u t r o t h ả i N i n h B ì n h v đ t h ả i T a m Điệpvớic áchàmlƣợngkhácnhau .82 Hình39KếtquảthínghiệmCBRvàEđhcủamẫutrothảiNaDƣơngvàđáthảiĐồngMỏvớicáchàmlƣợngkhá cnhau 83 Hình3-10 ĐồthịcácđiềukiệntheophântíchANOVA 87 Hình3-11Đồthịảnhhƣởngcácnhântốchínhđếnđộchảy .88 Hình3-12Đồthịảnhhƣởngtƣơngtáccácnhântốchínhđếnđộchảy 88 Hình3-13Bảodƣỡngvànénmẫuvữa 89 Hình3-14 ĐồthịcácđiềukiệntheophântíchANOVA 90 Hình3-15ĐồthịảnhhƣởngcácnhântốchínhđếnR28 91 Hình3-16ĐồthịảnhhƣởngtƣơngtáccácnhântốchínhđếnR28 .91 Hình3-17 Thànhphần cốtliệuthơ lựa chọnthínghiệm .94 Hình3-18ĐánhgiátínhtƣơngđồngvềýnghĩathốngkêtheophântíchT-tests 95 Hình3-19Qtrìnhthínghiệmcƣờngđộnén 97 Hình3-20BiểuđồcƣờngđộnéntheophântíchANOVA 97 Hình3-21Qtrìnhthínghiệmcƣờngđộépchẻ 98 Hình3-22BiểuđồcƣờngđộépchẻtheophântíchANOVA 99 Hình3-23Qtrìnhthí nghiệmEđh 99 Hình3-24Biểuđồ Mơ đunđànhồitheophântíchANOVA 100 Hình3-25Qtrìnhđầmthửnghiệmkhn lớn 100 Hình4-1Vịtrícủahiệntrƣờngthửnghiệm 108 Hình4-2Tậpkếtđấtvàphaylàmtơiđất 113