Sử dụng đất sét nung có hoạt tính pozzolanic để thay thế một phần clinker trong xi măng, giảm phát thải co2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA …………………… NGUYỄN ĐƠN TÍN SỬ DỤNG ĐẤT SÉT NUNG CĨ HOẠT TÍNH POZZOLANIC ĐỂ THAY THẾ MỘT PHẦN CLINKER TRONG XI MĂNG, GIẢM PHÁT THẢI CO2 Chuyên ngành: KỸ THUẬT VẬT LIỆU Mã số: 8520309 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2023 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA-ĐHQG-TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Phạm Trung Kiên TS Lê Văn Quang Cán chấm nhận xét 1: PGS TS Bùi Xuân Vương Cán chấm nhận xét 2: PGS TS Nguyễn Học Thắng Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG, Tp HCM, ngày 17 tháng 07 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: GS TS Đỗ Quang Minh- Chủ tịch TS Kiều Đỗ Trung Kiên – Thư ký PGS.TS Bùi Xuân Vương - Ủy viên TS Nguyễn Học Thắng- Ủy viên PGS TS Phạm Trung Kiên - Ủy viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Luận văn thạc sĩ Nguyễn Đơn Tín ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN ĐƠN TÍN…………… MSHV: 2070344 Ngày, tháng, năm sinh: 15/05/1964………………… Nơi sinh: Quảng Nam Chuyên ngành: Kỹ thuật vật liệu……………………… Mã số: 8520309 I TÊN ĐỀ TÀI: II Sử dụng đất sét nung có hoạt tính pozzolanic để thay phần clinker xi măng, giảm phát thải CO2 Using pozzolanic fired clay to partially replace clinker in cement, reducing CO2 emissions NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tạo mẫu đất sét nung phương pháp nung phịng thí nghiệm nhiệt độ khác Phân tích đánh giá cấu trúc đất sét nung - Thí nghiệm đánh giá hoạt tính pozzolanic đất sét nung, mức độ giảm phát thải CO2 xi măng hỗn hợp dùng đất sét nung so với OPC III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/02/2023 (Ghi theo QĐ giao đề tài) IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/06/2023 (Ghi theo QĐ giao đề tài) V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Phạm Trung Kiên TS Lê Văn Quang Tp HCM, ngày 11 tháng 06 năm 2023 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Phạm Trung Kiên TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU i Luận văn thạc sĩ Nguyễn Đơn Tín LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành cảm ơn PGS TS Phạm Trung Kiên, Bộ môn Silicat, Khoa Công nghệ vật liệu, Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ thực phương pháp thực nghiệm phân tích kết thực nghiệm q trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn TS Lê Văn Quang có góp ý cho Luận văn Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp Công ty xi măng Insee Việt Nam hỗ trợ tơi thực số thực nghiệm phân tích phịng Lab Nhà máy xi măng Insee-Hịn Chơng TP HCM, ngày 11 tháng năm 2023 Ký tên Nguyễn Đơn Tín ii Luận văn thạc sĩ Nguyễn Đơn Tín TĨM TẮT LUẬN VĂN Những năm gần đây, giới có nhiều nghiên cứu đất sét nung ứng dụng làm vật liệu kết dính thay phần clinker xi măng Điều giúp ngành công nghiệp xi măng giảm phát thải CO2/tấn xi măng mà cịn có tiềm giúp giảm chi phí sản xuất Đất sét sử dụng làm đất sét nung xi măng Limestone Calcined Clay Cement (LC3) có hàm lượng kaolin trung bình 4060% Đối với đất sét nung cấp thấp có hàm lượng kaolin thấp 40%, nhiều nghiên cứu cho thấy chúng có hoạt tính pozzolanic khả kết dính tốt Chính vậy, luận văn thực nhằm nghiên cứu, khảo sát khả sử dụng đất sét tự nhiên có hàm lượng kaolinite thấp mỏ sét nhà máy sản xuất clinker xi măng để tạo đất sét nung, đánh giá hoạt tính pozzolanic, hoạt tính cường độ Các mẫu đất sét trước nung sau nung 600oC, 700oC, 800oC, 900oC phân tích phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM) kết hợp với tán xạ lượng tia X (EDS), quang phổ hồng ngoại FTIR, phân tích nhiệt vi sai DTA Các mẫu đất sét nung 700oC, 800oC, 900oC trộn với mẫu xi măng OPC đối chứng theo tỷ lệ 20:80 Sau hỗn hợp xi măng trộn với cát ISO (theo tỷ lệ 1:3) nước (với tỷ lệ W/C =0.5) thành vữa tiêu chuẩn để xác định hoạt tính cường độ đất sét nung Kết thử nghiệm cho thấy hoạt tính ngày 28 ngày đất sét nung 700oC, 800oC không cao, đạt khoảng 85% xi măng OPC Đất sét nung 900oC có hoạt tính ngày đạt 85%, có hoạt tính 28 ngày vượt trội, đạt gần 96% xi măng OPC Với mức hoạt tính này, đất sét nung có tiềm làm vật liệu SCM sử dụng sản xuất xi măng hỗn hợp tương lai, đặc biệt nguồn cung tro bay, loại SCM phổ biến nay, ngày sụt giảm giảm số lượng nhà máy nhiệt điện than để giảm phát thải ròng CO2 zero vào năm 2050 iii Luận văn thạc sĩ Nguyễn Đơn Tín ABSTRACT Recently, there have been many researches around the world about calcined clay and its application as a substitute cementitious material (SCM) in replacing a part of clinker in cement This will help the cement industry to fulfill the requirement of CO2 emission reduction but also would be a potential lower production cost solution for cement manufacturers Natural clay with kaolinite content in the average range 4060%, is used for producing calcined clay and LC350 cement (50% clinker, 30% calcined clay, 20% limestone) that its late strengths are similar to Portland cement About lower grade clay with kaolinite content 40% cho hệ xi măng LC3 1.5.2 Sử dụng đất sét nung có kaolinite