Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật của vữa xây dựng khi thay thế xi măng bằng phế thải rắn nghiền nhỏ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA VỮA XÂY DỰNG KHI THAY THẾ XI MĂNG BẰNG PHẾ THẢI RẮN NGHIỀN NHỎ Mã số: T2021-06-21 Chủ nhiệm đề tài: ThS Phan Nhật Long Đà Nẵng, tháng 11/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA VỮA XÂY DỰNG KHI THAY THẾ XI MĂNG BẰNG PHẾ THẢI RẮN NGHIỀN NHỎ Mã số: T2021-06-21 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài Phan Nhật Long NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI TT Họ tên Đơn vị công tác Nội dung Chữ ký lĩnh vực chuyên môn nghiên cứu cụ thể giao Khoa Kỹ thuật Xây dựng Chủ nhiệm ThS Phan trường Đại học Sư phạm Nhật Long Kỹ thuật Khoa Kỹ thuật Xây dựng Thành viên ThS Ngô Thị Mỵ trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Khoa Kỹ thuật Xây dựng Thành viên TS Võ Duy Hải trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật MỤC LỤC Trang MỤC LỤC .i DANH MỤC BẢNG BIỂU iii DANH MỤC HÌNH VẼ .v MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan phế thải xây dựng 1.2 Tổng quan phế thải công nghiệp 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước .7 1.3.1 Tình hình nghiên cứu thay chất thải rắn xây dựng .7 1.3.2 Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng tro bay, xỉ thép để sản xuất vật liệu ngành xây dựng CHƯƠNG 2: CƠ SỞ NGHIÊN CỨU 10 2.1 Nguồn vật liệu thông số .10 2.1.1 Xi măng 10 2.1.2 Cát 10 2.1.3 Tro bay 11 2.1.4 Xỉ lò cao 11 2.1.5 Bột gạch đỏ gạch men 12 2.2 Nguồn gốc, chế, độ hoạt tính vai trị loại phụ gia khoáng từ phế thải rắn xây dựng công nghiệp .14 2.2.1 Xỉ lò cao nghiền mịn 14 2.2.2 Tro bay 15 2.2.3 Bột gạch men gạch đỏ 16 2.3 Phương pháp tính tốn cấp phối .22 2.3.1 Thành phần vữa tiêu chuẩn ASTM C109/C109M-99 22 2.3.2 Thành phần vữa tiêu chuẩn theo TCVN 6016:2011 (ISO 679:2009) 22 2.4 Phương pháp thí nghiệm xác định tiêu vật liệu 22 i 2.4.1 Quy trình trộn vữa 22 2.4.2 Xác định số hoạt tính cường độ gạch men gạch đỏ theo TCVN 6882:2011 23 2.4.3 Chỉ tiêu vữa tươi .23 2.4.4 Chỉ tiêu vữa đóng rắn .26 2.5 Kết luận chương .28 CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT 29 3.1 Đặc tính kỹ thuật hồ xi măng sử dụng gạch men gạch đỏ thay xi măng 29 3.1.1 Cấp phối thí nghiệm 29 3.1.2 Khối lượng thể tích hồ xi măng 29 3.1.3 Thời gian đông kết 30 3.1.4 Cường độ hồ xi măng .31 3.1.5 Độ hút nước, thể tích lổ rỗng tốc độ siêu âm mẫu hồ xi măng .36 3.2 Sử dụng phế thải rắn xây dựng công nghiệp thay xi măng chế tạo vữa xây dựng 38 3.2.1 Thành phần cấp phối .38 3.2.2 Thay xi măng gạch men 39 3.2.3 Thay xi măng gạch đỏ 43 3.2.4 Thay xi măng tro bay 46 3.2.5 Thay xi măng xỉ lò cao 48 3.2.6 So sánh cường độ mẫu thử 50 3.3 Nhận xét 51 3.3.1 Đối với hồ thay xi măng gạch đỏ gạch men 51 3.3.2 Đối với vữa thay xi măng phế thải rắn 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 ii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thông số xi măng Sông Gianh PCB40 10 Bảng 2.2 Thông số cát Đại Lộc - Quảng Nam .10 Bảng 2.3 Các tiêu lý Tro bay 11 Bảng 2.4 Các tiêu cơ, lý xỉ lò cao 11 Bảng 2.5 Các tiêu cơ, lý gạch men gạch đỏ 14 Bảng 2.6 Xác định số hoạt tính cường độ mẫu 22 Bảng 3.1 Thành phần hồ xi măng với tỷ lệ N/CKD=0,5 29 Bảng 3.2 Khối lượng thể tích hồ xi măng gạch men gạch đỏ (kg/m3) 29 Bảng 3.3 Thời gian bắt đầu kết thúc đông kết 30 Bảng 3.4 Cường độ hồ xi măng gạch men ngày tuổi (Mpa) 31 Bảng 3.5 Sự biến thiên cường độ nén mẫu có gạch men thay phần xi măng so với mẫu đối chứng (%) 32 Bảng 3.6 Cường độ hồ xi măng gạch đỏ ngày tuổi (Mpa) 33 Bảng 3.7 Sự biến thiên cường độ nén mẫu có gạch đỏ thay phần xi măng so với mẫu đối chứng (%) 34 Bảng 3.8 Độ hút nước, thể tích lỗ rỗng hồ xi măng đóng rắn 28 ngày gạch men, gạch đỏ (%) 36 Bảng 3.9 Tốc độ siêu âm ngày tuổi gạch men (m/s) .36 Bảng 3.10 Tốc độ siêu âm ngày tuổi gạch đỏ (m/s) 36 Bảng 3.11 Bảng thành phần cấp phối thay xi măng phế thải rắn 39 Bảng 3.12 Bảng giá trị độ lưu động khối lượng thể tích vữa tươi (mẫu gạch men) 39 Bảng 3.13 Giá trị trung bình cường độ mẫu thay gạch men 41 Bảng 3.14 Giá trị độ hút nước mẫu gạch men (%) .42 Bảng 3.15 Bảng giá trị độ lưu động khối lượng thể tích vữa tươi (mẫu gạch đỏ) 43 Bảng 3.16 Giá trị trung bình cường độ mẫu thay gạch đỏ .44 Bảng 3.17 Giá trị độ hút nước mẫu gạch đỏ (%) 45 Bảng 3.18 Giá trị độ lưu động vữa sử dụng tro bay (cm) 46 Bảng 3.19 Giá trị trung bình cường độ mẫu thay Tro bay .47 iii Bảng 3.20 Giá trị độ lưu động vữa sử dụng xỉ lò cao (cm) .48 Bảng 3.21 Giá trị trung bình cường độ mẫu thay Xỉ lị cao 49 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Phát sinh phế thải xây dựng số thành phố [2] .4 Hình 1.2 Tỷ lệ thành phần chất thải rắn xây dựng [1] .5 Hình 1.3 Vai trị nhà máy nhiệt điện than quy hạch điện lực quốc gia [3] Hình 1.4 Tình hình cơng bố sáng chế ngun liệu từ phế thải/rác thải dùng sản xuất vật liệu ngành xây dựng sở số liệu sáng chế quốc tế [4] Hình 1.5 Tình hình cơng bố sáng chế nghiên cứu ứng dụng tro xỉ sản xuất vật liệu ngành xây dựng theo thời gian [4] Hình 2.1 Gạch đỏ đập nhỏ 12 Hình 2.2 Gạch đỏ sau nghiền 12 Hình 2.3 Cơng tác chuẩn bị vật liệu .13 Hình 2.4 Gạch men sau nghiền 13 Hình 2.5 Phiếu kết thí nghiệm .13 Hình 2.6 Xỉ hạt lị cao sau làm nguội [3] .14 Hình 2.7 Cấu trúc bề mặt xỉ 15 Hình 2.8 Cơ chế lấp đầy xỉ lị cao 15 Hình 2.9 Hình dạng hạt tro bay trạng thái tự nhiên qua kính hiển vi điện tử quét SEM [3] 15 Hình 2.10: Cơ chế làm việc tro bay 16 Hình 2.11 Sơ đồ tổng thể thí nghiệm đánh giá khả hoạt tính gạch men gạch đỏ 17 Hình 2.12 Bản đồ phân bố nguyên tố gạch đỏ .18 Hình 2.13 Bản đồ phân bố nguyên tố gạch men 18 Hình 2.14 Bản đồ phân bố nguyên tố tro bay 18 Hình 2.15 Bản đồ phân bố nguyên tố xỉ 19 Hình 2.16 Bản đồ phân bố nguyên tố xi măng 19 Hình 2.17 Biểu đồ nguyên liệu ban đầu [9] 19 Hình 2.18 Cấu trúc gạch đỏ 20 Hình 2.19 Cấu trúc bề mặt gạch men 21 v Hình 2.20 Cấu trúc xi măng 21 Hình 2.21 Quy trình trộn vữa .23 Hình 2.23 Sơ đồ cấu tạo bàn dằn 24 Hình 2.23 Thí nghiệm xác định độ lưu động 25 Hình 2.24 Mẫu thí nghiệm độ hút nước .26 Hình 2.25 Thí nghiệm nén mẫu 27 Hình 2.26 Cường độ mẫu nén đơn vị kN .27 Hình 2.27 Mẫu sau nén 28 Hình 3.1 Biểu đồ so sánh thời gian bắt đầu kết thúc đông kết mẫu chuẩn mẫu thay gạch men 30 Hình 3.2 Biểu đồ so sánh thời gian bắt đầu kết thúc đông kết mẫu chuẩn mẫu thay gạch đỏ 31 Hình 3.3 Biểu đồ thể cường độ phá hoại mẫu thay gạch men 32 Hình 3.4 Sự biến thiên cường độ nén mẫu có gạch men thay phần xi măng so với mẫu đối chứng (%) 33 Hình 3.5 Biểu đồ thể cường độ phá hoại mẫu thay gạch đỏ 34 Hình 3.6 Sự biến thiên cường độ nén mẫu có gạch đỏ thay phần xi măng so với mẫu đối chứng (%) 35 Hình 3.7 Tốc độ siêu âm mẫu gạch men 37 Hình 3.8 Tốc độ siêu âm mẫu gạch đỏ 37 Hình 3.9 Biểu đồ so sánh độ lưu động mẫu gạch men 40 Hình 3.10 Biểu đồ so sánh khối lượng thể tích mẫu gạch men 40 Hình 3.11 Sự thay đổi cường độ chịu nén mẫu gạch men 42 Hình 3.12 Biểu đồ so sánh khối lượng thể tích mẫu gạch đỏ .43 Hình 3.13 Biểu đồ so sánh độ lưu động mẫu gạch đỏ 44 Hình 3.14 Sự thay đổi cường độ chịu nén mẫu gạch đỏ 45 Hình 3.15 Biểu đồ so sánh độ lưu động mẫu tro bay 46 Hình 3.16 Sự thay đổi cường độ chịu nén mẫu thay Tro bay .47 Hình 3.17 Biểu đồ so sánh độ lưu động mẫu Xỉ lò cao 48 vi Hình 3.18 Sự thay đổi cường độ chịu nén mẫu thay Xỉ lò cao 49 Hình 3.19 Biểu đồ so sánh giá trị cường độ 28 ngày tuổi (Mpa) 50 vii