Đánh giá khả năng sử dụng đá phun trào acid khu vực mù căng chải, tỉnh yên bái trong sản xuất vật liệu xây dựng không nung

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Thị Lan Đ NH GI KH N NG KH TRONG NG Đ PH N TR O ACI ỰC M C NG CH I T NH ÊN N L T N T LI ỰNG KH NG NUNG N THẠC Ĩ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 I ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Thị Lan Đ NH GI KH N NG KH TRONG NG Đ PH N TR O ACI ỰC M C NG CH I T NH ÊN N T T LI ỰNG KH NG N NG Chuyên ngành: Kh n Mã số: L I t họ ịa h a họ 60440205 N N THẠC Ĩ KHOA HỌC N ười hướn dẫn kh a họ : T NG ỄN TH ƯƠNG XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Giáo viên hướng dẫn Chủ tịch hội đồng chấm luận văn thạc sĩ khoa học TS Nguyễn Thùy Dương PGS.TS Hoàng Thị Minh Thảo Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn này, học viên nhận giúp đỡ tận tâm nhiệt tình từ TS Nguyễn Thùy Dương Cô không hướng dẫn mà động viên để học viên hoàn thành luận văn cách xuất sắc Học viên xin gửi bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới cô Để hoàn thành luận văn này, học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Phan Lưu Anh ThS Nguyễn Ánh Dương tạo điều kiện giúp đỡ dành tặng cho học viên lời khuyên tốt Học viên xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô, cán khoa Địa chất, trường Đại học khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội bảo giúp đỡ học viên kiến thức chuyên môn suốt thời gian theo học chương trình cao học trường Bên cạnh đó, học viên xin gửi lời cảm ơn tới Lãnh đạo Viện Địa chất đồng nghiệp Viện Địa chất - Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp đỡ tạo điều kiện để học viên thực luận văn Cuối cùng, học viên xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè bên cạnh động viên, khuyến khích tạo điều kiện để học viên học tập, làm việc thực luận văn Mặc dù luận văn hoàn thành không tránh khỏi thiếu sót, học viên mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy cô bạn bè để luận văn hoàn thiện Một lần nữa, học viên xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC MỞ ĐẦU C V C T ề T 2.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 2.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam Cá p ươ p áp 10 2.2.1 Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học 10 2.2.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 11 2.2.3 Phương pháp hu nh quang tia X (XRF) 12 2.2.4 Phương pháp xác định độ hút vôi 12 2.2.5 Phương pháp nghiên cứu kính hiển vi điện tử qu t (SEM - EDX) 13 2.2.6 Các phương pháp xác định tính chất lý 13 C Đ ể M C C 16 áp M C C ả 16 3.1.1 Đặc điểm thành phần thạch học - khoáng vật 16 3.1.2 Đặc điểm thành phần hoá học 19 ộ C ủ áp M C C ả 20 Đ M C x p ụ T Mù C ệ xây ả ô sử ụ p zơ ệ sả x ( áp ô C ) 22 M C C ả 22 ô áp C ả 26 4.2.1 Nguyên liệu phụ gia 26 4.2.2 Các loại phụ gia 27 4.2.3 Phối trộn nguyên liệu với phụ gia 27 4.2.4 Độ ẩm tạo hình lực n n tạo hình 28 4.2.5 Tiến hành sản xuất mẫu gạch không nung thử nghiệm 31 4.2.6 Bảo dưỡng sản phẩm 31 Kế 44 L ậ ả ả ệ 32 ế ế 34 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 DANH MỤC HÌNH Hình Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu Hình Sơ đồ địa chất khoáng sản khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái Hình Ryolit (ryotrachit) cấu tạo khối rắn khu vực Mù Căng Chải 16 Hình Ryolit (ryotrachit) kiến trúc porphyr với ban tinh thạch anh, feldspar khu vực Mù Căng Chải 16 Hình Đá ryolit với ban tinh thạch anh, feldspar 17 Hình Đá ryolit với ban tinh plagioclas có riềm bao quanh thủy tinh 18 Hình Đá ryolit vi tinh feldspar, thạch anh biotit 18 Hình Mẫu thử nghiệm làm gạch không nung từ đá phun trào acid Mù Căng Chải 31 Hình Ảnh SEM thể kết dính vật liệu mẫu gạch không nung thử nghiệm M1 35 Hình 10 Biểu đồ thành phần hóa học chất kết dính C - S - H (sp3) 35 Hình 11 Hình ảnh thể chất kết dính bám bề mặt mẫu (a) thành phần hóa học chất kết dính kiểu C - A - S - H (b) 36 Hình 12 Biểu đồ so sánh phổ XRD mẫu đá phun trào acid mẫu gạch không nung M1 37 DANH MỤC BẢNG Bảng Thành phần hàm lượng khoáng vật đá phun trào acid 19 Bảng Thành phần hóa học đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải 20 Bảng Độ hút vôi đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải 21 Bảng Thành phần hóa học đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải đá phun trào khu vực Yanshan, tỉnh Jiangxi, Trung quốc 24 Bảng Tiêu chuẩn ASTM C 618 thành phần hóa học puzolan 25 Bảng T lệ phối trộn nguyên liệu làm gạch không nung 28 Bảng Kết đặc trưng lý sản phẩm gạch không nung theo t lệ phối trộn I với t lệ tạo ẩm khác 30 Bảng Kết thử nghiệm đặc trưng lý mẫu gạch không nung từ đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải 34 MỞ ĐẦU Sản xuất sử dụng vật liệu xây dựng không nung trở thành xu chung nước giới, lợi ích mà vật liệu xây dựng không nung đem lại thân thiện với môi trường, giảm lượng khí thải CO2, tăng độ bền công trình xây dựng, vật liệu xây dựng không nung đánh giá vật liệu xanh [37, 45, 49] Tại nước phát triển Mỹ, Anh, Canada, vật liệu xây dựng không nung chiếm khoảng 60% tổng vật liệu xây dựng có xu hướng ngày tăng sách ưu đãi khuyến khích quốc gia sử dụng vật liệu thân thiện môi trường công trình xây dựng [43] Ở Việt Nam, sử dụng sản xuất vật liệu xây dựng không nung mức thấp, chiếm khoảng - 10% [10] Để thúc đẩy sử dụng sản xuất vật liệu xây dựng không nung, ngày 28 tháng 11 năm 2012, phủ thông tư số 09/2012/TT - BXD quy định sử dụng vật liệu xây dựng không nung công trình xây dựng làm tăng cao nhu cầu loại vật liệu [1] Xuất phát từ chủ trương phủ đáp ứng nhu cầu vật liệu xây dựng không nung, việc nghiên cứu nguyên liệu cho sản xuất vật liệu xây dựng không nung ngày trọng Theo đặc trưng thành phần, nguyên liệu dùng để sản xuất vật liệu xây dựng không nung thường giàu thành phần silic, nhôm hoạt tính phối trộn với vôi s đóng rắn xi măng, nên đối tượng tìm kiếm nguồn nguyên liệu chủ yếu thành tạo địa chất nguồn gốc phun trào núi lửa, trầm tích phun trào, sản phẩm phong hoá số thành tạo trầm tích diatomit, trepan [17] Nghiên cứu đá phun trào núi lửa Việt Nam phục vụ tìm kiếm nguyên liệu để sản xuất vật liệu xây dựng không nung tập trung vào loại đá phun trào mafic [12, 15, 20, 21], đá phun trào acid gần có số nghiên cứu Nguyễn Ánh Dương 2011, 2012 [4, 5] Tuy nhiên, nghiên cứu dừng lại việc đánh giá số đặc tính kỹ thuật phụ gia hoạt tính làm từ đá phun trào mà chưa tiến hành thử nghiệm sản xuất Dựa sở nghiên cứu tài liệu nghiên cứu địa chất Việt Nam [9, 30 , nhận thấy thành tạo đá phun trào acid tập trung nhiều trũng Tú Lệ, đặc biệt khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái [22 Do đó, luận văn với tiêu đề: “ á ả sả x sử ụ ậ ệ x áp M C ô C ả lựa chọn Theo nghiên cứu Đào Văn Ch n (1982), Kiều Quý Nam (2004, 2006, 2008) Nguyễn Ánh Dương (2011, 2013, 2014), vật liệu xây dựng không nung sản xuất từ puzơlan theo kiểu tạo chất kết dính puzơlan + vôi, việc đánh giá khả sử dụng nguyên liệu để sản xuất vật liệu xây dựng không nung cần dựa đánh giá nguồn nguyên liệu đạt hay không đạt yêu cầu kỹ thuật phụ gia hoạt tính puzơlan Dựa sở này, mục tiêu nghiên cứu luận văn xác định đặc điểm thành phần vật chất, độ hoạt tính đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái để đánh giá khả sử dụng làm phụ gia hoạt tính puzơlan xác định tiêu kỹ thuật vật liệu xây dựng không nung làm từ nguồn nguyên liệu theo kiểu tạo chất kết dính puzơlan + vôi C V TR Đ A L VÀ Đ A CH T KHU V C NGHI N C U 1.1 V Khu vực nghiên cứu n m địa bàn huyện Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái, chạy dọc theo quốc lộ 32 từ đèo Cao Phạ đến xã Khau Mang (hình 1) Mù Căng Chải huyện vùng cao n m phía tây tỉnh Yên Bái, cách thành phố Yên Bái 180km, theo quốc lộ 32 Phía bắc tiếp giáp với huyện Văn Bàn tỉnh Lào Cai, phía nam giáp huyện Mường La - tỉnh Sơn La, phía đông giáp huyện Văn Chấn, phía tây giáp huyện Than Uyên - tỉnh Lai Châu [3] Hì Sơ (N : http://mucangchai.yenbai.gov.vn/) 1.2 Đ ể Trong khu vực nghiên cứu, chiếm diện tích lớn hệ tầng Trạm Tấu (? J - K tt), phức hệ núi lửa Tú Lệ (K tl) phức hệ núi lửa Ngòi Thia (K nt), chiếm diện tích nhỏ, không đáng kể hệ tầng Mường Trai (T2l mt), hệ tầng Suối Bé (J - K sb), phức hệ Nậm Chiến (K nc) phức hệ Phu Sa Phìn (γξKpp) [22] Các đá phun trào acid khu vực nghiên cứu chủ yếu thuộc phức hệ núi lửa Tú Lệ - Ngòi Thia Phức hệ bao gồm phụ phức hệ phụ phức hệ núi lửa Tú Lệ (K tl) phụ phức hệ núi lửa Ngòi Thia (K nt) Phụ phức hệ núi lửa Tú Lệ (K tl) Phụ phức hệ núi lửa Tú Lệ bao gồm toàn đá núi lửa acid - trung tính kiềm Trong khu vực Mù Căng Chải, phụ phức hệ chiếm diện tích lớn phía Tây Tây Nam Thành phần phụ phức hệ phức tạp, chiếm ưu đá phun trào, gặp tuf cát kết tướng phun nổ tuf aglomerat tướng họng Thành phần thạch học đá núi lửa chủ yếu tương ứng với ryodacit, ryolit, trachyryolit, trachyt porphyr Chúng thường có quan hệ chuyển tiếp cới đá núi lửa thành phần Hầu hết bị n n p từ yếu đến mạnh, có cấu tạo dải, định hướng rõ rệt Kiến trúc porpphyr điển hình với ban tinh kali feldspar, gặp ban tinh plagioclas thạch anh Khá phổ biến felsit microfelsit bị nén ép phân dải mạnh Thành phần hóa học ryodacit, ryolit đặc trưng cao kiềm (Na2O + K2O = 7,9 - 9,9%, t lệ K2O/Na2O  Phụ phức hệ núi lửa Ngòi Thia (K nt) Phụ phức hệ Ngòi Thia bao gồm đá núi lửa núi lửa acid kiềm kiềm Trong vùng nghiên cứu, phụ phức hệ n m xen k với phụ phức hệ Tú Lệ, lộ phía chủ yếu phía Tây Nam, Tây Bắc Đông Bắc Các đá núi lửa thuộc phụ phức hệ Ngòi Thia có thành phần chủ yếu tương ứng với ryolit, cấu tạo khối, đôi chỗ dạng dồng chảy Ryolit hầu hết sáng màu, khoáng vật màu thường có biotit mà nhiều chỗ có l có nguồn gốc thứ sinh Về bản, đặc tính thạch hóa địa hóa ryolit phụ phức hệ Ngòi Thia tương tự ryolit phụ phức hệ Tú Lệ: đặc trưng tương đối cao kiềm, kiềm kiểu trội kali Khoáng sản khu vực Mù Căng Chải quặng chì - k m quặng thạch anh, tập trung chủ yếu phía Tây Trên sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu, thành tạo đá phun trào acid thành tạo mỏ điểm quặng Hình Sơ (N : sả M C ỷ ệ : 00000 N ễ C ả ĩ (C ủ b ) 978) TÀI LIỆU THAM KHẢO Ti ng iệt Bộ Xây Dựng (2012), số 09/2012/TT - BXD, T ô nh sử dụng vật liệu xây d ng không nung công trình xây d ng Bùi Văn Ch n, Đào Tiến Đạt (1982), Kỹ ậ sả x ô Hà Nội: NXB Xây Dựng Du lịch Mù Căng Chải, http://mucangchai.yenbai.gov.vn/du - lich - mu - cang chai/gioi - thieu - du - lich/?UserKey=GIOI - THIEU Nguyễn Ánh Dương (2011), Nguyên liệu khoáng hoạt tính từ số đá phun trào axit trung tính Việt Nam ý nghĩa thực tiễn chúng Tạp ọ Tá Các 33(3ĐB), tr.423 - 435 Nguyễn Ánh Dương nnk(2011 − 2012), sản phi kim loạ á ột số khoáng xu t công nghệ khai thác, chế biến, Đề tài KHCN cấp Tỉnh Nguyễn Ánh Dương nnk(2013), " Đất đỏ basalt - Nguồn nguyên liệu cho sản xuất gạch không nung", Tạp chí Các khoa học v T Nguyễn Ánh Dương (2014), N ượ pởH N N ả ì sả x t, 36(3), tr 214 - 220 sử ụ ậ ệ x ô g, Đề tài KHCN cấp Viện Hàn Lâm KH&CN Việt Nam Nguyễn Phú Hòa(2003), Nghiên c u chế tạo dây chuy n công nghệ sản xu t sản phẩm gạch không nung, Công ty điện xây lắp công nghiệp tàu thủy Trần Trọng Hòa (2011), Hoạt động Magma sinh khoáng nội mảng miền Bắc Việt Nam NXB Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội 10 Hoàng Long (2013), "Xây dựng xanh vật liệu xây dựng không nung" Tạp chí Thông tin Khoa học & Công nghệ, ISN 1859 - 2651 STINFO, (3) 11 Kiều Quý Nam (2001), "Puzolan Việt Nam Tiềm khả sử dụng" T ữ a ch t, (267), tr.106 39 12 Kiều Quý Nam (2002), Mối tương quan thành phần hóa học, cấu trúc đá với hoạt tính puzolan bazan Kainozoi Lâm Đồng Tạp chí khoa học v Tá t, (4), tr 341 - 347 13 Kiều Quý Nam(2006), Nghiên cứu sử dụng puzơlan sản xuất vật liệu xây dựng không nung Tạp a Ch t, (322)(S), tr 54 - 56 14 Kiều Quý Nam(2006), P ươ p áp p ụ c biệt sản xu t vật liệu xây d ng, Bộ Xây Dựng 15 Kiều Quý Nam, Đậu Hiển, Trần Thị Sáu(2000), Một số kết nghiên cứu chất lượng, tiềm khả sử dụng puzơlan thành tạo bazan vùng Pleiku, Tạp a ch t, (259/7 - 8)(A), tr.27 - 32 16 Kiều Quý Nam, Nguyễn Ánh Dương(2015), "Chất kết dính geopolymer sản xuất vật liệu xây dựng không nung", Tuy n tập báo cáo khoa học hội ngh khoa học toàn quốc, kỷ niệ 70 p n- a ch t Tài nguyên Việt Nam, Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản - Tổng Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, Bộ Tài nguyên môi trường 17 Kiều Quý Nam, Phạm Văn Trường(2008), Nguyên liệu khoáng kỹ thuật phụ ô Đại học Mỏ Địa chất 18 Kiều Quý Nam nnk(1989) á ượng khoáng sản sét phụ gia puzolan lãnh th Tây Nguyên, Báo cáo khoa học Viện Địa chất, Trung tâm KHKT&CNQG, Hà Nội 19 Kiều Quý Nam nnk (2004), Hoàn thiện Quy trình công nghệ sản xu t vật liệu xây d ng không nung từ p zơ L ồng, Báo cáo khoa học SXTN cấp Nhà nước, Viện Địa chất - Viện HL khoa học Công nghệ Việt Nam 20 Nguyễn Thanh Tùng(1991), Q Nghệ Tĩ nh tạm thời ch T ọ Xuân - Thanh Hóa làm phụ ượ áb z x P ủ Quỳ n, Viện Vật liệu xây dựng, Bộ Xây Dựng 21 Nguyễn Thanh Tùng(1993), p P ủQ ỳ-N ệA á p ụ Xây Dựng, Bộ Xây Dựng 40 ế ả sử ụ x bazan Sơ , Viện Vật liệu 22 Nguyễn Vĩnh (Chủ biên)(1978), a ch t tờ Yên Bái tỷ lệ 1: 200.000 23 Sở Xây Dựng, tỉnh Quảng Ngãi, số 1583/HD - SXD, Hướng d n sử dụng vật liệu xây d ng không nung 24 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 246:1986(1986), Gạch xây - Phương pháp xác định độ bền nén 25 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2118:1994 (1994), Gạch canxi silicat - Yêu cầu kỹ thuật 26 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3735 (1982), Phụ gia hoạt tính Puzolan 27 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6355 - 4:2009(2009), Xác định độ hút nước 28 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6477:2011 (2011), Gạch bê tông 29 Tổng quan Vật liệu không nung http://xnvtliukhngnungvlb2425i8la.vn/?page=introduction&id=2433111&site= 885 Trần Văn Trị, Vũ Khúc nnk (2009), 30 T ệ N , NXb Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Hà Nội 31 ậ ệ ô http://xnvtliukhngnung vlb2425i8la.vn/?page=introduction&id=2433111&site=885 Ti ng Anh 32 ASTM C618 - 05(2005), "Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete", ASTM International, West Conshohocken, PA 33 Balog A., Cobirzan N., Aciu C., Ilutiu - Vara A D (2013), Valorification tuff in constructions and materials manufacturing industry, Elservier, Vol 12, pp.323 - 328 34 Brunjes U., Pozzolans, trash to treasure http://ferrocement.net/ferro/files/pozzolans - uwe.html 41 35 Cavdar A., Yetgin S (2007), Availability of tuffs from northeast of Turkey as natural pozzolan on cement, some chemical and mechanical relationships, Construction and Building Materials, Vol 21, Issue 12, p.2066 - 2071 36 Cọbašić L., Stefanović G., Sekulic Ž., Heckmann S (2005), Influence of the fly ash chemical composition on the Portland cement and fly ash mixture hydration mechanis, Mechanical Engineering, Vol 3, No 1, pp.117 - 125 37 Day, L R (1990), Pozzolans for use in Low - cost housing, A state of the Art Report prepared for the International development research centre Ottawa, Canada 38 Ferone C., Colangelo F., et al (2013), Application - oriented chemical optimization of metakaolin based geopolymer, Materials, Vol 6, pp.1920 1939 39 Gemeno D., Davidovits J., Marinni C., Rocher P., Tocco S., et al (2003), Development of silicate−based cement from glassy alkaline volcanic rocks: interpretation of preliminary data composition of geologic raw materials, related s to sp chemical−mineralogical , Vol 42, No.2, pp.69−78 40 Haris A R., Eatmon D T., Seifert W C., Natural pozzolans for sustainable development file:///C:/Users/TRAN%20LAN/Downloads/Natural_Pozzolans_for_Sustainable _Development Ma%20(3).pdf 41 M.Al - Swaidani A., Alyian D S., Adarnaly N (2015), Production of More Sustainable Mortar Using Finer Volcanic Scoria - based Blended Cements, Journal of Sustainable Architecture and Civil Engineering, Vol 4, No.13/2015, p.49 - 61 42 Naik, R T (2005), Sustainability of cement and concrete industries, Global Construction, CBU - 2004 - 15 43 Non - baked material - New direction for sustainable construction Ministry of Industry and trade http://vneec.gov.vn/tin - tuc/activity - news/t8539/non baked - material - - new - direction - for - sustainable - construction.html 42 44 Pozzolans for Lime Mortars http://www.buildingconservation.com/articles/pozzo/pozzo.htm 45 Sakai, K (2007), Contributions of the concrete industry toward sustainable development Sustainable construction Materials and Technologies, Taylor & Francis, London, p - 10 46 Taylor H F W (1978), "Reaction of Ca(OH)2 and of Ca(OH)2 + CaSO4.H2O at various temperatures with feldspars in aggregate used for concrete making", Cement and Concrete Research, 8, pp 677 - 682 47 Taylor, H F W (1977), "Calcium hydroxide attack on feldspars and clays: Possible relevance to cement - aggregate reactions", Cement and Concrete Research, 7, pp.643 - 648 48 Tyndall, R (2009), Foundations of Empire: The Portland Cement Industry, 1824 - 1945 49 Use of sustainable building materials http://www.hmda.gov.in/EBGH/the%20guidelines/pdfs/BM%20Gn%201.pdf56 K 50 Yu L., Zhou S., Ou H (2014), Determining the pozzolanic activity component of volcanic rock, Materials, Vol 19, No 8, pp.S8 - 881 - S8 - 888 43 ... 2014), vật liệu xây dựng không nung sản xuất từ puzơlan theo kiểu tạo chất kết dính puzơlan + vôi, việc đánh giá khả sử dụng nguyên liệu để sản xuất vật liệu xây dựng không nung cần dựa đánh giá. .. không nung từ đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải 34 MỞ ĐẦU Sản xuất sử dụng vật liệu xây dựng không nung trở thành xu chung nước giới, lợi ích mà vật liệu xây dựng không nung đem lại... công trình xây dựng, vật liệu xây dựng không nung đánh giá vật liệu xanh [37, 45, 49] Tại nước phát triển Mỹ, Anh, Canada, vật liệu xây dựng không nung chiếm khoảng 60% tổng vật liệu xây dựng có