CHƯƠNG 2: CỐT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải VẬT LIỆU XÂY DỰNG University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải Câu hỏi: Khái niệm Mác vật liệu? Mác vật liệu xác định nào? University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải CHƯƠNG 2: CỐT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG CHƯƠNG 2: CỐT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG 2.1.Khái niệm chung Cốt liệu vật liệu rời nguồn gốc tự nhiên nhân tạo có thành phần hạt xác định, sử dụng sản xuất bê tông xi măng, vữa xây dựng, bê tông nhựa, làm đường sắt, đường bộ, Ví dụ: Cát, đá dăm, sỏi, bột khoáng,… Cốt liệu phân loại dựa kích cỡ hạt, theo nguồn gốc cốt liệu, theo khối lượng thể tích… University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải PHÂN LOẠI CỐT LIỆU Nguồn gốc - Cốt liệu thiên nhiên: Cát thiên nhiên, sỏi,cấp phối thiên nhiên… - Cốt liệu nhân tạo: đá dăm,cát nghiền, bột khoáng,cấp phối đá dăm… - Cốt liệu lớn: kích thước hạt 5mm-70mm Kích thước hạt Khối lượng thể tích - Cốt liệu nhỏ: kích thước hạt 2,6) University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải 2.3 Vật liệu xây dựng từ vật liệu phế thải University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải Đặt vấn đề  Ơ nhiễm mơi trường  Sức khỏe người Nguyên nhân? - Do người cách quản lý người Giải pháp? - Hạn chế ô nhiễm: Cắt giảm lượng khí thải, trồng xanh,… Sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường Việt Nam: - Chất thải từ sinh hoạt, ngành công nghiệp, nơng nghiệp… Trong đó, khoảng 14 chất thải rắn lỏng hồn tồn tái sử dụng có hiệu lĩnh vựa xây dựng: Chất thải phá dỡ từ cơng trình xây dựng, chất thải kim loại, chất thải thủy tinh, chất thải từ nhà máy nhiệt điện, chất thải từ nhà máy luyện gang thép, chất thải bao bì nhựa… University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải Để góp phần bảo vệ mơi trường sống cho hệ tiếp theo, vấn đề nghiên cứu sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường, hạn chế tàn phá thiên nhiên điều cấp thiết Tận dụng chất thải xây dựng giải pháp hữu hiệu để đạt mục tiêu 2.3.1 Khái niệm chung khả tận dụng vật liệu thải xây dựng a Khái niệm chung Chất thải sản phẩm phụ sản phẩm thải tạo cách không mong muốn từ q trình sản xuất cơng nghiệp, nơng nghiệp, hay sinh hoạt Chất thải tận dụng vào chu trình sản xuất hay chế tạo gọi vật liệu thải Đa số chất thải tận dụng lại chúng bao hàm tính chất phù hợp có cơng nghệ giải pháp sử dụng hợp lý University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải Chất thải dùng cho ứng dụng vật liệu phân loại theo:  Nguồn gốc: - Chất thải công nghiệp - Chất thải nông nghiệp - Chất thải sinh hoạt  Thành phần hóa học: - Chất thải vơ - Chất thải hữu Trạng thái chất thải: - Chất thải rắn, lỏng hay khí  Khả tái sử dụng - Chất thải tái sử dụng trực tiếp - Chất thải cần qua q trình gia cơng, xử lý … University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải b Khả tận dụng vật liệu thải xây dựng - Hầu hết chất thải khả tận dụng cho vòng đời ứng dụng xây dựng - Khi tận dụng, vật liệu thải không giải vấn đề ô nhiễm môi trường, giảm giá thành sản phẩm xây dựng hạn chế chi phí gia cơng vật liệu tự nhiên, mà điều quan trọng chúng giúp nâng cao chất lượng sản phẩm xây dựng truyền thống - Tùy theo thành phần hóa học tính chất mà chúng tận dụng làm cốt liệu, chất làm đầy (chèn khe), chất kết dính ứng dụng xây dựng University of Transport Technology Trường Đại học Cơng nghệ giao thơng vận tải Nhóm VLT tận dụng làm cốt liệu: Vật liệu từ phá dỡ cơng trình cũ; xỉ lò cao; thủy tinh thải; nhựa thải vỏ bao bì, mặt đường cũ; chất thải từ mỏ khai thác cốt liệu, vỏ cơng nghiệp… Nhóm vật liệu chèn khe (làm đầy) : tro nhiệt điện, tro trấu, tro đốt bùn thải thị, tro đốt rác thải sinh hoạt, xỉ lò cao nghiền mịn Nhóm phụ gia khống hoạt tính: Muội silic, tro nhiệt điện, tro trấu, xỉ lò cao nghiền mịn Nhóm vật liệu thể hoạt tính phù hợp làm phụ gia khống hoạt tính cho bê tơng xi măng bê tơng asphalt Nhóm chất kết dính: bitum từ mặt đường cũ; dầu thực vật thải University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải 2.3.2 Một số ví dụ tận dụng vật liệu thải thành công xây dựng a Thủy tinh thải - Thủy tinh thải chất thải thu từ loại vỏ chai, lọ đựng thực phẩm, hóa chất sinh hoạt công nghiệp - Thủy tinh thải sơ chế thơng qua q trình rửa để loại bỏ tạp chất nghiền đến cỡ hạt thích hợp tận dụng làm cốt liệu cho lớp móng đường, cho bê tơng xi măng, bê tơng asphalt - Ngồi ra, thủy tinh thải nghiền mịn đễn cỡ hạt phù hợp thể hoạt tính hóa học cao, kết hợp với vôi bột sống tạo thành chất kết dính vơ gốc CaO-SiO phù hợp cho xây dựng Chất kết dính hỗn hợp sau nhào trộn với cốt liệu dưỡng hộ chế độ nhiệt-ẩm thích hợp có chất lượng tốt xi măng portland truyền thống University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải b Cao su phế thải - Với đặc tính lý hóa đặc biệt bao hàm tỷ lệ lớn cao su lưu hóa, đàn hồi cao, nhẹ, bền vững với môi trường, lốp thải cao su nghiên cứu để tận dụng thành công xây dựng - Tại mỹ, từ năm 1840, bột cao su sử dụng để cải thiện bitum cho hỗn hợp bê tơng asphalt nóng Bột cao su nghiền mịn, trộn với chất kết dính bitum có phản ứng hóa học với bitum để cải thiện số tính chất bitum - Lốp thải cao su gia công thành cỡ hạt phù hợp để thay phần làm cốt liệu cho bê tông xi măng bê tơng asphalt - Ngồi ra, lốp cao su phế thải gia cơng đến kích cỡ phù hợp sử dụng làm vật liệu đắp → Giảm trọng lượng thân đắp, tăng tính liên kết khối đất - Tuy nhiên, cần đặc biệt lưu ý đến vấn đề sức cản lăn bánh xe University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải Thử nghiệm thi công 100m mặt đường bê tông nhựa cao su mặt cầu Thanh Trì University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải c Xỉ lò cao xỉ thép - Xỉ lò cao xỉ thép tạo với khối lượng gần tương ứng với khối lượng gang, thép hợp kim sản xuất - Xỉ lò cao có thành phần chủ yếu oxit canxi, magie, nhôm, Silic, khống alumosilicat số hợp chất có chứa nguyên tố kim loại khác Xỉ lò cao có khối lượng thể tích nhẹ cấu trúc rỗng → sản phẩm thích hợp làm cốt liệu nhẹ cho lớp đắp, móng đường cho hỗn hợp bê tơng nhẹ - Khi nghiền mịn, xỉ lò cao thành phần hoạt tính phù hợp để sản xuất xi măng bền sunfat, bền với phản ứng kiềm-silic xi măng tỏa nhiệt - Xỉ thép có khối lượng thể tích lớn, độ cứng cao nên phù hợp làm cốt liệu cho loại bê tông chịu mài mòn có độ nhám cao, bê tơng chống phóng xạ University of Transport Technology Trường Đại học Cơng nghệ giao thơng vận tải Ứng dụng xỉ lò cao, xỉ thép hàng năm Mỹ Xỉ lò cao Xỉ thép Ứng dụng Khối lượng sử dụng hàng năm (ngàn tấn) Cốt liệu cho bê tông asphalt 2050 1140 Cốt liệu cho bê tông xi măng 1180 350 Sản xuất xi măng 498 San lấp 1460 1320 Nền balát đường sắt 188 160 Móng đường 4850 3170 Các ứng dụng khác 741 2000 University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải d Muội silic - Muội Silic (Silica fume, SF) thải phẩm công nghiệp thu chủ yếu từ nhà máy sản xuất thép Silic Mỗi hợp kim thép Silic thải từ 350 đến 550kg muội Silic Đây loại bột mịn với đường kính hạt nhỏ 0,1 µm - Muội Silic vật liệu khơng thể thiếu thành phần chế tạo loại bê tông chất lượng cao Phụ gia muội Silic khơng góp phần nâng cao chất lượng mặt học mà cải thiện hiệu chất lượng mặt độ bền hệ bê tông cường độ cao bê tông chất lượng cao University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải Ảnh hưởng muội Silic đến cường độ bê tông xi măng Cường độ chịu nén bê tông (Mpa) với hàm lượng muội Silic sử dụng (%) Tuổi 10 15 20 ngày 26 25 28 27 ngày 45 60 63 65 28 ngày 56 71 75 74 University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải e Tro bay nhiệt điện - Tro bay nhiệt điện tro thải thu từ khói nhà máy nhiệt điện chạy than Xét thành phần hóa học, tro bay gần giống với muội Silic, chứa hàm lượng lớn đioxit Silic trạng thái vơ định hình Tuy nhiên, cỡ hạt hạt tro bay thô so với muội silic Do đó, mức độ hoạt tính tro bay so với muội Silic - Qua trình gia cơng phù hợp, tro bay sử dụng phụ gia hoạt tính chất lượng tốt cho xi măng, vữa xi măng bê tông xi măng - Ngồi ra, tro bay tận dụng thành công làm vật liệu chèn khe thay bột khoáng giúp nâng cao chất lượng giảm phần nhiệt độ thi công loại hỗn hợp bê tơng asphalt rải nóng ấm, tận dụng để thi cơng đắp có u cầu nước tốt University of Transport Technology Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải ... tích - Cốt liệu nhỏ: kích thước hạt