Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả sẽ tiến hành những biện pháp để ứng dụng trực tiếp tro từ nhà máy Vĩnh Tân 2 làm cốt liệu trong xây dựng mà không cần trải qua quy trình tuyển chọn xỉ than tốn kém. Mục tiêu của nghiên cứu là tận dụng nguồn tro chất lượng thấp thải từ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 để sản xuất vữa cường độ thấp có kiểm soát (Controlled Low Strength Material).
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG làm nguyên liệu sản xuất vữa cường độ thấp Ths.Tơ Hương Chi* Ths.Hồng Chí Cơng Tạ Thanh Hoàng Hiện nay, nguồn nguyên liệu từ thiên nhiên đất sét, đá vôi cát khai thác cách mạnh mẽ để sản xuất chất kết dính làm cốt liệu cho vữa xi măng bê tông Việc tái sử dụng nguyên liệu phế thải để sản xuất chất kết dính tận dụng làm cốt liệu thay cho xi măng cát giải pháp hữu hiệu để tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên góp phần bảo vệ môi trường Thời điểm tại, nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân thải lượng tro xỉ than lớn, nghiên cứu hướng, lượng tro nguồn tài nguyên có giá trị không rác thải công nghiệp Tuy nhiên, xỉ than lại loại tro chất lượng thấp, muốn sử dụng vào sản xuất phải trải qua q trình tuyển chọn Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả tiến hành biện pháp để ứng dụng trực tiếp tro từ nhà máy Vĩnh Tân làm cốt liệu xây dựng mà không cần trải qua quy trình tuyển chọn xỉ than tốn Mục tiêu nghiên cứu tận dụng nguồn tro chất lượng thấp thải từ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân để sản xuất vữa cường độ thấp có kiểm sốt (Controlled Low Strength Material) LẬP CẤP PHỐI ĐỂ THÍ NGHIỆM Thành nguyên liệu cấp phối gồm nguyên liệu kể (mục I) Nhưng thay đổi tảng phương pháp tính tốn cấp phối theo thể tích tuyệt đối, thay nguyên liệu tái chế với nguyên liệu xây dựng có thị trường tại, tạo vật liệu cường độ thấp có kiểm sốt (CLSM) Cụ thể tro bay thay cho xi măng bao gồm cấp độ 0%, 10%, 20%, 30% Tro xỉ thay cho cát bao gồm cấp độ 0%, 50%, 100% Từ thay trên, tổ hợp lại 12 loại cấp phối, chia thành nhóm, nhóm loại vữa CLSM CÁC THÀNH PHẦN NGUYÊN LIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG THÍ NGHIỆM 1: Tro bay loại F dùng nghiên cứu làm phụ gia khoáng bê tông để thay phần xi măng loại tro tuyển (tro bay hoạt tính) cung cấp Công ty cổ phần Đầu tư tiếp vận Mekong, phường Tân Thuận Tây, quận 7, thành phố Hồ Chí Minh 2: Xi măng Portland (Cement Portland) loại xi măng đa dụng PCB40 công ty xi măng Hà Tiên sản xuất 3: Cát sử dụng nghiên cứu loại cát sông thông thường mua quận 7, thành phố Hồ Chí Minh 4: Tro xỉ sử dụng nghiên cứu tro xỉ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2, xã Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận 5: Nước sử dụng thí nghiệm loại nước sinh hoạt bình thường Cơng ty cấp nước sinh hoạt địa phương * ĐH Tôn Đức Thắng 84 HỌC VIỆN CÁN BỘ QUẢN LÝ XÂY DỰNG VÀ ĐÔ THỊ Bảng 1: 12 loại CLSM chuẩn bị cho thí nghiệm A1 100 90 10 1430 345 A3 80 20 1430 345 A4 70 30 1430 345 B1 100 90 10 715 568 355 B3 80 20 715 568 355 B4 70 30 715 568 355 C1 100 90 10 1136 370 C3 80 20 1136 370 C4 70 30 1136 370 A2 B2 C2 1430 715 0 568 1136 345 355 370 NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM ĐƯỢC TIẾN HÀNH Có thí nghiệm: Độ chảy, độ sụt, độ co ngót, cường độ nén, sóng siêu âm, cắt trực tiếp KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1) Kết đo độ chảy 3) Kết đo độ co ngót Sự co ngót nằm phạm vi cho phép tiêu chuẩn ASTM C 157 không 1,5 mm/m Độ co ngót chiều dài mẫu vữa CLSM nhóm A phát triển từ thời đểm ngày đến thời điểm 28 ngày nằm khoảng 0,08 mm/m đến 0,50 mm/m Nhóm B nằm khoảng 0,10 mm/m đến 0,60 mm/m Nhóm C nằm khoảng 0,16 mm/m đến 0,73 mm/m Tất mẫu nằm phạm vi cho phép 4) Kết đo cường độ nén Hình 1.1 Độ chảy 12 loại cấp phối Độ chảy 12 loại vữa CLSM nằm khoảng từ 220mm đến 275mm Điều hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn ACI 229 [16] từ 200mm đến 300mm Tro bay thay xi măng vật liệu CLSM Khi tăng tỉ lệ tro bay thay xi măng độ chảy tăng theo Mẫu C4 (Bảng 1) đạt kết cao Hình 1.3 Cường độ nén nhóm A Hình 1.4 Cường độ nén nhóm B Hình 1.2 Độ sụt 12 loại cấp phối 2) Kết đo độ sụt Độ sụt 12 loại vữa CLSM nằm khoảng từ 130mm đến 160mm Tro bay thay xi măng vật liệu CLSM Khi tăng tỉ lệ tro bay thay xi măng độ sụt tăng theo Ngoài ra, tăng tỉ lệ tro xỉ thay cho cát cần lượng nước nhiều đạt độ sụt Hình 1.5 Cường độ nén nhóm C Số 64.2019 XÂY DỰNG & ĐƠ THỊ 85 NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG Theo tiêu chuẩn ACI 229 vật liệu CLSM dùng thay cho đất đắp để đắp rãnh đào đường ống có cường độ không nhỏ 0,3 MPa Các mẫu đo thời gian 91 ngày Trong hình 1.3 có loại vữa A1, A2, A3 không đạt theo tiêu chuẩn Trong hình 1.4 loại vữa nhóm B đạt theo tiêu chuẩn từ thời điểm 10 ngày tuổi Trong hình nhóm C loại vữa đạt theo tiêu chuẩn từ thời điểm ngày tuổi 5) Xác định vận tốc sóng siêu âm vữa CLSM (Ultrsonic pulse velocity) Vận tốc sóng siêu âm mẫu vữa CLSM nhóm A phát triển đến thời điểm 91 ngày nằm khoảng 373 m/s đến 1310 m/s, nhóm B nằm khoảng 500 m/s đến 1380 m/s, nhóm C nằm khoảng 570 m/s đến 2010 m/s Điều thấp so với vận tốc siêu âm bê tông thông thường từ 3500 m/s trở lên KẾT LUẬN Tro xỉ nhà máy Vĩnh Tân loại tro tuyển nên chất lượng thấp, chưa có nghiên cứu đảm bảo độ an toàn chất lượng sử dụng tro xỉ từ nhà máy Vinh Tân Nhưng qua kết nghiên cứu nhóm tác giả, với mẫu cấp phối nhóm B (Bảng 2) hồn tồn ứng dụng vào chế tạo vật liệu cường độ thấp có kiểm sốt (CLSM) Cả mẫu qua thực nghiệm đáp ứng tiêu chuẩn ACI 229, tiêu chuẩn ASTM Các mẫu nhóm B cho vữa bê tơng tươi cường độ thấp (CLSM) đảm bảo chất lượng, hiệu kinh tế cao, khắc phục ô nhiễm môi trường tiết kiệm tài nguyên khoáng sản, đất đai nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2, huyện Tuy Phong, tỉnh Ninh Thuận Bảng 2: Mẫu cấp phối nhóm B B1 100 B1 80 B2 B1 715 568 355 20 715 568 355 90 10 70 30 715 715 568 568 355 355 Ứng dụng: Làm nguyên liệu cho sản xuất vữa bê tông tươi cường độ thấp (CLSM), sử dụng để đắp cho phận đào lên dụng cụ giản đơn đắp rãnh đào đường ống Hình 1.6 Biểu đồ tương quan vận tốc siêu âm cường độ nén Vận tốc sóng siêu âm dao động khoảng 500 m/s đến 2010 m/s tương ứng với cường độ nén dao động khoảng 0,13 MPa đến 1,78 MPa Nhìn chung với phương pháp cho thấy mẫu thử đạt cường độ so với tiêu chuẩn 0.3 MPa ACI 229 6) Xác định C, φ vữa CLSM thông qua thí nghiệm cắt trực tiếp (Direct-shear test) Ở thời điểm ngày tuổi có loại vữa (4 loại A loại B) có góc nội ma sát gần giống với đất sét (nhỏ 40°), loại vữa lại (2 loại B lại loại C) có góc nội ma sát gần giống với đất cát chặt (lớn 40°) Đối với vữa nhóm B nhóm C, thực thí nghiệm cắt với mẫu ngày ngày tuổi Thời điểm 28 ngày, cường độ kháng cắt mẫu vượt khả thiết bị, vốn thiết kế để cắt mẫu đất Tóm lại thời điểm ban đầu ngày tuổi vật liệu CLSM có ứng xử gần giống với đất rời, tăng thời gian vật liệu CLSM có ứng xử lại gần giống với bê tông 86 HỌC VIỆN CÁN BỘ QUẢN LÝ XÂY DỰNG VÀ ĐÔ THỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 7572-2 : 2006 (2006), Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt, Tiêu chuẩn Việt Nam [2] TCVN 4199-1995 (1995), Đất xây dựng - Phương pháp xác định sức chống cắt phòng thí nghiệm máy cắt phẳng, Tiêu chuẩn Việt Nam [3] Nguyễn Văn Chánh (2009), "Bê tông tự lèn sản xuất kiểm nghiệm thi cơng", Tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ, Số 12, trang 52-58 [4] Nguyễn Thị Chiều Dương (2011), Nghiên cứu tận dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện Đình Hải (KCN Trà Nóc – Cần Thơ) làm vật liệu xây dựng, Luận văn Tốt nghiệp Đại học, Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh [5] Tạ Ngọc Đơn, Võ Thị Liên (2005), “Zeolit từ tro bay Tổng hợp, đặc trưng ứng dụng Nghiên cứu chuyển hoá tro bay thành zeolit X có độ tinh thể cao điều kiện mềm”, Tạp chí Hố học ứng dụng, số 5, trang 32-35 Tiếng Anh [6] ACI-229R (2005), Standard Controlled-low strength materials, reproved 2005 [7] ASTM C618-05 (2005), Standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete, approved 2005 ... dụng: Làm nguyên liệu cho sản xuất vữa bê tông tươi cường độ thấp (CLSM), sử dụng để đắp cho phận đào lên dụng cụ giản đơn đắp rãnh đào đường ống Hình 1.6 Biểu đồ tương quan vận tốc siêu âm cường. .. thấp so với vận tốc siêu âm bê tông thông thường từ 3500 m/s trở lên KẾT LUẬN Tro xỉ nhà máy Vĩnh Tân loại tro tuyển nên chất lượng thấp, chưa có nghiên cứu đảm bảo độ an toàn chất lượng sử dụng. .. toàn chất lượng sử dụng tro xỉ từ nhà máy Vinh Tân Nhưng qua kết nghiên cứu nhóm tác giả, với mẫu cấp phối nhóm B (Bảng 2) hồn tồn ứng dụng vào chế tạo vật liệu cường độ thấp có kiểm sốt (CLSM)