Sử dụng bã thải thạch cao của nhà máy DAP Đình Vũ để gia cố nền đất trong xây dựng đường giao thông

Bài viết trình bày việc nghiên cứu sử dụng phế thải của nhà máy DAP (gypsum) để thay thế cho vật liệu làm đường truyền thống vừa giúp giảm giá thành xây dựng và tránh được vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11 Kết luận Qua phân tích trên, báo đề xuất giải pháp xác định thông số viên đá cấu tạo kết cấu bảo vệ đáy khu nước trước bến hay cụ thể khối đá đổ lòng bến tác động chân vịt tàu thuỷ Cùng với tính tốn tác động sóng dòng chảy lên kết cấu đáy khu nước trước bến áp dụng nước ta, giải pháp tính tốn tác động chân vịt tàu thuỷ góp phần hồn thiện thêm phương pháp tính toán, thiết kế kết cấu bảo vệ đáy khu nước trước bến, khối đá đổ lòng bến để đạt hiệu kỹ thuật - kinh tế tối ưu thi cơng xây dựng cơng trình q trình khai thác, sử dụng sau TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] 22 TCN 207-92 Cơng trình bến cảng biển, Tiêu chuẩn ngành, 1992; [2] TCVN 9901: 2014 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê biển, 2014; [3] PIANC, The World Association of Waterborne Transport Infrastructure, Technical Report 2010; [4] EAU 2004, Recommendations of the Committee for Waterfront Structures: Harbours and Waterways, 8th Edition, 2004; [5] Carl A Thoresen, Port Designer's Handbook, Institution of Civil Engineers, 3rd edition, 2014 Ngày nhận bài: Ngày phản biện: Ngày duyệt đăng: 5/10/2017 06/11/2017 09/11/2017 SỬ DỤNG BÃ THẢI THẠCH CAO CỦA NHÀ MÁY DAP ĐÌNH VŨ ĐỂ GIA CỐ NỀN ĐẤT TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG GIAO THÔNG USING OF GYPSUM OF DAP DINHVU COMPANY FOR SOIL STABILIZATION IN ROAD CONSTRUCTION TRẦN LONG GIANG Viện Nghiên cứu Phát triển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt Trong báo này, tác giả nghiên cứu sử dụng phế thải nhà máy DAP (gypsum) để thay cho vật liệu làm đường truyền thống vừa giúp giảm giá thành xây dựng tránh vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Tuy nhiên vấn đề cần giải cho hỗn hợp bã thạch cao, đất, phụ gia xi măng không bị phân rã nước trình khai thác cơng trình Tác giả đề xuất phương án sử dụng số phụ gia hóa học gia cố đất để xử lý bã thải thạch cao nhà máy DAP Đình Vũ - Hải Phòng để thi cơng đường giao thơng Từ khóa: Vật liệu hóa cứng đất, phụ gia hóa học, móng đường Abstract In this paper, the author has studied using of gypsum of DAP Dinhvu company for soil stabilization in road construction replacing for traditional materials to help reduce cost of construction and seious enviroment pollution However, the main proplem is that how the mix of gypsum, soil and cement were not loose and dammaged during road operation Author have proposed using of chemical aditivities for soil stabilization to make the treatment of gypsum of DAP Dinhvu company in Haiphong City for road sub base Keywords: Soil consolided material, chemical additivities, road sub base Đặt vấn đề Việc phát triển loại vật liệu để thay loại vật liệu tự nhiên xây dựng đường truyền thống cách sử dụng loại vật liệu phế thải rẻ tiền đồng thời giúp bảo vệ môi trường hướng nhiều nhà khoa học Việt Nam giới quan tâm Ở nước phát triển Mỹ, Anh, Nhật Bản, Trung Quốc,… [1] sử dụng bã thải thạch cao gia cố đất tự nhiên để làm kết cấu móng đường đem lại hiệu kinh tế cao so với loại vật liệu tự nhiên truyền thống sỏi, đá cát Ở Việt Nam năm gần đây, số nghiên cứu tận thu bã thải thạch cao từ nhà máy nhiệt điện nhà máy hoá chất để sản xuất phụ gia xi măng vật liệu xây dựng Nhưng nghiên cứu đa số có hiệu khơng cao chi phí xử lý lớn giá thành sản phẩm cao Điển hình 54 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 52 - 11/2017 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11 nhà máy DAP Đình Vũ Hải Phòng liên danh xây dựng nhà máy xử lý bã thải gypsum thành chất phụ gia xi măng với vốn đầu tư 245 tỷ đồng Nhà máy đưa vào sản xuất cách năm Tuy nhiên, số lý đến nhà máy ngừng hoạt động Trước tình hình đó, để tạo hướng việc tận dụng nguồn chất thải nhà máy sản xuất phân bón DAP, song song với việc phát triển giao thơng đường bộ, việc nghiên cứu đề xuất sử dụng bã thải thạch cao (gypsum) nhà máy DAP để làm đường giao thông vấn đề cấp thiết, vừa mang lại hiệu kinh tế cao với chi phí xây dựng thấp, vừa đảm bảo phát triển môi trường bền vững Hình Bãi chứa chất thải (bã thải thạch cao) rộng 18,4ha nhà máy DAP Đình Vũ thuộc Công ty Cổ phần DAP - Vinachem Cơ sở phương án đề xuất Trên giới áp dụng nhiều giải pháp để gia cố đất phụ gia hóa học: phụ gia hóa học vơ DZ33, SA40 (Mỹ), RRP (Đức), Consolid (Thụy Sỹ), phụ gia hóa học hữu Ở Việt Nam xuất số loại phụ gia công ty nước sản xuất TS, HRB,… Mục đích để biến đất chỗ cứng lên cường độ đất gia cố đạt yêu cầu kỹ thuật cho loại cơng trình, đảm bảo khả chịu lực, độ bền, thân thiện với mơi trường tính bền vững cho cơng trình Phương pháp cho phép sử dụng nhiều chủng loại đất đất sét phù sa, sét cát, đất sét, sét tạp,… Ngun tắc phụ gia hóa rắn đất xúc tác tạo lập lại trình tự nhiên đá bị phong hóa tác động thiên nhiên trở thành đất, lại cải tạo ngược lại để đất trở lại đặc tính đá tăng cường độ, giảm tính thấm Phụ gia hóa rắn đất trộn vào đất đánh tơi làm nhỏ, cung cấp thêm ion mang điện tích dương tác động làm điện tích âm hạt sét đất xếp lại Dưới tác động lực đầm nén, liên kết dạng từ tính xuất (liên kết trao đổi ion) làm biến đổi tính chất lý đất từ rời rạc sang thể rắn tăng độ chắn độ chống xuyên nước đất, loại bỏ tính trương nở thành phần sét đất Trong thành phần đất hóa rắn, thành phần xi măng có tác dụng hút nước, tăng nhanh q trình hydrat hóa tăng cường độ chịu nén mơ đun đàn hồi móng cơng trình Trong nghiên cứu giới thiệu kết thực nghiệm sử dụng phụ gia hóa cứng đất TS Việt Nam để hóa cứng hỗn hợp bã thải thạch cao nhiều 20% vật liệu độn khác để sử dụng làm đường giao thông Các sở khoa học giải pháp kỹ thuật đề xuất sau [4], [5]: - Công nghệ xử lý bã thải thạch cao đảm bảo quy định môi trường; - Công nghệ phụ gia (DZ33, SA40 (Mỹ), RRP (Đức), Consolid (Thụy Sỹ), HRB, TS (sản xuất nước); - Cơng nghệ hóa cứng móng phụ gia hóa chất; - Tiêu chuẩn ban hành sử dụng phụ gia hóa chất để thi cơng đường giao thông (TCVN 10379: 2014); - Kinh nghiệm sử dụng tro xỉ làm đường giao thông Việt Nam; Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 52 - 11/2017 55 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11 - Các kết thí nghiệm sơ ban đầu; - Kinh nghiệm xử lý bã thải để làm đường giao thông nước giới (Anh, Mỹ Trung Quốc có hướng dẫn sử dụng); - Kinh nghiệm sử dụng loại phụ gia hóa học thi công đường giao thông cấp số Tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang, Nghệ An, Đồng Tháp,… Kết thí nghiệm Việc phân tích mẫu bã thải thạch cao tiến hành phòng thí nghiệm hóa Viện hóa Cơng nghiệp Việt Nam Thành phần bã thải thạch cao nhà máy DAP chủ yếu CaSO4, CaSO4.2H2O, có kích thước dạng hạt khoảng 0-100µm chiếm 83,3%, lại nước tự do, F, P2O5, Al2O3; Si02 axít khác như: H2SO4; H3PO4; HF Bã thải thạch cao có nồng độ pH=4,5-5, với lượng lớn chất thải vơ lượng chất khác có ảnh hưởng lớn đến môi trường xung quanh Căn vào công tác phân tích mẫu, tính chất hóa học giá thành loại phụ gia hóa học Phụ gia lựa chọn để hóa cứng bã thải thạch cao chất TS dạng chất lỏng có đặc điểm sau: - Mầu sắc : Có màu nâu sẫm; - Tỷ trọng 1,4 ÷ 1,38 T/m3; - Dễ hồ tan nước; - Khơng có nguy cháy nổ; - Không độc hại cho mội trường Việc xác định thành phần cấp phối vật liệu phụ gia dùng thiết kế đường tiến hành với thành phần cấp phối (Hình 2) sau: - Nhóm mẫu Các mẫu thí nghiệm 20% bã thải thạch cao + xi măng PC40 + cát + mạt đá + đất sét phụ gia TS; - Nhóm mẫu Các mẫu thí nghiệm 30% bã thải thạch cao + xi măng PC40 + cát + mạt đá + đất sét phụ gia TS; - Nhóm mẫu Các mẫu thí nghiệm 40% bã thải thạch cao + xi măng PC40 + cát + mạt đá + đất sét phụ gia TS; - Nhóm mẫu Các mẫu thí nghiệm 50% bã thải thạch cao + xi măng PC40 + cát + mạt đá + đất sét phụ gia TS; - Nhóm mẫu Các mẫu thí nghiệm 60% bã thải thạch cao + xi măng PC40 + cát + mạt đá + đất sét phụ gia TS Hình Năm nhóm mẫu thí nghiệm bã thải thạch cao làm đường Tất mẫu nén ép đến 20MPa máy ép thủy lực phòng thí nghiệm Cơng ty cổ phần thí nghiệm xây dựng Bạch Đằng LAS 09 (hình 3) Kết thí nghiệm cường độ chịu nén trung bình cho nhóm mẫu số 1, 2, 3, sau ngâm nước ngày 13MPa; 10,0MPa; 6,0MPa; 3,5MPa 2,4MPa Kết phân tích đánh giá hàm lượng Flo trình bày Bảng (Giới hạn lấy theo cột A quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải cơng nghiệp QCVN 40: 2011/BTNMT) 56 Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 52 - 11/2017 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11 Hình Ép mẫu phòng thí nghiệm LAS 09 Bảng Mẫu nước ngâm bã thải Gypsum nhà máy DAP - Đình Vũ Tên tiêu pH Fmg/l Tổng P (tính theo P) mg/l KLN mg/l Nước ngâm thạch cao 2.0-2.5 >20 3.12-5.24 Không phát Nước ngâm thạch cao 6.0-9.0 Đơn vị Bảng Nước ngâm vật liệu khối Tên tiêu pH FTổng P (tính theo P) KLN mg/l mg/l mg/l Đơn vị Nước ngâm sản phẩm 7.0-7.5 1.7-1.9