Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu về việc sử dụng hỗn hợp PTXD là gạch đất sét nung và vữa trát của khối xây để chế tạo ra hạt cốt liệu nhẹ cho bê tông.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 13 (1V): 1–10 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NHẸ TỪ PHẾ THẢI PHÁ DỠ CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG Ở VIỆT NAM Nguyễn Hùng Phonga,∗, Nguyễn Công Thắngb , Nguyễn Văn Tuấnb , Barbara Leydolphc a Khoa Xây dựng Dân dụng Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam b Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam c Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công ngh Xõy dng IAB Weimar gGmbH, ă Uber der Nonnenwiese 1, TP Weimar, Cộng hoà liên bang Đức Nhận ngày 29/01/2019, Sửa xong 12/03/2019, Chấp nhận đăng 27/03/2019 Tóm tắt Tái sử dụng tái chế phế thải phá dỡ cơng trình xây dựng (PTXD) hướng phát triển bền vững ngành xây dựng giúp giải vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời tạo sản phẩm hiệu quả, việc chế tạo hạt cốt liệu nhẹ dùng cho bê tông hướng phát triển đầy triển vọng Bài báo trình bày kết nghiên cứu việc sử dụng hỗn hợp PTXD gạch đất sét nung vữa trát khối xây để chế tạo hạt cốt liệu nhẹ cho bê tông Kết nghiên cứu cho thấy vữa gạch xây sau lựa chọn nghiền đến kích thước nhỏ 100 µm, trộn với phụ gia phồng nở tạo hình hạt ban đầu với kích thước < 10 mm, sau sấy khô nung đến nhiệt độ 1250◦ C tạo sản phẩm hạt cốt liệu nhẹ có khối lượng thể tích nhỏ 800 kg/m3 Các hạt cốt liệu sử dụng để chế tạo sản phẩm bê tông nhẹ cốt liệu rỗng sử dụng ngành xây dựng Từ khoá: phế thải phá dỡ xây dựng; vữa xây trát; gạch xây; cốt liệu nhẹ; nung PRODUCTION OF LIGHTWEIGHT AGGREGATES FROM CONSTRUCTION AND DEMOLITION WASTES IN VIETNAM Abstract The reuse and recycle of construction and demolition waste (CDW) in construction industry is a sustainable trend in development, which helps to solve the environmental pollution issues and produces effective building materials, among which the production of lightweight aggregates (LWA) for concrete is a new and promising direction This paper presents a research on using CDW of a combination of clay-fired brick and mortar from masonry to make LWA for concrete Experimental results have shown that ground brick and mortar with a size of less than 100 µm, mixing with expanding agent, pelletized to size less than 10 mm, then dried and burned to temperature up to 1250◦ C can make the product of LWA with density less than 800 kg/m3 , which can later be used as aggregates for making lightweight aggregate concrete Keywords: construction and demolition wastes; mortar; brick; lightweight aggregate; burning https://doi.org/10.31814/stce.nuce2019-13(1V)-01 c 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Giới thiệu Ở Việt Nam năm qua, với q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước kinh tế có bước phát triển lớn, với cơng trình xây dựng thực khắp ∗ Tác giả Địa e-mail: hungphongxd@gmail.com (Phong, N H.) Phong, N H cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng nước đặc biệt thành phố lớn Hà Nội, Hải Phòng, Hồ Chí Minh Các hoạt động xây dựng diễn thải lượng lớn phế thải xây dựng (PTXD) Theo Báo cáo Môi trường Quốc gia năm 2011 quản lý chất thải rắn Bộ Tài nguyên Môi trường ban hành, tổng lượng PTXD trung bình khoảng 180 nghìn tấn/tháng [1, 2] Trong PTXD nước ta gần chưa tái chế sử dụng, chủ yếu đổ bãi chứa rác thải rắn ven sông, bãi đất trống thành phố chôn lấp, có lượng PTXD tái sử dụng dùng để san lấp mặt Việc đổ lẫn PTXD bãi chứa rác thải sinh hoạt san lấp ao hồ, ảnh hưởng đến chất lượng thổ nhưỡng, gây ô nhiễm môi trường nước, làm xấu cảnh quan tàn phá môi trường đô thị [3] Do vậy, việc tái chế phế thải xây dựng để tạo nên loại cốt liệu nhẹ chất lượng cao ứng dụng làm bê tông nhẹ, vật liệu cách âm/cách nhiệt dùng xây dựng vừa giải vấn đề ô nhiễm môi trường bãi phế thải xây dựng, đồng thời hạn chế việc khai thác cạn kiệt nguồn tài nguyên góp phần quan trọng vào phát triển bền vững ngành Xây dựng nói riêng nước nói chung, phù hợp định hướng chiến lược phát triển bền vững Chính phủ Các hạt cốt liệu nhẹ sử dụng chế tạo bê tông nhẹ, loại bê tông có khối lượng thể tích thấp khả cách âm, cách nhiệt cao, có khả chịu lực tốt, khắc phục nhược điểm vật liệu gạch bê tông truyền thống, giúp tiết kiệm lượng trình sử dụng [4–6] Hơn nữa, việc tận dụng phế thải làm cốt liệu cho phép giảm giá thành sản phẩm, tăng tính cạnh tranh thị trường đồng thời vừa giải tốn mơi trường vừa sản xuất loại vật liệu xanh, thân thiện môi trường bảo tồn nguồn tài nguyên thiên nhiên [7] Có thể nói, loại bê tơng nhẹ loại vật liệu bền vững, thân thiện với môi trường Bài báo tập trung nghiên cứu khả sử dụng PTXD, kết hợp với loại phụ gia khác, nhằm thay đất sét để chế tạo hạt cốt liệu nhẹ để sử dụng bê tông, gạch nhẹ Do có khối lượng thể tích nhỏ nên loại hạt nhẹ thích hợp cho việc sử dụng làm đất trồng nhà, làm vườn mái mà không làm ảnh hưởng đến kết cấu cơng trình, tạo mơi trường xanh nâng cao mơi trường sống nói chung cho người sử dụng Bài báo nghiên cứu việc chế tạo hạt cốt liệu nhẹ có khối lượng thể tích nhỏ 800 kg/m3 từ PTXD hỗn hợp gạch đất sét nung vữa xây, trát khối tường xây hướng tới chế tạo bê tông nhẹ cốt liệu rỗng Nguyên vật liệu phương pháp sử dụng nghiên cứu 2.1 Vật liệu sử dụng Mẫu khối xây lấy công trường phá dỡ xây dựng Việt Nam sau phân tách thành gạch đất sét nung, lại vữa xây trát, sau tiến hành nghiền mịn Độ mịn hỗn hợp phối liệu yêu cầu nhỏ 100 µm phù hợp cho sản xuất hạt cốt liệu nhẹ [8], hình ảnh mẫu vật liệu chuẩn bị trình gia cơng ngun liệu thể Hình Bên cạnh đó, để tạo phồng nở cho hạt cốt liệu nhẹ, đề tài sử dụng phụ gia tạo nở SiC với hàm lượng sử dụng 3% theo khối lượng vật liệu sử dụng Thành phần hạt vật liệu sau nghiền xác định phương pháp nhiễu xạ laze thể Hình Thành phần hóa vật liệu sử dụng nghiên cứu thể Bảng 2.2 Phương pháp nghiên cứu Quá trình chế tạo hạt cốt liệu ban đầu trước nung từ PTXD khối tường xây thể Hình 4, hạt cốt liệu với kích thước khác sau chế tạo thể Hình Quá trình xác định nhiệt độ nung hạt cốt liệu thơng qua lò nung gradien với dải nhiệt độ nung khác (Hình 7) Khi sử dụng lò nung gradien, với lần nung ta đánh giá với Phong, N H cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (a) Mẫu vật liệu trước phân loại (b) Mẫu vật liệu sau phân loại Hình Mẫu vật liệu chuẩn bị trước nghiền (a) (b) Hình Máy nghiền sử dụng nghiên cứu Bảng Thành phần hóa vật liệu nghiên cứu Hàm lượng oxyt, % theo khối lượng Vật liệu Gạch Vữa MgO Al2 O3 SiO2 P2 O5 SO3 K2 O CaO TiO2 Fe2 O3 Na2 O MnO 1,55 0,24 20,28 6,84 65,22 71,55 0,19 - 0,05 0,57 2,82 2,10 1,30 10,23 1,01 0,24 6,72 1,84 - 0,09 0,03 khoảng nhiệt độ khác cấp phối nghiên cứu Sau xác định nhiệt độ nung hợp lý lò nung gradien, mẫu nung lò nung Muffle với thời gian nung khác nhau, từ xác định thời gian nung hợp lý với cấp phối nghiên cứu Nhiệt độ nung nghiên cứu xác định thời điểm đạt nhiệt độ theo yêu cầu tiến hành cho mẫu vào lò nung, Lượng sót tích lũy tr Lượng sót riêng biệt t Lượng sót tích lũy trê Lượng sót riêng biệt tr Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2019 xx(yy):a-b Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2019 xx(yy):a-b Phong, N H cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Đường kính cỡ hạt, µm (b) Vữa nghiền mịn Lượng sàng,% % Lượngsót sóttích tích lũy lũy sàng, Lượng sàng,% % Lượngsót sóttích tích lũy lũy sàng, Lượng sàng,%% Lượngsót sótriêng riêng biệt biệt trên sàng, (a) Bột gạch đất sét nung Lượngsót sótriêng riêng biệt Lượng biệt trênsàng, sàng,%% Đường kính cỡ hạt, µm Hình Thành phần hạt vật liệu sau nghiền sử dụng nghiên cứu, Bảng Thành phần hóa vật liệu nghiên cứu Vật liệu Hàm lượng oxyt, % theo khối lượng MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 K2O CaO TiO2 Fe2O3 Na2O MnO Gạch 1,55 20,28 65,22 0,19 0,05 2,82 1,30 1,01 6,72 - 0,09 Vữa 0,24 6,84 - 0,57 2,10 10,23 0,24 1,84 - 0,03 71,55 Đường kính cỡ hạt, µm Đường kính cỡ hạt, µm 2.2 Phương pháp nghiên cứu (a) Bột gạch đất sét nung Đường kính kính cỡ cỡ hạt, hạt, µm Đường µm Vữanghiền nghiền mịn (b) (b) Vữa mịn Bột Quá(a) trình chếgạch tạo hạtđất cốtsét liệunung ban đầu trước nung từ PTXD (b) khốiVữa tườngnghiền xây đượcmịn thể (a) Bột gạch đất sét nung Hình 4, hạt cốt liệu với kích thước khác sau chế tạo thể Hình Thành phần hạt vật liệu sau nghiền sử dụng nghiên cứu Hình Thành phần hạt vật liệu sau nghiền sử dụng nghiên Hình cứu, Hình Thành phần hạt vật liệu sau nghiền sử dụng nghiên cứu, Bảng Thành phầnliệu hóa vật Grinding Vêliệu viên nghiên cứu Nghiền vậtin liệu Trộn phối Adding of SiC Shaping a ball mill Bảng Thành phần hóa vật liệu nghiên cứu Hàm lượng oxyt, % theo khối lượng Drying Hạt cốtofliệu Vật liệu Hàm lượng oxyt, % theo khối lượng MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 K2O CaO TiO2 green Fe2OLWA Na2O MnO Vật liệu Gạch MgO P0,19 2O3 SiO 2O5 1,55 Al 20,28 65,22 SO 0,053 K 2O 2,82 CaO 1,30 TiO 2O3 Na-2O MnO 1,012 Fe 6,72 0,09 Gạch Vữa 1,55 0,24 20,28 6,84 65,22 71,55 0,19 - 0,05 0,57 2,82 2,10 1,30 10,23 1,01 0,24 6,72 1,84 - 0,09 0,03 Vữa 0,24 0,57 2,10 10,23 0,24 1,84 - 0,03 6,84 71,55 - 2.2 Phương pháp nghiên Hình 4.cứu Quá trình chế tạo hạt cốt liệu trước nung Hình Quá trình chếintạo hạt cốt liệu trước nung2019 xx(yy):a-b Journal of Science and4.Technology Civil Engineering NUCE QuáPhương trình chếpháp tạo hạt cốt liệu 2.2 nghiên cứu ban đầu trước nung từ PTXD khối tường xây thể Hình 4, hạt cốt liệu với kích thước khác sau chế tạo thể Quá Hìnhtrình chế tạo hạt cốt liệu ban đầu trước nung từ PTXD khối tường xây thể Hình 4, hạt cốt liệu với kích thước khác sau chế tạo thể Grinding Hình vậtin Vê viên Nghiền liệu Trộn phối Adding of liệu SiC Shaping a ball mill Grinding Drying Vê viên Nghiền vậtin liệu Trộn phối Hạt cốtofliệu Adding of liệu SiC Shaping a ball mill green LWA Drying Hạt cốtofliệu green LWA Hình 5.Hình Hạt5.cốt vớivớikích khác sauchếkhi Hạtliệu cốt liệu kích thước thước khác sau tạo chế tạo Quá trình xác địnhHình nhiệt4.độ nung hạttạocốt qua lò nung Q trình chế hạtliệu cốtthơng liệu trước nunggradien với dải nhiệt nung nhaukhơng (Hình 7).đổi Khi sửđộ dụng nung gradien, với nung trongđộsuốt khác trình nung có 6sựvà thay nhiệt Thờilògian nung mẫu xácmỗi địnhlần từ thời chođánh mẫu vào nungcác đếnkhoảng mẫu khỏi lònhau nung.trên cấp phối nghiên ta điểm giálòvới nhiệtđưa độrakhác Mẫu hạt liệuđịnh nhẹ sau nung kiểm tra đánh giátrước để lò xácnung địnhnung điều kiện thímẫu nghiệm cứu Sau khicốt xác nhiệt độ nung hợp lý gradien, hợp Hình Quá trình chế tạo hạt cốt liệu lý (Hình 8) Với tiêu khối lượng thể tích hạt cốt liệu xác định theo TCVN 7572-4:2006 nung lò nung Muffle với thời gian nung khác nhau, từ xác định thời gian nung hợp lý với cấp phối nghiên cứu Nhiệt độ nung nghiên cứu xác định thời điểm đạt nhiệt độ theo yêu 4cầu tiến hành cho mẫu vào lò nung, suốt q trình nung khơng có thay đổi nhiệt độ Thời gian nung mẫu xác định từ thời điểm cho mẫu vào lò nung đến mẫu đưa khỏi lò nung Mẫu hạt cốt liệu nhẹ sau nung kiểm tra đánh giá để xác định điều kiện thí từ thời điểm cho mẫu vào lò nung đến mẫu đưa khỏi lò nung Mẫu hạt cốt liệu nhẹ sau nung kiểm tra đánh giá để xác định điều kiện thí nghiệm hợp lý (Hình 8) Với tiêu khối lượng thể tích hạt cốt liệu xác định theo TCVN 7572-4:2006 Phong, N H cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Journal of Science and Technology inEngineering Civil Engineering NUCE xx(yy):a-b Journal Science andnung Technology inxác Civil NUCE 2019 xx(yy):a-b Hình 6.ofHình Lò nung gradien xác định nhiệt nung hạt liệu Lò gradien định nhiệt độđộ nung hạt cốt2019 liệu cốt Hình Lò nung Muffle Hình LòLò nung Muffle Hình7 nung Muffle Hình Hạt cốt liệu sau nung Hình 8.Hình Hạt cốt liệu sau Hạt cốt liệunung sau nung 3 Kết nghiên cứu bàn Kết nghiên cứuvà bàn luậnluận Kết nghiên cứu vàluận bàn 3.1 Tính toán thành phần phối liệu sở biểu đồ cấu tử 3.1 phần phốiphối liệu liệu sởcơ biểusởđồbiểu cấu 3.1.Tính Tínhtốn tốnthành thành phần đồtử3 cấu tử Thành phần hóa học vật liệu đóng vai trò quan trọng việc lựa chọn tỷ lệ thành phần vậtThành liệu chế hóa tạo hạt CLN Năm [9] vàtrò Wilson [10] xâyviệc dựng đồlựa tử vàtỷđềlệ phần họchọc củacủa vật liệu1950, đóngRiley vai trò quan lựabiểu chọn tỷ3 cấu lệchọn Thành phần hóa vật liệu đóng vairất rấttrọng quan trọng việc xuất vùngphần nguyên liệu để cốtCLN liệuCLN nhẹ nàyWilson dùngvà để[10] đánh phù thành vậtvật liệuliệu khichế chếtạo tạohạthạt NămVùng 1950, Riley liệu [9] đãgiá xây thành phần chế tạo hạt Nămnguyên 1950, Riley [9] Wilson [10] đãhợp xây củadựng đất sét liên quan đến khả chảy qúa trình nung nhiệt độ cao, thông số thành tử vùngvùng nguyên liệu đểliệu chế để tạo chế hạt cốt Vùngnhẹ Vùng dựngbiểu biểuđồđồ3 3cấucấu tử đề xuất đề xuất nguyên tạo liệu hạt nhẹ cốt liệu phần hóa học đánh giá thực nghiệm Để đánh giá, hàm lượng SiO2 , hàm lượng Al2 O3 nguyên liệu dùng để đánh giá phù hợp đất sét liên quan đến khả chảynăng chảy nguyên liệucảnày dùngkhác để bao đánhgồm giá(Na O, phù hợpKcủa đất sét liên quan đến khả tỷ lệ tất oxyt MgO, 2 O, CaO, Fe2 O3 ), sau quy đổi thành qúa trình nung nhiệt độnhiên cao, thơng sốcó vềthể thành hóaphần họcnhẹ đánh qúa trình nung Tuy nhiệt độ cao, thơng số chế vềphần thành hóa sẽngun đánh tổng 100% theo khối lượng thực tế tạo cốt liệu sửhọc dụng liệu giá thực nghiệm Để đánh giá, hàm lượng SiO , hàm lượng Al O tỷ lệ tất 2 giá thực nghiệm Để đánh giá, hàm lượng SiO , hàm lượng Al O tỷ lệ tất nghiệm để đánh 2giá.3 có thành phần hóa nằm ngồi phạm vi phải sử dụng thực bao gồm (Naliệu MgO, K2trong O, K CaO, sau quy đổibiểu thành Thành phầnkhác hóa nguyên dụng cứu định cấu tử 2O, sử 2O 3),Fe cácoxyt oxyt khác bao gồm (Na MgO, O, Fe CaO, ), sau quyđồđổi thành 2O, 2nghiên 2Ođó 3xác SiOtổng – theo (Fekhối CaO +Tuy MgO +K O + tế Na FM) Bảng Hình thể hàmsửlượng 100% lượng nhiên chế tạo2chế cốt liệu sử dụng – Al O3 theo Okhối 3+ 2thực O)tế(= tổng 100% lượng Tuy nhiên thực tạo nhẹ cốt liệu nhẹ dụng cácnguyên oxyt biểu đồ cấu tử phân tích từ mẫu phế thải gạch đất sét nung vữa phần hóa hóa nằmnằm ngồingồi phạm phạm vi vi phảivà sử phải dụng sử thựcdụng nghiệm nguyênliệu liệucócóthành thành phần thựcđểnghiệm để đánh đánhgiá giá Thành củacủa nguyên liệu liệu sử dụng trong5trong nghiênnghiên cứu địnhxác trongđịnh biểutrong đồ biểu đồ Thànhphần phầnhóa hóa nguyên sử dụng cứuxácđược 33 cấu – 3(Fe O3 2+OCaO + MgO + K2O++KNa Bảng vàBảng Hình Hình -2 Al 2O23O 2O) cấutửtửSiO SiO - Al – 2(Fe + MgO + (= NaFM) FM) + CaO 2O 2O) (= 99 thể cáccác oxytoxyt trongtrong biểu biểu đồ cấu đượctửphân từ mẫu thểhiện hiệnhàm hàmlượng lượng đồ 3tử cấu đượctíchphân tíchphế từ thải mẫu phế thải gạch đất sét nung vữa Phong, N H cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng Hàm lượng oxyt vật liệu nghiên cứu theo biểu đồ cấu tử Hàm lượng oxyt quy đổi hệ cấu tử, % theo khối lượng Vật liệu Gạch Vữa FM SiO2 Al2 O3 Tổng 12,7 15,5 66,6 77,1 20,7 7,4 100 100 Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2019 xx(yy):a-b CP4 Vữa CP3 CP1 CP2 Gạch Vùng Riley Vùng Wilson Vữa hỗn hợp phụ phẩm Hình vào vàvà cấp phối vậtvật liệu sử Hình 9 Biểu Biểu đồ đồ 33 cấu cấutử tử Al Al22OO33––SiO SiO2 2– –FM FMcủa củavật vậtliệu liệuđầu đầu vào cấp phối liệu sửdụng dụngtrong trongnghiên nghiêncứu cứu Trên sở thành phần hóa ngun liệu đầu vào, nghiên cứu tính tốn lựa chọn tỷ lệ vật liệu gạch đất sét nung (G) vữa (V) phối hợp theo tỷ lệ để nằmphần tronghóa vùng cứuliệu đầu Wilson Riley cứu Tỷ lệđãthành liệu tỷ lệ Trên cơđịnh sở thành củanghiên ngun vào,vànghiên tính phần tốn phối lựa chọn lựađất chọn sản (G) xuấtvà hạtvữa cốt (V) liệu nhẹ sửphối dụng vật liệu gạch sét để nung hợp theonghiên tỷ lệ cứu nhấtđược địnhthể để nằmởtrong vùng nghiên cứuBảng Wilson Riley Tỷ lệ thành phần phối liệu lựa chọn để sản xuất hạt cốt liệu nhẹ Bảng Tỷ lệ thànhởphần sử dụng nghiên cứu thể Bảngcấp phối sử dụng nghiên cứu Tỷ lệ vật liệu, % Hàm lượng oxyt quy đổi hệ cấu tử, Tỷ khối lệ thành phần cấp phối sử dụng trongkhối nghiên cứu lượng % theo lượng Cấp phốiBảng 3.theo G V FM SiO2 Al2O3 Tổng lệ vật liệu, Hàm đổi CP1: 80G/20V Tỷ80 20 % 13,2 68,7lượng 18,0oxyt quy100 CP2: 60G/40V 60 40 theo khối lượng hệ cấu tử, % theo khối lượng 13,8 70,8 15,4 100 Cấp phối CP3: 40G/60V 40 60 14,4 72,9 12,7 100 G V FM SiO2 Al2 O3 Tổng CP4: 20G/80V 20 80 15,0 75,0 10,0 100 CP1: 80G/20V 20vật liệu, hạt cốt 13,2 68,7tạo hình theo 18,0 Sau lựa chọn 80 tỷ lệ thành phần liệu nhẹ quy trình CP2: 60G/40V 60 4; sau khi40 13,8đến khối lượng 70,8 không đổi 15,4 mục 2.2 Hình hạt sấy khơ tiến hành nung để đánh thời gian nung CP3: 40G/60V 40giá ảnh hưởng 60của nhiệt độ14,4 72,9 đến tính chất 12,7của hạt cốt liệu CP4: 20G/80V 20 80 15,0 75,0 10,0 100 100 100 100 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến khối lượng thể tích hạt cốt liệu liệutỷ sau sấy khơ trongnhẹ lò nung để theo xác định Sau khiHạt lựacốt chọn lệkhi thành phần vật liệu, hạtnung cốt liệu đượcgradien tạo hình quynhiệt trình mục o độ nung hạt cốt liệu Nhiệt độ nung đánh giá khoảng nhiệt độ: 1180 2.2 Hình 4; sau hạt sấy khô đến khối lượng không đổi tiến hành nungC, để đánh giá Phong, N H cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng ảnh hưởng nhiệt độ thời gian nung đến tính chất hạt cốt liệu 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến khối lượng thể tích hạt cốt liệu Hạt cốt liệu sau sấy khô nung lò nung gradien để xác định nhiệt độ nung hạt cốt liệu Nhiệt độ nung đánh giá khoảng nhiệt độ: 1180◦ C, 1200◦ C, 1250◦ C of Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2019 xx(yy):a-b 1350◦ C, thời gian Journal nung thực phút Hình ảnh ảnh hưởng nhiệt độ nung đến o o tính chất1200 hạt CLNCđược thể ohiện Hình 10 thực phút Hình ảnh C, 1250 1350 C, thời gian nung Nhiệt độ thời gian nung Hạt trước nung Hạt sau nung 1150oC/ phút 1200oC/ phút 1250oC/ phút 1350oC/ phút Hình 10 Hạt cốt liệu trước sau nung nhiệt độ nung khác Hình 10 Hạt cốt liệu trước sau nung nhiệt độ nung khác Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến khối lượng thể tích hạt cốt liệu nhẹ thể 11.của nhiệt độ nung đến khối lượng thể tích hạt cốt liệu nhẹ thể Hình 11 ẢnhHình hưởng Journal of Science Technology in Khoa Civil Engineering xx(yy):a-b Phong, N H and cs / Tạp chí học CơngNUCE nghệ 2019 Xây dựng Khối lượng thể tích, g/cm3 CP1: 80G/20V CP2: 60G/40V CP3: 40G/60V CP4: 20G/80V 1.6 1.2 0.8 0.4 27oC 1150oC 1200oC 1250oC 1350oC Nhiệt độ nung, oC Hình 11 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến KLTT hạt cốt liệu nhẹ Hình 11 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến KLTT hạt cốt liệu nhẹ Qua q trình nung thí nghiệm đánh giá cho thấy: Qua trình nung thí nghiệm đánh giá cho thấy: o • Tại nhiệt độ nung ◦ 1150 C: hạt cốt liệu có mức độ phồng nở kém, hạt có - Tại nhiệt độ nung 1150 cốt liệupha có mức độvậy phồng nở kém, trongthể hạttạo có vị trí vị trí chưaC: có hạt xuất lỏng q trình khí khơng cấu trúclỏng rỗngdo chovậy hạt cốt liệu, lượng tích cốtra liệu vẫntrúc cao rỗng với cho hạt cốt chưa có xuất pha trìnhkhối khíthểkhơng thểhạttạo cấu hàm lượng 40% thìcao khốivới lượng thể lượng tích củagạch hạt g/cm , khithì hàm liệu, khối lượng thể tích củagạch hạtlớn cốthơn liệu hàm lớn1,0hơn 40% khối lượng thể lượng gạch giảm khối lượng thể tích cốt liệu giảm; gạch giảm khối lượng thể tích cốt liệu giảm; tích hạt 1,0 g/cm , hàm lượng o • Tại nhiệt độ nung ◦ 1200 C: hạt cốt liệu có độ phồng nở tốt hơn, hạt tròn - Tại nhiệt độ khơng nung có 1200 C: hạt cốt liệu có độ phồng nở tốt hơn, hạt tròn khơng có dấu dấu hiệu bị xẹp, điều chứng tỏ pha lỏng trình tạo khí bắt đầu hiệu bị xẹp, điều tỏ pha bắt đầu thành hình chứng thành đồng thời lỏng Khi hàm lượngtrình gạch tạo giảmkhí khối lượnghình thể tích đồng cốt liệuthời Khi hàm giảm; lượng gạch giảm khối lượng thể tích cốt liệu giảm; ◦ o nhiệt độ nung 1250cốt C: liệu hạt cốt độ phồng nở tốt hơn,bềbềmặt mặt hạt hạt thiêu - Tại nhiệt •độ Tại nung 1250 C: hạt cóliệu độ có phồng nở tốt hơn, thiêukết kết đều, hạt có đều, hạt có dấu hiệu bị xẹp xuống pha lỏng nhiềukhí hơnbắt dẫnđầu đến pha khí tượng dấu hiệu bị xẹp xuống pha lỏng hình thành nhiều hơnhình dẫnthành đến pha có bắt đầu có tượng ngồi Điều thể hàm lượng gạch giảm ngồi Điều nàykhối thểlượng thể khitích hàm khối củalượng cốt liệugạch có xugiảm hướngthì tăng nhẹ;lượng thể tích cốt liệu có xu hướng tăng nhẹ; o • Tại nhiệt độ nung ◦ 1350 C: hạt cốt liệu bị dính vào điều cho thấy pha - Tại nhiệt độ nung 1350 C: hạt cốt bị dính vào gây điều nàyxẹp cho phaliệu, lỏng hình thành lỏng hình thành lớn, pha liệu khí ngồi tượng cácthấy hạt cốt hạt cốt liệugây tiếphiện xúc dính xẹp kết vào liệu, hạt nguội Tại cốt nhiệtliệu độ lớn, pha khí ngồi tượng hạt cốt hạt tiếpkhi xúc dính kết hàm lượng gạch giảm khối lượng thể tích cốt liệu tăng vào hạt nguội Tại nhiệt độ hàm lượng gạch giảm khối lượng thể tích cốt liệu • Như vậy, nhiệt độ nung phù hợp với cấp phối sử dụng 20% gạch 80% vữa tăng nhiệt độ từ 1150oC đến 1200oC; hàm lượng gạch tăng lên 40% nhiệt độ - Như vậy, nhiệt độ nung phù hợp với cấp phối sử dụng 20% gạch 80% vữa nhiệt độ từ nung phù hợp từ 1200oC đến 1250oC 1150◦ C đến 1200◦ C; hàm lượng gạch tăng lên 40% nhiệt độ nung phù hợp từ 1200◦ C đến 1250◦ C 3.3 Ảnh hưởng thời gian nung đến KLTT hạt cốt liệu nhẹ 3.3 Ảnh hưởng thời gian nung đến KLTT hạt cốt liệu nhẹ Để đánh giá ảnh hưởng thời gian nung đến 9KLTT hạt cốt liệu, cấp phối sử dụng nghiên cứu có tỷ lệ gạch/vữa 40/60 theo % khối lượng, hàm lượng phụ gia tạo khí sử dụng 3% theo khối lượng vật liệu Thời gian nung nghiên cứu phút, 4,5 phút, phút 7,5 phút, nhiệt độ nung cố định 1200◦ C Kết ảnh hưởng thời gian nung đến KLTT hạt cốt liệu nhẹ thể Hình 12 hình ảnh sản phẩm hạt cốt liệu nhẹ sau nung thể Hình 13 Kết nghiên cứu KLTT quan sát hình dạng, bề mặt hạt cốt liệu cho thấy, với nhiệt độ nung thời gian nung thay đổi KLTT hạt cốt liệu có khác biệt - Với thời gian nung phút, hạt cốt liệu chưa có thiêu kết bề mặt hạt, hình thành pha lỏng khí bắt đầu, khả phồng nở hạt nhỏ KLTT hạt lớn Khối lượng thể tích, g/cm3 Để đánh giá ảnh hưởng thời gian nung đến KLTT hạt cốt liệu, cấp phối sử dụng nghiên cứu có tỷ lệ gạch/vữa 40/60 theo % khối lượng, hàm lượng phụ gia tạo khí sử dụng 3% theo khối lượng vật liệu Thời gian nung nghiên cứu phút, 4,5 phút, phút 7,5 phút, nhiệt độ nung cố định 1200oC Kết ảnh hưởng thời gian nung đến KLTT hạt cốt liệu nhẹ thể Hình 12 vàliệu cs / nhẹ Tạp sau chí Khoa học Cơng nghệởXây dựng hình ảnh sảnPhong, phẩm N hạtH.cốt nung thể Hình 13 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 phút 4,5 phút phút 7,5 phút Thời gian nung, phút Hình 12 12 Ảnh Ảnh hưởng hưởng của thời thời gian gian nung nung đến đến KLTT KLTTcủa các hạt hạt cốt cốt liệu liệu Hình a) 1200oC/3◦ phút b) 1200oC/4,5 phút (b) 1200◦ C/4,5 phút (a) 1200 C/3 phút (c) 1200◦ C/6 phút 10 (d) 1200◦ C/7,5 phút Hình 13 Hình ảnh mẫu nung với thời gian khác - Khi thời gian nung tiếp tục tăng đến 4,5 phút phút, KLTT hạt cốt liệu giảm, bề mặt hạt cốt liệu có thiêu kết đồng đều, hạt nở nhẹ, bề mặt khơng có lỗ rỗng khí ngồi - Khi thời gian nung tiếp tục tăng đến 7,5 phút pha lỏng hình thành nhiều hơn, hạt có xu hướng dính kết lại với bề mặt hạt có hình thành lỗ rỗng hở khí từ bên hạt, thời gian nung KLTT hạt cốt liệu bắt đầu tăng Phong, N H cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Như vậy, tùy theo yêu cầu kỹ thuật hạt cốt liệu mà nhiệt độ nung lựa chọn khoảng hợp lý khác Xét đến yêu cầu đặt KLTT sản phẩm hạt cốt liệu nhẹ hợp lý công suất, tiêu thụ lượng, thời gian nung hợp lý nhiệt độ 1200◦ C từ 4,5 phút đến 6,0 phút Kết luận Dựa kết thực nghiệm tiến hành, số kết luận nghiên cứu rút sau: Trong điều kiện trang thiết bị thí nghiệm Việt Nam, hồn tồn chế tạo hạt cốt liệu nhẹ với đường kính hạt nhỏ 10 mm khối lượng thể tích hạt nhỏ 800 kg/m3 từ phế thải gạch đất sét nung vữa khối tường xây phá dỡ cơng trình xây dựng Hàm lượng gạch sử dụng để chế tạo hạt cốt liệu nhẹ đạt yêu cầu KLTT đặt nằm khoảng từ 20% đến 100% theo khối lượng hỗn hợp phối liệu Tỷ lệ phối liệu thoả mãn nằm vùng yêu cầu Wilson Riley thành phần hoá nguyên liệu sử dụng để chế tạo hạt nhẹ Hàm lượng gạch sử dụng 40% theo khối lượng hỗn hợp phối liệu nhiệt độ nung hợp lý từ 1200◦ C đến 1250◦ C Tại nhiệt độ nung hàm lượng gạch tăng khối lượng thể tích hạt tăng Với nhiệt độ nung, thời gian nung thay đổi khối lượng thể tích hạt cốt liệu thay đổi, thời gian nung hợp lý chế tạo hạt cốt liệu theo yêu cầu khoảng từ 4,5 phút đến phút Lời cảm ơn Nhóm tác giả chân thành cảm ơn Bộ Khoa học Công nghệ tạo điều kiện cho nhóm thực đề tài nghiên cứu khuôn khổ Nhiệm vụ Nghị định thư NĐT.21.GER/16 với Cộng hòa Liên bang Đức, Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Xây dựng IAB Weimar hợp tác hỗ trợ cho nhóm tác giả q trình thực đề tài Tài liệu tham khảo [1] Bộ Tài nguyên Môi trường (2011) Báo cáo môi trường quốc gia 2011 - Chất thải rắn [2] Kiên, T T (2016) Nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng chế tạo bê tông Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Xây dựng [3] Hùng, L V (2007) Nghiên cứu sử dụng phế thải phá dỡ cơng trình làm bê tông vữa xây dựng Viện Vật liệu Xây dựng [4] Đỉnh, N V (2001) Nghiên cứu chế tạo bê tông nhẹ cốt liệu rỗng, Khoa Vật liệu Xây dựng Trường Đại học Xây dựng [5] Đức, V M (1999) Công nghệ gốm xây dựng Nhà Xuất Bản Xây Dựng [6] Chandra, S., Bernsson, L (2003) Lightweight aggregate concrete - science, technology and applications William Andrew Publishing, Norwich, New York, USA [7] Mueller, A., Sokolova, S N., Vereshagin, V I (2008) Characteristics of lightweight aggregates from primary and recycled raw materials Construction and Building Materials, 22(4):703–712 [8] Mueller, A., Schnell, A., Răubner, K (2015) The manufacture of lightweight aggregates from recycled masonry rubble Construction and Building Materials, 98:376–387 [9] Riley, C M (1951) Relation of chemical properties to the bloating of clays Journal of the American Ceramic Society, 34(4):121–128 [10] Wilson, H (1953) Lightweight aggregates for the construction industry Journal of the Canadian Ceramic Society, 22:44–50 10 ... Chất thải rắn [2] Kiên, T T (2016) Nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng chế tạo bê tông Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Xây dựng [3] Hùng, L V (2007) Nghiên cứu sử dụng phế thải phá dỡ cơng trình. .. nghiệm Việt Nam, hồn tồn chế tạo hạt cốt liệu nhẹ với đường kính hạt nhỏ 10 mm khối lượng thể tích hạt nhỏ 800 kg/m3 từ phế thải gạch đất sét nung vữa khối tường xây phá dỡ cơng trình xây dựng. .. QuáPhương trình chếpháp tạo hạt cốt liệu 2.2 nghiên cứu ban đầu trước nung từ PTXD khối tường xây thể Hình 4, hạt cốt liệu với kích thước khác sau chế tạo thể Quá Hìnhtrình chế tạo hạt cốt liệu