Nghiên cứu tận dụng phế liệu gạch ceramic để chế tạo bê tông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM VIẾT HẢI NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ LIỆU GẠCH CERAMIC ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Đà Nẵng - Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM VIẾT HẢI NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ LIỆU GẠCH CERAMIC ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình DD&CN MÃ SỐ: 858.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ KHÁNH TOÀN Đà Nẵng - Năm 2019 ii NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ LIỆU GẠCH CERAMIC ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG Học viên: PHẠM VIẾT HẢI; Chun ngành: Kỹ thuật XD cơng trình DD & CN Mã số: 60.58.02.08; Khóa: K32, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Hiện bê tơng loại vật liệu sử dụng rộng rãi cơng trình xây dựng giới Các tính chất lí bê tơng phụ thuộc chủ yếu vào thành phần cấp phối, loại vật liệu sử dụng, hàm lượng xi măng, hàm lượng nước… Đề tài “Nghiên cứu tận dụng phế liệu từ sản xuất gạch ceramic để chế tạo bê tông” thực nhằm nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ cốt liệu nhỏ tái chế từ phế phẩm gạch ceramic thay đá dăm đến phát triển cường độ chịu nén bê tông Các mẫu thí nghiệm chuẩn bị với tỉ lệ cấp phối xi măng, cát, đá, nước đá dăm thay cốt liệu nhỏ tái chế từ phế phẩm gạch ceramic tỉ lệ 10%, 15% 20% Thí nghiệm thực nhóm mẫu có kích thước 150×150×150 mm Tất mẫu dưỡng hộ môi trường nước Kết thí nghiệm cho thấy việc thay đá dăm đá tái chế từ phế phẩm gạch ceramic để chế tạo bê tông làm ảnh hưởng đến cường độ chịu nén bê tông, việc thay chưa đảm bảo cường độ chịu nén tiêu chuẩn bê tông B25 (M350) đạt kết 90% so với cấp phối chuẩn sử dụng đá dăm Khi lượng đá tái chế thay tăng dần cấp phối cường độ chịu nén bê tông giảm dần từ lúc – ngày tuổi phát triển tương đối giai đoạn 7-14 ngày tuối, sau 14 ngày tuối cường độ giảm xuống rõ rệt so với cấp phối tiêu chuẩn Nằm giới hạn nghiên cứu luận văn, tác giả đề xuất thay đá dăm phế phẩm gạch ceramic loại bê tông thông thường bê tông boocdya, bê tông sân tỉ lệ 10% 15% Từ khóa - Cốt liệu tái chế, gạch ceramic, vật liệu tái chế, bê tông, cường độ chịu nén RESEARCH ON USING THE WASTE FROM CERAMIC TILE TO PRODUCT CONCRETE Abstract - Currently, concrete is a widely used material in construction works in the world The mechanical properties of concrete depends mainly on the composition, type of material used, cement content, water content, etc The research "Utilization of waste from ceramic tile to product concrete" was conducted to study the effect of the percentage of ceramic tiles replacing macadam to the development of compressive strength of concrete Experimental samples were prepared with cement, sand, stone, water, in which macadam was replaced with ceramic tiles at the rates of 10%, 15% and 20% The experiment was carried out on samples of 150×150×150 mm All samples were soaked in a water environment to be curing Experimental results show that the replacement of recycled stone macadam from ceramic tile products to manufacture concrete affects the compressive strength of concrete, this replacement does not guarantee the compressive strength Standard of concrete B25 (M350) but still achieved results over 90% compared to standard grade When the amount of recycled stone increases gradually in aggregate levels, the compressive strength of concrete decreases gradually from - days of age and develops relatively well in the period of 7-14 days, but after 14 days of maturity The intensity decreases markedly compared to the standard mix Within the research limit of the author's thesis, it is proposed to replace rubble with ceramic tiles for common concrete such as boocdya concrete, masonry concrete at the rate of 10% and 15% Key words - Waste aggregate, ceramic, waste material, concrete, compressive strength iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Nội dung luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC THÀNH PHẦN VẬT LIỆU TRONG CẤP PHỐI BÊ TÔNG 1.1 Tổng quan bê tông thành phần vật liệu cấp phối bê tông 1.1.1 Định nghĩa phân loại bê tông 1.1.2 Các thành phần cấp phối chế tạo bê tông 1.1.3 Mác cấp bền bê tông 1.1.4 Các tính chất đặc trưng bê tơng 1.1.5 Sự hình thành phát triển cường độ bê tông theo thời gian 12 1.1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hình thành phát triển cường độ tính chất lý bê tơng 13 1.2 Sản phẩm gạch ceramic nghiên cứu ứng dụng phế phẩm gạch ceramic sản xuất vật liệu xây dựng 14 1.2.1 Phân loại gạch ceramic 15 1.2.2 Quy trình sản xuất gạch ceramic 16 1.2.3 Đặc điểm phế phẩm gạch ceramic 17 1.2.4 Ảnh hưởng phế thải gạch ceramic tới môi trường 18 1.2.5 Tổng quan nghiên cứu sử dụng phế phẩm gạch ceramic sản xuất vật liệu xây dựng 18 1.3 Kết luận chương 21 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG VÀ CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 23 2.1 Các tiêu lý thành phần cấp phốı bê tông 23 2.1.1 Cát (cốt liệu nhỏ) 23 2.1.2 Đá dăm (Cốt liệu lớn) 24 2.1.3 Xi măng 25 iv 2.1.4 Nước 26 2.1.5 Phế thải gạch ceramic 26 2.2 Phương pháp xác định cường độ chịu nén bê tông 27 2.2.1 Phương pháp xác định cường độ bê tông 27 2.3 Phương pháp xác định thời gian đông kết 28 2.3.1 Cường độ kháng xuyên 28 2.3.2 Thời gian bắt đầu đông kết hỗn hợp bê tông 29 2.3.3 Thời gian kết thúc đông kết hỗn hợp bê tông 29 2.3.4 Nguyên tắc thí nghiệm 29 2.3.5 Thiết bị, dụng cụ 29 2.3.6 Cách tiến hành 30 2.3.7 Biểu thị kết 31 2.4 Phương pháp xác định độ sụt bê tông 32 2.5 Kết luận chương 33 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU TÁI CHẾ TỪ PHẾ PHẨM GẠCH CERAMIC THAY THẾ ĐÁ DĂM 34 3.1 Mục tiêu thí nghiệm 34 3.2 Kết xác định tiêu lý thành phần cấp phối 34 3.2.1 Cát 34 3.2.2 Đá dăm 35 3.2.3 Xi măng 37 3.2.4 Nước 38 3.2.5 Cốt liệu tái chế từ phế phẩm gạch ceramic 38 3.3 Cấp phối cho bê tông 40 3.4 Thí nghıệm kết nén mẫu 41 3.4.1 Thí nghiệm nén mẫu 41 3.4.2 Kết thí nghiệm mẫu theo cường độ chịu nén 41 3.4.3 Bình luận kết thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tông 47 3.5 Xác định thời gian đông kết vữa bê tông 48 3.5.1 Kết thí nghiệm 48 3.5.2 Bình luận kết thí nghiệm xác định thời gian đơng kết 52 3.6 Kết luận chương 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) v DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 Tên bảng Trang Bảng quy đổi mác bê tông (M) tương ứng với cấp độ bền (B) Thành phần hạt cát Hàm lượng ion Cl- cát Thành phần hạt cốt liệu lớn Mác đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập Yêu cầu độ nén dập sỏi sỏi dăm Các tiêu chất lượng xi măng poóc lăng hỗn hợp Hàm lượng tối đa cho phép muối hịa tan, ion sunfat, ion clorua cặn khơng tan nước dùng để rửa cốt liệu bảo dưỡng bê tơng Hệ số tính đổi kết thử nén viên mẫu bê tơng kích thước khác viên chuẩn cường độ viên mẫu chuẩn kích thước 150×150×150 mm Kết thí nghiệm tiêu lý cát sơng Trà Khúc Kết thí nghiệm thành phần hạt cát sơng Trà Khúc Kết thí nghiệm tiêu lý đá An Hội Kết thí nghiệm thành phần hạt đá An Hội Kết thí nghiệm tiêu lý xi măng Sơng Gianh PCB40 Kết thí nghiệm cường độ chịu nén xi măng Sơng Gianh PCB40 Kết thí nghiệm tiêu lý đá tái chế từ phế phẩm gạch ceramic Kết thí nghiệm thành phần hạt đá tái chế từ phế phẩm gạch ceramic Bảng so sánh tiêu lý đá dăm phế phẩm gạch ceramic Thành phần cấp phối chuẩn cho m3 bê tông B25, ĐS 6-8 cm Thành phần cấp phối cho mẻ trộn 50 lít, cấp bền B25, ĐS 6-8 cm Kết nén mẫu ban đầu, CP0 Kết nén mẫu, CP1 thay 10% đá dăm Ceramic tái chế Kết nén mẫu, CP2 thay 15% đá dăm Ceramic 23 23 24 24 25 25 26 28 34 35 36 36 37 37 39 39 40 41 41 42 43 44 vi Số hiệu bảng 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 Tên bảng tái chế Kết nén mẫu, CP3 thay 20% đá dăm Ceramic tái chế Tổng hợp kết cường độ chịu nén trung bình cấp phối Bảng so sánh tỉ lệ phần trăm cường độ cấp phối theo ngày tuổi Kết thí nghiệm thời gian đông kết cấp phối CP0 Thời gian đông kết cấp phối CP0 Kết thí nghiệm thời gian đông kết cấp phối CP1 Thời gian đông kết cấp phối CP1 Kết thí nghiệm thời gian đông kết cấp phối CP2 Thời gian đông kết cấp phối CP2 Kết thí nghiệm thời gian đơng kết cấp phối CP3 Thời gian đông kết cấp phối CP3 Tổng hợp kết xác định thời gian đông kết vữa bê tông Trang 45 46 46 48 48 49 49 50 50 51 51 52 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1 Sự phá hoại mẫu thử khối vuông 1.2 Sơ đồ thiết bị xác định tính thấm nước bê tông 12 1.3 Biểu đồ phát triển cường độ bê tông theo thời gian 13 1.4 Các sản phẩm gạch ceramic hoàn thiện 14 1.5 Phế phẩm trình sản xuất gạch ceramic nhà máy 17 1.6 Dây chuyền nghiền phế thải xây dựng triển khai Hà Nội 20 3.1 Biểu đồ thành phần hạt cát 35 3.2 Biểu đồ thành phần hạt đá 36 3.3 Cốt liệu tái chế từ gạch Ceramic sau gia công 38 3.4 Biểu đồ thành phần hạt đá tái chế từ phế phẩm gạch ceramic 39 3.5 Biểu đồ kết nén mẫu cấp phối CP0 42 3.6 Biểu đồ kết nén mẫu cấp phối CP1 43 3.7 Biểu đồ kết nén mẫu cấp phối CP2 44 3.8 Biểu đồ kết nén mẫu cấp phối CP3 45 3.9 Sự phát triển cường độ chịu nén cấp phối theo thời gian 46 3.10 Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén trung bình cấp phối CP1,CP2,CP3 với cấp phối tiêu chuẩn CP0 47 3.11 Biểu đồ thời gian đông kết cấp phối CP0 49 3.12 Biểu đồ thời gian đông kết cấp phối CP1 50 3.13 Biểu đồ thời gian đông kết cấp phối CP2 51 3.14 Biểu đồ thời gian đông kết cấp phối CP3 52 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, bê tông loại vật liệu phổ biến cho cơng trình từ thấp tầng đến cao tầng tồn giới Thành phần hỗn hợp bê tông bao gồm: cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi), cốt liệu nhỏ (cát tự nhiên, cát xay) chất kết dính (xi măng), ngồi cịn có nước, phụ gia Bên cạnh vai trò quan trọng chất kết dính, cường độ cốt liệu, tỉ lệ phối trộn quy trình chế tạo yếu tố then chốt định cường độ bê tông Các thành phần bê tơng chủ yếu khai thác trực tiếp từ tự nhiên, chất lượng phụ thuộc nhiều vào chất lượng vốn có tự nhiên Nguồn tài nguyên thiên nhiên vô tận, dần cạn kiệt không đủ đáp ứng nhu cầu phát triển xã hội Hiện nay, trình sản xuất nhà máy sản xuất gạch men gốm sứ, nhiều lí khác nhau, sinh lượng phế phẩm lớn, phần lượng phế phẩm tái sử dụng, phần lớn bị thải môi trường, chủ yếu xử lý cách chôn lấp Nhưng khác với hầu hết chất thải rắn, phế phẩm gạch men, gốm sứ trơ với môi trường, thời gian phân hủy chúng tới hàng triệu năm Do vậy, loại phế thải chiếm diện tích đất lớn, ảnh hưởng đến môi trường Theo khảo sát đánh giá, riêng Công ty Cổ phần Gạch men Anh Em DIC, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam với sản lượng năm triệu m2 gạch ceramic tỉ lệ phế liệu từ sản phẩm khơng thể sử dụng lên đến 2%, tương đương với khoảng 100.000 m2, khoảng 1000 m3 phế liệu Đây thực nguồn chất thải rắn lớn kể đến hàng chục công ty, nhà máy sản xuất gạch men địa bàn tỉnh miền Trung, đặc biệt Quảng Nam Đà Nẵng Đây vấn đề đau đầu đơn vị sản xuất quan quản lí nhà nước mơi trường: làm cách để xử lí hay sử dụng hiệu nguồn phế phẩm Phế phẩm gạch ceramic từ nhà máy sản xuất ... nghiên cứu: Bê tông sử dụng cốt liệu tái chế từ phế phẩm gạch ceramic thay cốt liệu lớn (đá dăm) Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu với bê tông cấp bền B25, sử dụng cốt liệu tái chế từ phế phẩm gạch. .. hàm lượng nước… Đề tài ? ?Nghiên cứu tận dụng phế liệu từ sản xuất gạch ceramic để chế tạo bê tông? ?? thực nhằm nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ cốt liệu nhỏ tái chế từ phế phẩm gạch ceramic thay đá dăm đến... nghiên cứu Trung Quốc tiến hành nghiên cứu tính chất học kết cấu bê tông sử dụng cốt liệu tái chế Như thấy, việc tái chế phế thải xây dựng ứng dụng bê tông cốt liệu tái chế nước giới nghiên cứu