Nghiên cứu chế tạo bê tông khí trên cơ sở tận dụng phế thải xúc tác cracking dầu mỏ

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  HÀ HẢI SƠN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG KHÍ TRÊN CƠ SỞ TẬN DỤNG PHẾ THẢI XÚC TÁC CRACKING DẦU MỎ Chuyên ngành : VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG Mã ngành : 60.58.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : HÀ HẢI SƠN Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 30/10/1981 Nơi sinh : Thừa Thiên Huế Chuyên ngành: VẬT LIỆU & CÔNG NGHỆ VLXD MSHV : 01908556 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG KHÍ TRÊN CƠ SỞ TẬN DỤNG PHẾ THẢI XÚC TÁC CRACKING DẦU MỎ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan tình hình nghiên cứu tận dụng phế thải xúc tác cracking dầu mỏ tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tơng khí giới nước Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp tạo cấu trúc rỗng cho bê tơng khí Nghiên cứu sở lý thuyết có liên quan đến phản ứng pozzolanic điều kiện thường phụ gia khống hoạt tính với calcium hydroxide Nghiên cứu quy trình dưỡng hộ chưng áp Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá độ hoạt tính nguyên liệu FCC Nghiên cứu thực nghiệm tính chất loại ngun liệu khác dùng cho bê tơng khí Thiết kế thành phần bê tơng khí – Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng FCC sử dụng bê tông khí đến tính chất bê tơng khí trạng thái hỗn hợp rắn Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc bê tơng khí có khơng có sử dụng ngun liệu FCC Nghiên cứu tối ưu hóa hàm lượng FCC sử dụng bê tơng khí với hỗ trợ phương pháp quy hoạch thực nghiệm III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 25/01/2010 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/07/2010 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS TRẦN VĂN MIỀN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS TRẦN VĂN MIỀN PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày … tháng … năm …… TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Lời cảm ơn Luận văn tốt nghiệp bước ngoặc quan trọng học viên, thước đo đánh giá vận dụng kiến thức chuyên ngành theo học vào thực tế Trong suốt thời gian thực đề tài luận văn, hướng dẫn tận tình Thầy Trần Văn Miền, Em bước cố gắng vận dụng kiến thức chuyên môn học để hồn thành luận văn Hơm nay, Em xin gởi đến Thầy lời cảm ơn chân thành, với trân trọng lòng biết ơn Em xin bày tỏ lịng biết ơn đến q Thầy Cơ Trường Đại Học Bách Khoa, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng – Bộ Môn Vật Liệu Xây Dựng cống hiến công sức, thời gian tâm huyết để truyền đạt, trang bị cho chúng Em kiến thức vơ q báu suốt trình học tập, kiến thức hành trang khơng thể thiếu cho việc hồn thành luận văn Ngoài để hoàn thành tốt luận văn suốt trình thực hiện, Em nhận quan tâm giúp đỡ Phịng thí nghiệm Vật liệu Xây dựng thuộc Cơng ty Hồng Vinh, Cơng ty Kiểm định Xây dựng Sài Gịn (SCQC), Trung tâm Kiểm định VLXD – LAS XD 262, tạo điều kiện thuận lợi cho Em hoàn thành nghiên cứu thực nghiệm, Em xin gởi lời cảm ơn đến ban giám đốc Cơng ty Hồng Vinh, Cơng ty Kiểm định Xây dựng Sài Gòn Trung tâm Kiểm định VLXD LAS XD 262 Cuối cùng, Em xin gởi đến gia đình, bạn bè lớp cao học vật liệu xây dựng khóa 2008 – người hết lòng giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho Em thực đề tài luận văn suốt thời gian qua lòng biết ơn sâu sắc, lời cảm ơn chân thành./ Tháng năm 2010 Hà Hải Sơn TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo bê tơng khí sở tận dụng phế thải xúc tác cracking dầu mỏ” Tính cấp thiết đề tài: Nhà máy lọc dầu Dung Quất với công suất 6,5 triệu dầu/năm hoạt động, bên cạnh việc tạo sản phẩm như: khí ơlêphin nhẹ, xăng loại butan sản phẩm khác, đồng thời hàng năm thải môi trường khoảng 4500 phế thải xúc tác cracking dầu mỏ – lượng phế thải lớn gây hại đến mơi trường xung quanh chúng khơng xử lý cách thích hợp => Nên việc xử lý có hiệu lượng lớn phế thải xúc tác cracking dầu mỏ (gọi tắt FCC) nhà máy lọc dầu Dung Quất thải hàng năm theo hướng tận dụng làm nguyên liệu sản xuất loại vật liệu xây dựng sử dụng cho cơng trình khơng giúp giải tốn mơi trường cấp bách mà cịn tận dụng nguồn phế thải sử dụng làm nguyên liệu thay phần loại nguyên liệu truyền thống cho phép cải thiện nâng cao số tính chất kỹ thuật quan trọng loại vật liệu xây dựng giảm giá thành chúng → vậy, nghiên cứu chế tạo bê tơng khí sở tận dụng phế thải xúc tác cracking dầu mỏ nhà máy lọc dầu Dung Quất vấn đề cấp thiết Mục tiêu phạm vi nghiên cứu: Mục tiêu quan trọng đề tài nghiên cứu là: nghiên cứu tận dụng lượng lớn phế thải xúc tác cracking dầu mỏ (gọi tắt FCC) có ảnh hưởng không tốt đến môi trường làm nguyên liệu chế tạo bê tơng khí, cho loại bê tơng khí chế tạo từ hệ nguyên liệu có chứa FCC đáp ứng đầy đủ tính chất kỹ thuật yêu cầu tương đương so với loại bê tơng khí chế tạo từ hệ ngun liệu thơng thường Kết thu áp dụng vào thực tế sản xuất gạch bê tơng khí chưng áp sử dụng làm tường bao che, tường ngăn cơng trình dân dụng Việt Nam nói chung Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng Bên cạnh mục tiêu quan trọng vừa kể trên, đề tài cịn hướng đến kết khác là: sử dụng phế thải FCC chế tạo bê tơng khí cho phép nâng cao đáng kể số tính chất kỹ thuật quan trọng sản phẩm sản xuất từ bê tơng khí (hoặc cải thiện tính chất đó), góp phần vào việc mở rộng sản xuất loại sản phẩm từ bê tơng khí có kích thước lớn hơn, phức tạp hơn, địi hỏi tính chất kỹ thuật cao so với gạch bê tơng khí chưng áp Phương pháp nghiên cứu: Tiến hành nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng kết  Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp tạo cấu trúc rỗng cho bê tơng khí  Nghiên cứu sở lý thuyết có liên quan đến phản ứng pozzolanic điều kiện thường phụ gia khống hoạt tính với calcium hydroxide  Nghiên cứu quy trình dưỡng hộ chưng áp  Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá độ hoạt tính nguyên liệu FCC  Nghiên cứu thực nghiệm tính chất loại nguyên liệu khác dùng cho bê tông khí  Thiết kế thành phần bê tơng khí – Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng FCC sử dụng bê tơng khí đến tính chất bê tơng khí trạng thái hỗn hợp rắn  Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc bê tông khí có khơng có sử dụng ngun liệu FCC  Nghiên cứu tối ưu hoá hàm lượng FCC sử dụng bê tơng khí với hỗ trợ phương pháp quy hoạch thực nghiệm Những đóng góp luận văn:  Chương giới thiệu tổng quan tình hình nghiên cứu tận dụng phế thải xúc tác cracking dầu mỏ tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tơng khí giới nước  Chương trình bày sở khoa học phương pháp tạo cấu trúc rỗng cho bê tông khí, sở khoa học liên quan đến phản ứng pozzolanic phụ gia khống hoạt tính với calcium hydroxide điều kiện thường quy trình dưỡng hộ chưng áp, giới thiệu phương pháp thiết kế thành phần bê tơng khí phương pháp phục vụ cho q trình nghiên cứu  Chương trình bày trình nghiên cứu thực nghiệm để chứng minh độ hoạt tính FCC Kết nghiên cứu thu cho thấy FCC loại phụ gia khống có khả hoạt tính với mức độ hoạt tính mạnh, với kết hồn tồn có sở để khẳng định FCC loại nguyên liệu thực có hiệu ứng dụng rộng rãi sản xuất loại vật liệu xây dựng  Chương qua trình nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng FCC sử dụng bê tông khí đến tính chất bê tơng khí trạng thái hỗn hợp trạng thái rắn khẳng định FCC hồn tồn sử dụng làm ngun liệu chế tạo bê tơng khí  Chương nghiên cứu tối ưu hóa hàm lượng FCC sử dụng bê tơng khí với hỗ trợ phương pháp quy hoạch thực nghiệm thành công khẳng định việc ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tiến hành nghiên cứu thực nghiệm thực cần thiết vừa mang tính khoa học, đồng thời kết thu có độ xác cao Cấu trúc luận văn: Luận văn bao gồm: phần Mở đầu, 05 chương, phần Kết luận Tài liệu tham khảo Trong luận văn có 105 trang thuyết minh, hình vẽ, 37 bảng biểu, 40 hình chụp ABSTRACT In recent years, together with the strong development of infrastructure in Viet Nam is the development of the entire construction industry, especially the applied research of new material for construction project and autoclaved aerated concrete (AAC) is a typical example AAC, used for non – load – bearing partition in civil building, have many greatly improved technical features compared to burnt bricks AAC producing process is introduced much in books, magazines and websites, thus this thesis will not cover too detail about this process but concentrate on the current interesting research field: research and application of industrial and agricultural waste derived materials in production of construct materials, especially the fluid catalytic cracking waste (FCC) of Dung Quat oil refinery has been studied as raw materials for autoclaved aerated concrete Results obtained from the mechanic-physic-chemical criteria and modern structure analysis methods such as: differential thermal analysis & thermal gravit (DTA & TG), X – ray diffraction analysis (X-Ray), demonstrated that FCC is a mineral additive which has the strong pozzolanic activity ability Thus FCC can be used as a raw material in autoclaved aerated concrete production Therefore, following silica fume, fly ash, iron blast – furnace slag, rice husk ash…based on these results, FCC can be used widely in production of many kinds of construction materials in the future The results of this thesis have great significance in current situation, aiming at the overall target of the whole sector and society, which is the sustanable development i MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ THẢI XÚC TÁC CRACKING DẦU MỎ VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÊ TƠNG KHÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 1.1 Giới thiệu sơ lược chất chất xúc tác FCC sử dụng cơng nghệ lọc hóa dầu 1.2 Giới thiệu sơ lược Công nghệ cracking xúc tác dị thể – sử dụng chất xúc tác FCC trình thu hồi FCC hết hoạt tính xúc tác 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu tận dụng phế thải xúc tác cracking dầu mỏ (FCC) giới nước 1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tơng khí giới nước 1.4.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tơng khí giới 1.4.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tơng khí nước 1.4.3 Một số tính ưu việt bê tơng khí lợi ích 11 1.5 Mục tiêu, nội dung đề tài nghiên cứu 12 1.5.1 Mục tiêu đề tài 12 1.5.2 Nội dung đề tài 13 Chương 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 14 2.1 Khái quát bê tơng khí sở hóa lý phương pháp tạo cấu trúc rỗng cho bê tơng khí 14 2.1.1 Khái qt bê tơng khí 14 2.1.1.1 Giới thiệu sơ lược bê tông khí 14 2.1.1.2 Ngun liệu chế tạo bê tơng khí 15 2.1.1.3 Một số tính chất chủ yếu bê tơng khí 17 2.1.2 Cơ sở hóa lý phương pháp tạo cấu trúc rỗng cho bê tơng khí 18 2.2 Phụ gia khống hoạt tính số vần đề liên quan 19 ii 2.2.1 Phụ gia khống hoạt tính 19 2.2.2 Độ hoạt tính phụ gia khống 19 2.2.3 Phân loại phụ gia khống hoạt tính 20 2.2.3.1 Nhóm phụ gia khống hoạt tính tự nhiên 20 2.2.3.2 Nhóm phụ gia khống hoạt tính nhân tạo 21 2.2.4 Phản ứng pozzolanic điều kiện thường phụ gia khống hoạt tính với calcium hydroxide 22 2.3 Quy trình dưỡng hộ chưng áp 23 2.4 Các bước thiết kế thành phần bê tơng khí theo IU M Bazenov 26 2.5 Phương pháp nghiên cứu 30 2.5.1 Phương pháp lý 30 2.5.2 Phương pháp hóa học 31 2.5.3 Phương pháp phân tích nhiệt vi sai 31 2.5.4 Phương pháp phân tích Rơnghen 32 2.5.5 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét 33 2.6 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 34 2.6.1 Ưu điểm phương pháp quy hoạch thực nghiệm 34 2.6.2 Các bước phương pháp quy hoạch thực nghiệm 35 Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỘ HOẠT TÍNH CỦA FCC VÀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC LOẠI NGUN LIỆU KHÁC DÙNG TRONG BÊ TƠNG KHÍ 38 3.1 Nghiên cứu thực nghiệm độ tính hoạt tính FCC 38 3.1.1 Trình tự nghiên cứu 38 3.1.2 Tiến hành thử nghiệm 41 3.1.3 Kết 41 3.1.4 Đánh giá nhận xét kết thực nghiệm độ hoạt tính FCC 58 3.2 Nghiên cứu tính chất loại nguyên liệu khác 59 3.2.1 Xi măng 59 iii 3.2.2 Vôi 60 3.2.3 Cát 60 3.2.4 Bột nhôm 61 3.2.5 Nước 61 Chương 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG FCC ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA BÊ TƠNG KHÍ 62 4.1 Thiết kế thành phần bê tơng khí 62 4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng FCC đến tính chất bê tơng khí trạng thái hỗn hợp rắn 64 4.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng FCC đến độ chảy xịe hỗn hợp bê tơng khí………… 66 4.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng FCC đến khối lượng thể tích 69 4.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng FCC đến độ hút nước bê tơng khí 72 4.2.4 Ảnh hưởng hàm lượng FCC đến cường độ chịu nén 75 4.2.5 Ảnh hưởng hàm lượng FCC đến tính dẫn nhiệt bê tơng khí 78 4.3 Nhận xét chung 80 4.4 Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc bê tơng khí có khơng có sử dụng ngun liệu FCC kính hiển vi điện tử quét 82 Chương 5: NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA HÀM LƯỢNG FCC SỬ DỤNG TRONG BÊ TƠNG KHÍ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM 90 5.1 Đặt vấn đề 90 5.2 Xác định hàm mục tiêu cần khảo sát thơng số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu 90 5.3 Xác định khoảng biến thiên thông số ảnh hưởng số lượng thí nghiệm dưỡng hộ chưng áp cần thực 91 93 Bảng 5.2 Giá trị biến mã hóa biến thực 31 lần thí nghiệm Các giá trị mã hóa Các giá trị thực biến STT X1 X2 X3 X4 N/R Si/CKD CKD CN/FCC + + + + 0.60 1.50 290.00 4.00 - - + + 0.40 1.00 290.00 4.00 0 0 0.50 1.25 254.00 2.75 + - - + 0.60 1.00 218.00 4.00 - + - + 0.40 1.50 218.00 4.00 0 0 0.50 1.25 254.00 2.75 + - + - 0.60 1.00 290.00 1.50 - + + - 0.40 1.50 290.00 1.50 0 0 0.50 1.25 254.00 2.75 10 + + - - 0.60 1.50 218.00 1.50 11 - - - - 0.40 1.00 218.00 1.50 12 0 0 0.50 1.25 254.00 2.75 13 + - + + 0.60 1.00 290.00 4.00 14 - + + + 0.40 1.50 290.00 4.00 15 0 0 0.50 1.25 254.00 2.75 16 + + - + 0.60 1.50 218.00 4.00 17 - - - + 0.40 1.00 218.00 4.00 18 0 0 0.50 1.25 254.00 2.75 19 + + + - 0.60 1.50 290.00 1.50 20 - - + - 0.40 1.00 290.00 1.50 94 21 0 0 0.50 1.25 254.00 2.75 22 + - - - 0.60 1.00 218.00 1.50 23 - + - - 0.40 1.50 218.00 1.50 24 0 0.70 1.25 254.00 2.75 25 -2 0 0.30 1.25 254.00 2.75 26 0 0.50 1.75 254.00 2.75 27 -2 0 0.50 0.75 254.00 2.75 28 0 0.50 1.25 326.00 2.75 29 0 -2 0.50 1.25 182.00 2.75 30 0 0.50 1.25 254.00 5.25 31 0 -2 0.50 1.25 254.00 0.25 Từ bảng giá trị biến mã hóa biến thực 31 lần thí nghiệm ta tiến hành xác định lượng nguyên liệu sử dụng (xi măng, vôi, cát nghiền, FCC, nước bột nhôm) cho cấp phối theo IU.M Bazenov kết trình bày Bảng 5.3 Bảng 5.3 Cấp phối thí nghiệm thực theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm Kết cấp phối STT X(kg) V(kg) CN(kg) FCC(kg) N(lít) BN(kg) 145.00 145.00 348.00 87.00 435.00 0.26 145.00 145.00 232.00 58.00 232.00 0.48 127.00 127.00 232.83 84.67 285.75 0.43 109.00 109.00 174.40 43.60 261.60 0.49 109.00 109.00 261.60 65.40 218.00 0.50 95 127.00 127.00 232.83 84.67 285.75 0.43 145.00 145.00 174.00 116.00 348.00 0.38 145.00 145.00 261.00 174.00 290.00 0.38 127.00 127.00 232.83 84.67 285.75 0.43 10 109.00 109.00 196.20 130.80 327.00 0.40 11 109.00 109.00 130.80 87.20 174.40 0.57 12 127.00 127.00 232.83 84.67 285.75 0.43 13 145.00 145.00 232.00 58.00 348.00 0.38 14 145.00 145.00 348.00 87.00 290.00 0.38 15 127.00 127.00 232.83 84.67 285.75 0.43 16 109.00 109.00 261.60 65.40 327.00 0.40 17 109.00 109.00 174.40 43.60 174.40 0.57 18 127.00 127.00 232.83 84.67 285.75 0.43 19 145.00 145.00 261.00 174.00 435.00 0.25 20 145.00 145.00 174.00 116.00 232.00 0.47 21 127.00 127.00 232.83 84.67 285.75 0.43 22 109.00 109.00 130.80 87.20 261.60 0.49 23 109.00 109.00 196.20 130.80 218.00 0.49 24 127.00 127.00 232.83 84.67 400.05 0.33 25 127.00 127.00 232.83 84.67 171.45 0.53 26 127.00 127.00 325.97 118.53 349.25 0.33 27 127.00 127.00 139.70 50.80 222.25 0.53 28 163.00 163.00 298.83 108.67 366.75 0.31 96 29 91.00 91.00 166.83 60.67 204.75 0.55 30 127.00 127.00 266.70 50.80 285.75 0.43 31 127.00 127.00 63.50 254.00 285.75 0.43 5.4 Xác định phương trình hàm mục tiêu cường độ nén bê tơng khí sau dưỡng hộ chưng áp: Các mẫu bê tơng khí chế tạo theo 31 cấp phối lập tương ứng cho số thí nghiệm cần thực 31 theo Bảng 5.3, sau đưa vào dưỡng hộ thiết bị chưng áp với chế độ chưng áp cài đặt sẵn (tmax = 185oC Ttmax = 10h) Sau dưỡng hộ xong đưa mẫu đo khối lượng thể tích, cuối nén mẫu xác định cường độ chịu nén, xem Bảng 5.4 Hình 5.1 Nén mẫu bê tơng khí sau dưỡng hộ chưng áp 97 Bảng 5.4 Kết cường độ chịu nén theo quy hoạch thực nghiệm STT Các giá trị thực biến N/R Si/CKD CKD Kết CN/FCC ok Rn (kg/m3) (kG/cm2) 0.60 1.50 290.00 4.00 705 32.00 0.40 1.00 290.00 4.00 720 36.00 0.50 1.25 254.00 2.75 740 41.00 0.60 1.00 218.00 4.00 640 27.00 0.40 1.50 218.00 4.00 625 25.00 0.50 1.25 254.00 2.75 750 42.00 0.60 1.00 290.00 1.50 745 38.00 0.40 1.50 290.00 1.50 765 40.00 0.50 1.25 254.00 2.75 760 43.00 10 0.60 1.50 218.00 1.50 730 36.00 11 0.40 1.00 218.00 1.50 625 25.00 12 0.50 1.25 254.00 2.75 775 44.00 13 0.60 1.00 290.00 4.00 665 28.00 14 0.40 1.50 290.00 4.00 710 34.00 15 0.50 1.25 254.00 2.75 780 45.00 16 0.60 1.50 218.00 4.00 655 26.00 17 0.40 1.00 218.00 4.00 620 25.00 18 0.50 1.25 254.00 2.75 735 40.00 19 0.60 1.50 290.00 1.50 755 38.00 98 20 0.40 1.00 290.00 1.50 750 39.00 21 0.50 1.25 254.00 2.75 755 42.00 22 0.60 1.00 218.00 1.50 660 27.00 23 0.40 1.50 218.00 1.50 715 34.00 24 0.70 1.25 254.00 2.75 705 33.00 25 0.30 1.25 254.00 2.75 760 40.00 26 0.50 1.75 254.00 2.75 735 37.00 27 0.50 0.75 254.00 2.75 700 31.00 28 0.50 1.25 326.00 2.75 760 38.00 29 0.50 1.25 182.00 2.75 695 30.00 30 0.50 1.25 254.00 5.25 610 22.00 31 0.50 1.25 254.00 0.25 705 31.00 Ghi :  Các kết cường độ chịu nén mẫu bê tơng khí sau dưỡng hộ chưng áp đưa vào ma trận tốn quy hoạch thực nghiệm để giải với phương trình hồi quy chọn theo phương án quay bậc hai BOX HUNTER có dạng sau : + Phương trình hồi quy viết dạng :  y  b0  bx 1 j  k j j   1 j  l  k b jl x j xl  b 1 j  k jj x 2j + Các hệ số phương trình hồi quy phương sai chúng tính theo công thức (xem mục 2.6 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm), sau ta kiểm định tính ý nghĩa hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn Student 99 So sánh ta thấy giá trị t12, t13, t14 t11 nhỏ t0,05(6) = 2,45 hệ số b12, b13, b14 b11 bị loại khỏi phương trình hồi quy, lúc phương trình hồi quy nhận có dạng sau:  y  42, 41  1,33 X  3,17 X  2,59 X  1, 25 X X 1,13 X X  1, 72 X 12  2,34 X 22  2, 34 X 32  4, 21X 42 Sau ta tìm phương trình hồi quy ta tiếp tục tính phương sai tương thích để kiểm định tương thích phương trình hồi quy với thực nghiệm theo chuẩn số Fischer  Phương sai tương thích tính theo cơng thức sau: Stt2  N n i 1 u 1 o  ( y  y )   i i  ( yuo  y o ) f1  N n i 1 u 1 o  ( y  y )   i i  ( yuo  y o )2 N  l2  (no  1) Stt2  8, 41  Giá trị tính tiêu chuẩn F: F Stt2 8, 41   2,85 Sth2 2,95 => tra bảng nội suy F(1-p)(f1,f2) với p = 0,05; f1 = 10; f2 =  F(0,95)(10,6) = 4,1 => So sánh F = 2,85 < F(0,95)(10,6) = 4,1 Vậy phương trình hồi quy nhận tương thích với thực nghiệm 5.5 Xác định cấp phối ứng với hàm lượng FCC tối ưu từ phương trình hàm mục tiêu: Từ phương trình hồi quy vừa nhận ta tiến hành giải phương trình chương trình tính tối ưu hóa lập trình phần mềm matlab (phiên 2009) để tìm giá trị tối ưu thông số ảnh hưởng (gồm thông số) với điều kiện thơng số ảnh hưởng có giá trị biến mã hóa thay đổi đoạn [-1 ; +1] làm cho 100 hàm mục tiêu cường độ nén bê tơng khí sau chưng áp đạt giá trị cao có thể, kết thu có giá trị sau:  X1  0, 2726     X  0, 3705    X  0,7502   X  0, 3573 N   R  0, 473     Si  1,343 tương ứng với giá trị  CKD  CKD  281     CN  2,3   FCC   Và giá trị cường độ nén tương ứng Rn = ymax = 44,31 kG/cm2 γok = 723,8 kg/m3 Để khẳng định tính đắn độ tin cậy kết ta thực thí nghiệm đúc mẫu bê tơng khí để kiểm chứng ứng với giá trị vừa tìm (N/R = 0,473; Si/CKD = 1,343; CKD = 281 kg; CN/FCC = 2,3) Bảng 5.5 Kết cấp phối cho 1m3 bê tơng khí kiểm chứng STT Tên vật liệu Kí hiệu Đơn vị Kết cấp phối Xi măng X kg 140,5 Vôi V kg 140,5 Cát nghiền CN kg 263 FCC FCC kg 114 Nước N lít 311 Bột nhôm BN kg 0,31 Kết kiểm chứng thực tế thu có giá trị sau:  ok  725kg / m   2  Rn  44kG / cm  101 So sánh kết thu từ phương trình hồi quy (Rn = 44,31 kG/cm2) với kết thí nghiệm kiểm chứng (Rn = 44 kG/cm2) ta nhận thấy kết thu từ phương trình hồi quy có độ tin cậy cao, từ tìm hàm lượng FCC tối ưu thay cho cát nghiền là: 30,3% Nhận xét:  Kết nghiên cứu tối ưu hóa hàm lượng FCC sử dụng bê tơng khí với hỗ trợ phương pháp quy hoạch thực nghiệm cho thấy, FCC hồn tồn sử dụng làm ngun liệu thay cát nghiền chế tạo sản phẩm từ bê tơng khí sử dụng làm tường bao che, tường ngăn cơng trình dân dụng với hàm lượng sử dụng thích hợp từ 20% ÷ 40%, hàm lượng FCC tối ưu thay cho cát nghiền 30,3% - với tỷ lệ bê tơng khí có cường độ chịu nén 44 kG/cm2 tương ứng với khối lượng thể tích 725 kg/m3, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật quan trọng loại bê tơng khí chế tạo từ hệ nguyên liệu thông thường sử dụng cát nghiền mà cịn có ý nghĩa việc giải vấn đề mơi trường Hình 5.2 Sản phẩm gạch block 40x20x10cm từ bê tơng khí chưng áp 102 KẾT LUẬN Qua kết thu từ trình nghiên cứu chế tạo bê tơng khí sở tận dụng phế thải xúc tác cracking dầu mỏ (gọi tắt FCC) nhà máy lọc dầu Dung Quất rút kết luận sau:  Kết khảo sát độ hoạt tính FCC cho thấy FCC loại nguyên liệu có khả hoạt tính với mức độ hoạt tính mạnh (độ hút vôi 134,4 mg CaO/1g phụ gia ; số hoạt tính 96,77% ; Ngồi độ hoạt tính FCC cịn thể rõ thơng qua kết phân tích nhiệt (DTA & TG) phân tích Rơnghen mẫu có khơng có FCC) Vì vậy, sử dụng FCC loại nguyên liệu thay thành phần cát nghiền sản xuất bê tơng khí  Kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng FCC sử dụng bê tơng khí đến tính chất bê tơng khí trạng thái hỗn hợp rắn cho thấy: với thành phần hệ nguyên liệu tỷ lệ thay cát nghiền FCC thích hợp nằm khoảng từ 20% đến 40% bê tơng khí thu có tính chất kỹ thuật sau:  Khối lượng thể tích: 600 – 800 kg/m3  Cường độ chịu nén: 25 – 53 kG/cm2  Độ hút nước: 22,5 – 28,5%  Độ dẫn nhiệt: 0,209 – 0,3088 w/moC  Kết nghiên cứu tối ưu hóa hàm lượng FCC sử dụng bê tơng khí với hỗ trợ phương pháp quy hoạch thực nghiệm tìm hệ ngun liệu có sử dụng hàm lượng FCC tối ưu thay cho cát nghiền 30,3% - với tỷ lệ bê tơng khí thu có cường độ chịu nén 44 kG/cm2 tương ứng với khối lượng thể tích 725 kg/m3 khơng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật quan trọng loại bê tơng khí chế tạo từ hệ nguyên liệu 103 thông thường sử dụng cát nghiền mà cải thiện tiêu cường độ chịu nén  Như vậy, với kết nghiên cứu thu – giúp giải tốn mơi trường cấp bách mà tận dụng nguồn phế thải rẻ tiền (có khả hoạt tính) làm ngun liệu thay cát nghiền chế tạo bê tơng khí, góp phần vào việc giảm giá thành 104 KIẾN NGHỊ Trên sở kết nghiên cứu thu rút số kiến nghị sau:  Trong thực tế sản xuất sản phẩm từ bê tơng khí như: gạch bê tơng khí chưng áp, sản phẩm dạng kích thước lớn… sử dụng làm tường bao che, tường ngăn cơng trình dân dụng, hệ nguyên liệu có sử dụng FCC tỷ lệ thay cát nghiền thích hợp FCC nằm khoảng từ 20% ÷ 40%  Mở rộng nghiên cứu ứng dụng FCC làm phụ gia khống hoạt tính cải thiện tính chất kỹ thuật quan trọng bê tông, nghiên cứu độ bền bê tông dùng FCC môi trường xâm thực  Khi tiến hành thiết kế cấp phối bê tơng khí theo phương pháp IU M Bazenov cần lưu ý: yêu cầu đặt ban đầu khối lượng thể tích, cịn tiêu khác khơng có u cầu cụ thể việc thiết kế cấp phối bê tơng khí tiến hành theo trình tự phương pháp IU M Bazenov thực mẻ trộn thử để tìm cấp phối cần thiết Cịn yêu cầu đặt ban đầu gồm có: cường độ chịu nén khối lượng thể tích việc thiết kế cấp phối bê tơng khí trường hợp ngồi việc tiến hành thiết kế theo trình tự phương pháp IU M Bazenov, đồng thời cần kết hợp thêm phương pháp quy hoạch thực nghiệm để hỗ trợ cho việc thiết kế giúp tìm cấp phối thỏa mãn yêu cầu đặt ban đầu cách nhanh có độ xác cao so với sử dụng phương pháp thiết kế cấp phối bê tông khí theo IU M Bazenov 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Chánh – Nguyễn Văn Phiêu, Công nghệ bê tông nhẹ, Nhà xuất Xây Dựng, 2005 [2] Nguyễn Như Quý, Công nghệ vật liệu cách nhiệt, Nhà xuất Xây Dựng, 2002 [3] IU M Bazenov – Bạch Đình Thiên – Trần Ngọc Tính, Cơng nghệ bê tông, Nhà xuất Xây Dựng, 2004 [4] Nguyễn Tấn Q – Nguyễn Thiện Ruệ, Giáo trình cơng nghệ bê tông xi măng, Nhà xuất Giáo Dục, 2001 [5] Phan Xn Hồng, Bài giảng cơng nghệ chế tạo bê tông, Bộ môn Vật liệu xây dựng – Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh [6] P Kumar Mehta – Paulo J M Monteiro, Concrete: Microstructure, Properties, and Materials, Copyright  2006 by The McGraw-Hill companies, Inc [7] Phùng Văn Lự – Phạm Duy Hữu – Phan Khắc Trí, Vật liệu xây dựng, Nhà xuất Giáo Dục, 2004 [8] Huỳnh Thị Hạnh, Giáo trình kỹ thuật sản xuất chất kết dính, Bộ mơn Vật liệu xây dựng – Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 2007 [9] Nguyễn Hữu Phú, Cracking xúc tác, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2005 [10] Kim Huy Hoàng, Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu ảnh hưởng trình dưỡng hộ chưng áp đến tính chất lý bê tơng sử dụng phụ gia khống vơ hoạt tính, Bộ mơn Vật liệu xây dựng – Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 2006 [11] Hồ Đăng Khoa, Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác FCC nhà máy lọc dầu Dung Quất làm phụ gia khống cải thiện tính chất bê tơng, Chun ngành Vật liệu & Công nghệ vật liệu xây dựng – Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 2009 106 [12] A.V.Voldenxki, IU.X.Burop, B.N.Vinogradop, K.V.Glodkik, Bê tông sản phẩm từ vật liệu tro xỉ, Nhà xuất Xây Dựng, 1984 [13] Nguyễn Cảnh, Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, 2004 [14] Nguyễn Minh Tuyển, Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2004 [15] A.M.Neville, Properties of Concrete, Nhà xuất Sir Isaac Pitman & Sons Ltd [16] A.M.Neville, J.J.Brooks, Concrete Technology, Nhà xuất Longman Scientific & Technical [17] Sidney Mindess, J.Francis Young, David Darwin, Concrete, Nhà xuất Prentice Hall [18] R.C.Joshi, R.P.Lohtia, Fly ash in Concrete, Nhà xuất Gordon and Breach Science [19] Lê Thuận Đăng, Hướng dẫn lấy mẫu thử tính chất lý Vật liệu xây dựng, Nhà xuất Giao thông vận tải Hà Nội, 2001 [20] Hội thảo quốc tế: Các giải pháp đầu tư, sản xuất sử Vật liệu xây không nung thay gạch đất sét nung, Hà Nội – Đà Nẵng – Bn Ma Thuột – TP Hồ Chí Minh – Cần Thơ, 2010 107 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : HÀ HẢI SƠN Phái : Nam Sinh ngày: : 30 tháng 10 năm 1981 Nơi sinh : TT-Huế Địa liên lạc : Bộ môn VLXD, Trường CĐ XD số 2, Q Thủ Đức, TP.HCM Điện thoại : 0908.232.153 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2002 – 2007 : Sinh viên Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM 2008 – 2010 : Học viên Cao học khóa 2008, Ngành Vật liệu Cơng nghệ vật liệu xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ năm 2008 nay: Công tác Bộ môn Vật liệu Xây dựng, Trường Cao đẳng Xây dựng số 2, Quận Thủ Đức, TP.HCM ... ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG KHÍ TRÊN CƠ SỞ TẬN DỤNG PHẾ THẢI XÚC TÁC CRACKING DẦU MỎ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan tình hình nghiên cứu tận dụng phế thải xúc tác cracking dầu mỏ tình... việc nghiên cứu chế tạo bê tơng khí sở tận dụng phế thải xúc tác cracking dầu mỏ nhà máy lọc dầu Dung Quất vấn đề cấp thiết 1 Chương 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ THẢI XÚC TÁC CRACKING. .. nghiên cứu chế tạo bê tơng khí sở tận dụng phế thải xúc tác cracking dầu mỏ nhà máy lọc dầu Dung Quất vấn đề cấp thiết Mục tiêu phạm vi nghiên cứu: Mục tiêu quan trọng đề tài nghiên cứu là: nghiên