Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng

Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến LỜI MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Từ xưa đến nay, nông nghiệp lợi to lớn nước ta, với triệu đất nông nghiệp, có hai vùng đồng phì nhiêu vùng đồng sông Cửu Long đồng sông Hồng Hai vùng vùng trồng lúa xếp vào loại tốt giới Năm 2009, giá trị sản lượng nông nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ đồng (giá trị so sánh với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008 Nền nông nghiệp chiếm 13,85% tổng sản phẩm nước (Theo tổng cục thống kê Việt Nam) Chính nơng nghiệp ngành kinh tế quan trọng Việt Nam Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc lĩnh vực nông, lâm nghiệp thuỷ sản Sản lượng nông nghiệp xuất chiếm khoảng 30% năm 2005 Việc tự hóa sản xuất nơng nghiệp, đặc biệt sản xuất lúa gạo, giúp Việt Nam nước thứ hai giới xuất gạo Ngồi cịn có nơng sản quan trọng khác cà phê, sợi bông, đậu phộng, cao su, đường trà Bên cạnh mức tăng trưởng xuất nơng sản cịn đọng lại vấn đề bãi chứa, đầu cho phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch rơm rạ, vỏ trấu, thân chuối, vỏ dừa, bã mía, … Số liệu hàng trăm ngàn nông sản xuất hàng năm, tương ứng với số gấp nhiều lần phế phẩm nông nghiệp thải môi trường vấn nạn đe dọa ô nhiễm môi trường cho tỉnh mạnh sản xuất nơng nghiệp Năm 2007, Việt Nam sản xuất 36 triệu lúa, 17,4 triệu mía, 4,1 triệu ngơ Ước tính tổng số sản phẩm nông nghiệp tạo 50 triệu phế phẩm nơng nghiệp chiếm khoảng 10 triệu Đây nguồn thải gây ô nhiễm môi trường công chúng nhà quản lý môi trường quan tâm tìm cách xử lý Chính mà cần có phương pháp nghiên cứu khả thi hiệu để tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp dồi đề tài "Nghiên cứu tận dụng phế thải nông nghiệp làm vật liệu xây dựng" chọn làm đề tài luận văn SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến tốt nghiệp nhằm nghiên cứu đánh giá tính khả thi thực tế hiệu mà phế phẩm nông nghiệp mang lại MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu tận dụng phế thải nông nghiệp làm vật liệu xây dựng NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tồng quan tình hình phế phẩm nông nghiệp ( vỏ trấu xơ dừa); - Tìm hiểu nguồn gốc, trạng, hình thức thu gom, xử lý tái chế vỏ trấu, xơ dừa; - Thu thập nhu cầu nghành vật liệu xây dựng nước giới, cách đánh giá chất lượng vật liệu xây dựng; - Nghiên cứu tận dụn phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng; - Đo đạc tính chất lý, hóa học vật liệu xây dựng làm từ phế phẩm nơng nghiệp; - Đánh giá tính khả thi phế phẩm nông nghiệp việc áp dụng làm vật liệu xây dựng ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Chỉ thí nghiệm ứng dụng phế phẩm vỏ trấu xơ dừa Phạm vi nghiên cứu giới hạn lĩnh vực sau: Nguồn phế phẩm nông nghiệp lấy từ vùng ngoại ô TP.HCM Chỉ làm mẫu thử vữa không nghiên cứu làm loại vật liệu xây dựng khác ĐỊA ĐIỂM THÍ NGHIỆM VÀ THỜI GIAN THÍ NGHIỆM Địa điểm nghiên cứu: Trong phịng thí nghiệm khoa môi trường khoa xây dựng Trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh nhiệt độ phịng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật cơng nghệ thành phố Hồ Chí Minh Thời gian nghiên cứu: Bắt đầu từ ngày 05/04/2010 đến ngày 28/06/2010 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Những phế thải nông nghiệp khơng giúp ích cho việc giảm lượng lớn nguồn tài ngun khống sản, giảm chi phí xây dựng, tận dụng hiệu lượng lớn phế thải nơng nghiệp đặc biệt cịn làm giảm nhiễm môi trường xi măng phế thải nông nghiệp mang lại PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7.1 Phương pháp luận - Dựa nguyên tắc tái chế phế phẩm nông nghiệp để làm vật liệu xây dựng SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến - Dựa tiêu chuẩn vật liệu xây dựng đòi hỏi 7.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập liệu - Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp phân tích - Phương pháp tính tốn - Phương pháp đánh giá CHƯƠNG -TỔNG QUAN VỀ PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP 1.1 ĐỊNH NGHĨA PHẾ PHẨM NƠNG NGHIỆP Phế phẩm nơng nghiệp chất thải phát sinh q trình hoạt động nơng nghiệp 1.2 NGUỒN GỐC PHÁT SINH Phế phẩm nông nghiệp phát sinh q trình chế biến loại cơng nghiệp, lương thực, sản xuất hoa quả, thực phẩm… 1.3 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP Việt Nam có lợi sản xuất nơng nghiệp, cơng nghiệp có mức tăng trưởng đáng kể Với đặc điểm đất nước nông nghiệp, năm lượng phế thải dư thừa trình chế biến sản phẩm nông sản, thực phẩm lớn Với việc sản xuất 38,5 triệu lúa năm 2009, riêng rơm, SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến rạ, vỏ trấu thải trình thu hoạch, xay xát thành hạt gạo có khối lượng chục triệu Bên cạnh mức tăng trưởng xuất nơng sản phụ, phế phẩm q trình chế biến loại cơng nghiệp, sản xuất hoa quả, thực phẩm đa dạng chủng loại phong phú số lượng Và nỗi lo bãi chứa, đầu cho phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch rơm rạ, vỏ trấu, thân chuối, xơ dừa, bã mía,… Số liệu hàng trăm ngàn nơng sản xuất hàng năm, tương ứng với số gấp nhiều lần phế phẩm nông nghiệp thải môi trường vấn nạn rác, đe dọa ô nhiễm môi trường cho tỉnh mạnh sản xuất nơng nghiệp Nhưng biết tận dụng, tái chế tạo thêm việc làm cho nhiều lao động, mà cịn góp phần nâng cao giá trị sản phẩm, bảo đảm vệ sinh mơi trường Trong năm qua, có nhiều nhà khoa học trường đại học, viện nghiên cứu, trung tâm công nghệ sinh học doanh nghiệp nhiều bộ, ngành tham gia đầu tư, nghiên cứu, ứng dụng tiến khoa học vào việc tận thu phụ, phế phẩm trình sản xuất nông sản, thực phẩm, để sản xuất phân hữu vi sinh, vật liệu xây dựng, thức ăn chăn ni, khí đốt Tuy nhiên so với tiềm dồi nguồn phụ, phế thải nông nghiệp cơng trình nghiên cứu, ứng dụng khiêm tốn Bởi chủ yếu nguồn phế phẩm cần tái chế lại tập trung nông thôn, nơi trực tiếp sản xuất nông sản, thực phẩm, nơi thu mua, tiêu thụ sản phẩm nông nghiệp mạnh lại thành phố, khu công nghiệp, trung tâm thị trấn Hơn đặc thù sản xuất nông nghiệp nước ta mang tính nhỏ lẻ, phân tán, mạnh làm nên việc thu gom, phân loại phụ, phế thải khó khăn Cịn sở chế biến nơng sản, thực phẩm chủ yếu tập trung đầu tư cho dây chuyền sản xuất chính, quan tâm tận thu, tái chế sử dụng lại phụ, phế phẩm trình sản xuất Nhiều doanh nghiệp cịn sản xuất điều kiện không bảo đảm vệ sinh môi trường, chi nói đến đầu tư cơng đoạn xử lý sản phẩm phụ, phế thải để tái chế Vì phụ, phế phẩm sau sử dụng thường xử lý biện pháp SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến chơn lấp, đốt bỏ, chí đổ xuống hồ, ao, sơng, suối vừa lãng phí, vừa gây nhiễm môi trường Trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày cạn kiệt, việc tận thu, tái chế sử dụng lại nguyên vật liệu nói chung phụ, phế phẩm trình sản xuất, chế biến nơng sản, thực phẩm nói riêng biện pháp tiết kiệm cần thiết, tình hình kinh tế có nhiều khó khăn Quan trọng phụ, phế phẩm tận dụng, tái chế sử dụng lại góp phần giảm lượng chất thải môi trường, làm lành bầu khơng khí vốn bị đe dọa dư thừa chất thải độc hại Tuy nhiên, với nguồn"nguyên liệu phong phú đa dạng"như vậy, cần có chế, sách Nhà nước tạo điều kiện cho doanh nghiệp, nhà khoa học, làng nghề, cụm công nghiệp vừa nhỏ, nơi tiếp xúc gần với nguồn cung cấp nguyên liệu, nghiên cứu, ứng dụng thành tựu khoa học vào việc tái chế, xử lý sản phẩm phế thải, từ sản xuất nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm cách hiệu Một nguồn phế phẩm dồi đa dạng hiệu cao vỏ trấu xơ dừa 1.4 THU GOM, XỬ LÝ VÀ TÁI CHẾ Hiện số lượng phế thải nơng nghiệp nước ta cịn vấn nạn Các chất phế thải sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp vỏ trấu, mùn cưa, vỏ cà phê, bã mía, cùi ngơ, xơ dừa, rơm, rạ nguồn nguyên liệu khổng lồ luôn tồn ngày tăng với tăng diện tích canh tác suất trồng Riêng sản lượng trấu thu gom khu vực đồng sông Cửu Long lên tới 1,4-1,6 triệu Tổng sản lượng phế thải sinh khối năm nước ta đạt 8-11 triệu Ngồi đồng sông Cửu Long, khu vực khác Tây Nguyên cho lượng chất thải sinh khối đạt 0,3-0,5 triệu từ cà phê Còn vùng Tây Bắc đem lại tới 55.000-60.000 mùn cưa từ việc khai thác chế biến gỗ Đặc biệt chất thải từ nhà máy mía đường, nước có đến 10-15% tổng lượng bã mía khơng sử dụng vừa gây nhiễm môi trường, vừa không tận dụng Một phần nhỏ số sử dụng làm nhiên liệu SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến đốt, thức ăn gia súc, phân bón,phần lớn đổ hồ ao, cống rãnh làm ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sinh thái Việc sử dụng phế thải nông nghiệp sinh hoạt nông thôn ngày giảm thay nguồn nhiên liệu thuận lợi Trong đó, sở sản xuất chế biến nông sản lại cần nhiều nguồn lượng mà phải sử dụng nhiên liệu hoá thạch khơng có khả hố thạch, đắt than, dầu, gas Vì vậy, việc nghiên cứu tận dụng phế thải nông nghiệp tạo nguồn lượng, nguyên vật liệu phục vụ công nghiệp, xây dựng, đời sống sinh hoạt hàng ngày người dân việc làm cần thiết cấp bách 1.5 TỔNG QUAN VỀ VỎ TRẤU 1.5.1 Nguồn gốc vỏ trấu Lúa (Oryza spp.) năm loại lương thực giới, với ngơ (Zea Mays L.), lúa mì (Triticum sp tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta Crantz, tên khác khoai mì) khoai tây (Solanum tuberosum L.) Lúa cung cấp 1/5 toàn lượng calo tiêu thụ người Nó lồi thực vật sống năm, cao tới 1-1,8 m, cao hơn, với mỏng, hẹp (2-2,5 cm) dài 50-100 cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50 cm Hạt loại thóc (hạt nhỏ, cứng loại ngũ cốc) dài 5-12 mm dày 2-3 mm Cây lúa non gọi mạ Sau ngâm ủ, người ta gieo thẳng hạt thóc nảy mầm vào ruộng lúa cày, bừa kỹ qua giai đoạn gieo mạ ruộng riêng để lúa non có sức phát triển tốt, sau khoảng thời gian nhổ mạ để cấy ruộng lúa Sản phẩm thu từ lúa thóc Sau xát bỏ lớp vỏ ngồi thu sản phẩm gạo phụ phẩm cám trấu Gạo nguồn lương thực chủ yếu nửa dân số giới (chủ yếu châu Á châu Mỹ La tinh), điều làm cho trở thành loại lương thực người tiêu thụ nhiều Không hạt lúa sử dụng làm thực phẩm chính, mà phần lại sau thu hoạch lúa người dân tận dụng trở thành vật liệu có ích đời sống hàng ngày Có thể nói lúa lương thực có cơng dụng hiệu cao Từ rễ hạt lúa mang lại cho người dân nhiều nguồn lợi khác Ví dụ rơm sử dụng lợp nhà, cho gia súc ăn, làm chất đốt, ủ làm phân SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Khi nhắc đến vỏ trấu từ người nơng dân nhà nghiên cứu nêu cơng dụng chúng Trấu sử dụng làm chất đốt hay trộn với đất sét làm vật liệu xây dựng… Không trấu sử dụng làm chất đốt sinh hoạt hàng ngày mà sử dụng nguồn nguyên liệu thay cung cấp nhiệt sản xuất với giá rẻ Hình 1.1 – Cây lúa vỏ trấu Trấu lớp vỏ hạt lúa tách trình xay xát Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu dễ bay cháy trình đốt khoảng 25% cịn lại chuyển thành tro (Theo Energy Efficiency Guide for Industry in Asia) Chất hữu chứa chủ yếu cellulose, lignin Hemi - cellulose (90%), ngồi có thêm thành phần khác hợp chất nitơ vô Lignin chiếm khoảng 25-30% cellulose chiếm khoảng 35-40% Bảng 1.1- thành phần hóa học vỏ trấu Thành phần SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO Hàm lượng, % 90,21 0,68 0,74 1,41 MgO K2 O Na2O 0,59 2,38 0,25 SO3 MKN 3,12 Các chất hữu trấu mạch polycarbohydrat dài nên hầu hết lồi sinh vật khơng thể sử dụng trực tiếp được, thành phần lại dễ cháy nên dùng làm chất đốt Sau đốt, tro trấu có chứa 80% silic oxyt, thành phần sử dụng nhiều lĩnh vực 1.5.2 Hiện trạng vỏ trấu Việt Nam Vỏ trấu có nhiều Đồng sơng Cửu Long Đồng sông Hồng, vùng trồng lúa lớn nước Chúng thường không sử dụng hết nên phải SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến đem đốt đổ xuống sông suối để tiêu hủy Theo khảo sát, lượng vỏ trấu thải Đồng sông Cửu Long khoảng triệu tấn/năm, khoảng 10% số sử dụng Về sau, trấu dùng để làm củi trấu (trấu ép lại thành dạng thanh), sử dụng khoảng 12.000 vỏ trấu/năm Tại đồng sông Cửu Long,các nhà máy xay xát đổ trấu xuống sông, rạch Trấu trơi lềnh bềnh khắp nơi, chìm xuống đáy gây nhiễm nguồn nước Tại đây, trấu có công dụng làm chất đốt Nhưng để sử dụng loại chất đốt cồng kềnh này, số hộ gia đình phải vận chuyển nhiều lần phải có nhà rộng để chứa Các nhà máy xay xát tỉnh Hậu Giang thải khoảng 220.000 trấu, trung bình ngày, nhà máy xay xát thải 24,5 trấu Lượng trấu thải không tiêu thụ ngay, ứ đọng lại Các nhà máy thường un trấu thành phân trấu, đổ thành đống cao Năm 2009, số huyện vùng sâu thuộc TP Cần Thơ tỉnh An Giang xúc trước tình trạng lượng lớn vỏ trấu trôi khắp mặt sông, gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt Dọc số bờ sơng quận Ơ Môn, huyện Thới Lai, huyện Cờ Đỏ TP Cần Thơ sông Thị Đội, sông Ngang thấy nhiều vỏ trấu trôi mặt sông Bờ sông ngập màu vàng vỏ trấu Nước sông đoạn vốn ô nhiễm, quyện với mùi vỏ trấu phân hủy tạo nên mùi khó chịu Con sơng bị nhiễm nặng nề nên khơng thể dùng nước để sinh hoat Chính bị lượng vỏ trấu thải sơng mà người dân khơng có nước sinh hoạt, ảnh hưởng đến giao thông qua lại ghe tàu việc nuôi cá bị cản trở dịng nước bị nhiễm q nặng Hình 1.2- Vỏ trấu thải bỏ bừa bãi SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Lượng vỏ trấu nhiều, không cịn chỗ để chứa cách tuồn xuống sông để nước sông trôi chẳng biết làm Vì biết công dụng vỏ trấu không ứng dụng sử dụng cách trở thành tác hại gây nên ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến người dân sống xung quanh khu vực 1.5.3 Các ứng dụng vỏ trấu 1.5.3.1 Sử dụng vỏ trấu làm chất đốt Từ lâu, vỏ trâu loại chất đốt quen thuộc với bà côn nông dân, đặc biệt bà nông dân vùng đồng sông Cửu Long Chất đốt từ vỏ trấu sử dụng nhiều sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức ăn gia súc) sản xuất (làm gạch, sấy lúa) nhờ ưu điểm sau: Trấu có khả cháy sinh nhiệt tốt thành phần có 75% chất xơ: Theo bảng chi phí 1kg trấu đốt sinh 3400 Kcal 1/3 lượng tạo từ dầu giá lại thấp đến 25 lần (năm 2006) Bảng 1.2- chi phí sử dụng nguồn nguyên liệu năm 2006 (Nguồn: công ty Thai Boiler, 2006) Trấu nguồn nguyên liệu dồi lại rẻ tiền: Sản lượng lúa năm 2007 nước đạt 37 triệu tấn, lúa đơng xn 17,7 triệu tấn, lúa hè thu 10,6 triệu tấn, lúa mùa 8,7 triệu (Nguồn Bộ Nông Nghiệp phát triển Nông Thôn) Như SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến lượng vỏ trấu thu sau xay xát tương đương 7,4 triệu Sản lượng trấu thu gom đồng sông Cửu Long lên tới 1,4-1,6 triệu (Lang, 2006) Nguyên liệu trấu có ưu điểm bật sử dụng làm chất đốt: Vỏ trấu sau xay xát ở dạng khô, có hình dáng nhỏ rời, tơi xốp, nhẹ, vận chuyển dễ dàng Thành phần chất xơ cao phân tử khó cho vi sinh vật sử dụng nên việc bảo quản, tồn trữ đơn giản, chi phí đầu tư Chính lý mà trấu sử dụng làm chất đốt phổ biến Trong sinh hoạt người dân thiết kế dạng lò chuyên nấu nướng với chất đốt trấu Lò có ưu điểm lượng lửa cháy nóng đều, giữ nhiệt tốt lâu Lò trấu cịn sử dụng rộng rãi nơng thơn Hình 1.3 - Lị đốt vỏ trấu dùng sinh hoạt vùng Tây Nam Bộ Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp chăn nuôi, trấu đưọc sử dụng thường xuyên Thông thường trấu chất đốt dùng cho việc nấu thức ăn nuôi cá lợn, nấu rượu lượng lớn trấu dùng nung gạch nghề sản xuất gạch khu vực đồng sông Cửu Long SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 10 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến vào túi plastic riêng biệt với khối lượng 1350 ± 5g, loại vật liệu dùng làm bao bì khơng gây ảnh hưởng đến kết thử cường độ Hình 3.28- Mặt trước mặt sau bao cát tiêu chuẩn ISO  Xi măng loại xi măng đạt tiêu chuẩnvà không để 24 ngồi khơng khí kể từ lúc lấy mẫu đến lúc đúc mẫu Xi măng dùng thí nghiệm xi măng Holcim loại hỗn hợp PCB40 ( từ 40 đến 50 MPa) Hình 3.29- Xi măng để thử nghiệm  Nước cất sử dụng cho phép thử cơng nhận Cịn thử nghiệm khác sử dụng nước uống Ở dùng nước sinh hoạt SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 70 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Hình 3.30- Nước dùng để đúc mẫu - Từ thiết bị, nguyên liệu tiến hành đúc mẫu vữa Khi chế tạo vữa cần tỷ lệ khối lượng bao gồm phần xi măng phần cát tiêu chuẩn nửa phần nước ( tỷ lệ nước/xi măng =0,5) - Một mẻ cho ba mẫu thử gồm: 450g± 2g xi măng, 1350g±5g cát 225g±1g nước - Ở cần thí nghiệm chất phụ gia tro trấu thay phần xi măng lấy tỷ lệ thí nghiệm 10% 20% Với tỉ lệ tỉ lệ khác phối trộn chất phụ gia xi măng sau: Bảng 3.1- Tỷ lệ phối trộn chất phụ gia xi măng Đối với tro trấu Thành Mẫu 10% Mẫu 20% Đối với tro xơ dừa Mẫu 10% Mẫu 20% phần Xi măng 405g+45g 360g+90g 405g+45g 360g+90g tro tro±2g tro±2g tro±2g tro±2g Cát 1350g±1g 1350g±1g 1350g±1g 1350g±1g Nước 225g±1g 225g±1g 225g±1g 225g±1g SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 71 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng - GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Hình 3.31- Tro trấu sau nung Hình 3.32- Tro trấu trộn với xi măng Hình 3.33- Tro xơ dừa sau nung Hình 3.34- Tro xơ dừa trộn với xi măng Dùng máy trộn để trộn mẻ vữa Máy trộn vị trí thao tác, cần tiến hành sau: + Đổ nước vào cối thêm xi măng Khởi động máy trộn cho chạy tốc độ thấp vòng 30 giây, sau 30 giây thêm cát từ từ suốt 30 giây Dùng đồng hồ bấm để kiểm tra xác Bật máy trộn cho máy chạy tốc độ cao, tiếp tục trộn thêm 30 giây + Dừng máy trộn 90 giây Trong vòng 15 giây đầu dùng bay cao su cào vữa bám thành cối, đáy cối vun vào cối Tiếp tục trộn tốc độ cao 60 giây + Sau trộn mẫu thử tiếp chế tạo mẫu thử khn có hình lăng trụ có kích thước 40mm x 40mm x 160mm Muốn chế tạo mẫu thử khn việc cần kiểm tra lại khn cho khn khít lại với Sau dùng dầu nhớt bơi xung quanh tồn diện tích tiếp xúc khn vữa Lưu ý nên bôi lớp mỏng dầu nhớt vào không nên bôi qúa nhiều làm ảnh hưởng đến độ kết dính đáy khn vật liệu Tiến SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 72 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến hành đúc mẫu sau chuẩn bị xong vữa Dùng xẻng nhỏ thích hợp, xúc hai lần để rải lớp vữa cho ngăn khuôn cho ngăn trải thành hai lớp đầy (mỗi lần xúc khoảng 300g) lấy trực tiếp từ máy trộn, dùng bay lớn để rải đồng Sau lèn lớp vữa đầu cách đem khuôn lên bàn dằn dằn 60 Đổ thêm lớp vữa thứ hai dùng bay nhỏ dàn mặt vữa lèn lớp vữa cách dằn thêm 60 Gạt bỏ vữa thừa bay nhỏ Ngoài cần phải miết mạnh bay chuyển động bay liên tục lên bề mặt vữa khuôn để tạo độ láng mịn tạo độ đặc cho mẫu Cũng dùng bay để gạt mặt vữa gạt bỏ vữa thừa rìa khn Sau ghi nhãn đánh dấu khn để nhận biết mẫu Hình 3.36- Hai mẫu vữa có tỷ lệ 10% 20% sau đúc khoảng 24 Hình 3.37-Mẫu vữa 10% xơ dừa vừa đúc Hình 3.38- Mẫu 10% xơ dừa đúc sau 24 + Khi đúc mẫu xong việc quan trọng bảo quản mẫu Khi đúc xong mẫu để mẫu vị trí có nhiệt độ ổn định phịng mát mẻ khơng chồng chất khuôn lên + Để khuôn mẫu sau 24 lấy mẫu khỏi khn Việc tháo dỡ khuôn phải thận trọng Khi tháo dỡ khuôn sử dụng búa cao su Tháo dỡ khn cần phải tiến hành nhanh chóng khơng nên vượt 20 phút trước ngâm SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 73 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến mẫu vào nước để lưu mẫu Sau tháo mẫu đánh dấu mẫu để ngâm nước tiện phân biệt mẫu sau này, đánh dấu bút lơng Hình 3.39- Hai mẫu vữa 10% 20% tro trấu sau tháo khỏi khuôn Hình 3.40- Mẫu vữa xơ dừa 10% sau tháo khn Hình 3.41- Mẫu vữa xơ dừa 20% sau tháo khuôn SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 74 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 3.2.4 Thí nghiệm 4: Kiểm tra tính chất lý - Sau tháo mẫu khỏi khuôn việc phải bảo quản mẫu Bảo quản mẫu quan trọng để giúp cho việc kiểm tra độ bền nén có kết xác + Khi đánh dấu xong mẫu nhận chìm mẫu nước Lưu ý đặt mẫu không nên chồng mẫu lên để nước tiếp xúc hết mặt mẫu Trong trình ngâm mẫu, không để mực nước hồ bị cạn Hình 3.42- Ngâm hai mẫu tro trấu Hình3.43- Ngâm mẫu xơ dừa 10% + Sau 28 ngày ngâm mẫu lấy mẫu khỏi hồ để tiến hành kiểm tra độ bền nén mẫu Trước đo độ bền nén nên lau khơ mẫu để tránh tình trạng nước ảnh hưởng đến kết thí nghiệm Hình 3.44- Máy đo độ bền nén SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 75 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nơng nghiệp làm vật liệu xây dựng Hình 3.45- Thiết bị nén GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Hình 3.46- Đồng hồ đo độ bền nén (kN) + Đặt mẫu nằm ngang đặt cho mẫu nén bị gẫy làm đơi mẫu phải làm thí nghiệm hai lần lần đo đo nửa lăng trụ Chính cho nửa mẫu vào ép điều chỉnh tải trọng từ từ kết xác Do máy phịng thí nghiệm khơng phải máy tự động cần điều chỉnh tải trọng tay Khi điều chỉnh cần điều chỉnh tốc độ tăng tải từ từ lưu ý kim tải trọng đạt đến mức tối đa ghi kết Sau xong thí nghiệm cần phải chỉnh kim thứ trở lại vị trí ban đầu để tiếp tục thí nghiệm SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 76 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến CHƯƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 - KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM KIỂM TRA HOẠT TÍNH VẬT LIỆU Mẫu tro trấu tro xơ dừa sau nung Hình4.1 - Mẫu tro trấu sau nung Hình 4.2- Mẫu tro xơ dừa sau nung - Sau nung mẫu thí nghiệm hai kiểm tra hoạt tính vật liệu Đây bước sở quan trọng để định đến hiệu việc ứng dụng phế phẩm nông nghiệp vỏ trấu xơ dừa việc thay phần xi măng Trong thí nghiệm có thí nghiệm nhỏ kết chúng sau: Thông số Đơn vị Mẫu Mẫu tro trấu SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Mẫu tro xơ dừa Trang 77 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Độ ẩm % 7.8 15 Độ hấp thu nước % 87.2 27.8 Độ hấp phụ vôi mg 156.24 99.17 Bảng 4.1- Kết thí nghiểm kiểm tra hoạt tính vật liệu - Nhận xét: Qua bảng kết thấy mẫu tro trấu có độ hoạt tính mạnh ( số mg CaO bị hấp phụ 1mg mẫu lớn 150(mg) mà mẫu hấp phụ lượng vơi nhiều chất phụ gia có hoạt tính cao) Cịn xơ dừa thành phần chủ yếu cellulose nên khả hấp phụ vơi mức độ trung bình ( độ hấp phụ vôi nằm khoảng 60 ÷ 100 (mg)) hợp lý Ngịai độ ẩm xơ dừa nhiều nước dừa có chứa khỏang 5% thành phần nước xơ dừa chứa nhiều cellulose nên khả hút ẩm phải cao vỏ trấu Độ hấp thu nước tro trấu cao xơ dừa tro trấu có mịn nhẹ bề mặt hấp thu nước tro trấu lớn cịn xơ dừa hạt lớn nặng tro trấu Để chứng minh điều qua q trình đúc mẫu nhận thấy khối lượng tro trấu chiếm nhiều thể tích xơ dừa 4.2 Kết thí nghiệm kiểm tra tính chất lý Hình 4.3: Mẫu vữa tro trấu 10% 20 % sau ngâm 28 ngày Hình 4.4: Mẫu vữa tro xơ dừa 10% 20% sau ngâm 28 ngày SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 78 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng - GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Thí nghiệm nén nửa mẫu (từ mẫu dài, sau uốn gãy) Mỗi giá trị không vượt giá trị trung bình ±10% chia cho giá trị 160mm (đơn vị MPa=1N/mm2) Tính trung bình kết Theo tiêu chuẩn có giá trị lệch 10% giá trị trung bình bỏ giá trị tính trung bình mẫu cịn lại Nếu mẫu cịn lại có giá trị lệch q trung bình 10% bỏ tồn Bảng 4.2- Kết đo độ bền nén mẫu Số Mẫu vữa phối trộn với tro trấu Mẫu vữa phối trộn với tro xơ dừa lần Tro trấu 10% Tro Tro trấu 20% xơ dừa Tro 10% xơ dừa 20% N N/mm2 N N/mm2 N N/mm2 N N/mm2 5765 36.0 3777 23.6 3489 21.8 2720 17.0 5921 37.0 4139 25.9 3605 22.5 2740 17.1 5874 36.7 3812 23.8 4238 26.5 2680 16.8 6018 37.6 3710 23.2 3721 23.3 2760 17.3 6049 37.8 3817 23.9 3352 20.9 2720 17.0 6767 42.3 4317 27.0 3936 24.6 2600 16.3 TB 6065.7 37.9 3928.7 24.6 6065.7 37.9 2703.3 16.9 Nhận xét: Qua kết đo độ bền nén thấy khả đúc mẫu kết kết đo độ bền nén tin cậy Do sai số mẫu với giá trị trung bình thỏa so với yêu cầu TCVN 6016-1995 - Độ bền nén trung bình mẫu vữa Bảng 4.3- Kết đo độ bền nén trung bình mẫu Đơn vị Giá trị trung bình mẫu vữa Tro trấu 10% Tro trấu 20% Tro xơ dừa Tro xơ dừa 10% 20% N 6065.7 3928.7 3723.5 2703.3 N/mm2 37.9 24.6 23.27 16.9 SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 79 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Hình 4.5- Biểu đồ so sánh độ bền nén mẫu vữa tro trấu với tro xơ dừa Hình 4.6- Biểu đồ so sánh mẫu vữa tro trấu tro xơ dừa Nhận xét: Qua hai biểu đồ nhận thấy mẫu tro trấu có độ bền nén cao tro xơ dừa tỷ lệ tro trấu tro xơ dừa phối trộn với xi măng cao độ bền nén giảm Điều làm ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu Ngoài độ bền nén mẫu xi măng đối chứng khoảng 40-43 N/mm Chính độ bền nén thấp đồng nghĩa với việc khả chịu lực thấp Kết độ bền nén mẫu xi măng thấp việc áp dụng vào thực tiễn điều khơng nên làm Ngồi qua biểu đồ nhận thấy tro trấu 10% có độ bền nén cao tiếp mẫu tro trấu 20% đến mẫu tro xơ dừa 10% cuối mẫu tro xơ dừa 20% Qua biểu đồ kết tỷ lệ tro trấu 10% 37.9 N/mm áp dụng SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 80 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến vào thực tế không chênh lệch nhiều so với mác xi măng chuẩn dao động khoảng 40-43N/mm2 Vậy mẫu tro trấu chấp nhận Tóm lại từ hai kết thí nghiệm rút kết luận xơ dừa không chứa hàm lượng SiO2 nên không tạo độ hoạt tính từ khơng tạo độ kết dính bền vững mẫu vữa Kết hợp lý Chính mà mẫu vữa tro xơ dừa ứng dụng thực tế độ bền nén chúng thấp Ngoài hạt chúng lại to rời rạc nguyên nhân làm cho độ kết dính giảm đáng kể không tạo độ láng mịn tạo cho mẫu khơng đúc mẫu áp dụng làm vật liệu xây dựng gây nguy hiểm cho cơng trình xây dựng Vậy hai mẫu tro xơ dừa không nên áp dụng vào thực tế để thay phần xi măng làm vật liệu xây dựng Mẫu tro trấu 10% đạt yêu cầu mẫu tro trấu 10% phụ gia có hàm lượng SiO lớn đạt 90% nên độ hoạt tính tro trấu lớn tương với cận Silicafume Ngoài hạt tro trấu mịn nên với xi măng có tác dụng nhét khe kẽ cốt liệu xi măng làm cho bê tơng đặc hơn, có độ chống thấm cao Các thành phần hoạt tính tương tác với vơi Ca(OH) xi măng thuỷ hố sinh bê tông để biến Ca(OH) dễ hoà tan, kết tinh yếu, bền vững thành CSH (hydro canxi silicat) kết tinh bền vững Nói chung tro trấu cải thiện cấu trúc, làm cho bê tông đặc có nhiều khả áp dụng vào làm cơng trình xây dựng mác xi măng đạt 37.9N/mm thích hợp dùng làm vữa để trát tường trần nhà ứng dụng làm bê tơng có mác trung bình khoảng từ 200-300 N/mm2 để xây nhà dân dụng Không áp dụng tro trấu 20% để thay xi măng làm vật liệu xây dựng tro trấu có độ hấp thu nước cao thành phần tro trấu xi măng nhiều dẫn đến việc vữa giảm độ bền nén vữa khơ khơng tạo nên độ kết dính khơng tạo cho mẫu vữa độ đặc cịn cho thêm nước vào để mẫu đạt đủ lượng ẩm dẻo khả kết dính độ hoạt tính mẫu giảm đáng kể Vậy mẫu có tỷ lệ tro trấu 20% loại SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 81 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến CHƯƠNG - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Nước Việt Nam nước nông nghiệp việc áp dụng mơ hình hợp lý Mơ hình khơng tận dụng hết nguồn phế thải nông nghiêp vỏ trấu mang lại giúp làm giảm ô nhiễm môi trường mà giúp giá thành vật liệu giảm giá trấu rẻ từ khoảng 1000-2000 đồng/bao (khảo sát tháng năm 2010 tỉnh Long An) Qua kết trình nghiên cứu nhận thấy mẫu tro trấu 10% có độ bền nén cao Với hàm lượng tro trấu chiếm 10% tổng trọng lượng xi măng cần thiết để đúc mẫu theo TCVN 6016-1995 độ bền nén mẫu đạt đến 37.9N/mm2 có khả dùng để trát tường trần Ngồi ứng dụng mẫu tro trấu 10% để đúc bê tơng có mác trung bình từ 200-300 N/mm mẫu bê tơng có mác trung bình thường dùng xi măng có mác từ 35-40N/mm Những mẫu bê tơng có mác trung bình thường dùng để xây nhà dân dụng Để sản phẩm vữa đạt hiệu tốt việc cần thiết nên áp dụng kết mẫu vữa nơi có thời tiết ổn định mát mẻ, tránh nơi khơ nắng nóng gây tượng nứt bề mặt tường sàn nhà mẫu vữa bị khơ co ngót lại Cịn ba mẫu cịn lại để đảm bảo tính chắn cho thí nghiệm áp dụng cho thực tế khơng SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 82 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến nên sử dụng làm vật liệu xây dựng kết độ bền nén chúng nhỏ < 25 so với mác vữa tiêu chuẩn 5.2 KIẾN NGHỊ Qua kết nghiên cứu nhận thấy muốn phối trộn tro trấu vào xi măng với tỷ lệ cao mà mẫu vữa tạo có hiệu nên nghiên cứu phối trộn chung với chúng chất phụ gia khác làm giảm khả hấp thu nước chúng để tránh tình trạng mẫu vữa khô giảm độ bền nén tính kết dính độ hoạt tính chúng giảm Ngồi nghiên cứu thêm việc áp dụng tro trấu phối trộn chung với xi măng để tạo mẫu bê tơng có mác cao dùng để xây dựng cơng trình lớn có độ bền nén cao Qua q trình thí nghiệm nhận thấy để áp dụng mơ hình rộng rãi cần nên xây dựng lò đốt sơ vỏ trấu trước cho vào lị nung tiết kiệm nhiên liệu hoạt động cho lị nung Vì lò nung phải nung nhiệt độ cao nên việc sử dụng nhiên liệu để làm hoạt động lò nung tốn Ngoài đưa thẳng vỏ trấu vào trình nung tốn nhiều thời gian để đạt độ trắng tinh khiết Không vận chuyển vỏ trấu tới nơi sản xuất tro trấu cồng kềnh vỏ trấu nhẹ nung lại tro trấu làm giảm giá tính hiệu q trình vận chuyển tốn nhiều kinh phí Chính khuyến khích người nơng dân sử dụng vỏ trấu làm chất đốt chạy máy xát lúa, lò nung gạch hay đun trấu dùng sinh hoạt nhà doanh nghiệp đến thu mua phế phẩm tro trấu xám có lợi cho hai bên Thứ nhất, người nơng dân có nguồn nhiên liệu dùng sinh hoạt sản xuất mà tốn tiền mua thứ nhiên liệu gas, củi, than hay dầu ngồi người nơng dân trả tiền doanh nghiệp thu mua số lượng tro trấu Thứ hai, doanh nghiệp đỡ khoản chi phí lớn đỡ nhiên liệu dùng nung rút ngắn thời gian Thứ ba, cách thức làm giảm đáng kể việc gây ảnh hưởng môi trường người nông dân sử dụng vỏ trấu làm chất đốt thay than tổ ong hay than đá cịn doanh nghiệp khơng phải lãng phí nhiên liệu gây lãng phí tài ngun mơi trường SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 83 Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến TÀI LIỆU THAM KHẢO Tổng cục thống kê Việt Nam, năm 2009 TS Phạm Văn Lang , Báo Công nghiệp Việt Nam - số 35/2006 Bộ Nơng nghiệp & PTNT (2007), báo cáo tình hình phế phẩm nông nghiệp, Hà Nội Th.S Huỳnh Thị Hạnh (2008), thí nghiệm chuyên đề xi măng, đại học quốc gia, đại học bách khoa thành phố Hồ Chí Minh SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang 84 ... nghành vật liệu xây dựng nước giới, cách đánh giá chất lượng vật liệu xây dựng; - Nghiên cứu tận dụn phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng; - Đo đạc tính chất lý, hóa học vật liệu xây dựng làm. .. chế phế phẩm nông nghiệp để làm vật liệu xây dựng SVTH: Vũ Thị Bách MSSV: 106111001 Trang Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu xây dựng GVHD: Th.S Vũ Hải Yến - Dựa tiêu chuẩn vật. .. từ phế phẩm nông nghiệp; - Đánh giá tính khả thi phế phẩm nơng nghiệp việc áp dụng làm vật liệu xây dựng ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Chỉ thí nghiệm ứng dụng phế phẩm