NGHIÊN cứu sử DỤNG TRO bã mía để THAY THẾ XI MĂNG TRONG sản XUẤT bê TÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BÃ MÍA ĐỂ THAY THẾ XI MĂNG TRONG SẢN XUẤT BÊ TÔNG Sinh viên chịu trách nhiệm chính: Phạm Thị Thu Hương Ngành học: Sư phạm Hóa học Khóa học: 2016 -2020 Khoa: Khoa học – Tự nhiên Quảng Bình, năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BÃ MÍA ĐỂ THAY THẾ XI MĂNG TRONG SẢN XUẤT BÊ TƠNG Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học tự nhiên kỹ thuật Nhóm sinh viên thực đề tài: Phạm Thị Thu Hương – Ngành Sư phạm Hóa học – Khóa học: 2016 - 2020 Lê Thị Hạnh – Ngành Sư phạm Hóa học – Khóa học: 2016 - 2020 Nguyễn Thị Thu Hà – Ngành Sư phạm Hóa học – Khóa học: 2016 - 2020 GVHD: ThS Nguyễn Đức Minh Quảng Bình, năm 2019 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU A MỞ ĐẦU 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu B NỘI DUNG CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ 1.1 Mía tro bã mía 1.1.1 Giới thiệu mía 1.1.2 Đặc tính chung bã mía 1.1.3 Giới thiệu tro bã mía 1.1.4 Một số ứng dụng bã mía tro bã mía 1.2 Xi măng bê tông 1.2.1 Giới thiệu xi măng 1.2.2 Giới thiệu Bê tông 10 1.2.3 Một số ứng dụng bê tông 10 1.3 Phương pháp xác định thành phần tro bã mía - Phương pháp huỳnh quang tia X ( XRF) 10 1.3.1 Giới thiệu 10 1.3.2 Cơ chế phát XRF 11 1.3.3 Nguyên lý 11 1.3.4 Giới thiệu phần cứng máy quang phổ huỳnh quang 12 1.3.5 Ứng dụng phương pháp quang phổ huỳnh quang 13 1.3.6 Ưu nhược điểm phương pháp huỳnh quang tia X 13 1.4 Các phương pháp xác định thành phần bê tông 13 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BÊ TƠNG 18 2.1 Hóa chất dụng cụ: 18 2.2 Thực nghiệm 18 2.2.1 Q trình nung bã mía thành tro 18 2.1.2 Quá trình tạo bê tơng 19 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 3.1 Thành phần tro bã mía 20 3.2 Khảo sát điều kiện để thay xi măng sản xuất bê tông 22 3.3 Quy trình sản xuất bê tơng 22 3.4 Ảnh hưởng tro bã mía đến chất lượng bê tơng 24 C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 26 Kết luận 26 Kiến nghị 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 Tiếng việt 27 Tiếng anh 27 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Cây mía Việt Nam Hình Bã mía Hình Ngun lí hoạt động phương pháp XRF 11 Hình Hiện tượng huỳnh quang bắn tia X 12 Hình Phân tích mẫu kim loại 12 Hình Cấu trúc máy quang phổ huỳnh quang 13 Hình Thiết bị nén 14 Hình Phương pháp xác định cường độ chịu nén bê tông 14 Hình Bã mía phơi khơ 19 Hình 10 Tro bã mía 19 Hình 11 Phổ XRF tro bã mía 20 Hình 12 Các mẫu bê tông sau phối trộn 23 Hình 13 Ảnh hưởng % tro bã mía đến độ nén bê tông 24 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Hệ số α tính theo TCVN 16 Bảng Hệ số chuyển đổi E 17 Bảng Thành phần hóa học tro bã mía 20 Bảng Thành phần tro bã mía số đề tài Quốc tế công bố 21 Bảng Thành phần hóa học xi măng Pooclăng Sơng Gianh PCB 40 22 Bảng Tỉ lệ thành phần bê tông 23 Bảng Độ nén bê tông 24 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI NCKH CỦA SINH VIÊN Năm học: 2018- 2019 Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BÃ MÍA ĐỂ THAY THẾ XI MĂNG TRONG SẢN XUẤT BÊ TÔNG - Sinh viên thực hiện: 1) Họ, tên: Phạm Thị Thu Hương Lớp: ĐHSP Hóa học – K58 Khoa: Khoa học tự nhiên Năm thứ: 2) Họ, tên: Nguyễn Thị Thu Hà Lớp: ĐHSP Hóa học – K58 Khoa: Khoa học tự nhiên Năm thứ: Khoa: Khoa học tự nhiên Năm thứ: 3) Họ, tên: Lê Thị Hạnh Lớp: ĐHSP Hóa học – K58 - Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Đức Minh Mục tiêu đề tài: + Nghiên cứu q trình tạo tro từ bã mía biện pháp thay xi măng tro bã mía sản xuất bê tơng + Đánh giá hàm lượng tro bã mía thay cho xi măng ảnh hưởng đến độ chịu nén, độ chịu lực bê tông + Làm sở cho bạn sinh viên người quan tâm tìm hiểu kỹ thuật sản xuất bê tơng có chất lượng tốt thân thiện với môi trường Kết nghiên cứu: + Điều kiện để nung bã mía thành tro 7500C thời gian + Xác định thành phần hóa học có tro bĩa mía phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (XRF) với hàm lượng K2O cao nhất, chiếm 36,18%, hàm lượng SiO2 24,4 %, hàm lượng CaO 14,98% So sánh thành phần hóa học tro bã mía với xi măng thấy chúng tương đồng Vì vậy, sử dụng tro bã mía để thay xi măng sản xuất bê tông + Sử dụng tro bã mía để thay phần xi măng sản xuất bê tông tạo mẫu bê tơng với tỉ lệ tro bã mía thay cho xi măng 0%; 2%; 4,5 %; 6,5%; 9%; 11,5%; 13,5% nhận thấy tất tỉ lệ làm tăng độ nén bê tơng, với tỉ lệ thay xi măng 4,5% tro bã mía cho độ nén cao nhất, tăng 3,5 lần so với mẫu bê tông không sử dụng tro bã mía để tay xi măng Như vậy, tỉ lệ phù hợp để thay xi măng ứng dụng sản xuất bê tơng Tính sáng tạo: Điểm mới: Sử dụng nguyên liệu bã mía, thải chất thải có giá trị thấp để thay cho xi măng Tạo vật liệu thân thiện với môi trường Sáng tạo: Dùng tro bã mía để thay phần xi măng sản xuất bê tông làm chất lượng bê tơng cao Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: + Có thể thay phần xi măng tro bã mía ứng dụng sản xuất bê tông Giảm thải lượng CO2 thải môi trường hoạt động sản xuất xi măng gây Có thể tiết kiệm phần chi phí sử dụng xi măng + Tạo sở liệu tham khảo cho sinh viên, giảng viên người quan tâm đến vật liệu bê tơng + Có thể áp dụng vào thực tế, đặc biệt tạo loại bê tông với độ nén cao so với dùng xi măng thông thường Công bố khoa học sinh viên từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm (ký, họ tên) Nhận xét giảng viên hướng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài: Ngày Trưởng khoa tháng năm Giảng viên hướng dẫn TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH THƠNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Ảnh 4x6 Họ tên: Phạm Thị Thu Hương Sinh ngày: 03/04/1997 Nơi sinh: Quảng Tùng – Quảng Trạch – Quảng Bình Ngành học: Sư phạm hóa học Lớp: ĐHSP Hóa học – K58 Khóa: 58 Khoa: Khoa học Tự nhiên Địa liên hệ: Phạm Thị Thu Hương, 17/65 Hữu Nghị, phường Bắc Lý, TP Đồng Hới, Quảng Bình Điện thoại: 0356539732 Email: phamthithuhuong03041997@gmail.com II Q TRÌNH HỌC TẬP (kê thành tích sinh viên từ năm thứ đến năm học): * Năm thứ 1: Ngành học: Sư phạm hóa học Khoa: Khoa học Tự nhiên Kết xếp loại học tập: Khá Sơ lược thành tích: Đạt thành tích xuất sắc học tập rèn luyện * Năm thứ 2: Ngành học: Sư phạm hóa học Khoa: Khoa học Tự nhiên Kết xếp loại học tập: Giỏi Sơ lược thành tích: Đạt học bổng KK học tập học kì Ngày Xác nhận khoa tháng năm Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) A MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu Bã mía nhiều nhà khoa học Việt Nam quan tâm sử dụng để nghiên cứu số vấn đề làm phân vi sinh, sản xuất etanol Huỳnh Quyền cộng Trung tâm Nghiên cứu cơng nghệ Lọc hóa dầu (ĐH Bách khoa TPHCM) thành cơng việc xây dựng quy trình cơng nghệ tổng hợp butanol nhiên liệu từ bã mía phịng thí nghiệm [6] Nhóm tác giả Hồ Thanh Phong Phương Thanh Vũ nghiên cứu ứng dụng bã mía chế tạo vật liệu Biocomposite Kết cho thấy trộn 50% bã mía với polypropylen tỉ lệ tối ưu để tạo composite [7] Đã có số cơng trình nghiên cứu tro bã mía sử dụng tro bã mía sản xuất gạch Ceramic tác giả Nguyễn Thị Thu Phương cộng [4], Khoa Hóa trường Đại học cơng nghiệp Hà Nội Nhóm tác giả cho rằng, thay felspat (20%) tro bã mía khơng thay đổi tiêu nghiên cứu gạch Ceramic Theo hiểu biết Việt Nam, việc sử dụng tro bã mía để thay xi măng sản xuất bê tông chưa nghiên cứu nhiều Tuy nhiên, nhiều nước giới vài năm gần ý đến việc sử dụng tro bã mía để thay cho phần xi măng Các nhà nghiên cứu trường Đại học Bách khoa Valencia Đại học San Paolo [17] tạo loại bê tông rẻ tiền gây nhiễm mơi trường cách sử dụng tro bã mía làm chất thay xi măng Portland Nhóm nghiên cứu Lathamaheswari, R [14] nghiên cứu để sử dụng tro bã mía thay phần xi măng bê tông Họ thay xi măng tro ba mía với tỉ lệ 2,5; 5,0; 7,5; 10; 12,5% nhận thấy tỉ lệ tối ưu 7,5% Một nghiên cứu khác T Gopi T N Seshu Babu Ấn Độ lại cho thay xi măng 15% tro bã mía làm tính chất bê tông không thay đổi [13] Lý chọn đề tài Ngày nay, nhu cầu sử dụng xi măng ngày phổ biến tăng mạnh Trong năm 2018, lượng xi măng sản xuất nước ta khoảng 80 triệu Trong trình sản xuất xi măng, lượng lớn khí CO thải môi trường, gây ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kín tượng nóng lên tồn cầu Một số báo cáo cho khoảng 5% tổng phát thải khí nhà kín tồn cầu q trình sản xuất xi măng Vì vậy, nhu cầu tìm kiếm vật liệu thay cho xi măng không làm thay đổi tính chất ưu tiên hàng đầu nước Một số loại vật Hình Thiết bị nén  Đệm truyền tải Được làm thép dày 20 ± 2mm có rãnh cách mẫu 30 ± 2mm Phần truyền tải vào mẫu có kích thước kích thước tiết diện viên mẫu đầm (150 x 150 mm)  Chuẩn bị mẫu thử Chuẩn bị mẫu thử nén theo nhóm mẫu Mẫu nhóm mẫu gồm viên (mẫu hình vng, mẫu bê tơng hình trụ) Khi sử dụng bê tơng khoan cắt từ kết cấu, khơng có đủ viên phép lấy viên làm nhóm mẫu thử Việc lấy hỗn hợp bê tông, đúc bảo dưỡng, khoan cắt mẫu bê tơng chọn kích thước viên mẫu thử nén phải tiến hành theo TCVN 3105: 1993 Hình Phương pháp xác định cường độ chịu nén bê tông Viên chuẩn để xác định cường độ nén bê tông viên mẫu lập phương kích thước 150 x 150 x 150mm Các viên mẫu lập phương kích thước khác viên chuẩn 14 viên mẫu bê tơng hình trụ sau thử nén phải tính đổi kết thử cường độ viên chuẩn Kết cấu sản phẩm yêu cầu thử mẫu để nghiệm thu thi công đưa vào sửa dụng tuổi trạng thái phải thử nén viên mẫu tuổi trạng thái Kiểm tra chọn hai mặt chịu nén viên mẫu thử cho: a Khe hở lớn chúng với thước thẳng đặt áp sát xoay theo phương khơng vượt q 0,05mm 100mm tính từ điểm tì thước b Khe hở lớn chúng với thành thước kẻ góc vng đặt thành áp sát mặt kề bên mẫu lập phương đường sinh mẫu bê tông trụ không vượt q 1mm 100nm tính từ điểm tì thước mặt kiểm tra c Đối với viên mẫu lập phương viên nửa dầm uốn không lấy mặt tạo đáy khuôn đúc mặt hở để đúc mẫu làm hai mặt chịu nén Trong trường hợp mẫu thử không thoả mãn yêu cầu ghi điều mẫu phải gia cơng lại cách mài bớt làm phẳng mặt lớp hồ xi măng cứng đanh không dày 2mm Cường độ lớp xi măng thử phải không thấp nửa cường độ dự kiến đạt mẫu bê tông  Tiến hành thử - Xác định diện tích chịu lực mẫu bê tơng Đo xác tới 1mm cặp cạnh song song hai mặt chịu nén (đối với mẫu lập phương) cặp đường kính vng góc với đôi mặt chịu nén (đối với mẫu trụ), xác định diện tích hai mặt chịu nén theo giá trị trung bình cặp cạnh cặp đường kính đo Diện tích chịu lực nén mẫu trung bình số học diện tích hai mặt Diện tích chịu lực thử nửa viên dầm uốn gãy tính trung bình số học diện tích phần chung mặt chịu nén phía phía với đệm thép truyền lực tương ứng - Xác định tải trọng phá hoại mẫu Chọn thang lực thích hợp máy để nén tải trọng phá hoại nằm khoảng 20 – 80% tải trọng cực đại thang lực nén chọn Khơng nén mẫu bê tơng ngồi thang lực Đặt mẫu vào máy nén cho mặt chịu nén chọn nằm tâm thớt máy Vận hành máy cho mặt mẫu nhẹ nhàng tiếp cận với thớt 15 máy Tiếp tăng tải liên tực với vận tốc khơng đổi r daN/cm2 giây mẫu bị phá hoại Dùng tốc độ gia tải nhỏ mẫu bê tơng có cường độ thấp, tốc độ gia tải lớn mẫu bê tơng cường độ cao  Tính kết - Cường độ nén mẫu bê tông viên (R) tính daN/cm2 (Kg/cm2) theo cơng thức: Trong đó: P – Tải trọng phá hoại, tính daN; F – Diện tích chịu lực nén viên mẫu, tính cm2; α – Hệ số tính đổi kết thử nén viên mẫu bê tơng kích thước khác viên chuẩn cường độ viên mẫu chuẩn kích thước 150 x 150 x 150mm Giá trị α lấy theo bảng sau Bảng Hệ số α tính theo TCVN Hình dáng kích thước mẫu (mm) Hệ số tính đổi Mẫu lập phương 0,91 100 x 100 x 100 1,00 150 x 150 x 150 1,05 200 x 200 x 200 1,10 300 x 300 x 300 1,16 Mẫu trụ 1,20 71,4 x 143 100 x 200 1,24 150 x 300 200 x 400 Chú thích: Không phép sử dụng giá trị D thấp giá trị ghi bảng Cho phép sử dụng giá trị D lớn giá trị ghi bảng D xác định thực nghiệm theo phương pháp ghi phụ lục tiêu chuẩn Khi nén mẫu nửa dầm giá trị hệ số chuyển đổi lấy mẫu lập phương tiết diện chịu nén 16 - Khi thử mẫu trụ khoan cắt từ cáu kiện sản phẩm mà tỉ số chiều cao với đường kính chúng nhỏ kết tính theo cơng thức hệ số D ghi điều nhân thêm với hệ số E lấy theo bảng sau Bảng Hệ số chuyển đổi E H/d 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,99 0,98 0,97 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,90 0,89 - Cường độ chịu nén bê tông xác định từ giá trị cường độ nén viên tổ mẫu bê tông sau: So sánh giá trị cường độ nén lớn nhỏ với cường độ nén viên mẫu trung bình Nếu hai giá trị đo không lệch 15% so với cường độ nén viên mẫu trung bình cường độ nén bê tơng tính trung bình số học ba kết thử ba viên mẫu Nếu hai giá trị lệch 15% so với cường độ nén viên mẫu trung bình bỏ hai kết lớn nhỏ Khi cường độ nén bê tơng cường độ nén viên mẫu lại Trong trường hợp tổ mẫu bê tơng chi có hai viên cường độ nén bê tơng tính băng trung bình số học kết thử hai viên mẫu + Độ chịu lực kéo : Về sức bền vật lý, bê tông chịu lực nén tốt khả chịu lực kéo khơng tốt Vì vậy, xây dựng cơng trình, vật liệu chịu lực kéo tốt (ví dụ thép) xếp để đưa vào lịng khối bê tơng, đóng vai trò khung chịu lực nhằm cải thiện khả chịu kéo bê tông 17 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ Q TRÌNH SẢN XUẤT BÊ TƠNG 2.1 Hóa chất dụng cụ:  Bã mía: Thu gom quán nước mía địa bàn Tp Đồng Hới  Xi măng: Xi măng sử dụng đề tài xi măng Pooc lăng Sông Gianh PCB 40 mua cửa hàng bán vật liệu xây dựng Tp Đồng Hới  Đá dăm: Sử dụng loại đá dăm Quảng Bình theo TCVN với kích thước đá 10 mm – 20 mm  Cát: Sử dụng loại cát tự nhiên có modun độ lớn từ đến Đây loại cát vàng lấy từ sông khe suối  Nước: Sử dụng nước máy sinh hoạt  Lò nung: Lò nung Trung Quốc loại 10000C  Khn đúc: Khn đúc có dạng hình lập phương với kích thước khn 150x150x150 mm  Máy phân tích huỳnh quang tia X S4 –Piooner hãng Bruker – Đức Viện Địa chất thuộc Viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam  Máy thử nghiệm bê tông: Các tiêu bê tông đo Trung tâm kĩ thuật đo lường thử nghiệm Quảng Bình 2.2 Thực nghiệm 2.2.1 Quá trình nung bã mía thành tro Q trình sử dụng tro bã mía để thay xi măng sản xuất bê tơng tiến hành sau: Bã mía Băm nhỏ, phơi khô Nung 7500C, 3h Bê tông Khuôn 150x150x15 mm Trộn xi măng + tro + cát + sạn + nước 18 Tro bã mía Thay xi mang theo tỉ lệ Bã mía sau thu gom quanh khu vực Đồng Hới rửa sạch, băm nhỏ phơi khơ Sau bã mía khơ cho bã mía vào lị nung nung với nhiệt độ 750 0C khoảng thời gian 3h thu tro bã mía Hình Bã mía phơi khơ Hình 10 Tro bã mía 2.1.2 Q trình tạo bê tơng  Chia tro bã mía trộn với xi măng theo tỉ lệ thay thể tích là: %; % ; 4,5 %; 6,5 %; %; 11,5 %; 13,5 % Tiến hành phối trộn nguyên liệu theo tỉ lệ Hỗn hợp xi măng + tro : cát : sạn : nước theo tỉ lệ 1: : : 0,64  Hỗn hợp sau trộn cho vào khn đúc có kích thước 150x150x150 mm tưới nước khoảng thời gian tuần  Sau 28 ngày , mẫu bê tông đánh giá độ nén lực Trung tâm kĩ thuật đo lường thử nghiệm Quảng Bình 19 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thành phần tro bã mía Bã mía sau nung thành tro điều kiện nhiệt độ 750 0C thời gian 3h tiến hành xác định thành phần chất tro bã mía phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) Viện Địa chất – Viện Hàn lâm khoa học cơng nghệ Việt Nam Kết phân tích thể Hình 11 Bảng Bảng Thành phần hóa học tro bã mía Thành phần Hàm lượng % SiO2 24,4 Fe2O3 2,42 MnO 0,75 MgO 4,24 CaO 14,98 K2 O 36,18 P2O5 3,4 SO3 8,25 PbO 0,3 10 ZnO 0,68 11 CuO 0,075 Mg KA1 ZnZn LB1 LA1 Cu LB1 Cu LA1 Br LB1 Br LA1 Si KA1 Si KB1 K KA1/Order S KA1 P KA1 S KB1 Pb MA1 P KB1 Rh LB1 Cl KB1 Rh LA1 Cl KA1 Ca KB1 Mn KB1 Fe KB1 Mn KA1 Fe KA1 Zn KA1 Cu KA1 Cu KB1 Zn KB1 Pb LA1 Rh KA1/Order 10 20 Br KB1 30 Pb LB1 40 50 60 80 Br KA1 100 Ca KA1 K KB1 KCps 200 300 400 K KA1 500 600 STT 14 13 12 11 10 0.9 KeV Hình 11 Phổ XRF tro bã mía Dựa vào kết phân tích cho thấy hàm lượng K2O cao nhất, chiếm 36,18%, hàm lượng SiO2 24,4 %, hàm lượng CaO 14,98% So sánh với kết 20 số báo quốc tế cơng bố hàm lượng SiO2 nhỏ hàm lượng K2O lại lớn nhiều [14] Bảng Thành phần tro bã mía số đề tài Quốc tế công bố [14] TT Tác giả SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3/ SO4 K2O Abdolkarim and Amin, 44,70 2,90 2,40 14,9 3,50 NA 4,40 72,85 6,96 1,08 9,97 6,49 NA 6,77 77,25 4,21 6,37 4,05 2,61 0,11 2,34 41,15 2,70 7,00 3,20 0,12 0,03 8,75 1,92 0,83 0,56 NA 2013(Iran) Abdulkadir, et al., 2014 (Nigeria) Asma et al., 2014(Sudan) George, 2014 (Nigeria) Kawade et al.,2013( India) 66,89 29,18 Prashant and Vyawahare, 62,43 6,98 4,28 11,8 2,51 1,48 3,53 87,59 0,67 0,51 2,59 1,65 0,03 3,64 67,82 2,56 6,33 1,54 2,03 - 2,87 54,40 11,32 25,6 2,03 0,92 1,70 0,73 47,60 07,80 21,4 11,9 1,80 2,80 0,82 2013( India) 10 Sagar et al., 2015 (India) Present study Flyash- F (Mettur, India) Flyash- C (NLC, India) Như vậy, với điều kiện khí hậu thổ nhưỡng khác ảnh hưởng đến thành phần hóa học tro bã mía Dựa vào khác thành phần dẫn đến 21 khác tỷ lệ tro bã mía thay xi măng sản xuất bê tơng Bên cạnh đó, hàm lượng K2O lớn tro bã mía nên sử dụng để bón phân nhằm cung cấp Kali cho trồng 3.2 Khảo sát điều kiện để thay xi măng sản xuất bê tông Sau xác định hàm lượng chất tro bã mía, chúng tơi tiến hành so sánh với hàm lượng chất xi măng để đánh giá xem khả thay phần xi măng tro bã mía có khơng Thành phần hóa học xi măng Pooclăng Sơng Gianh PCB 40 thể Bảng Bảng Thành phần hóa học xi măng Pooclăng Sơng Gianh PCB 40 STT Thành phần Hàm lượng % SiO2 19-25 % Al2O3 2-9 % CaO 62-67 % Fe2O3 1-5 % MgO 0-3 % SO3 1-3 % K2 O 0,6 % Na2O 0,2 % So sánh thành phần hàm lượng chất tro bã mía với chất xi măng ta thấy rằng: Thành phần hóa học có tro bã mía tương đồng với thành phần xi măng, hàm lượng SiO2 chiếm tỷ lệ 24,4% nằm khoảng 19-25% xi măng hàm lượng CaO tro bã mía chiếm tỉ lệ cao 14,98% Như ta thay phần xi măng tro bã mía để sản xuất bê tơng 3.3 Quy trình sản xuất bê tông Để tạo mẫu bê tông, tiến hành phối trộn nguyên liệu gồm xi măng, tro bã mía, cát, sạn, xi măng nước với tỉ lệ định theo thể tích Cụ thể, tỉ lệ phối trộn để sản xuất bê tơng Xi măng + tro bã mía : cát : sạn : nước = : : : 0,64 Trong tro bã mía chiếm tỉ lệ định xi măng thể cụ thể Bảng 22 Bảng Tỉ lệ thành phần bê tông Tro bã Xi măng Cát sạn mía (ml) (ml) (ml) 1100 2200 3300 700 25 1075 2200 3300 700 50 1050 2200 3300 700 75 1025 2200 3300 700 100 1000 2200 3300 700 125 975 2200 3300 700 150 950 2200 3300 700 Mẫu Đá (ml) Nước (ml) Hỗn hợp gồm xi măng, tro bã mía, cát, sạn nước sau trộn cho vào khn gỗ có kích thước 150x150x150 mm Các mẫu bê tơng sau tháo khn tưới nước, bảo dưỡng Hình 12 Các mẫu bê tơng sau phối trộn Sau thời gian bảo dưỡng bê tông thời gian tuần ngừng tưới nước chờ cho bê tơng đơng kết hồn tồn sau 28 ngày mang kiểm tra độ nén 23 3.4 Ảnh hưởng tro bã mía đến chất lượng bê tông Sau 28 ngày, mẫu bê tông kiểm tra độ nén Trung tâm kĩ thuật đo lường thử nghiệm Quảng Bình Kết độ nén thể qua Bảng Hình 13 Bảng Độ nén bê tông Mẫu Tỉ lệ tro bã mía( %) Độ nén ( Kg/cm2) 0% 210 2% 460 4,5 % 740 6,5 % 530 9% 345 11,5 % 250 13,5 % 265 Hình 13 Ảnh hưởng % tro bã mía đến độ nén bê tơng Nhìn vào Bảng Hình 13 chúng tơi nhận thấy rằng: 24 + So với mẫu ban đầu (0%) độ nén mẫu bê tông lớn Điều chứng tỏ chất lượng bê tông tăng lên thay phần xi măng tro bã mía + Độ nén bê tơng đạt giá trị cao 740 kg/cm2 tương ứng với tỷ lệ thay xi măng tro bã mía 4,5% Giá trị độ nén tăng 3,5 lần so với mẫu khơng sử dụng tro bã mía để thay xi măng (210 kg/cm2) Như vậy, tỉ lệ tro bã mía thay xi măng tối ưu 4,5 % So sánh với kết số đề tài cơng bố tạp chí uy tín quốc tế cho thấy độ chịu nén mẫu bê tơng mà chúng tơi nghiên cứu có biến đổi lớn giá trị độ chịu nén chúng tơi cao hẳn Theo tác giả George Rowland Otoko cường độ chịu nén mẫu bê tơng đạt giá trị cao 597,5 kg/cm2 tương ứng với tỷ lệ tro bã mía thay xi măng 2% [15] Nhóm tác giả Gopi cho kết độ nén đạt giá trị cao 576,4 kg/cm2 tương ứng với tỷ lệ thay tro bã mía xi măng 5% [13] Nguyên nhân khác kết nói nói thành phần tro bã mía có khác cho hàm lượng K2O lớn ảnh hưởng đến chất lượng bê tông, làm tăng giá trị độ nén Chính tỉ lệ SiO2/K2O 0,67 làm cho khả kết dính vật liệu tăng cao tăng độ nén cho bê tông Điều phù hợp với kết nghiên cứu Castaldelli [12] cho tỉ lệ SiO2/K2O 0,75 tối ưu để làm tăng khả kết dính độ nén bê tông 25 C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau tiến hành nghiên cứu cách nghiêm túc khoa học, rút số kết luận sau: - Nung bã mía thành tro với điều kiện nhiệt độ 750oC thời gian 3h - Xác đinh thành phần hóa học có tro bã mía phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (XRF) với hàm lượng K2O cao nhất, chiếm 36,18%, hàm lượng SiO2 24,4 %, hàm lượng CaO 14,98% So sánh thành phần hóa học tro bã mía với xi măng thấy chúng tương đồng Vì vậy, sử dụng tro bã mía để thay xi măng sản xuất bê tông - Sử dụng tro bã mía để thay phần xi măng sản xuất bê tông tạo mẫu bê tơng với tỉ lệ tro bã mía thay cho xi măng 0%; 2%; 4,5 %; 6,5%; 9%; 11,5%; 13,5% nhận thấy tỉ lệ thay đề làm tăng độ nén bê tông, với tỉ lệ tro bã mía thay xi măng 4,5% độ nén cao (740 kg/cm2) tăng 3,5 lần so với mẫu bê tông khơng sử dụng tro bã mía để thay Như vậy, tỉ lệ tối ưu để thay xi măng ứng dụng sản xuất bê tông Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu hạn hẹp, bên cạnh lần làm nghiên cứu khoa học nên kinh nghiệm cách tìm hiểu cách làm cịn chưa tốt nên chúng tơi cần phải có thêm thời gian để khắc phục thiếu sót trình thực để mang lại kết tốt Qua thực tế nghiên cứu, chúng tơi có số kiến nghị sau: Q trình từ bã mía nung thành tro bã mía cịn tiến hành theo lò nhỏ nên hiệu mang lại chưa cao Vì cần có quy trình nung bã mía khép kính máy móc, thiết bị phù hợp nhằm nâng cao suất, chất lượng tro bã mía, vừa bảo vệ mơi trường Tiếp tục nghiên cứu phối trộn chúng thêm số chất phụ gia khác làm giảm khả hấp thu nước chúng để tránh tình trạng mẫu bê tơng q khơ giảm độ bền nén kết dính độ hoạt tính chúng giảm 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Trần Phong Dũng (2003), Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X, NXB Đại học quốc gia TP HCM [2] Nguyễn Viết Hưng (2012), Giáo trình mía, NXB Nơng nghiệp [3] Hồng Văn Phong (2006), 20 chủng loại xi măng công nghệ sản xuất, NXB Khoa học kỹ thuật [4] Nguyễn Thị Thu Phương (2018), “Đặc tính tro bã mía sử dụng tro bã mía sản xuất gạch Ceramit”, Tạp chí Khoa học cơng nghệ, Đại học cơng nghiệp Hà Nội, số 45, trang 19-22 [5] Nguyễn Tấn Quý, Ngyễn Thiện Ruệ (2003), Giáo trình cơng nghệ bê tơng xi măng- lý thuyết bê tông xi măng, NXB Giáo dục [6] Huỳnh Quyền, Phan Đình Tuấn (2011), “Bước đầu nghiên cứu tổng hợp BioButanol từ bã mía”, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, T 14, S 3K [7] Phương Thanh Vũ, Võ Vĩnh Trà, Võ Thanh Lăm (2015), “Nghiên cứu ứng dụng bã mía chế tạo vật liệu Boicomposite”, Hội thảo KHCN trường đại học ký thuật lần thứ 46, trang 149 -160 [8] Nguyễn Công Thắng (2013), “Nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng siêu cao sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng silica fume tro bay sẵn có Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, số , trang 24-31 [9] Bùi Quang Vinh (1998), Phân tích quản lý hóa học mía đường, NXB Nơng nghiệp Tiếng anh [10] Abdolkarim Abbasi and Amin Zargar (2013), “Using bagasse ash in concrete as Pozzolan”, Middle-East Journal of Scientific Research, Vol 13(6), pp 716-719 [11] Almir Sales and Sofia Araújo Lima (2010), “Use of Brazilian sugarcane bagasse ash in concrete as sand replacement”, Waste management, Vol 30(6), pp.1114-1122 [12] Castaldelli, V N., et al (2016), “Study of the binary system fly ash/sugarcane bagasse ash (FA/SCBA) binders”, Fuel, Vol 174, pp 307-316 27 in SiO2/K2O alkali-activated [13] Gopi, T (2017), “EFFECT OF BAGAGSE AS CONCRETE USED AS PAR”, Technology, Vol 8(1), pp 821-825 [14] Lathamaheswari, R., Kalaiyarasan, V andMohankumar, G (2017), “Study on Bagasse Ash As Partial Replacement of Cement in Concrete”, International Journal of Engineering Research and Developmentv Vol 13, No 1, pp 01-06 [15] Otoko, G R (2014), “Use of Bagasse Ash as Partial Replacement of Cement in Concrete”, International Journal of Innovative Research and Development, Vol 3, pp 285-289 [16] Shafiq, N., Hussein, A A E., Nuruddin, M F., & Al Mattarneh, H (2016), “Effects of sugarcane bagasse ash on the properties of concrete”, In Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Engineering Sustainability, Vol 171, No 3, pp 123132 [17] Payá, J., et al (2002) "Sugar‐cane bagasse ash (SCBA): studies on its properties for reusing in concrete production" Journal of Chemical Technology & Biotechnology: International Research in Process, Environmental & Clean Technology, Vol 77(3), pp 321-325 28 ... tro bã mía với xi măng thấy chúng tương đồng Vì vậy, sử dụng tro bã mía để thay xi măng sản xuất bê tơng + Sử dụng tro bã mía để thay phần xi măng sản xuất bê tông tạo mẫu bê tông với tỉ lệ tro. .. tương đồng Vì vậy, sử dụng tro bã mía để thay xi măng sản xuất bê tông - Sử dụng tro bã mía để thay phần xi măng sản xuất bê tông tạo mẫu bê tơng với tỉ lệ tro bã mía thay cho xi măng 0%; 2%; 4,5... - Tro bã mía - Tỷ lệ thay xi măng tro bã mía bê tơng - Độ nén bê tông Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu điều kiện nung bã mía thành tro - Nghiên cứu thành phần tro bã mía - Ảnh hưởng tro bã mía