Xỉ thép EAF làm cốt liệu bê-tông nhựa (recycling EAF steel slags as fine aggregate for asphalt concrete)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI 2015 NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI 2015 NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẬN TẢI, THÁNG 5/2015 Kỷ yếu H HỘ ỘII N NG GH HỊỊ K KH HO OA AH HỌ ỌC CC CÔ ÔN NG GN NG GH HỆ ỆG GIIA AO OT TH HÔ ÔN NG GV VẬ ẬN NT TẢ ẢII 22001155 Hội đồng biên tập: MỤC LỤC PGS.TS Nguyễn Văn Thư PGS.TS Trần Cảnh Vinh PGS.TS Nguyễn Hữu Khương PGS.TS Lê Hữu Sơn GS.TSKH Bạch Vọng Hà Lời mở đầu ThS Huỳnh Thanh Hải, PGS TS Nguyễn Bá Hồng Tính tốn tối ưu nắp hầm dìm vượt sơng điều kiện Thành phố Hồ Chí Minh Th.S Nguyễn Duy Tuấn, TS Vũ Trường Vũ Tối ưu hóa dàn phẳng thuật tốn Particle Swarm Optimization TS Nguyễn Thành Đạt, ThS Đỗ Thanh Tùng Nghiên cứu công nghệ cọc đất ximăng (DSMC) phương pháp thí nghiệm xác định tính chất học DSMC Nguyễn Khánh Sơn, Trương Ngọc Thạnh, Võ Đại Tú Xỉ thép EAF làm cốt liệu bê-tông nhựa (recycling EAF steel slags as fine aggregate for asphalt concrete) Vương Xuân Cần Ảnh hưởng tổn thất thời gian đến tiêu hao nhiên liệu nút giao thơng có đèn điều khiển Tri-Huynh Ngoc Nguyen, Khanh-Son Nguyen Use of bio-active bacillus subtilis bacteria to form selfhealing concrete Vương Xuân Cần, Vũ Trọng Thuật Phân tích, lựa chọn cơng nghệ phát xe hành lang xe buýt nhanh Võ Văn Kiệt – Mai Chí Thọ TS Nguyen Hoang Hai A dangerous action for the inland waterway of Viet Nam PGS.TSKH Trần Đức Chính PGS.TSKH Đặng Hữu Phú 12 PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng PGS.TS Đồng Văn Hướng 18 PGS.TS Vũ Ngọc Bích PGS.TS Phan Văn Quân PGS.TS Nguyễn Phùng Hưng TS Nguyễn Xuân Phương TS Nguyễn Quốc Hiển TS Vũ Hồng Nghiệp TS Nguyễn Văn Khoảng TS Trần quang Phú 23 29 33 38 TS Lê Văn Vang TS Ngô Duy Nam 42 TS Võ Công Phương TS Võ Nguyên Sơn 45 TS Tô Bá Lâm TS Trần Văn Trung 51 TS Vũ Trường Vũ TS Nguyễn Thành Đạt TS Vũ Thị Lan Anh 56 TS Vũ Ngọc Lanh TS Phạm Thị Anh ThS Nguyễn Thúy Hồng Vân ThS Huỳnh Văn Tùng 61 PGS.TS Lê Văn Bách Nghiên cứu sử dụng vật liệu lưới sợi thủy tinh lưới sợi cacbon để hạn chế vệt hằn bánh xe cho mặt đường bê tông nhựa TS Lê Bá Khánh, KS Nguyễn Duy Luân, KS Hồ Khắc Canh Tân Phân tích tập trung ứng suất kết cấu thép vùng lỗ gỉ hình chỏm cầu TS Vũ Hồng Nghiệp, KS Lê Mỹ Chí Thuận Phân tích số yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nén nở hông cọc xi măng đất cơng trình đường liên cảng Cái Mép Thị Vải dự án thành phần số 07: km15+561.31 – km17+271.13 TS Trịnh Văn Chính Dự báo nhu cầu vận tải khách liên tỉnh - thành phố Kỷ yếu H HỘ ỘII N NG GH HỊỊ K KH HO OA AH HỌ ỌC CC CÔ ÔN NG GN NG GH HỆ ỆG GIIA AO OT TH HÔ ÔN NG GV VẬ ẬN NT TẢ ẢII 22001155 65 72 76 84 88 Tran Thien Luu, Tran Thien Nhan Fatigue life assessment of road pavement layers made of hot mixed asphalt 12.5 in Vietnam TS Nguyễn Thị Bích Hằng Nghiên cứu tích hợp phương thức vận tải tổ chức giao thông cho bến xe Miền Đông TS Đặng Đăng Tùng Phương pháp đánh giá cầu dầm thép chịu thời tiết Minh Chau PHAM, Van Chinh TRINH, Phuc Hai HOANG The Organization and managemet into the underground infrastructure system in an phu new urban – Ho Chi Minh City KS Nguyễn Ngọc Lượng, TS Nguyễn Tiến Thủy, TS Đặng Vũ Hiệp, TS.Phùng Mạnh Tiến Ảnh hưởng việc đứt dây treo đến ứng xử động lực học cầu Bình Lợi 118 TS Nguyễn Danh Thắng, TS Hồ Thu Hiền Ảnh hưởng hư hỏng cáp treo đến dao động cầu dây võng nhịp lớn tác dụng gió TS Nguyễn Văn Long, Học viên Huỳnh Kim Toàn, GS.TSKH Podolsky Vl.P Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính độ bền mỏi mặt đường bề tơng nhựa gia cường lưới địa kỹ thuật Lê Quang Bình, Nguyễn Viết Hải, Cao Tiến Dũng Phát triển đường sắt nhẹ - LRT giao thông công cộng Đồng Nai Thành phố Hồ Chí Minh ThS Hồ Thị Hoàng Nhi Quy hoạch quản lý bãi đậu xe gắn liền quy hoạch phát triển giao thông công cộng quy hoạch đô thị Nguyen Tien Thuy The determination of local buckling stress of pultruded frp shapes 128 Ks Trần Văn Tuân, Ks Võ Thành Phương, Ks Đỗ Văn Toản Hiệu kinh tế xã hội xây dựng xe buýt nhanh Tp.HCM 133 A review of SMA and potential application in Vietnam 95 102 107 112 139 144 152 159 163 168 Nguyễn Kim Son, Nguyễn Tien Thuy Nguyễn Lan Hương, Lương Công Nhớ, Kanit Wattanavichien Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính kỹ thuật phát thải động Diesel sử dụng Dmethyl Ether (DME) Lê Anh Tuấn, Nguyễn Thế Lương,… Hiệu xúc tác NI0,5-CU0,5/-AL2O3 phản ứng nhiệt hóa xăng-cồn với nước để sản xuất hyđrô ứng dụng động xăng TS TRẦN NGỌC TÚ Đặc điểm xác định kích thước chủ yếu tàu container cỡ nhỏ giai đoạn thiết kế ban đầu Phạm Hữu Tuyến, Lê Văn Lương Một phương pháp xác định hệ số phát thải từ xe máy điều kiện vận hành thực tế PGS.TSKH Đỗ Đức Lưu, ThS.NCS Hoàng Văn Sĩ Nghiên cứu giảm dao động xoắn nguy hiểm cho hệ động lực Diesel – máy công tác tàu thủy Lê Đăng Đông, Phạm Minh Tuấn, Trần Anh Trung, Lê Anh Tuấn Đánh giá hiệu sử dụng Hydro cho động xăng lắp xe máy Kỷ yếu H HỘ ỘII N NG GH HỊỊ K KH HO OA AH HỌ ỌC CC CÔ ÔN NG GN NG GH HỆ ỆG GIIA AO OT TH HÔ ÔN NG GV VẬ ẬN NT TẢ ẢII 22001155 173 Hoàng Anh Tuấn, Lương Công Nhớ, Lê Anh Tuấn Nghiên cứu sử dụng dầu sinh học gốc (Bio-Ooil) động Diesel lai máy phát điện 179 202 Trần Anh Trung, Nguyễn Duy Tiến, Nguyễn Thế Trực, Phạm Hữu Tuyến Nghiên cứu điều khiển phụ cho động xe máy sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăngEthanol TS Nguyễn Ngọc Hải Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo nồi tận dụng nhiệt khí xả kiểu Moduyn nhằm nâng cao hiệu suất an toàn khai thác Minh-Man Pham, Vinh Nguyen Duy Modeling of the influence of temperature and humidity on membrane water contents of pem fuel cells with 4-serpentine flow Nguyễn Duy Tiến, Phạm Hữu Tuyến, Phạm Minh Tuấn Nghiên cứu ảnh hưởng xăng sinh học E50 E85 tới tính kỹ thuật phát thải xe máy phun xăng điện tử ThS Đặng Tuấn Khanh, TS Nguyễn Văn Liêm Ứng dụng thiết bị FACTS nâng cao ổn định hệ thống điện 212 Julius G Garcia, Connie C Aunario Implementation of the departmental and periodical examination analyzer system 219 Lê Quang Hiếu, Nguyễn Thị Lưỡng, Lý Trịnh Trường Sơn Khảo sát nghịch lưu ba pha Cascade bảy bậc hòa lưới 227 Hai Nguyen-Thanh; Cuong Vo-Viet; Truc Pham-Đinh; Luan Nguyen The Improving stability for independent power control of wind-turbine dfig using 3level hysteresis and PI-fuzzy controller Van Huy NGUYEN, Nguyen HUYNH TUONG, Hua Phung NGUYEN, Ba Lam TO A genetic algorithm for solving single-machine scheduling problem with splitable jobs and availability constraints Trần Thị Bích Ngọc Tổng quan nanoanten quang học nanoanten kim loại: đặc tính, phân loại ứng dụng Phạm Thúy Oanh Đảm bảo chất lượng dịch vụ IPTV sử dụng LLQ kết hợp với kỹ thuật rớt gói 186 192 196 237 245 257 264 270 275 286 290 296 Nguyen Minh Huy, Le Minh Phuong, Ho Thanh Phuong Designing fuzzy maximum power point tracking (MPPT) charger for solar led street light ThS Trần Văn Thọ, PGS.TS Trần Cảnh Vinh, TS Võ Công Phương Tối ưu công suất phát ước lượng góc tới doa Mimo radar dùng khơng gian búp sóng phát Nguyễn Thanh Quỳnh, Đặng Xuân Kiên, Nguyễn Xuân Phương Thiết kế hệ thống lái tự động tàu thủy sử dụng điều khiển Nơron – mờ dựa phương pháp Takagi – Sugeno ảnh hưởng môi trường Nguyễn Hữu Chân Thành Thiết kế mạch chỉnh lưu pha có điều khiển hiệu suất cao sử dụng IGBT Đỗ Việt Dũng, Đặng Xuân Kiên Phân tích tính ổn định hệ bóng dựa phương pháp điều khiển PID-thích nghi Phạm Minh Hẹn, Đặng Xuân Kiên Thiết kế hệ thống giữ thăng cho tời kéo dựa kỹ thuật điều khiển Fuzzy_Pid ảnh hưởng nhiễu sóng biển Kỷ yếu H HỘ ỘII N NG GH HỊỊ K KH HO OA AH HỌ ỌC CC CÔ ÔN NG GN NG GH HỆ ỆG GIIA AO OT TH HÔ ÔN NG GV VẬ ẬN NT TẢ ẢII 22001155 304 310 TS Nguyễn Xuân Phương Sử dụng ngun lí cực tiểu để tìm trình điều khiển tối ưu cho tàu biển chạy luồng hẹp Võ Hồng Hải, Nguyễn Phùng Hưng, Nguyễn Duy Anh Bộ điều khiển PID Nơ-ron dùng cho máy lái tự động tàu thủy 320 NCS.Nguyễn Thái Dương, PGS.TS.Nguyễn Cảnh Sơn, PGS.TS.Trần Xuân Việt Cơ sở khoa học thiết lập hệ thống thơng tin cứu nạn an tồn hàng hải toàn cầu Việt Nam ThS Phan Minh Thụ, ThS Phạm Thị Phương Thảo, TS Phạm Thị Anh Xói lở kênh rạch Trà Vinh: trạng, nguyên nhân giải pháp khắc phục 325 TS Lê Phúc Hòa, TS Hồ Thị Thu Hòa Nâng cao chất lượng nguồn nhân lực Logistics Việt nam để hội nhập quốc tế 329 Nguyễn Thị Thanh Hoa, Đặng Kim An, Đặng Viết Hùng Đề xuất mơ hình liên kết sản xuất tiêu thụ rau an tồn hướng tới nơng nghiệp sinh thái Thành phố Hồ Chí Minh ThS Nguyễn Thế Anh Biện chứng thực tiễn lý luận với việc rèn luyện kỹ sống cho sinh viên 314 336 392 TS Vũ Ngọc Lanh Những quy luật phép biện chứng vật với việc hình thành kỹ sống cho sinh viên Ths Đào Văn Minh Vận dụng tư tưởng Hồ Chí Minh chống bệnh kinh nghiệm bệnh giáo điều vào hoạt động dạy học tập mơn Lý luận trị Ths Lê Văn Hợp Nâng cao hiểu biết pháp luật quyền sở hữu trí tuệ cho sinh viên Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Ngơ Thị Thu Hồi Con đường cứu nước nguyễn tất thành: từ thực tiễn Sài Gòn đến phong trào vơ sản hóa Ths Nguyễn Minh Tuấn Vận dụng lý luận tư tài vào trình nhận thức nguy từ luận điểm tự hóa tài ThS Huỳnh Văn Tùng Chỉnh hóa đánh giá sai số toán nhiệt chiều ngược thời gian liên kết với toán tử Sturm – Liouville TS Nguyễn Hải Quang Các yếu tố ảnh hưởng đến hài lòng sinh viên chất lượng đào tạo học phần kinh tế - thương mại hàng không Nguyen Thanh Huy Using e-learning system in assisting self-studying Toeic process of non-major English students TS Trần Kim Thanh Một số suy nghĩ giảng dạy toán học toán trường đại học 398 Ths Nguyễn Thị Tuyết Nga Ứng dụng phương pháp tình vào mơn học Pháp luật đại cương 340 345 350 353 360 367 376 387 LỜI MỞ ĐẦU Nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ được xác định là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Hoạt động khoa học cơng nghệ đóng góp tích cực và hiệu vào nghiệp phát triển Nhà trường, quá trình phát triển kinh tế - xã hội các tỉnh, thành phố khu vực phía Nam, đặc biệt lĩnh vực giao thông vận tải Nhận rõ sứ mệnh quan trọng này, nhân ngày Khoa học và Công nghệ Việt Nam (18/5/2015); kỷ niệm 27 năm thành lập Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh (18/5/1988 – 18/5/2015), Nhà trường tổ chức Hội nghị khoa học công nghệ giao thông vận tải 2015” tuần lễ từ 11/5/2015 – 16/5/2015 Trong quá trình chuẩn bị Hội nghị, nhận được tham gia tích cực các nhà khoa học, nhà quản lý, nghiên cứu viên, giảng viên các trường đại học, viện nghiên cứu, các tổ chức và ngoài nước Các bài viết tài liệu làm sáng tỏ nhiều vấn đề đào tạo nguồn nhân lực, khoa học công nghệ và quản trị lĩnh vực giao thông vận tải Những đề tài nghiên cứu này và được ứng dụng, góp phần tích cực phục vụ công tác đào tạo và phát triển ngành giao thông vận tải Ban tổ chức Hội nghị hân hạnh giới thiệu đến bạn đọc Kỷ yếu “Hội nghị khoa học công nghệ giao thông vận tải 2015” Chúng xin trân trọng cảm ơn các tổ chức và cá nhân đồng hành Trường Đại học Giao thơng vận tải Thành phố Hồ Chí Minh công tác nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ năm qua Cảm ơn các tác giả nhiệt tình biên soạn, gửi các bài báo có chất lượng cao tới Hội nghị, đặc biệt là các giáo sư ở các trường đại học nước ngoài cung cấp nhiều nghiên cứu và tham gia thuyết trình Hội nghị Vì nhiều lý khách quan và chủ quan, Kỷ yếu không thể tránh khỏi khiếm khuyết Ban tổ chức mong nhận được ý kiến đóng góp từ bạn đọc BAN TỞ CHỨC TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Kỷ yếu Hội nghị khoa học công nghệ Giao thông vận tải 2015 Chịu trách nhiệm xuất bản: LÊ TỬ GIANG Chịu trách nhiệm nội dung: TRẦN CẢNH VINH Biên tập: Hồ Hải Vinh Ngơ Thùy Dung Đồn Trung Việt Võ Nguyên Sơn Nguyễn Văn Long Trình bày bìa: Vũ Ngọc Bích Trình bày: Hồ Hải Vinh NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẬN TẢI In 300 cuốn, khổ 20,5x29,5 cm xưởng in Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Số đăng ký kế hoạch xuất bản: 843-2015/CXBIPH/12-32/GTVT Giấy phép xuất số: 10/QĐ/CNGTVT ngày 05 tháng năm 2015 Mã số ISBN: 978-604-76-0594-1 In xong nộp lưu chiểu Quý II năm 2015 HỘI NGHỊ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI 2015 23 XỈ THÉP EAF LÀM CỐT LIỆU BÊ-TÔNG NHỰA RECYCLING EAF STEEL SLAGS AS FINE AGGREGATE FOR ASPHALT CONCRETE Nguyễn Khánh Sơn1*, Trương Ngọc Thạnh1, Võ Đại Tú2 Khoa Công nghệ Vật liệu – Đại học Bách Khoa Tp HCM, Công ty Cổ phần Đầu tư – Xây dựng BMT *Liên hệ tác giả: ksnguyen@hcmut.edu.vn Tóm tắt: Trong khuôn khổ bài viết, cấp phối hỗn hợp bê-tông nhựa chặt hạt trung thiết kế sử dụng cốt liệu xỉ thép thay thế đá dăm 1:1 theo thể tích Kết quả khảo sát chỉ tiêu tích chất mẫu bê-tông nhựa xỉ thép và mẫu đối chứng so sánh yêu cầu tiêu chuẩn 22TCN62–84, TCVN 8860-2011 Mẫu bê-tông nhựa đặc cốt liệu xỉ thép cho thấy đặc điểm tỉ trọng tăng, độ rỗng dư tăng, độ dẻo Marshall 1h, 15h giảm, độ ổn định Marshall 1h, 15h tăng so với mẫu đối chứng sử dụng cốt liệu đá dăm Qua đó cho phép kết luận về khả ứng dụng xỉ thép thay thế toàn hoặc phần cốt liệu đá dăm thiết kế cấp phối bê-tông nhựa làm đường hoặc vỉa hè giao thơng Từ khóa: bê-tơng nhựa, xỉ thép, cốt liệu, phương pháp Marshall Abstract: In this study, we investigated the use of steel slag as fine aggregate for asphalt concrete Slag aggregate replaces common calcite aggregate 1:1 by volume Obtained results of physio-mechanical properties of asphalt concrete sample conform to the requirement of 22TCN62–84, TCVN 8819-2011 To compare with reference sample, asphalt concrete samples using steel slag aggregate show higher relative porosity, lower Marshall viscosity at 1h, 15h, higher Marshall resistance at 1h, 15h These preliminary results permit us use steel slag as appropriate aggregate for asphalt concrete in practical application such as: road, pavement Keywords: asphalt concrete, steel slag, aggregate, Marshall method Chất thải rắn xỉ thép dùng xây dựng Theo công bố của Hiệp hội thép Việt Nam (VSA), năm 2014 các nhà máy thép nước đã sản xuất 12 triệu tấn thép thành phẩm tăng 16,15% so với năm 2013, phục vụ tiêu thụ nước xuất khẩu Ở khu vực phía Nam, Bà Rịa–Vũng Tàu hiện được xem trung tâm công nghiệp luyện kim, nơi cung ứng cho thị trường 3,75 triệu tấn phôi thép/năm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế hạ tầng của vùng trọng điểm kinh tế phía Nam Tuy nhiên những thành đạt được những hệ lụy của việc phát triển ồ ạt công nghiệp luyên kim nơi đặt vấn đề nóng về ô nhiễm môi trường liên quan đến xỉ thải, bụi Theo đó, xỉ thép phế thải quà trình luyện kim loại bỏ các tạp chất có hại cho phôi thép thành phẩm từ các nguyên liệu ban đầu gang hoặc sắt vụn lò nấu luyện Ước tính khối lượng xỉ thải chiếm khoảng 15% lượng phôi thép thành phẩm quá trình sản xuất Như vậy riêng địa bàn tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu tập trung 16 nhà máy thép hoạt động, khối lượng xỉ thải hàng năm vào khoảng 550 ngàn tấn Tìm cách xử lý hợp lý nguồn chất thải rắn xỉ thép nhu cầu cấp thiết về môi trường kinh tế Cách thức hiện chôn lấp, đổ đống bãi (chiếm 95%) một sự lãng phí rất lớn gây nhiều nguy ô nhiễm không khí (bụi), nước ngầm (nước mưa chảy tràn qua bãi xỉ) làm nguội Giải pháp tái chế xỉ thép làm vật liệu xây dựng, giao thông từ một số đặc điểm thành phần cơ-lý-hóa độ cứng lớn, khối lượng riêng lớn, hút nước ít, thành phần chứa oxit sắt, vôi tính thủy lực ít nhiều nhờ các khoáng calcium silicate hình thành ở nhiệt độ lò nấu [1] Một số điển hình sử dụng thành công xỉ thép tại Hoa Kỳ năm 2006 (theo thống kê của USGS 10-15 triệu tấn xỉ thải) khoảng 51% cho xây dựng cầu đường, 18% chôn lấp, 12% cho bê-tông asphalt, 7% cho chế tạo clinker, 12% cho các ứng dụng khác Tại Châu Âu vấn đề xử lý sử dụng tái chế xỉ thép được qui định rất nghiêm ngặt, 24 PHÂN KỸ THUẬT XÂY DỰNG theo thống kê năm 2004 đã tái sử dụng 15 triệu tấn xỉ gồm 45% cho xây dựng cầu đường, 17% tạm thời chôn lấp, 14% tái chế, 3% cho phân bón, 1% cho sản xuất xi măng, 6% ứng dụng khác Như vậy, theo kinh nghiệm các nước phát triển bằng cách xử lý xỉ thép nhằm làm cốt liệu bê-tông ximăng, bê-tông nhựa nền hạ [2] có thể cho phép giải quyết được vấn đề tái chế qui mô lớn lượng chất thải rắn Trong bối cảnh nước ta hiện nay, việc đầu tư xây dựng sở hạ tầng cần đồng thời đảm bảo yếu tố kinh tế, môi trường cho mục tiêu phát triển bền vững Nguyên liệu và thí nghiệm cốt liệu xỉ thép bê-tông nhựa Bê-tông nhựa sản phẩm composite từ các thành phần cốt liệu đá, cát, bột khoáng nền nhựa bitume kết dính Cấp phối các thành phần được thiết kế hợp lý, có hoặc không xử lý gia nhiệt để nhào trộn gia công tạo hình được thành khối vật liệu bêtông đồng nhất có khả chịu lực [3] Trong khuôn khổ nghiên cứu thử nghiệm bê-tông nhựa sử dụng cốt liệu xỉ thép này, các nguyên liệu sau được chuẩn bị để sử dụng chung cho các cấp phối: - Đá dăm nguồn gốc từ mỏ Hóa An được nhập về từ trạm sản xuất bê-tông nhựa BMTBình Dương Đá đáp ứng các yêu cầu của TCVN 7572:2006 [4] được dùng để chế tạo bê-tông nhựa nóng thương phẩm - Cát sông Đồng Nai, được nhập về từ trạm bê-tông Lê Phan – Nhơn Trạch thành phần sử dụng làm cốt liệu mịn Cốt liệu cát đáp ứng các yêu cầu của TCVN 7572:2006 [4] được chúng sàng phân loại xác định môđun độ lớn đạt 2,4 - Bột khoáng (bột đá vôi) có nguồn gốc nhập từ trạm trộn bê-tông nhựa BMT-Bình Dương Thí nghiệm bột khoáng cho thấy đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn 22TCN 58 – 84, tơi mịn không vón cục cỡ hạt chủ yếu sàng 0,15mm (92,5%) - Nhựa đường loại 60/70 của công ty Puma Energy VN được thí nghiệm kiểm tra đạt các chỉ tiêu độ lún kim, nhiệt hóa mềm, độ bám dính theo 22TCN 279-1 [5] - Chất thải rắn xỉ thép được chúng nhập về từ bãi thải xỉ nhà máy thép Đồng Tiến-KCN Mỹ Xuân Xỉ thải ban đầu ở dạng cục lớn 15-20cm, được gia công qua máy đập hàm sau đó được trải qua chu trình tưới nước/phơi khô để ổn định thể tích vòng tháng Sau đó xỉ được cho qua hệ thống sàng tương tự đá để phân loại các cỡ hạt Hình Cốt liệu đá dăm phân theo cỡ hạt Hình Cốt liệu xỉ thép Đồng Tiến gia công đập, sàng phân loại cỡ hạt tương ứng với đá Với mục tiêu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xỉ thép thay thế cốt liệu đá dăm cấp phối bê-tông nhựa, chúng tiến hành so sánh hai loại cốt liệu theo các chỉ tiêu yêu cầu của tiêu chuẩn Bảng trình bày so sánh kết đo hai trường hợp cốt liệu Hình mô tả kêt thí nghiệm cho phép xác định độ bám dính nhựa của cốt liệu xỉ, chỉ tiêu quan trọng tạo liên kết composite bê-tông nhựa [6] Bảng So sánh kết quả chỉ tiêu kỹ thuật cốt liệu xỉ thép với đá dăm Chỉ tiêu Đơn vị Khối lượng riêng, ρa Khối lượng thể tích, ρvk Khối lượng thể tích bão hòa, ρvbh Độ hút nước W Khối lượng thể tích xốp, ρx Độ hổng, Vw Hàm lượng bùn, bụi sét, Sc Hàm lượng hạt thoi dẹt g/cm3 g/cm3 g/cm3 % g/cm3 % % % Kết cốt liệu Đá Xỉ thép dăm Đồng Tiến 2,69 3,40 2,65 3,22 2,67 3,27 0,50 1,64 1,42 1,59 50 56,17 0,69 0,50 6,1 2,40 Đánh giá Đạt (≤ 2) Đạt (≤ 15) Phương pháp thử TCVN 7572 – 4:2006 TCVN 7572-6:2006 TCVN 7572-8:2006 TCVN 7275–13:2006 HỘI NGHỊ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI 2015 Độ nén dập xilanh Nd Hao mòn Los Angeles Hm Dính bám nhựa % % Cấp 8,06 19,3 Hình Đo độ dính bám nhựa (nhúng xỉ vào nhựa, để nguội 15 phút và ngâm nước sôi phút) Kết cho thấy hai trường hợp cốt liệu đều đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật làm cốt liệu bê-tông nhựa nóng theo TCVN 8819 – 2011, cụ thể: - Khối lượng riêng, khối lượng thể tích ở trạng thái khô bão hòa của xỉ Đồng Tiến đều lớn của đá dăm khoảng 1,25 lần, nguyên nhân cốt liệu xỉ có thành phần kim loại nặng oxít sắt, magiê, nhôm sắt rất cao Sự khác biệt cần lưu ý thiết kế cấp phối thành phần hai loại cốt liệu - Độ hút nước của xỉ lớn của đá dăm vì xỉ sản phẩm nhân tạo làm nguội từ dòng oxít chảy lỏng từ lò hồ quang điện nên có thể dễ dàng quan sát thấy các lỗ rỗng nhỏ bề mặt hạt Với độ hút nước lớn, xỉ thép có thể bị mất ổn định thể tích đặc điểm phản ứng với nước khả hút nhựa lỏng Điều lí giải việc cần thiết phải ổn định thể tích xỉ trước sử dụng làm cốt liệu 11,67 23,42 Đạt (≤ 14) Đạt (≤28) Đạt (cấp trở lên) 25 TCVN 7275-11:2006 TCVN 7572–12:2006 TCVN 7504:2005 - Độ nén dập xi lanh độ hao mòn Los Angeles của xỉ thấp đá mức chênh lệch khơng lớn, hồn tồn đáp ứng u cầu tiêu chuẩn - Độ dính bám nhựa 60/70 Puma Energy VN của xỉ dễ dàng đá dăm, nhựa dính bám 95% bề mặt hạt xỉ thép ít nhiều thâm nhập vào các lỗ rỗng hở bề mặt Theo cấp độ bám dính thì hai trường hợp nhựa dính bám lên cốt liệu đều tương đương cấp độ 3 Cấp phối chế tạo bê-tông nhựa và thí nghiệm các chỉ tiêu mẫu đúc Mashall % Tích lũy Cận Cận dưới Cỡ sàng (mm) Hình Biểu đồ cấp phối thành phân bê-tông nhựa Bảng Cấp phối thành phần hỗn hợp bê-tông nhựa chặtt cỡ hạt trung thiết kế theo phương pháp Marshall Thành phần 25/19 mm 19/12,5 mm 12,5/9,5 mm 9,5/4,75 mm 4,75/2,36 mm 2,36/1,18 mm 1,18/0,6 mm 0,6/0,3 mm 0,3/0,15 mm 0,15/0,075 mm Cát Bột khoáng Nhựa Tổng Đá dăm (mẫu đối chứng) % Khối Khối lượng lượng (g) 4,70 47 15,70 157 9,90 99 18,50 185 12,80 128 8,40 84 2,80 28 0,09 0,9 2,2 22 0,37 3,7 12,60 126 6,70 67 5,15 51,5 100 1000 Thể tích (cm3) 17,74 59,25 37,36 69,81 48,30 31,70 10,57 0,34 8,30 1,40 53,62 24,90 49,90 413,17 Xỉ thép Đồng Tiến Khối % Khối lượng (g) lượng 57,11 4,92 190,77 16,43 120,29 10,36 224,79 19,36 155,53 13,39 102,07 8,79 34,02 2,93 1,09 0,09 26,73 2,30 4,50 0,39 126 10,85 67 5,77 51,5 4,43 1161,4 100 26 PHÂN KỸ THUẬT XÂY DỰNG Với thành phần cốt liệu đá dăm xỉ thép chuẩn bị ở trên, chúng thiết kế bê-tông nhựa chặt cấp phối hạt trung (≤19 mm) theo phương pháp Marshall Qui trình thiết kế cấp phối tạo mẫu dựa theo hướng dẫn của tiêu chuẩn TCVN 8820–2011 [7] Hình biểu diễn kết đường cong tích lũy thành phần cốt liệu giới hạn bởi cận theo tiêu chuẩn qui định Hàm lượng nhựa tối ưu dự đoán theo khối lượng cốt liệu đá dăm của mẫu đối chứng giao động khoảng 4,85 % ÷ 5,25% khới lượng Tiến hành thử nghiệm đúc mẫu đối chứng với đá dăm đồng thời kể đến đặc điểm hút nhựa bề mặt có nhiều rỗng hở của xỉ thép Đồng Tiến, chúng lựa chọn hàm lượng nhựa phù hợp 5,15 % cho các thí nghiệm đúc mẫu tiếp theo với đá dăm xỉ để so sánh Tiến hành hiệu chỉnh thành phần cốt liệu theo hàm lượng nhựa sử dụng, bảng trình bày kết thành phần cấp phối mẫu đối chứng bê-tông nhựa cột liệu đá dăm Trong trường hợp thay thế đá dăm bằng xỉ thép, chúng sẽ lần lượt sử dụng thành phần xỉ theo cỡ hạt tương ứng tương đương 1:1 về thể tích Bảng trình bày kết tính toán thành phần cấp phối bê-tông nhựa cho mẫu đá dăm đối chứng (tổng khối lượng 1000g) mẫu đá xỉ thay thế Theo thành phần cấp phối thiết kế tiến hành đúc mẫu bê-tông nhựa nóng theo phương pháp Marshall 22TCN62–84 [8], TCVN 8860-2011 [9], tại phòng thí nghiệm trạm bê-tông BMT-Bình Dương (hình 5) Nhiệt độ hỗn hợp nhựa cốt liệu được kiểm tra thường xuyên bằng nhiệt kế 150-1600C Hỗn hợp đồng nhất được đổ khuôn trụ =101,6mm giã 75 chày lần lượt cho mỗi mặt Sau đầm mẫu, để nguội đến nhiệt độ phòng, dùng dụng cụ tháo mẫu để đẩy mẫu khỏi khuôn, đặt mẫu bề mặt phẳng có giấy lót đảm bảo mẫu ổn định trước thử nghiệm các tích chất lý của bê-tơng Hình Đúc mẫu bê-tông nhựa nóng theo phương pháp Marshall Kết quả và nhận xét Các thí nghiệm xác định chỉ tiêu kỹ thuật của mẫu bê-tông nhựa bao gồm: - Đo cường độ chịu nén theo 22TCN6284, - Đo hệ số ổn định nước hệ số ổn định nhiệt theo 22TCN62-84, - Đo độ bền chịu nước bão hòa nước lâu theo 22TCN62-84, - Đo độ bền độ dẻo Marshall 1h theo 22TCN62-84 - Đo độ ổn định còn lại sau 24 giờ 15 ngày của theo TCVN8860-12:2011 - Đo tỷ trọng khối khối lượng thể tích theo TCVN 8860-5:2011 - Đo độ rỗng dư theo TCVN 88609:2011 - Đo độ rỗng cốt liệu theo TCVN 886010:2011 - Đo độ rỗng lấp đầy nhựa - Đo tỷ trọng khối, tỷ trọng biểu kiến của hỗn hợp cốt liệu Với mẫu đối chứng mẫu bê-tông nhựa cốt liệu xỉ Đồng Tiến, chúng đều tiến hành khảo sát tổ mẫu cho các trạng thái sau giờ, 24 giờ ngâm nước nóng 600C tương tự cho các trạng thái giờ, 24 giờ với mẫu trước đó đã qua ngâm nước liên tục 15 ngày nhằm khảo sát độ ổn định của cốt liệu xỉ thép Kết trung bình các tổ mẫu được tóm tắt bảng Bảng So sánh chỉ tiêu tính chất mẫu bê-tông nhựa đối chứng và mẫu sử dụng cốt liệu xỉ thép Chỉ tiêu Tỷ trọng khối của hỗn hợp cốt liệu Gse, g/cm3 Tỷ trọng lớn nhất Gmm, g/cm3 Độ rỗng dư Va, %: Độ rỗng cốt liệu VMA, % Đá dăm (mẫu đối chứng) 2,670 2,468 1,363 13,521 Xỉ thép Đồng Tiến 3,209 2,894 9,018 22,174 Yêu cầu TCVN 3÷6 ≥ 13 HỘI NGHỊ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI 2015 Chỉ tiêu Đợ dẻo Marshall, mm: Đo ở 1h, 600C Đo ở 24h, 600C Đo ở 1h, 600C sau ngâm nước 15 ngày Đo ở 24h, 600C sau ngâm nước 15 ngày Độ ổn định Marshall, kN: Đo ở 1h, 600C Đo ở 24h, 600C Độ ổn định còn lại, % Đo ở 1h, 600C sau ngâm nước 15 ngày Đo ở 24h, 600C sau ngâm nước 15 ngày Độ ổn định còn lại sau ngâm nước 15 ngày, % Trương nở thể tích, sau ngâm nước 15 ngày, % Có thể nhận thấy các kết thí nghiệm bê-tông nhựa mẫu đối chứng mẫu cốt liệu xỉ thép đều đáp ứng các yêu cầu quy định của tiêu ch̉n Mặt cắt ¼ mẫu bê-tơng chế tạo (hình 5) cho thấy sự xếp chặt hạt lớn – hạt nhỏ của hai trường hợp, hàm lượng nhựa 5,15% sử dụng có thể xem phù hợp để bao quanh các cớt liệu Hình Mặt cắt 1/4 mẫu bê-tông nhựa nóng: mẫu đối chứng (trái) và mẫu cốt liệu xỉ thép (phải) Kết tỷ trọng khối các nhóm mẫu cho thấy xu hướng tăng dần thay thế đá bằng xỉ thép Điều hoàn toàn phù hợp với kết khối lượng riêng, khối lượng thể tích của xỉ thép đều cao đá dăm ở Kết độ rỗng dư độ rỗng cốt liệu đều cho thấy xu hướng tăng lên rõ rệt dùng cốt liệu xỉ thép thay thê đá dăm Trong đó chỉ tiêu độ rỗng dư của mẫu bê-tông nhựa cốt liệu xỉ thép không đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn (3-6%) Điều có thể lí giải từ chất cấu tạo bề mặt cốt liệu xỉ thép có nhiều lỗ xốp hở, tính ma sát giữa các bề mặt hạt xỉ cao ảnh hưởng quá trình đầm chặt Điều cho thấy cùng hàm lượng nhựa sử dụng có thể gây khó tạo hình với trường hợp bê-tông nhựa cốt liệu xỉ thép Đá dăm (mẫu đối chứng) Xỉ thép Đồng Tiến 4,060 3,890 - 3,366 3,850 3,460 3,500 14,708 12,721 90,360 - 19,204 17,400 87,366 20,296 18,510 91,200 0,169 27 Yêu cầu TCVN 2÷4 ≥8 ≥ 75 ≥ 75 ≤1,5 Kết độ dẻo Marshall (hay tính dễ tạo hình) cho thấy độ dẻo của bê-tông nhựa xỉ thép thấp so mẫu đối chứng, hai trường hợp đều đáp ững yêu cầu của tiêu chuẩn Rõ ràng nhựa bị hút một phần vào lỗ rỗng hở giải thích đã làm giảm khả bao bọc tồn bợ các hạt cớt liệu xỉ Tuy nhiên so sánh độ dẻo giờ, 24 giờ sau trải qua quá trình ngâm nước liên tục 15 ngày đêm cho thấy ít thay đổi Điều chứng tỏ độ dẻo mẫu bê-tông cốt liệu xỉ thép ổn định ít chịu ảnh hưởng tác động của nước nhiệt độ Khả làm việc môi trường nóng ẩm của bê-tông nhựa xỉ thép tương đối tốt Kết độ bền Marshall của mẫu bêtông nhựa đối chứng mẫu sử dụng cốt liệu xỉ thép đều khá cao so với qui định (>8), đáp ứng tốt tiêu chuẩn ngành quy định [10] Mẫu bê-tông nhựa cốt liệu xỉ thép có độ bền đều cao khoảng 5kN so với mẫu đối chứng ở hai thời điểm giờ 24 giờ chịu gia nhiệt Đây kết rất đáng lưu ý xem xét thay thế xỉ thép cho đá dăm làm cốt liệu Ngồi kết đo đợ bền ít thay đổi để mẫu ngâm nước liên tục 15 ngày đêm tượng tự kết độ dẻo Đổ ổn định còn lại ở dài ngày còn đạt cao mẫu ngày kết dự kiến, nhiên chênh lệch không lớn khoảng 3% Nguyên nhân có thể đặc điểm liên kết của đá xỉ nhựa Mẫu bê-tông nhựa cốt liệu xỉ thép cho thấy ít bị chịu tác động của nhiệt độ nước Kết hệ số trương nở thể tích ngâm nước liên tục 15 ngày đêm của mẫu bê- 28 PHÂN KỸ THUẬT XÂY DỰNG tông nhựa cốt liệu xỉ thép rất thấp so với yêu cầu của tiêu chuẩn Đặc điểm hoàn toàn khác biệt với đặc điểm hay trương nở thể tích của cốt liệu xỉ sự hiện diện thành phần các oxít canxi magiê Tuy nhiên kết thu được cho thấy vai trò của bước xử lý xỉ thải sau gia cơng đờng thời đặc điểm bao bọc ngồi bề mặt cốt liệu của nhựa giúp ngăn cản quá trình tiếp xúc phản ứng với nước của xỉ Kết luận Kết khảo sát chỉ tiêu cốt liệu xỉ thép so với đá dăm cho thấy khối lượng riêng, khối lương thể tích lớn, độ hút nước cao, độ nén dập xi lanh độ hao mòn Los Angeles không chênh lệch nhiều, khả bám dính nhựa đạt yêu cầu làm cốt liệu cho bê-tông nhựa Khi sử dụng xỉ thép thay thế hồn tồn cớt liệu đá dăm theo tỉ lệ 1:1 thể tích, cấp phối thành phần bê-tông nhựa chặt hạt trung (