Bao cao tieu luan sinh hoc dai cuong vat lieu sinh hoc trong xay dung

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KTXD



Giáo viên giảng dạy:Phan Thị Thanh Nga

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Tân 1512961

Võ Hoàng Phúc 1512556

Nguyễn Minh Tuấn 1513838

*******************

Bách Khoa, 15 tháng 9 năm 2016

LỜI MỞ ĐẦU

Từ thuở sơ khai đến nay,nông nghiệp chiếm vị thế quan trọng và là một lợi thế to lớn của nước ta với hai vùng đồng bằng châu thổ màu mở là đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng Sông Hồng cũng là hai vựa lúalớn nhất Việt Nam Sản lượng lúa cả năm 2015 ước tính đạt 45,2 triệu tấn, tăng 240,9 nghìn tấn so với năm 2014 do diện tích gieo trồng ước tính đạt 7,8 triệu ha, tăng 18,7 nghìn ha; năng suất đạt 57,7 tạ/ha, tăng 0,2 tạ/ha Nếu tính thêm 5,3 triệu tấn ngô thì tổng sản lượng lương thực

có hạt năm nay ước tính đạt 50,5 triệu tấn, tăng 319,8 nghìn tấn so với năm 2014.Chính vì thế nông nghiệp vẫn còn là ngành kinh tế quan trọngcủa nước ta hiện nay.Tính đến 1/10/2015, số lao động làm việc trong ngành nông, lâm nghiệp và thủy sản là 23,35 triệu người, chiếm

44,3%.Việc tự do hoá sản xuất nông nghiệp,đã giúp Việt Nam trở thành nước đứng thứ 2 về xuất khẩu gạo.Ngoài ra còn có những sản phẩm nông nghiệp quan trọng khác như trà,cà phê,cao su,

Bên cạnh mứa tăng trưởng xuất khẩu nông sản còn động lại vấn đề về bãi chứa,đầu ra của các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như vỏ trấu,vỏ dừa,bã mía,một số vỏ của các loại nông sản khác, Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm, tương ứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ra môi trường sẽ là vấn nạn đe dọa ô nhiễm môi trường cho các khu vực đang có thế mạnh về nông nghiệp.Như đã nhắc trong năm 2015,Việt Nam sản xuất được 45,2 triệu tấn lúa,18,3 triệu tấn mía, 5,3 triệu tấn ngô, ước tính tổng số nông nghiệp tạo ra là gần 60 triệu tấn trong đó có khoảng 10 triệu tấn phế phẩm nông nghiệp Đây chính là một trong những nguồn thải gây ô nhiễm môi trường đang được mọi người và các nhà môi trường quan tâm và tìm cách xử lí

Chính vì thế cần có những phương pháp những nghiên cứu khả thi và hiệu quả để tận dụng những phế thải nông nghiệp dồi dào hiện nay và đềtài ’’NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG’’ dược chọn làm đề tài tài tiểu luận nhằm nghiên cứu đánh giá tính khả thi của nó trong thực tế và hiệu quả mà phế phẩm nông nghiệp mang lại

NỘI DUNG

I.TỒNG QUAN VỀ PHẾ PHẨM:

1.Thực trạng phế phẩm nông nghiệp hiện nay:

-Trong những năm qua,đã có nhiều nhà khoa học của các trường đại học,viện nghiên cứu,trung tâm công nghệ sinh học và doanh nghiệp, của nhiều bộ ngành đã tham gia đầu tư nghiên cứu,ứng dụng các tiến bộ khoa học vào việc tận thu các phụ,phế phẩm trong quá trình sản xuất nông sản,thực phẩm để sản xuất phân hửu cơ vi sinh,vật liệu xây

dựng,thức ăn chăn nuôi,khí đốt,

-Tuy nhiên do đặc thù của sản xuất nông nghiệp của nước ta hiện nay vẫn mang tính nhỏ lẻ,phân tán nên việc thu gom ,phân loại phụ phế thải còn rất khó khăn.Còn cái cơ sở chế biến ông sản,thực phẩm thì chủ yếu đầu tư cho dây chuyền sản xuất chính ,ít quan tâm đến việc tận thu,tái chế phụ phế phẩm trong quá trình sản xuất.Nhiều doanh nghiệp còn sản xuất trong điều kiện không đảm bảo vệ sinh môi trường,huống chi đến đầu tư cho công đoạn xử lí phụ phế thải

-Trong bối cảnh nguồn tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt ,việc tận thu tái chế sử dụng lại các nguyên vật liệu nói chung và các phụ phế phẩm trong quá trình sản xuất nông sản,thực phẩm nói riêng là một biện pháp tiết kiệm hết sức cần thiết.quan trọng hơn là các phụ phế phẩm được tận dụng,tái chế sử dụng lại sẽ góp phần giảm lượng chất thải ra môi trường

2.Vỏ trấu và thực trạng vỏ trấu tại Việt Nam:

a)Vỏ trấu:

-Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của của lúa và được tách ra trong quá trình xay xát.Trong vỏ trấu có 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại sẽ thành tro.Thành phần hóa học của vỏtrấu:

B ng 1.1- th nh ph n hóa h c c a v tr uảng 1.1- thành phần hóa học của vỏ trấu ành phần hóa học của vỏ trấu ần hóa học của vỏ trấu ọc của vỏ trấu ủa vỏ trấu ỏ trấu ấu

Thành phần SiO2 AI2O3Fe203 CaO MgO K20 Na20 SO3 MKN

Hàm lượng

(%)

90,21 0,68 0,74 1,41 0,59 2,38 0,25 3,12

b)Thực trạng vỏ trấu tại Việt Nam:

-Vỏ trấu có rất nhiều tại Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng sông Hồng, 2 vùng trồng lúa lớn nhất cả nước Chúng thường không được sử dụng hết nên phải đem đốt hoặc đổ xuống sông suối để tiêu hủy Theo khảo sát, lượng vỏ trấu thải ra tại Đồng bằng sông Cửu Long khoảng hơn 3 triệu tấn/năm, nhưng chỉ khoảng 10% trong số đó được sử dụng,

về sau, trấu còn được dừng để làm củi trấu (trấu ép lại thành dạng

thanh), nhưng cũng chỉ sử dụng được khoảng 12.000 tấn vỏ trấu/năm

- Tại đồng bằng sông Cửu Long,các nhà máy xay xát đổ trấu xuống sông, rạch Trấu trôi lềnh bềnh đi khắp nơi, chìm xuống đáy gây ô

nhiễm nguồn nước Tại đây, trấu chỉ có công dụng duy nhất là làm chất đốt Nhưng để sử dụng loại chất đốt cồng kềnh này, một số hộ gia đình phải vận chuyển nhiều lần và phải có nhà rộng để chứa

-Lượng vỏ trấu quá nhiều, không còn chỗ để chứa thì cách duy nhất là tuồn xuống sông để nước sông cuốn trôi chứ cũng chẳng biết làm gì hơn

-Vì thế chúng ta đã biết những công dụng của vỏ trấu nhưng nếu không được ứng dụng và sử dụng đúng cách thì nó sẽ trở thành tác hại gây nên

ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến người dân sống xung quanh khu vựcđó

c)Vỏ trấu có thể làm nguyên liệu xây dựng sạch:

-Tập đoàn Torftech của Anh cho biết, sau khi đốt mỗi tẩn vỏ trấu sẽ tạo

ra 180 kg tro, có giá trị là 100 USD, có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng và có thể thay thế trực tiếp SiO2 trong xi măng

- Đương nhiên, các nhà khoa học từ lâu đã phát hiện ra vỏ trấu có giá trị khi sử dụng làm nguyên liệu xây dựng Trong trấu có chứa hàm lượng SiO2 rất nhiều, mà đây lại là thành phần chính trong xi măng, nhưng conngười muốn tận dụng tro thu được sau khi đốt vỏ trấu làm nguyên liệu thay thế xi măng, thì phương pháp này sẽ tạo ra hàm lượng Carbon trong tro vỏ trấu rất cao, không thể thay thế thành phần xi măng

- Mới đây, theo tin từ Discovery, dưới sự hỗ trợ của các quỹ khoa học xãhội, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện một phương pháp gia công vỏ trấu mới, có thể đồng thời sử dụng tro vỏ trấu làm thành phần trong xi măng, thúc đẩy sự phát triển nguyên liệu xây dựng sạch

- Trên thực tế, việc sử dụng bê tông và tiêu hao đặt ra vấn đề khó khăn khi gây ra sự biến đổi khí hậu Mỗi tấn xi măng dùng để sản xuất bê tông, thì phải xả ra không trung một tấn C02 Mà trong phạm vi toàn thế

giới, việc sản xuất xi măng chiếm 5% lượng thải khí Carbon trong tất cả những hoạt động của con người.

-Sở dĩ tro vỏ trấu chưa thể làm thành phần chính trong xi măng là bởi vì hàm lượng Carbon quá cao Nếu có thể giải quyết vấn đề này thì tro vỏ trấu sẽ tò thành nguyên liệu tốt của bê tông, từ đó có thể giảm bớt đi lượng Carbon thải ra từ ngành bê tông

-Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong bê tông nếu thêm tro vỏ trấu sẽ cứng chắc hơn và có khả năng chống xâm thực cao hơn Nhóm nghiên cứu dự đoán, việc sửa chữa các ngôi nhà cao tầng, trụ cầu hay bất kỳ công trình nào gần biển hay trên nước, nếu như sử dụng tro vỏ trấu thay thế 20% xi măng, thì sẽ mang lại hiệu quả rất cao cho bê tông

-Xi măng Portland, thành phần chính của bêtông được sản xuất bằng quy trình nung đá vôi với đất sét ở nhiệt độ cao, mỗi tấn xi măng được sản xuất thải ra khoảng 1 tấn CO2

Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các cách để làm giảm phát thải cácbon bằng cách thay thế một phần xi măng Portland bằng các vật liệu thải như tro bay từ quá trình đốt than, xỉ tong luyện thép và đặc biệt là

3.Dừa,xơ dừa và thực trạng xơ dừa ở Việt Nam:

a)Dừa,xơ dừa:

-Ở trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, nghành vật liệu cấu kiện xây dựng, một sinh viên cuối khóa đã tìm tòi và chế tạo để lấy dừa làm cốt liệu bê tông thay thế đá Nói về những ưu điểm của gáo dừakhi đưa vào sản xuất bê tông thì đây là loại vật liệu vừa cứng lại vừa dẻonên ứng dụng trong sản xuất bê tông là rất hợp lý Trong sản xuất vật liệu xây dựng hiện nay, đa số dùng nguồn nguyên liệu tự nhiên không tái tạo và tốn nhiều năng lượng để làm ra Gáo dừa thì khác, vừa là nguồn nguyên liệu tái tạo được mà biến thành vật liệu xây dựng lại tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường Nếu thực sự nó được đem vào ứngdụng trong xây dựng sẽ đem lại hiệu quả không chỉ cho những người ừồng dừa mà còn là bước đột phá trong ngành xây dựng

-Xơ dừa được dùng làm dây thừng, chão, thảm, bàn chải, khảm thuyền cũng như làm vật liệu lèn; nó còn được dùng rộng rãi trong nghề làm vườn để làm chất độn trong phân bón

-Thành phần hóa học của xơ dừa:

 Gáo dừa làm than đốt, nhạc cụ, đồ thủ công mỹ nghệ;

 Xơ dừa: dùng làm dây thừng, chão, thảm, bàn chải, khảm thuyền cũng như làm vật liệu lèn; nó còn được dùng rộng rãi trong nghề làm vườn để làm chất độn trong phân bón

b) Thực trạng xơ dừa ở Việt Nam

Ngành sản xuất chỉ xơ dừa đã được hình hành rất lâu và bắt đầu phát triển từ năm 1996, cho đến những năm gần đây ngành sản xuất chỉ xơ dừa mới thật sự phát triển mạnh Theo tính toán của các nhà chuyên môn, để sản xuất một tấn chỉ xơ dừa thì có ít nhất 2,5 tấn mụn được thải

ra Về thăm thủ phủ xứ dừa Bến Tre, ghé làng nghề chỉ xơ dừa xã An Thạnh huyện Mỏ Cày Nam mới hiểu rõ ngành sản xuất gắn với phế phẩm của dừa này phát triển đến mức nào Toàn xã có trên 90 cơ sở sản

xuất chỉ xơ dừa lớn, nhỏ Mỗi ngày một cơ sở bình quân sản xuất hơn

10 tấn chỉ khô và từ 3-4 tấn chỉ ướt, xuất khẩu sang các nước Hàn Quốc,

Ấn Độ, Trung Quốc, Malaysia, … Tuy nhiên, sản xuất chỉ xơ dừa tạo ralượng mụn dừa rất lớn mà việc chỉ sử dụng mụn dừa để bón cây không thể tiêu hao hết lượng mụn dừa thải ra khi sản xuất chỉ xơ dừa Phân lớn

cơ sở không có bãi chứa khi quá tải nên chủ cơ sở đổ trực tiếp xuống sông Thơm gây ô nhiễm môi trường và lan rộng ra các nhánh của sôngThơm, ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh, hoạt của người dân và huỷdiệt nguồn lợi thuỷ sinh vật

2.Xi măng và thực trạng xi măng tại Việt Nam:

08 Na20 0,2

Thành phần % trung bình theo khối lượng của clinke Portland Các oxit như MgO, SO3, Na2Ơ, K.20, TiO, Cr20, P2O5 chiếm tỉ lệrất nhỏ nhưng đều làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của xi măng.b) Thực trạng xi măng tại Việt Nam

Vật liệu xi măng được ứng dụng rất rộng rãi do ưu điểm thi côngđon giản, nguyên liệu ban đầu sẵn có, có tính chất cơ học tốt và tuổi thọcao Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng (lĩnh vực áp dụng chủ yếu), đây

là vật liệu chính để xây cầu, nhà, kênh, cống,v.v Trong xử lý rác thảihạt nhân, việc xi măng hóa cho phép cố định các chất phóng xạ mộtcách sâu sắc trong vi cấu trúc của vật liệu xi măng

- Theo dự báo của phòng Thông tin Kinh tế Quốc tế - VITIC, Bộ Công Thương, trong năm 2016, nhu cầu tiêu thụ xi măng cả nước sẽ đạt khoảng 75 - 77 triệu tấn, tăng từ 4 - 7% so với năm 2015 Tính đến cuối năm 2015, cả nước có 76 dây chuyền sản xuất xi măng với tổng công suất thiết kế đạt 81,56 triệu tấn/năm

- Về tình hình tiêu thụ xi măng trên thế giới, được dự báo sẽ tăng trên 5% mỗi năm từ nay tới 2017, đạt 4,8 tỷ tấn và chủ yếu nằm ở thịtrường châu Á

- Đáng chú ý, Trung Quốc - nước tiêu thụ lớn nhất thế giới sẽ chiếm hơn một nửa tăng trưởng nhu cầu xi măng giai đoạn 2012 - 2017

Tiêu thụ xi măng ở nước này dự báo sẽ tăng gần 8% mỗi năm từ nay tới 2017, phân chia đều cho cả lĩnh vực xây nhà và xây các công

trình khác Tuy nhiên, tốc độ 8% này thấp hơn đáng kể so với tốc độ tăng của hơn một thập kỷ qua, bởi thị trường xi măng Trung Quốc códấu hiệu sắp bão hòa

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu về việc dùng vỏ trấu và xơ dừa để tạo thành vật liệu xâydựng thì cần làm những nội dung sau:

• Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, sơ chế và xử lý mẫu

- Vỏ trấu và xơ dừa sau khi đem về nhặt hết những tạp chất

- Mau vỏ trấu và xơ dừa sau khi sơ chế đem đi sấy ở nhiệt độ105°c cho đến khi trọng lượng không thay đổi rồi đem vào hút ẩm vàcho vào lò nung Với vỏ trấu thì sẽ nung ở nhiệt độ 950oc còn xơ dừathì nung ở nhiệt độ 550°c

• Thí nghiệm 2: Kiểm tra hoạt tính của vật liệu

- Xác định độ ẩm của mẫu.

- Xác định độ thấm nước của mẫu

- Đo độ hấp phụ vôi để từ đó xác định hoạt tính của mẫu theoTCVN 3735-1982

• Thí nghiệm 3: Đúc mẫu

- Phối trộn mẫu với xi măng, cát và nước theo tỷ lệ 10% và 20%dựa vào TCVN 6016-1995 để tạo thành mẫu vữa

- Chuẩn bị dụng cụ và thiết bị để đúc mẫu

• Thí nghiệm 4: Kiểm tra tính chất cơ lý

- Đo độ bền nén và độ bền uốn của vật liệu xây dựng dựa vào cáctiêu chuẩn TCVN 6016-1995

Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, xử lý và sơ chế mẫu

- Vỏ trấu được lấy về từ huyện Đức Hoà tỉnh Long An sau khithuhoạch lúa và xay xát từ các nhà máy xát lúa yỏ trấu sau khi lấy vềtrong tình trạng khô,xốp, nhẹ và lẫn nhiều tạp chất như cọng rơm, sạn,đất, sỏi

- Xơ dừa lấy từ huyện Hóc Môn, thành phố Hồ Chí Minh Ở đâyngười dân dùng xơ dừa để trộn chung với đất dùng trồng cây kiểng do

đó xơ dừa có lẫn các tạp chất như các mảnh bao ny lông, các loại cỏdại

- Từ vỏ trấu và xơ dừa ban đầu phải nhặt hết các tạp chất rồi từ

đó đem vỏ trấu và xơ dừa vào các cốc sứ để sấy chúng ở nhiệt độ105°c cho đến khi trọng lượng không đồi

Vỏ trấu trước khi sấy Cốc đựng vỏ trấu trong tủ sấy

Xơ dừa trước khi xấy Cốc đựng xơ dừa trong tủ sấy

Vỏ trấu và xỏ dừa sau khi sấy được đặt trong bình hút ẩm

- Sau đó mang vỏ trấu, xơ dừa ra khỏi tủ sấy đem vào bình hút

dùng rây 0,25mm rây qua để tạo độ mịn cho tro trấu để thích hợp khi phốitrộn với xi măng.

Tủ sấy và điều chỉnh nhiệt độ là 950°C

Vỏ trấu sau khi sấy

Vỏ trấu sau khi nung

- Đối với xơ dừa thì nung ở

nhiệt độ 550°ccho đến khi tro xơ

dừa có màu vàng nhạt khác Tro

xơ dừa trong lúc nung thì bị vón

cục lại vì thế sau khi nung đem tro

xơ dừa ra dùng chầy giã nhẹ đề

cho các hạt tách rờỉ nhau

Xơ dừa sau khi sấy Xơ dừa sau khi nung

Thí nghiệm 2: Kiểm tra hoạt tính của vật liệu

- Muốn biết khả năng thay thế của tro trấu, xơ dừa có hiệu quả cao hay thấp thì việc cần thiết là kiểm tra vật liệu Đầu tiên là kiểm tra độ ẩm của vỏ trấu, xơ dừa

• Thí nghiệm đo độ ấm đối với vỏ trấu, xơ dừa

- Sấy hai cốc sứ ở 105°c đến khối lượng không đổi Cho hai

cốc vào bình hút ẩm, cân chính xác khối lượng mo của cốcbằng cân phân tích

- Cho vào mỗi cốc 10g vỏ trấu và 10g xơ dừa, cân chính xáckhối lượng cốc và vỏ trấu hoặc xơ dừa ghi kết quả mi sấy

khô ở 105°c cho đến khối lượng không đổi rồi cân khối

- Sau đó dùng buret định mức sao cho lượng tro trấu và xơ dừa vừa đủ

độ ẩm và không có lượng nước dư nhỏ ra được Để hai cốc đó ở trongphòng thí nghiệm trong vòng 24 giờ để ngâm mẫu Sau đó cân lại cảhai cốc và ghi lại kết quả m2 Tính kết quả đo độ hấp thu nước bằngcông thức sau:

Độ hấp thu nước (%) =

• Đo độ hấp phụ vôi của tro trấu và xơ dừa dựa vào tiêu chuẩn

TCVN 3735-1982

Cân chính xác 2g mẫu tro trấu và 2g mẫu xơ dừa để thí nghiệm

- Cân khoảng 5kg vôi sống đem tôi với khoảng5 ngày và mỗingày khuấy đều để cho vôi tôi hết và đạt trạng thái bão hòa(l,l-l,2g/l) Để vôi sau khi tôi vào một chỗ kín để tránh va cham chovôi được lắng sau 24 giờ Sau đó lọc lấy nước vôi trong đem cho vàobình định mức có nút đậy kín

- Nước vôi trước khi thínghiệm phải đem xác định hàmlượng CaO hòa tan trong dung dịch với axit HC1 0,1 N Rửa sạch vàlau khô cốc thủy tinh, bình tam giác, tráng buret bằng nước cất vàbằng dung dịch HCl 0,1 N Sau đó lấy 50ml nước vôi trong cho vàobình tam giác nhỏ vào đó vài giọt phnolphetanin ĩồi dùng buret đểchuẩn độ nước vôi trong bằng dung dịch HC10,1N rồi ghi lại kết quả

- Tiến hành thí nghiệm:

- Cân 2g tro trấu và 2g xơ dừa sau khi nung và nghiền mịn chovào hai bình định mức dung tích 100ml chia vạch sau khi bình

đã rửa sạch và sấy khô

Tro trấu và xơ dừa sau khi nung Bình định mức