Đánh giá khả năng sử dụng vỏ nghêu làm nguyên liệu chế tạo bê tông thân thiện với môi trường

Vì vậy, việc sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường vật liệu xanh đang trở thành một xu thế tất yếu và là định hướng phát triển của ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng.. Việ

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN



NGUYỄN THÁI NINH

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG VỎ NGHÊU LÀM NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG THÂN THIỆN

VỚI MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN & MÔI TRƯỜNG

Mã số: 60.85 01.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, 1/2016

Cán bộ chấm nhận xét : TS Vương Quang Việt Chữ ký:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 25 tháng 01 năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN CAO HỌC

Họ và tên : NGUYỄN THÁI NINH MS: 7140496

Ngày, tháng, năm sinh : 02/05/1991 Nơi sinh: Đồng Nai

Chuyên ngành : Quản lý tài nguyên và môi trường

I TÊN ĐỀ TÀI

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG VỎ NGHÊU LÀM NGUYÊN LIỆU

CHẾ TẠO BÊ TÔNG THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

Nhiệm vụ

- Đánh giá hiện trạng ngành thủy sản và ngành sản xuất VLXD

- Nghiên cứu khả năng thay thế cát, đá của vỏ nghêu trong thiết kế cấp phối

bê tông mác 250 bằng thực nghiệm

- Nghiên cứu và đề xuất các phương án phát triển vật liệu vỏ nghêu

Nội dung

- Tổng quan, đánh giá hiện trạng và xu hướng phát triển của ngành công nghiệp sản xuất VLXD và ngành thủy sản

- Đánh giá khả năng thay thể cát, đá của vỏ nghêu thông qua các tính chất cơ

lý hoá của và một số thông số cơ bản của của bê tông mác 250 (cường độ chịu nén, đột sụt, cường độ chịu kéo khi uốn)

- Đánh giá khả năng ứng dụng và đề xuất phương án thu gom vỏ nghêu và phát triển vật liệu mới

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

- oOo -

MS: 60 85 01 01

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17/8/2015

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 4/12/2015

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lâm Văn Giang

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 2 năm 2016

TRƯỞNG KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô của Khoa Môi Trường, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập tại trường, đặc biệt là thầy Lâm Văn Giang đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm vô cùng quý báu cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô ở Phòng thí nghiệm bộ môn Vật Liệu và Cấu kiến xây dựng – Khoa Kỹ thuật Xây Dựng, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM đã hướng dẫn và tạo kiện cho tôi thực hiện thí nghiệm

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn Huỳnh Công Nhựt, bạn Trương Vũ Hà và các bạn sinh viên trong phòng thí nghiệm đã nhiệt tình giúp đỡ và hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiền đề tài

Mặc dù, tôi đã cố gắng hoàn chỉnh luận văn nhưng không tránh khỏi sai sót, khuyết điểm Rất mong nhận được sự góp ý, nhận xét của Thầy Cô và các bạn Cuối cùng, chúng m gửi lời chúc sức khỏ đến Ban Giám Hiệu, quý Thầy Cô

và các bạn khoa Môi Trường, trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2015

Học viên Nguyễn Thái Ninh

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

Với sự phát triển nhanh chóng của quá trình đô thị hóa, hiện đại hóa đang diễn

ra mạnh mẽ tại Việt Nam, nhu cầu về xây dựng nhà ở và các công trình công cộng luôn ở mức cao Để đáp ứng nhu cầu ấy, việc khai thác các nguồn vật liệu xây dựng đang diễn ra mạnh mẽ, đặc biệt là tình hình khai thác bừa bãi, trái phép cát, đá Khai thác quá mức các tài nguyên thiên nhiên làm hủy hoại môi trường sống Vì vậy, cần nghiên cứu và tìm ra các nguồn vật liệu mới, thân thiện với môi trường để thay thế cát, đá xây dựng

Nhận thấy tiềm năng của vỏ nghêu sau khi sử dụng có thể thay thế cát, đá xây dựng, luận văn sử dụng các phương pháp thực nghiệm để đánh giá các tính chất cơ

lý – hóa của vỏ nghêu Sử dụng vỏ nghêu ở các kích thước phù hợp và tỷ lệ thay thế

về khối lượng cát đá trong cấp phối bê tông mác 250 Kết quả thí nghiệm cho thấy,

bê tông có thành phần vỏ nghêu không chỉ đạt được các yêu cầu về kỹ thuật mà còn mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường cao bê tông truyền thống Bên cạnh đó, đề tài cũng đề xuất ra các phương án thu gom nguồn vật liệu và các phương án phát triển nguồn vật liệu này

ABSTRACT

With the rapid development of the process of urbanization and modernization is going on strongly in Vietnam, the demand for housing and public constructions are always high To meet this need, the exploitation of the building materials are going strong, especially the situation of indiscriminately, illegally sand and stone exploitation Overexploitation of natural resources can cause destruction of habitat Therefore, it is suggested to research on finding out the source of new materials and environmentally friendly alternative to sand, stone building

Realizing the potential of replacing sand and stone of the clam shell by products

in contruction, the study using expeeriment methods to evaluate the mechanical and physical - chemical characteristics of the clam shell The clam shell was directly substituted for the natural aggregate at different percentage by mass to in concrete mix grade 250 The experiment results showed that the clam shell concrete samples are not only achieved the technical requirements also had more economic and environment benefits than traditional concrete Besides, the study also proposed to material collecting plans from resources and development plans for the new material

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Nguyễn Thái Ninh

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN CAO HỌC i

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN iv

LỜI CAM ĐOAN vi

MỤC LỤC vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xv

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.3.NỘI DUNG ĐỀ TÀI 2

1.4.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

1.5.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

1.5.1 Tổng quan tài liệu 3

1.5.2 Phương pháp thí nghiệm 3

1.5.3 Phương pháp điều tra khảo sát và thu thập thông tin 3

1.5.4 Phương pháp so sánh 4

1.5.5 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu 4

1.5.6 Tổng hợp, phân tích, đánh giá 4

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC 5

2.1.CÁC NGHIÊN CỨU NƯỚC NGOÀI 5

2.1.1 Asokan Pappu, Mohini Saxena, Shyam R Asoleka Solid waste generation in

India and their recycling potential in building material 2011 5

2.1.2 Dang Hanh Nguyen, Nassim Sebaibi, Mohamed Boutouil, Lydia Leleyter, Fabienne Barad The Use of Seashell by-Products in Pervious Concrete Pavers, 2013… 6

2.2.CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC 8

2.2.1 Tống Tôn Kiên, Phạm Thị Vinh Lanh, Lê Thành Trung Bê tông Geopolymer – Những thành tựu, tính chất và ứng dụng, 2013 8

2.2.2 Nguyễn Việt Cường, Nguyễn Đình Trinh, Nguyễn Đức Vinh Đánh giá khả năng sử dụng phế thải của ngành khai thác than tại Quảng Ninh làm nguyên liệu chế tạo bê tông, 2014 9

CHƯƠNG 3 HIỆN TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH VẬT LIỆU XÂY DỰNG VÀ NGÀNH THỦY SẢN 12

3.1.HIỆN TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH VẬT LIÊU XÂY DỰNG 12

3.1.1 Hiện trạng ngành công nghiệp xây dựng ở Việt Nam 12

3.1.2 Hiện trạng ngành VLXD ở Việt Nam 13

3.1.3 Tác động môi trường của ngành VLXD 27

3.2.TỔNG QUAN VỀ CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ CÔNG TRÌNH XANH LOTUS… 30

3.3.TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THỦY SẢN 36

3.3.1 Tình hình chung 36

3.3.2 Tình hình sản xuất nghêu trong nước và xuất khẩu 38

3.3.3 Tác động môi trường 39

3.4.XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN VẬT LIỆU XANH Ở VIỆT NAM 45

3.4.1 Mục tiêu phát triển 45

3.4.2 Xu hướng phát triển 46

CHƯƠNG 4 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 48

4.1.NGHÊN CỨU SƠ BỘ VỀ CƯỜNG ĐỘ NÉN CỦA BÊ TÔNG VỎ NGHÊU THAY THẾ ĐÁ 48

4.1.1 Đối tượng nghiên cứu 48

4.1.2 Phương án thí nghiệm 48

4.1.3 Thiết kế cấp phối bê tông 50

4.2.THÍ NGHIỆM VỎ NGHÊU THAY THẾ CÁT, ĐÁ TRONG BÊ TÔNG 51

4.2.1 Mục đích thí nghiệm 51

4.2.2 Đối tượng nghiên cứu 51

4.2.3 Thí nghiệm tính chất cơ lý – hóa của vật liệu và đối tượng nghiên cứu 52

4.2.4 Phương án thí nghiệm 60

4.2.5 Sơ đồ thí nghiệm 61

4.2.6 Quy trình thí nghiệm 63

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 74

5.1.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM SƠ BỘ 74

5.2.CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 75

5.2.1 Tính chất cơ lý-hóa của cốt liệu và đối tượng 75

5.2.2 Thí nghiệm thay thế cát 77

5.2.3 Thí nghiệm thay thế cát và đá 81

5.3.KẾT QUẢ KHẢO SÁT VỀ NHẬN THỨC VỀ VẬT LIỆU XANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN VẬT LIỆU MỚI 85

5.3.1 Đối tượng khảo sát 85

5.3.2 Nhận thức và các vấn đề liên quan đến vật liệu 87

5.3.3 Đặc điểm của vỏ nghêu sau khi sử dụng 92

5.3.4 Thị trường vật liệu 93

5.3.5 Ý kiến về phương pháp xử lý mới cho vỏ nghêu 94

CHƯƠNG 6 ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI VỀ KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ MÔI TRƯỜNG 97

6.1.ĐÁNH GIÁ KHẢ THI VỀ KINH TẾ 97

6.2.KHẢ THI VỀ KỸ THUẬT 99

6.3.LỢI ÍCH VỀ MÔI TRƯỜNG 100

6.3.1 Giảm áp lực thu gom và xử lý chất thải 100

6.3.2 Giảm thiểu chất thải rắn sinh ra trong hoạt động chế biến thủy sản 101

6.3.3 Giảm áp lực cho ngành sản xuất VLXD 101

6.3.4 Đánh giá vật liệu theo công cụ LOTUS 102

CHƯƠNG 7 ĐÁNH GIÁ NGUỒN CUNG CẤP VẬT LIỆU & ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN PHÁT TRIỂN VẬT LIỆU VỎ NGHÊU 104

7.1.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THU GOM NGUỒN VẬT LIỆU THAY THẾ 104 7.1.1 Các nguồn cung cấp vỏ nghêu 104

7.1.2 Đề xuất phương án thu gom 106

7.2.ĐỀ XUẤT PHÁT TRIỂN CHO VẬT LIỆU VỎ NGHÊU 109

7.2.1 Đề xuất phát triển cho vật liệu vỏ nghêu 109

7.2.2 Phân tích SWOT cho phát triển vật liệu vỏ nghêu 110

CHƯƠNG 8 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115

8.1.KẾT LUẬN 115

8.2.KIẾN NGHỊ 116

TÀI LIỆU THAM KHẢO 117

PHỤ LỤC 122

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 3.1 Tỷ Trọng Các Thành Phần Kinh Tế Trong Ngành Xây Dựng 12

Hình 3.2 Tỷ Trọng Ngành Xây Dựng Th o Nhóm Công Trình và Vùng Miền 13

Hình 3.3 Cơ cấu chi phí xây dựng 14

Hình 3.4 Khai thác trái phép cát trên sông Hồng 20

Hình 3.5 Khai thác cát trái phép ở Đồng Nai 30

Hình 3.6 Sản lượng khai thác thủy sản qua các năm 37

Hình 3.7 Nghêu chết hàng hoạt ở Tiên Hải, Thái Bình 41

Hình 3.8 Vỏ nghêu thải bỏ bừa bãi sau chế biến 44

Hình 4.1 Hình dạng khối cát bão hòa sau khi tháo khuôn 56

Hình 4.2 Sơ đồ thí nghiệm 62

Hình 4.3 Vỏ nghêu nghiền 66

Hình 4.4 Thí nghiệm đo độ sụt 68

Hình 4.5 Đúc mẫu lập phương xác định cường độ nén 69

Hình 4.6 Thí nghiệm đo cường độ nén của bê tông 70

Hình 4.7 Thí nghiệm đo cường độ chịu kéo khi uốn 72

Hình 5.1 Kết quả đo cường độ chịu nén của các mẫu ở thí nghiệm thay thế cát 80

Hình 5.2 Mối tương quan giữa cường độ chịu nén của các mẫu bê tông và tỷ lệ thay thế cát của vỏ nghêu 80

Hình 5.3 Cường độ chịu nén của các mẫu trong thí nghiệm thay thế cát và đá 83

Hình 5.4 Mối tương quan giữa cường độ chịu nén của các mẫu bê tôngvà tỷ lệ thay thế cát, đá của vỏ nghêu 84

Hình 5.5 Thành phần các đối tượng tham gia khảo sát 86

Hình 5.6 Nhận thức về vật liệu xanh 87

Hình 5.7 Nhận thức về nguồn vật liệu sử dụng làm VLXD 88

Hình 5.8 Nhận thức về nguồn vật liệu sử dụng làm VLXD của các cơ sở VLXD và các công ty sản xuất & phân phối vật liệu 88

Hình 5.9 Các nguồn cung cấp thông tin về VLX cho đối tượng hộ gia đình và quán ăn, nhà hàng hải sản 89

Hình 5.10 Mức độ tiếp xúc với các thông tin về vật liệu xanh 90

Hình 5.11 Xu hướng lựa chọn VLXD 91

Hình 5.12 Đặc điểm vỏ nghêu sau khi sử dụng 92

Hình 5.13 Hình thức xử lý vỏ nghêu sau khi sử dụng 92

Hình 5.14 Nguyên nhân do dẫn đến việc vật liệu xanh không được ưa chuộng 93

Hình 5.15 Tình hình nhu cầu sử dụng vật liệu xanh 94

Hình 5.16 Ý kiến của người dùng về vỏ nghêu sau khi sử dụng 95

Hình 5.17 Ý kiến của các đối tượng về hình thức thu gom vỏ nghêu 95

Hình 6.1 Quy trình sản xuất bê tông thương phẩm 100

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Số lượng mỏ khoáng sản và trữ lượng tài nguyên sử dụng làm nguyên

liệu sản xuất VLXD ở Việt Nam 14

Bảng 3.2 Tổng trữ lượng khoáng sản làm nguyên liệu sản xuất VLXD trong giai đoạn từ nay đến năm 2020 15

Bảng 3.3 Hàm lượng các tạp chất trong cát 18

Bảng 3.4 Thành phần của hạt cát 18

Bảng 3.5 Hàm lượng ion Cl- trong cát 19

Bảng 3.6 So sánh tính chất vật liệu 19

Hình 3.4 Khai thác trái phép cát trên sông Hồng 20

Bảng 3.7 Thành phần hạt của cốt liệu lớn 22

Bảng 3.8 Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn 22

Bảng 3.9 Các tính chất hóa lý của vỏ sò (nghiền) và các cốt liệu tự nhiên 23

Bảng 3.10 Phát thải và tác động môi trường 28

Bảng 3.11 Bảng tính điểm công trình về tiêu chí vật liệu th o LOTUSđối với công trình nhà ở 34

Bảng 3.12 Bảng tính điểm công trình về tiêu chí vật liệu th o LOTUS 35

đối với công trình phi nhà ở 35

Bảng 3.13 Giá trị sản xuất thủy sản năm 2014 th o giá so sánh 2013 36

Bảng 3.14 Ước kết quả sản xuất thủy sản năm 2014 36

Bảng 4.1 So sánh tính chất vật liệu 48

Bảng 4.2 Thành phần cốt liệu trong từng mẫu 50

Bảng 4.3 Khối lượng mẫu 58

Bảng 4.4 Thành phần cốt liệu trong từng mẫu trong thí nghiệm thay thế cát 64

Bảng 4.5 Thành phần cốt liệu trong tình mẫu thí nghiệm thay thế cát và đá 64

Bảng 4.6 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xi măng 65

Bảng 4.7 Bảng hệ số quy đổi 70

Bảng 4.8 Hệ số quy đổi cường độ kéo khi uốn từ các mẫu kích thước khác 73

Bảng 5.1 Kết quả đo cường độ chịu nén sau 7 ngày, quy đổi sang ngày 28 74

Bảng 5.2 Bảng giá trị mác bê tông quy đổi 28 ngày (Đơn vị: Mác) 74

Bảng 5.3 So sánh tính chất vật liệu 75

Bảng 5.4 Kết quả các thí nghiệm thay thế cát bằng vỏ nghêu 77

Bảng 5.5 Bảng giá trị mác bê tông sau 7 ngày và 28 ngày 78

Hình 5.2 Mối tương quan giữa cường độ chịu nén của các mẫu bê tông

và tỷ lệ thay thế cát của vỏ nghêu 80

Bảng 5.6 Kết quả của các thí nghiệm thay thế cát và đá bằng bỏ nghêu 82

Bảng 5.7 Bảng giá trị quy đổi sang mác bê tông sau 7 ngày và 28 ngày 82

Bảng 6.1 Bảng tính toán giá thành vật liệu cho 1 m3 bê tông truyền thống (M0) 97

Bảng 6.2 Bảng tính toán giá thành vật liệu cho 1 m3 bê tôngcó vỏ nghêu thay thế 30% khối lượng cát (M30) 98

Bảng 6.3 Bảng tính toán giá thành vật liệu cho 1 m3 bê tôngcó vỏ nghêu thay thế 30% khối lượng cát và 15% khối lượng đá (M30-15) 98

Bảng 6.4 So sánh mức giá giữa bê tông truyền thốngvà bê tông có thành phần vỏ nghêu 99

Bảng 6.5 Đánh giá vật liệu th o công cụ LOTUS đối với công trình nhà ở 102

Bảng 6.6 Đánh giá vật liệu th o công cụ LOTUSđối với công trình phi nhà ở 103

Bảng 7.1 Phân tích SWOT cho giải pháp phát triển vật liệu vỏ nghêu 110

Bảng 7.2 Xác định chiến lược phát triển vật liệu vỏ nghêu 111

Bộ NN & PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

Bộ TN & MT Bộ Tài nguyên và Môi trường

COD Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxi hóa hóa học

DO Diesel Oil - Dầu Diesel

DO Dissolved Oxygen - Lượng oxy hòa tan trong nước

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong quá trình Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa, ngành xây dựng luôn giữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, ảnh hưởng đến sự phát triển của đất nước Trong những năm gần đây, giá trị sản xuất của ngành xây dựng tăng mạnh (giá trị sản xuất năm 2014 của ngành xây dựng đạt 849 nghìn tỷ đồng, tăng 10,2%

so với năm 2013 [1]) do nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng, nhà ở của người dân ngày càng lớn

Trong công tác xây dựng bao giờ vật liệu cũng đóng vai trò chủ yếu Vật liệu

là một trong các yếu tố quyết định chất lượng, giá thành và thời gian thi công công trình Thông thường chi phí vật liệu xây dựng chiếm một tỷ lệ tương đối lớn trong tổng giá thành xây dựng: 75-80% đối với các công trình dân dụng và công nghiệp, 70-75% đối với các công trình giao thông [2]

Hiện nay, các loại VLXD truyền thống có nguồn gốc tự nhiên (như đất sét, cát,

đá, sỏi, xi măng, gạch, sơn, gỗ, thép…) vẫn là những vật liệu chính được sử dụng trong lĩnh vực xây dựng Tuy nhiên, do việc khai thác quá mức các nguồn tài nguyên đã dẫn đến các nguy cơ gây hủy hoại môi trường Hơn nữa, trong quá trình sản xuất các loại VLXD, đặc biệt là vôi và xi măng có sự phân hủy của canxi cacbonat, làm cho nồng độ carbon monoxid , oxit lưu huỳnh, oxit nitơ và bụi lơ lửng phát tán vào không khí Khi các chất khí độc hại này đi vào môi trường có thể gây ra ô nhiễm không khí, nước, đất, thực vật, động vật, sinh vật thủy sinh, ảnh hưởng đến sức khỏ và điều kiện sống của con người Bên cạnh đó, chi phí xây dựng bình quân tại Việt Nam được dự báo là sẽ tiếp tục tăng chủ yếu là do lạm phát

và biến động về tỷ giá Việc sử dụng các công nghệ sản xuất không phù hợp làm giảm năng suất dẫn đến lãng phí nguồn tài nguyên, tăng giá thành và giảm tính cạnh tranh của sản phẩm

Vì vậy, việc sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường (vật liệu xanh) đang trở thành một xu thế tất yếu và là định hướng phát triển của ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng Trên thị trường VLXD hiện nay, đã xuất hiện một số loại vật liệu thân thiện với môi trường có nguồn gốc từ chất thải, đặc biệt là chất thải rắn

Theo dự báo của cục Quản lý chất thải rắn và môi trường, đến năm 2015, khối lượng CTR phát sinh ước đạt khoảng 44 triệu tấn/năm [3] Lượng CTR lớn gây khó khăn cho việc quản lý, thu gom, xử lý chất thải rắn Tuy nhiên, đây cũng là nguồn nguyên liệu đầu vào tiềm năng cho hoạt động sản xuất, tái chế, tái sử dụng chất thải làm VLXD thân thiện với môi trường

Việt Nam với đường bờ biển dài 3260 km, rộng hơn 01 triệu km2, với nguồn tài nguyên thủy hải sản phong phú, đa dạng về loài, ngoài các loài tôm, cá, các nhuyễn thể cũng đóng một vai trò quan trọng trong phát triển ngành thủy sản Việc nuôi trồng, khai thác và sản xuất các loài nhuyễn thể cùng thải ra môi trường một lượng chất thải rắn đáng kể, chủ yếu là vỏ của các loài nhuyễn thể như vỏ nghêu,

vỏ sò,…

Nhận thấy đây là một loại vật liệu tiềm năng có thể thay thế một số loại VLXD truyền thống Vì vậy, với đề tài “Đánh giá khả năng sử dụng vỏ nghêu để làm nguyên liệu chế tạo bê tông thân thiện với môi trường”, tôi xin đưa ra các đánh giá về khả năng thay thế cát, đá trong bê tông của vỏ nghêu trắng bằng phương pháp thực nghiệm Đồng thời, đánh giá, đề xuất các phương án thu gom, phát triển nguồn

vật liệu và các ứng dụng của loại bê tông này

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Đánh giá khả năng thay thế cát, đá bằng vỏ nghêu trong cấp phối bê tông mác

250 và khả năng ứng dụng của loại vật liệu này

1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI

- Tổng quan, đánh giá hiện trạng và xu hướng phát triển của ngành công nghiệp sản xuất VLXD và ngành thủy sản

- Đánh giá tiềm năng thay thể cát, đá của vỏ nghêu thông qua các tính chất cơ

lý hoá của và một số thông số cơ bản của của bê tông mác 250 (cường độ chịu nén, đột sụt, cường độ chịu kéo khi uốn)

- Đánh giá khả năng ứng dụng, đề xuất phương án thu gom vỏ nghêu và phát triển vật liệu mới

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu: vỏ nghêu trắng Nghêu trắng có tên khoa học là Meretrix lyrata là một loại động vật thân mềm hai mảnh vỏ (nhuyễn thể) thuộc họ Veneridae chuyên sống ở vùng nước biển có độ mặn cao, nhiều đất cát sỏi, phân bố khá phổ biến ở các vùng biển cận nhiệt đới

- Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm bộ môn Vật Liệu và Cấu kiện xây dựng – Khoa Kỹ thuật Xây Dựng, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM với các thông số về:

+ Các tính chất cơ lý hóa cơ bản của cát, đá và vỏ nghêu

+ Cường độ nén, độ sụt và cường độ chịu nén khi uốn của mẫu bê tông theo các phương án thí nghiệm

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.5.1 Tổng quan tài liệu

- Tổng quan các tài liệu, thông tin và số liệu về hiện trạng, các vấn đề môi trường, định hướng phát triển của ngành công nghiệp VLXD và ngành Thủy sản trên website, các văn bản báo cáo, đề án của bộ ngành liên quan và các nghiên cứu

- Tổng quan các nghiên cứu về việc tái chế, tái sử dụng chất thải làm làm vật liệu xây dựng

- Tìm hiểu các phương pháp thí nghiệm, tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật đối với cát, đá và bê tông trong ngành xây dựng

1.5.3 Phương pháp điều tra khảo sát và thu thập thông tin

- Khảo sát, phỏng vấn và thu thập thông tin về thị trường và xu hướng các loại vật liệu xanh (vật liệu thân thiện với môi trường)

- Khảo sát về nhận thức người tiêu dùng và các vấn đề liên quan đến vật liệu xanh

- Khảo sát, thu thập thông tin về tính chất của vỏ nghêu thải sau quá trình sử dụng tại các hộ gia đình, quán ăn, nhà hàng

- Thu thập các ý kiến về nhận thức về việc tái chế vỏ nghêu

1.5.5 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

- Thống kê và tính toán các số liệu thí nghiệm

- Thống kể và xử lý các số liệu từ các phiếu điều tra, khảo sát

- Phân tích, đánh giá lợi ích kinh tế, môi trường của vật liệu mới

- Tổng hợp, phân tích các thông tin thu thập được từ các bảng khảo sát từ đó đánh giá được nhận thức và khả năng áp dụng các mô hình thu gom vỏ nghêu

- Tổng hợp kết quả thí nghiệm và số liệu khảo sát, đánh giá khả năng thay thế cát, đá của vỏ nghêu trong cấp phối bê tông M250, khả năng ứng dụng, và các giải pháp nhằm phát triền nguồn vật liệu mới

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

VÀ NGOÀI NƯỚC 2.1 CÁC NGHIÊN CỨU NƯỚC NGOÀI

2.1.1 Asokan Pappu, Mohini Saxena, Shyam R Asoleka Solid waste generation in India and their recycling potential in building material 2011 [4]

Hiện nay, tại Ấn Độ, có khoảng 960 triệu tấn chất thải rắn đang được thải ra mỗi năm từ các hoạt động công, nông nghiệp, khai thác mỏ, rác thải từ các khu đô thị v.v… Trong đó có khoảng 350 triệu tấn là chất thải hữu cơ từ các hoạt động nông nghiệp; 290 triệu tấn là chất thải vô cơ của các ngành công nghiệp và khai thác mỏ và 4.5 triệu tấn chất thải độc hại trong tự nhiên Bên cạnh đó, các loại vật liệu truyền thống như đất sét, cát, đá, sỏi, xi măng, gạch, block, gạch, sơn, gỗ, thép đang được sử dụng như là thành phần xây dựng chủ yếu trong lĩnh vực xây dựng Tuy nhiên, việc sản xuất các loại vật liệu này với quy mô công nghiệp làm phát sinh các các chất thải độc hại, khí thải gây hiệu ứng nhà kính, một số các chất độc hại còn đi vào đất, nước và làm ảnh hưởng đến sức khỏ và điều kiện sống của người dân Trong khi đó, giá cả của các loại vật liệu này trên thị trường ngày càng cao do

sự gia tăng của chi phí về vận chuyển, nguyên liệu đầu vào và các chi phí phát sinh khác Vì vậy, tái chế, tái sử dụng các loại chất thải thành vật liệu xây dựng đang trở thành một trong những xu hướng đối ngành xây dựng tại ấn độ, và các loại chất thải rắn phát sinh từ các ngành sản xuất được x m như những nguồn nguyên liệu đầu vào tiềm năng, thúc đẩy việc hình thành các ngành công nghiệp thứ cấp để tái chế và sử dụng các loại chất thải này

Bài báo đã trình bày về một số nguồn chất thải và hiện trạng về các phương pháp nhằm xử lý, quản lý các nguồn chất thải này Đồng thời chỉ ra các tiềm năng

và thách thức trong việc sử dụng và tái chế chất thải làm vật liệu xây dựng Th o đó, một số loại vật liệu truyền thống còn nhiều hạn chế thể hiện qua thành phần vật liệu, trong khi đó một số chất thải từ các hoạt động công nông nghiệp không chỉ có thành phần tương tự và còn có thêm một số ưu điểm so với các loại vật liệu truyền thống Bên cạnh đó, việc sử dụng trực tiếp các loại chất thải từ ngành công nghiệp khai

khoáng làm vật liệu xây dựng sẽ làm giảm ô nhiễm môi trường và góp phần hạn chế việc khai thác tài nguyên

Ngoài ra, tính thân thiện với môi trường, khả năng sử dụng năng lượng hiệu quả và hiệu quả chi phí của các vật liệu thay thế có nguồn gốc từ chất thải rắn đã

mở một thị trường tiềm năng phục vụ cho nhu cầu của con người

Tuy nhiên để sử dụng, các loại chất thải này một cách hiệu quả thì các tính chất vật lý - hóa học, kỹ thuật, nhiệt, tính chất khoáng vật và hình thái của các chất thải phải được đánh giá và thành lập một sẵn một cơ sở dữ liệu chính xác Hơn nữa, việc thực hiện phân tính chí phí - lợi ích và đánh giá vòng đời sản phẩm nhằm xác định được độ bền và tính khả thi của các sản phẩm mới, thúc đẩy quá trình thương mại hóa các vật liệu xanh Bên cạnh đó, cần nhấn mạnh và đưa các yếu tố môi trường vào chương trình học ở các cấp đại học và các ứng dụng thực tế của chất thải trong lĩnh vực xây dựng nhằm tạo động lực thúc đẩy phát triển các công nghệ xanh

2.1.2 Dang Hanh Nguyen, Nassim Sebaibi, Mohamed Boutouil, Lydia Leleyter, Fabienne Barad The Use of Seashell by-Products in Pervious Concrete Pavers, 2013 [5]

Bê tông rỗng (hay còn gọi là bê tông thấm nước) là một trong những loại vật liệu mới có nhiều ưu điểm và thân thiện với môi trường như làm giảm khả hiệu ứng nhiệt cục bộ tại các đô thị, giảm lượng nước chảy tràn, tăng lượng nước ngầm và có nhiều ảnh hưởng tích cực đối thảm thực vật

Hiện nay, nhu cầu và sức tiêu thụ các loại vật liệu xây dựng cơ bản ngày càng tăng Trong khi đó, các loại vật liệu này có vai trò khá quan trọng trong việc quyết định giá trị công trình Những vật liệu này chiếm từ 20 - 30% giá trị vật liệu của công trình và chiếm khoảng 10 - 15% tổng giá trị công trình Tuy nhiên, việc khai thác và sản xuất các loại vật từ có nguồn gốc tự nhiên tiềm ẩn rất nhiều nguy cơ gây hủy hoại môi trường Tại Pháp, các loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên được sử dụng hạn chế, thay vào đó cầnđánh giá khả năng sử dụng các nguồn vật liệu thay thế như các nguồn vật liệu tái chế, các nguồn vật liệu từ sỉ sắt, thép, và gần đây nhất

là vỏ sò

Pháp là một trong những nước có ngành công nghiệp nuôi trồng và khai thác nhuyễn thể hai mảnh vỏ phát triển với sản lượng hàng năm đạt khoảng 500000 tấn, tương đương với lượng vỏ thải ra môi trường 200000 tấn Hiện tại, lượng chất thải này đang được tái sử dụng để chế biến thành các loại thức ăn gia súc, tuy nhiên việc tái chế này không mang lại nhiều ích lợi

Sử dụng vỏ sò sau chế biến làm nguyên liệu làm bê tông thấm mang lại nhiều ích lợi như giảm đáng kể lượng vỏ thải ra sau quá trình chế biến, giảm lượng nước chảy tràn, giảm tác động tới môi trường do việc khai thác tài nguyên thiên nhiên, thêm vào đó là những lợi ích sinh thái mang lại từ việc sử dụng bê tông thấm có thành phần từ vỏ sò

Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã thực hiện các thí nghiệm về việc thay thế 20%, 40% và 60% khối lượng cốt liệu thô bằng vỏ sò Các thử nghiệm cho kết quả về độ chịu lực, độ thấm, khoảng trống giữa các hạt của bê tông rỗng có có cốt liệu chứa ít hơn 40% vỏ sò và so sánh các thông số đó với bê tông rỗng thông thường (không thay thế vỏ sò trong thành phần cốt liệu)

Bài báo cho thấy, các mẫu có chứa 40% vỏ sò (hoặc cao hơn) có độ chịu lực giảm đi đáng kể nhưng khả năng thấm và độ rỗng cao hơn so với loại bê tông có cốt liệu bình thường Dựa trên kết quả từ các thí nghiệm đã thực hiện cho thấy, có thể

sử dụng vỏ sò theo một tỉ lệ nhất định trong cốt liệu mà không làm ảnh hưởng đến

sự cân bằng giữa các thành phần trong cốt liệu bê tông rỗng Hơn nữa, nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ thay thế tối ưu của vỏ sò 40%, đảm bảo được cấu trúc và khả năng thoát nước của bê tông thấm Mặt khác, với các tỷ lệ thay thế 60% hoặc cao hơn thì giá trị cường độ nén của các mẫu bê tông giảm một cách đáng kể Tuy nhiên cường

độ nén với các mẫu có tỷ lệ thay thế 60% sẽ tăng lên nếu tỷ lệ xi măng là 23% Như vậy, bê tông từ vỏ sò thích hợp với đường giao thông có tải trọng thấp; có

độ sụt lún bằng 0, dễ dàng thi công; các tính chất cơ học, vật lý và thủy lực, khả năng đóng/tan băng tương đương với bê tông được làm bằng cốt liệu tự nhiên Tuy nhiên, các tạp chất và hợp chất hữu cơ, lượng clorua trong bê tông từ vỏ nghêu khá cao Những yếu tố này có thể tác động và tào nên quá trình hydrat hóa của xi măng

và ảnh hưởng đến độ bền của bê tông

2.2 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

2.2.1 Tống Tôn Kiên, Phạm Thị Vinh Lanh, Lê Thành Trung Bê tông Geopolymer – Những thành tựu, tính chất và ứng dụng, 2013 [6]

Geopolymer là sản phẩm của quá trình phản ứng giữa vật liệu có nguồn số silic và nhôm với dung dịch kiềm Vật liệu này có thể thay thế xi măng trong bê tông Hiện nay, geopolymer đã và đang được nghiên cứu rộng rãi cho thấy khả năng

là vật liệu xanh hơn thay thế bê tông xi măng trong một số ứng dụng do bê tông geopolymer vừa có tính chất kỹ thuật tốt

Bê tông geopolymer là bê tông sử dụng chất kết dính kiềm hoạt hóa (chất kết dính geopolymer) Trong quá trình chế tạo, nước chỉ đóng vai trò tạo tính công tác, không tham gia tạo cấu trúc Geopolymer, không tham gia phản ứng hóa học mà có thể bị loại ra trong quá trình bảo dưỡng và sấy Nhiều nghiên cứu cho rằng bảo dưỡng nhiệt cho bê tông geopolymer sử dụng tro bay có hàm lượng vôi thấp sẽ tạo cường độ cao, co khô ít, từ biến thấp, chịu ăn mòn sulphat, chịu axit tốt và có thể sử dụng trong nhiều ứng dụng cơ sở hạ tấng

Về khả năng chịu lực, bê tông geopolymer sử dụng tro bay có thể cho cường

độ cao sau vài giờ phản ứng

Về tính bền, bê tông g opolym r được cho là có tính chất chịu hóa học, chịu nhiệt tốt cả trong điều kiện môi trường thường và khắc nghiệt

Bên cạnh những yếu tố kỹ thuật, bê tông geopolymer còn mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trường, cụ thể như:

Về mặt kinh tế, giá thành của 01 tấn tro bay/xi măng chỉ bằng một phần nhỏ so với giá của 1 tấn xi măng Do đó, sau khi tính cả giá của dung dịch kiềm hoạt tính thì giá của bê tông geopolymer tro bay sẽ thấp hơn khoảng 10 – 30% so với giá của

bê tông xi măng Bên cạnh đó, việc sử dụng bê tông g opolym r trên cơ sở chất kết dính tro bay kiềm hoạt dóa có khả năng góp phần giảm hiện tượng nóng dần của trái đất Th o đó, bê tông g opolym r có khả năng gây hiệu ứng nhà kính giảm 26-45%

so với bê tông xi măng thông thường Việc sản xuất 1 tấn chất kết dính gopolymer

từ tro bay chỉ tạo ra khoảng 0.18 tấn CO2 từ sự đốt cháy nhiên liệu cacbon, thấp hơn

6 lần so việc sản xuất xi măng Hơn nữa, chất kết dinh g opolym r cũng tận dụng

các phế thải của quá trình sản xuất công nghiệp như tro baycuar nhà máy nhiệt điện,

xỉ lò cao của nhà máy luyện gang, thép,… Cho nên việc sử dụng bê tông geopolymer trong công nghiệp xây dựng còn có thể mang lại nhiều lợi ích khác như: giảm nguy cơ chất thải công nghiệp và diện tích bãi chứa chất thải, cải thiện chất lượng ở tuooit dài ngày của bê tông, từ đó giảm chi phí đầu tư và bảo trì các kết cấu

sử dụng bê tông g opolym r…

Hiện nay, bê tông g opolym r đã và đang sử dụng trong thực tiễn như: các thanh tà vẹt đúc sẵn, đường ống công và các loại các kiện bê tông đúc sẵn khác trong xây dựng Với đặc tính tốt nhất của các kết cấu đúc sẵn là cho cường độ tuổi sớm cao sau khi được bảo dưỡng hơi nước hoặc dưỡng hộ nhiệt Tại Úc, bê tông geopolymer có hoạt tính kiềm cũng đã được thương mại hóa Loại bê tông này được tái chế từ tro bay và xỉ lò cao cùng với các chất hoạt tính kiềm thích hợp và hiện có sãn ở dạng đúc và trộn sẵn, chủ yếu là các sản phẩm như: các pan l đúc sẵn, các cống, nắp và đế cống, cống hộp, bể xí tự hoại, hố thu rác, gạch vỉa hè, tấm ốp lát trang trí hoặc cách âm…

Tuy nhiên, bê tông g opolym r cũng có một số hạn chế như sau:Còn có nhiều tranh cãi về khả năng giảm thiểu khí CO2 và tính khi tế khi x m xét đến giá thành

và sự tốn tại của chất hoạt hóa kiềm trong bê tông geopolymer; xi măng xanh mới chỉ được đề cập đến như một khái niệm chứ chưa được chứng minh bằng thực tiễn công nghệ; bê tông geopolymer vẫn được cho là khó có thể phổ biến trên thị trường;

Có sự nguy hiểm nhất định khi sử dụng dung dịch kiềm mang và dung dịch kiềm mạnh cũng đòi hỏi quá trình sản xuất bê tông phức tập hơn dẫn đến tăng tiêu thụ năng lượng cũng như phát sinh khí nhà kính; khả năng phát sinh chất kiềm kích

hoạt vào môi trường nước và không khí khi sử dụng sản phẩm

2.2.2 Nguyễn Việt Cường, Nguyễn Đình Trinh, Nguyễn Đức Vinh Đánh giá khả năng sử dụng phế thải của ngành khai thác than tại Quảng Ninh làm nguyên liệu chế tạo bê tông, 2014 [7]

Cho đến nay, than đá vẫn là nguồn năng lượng chủ yếu của loài người Việt Nam là nước có trữ lượng than đá khá cao, khoảng 6 tỷ tấn Song vấn đề bức xúc nhất đối với các mỏ khai thác than về góc độ bảo vệ môi trường là đất đá thải Để

sản xuất 1 tấn than, cần bóc đi 8-10 m3 đất phủ, thải từ 1-3m3 nước thải mỏ Chỉ tính riêng năm 2006, các mỏ than của Tập đoàn Công nghiệp than và Khoáng sản Việt Nam đã thải khoảng 70 triệu m3 nước thải mỏ, dẫn đến một số vùng của tirng Quảng Ninh bị ô nhiễm đến múc báo động như Mạo Khê, Uông Bí, Cẩm Phả… Phần đất đá cần bóc đi để phục vụ công tác khai thác còn được gọi là XIT hay chất thải than thường được tập trung tại các khu vực bãi chứa thải, các bãi “núi thải” này hiện đã gấn quá tải Núi thải càng lớn, nỗi lo của người dân càng nhiều, khi mà năm nào, cứ vào mùa mưa lũ là xảy ra sạt lở núi thải, gây chết người, san bằng địa hình, vùi lấp công trình

Tỷ lệ đất bóc tỏng khai thác than quyết định lượng phát sinh chất thải rắn Ở Việt Nam hệ số đất bóc trong khai thác lộ thiên là rất cao, dao động từ 3-13 m3/tấn sản phẩm Theo quy hoạch phát triển ngành than đến năm 2025, hệ số ngày từ 5.9-10.2 m3/tấn sản phẩm Tổng khối lượng chất thải rắn ra môi trường từ hoạt động khai thác là 4.6 tỷ m3/năm

Với đề tài “Đánh giá khả năng sử dụng phế thải của ngành khai thác than tại Quảng Ninh làm nguyên liệu chế tạo bê tông”, nhóm nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm nhằm xác định thành phần hóa học của đá thải, thành phần hạt và tính chất cơ lý của cốt liệu lớn và thành phần hạt cũng như tính chất của hỗn hợp cát (cát tách ra từ hỗ hợp CTR và cát thu được sau quá tình gia công nghiền sàng đá tách ra) Trên có sở đó, nhóm nghiên cứu tiến hành thiết kế cấp phối bê tông M200 kết hợp

so sánh với bê tông sử dụng các loại cốt liệu thông thường như đá vôi và đá bazan Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ bê tông sử dụng cốt liệu là chất thải than phát triển không có sự khác biệt so với các loại các loại cốt liệu tự nhiên và đều đạt yêu cầu đối với 2 loại Dmax = 10 mm và Dmax = 20 mm

Nhìn chung, kết quả thử nghiệm cho thấy cốt liệu được sản xuất từ thải phẩm của ngành khai thác than có thể đáp ứng được yêu cầu làm cốt liệu cho bê tông Tuy nhiên, để đưa vào sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp cần:

- Tiếp tục nghiên cứu đầy đủ hơn các tính chất cơ lý khác của bê tông cũng như hỗn hợp bê tông

- Thiếp lập được quy trình từ việc khai thác, xử lý chất thải than để trở thành cốt liệu cho bê tông ứng dụng với quy mô công nghiệp, nhằm mục đích cung cấp cốt liệu để sản xuất bên tông mác từ M150-M250 cho các vùng phụ cận của Quảng Ninh

- Đối với cốt liệu nhỏ tận dụng trong quá trình nghiền sàng phân loại cốt liệu lớn cần tính toàn để tìm ra thêm tỷ lệ phối trộn giữa cát nghiền và các tự nhiên

- Đánh giá hiệu quả nguồn kinh tế cũng như môi trường khi tận dụng nguồn chất thải than để sản xuất bê tông

Từ các nghiên cứu trên cho thấy, ngành xây dựng ngày càng phát triển kéo

th o đó nhu cầu về vật liệu xây dựng ngày càng tăng Tuy nhiên, việc khai thác và sản xuất các loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây hủy hoại môi trường Vì vậy, sản xuất và sử dụng các loại vật liệu xanh đang trở thành một trong những xu hướng của ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng Các loại chất thải sinh ra từ các ngành công nghiệp và sinh hoạt được đánh là một nguồn nguyên liệu tiềm năng cho việc tái chế, tái sử dụng làm VLXD Trong số đó, đề tài nghiên cứu sử dụng vỏ sò để thay thế sỏi trong quá trình chế tạo bê tông thấm thể hiện được nhiều ưu điểm Bên cạnh đó, nghiên cứu còn có một số hạn chế như các tính chất cơ lý hóa của vật liệu chưa được xem xét kỹ, thành phần vật liệu còn lẫn nhiều tạp chất, nghiên cứu chủ yếu chỉ tập trung về các yếu tố kỹ thuật, các yếu tố

về kinh tế và môi trường chưa được quan tâm đúng mức

Vì vậy, với đề tài “Đánh giá khả năng sử dụng vỏ nghêu để làm nguyên liệu chế tạo bê tông thân thiện với môi trường”, tôi sẽ đưa ra các đánh giá về khả năng thay thế cát, đá trong bê tông mác 250 của vỏ nghêu trắng bằng phương pháp thực nghiệm, dựa trên các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành Đồng thời, đánh giá tính khả thi và các ưu điểm về kinh tế, kỹ thuật và môi trường Từ đó, đề xuất các phương

án thu gom, phát triển nguồn vật liệu và các ứng dụng của loại bê tông này

CHƯƠNG 3 HIỆN TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH

VẬT LIỆU XÂY DỰNG VÀ NGÀNH THỦY SẢN

3.1 HIỆN TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH VẬT LIÊU XÂY DỰNG

3.1.1 Hiện trạng ngành công nghiệp xây dựng ở Việt Nam [8]

Trong năm 2013, tốc độ tăng trưởng ngành xây dựng Việt Nam đứng thứ 3 trong khu vực Châu Á Chu kỳ của ngành xây dựng Việt Nam chịu tác động mạnh

từ chu kỳ của tăng trưởng kinh tế thường kéo dài từ 3 tới 10 năm Trong giai đoạn 2000-2009, tốc độ tăng trưởng ngành đạt 9,6%/năm và giai đoạn 2010-2013 đạt 4,6%/năm Nhóm doanh nghiệp tư nhân luôn chiếm trên 80% trong cơ cấu sản xuất của ngành Xây Dựng trong giai đoạn 2011-2014

Hình 3.1 Tỷ Trọng Các Thành Phần Kinh Tế Trong Ngành Xây Dựng

Nguồn: Nguyễn Tuấn Quang Minh, 2015 [8]

Trong giai đoạn 2009-2013, đã xuất hiện tình trạng cung vượt cầu trong thì trường nhà ở khiến cho lượng hàng tồn kho Bất Động Sản tăng cao Tính tới hết năm 2013, giá trị tồn kho ước đạt 94,5 nghìn tỷ Với Luật Nhà Ở (sửa đổi) 2014 và những chính sách hỗ trợ kích cầu, tình hình thị trường bất động sản đang ấm dần lên

và kéo th o đó là sự đi lên của phân khúc xây dựng dân dụng Các công trình Dân Dụng và Cơ Sở Hạ Tầng luôn chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu giá trị ngành Trong

đó, xây dựng cơ sở hạ tầng chiếm 41,2% giá trị ngành, tiếp đến là xây dựng dân dụng chiếm 40,6%và còn lại là xây dựng công nghiệp 18,3% Xét về khu vực địa lý,

Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh là hai trung tâm thu hút vốn đầu tư trên cả nước và hiện tại niềm Bắc đang dẫn đầu cả nước về chi tiêu cho xây dựng (chiếm 43%), tiếp theo là niềm Nam 32,4% và niềm Trung 24,6% Bên cạnh đó, với kỳ vọng về các hiệp định thương mại quan trọng sắp được ký kết, và nhu cầu phát triển cơ sở hạ tầng ngày càng cao Vì vậy, triển vọng ngành xây dựng được đánh giá là rất khả quan trong những năm tới

Hình 3.2 Tỷ Trọng Ngành Xây Dựng Theo Nhóm Công Trình và Vùng Miền

Nguồn: Nguyễn Tuấn Quang Minh, 2015 [8]

Kỳ vọng các Hiệp Định FTAs đã và sắp được ký kết sẽ đẩy mạnh nguồn vốn FDI vào Việt Nam và thúc đẩy sự phát triển của ngành xây dựng công nghiệp Từ nay tới 2020, Việt Nam cần thu hút khoảng 202.000 tỷ đồng/năm để phát triển hạ tầng GTVT và khoảng 125.000 tỷ đồng/năm cho các dự án hạ tầng điện

3.1.2 Hiện trạng ngành VLXD ở Việt Nam [9]

3.1.2.1 Tình hình phát triển của ngànhVLXD Việt Nam

Giá trị sản lượng VLXD chiếm đến 7%-8% GDP nước ta, năm 2012 doanh thu của ngành công nghiệp VLXD đạt 190.000 tỷ đồng, vì thế trong những năm qua Nhà nước ta rất quan tâm đầu tư phát triển VLXD

Nếu xét theo từng khâu trong quy trình thực hiện dự án và tùy theo từng loại công trình khác nhau thì phần chi phí xây dựng thường chiếm giá trị nhiều nhất, trong đó phần nền móng chiếm 20-30%, xây thô chiếm 20-40%, và hoàn thiện

43.00%

24.60%

32.50% Miền Bắc

Miền Trung Miền Nam

40.60%

18.30%

41.20%

Dân dụng Công nghiệp

Cơ sở hạ tầng

chiếm 40-60% Xét riêng về yếu tố đầu vào thì vật liệu xây dựng chiếm 60-70% giá thành, sau đó là nhân công (10-20%) và máy xây dựng (10-20%)

Hình 3.3 Cơ cấu chi phí xây dựng

Nguồn: Nguyễn Tuấn Quang Minh, 2015 [8]

 Tài nguyên khoáng sản làm VLXD ở Việt Nam

Theo quyết định của Thủ tướng chính phủ phê duyệt Quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng khoáng sản làm vật liệu xây dựng ở Việt Nam đến năm

2020, các loại khoáng sản làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng được quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng đến năm 2020 trong phạm vi dự án, bao gồm: Cao lanh, đất sét trắng, fenspat, sét chịu lửa, cát trắng, đôlômít, đá vôi, đá

ốp lát Tổng hợp số mỏ và tài nguyên các mỏ khoáng sản làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng trên cả nước đã điều chỉnh như sau:

Bảng 3.1 Số lượng mỏ khoáng sản và trữ lượng tài nguyên sử dụng làm

nguyên liệu sản xuất VLXD ở Việt Nam

khảo sát

Đã khảo sát

C2

Tài nguyên cấp P

khảo sát

Đã khảo sát

C2

Tài nguyên cấp P

Trong giai đoạn từ nay đến năm 2020 quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến

và sử dụng tổng trữ lượng khoáng sản làm nguyên liệu sản xuất VLXD như sau:

Bảng 3.2 Tổng trữ lượng khoáng sản làm nguyên liệu sản xuất VLXD trong

giai đoạn từ nay đến năm 2020

)

29.5 (triệu m3

)

95.5 (triệu m3

 Tình hình phát triển của ngành VLXD tại Việt Nam

Đến nay, ngành công nghiệp VLXD nước ta đã được phát triển mạnh mẽ, không những về số lượng, cả về chất lượng, mặt hàng, mẫu mã, màu sắc luôn được đổi mới, đáp ứng đầy đủ nhu cấu xây dựng trong nước, mà còn xuất khẩu ra nhiều nước trên thế giới với kim ngạch xuất khẩu năm 2012 đạt 1135 triệu USD

Năng lực sản xuất đến năm 2013 của xi măng là 70.39 triệu tấn, gạch ốp lát ceramic, granit, cotto là 435 triệu m2, sứ vệ sinh 13.06 triệu sản phẩm, gạch đất sét nung là 22 tỷ viên, vật liệu không nung 5.4 tỷ viên (trong đó gạch nhẹ AAC là 1.95 triệu m3 bằng 1.3 tỷ viên gạch tiêu chuẩn), kính xây dựng 188 triệu m2, đá ốp lát 13 triệu m2, sơn 350 triệu lít, tấm lợp amiang xi măng 106 triệu m2

Bên cạnh thành tích đạt được, ngành công nghiệp VLXD nước ta còn nhiều bất cập, hạn chế, nhất là về trình độ công nghệ không đồng đều, nhiều nhà máy có công nghệ, kỹ thuật còn lạc hậu, tiêu tốn nhiều năng lượng, nguyên liệu, vật tư, năng suất lao động thấp, gây ô nhiễm môi trường sinh thái, chi phí sản xuất cao, sản xuất, kinh doanh kém hiệu quả, năng lực cạnh tranh thấp

Đầu tư ào ạt, tràn lan theo phong trào, không tuân thủ quy hoạch, không quan tâm đến cung cầu, không tính đầy đủ đến nguồn tài nguyên, điều kiện vận tải, đến

Qua cuộc khủng hoảng kinh tế, tài chính đã thể hiện nhiều doanh nghiệp làm

ăn thua lỗ, không đủ sức cạnh tranh phải đóng cửa, dừng sản xuất hoặc sẩn xuất cầm chừng, sản xuất kinh doanh kém hiệu quả phải sát nhập, tái cơ cấu, bán cho nước ngoài, thể hiện sự phát triển không bền vững

3.1.2.2 Tổng quan về cát

Cát là vật liệu dạng hạt nguồn gốc tự nhiên bao gồm các hạt đá và khoáng vật nhỏ và mịn Cát dùng trong sản xuất bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân

tạo, kích thước hạt cát từ 0.14 – 5 mm Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần tạp chất, thành phần hạt…[11]

Cát được hình thành bởi sự phong hóa của đá Phong hóa là quá trình phá hủy

đá, đất và các khoáng vật chứa trong đó khi tiếp xúc trực tiếp với môi trường không khí, sinh vật và nước

 Thành phần của cát

Thành phần phổ biến nhất của cát tại các môi trường đất liền trong lục địa và các môi trường không phải duyên hải khu vực nhiệt đới là silica (điôxít silic hay SiO2), thường ở dạng thạch anh, là chất với độ trơ về mặt hóa học cũng như do có

độ cứng đáng kể, nên có khả năng chống phong hóa khá tốt Tuy nhiên, thành phần hợp thành của cát có sự biến động lớn, phụ thuộc vào các nguồn đá và các điều kiện khác tại khu vực

 Các nguồn cát trong tự nhiên

Các nguồn các trong tự nhiên bao gồm những nguồn như: hố cát, cát sông, cát biển Trong đó, cát sông là loại cát sạch được sử dụng nhiều trong trát vữa, làm thạch cao

Khi kinh tế ngày càng phát triển, thì nhu cầu cho ngày xây dựng ngày càng tăng, đòi hỏi sản lượng khai thác cát (đặc biệt là cát sông) cũng tăng th o từng ngày Cát nhân tạo được chế tạo bởi một số loại máy móc chuyên dụng, có khả năng thay thế tốt cho cát sông Cát nhân tạo đạt tiêu chuẩn sẽ có màu sắc thích hợp, hạt cát tròn mịn, có tỷ lệ phù hợp Do đó, giữa các hạt cát sẽ có ít khoảng trống hơn, lượng

xi măng cần phải sử dụng sẽ ít hơn, tiết kiệm được chi phí Ngoài ra, cát nhân tạo không chứa phù sa hay các tạp chất hữu cơ như cát sông

 Các tiêu chuẩn của cát trong xây dựng[12]

Dựa theo TCXDVN 7570 – 2006: Cốt liệu cho bê tông và vữa – Yêu cầu kĩ thuật, cát xây dựng đạt tiêu chuẩn phải đúng th o những yêu cầu kĩ thuật sau :

 Kính thước hạt

Cát được sử dụng để chế tạo vữa không được lẫn quá 5% khối lượng các hạt cí kích thước lớn hơn 5mm

Hàm lượng tạp chất, % khối lượng, không lớn hơn

Bê tông cấp cao hơn B30*

*B: cấp độ bề của bê tông: B = 0.778 M

 Theo giá trị môđun độ lớn

- Cát thô khi môđun độ lớn trong khoảng từ lớn hơn 2.0 đến 3.3

- Cát mịn khi môđun độ lớn trong khoảng từ 0.7 đến 2.0

Thành phần hạt của cát biểu thị qua lượng sót tích lũy trên sàng, nằm trong phạm vi quy định trong bảng 3.4

Bảng 3.5 Hàm lượng ion Cl- trong cát

-, % khối lượng-, không lớn hơn

Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt

Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông và

bê tông cốt thép và vữa thông thường 0.05

Các thống số ban đầu cho thấy có sự tương đồng về tính chất vật liệu của cát

và vỏ nghêu Từ đó có thể thấy được tiềm năng thay thế cát của vỏ nghêu trong lĩnh vực VLXD Tuy nhiên, cần xác định thêm các thông số về tính chất cơ lý hóa học của vỏ nghêu để đánh giá được tiềm năng thay thế cát của vỏ nghêu

 Hiện trạng ngành khai thác cát xây dựng [13]

Th o dự báo của nhiều chuyên gia ngành xây dựng, đến năm 2015 nhu cầu sử dụng cát xây dựng cả nước từ 131 đến 140 triệu m3/năm và đến năm 2020 nhu cầu

sử dụng cát xây dựng cả nước sẽ tăng lên mức khoảng 200 triệu m3/năm Trên thực

tế, từ khi Campuchia tuyên bố đóng cửa mỏ (năm 2009), cắt nguồn cung hàng chục triệu m3 cát xây dựng/năm vào cửa khẩu biên giới Tây Nam của Việt Nam thì lượng cát có độ lớn của hạt thô (mô dun - Mn) trên 1.9 đạt tiêu chuẩn chất lượng quy định để sử dụng cho bê tông, vữa (th o qui định của Bộ Xây dựng) đã trở nên rất khó kiếm trên thị trường Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), TP.HCM, miền Đông Nam Bộ và Tây Nguyên Tình trạng khan hiếm cát xây dựng đạt tiêu chuẩn chất lượng đã diễn ra ở miền Trung, Tây Nguyên và miền Đông Nam Bộ Có lúc, giá cát xây dựng tại Kon Tum đột ngột tăng từ 20000-30000 đồng/m3 khiến các nhà thầu khốn đốn

Trước tình hình đó, khai thác cát trái phép đang trở thành câu chuyện bức xúc cho người dân và ngành chức năng Thời gian qua, ngành chức năng đã phát hiện và

xử lý hàng trăm vụ khai thác cát trái phép Tuy nhiên, tình trạng khai thác cát vẫn diễn ra phức tạp ở nhiều nơi

Hình 3.4 Khai thác trái phép cát trên sông Hồng

Nguồn:Hà An, 2015 [14]

Có thể nói tình trạng khai thác cát trái phép trên các con sông đang triển khai rầm rộ Tình trạng này xảy ra rộng khắp trên các lưu vực sông chạy dọc chiều dài của đất nước Hầu như con sông nào cũng bị lạm dụng khai thác tài nguyên cát và

sỏi Dù vấn đề này đã được công luận lên tiếng phản ảnh nhưng tình trạng khai thác cát trên các dòng sông Lô, sông Chảy, sông Hồng, sông Gâm, sông Thạch Hãn, sông Thu Bồn, sông Cả, sông Đồng Nai, sông Hậu, sông Tiền ngày càng có chiều hướng bành trướng thêm Cát tặc cũng đông hơn, tập trung thành từng nhóm có tổ chức hẳn hoi, bất chấp pháp luật, bất chấp công an, ngày đêm đưa những ống hút cát lớn hơn chọc sâu vào lòng sông lẫn bờ sông để khai thác tận diệt, hủy diệt các hệ sinh thái tự nhiên [15]

3.1.2.3 Tổng quan về đá [16]

Đá là một loại vật liệu quan trọng và được dùng phổ biến trong các công trình kiến trúc, xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng và trong nhiều ngành kinh tế dưới nhiều hình thức khác nhau

Các loại đá dùng trong xây dựng có những đặc điểm cấu tạo cũng như các tính chất cơ lý hoá khác nhau vì có nguồn gốc khác nhau

- Đá dăm: là loại đá đã được nghiền sàng (hay đập nhỏ) từ các loại đá nguyên khai, có kích cỡ thay đổi khác nhau từ 1x2cm đến 6x8 cm

- Đá sỏi: được tạo thành từ quá trình phong hoá tự nhiên các loại gốc đá, rồi

bị nước cuốn đi, bị mài mòn thành các dạng hạt nhẵn có hình thù , kích thước màu sắc khác nhau

Đá dăm hay đá sỏi cùng một kích cỡ hay nhiều kích cỡ phối hợp thường được dùng làm phần cốt liệu rắn trong vật liệu bê tông hay vật liệu áo đường, móng

 Tiêu chuẩn đá trong xây dựng

 Hàm lượng hạt thoi dẹt

Hàm lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lowns không vượt quá 15% đối với bê tông cấp cao hơn B30 và không vượt quá 35% đối với cấp B30 và thấp hơn

(tan trong axit) của cốt liệu lớn không vượt quá 0.05%

 Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn tuỳ theo cấp bê tông

Bảng 3.8 Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn

% khối lượng, không lớn hơn

chất hữu cơ của cốt liệu tự nhiên và vỏ sò có sự khác biệt Vì vậy, cần tiền hành đo đạc lại các thông số này và các thông số về tính chất cơ lý và hóa học khác nhằm đánh giá tiềm năng thay thế cốt liệu lớn trong bê tông của vỏ sò và có các phương pháp giảm thiểu ảnh hưởng của các tính chất này đến độ bề chắc của của bê tông

Bảng 3.9 Các tính chất hóa lý của vỏ sò (nghiền) và các cốt liệu tự nhiên

Nguồn: Dang Hanh Nguyen và cộng sự, 2013[5]

 Hiện trạng ngành khai thác đá

 Phân bố và trữ lượng

Kết quả khảo sát, tìm kiếm, thăm dò đá xây dựng cho thấy:

- Đá macma: phân bố ở miền Bắc, chủ yếu ở vùng sâu, vùng xa, giao thông

vận tải không thuận tiện, không thuận lợi cho việc khai thác sử dụng Trữ lượng ước tính khoảng 34.3 tỷ m3

- Đá trầm tích: chủ yếu là đá vôi có nhiều nhất ở miền Bắc, chất lượng tốt,

phần lớn lộ thiên, lớp phủ mỏng, gần các trục giao thông và trung tâm kinh

tế của địa phương, điều kiện khai thác thuận lợi bằng phương pháp lộ thiên,

có thể tổ chức khai thác quy mô lớn Trữ lượng ước tính khoảng 5 tỷ m3

- Đá biến chất: phần lớn phân bố ở vùng cao phía Bắc và miền Trung, địa

hình phức tạp, giao thông và cơ sở hạ tầng không thuận lợi cho việc khai thác Trữ lượng ước tính khoảng 895 tỷ m3

 Quy mô sản xuất [17]

Hiện nay ở các cơ sở sản xuất đá xây dựng ở Việt Nam đang tồn tại các dây chuyền thiết bị sàng nghiền đá công suất từ 50000-500000 m3/năm của một số nước