Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng xỉ than thay thế một phần cát để chế tạo bê tông xi măng cho kết cấu áo đường ô tô từ cấp 4 trở xuống trên địa bàn tỉnh trà vinh

Đề tài đã ti n hành đánh giá thành phần hóa học và một số tính chất vật lý của xỉ than nhi ệt điện Duyên Hải, từ đó nghiên cứu sử dụng xỉ than này đ thay th một phần cát trong ch t ạo b

Đ I H C ĐÀ N NG TRƯỜNG Đ I H C BÁCH KHOA

¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯

LƯ NG MINH TRUNG

Đ I H C ĐÀ N NG TRƯỜNG Đ I H C BÁCH KHOA

¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯

LƯ NG MINH TRUNG

L ỜI CẢM N

Học viên in ch n thành cảm ơn Thầy giáo TS Huỳnh Phư ng Nam đã tận

tình hướng dẫn - chỉ bảo trong quá trình làm luận vĕn

Xin chân thành c ảm ơn tập th cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng Cầu đường, Phòng KH, SĐH & HTQT Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà

N ẵng, Ban đào tạo Sau đại học - Đại học Đà Nẵng, cùng cơ quan, gia đình, bạn

bè đã động viên và tạo điều kiện cho học viên trong thời gian học cao học và

hoàn thành lu ận vĕn tốt nghiệp này

V ới thời gian nghiên cứu và nĕng lực bản thân còn hạn ch , luận vĕn chắc

ch ắn không tránh khỏi những thi u sót, tồn tại Học viên rất mong nhận được

nh ững ý ki n đóng góp từ phía các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp đ luận vĕn được hoàn thiện hơn

Đà Nẵng, tháng 9 năm 2017

TTHL va TT

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và ch a từng đ ợc ai công bố trong bất kỳ công trình

nào khác

Tác gi lu n vĕn

Lư ng Minh Trung

TTHL va TT

DANH M ỤC CH VIẾT T T

- X0: Cấp phối bê tông không thay th xỉ than

- X20: Cấp phối bê tông thường thay th 20% xỉ than cho cát

- X40: Cấp phối bê tông thường thay th 40% xỉ than cho cát

- X60: Cấp phối bê tông thường thay th 60% xỉ than cho cát

TTHL va TT

M ỤC LỤC

M Đ U 1

1 Tính cấp thi t của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 K t quả dự ki n 2

6 Bố cục đề tài: 2

Chư ng 1TỔNG QUAN V BÊ TÔNG S DỤNG X THAN, Đ NH HƯỚNG PHÁT TRI N ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TRÀ VINH 4

1.1 Tổng quan về xỉ than: 4

1.1.1 Khái niệm về xỉ than: 4

1.1.2 u nhược đi m của xỉ than 5

1.1.3 Tình hình sử dụng xỉ than trên th giới 5

1.1.4 Tình hình sử dụng xỉ than Việt nam: 5

1.2Các vấn đề liên quan đ n xỉ than nhà máy nhiệt điện Duyên hải: 9

1.3Định hướng phát tri n giao thông nông thôn tình Trà Vinh 10

1.4 K t luận chương 1 12

Chư ng 2V T LIỆU CHẾ T O, THIẾT KẾ C P PHỐI VÀ PHƯ NG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ TÍNH CH T C Lụ CỦA BÊ TÔNG I MĔNG M T ĐƯỜNG 13

2.1 Tính chất cơ lý của vật liệu đầu vào 13

2.1.1 Xi mĕng 13

2.2.2 Cát 14

2.1.3 Đá dĕm 16

2.2 Tính chất lý hóa của xỉ than nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 19

2.2.1 Thành phần hóa học 19

2.2.2 Khối lượng riêng, thành phần hạt và mô đun độ lớn 20

2.3 Thi t k cấp phối bê tông 21

2.3.1 Cấp phối đối chứng (không dùng xỉ than) 21

2.3.2 Các cấp phối bê tông sử dụng xỉ than thay th một phần cát 22

2.4 Các thí nghiệm đánh giá tính chất cơ lý của hỗn hợp bê tông và bê tông 22

TTHL va TT

2.4.1 Thí nghiệm đo độ sụt của hỗn hợp bê tông theo tiêu chu n: 22

2.4.2 Thí nghiệm ác định cường độ chịu nén của bê tông: 23

2.4.3 Thí nghiệm ác định cường độ chịu uốn của bê tông 25

2.4.4 Thí nghiệm ác định độ hút nước của bê tông 27

2.5 Yêu cầu k thuật của bê tông i mĕng cho k t cấu áo đường từ cấp IV tr xuống 29

2.6 K t luận chương 2 30

C hư ng 3ĐÁNH GIÁ KHẢ NĔNG S DỤNG X THAN NHIỆT ĐIỆN DUYÊN H ẢI THAY THẾ MỘT PH N CÁT CHẾ T O BÊ TÔNG I MĔNG CHO ÁO ĐƯỜNG Ô TÔ T C P IV TR XUỐNG 31

3.1 K t quả thí nghiệm và bàn luận các tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng xỉ than nhiệt điện Duyên Hải thay th một phần cát 31

3.1.1 Độ sụt của hỗn hợp bê tông 31

3.1.2 Cường độ chịu nén của bê tông theo thời gian 33

3.2.2 Phân tích k t quả và bàn luận 33

3.1.3 Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông 36

3.1.4 Độ hút nước của bê tông: 37

3.1.5 Nhận xét chung về tỉ lệ thay th xỉ than cho cát 38

3.2 Thi t k k t cấu mặt đường bê tông i mĕng cấp IV tr xuống bằng bê tông dùng xỉ than nhiệt điện Duyên Hải thay th một phần cát 38

3.2.1 Nguyên tắc thi t k : Quy t định số 3230/QĐ-BGTVT [18] 38

3.2.2 Tính toán cho 3 cấp phối bê tông X0, X20 và X40 38

3.3 Đánh giá hiệu quả kinh t và môi trường 42

3.3.1 Hiệu quả kinh t 42

3.3.2 Hiệu quả về mặt môi trường: 44

3.7 K t luận chương 3 46

KẾT LU N VÀ H NG PHÁT TRIỂN Đ TÀI 47

1 KẾT LU N 47

2 H NG PHÁT TRIỂN Đ TÀI 48

TÀİ LİỆU THAM KHẢO 49

TTHL va TT

DANH M ỤC BẢNG BI U

Bảng 1.1 Nhu cầu vật liệu xây nung và không nung 8

Bảng 2.1Thành phần hóa học của xi măng [8] 14

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu cơ - lý - hóa của xi măng 14

Bảng 2.4 Kết quả thí nghiệm thành phần cơ lý cát 15

Bảng 2.5 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt cát 16

Bảng 2.6 Chỉ tiêu cơ lý của đá dăm 18

Bảng 2.7 Thành phần hạt của đá dăm 18

Bảng 2.8 Thành phần hóa học của xỉ than [11] 19

Bảng 2.9 Kết quả thí nghiệm tính chất vật lý của xỉ than TCVN 7570:2006 [10] 20

Bảng 2.10 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của xỉ than 20

Bảng 2.11 Cấp phối bê tông mác M30 không xỉ than (cấp phối đối chứng X0) 22

Bảng 2.12 Thành phần vật liệu của các cấp phối bê tông 22

Bảng 2.13 Hệ số tính đổi c ờng độ kéo uốn 27

Bảng 3.1 Kết quả đo độ sụt của các cấp phối bê tông 32

Bảng 3.2 Số l ợng tổ mẫu và kế hoạch nén theo thời gian 33

Bảng 3.3 C ờng độ nén của các cấp phối bê tông theo thời gian 33

Bảng 3.4 C ờng độ uốn ở 28 ngày tuổi củacác cấp phối bê tông 36

Bảng 3.5 Độ hút n ớc cho các cấp phối bê tông 37

Bảng 3.6 Giá thành 1m3 bê tông cấp phối X0 đến chân công trình 42

Bảng 3.7 Giá thành 1m3 bê tông cấp phối X20 đến chân công trình 42

Bảng 3.8 Giá thành 1m3 bê tông cấp phối X40 đến chân công trình 43

Bảng 3.9 Giá thành 1m3 bê tông cấp phối X60 đến chân công trình 43

Bảng 3.10 Tổng hợp giá thành 1m3 bê tông cho các cấp phối 43

TTHL va TT

DANH M ỤC HÌNH

Hình 1.1 Phun n ớc tạo ẩm tại bãi chôn lấp tro xỉ của Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải

1 10

Hình 1.2 Trà Vinh phát triển giao thông nông thôn [5] 11

Hình 2.1 Xi măng Holcim (Insee) 13

Hình 2.2 Thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý của cát 15

Hình 2.3 Biểu đồ thành phần hạt của cát 16

Hình 2.4 Thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý của đá dăm 17

Hình 2.5 Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm 19

Hình 2.7 Thành phần hạt của xỉ than 21

Hình 2.8 Quá trình thí nghiệm độ sụt của bê tông 23

Hình 2.9 Quá trình thí nghiệm đúc mẫu nén của bê tông 24

Hình 2.10 Quá trình nén bê tông 24

Hình 2.11 Mẫu thử c ờng độ uốn của bê tông 25

Hình 2.12 Thí nghiệm uốn mẫu bê tông 26

Hình 2.14 Ngâm mẫu bê tông trong bể n ớc 28

Hình 2.15 Cân mẫu bê tông 28

Hình 2.16 Sấy mẫu bê tông ở nhiệt độ 2000 C 29

Hình 3.1 Đo độ sụt của các cấp phối bê tông 31

Hình 3.2 Độ sụt của hỗn hợp bê tông theo từng cấp phối 32

Hình 3.3 C ờng độ nén của các cấp phối bê tông theo thời gian 34

Hình 3.4 C ờng độ nén của các cấp phối bê tông theo từng tuổi 35

Hình 3.5 C ờng độ uốn ở tuổi 28 ngày của các cấp phối bê tông 36

Hình 3.6 Độ hút n ớc của các cấp phối bê tông 37

Hình 3.7 Hiện t ợng sạt lở bờ sông ở tỉnh An Giang do khai thác cát 44

Hình 3.8 Bể chôn xỉ than + tro bay và phun n ớc tạo ẩm tại bãi chôn lấp tro xỉ của Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải 1 45

TTHL va TT

NGHIÊN C U NG D ỤNG THAN THAY THẾ MỘT PH N CÁT Đ CHẾ

T O BÊ TÔNG I MĔNG DỐNG CHO KẾT C U ÁO ĐƯỜNG Ô TÔ T

C P IV TR XU ỐNG TRÊN Đ A BÀN T NH TRÀ VINH

H c viên: Lương Minh Trung; Chuyên ngành: K thuật xây dựng công trình giao

thông; Mã số: 60.08.02.05; Khóa: K31 Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng

Tóm t t: Xỉ than là nguồn ph ph m trong quá trình hoạt động của nhà máy nhiệt điện và gây ra

nh ững tác hại to lớn về vấn đề môi trường Tuy nhiên, nguồn xỉ than này có th tận dụng đ làm vật

li ệu ch tạo bê tông gạch không nung và sang nền… Hiện nay, nhiệt điện Duyên Hải Trà Vinh hoạt động từ nĕm 2015 đ n nay đã làm nảy sinh nhiều vấn đề liên quan đ n việc chôn lấp xỉ than và ô nhi ễm môi trường Đề tài đã ti n hành đánh giá thành phần hóa học và một số tính chất vật lý của xỉ than nhi ệt điện Duyên Hải, từ đó nghiên cứu sử dụng xỉ than này đ thay th một phần cát trong ch

t ạo bê tông sử dụng cho đường cấp IV tr xuống Trà Vinh T lệ thay th xỉ than cho cát lần lượt là 20%, 40% và 60% v ề mặt khối lượng K t quả cho thấy cường độ nén của bê tông tĕng cao nhất hàm lượng thay th 20% và cao hơn cường độ của cấp phối đối chứng, sau đó giảm dần Xỉ than không làm thay đổi cường độ uốn nhiều trừ cấp phối thay th 60% Nhìn chung, với tỉ lệ thay th xỉ than cho cát

là 20% và 40% thì bê tông đạt yêu cầu đ ch tạo mặt đường cấp IV tr xuống, trong đó tỉ lệ 20% là

h ợp lý nhất Luận vĕn cũng đã đánh giá hiệu quả về mặt kinh t và môi trường khi sử dụng xỉ than thay th m ột phần cát trong ch tạo bê tông i mĕng

T khóa: Xỉ than nhiệt điện Duyên Hải, bê tông i mĕng, cường độ nén, cường độ uốn, đường cấp IV

tr xuống

RESEARCH FOR APPLYING CERAMIC SUBSTITUTES A SUBSTRATE OF CONCRETE CONCRETE CONCRETE MAKING MACHINES USED FOR AUTOMOBILE TRAY STRUCTURES FROM IV TRANSPORTATION ON

TRA VINH PROVINCE

Summary: Coal slag is the source of waste in the operation of the thermal power plant and causes

great harm to the environment However, this source of coal slag can be used to make materials for making unfinished brick and so on Currently, the Thuy Hai thermal power plant in Tra Vinh, which has been operating since 2015, has raised many issues related to burial of coal slag and environmental pollution The subject has carried out evaluation of chemical composition and some physical properties of coal slag in Duyen Hai, from which to study the use of coal slag to replace some sand in the manufacture of concrete used for sugar level IV or lower in Tra Vinh Coal slag replacement rates for sand are 20%, 40% and 60% in volume respectively The results showed that the compressive strength of concrete increased the highest at the replacement level of 20% and higher than the intensity

of control matrices, then decreased Coal slags do not change the bending intensity much except 60% replacement In general, with the coal slag replacement rate of 20% and 40%, the concrete is required

to produce level IV or less pavement, in which the ratio of 20% is the most reasonable The thesis also evaluated the economic and environmental efficiency of using coal slag to replace sand in cement production

Key words: Duyen Hai thermal coal slag, concrete, compressive strength, bending strength, grade IV

and below

TTHL va TT

M Đ U

1 Tính c p thi t c a đ tài

Với sự phát tri n kinh t của nước ta hiện nay, lượng điện tiêu thụ ngày càng tĕng cao, nguồn điện từ các nhà máy thủy điện không đủ đáp ứng nhu cầu, nước ta đã đầu tư y dựng một số mô hình cung cấp điện như: điện gió, nhiệt điện trong đó các

nhà máy nhiệt điện được chú trọng đầu tư với quy mô công suất lớn Tại tỉnh Trà Vinh được đầu tư y dựng dự án Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1 Ngoài ra, trong thời

gian tới đ n nĕm 2020 Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải s đưa vào hoạt động thêm Nhà

máy nhiệt điện Duyên Hải 3 với công suất 1200MW, Nhà máy nhiệt điện đã đưa vào

quá trình vận hành nĕm 2015 với công suất 1200MW, hàng nĕm Nhà máy nhiệt điện

Duyên Hải 1 thải ra môi trường khoảng 477.152 tấn ỉ than nĕm Duyên Hải 3 m rộng

600MW, Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 2 với công suất 1200MW Như vậy, khi các

dự án vận hành s thải ra lượng ỉ than rất lớn, là một trong số các chất thải rắn sinh ra trong quá trình đốt than trong các nhà máy nhiệt điện

Tùy thuộc vào nguồn nhiên liệu (than đá, than n u, ) và công nghệ đốt (lò than

phun, lò tầng sôi, ) mà khối lượng và thành phần ỉ than khác nhau, n u không có

giải pháp xử lý triệt đ thì ngoài việc cần đ n hàng nghìn hecta đất đ chôn lấp, ỉ than

còn là nguồn gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí Tuy nhiên, hiện nay

theo thống kê cho thấy khoảng 10% lượng ỉ than thải ra hàng nĕm được thu gom, sử

dụng, còn lại 90% vẫn thực hiện chôn lấp Với nhiều công dụng như trên, ỉ than n u không được thu gom, tận dụng s không chỉ là một sự lãng phí lớn mà còn là một hi m

họa đối với môi trường và ngày 23/9/2014 Thủ tướng Chính phủ đã có quy t định số

1696 QĐ-TTg về một số giải pháp thực hiện xử lý ỉ than, thạch cao của các nhà máy

nhiệt điện, nhà máy hóa chất ph n bón đ làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng

Hiện nay tỉnh Trà Vinh là một trong số những tỉnh được Trung ơng ưu tiên đầu tư quy hoạch y dựng nông thôn mới Tỉnh Trà vinh có tổng cộng 7 huyện và 1 thành phố, trong giai đoạn đầu thực hiện quy hoạch y dựng nông thôn mới (giai đoạn tư 2011- 2015) tỉnh Trà vinh có 23/85 ã thực hiện y dựng nông thôn mới nhưng cho đ n nay chỉ được 23 ã đạt tiêu chí nông thôn mới, đa phần các ã không đạt tiêu chí nông thôn mới phần lớn là do mạng lưới giao thông nông thôn không đạt theo bộ tiêu chí của nông thôn mới Chính vì vậy các cấp chính quyền của tỉnh Trà Vinh đầu tư y dựng mạng lưới đường giao thông nông thôn cho các ã của 17 ã

y dựng nông thôn mới đ n nĕm 2020, và ti p tục lập đề án y dựng mang lưới giao

thông nông thôn cho 68 ã còn lại của tỉnh Trà Vinh đ n nĕm 2030 là hoàn thành mạng lưới giao thông nông thôn của tỉnh đ gốp phần y dựng nông thôn mới cho tất các ã còn lại đ n nĕm 2030 là phải đạt được ã nông thôn mới

TTHL va TT

Chính vì những y u tố trên, mà tôi lựa chọn vấn đề “Nghiên cứu ứng dụng ỉ

than thay th một phần cát đ ch tạo bê tông i mĕng cho k t cấu áo đường ô tô từ cấp 4 tr uống trên địa bàn tỉnh Trà Vinh làm đề tài nghiên cứu của luận vĕn

2 M c tiêu nghiên c u c a đ tƠi

- Nghiên cứu thành phần hóa học và tính chất vật lý của xỉ than của nhiệt điện Duyên

Hải Trà Vinh

- Nghiên cứu các đặc trưng cơ lý chủ y u của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng ỉ

than thay th một phần cát

- Đề xuất t lệ sử dụng xỉ than thích hợp thay th một phần cát về mặt th tích đ ch

tạo bê tông i mĕng cho k t cấu áo đường ô tô từ cấp 4 tr uống trên địa bàn tỉnh Trà

Vinh

3 Đ i tư ng vƠ ph m vi nghiên c u

+ Nguồn thải ỉ than từ Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải chưa qua ử lý

+ Các cơ s lý thuy t, mô Hình tính toán, thực nghiệm của bài toán ch tạo bê tông dùng ỉ than thay th một phần cát

+ Bê tông dùng ỉ than thay th một phần cát và bê tông không dùng xỉ than

4 Phư ng pháp nghiên c u

- Phương pháp nghiên cứu lý thuy t

- Phương pháp thực nghiệm

5 K t qu dự ki n

Việc nghiên cứu của đề tài giúp thêm thông tin hữu ích về việc sử dụng ỉ than đ

ch tạo bê tông tương ứng với đường ô tô từ cấp 4 tr uống:

- K t quả tính chất lý, hóa của xỉ than nhiệt điện Duyên hải

- Đánh giá, so sánh k t quả thực nghiệm giữa bê tông có sử dụng ỉ than nhiệt điện

Duyên Hải với bê tông thường Từ đó, đề xuất phương án sử dụng bê tông xỉ phù hợp

cho đường ô tô từ cấp IV tr uống mà vẫn đảm bảo yêu cầu k thuật và hiệu quả kinh

t

6 B c c đ tƠi:

M đầu:

Chương 1:Tổng quanvềbê tông sử dụng ỉ than, định hướng phát tri n đường giao

thông nông thôn Trà Vinh

Chương 2: Vật liệu ch tạo, thi t k cấp phối bê tông và phương pháp đánh giá một

TTHL va TT

số tính chất cơ lý của bê tông i mĕng mặt đường

Chương 3: Đánh giá khả nĕng sử dụng xỉ than nhiệt điện Duyên Hải thay th một

phần cát trong ch tạo bê tông i mĕng cho mặt đường từ cấp IV tr xuống

K t lu n và hư ng phát tri n đ tài

TTHL va TT

Chư ng 1 TỔNG QUAN V BÊ TÔNG S DỤNG THAN, Đ NH HƯỚNG PHÁT

TRI N ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TRÀ VINH

1.1 T ng quan v x than:

1.1.1 Khái niệm về xỉ than:

Trong quá trình đốt than có 2 nguồn thải chính là chất khí và chất rắn Trong nguồn thải khí, ngoài các chất CO2, CO, NOx và SOx… có th còn có một số kim loại bay hơi Nguồn thải rắn có khoảng 15 - 20% chất vô cơ không cháy và cả lượng than chưa cháy h t bị dính vón thành các hạt lớn và rơi uống đáy lò gọi là ỉ than

Như vậy ỉ than là những hạt thô và to hơn tro bay, là thành phần không cháy được tập trung đáy lò, cỡ hạt dao động từ bằng hạt cát mịn đ n hạt sỏi (0.125 mm

đ n 2 mm) Chúng thường được dùng đ thay th cát trong sản uất vật liệu không nung và làm nền đường, lấp đầm lầy…

Hiện nay Việt Nam nói chung s ti p tục phát tri n các nhà máy nhiệt điện than với t lệ thích hợp, phù hợp với khả nĕng cung cấp và ph n bố của các nguồn nhiên liệu Trong đó, khai thác tối đa nguồn than trong nước cho phát tri n các nhà máy nhiệt điện, ưu tiên sử dụng than trong nước cho các nhà máy nhiệt điện khu vực miền Bắc

Thống kê cho thấy, công suất phát điện của các nhà máy điện đốt than trong nước trên 5.000MW chạy bằng than antra it trong nước, với lượng tiêu thụ hằng nĕm

vào khoảng 16 triệu tấn than Lượng tro xỉ thải ra là 5,7 triệu tấn Từ nĕm 2013, riêng lượng tro xỉ thải hằng nĕm tại 5 nhà máy nhiệt điện đốt than của Tập đoàn Than -

Khoáng sản Việt Nam khi phát đủ công suất ước tính khoảng 2,8 triệu tấn nĕm (trong

đó khoảng 1,7 triệu tấn là tro đáy) Dự báo, đ n nĕm 2030, khi tổng công suất nhiệt điện đốt than của cả nước tĕng lên khoảng 77.000MW, kéo theo tĕng lượng than tiêu

thụ là 176 triệu tấn thì lượng tro xỉ thải s đạt 35 triệu tấn/nĕm và thải ra bầu khí quy n

một lượng khí SOx khổng lồ, ước tính khoảng 5 triệu tấn nĕm[1]

Việc sử dụng tro ỉ của các nhà máy nhiệt điện than còn có rất nhiều hạn

ch Cho đ n nay, ngoài Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại tận dụng nguồn tro ỉ thải làm nguyên liệu cho sản uất vật liệu y dựng, các nhà máy nhiệt điện than còn lại chưa

áp dụng giải pháp đ sử dụng nguồn tro ỉ, g y ra tình trạng phải sử dụng hàng ngàn héc ta đất làm bãi thải, bãi chôn lấp tro ỉ

Cũng như tỉnh Trà Vinh nói riêng việc đầu tư y dựng nhà máy nhiệt điện cũng được phát tri n mạnh như nhà máy nhiệt điện Duyên Hải vận hành phát điện 2 nhà máy nhưng trong nĕm qua đã thải ra môi trường hàng triệu tấn tro xỉ

TTHL va TT

1.1.2 u nh ợc điểm của xỉ than

1.1.2.1 u điểm

Khối lượng xỉ than nhẹ, thành phần hạt khá giống cát mịn nên có th ch tạo vật

liệu bê tông nhẹ từ xỉ than cho các nhà cao tầng.Bên cạnh đó, tro ỉ của có th làm phụ

gia trong sản xuất i mĕng, bêtông Ngoài ra, tro ỉ còn được sử dụng đ làm chất liên

k t gia cố các công trình giao thông, sản xuất gạch không nung, làm tấm trần, tường

thạch cao, gốm sứ rất hiệu quả với tổng mức tiêu thụ có th lên đ n hàng chục triệu

tấn nĕm

Xỉ than là chất ph thải nên giá thành xỉ than thô (chưa qua ử lý) còn rất rẻ so

với cát.Hiện giá trị của xỉ than nhà máy nhiệt điện Duyên Hải chỉ khoảng khoảng

5.000 - 5.500 đồng/tấn nên khi vật liệu sử dụng từ xỉ than s giảm được giá thành xây

dựng

Bên cạnh các ưu đi m nêu trên, xỉ than còn có những nhược đi m sau:

 Thành phần hạt của xỉ than không đồng đều

 Thành phần hóa lý không ổn định, tùy theo vào chất lượng than và quy trình đốt

than

 Trong thành phần xỉ than có chứa thành phần kim loại nặng như Carbon và tạp

chất khác, gây ô nhiễm môi trường

 Dây sử dụng các công nghệ tách loại thành phần carbon trong tro đáng ghi

nhận Tuy nhiên các công nghệ này có nhược đi m như chi phí đầu tư lớn; công suất

xử lý thấp; và cần diện tích mặt bằng do đó chạy theo chi phí giá thành bê tông cao

 Xây dựng hệ thống xử lý xỉ than và các sản ph m liên quan phải đảm bảo thân

thiện với môi trường

1.1.3 Tình Hình sử dụng xỉ than trên thế giới

Ở nhiều nước trên th giới, tro xỉ than từ các nhà máy nhiệt điện được sử dụng

rất hiệu quả trong nhiều lƿnh vực, đặc biệt là xây dựng.Việc sử dụng rác thải công

nghiệp như tro ỉ than trong xây dựng đường sá luôn được khuy n khích và đôi khi là

một điều kiện bắt buộc Tại Pháp, 99% tro xỉ than được tái sử dụng, tại Nhật Bản con

số này 80% và tại Hàn Quốc là 85%[2]

Trong công nghiệp i mĕng, tro thô được dùng đ thay th đất sét, một trong

những nguyên liệu chính đ sản xuất i mĕng, vì tro có thành phần hóa học gần như tương tự đất sét Chính vì vậy, các nước tiên ti n bên cạnh nhà máy nhiệt điện

luôn có các nhà máy i mĕng đ sử dụng tro xỉ than tại chỗ

1.1.4 Tình Hình sử dụng xỉ than ở Việt nam:

TTHL va TT

Dù về thành phần hóa học tro xỉ than có th thay th một phần đất sét nhưng

các nhà sản xuất i mĕng không mấy mặn mà vì lượng mất khi nung quá lớn, tạo áp

xuất cao trong lò nung clinker và nhiều bất lợi khác Hiện nay chỉ có nhà máy i mĕng Nghi Sơn (Thanh Hóa) do Nhật Bản đầu tư đang dự định mua tro xỉ than của nhà máy

nhiệt điện Nghi Sơn bằng hệ thống bĕng tải vì hai nhà máy này chỉ cách nhau 2km

Giá mua tro xỉ than là 3 USD/tấn, tương đương với giá đất sét

Ở Việt Nam, tại các nhà máy điện như Yên Phụ, Cao Ngạn, Việt Trì, Đạm Hà Bắc và Ninh Bình ậ do lượng than chưa cháy còn cao, người d n địa phương đã khai thác tro ỉ bằng cách dùng sàng thủ công tách phần than sót đ nung gạch, nung vôi và làm chất đốt Tro ỉ còn lại được trộn lẫn với bùn làm chất dính đ sử dụng trực ti p, hoặc thêm vôi đ đóng gạch ỉ

Những nĕm 80 của th k trước, Công ty Điện lực 1 k t hợp với Trường Đại học Mỏ-Địa chất đã nghiên cứu và tuy n tro ỉ Nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn và nhiệt điện Phả Lại Nghiên cứu chỉ ti n hành phòng thí nghiệm với quy mô dây chuyền tuy n chỉ gồm 4 ngĕn máy th tích nhỏ ( Cao Ngạn, Phả Lại và Đức Giang) Khi đó, mục tiêu nghiên cứu chỉ là đ thu lại lượng than chưa cháy h t còn lẫn trong tro ỉ

Đ n những nĕm 90, thì các Xí nghiệp i mĕng áp dụng k t quả nghiên cứu của

đề tài 26A-07-01 về “Nghiên cứu sử dụng tro ỉ nhiệt điện Phả Lại làm phụ gia sản uất i mĕng Sau đó, Bộ X y Dựng đã quy t định cho phép sử dụng phụ gia tro ỉ Phả Lại vào sản uất i mĕng các nhà máy i mĕng lò quay Hoàng Thạch, Bỉm Sơn

và Hải Phòng với t lệ pha trộn không quá 15 %, với điều kiện phụ gia tro ỉ Phả Lại phải đảm bảo yêu cầu hàm lượng MKN (than chưa cháy) < 11%

Từ nĕm 1995ậ1997, hai Viện là Viện khoa học Vật liệu, Viện KHCN Việt Nam cũng đã ti n hành nghiên cứu khả nĕng tái ch và sử dụng tro ỉ nhà máy nhiệt điện Ninh Bình đ thu hồi lại than đ phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản uất gạch nung, còn tro ỉ làm vật liệu cho đường giao thông và gạch y dựng

Từ nĕm 1997, đáp ứng yêu cầu sử dụng tro tuy n đ sản uất bê tông khối lớn trong y dựng các đập thu lợi, công trình thu điện và một số công trình y dựng

d n dụng khác

 Phát triển đầu t , xây dựng các Nhà máy tuyển tro xỉ

Do các ưu đi m vượt trội và hiệu quả kinh t của công nghệ bê tông đầm lĕn sử dụng phụ gia tro ỉ (RCC) trong y dựng đập thu điện, Việt Nam đã quy t định áp dụng công nghệ này cho các công trình đập thu điện, trước tiên là thu điện Sơn La Công trình thu điện Sơn La có nhu cầu tro tuy n rất lớn, trung bình là 20.000

TTHL va TT

tấn tháng Vì vậy chỉ trong một thời gian ngắn, một loạt í nghiệp tuy n tro ỉ nhiệt điện được y dựng và đưa vào hoạt động

Nĕm 2006, Công ty cổ phần Bắc Sơn và Công ty cổ phần Cao Cường thực hiện

02 dự án y dựng ư ng tuy n tro ỉ Phả Lại tại hồ Bình Giang với công suất 5000 ậ

6000 tấn tháng sản ph m tro tuy n.Nguồn nguyên liệu chủ y u của các ư ng này là tro ỉ của hồ chứa thải Bình Giang từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại

Nĕm 2007, Ban Quản lý công trình Thu điện Sơn La đã y dựng ư ng tuy n liền kề với nhà máy nhiệt điện Phả Lại II, có công suất 10000 tấn tháng Đầu nĕm

2008 ư ng này đã đưa vào hoạt động

Nĕm 2008, Công ty phụ gia bê tông Phả Lại (PHALAMI), đã y dựng ư ng tuy n tro bay nhiệt điện Phả Lại có công suất 5000 tấn tháng Tháng 8-2009, chính thức đưa vào hoạt động.Nguồn nguyên liệu của ư ng tuy n này cũng lấy trực ti p từ ilo của nhà máy nhiệt điện Phả Lại II

Cuối nĕm 2009, Công ty cổ phần Nhiệt điện Ninh Bình đã ti n hành đầu tư y dựng ư ng tuy n tro ỉ, công suất 20000 tấn nĕm.Nĕm 2011, tại nhà máy Nhiệt điện Uông Bí đang ti n hành thi công ư ng tuy n tro ỉ với công suất 50 000 tấn nĕm.Dự

ki n, đầu nĕm 2012 s đưa vào sản uất

Ngoài ra cũng có những nghiên cứu ứng dụng tuy n tro ỉ nhiệt điện Phả Lại theo các phương pháp tuy n khác nhưng kém hiệu quả như: Công ty Sông Đà 12 đã đầu tư y dựng ư ng sản uất phụ gia bê tông từ tro bay nhiệt điện Phả Lại bằng phương pháp tuy n tƿnh điện Và Công ty cổ phần Hải Sơn đã đầu tư y dựng ư ng sản uất phụ gia bê tông bằng phương pháp đốt trong lò tuy nen

Sự khác nhau của các ư ng này là về nguồn cấp liệu và phương án khử nước sản ph m:

+ Nguồn cấp liệu là tro ỉ nguyên khai đã lưu giữ trong bãi thải: dùng bơm hút, chuy n từ bãi thải, đổ trực ti p vào máy ph n cấp oắn, tách ỉ don trước khi khuấy

ti p úc tuy n nổi

+ Nguồn cấp liệu là tro bay nguyên khai lưu giữ trong ilô: Dùng đường ống, dẫn vào b chống lắng rồi từ đó bơm thẳng vào thùng khuấy ti p úc tuy n nổi Trường hợp không dùng đường ống phải dùng e téc chuy n về bơm vào bunke chứa của ư ng tuy n, rồi cấp liệu vào thùng khuấy ti p úc tuy n nổi

+ Tro tuy n cần được sấy khô, đóng bao, p kho trước khi bốc chuy n đ n nơi tiêu thụ Khi điều kiện tài chính cho phép, tro tuy n được khử nước b cô đặc, lọc ép rồi sấy khô ậ thực hiện đầy đủ các kh u này, đảm bảo vệ sinh công nghiệp trong

ư ng tuy n.Trong trường hợp vị trí y dựng ư ng tuy n rộng rãi, tro tuy n được khử nước b lắng, bốc úc ra bãi đ róc nước tự nhiên trước khi cấp vào máy sấy

TTHL va TT

Quá trình phát tri n nêu trên cho thấy, việc đầu tư y dựng ư ng tuy n tro ỉ các nhà máy nhiệt điện là cần thi t, vừa tận dụng nguồn ph thải vừa giảm thi u được tác động môi trường Đội ngũ cán bộ KHCN của Việt Nam có th ti n hành nghiên cứu, thi t k , ch tạo thi t bị, y lắp và chuy n giao công nghệ cho các ư ng tuy n tro ỉ có mođun công suất 10 tấn h ‚ 30 tấn h

* Nhu cầu sử dụng tro xỉ sunfat-vôi để xây dựng đ ờng giao thông

Ở Việt Nam cũng đã sử dụng tro ỉ từ tro ỉ nhiệt điện đ y dựng đường giao thông, như đắp nền đường qua vùng đất y u; làm lớp thoát nước, lớp móng của k t cấu mặt đường ôtô, lớp dưới của tầng mặt bằng vật liệu đá cát gia cố tro vôi - thạch cao hoặc tro - xi mĕng; làm mặt đường bê tông và làm bột khoáng của bê tông nhựa…

* Nhu cầu sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ, bê tông ch ng áp

Gạch không nung (gạch đá ong, gạch ỉ vôi) đã được sử dụng từ l u, nhưng còn nhiều hạn ch và hiện chỉ chi m khoảng 8 % tổng số gạch y bao che

Đ sản uất ra 40 t viên gạch nung từ nay đ n 2020 phải tiêu tốn 60 triệu tấn than, riêng nĕm 2020 phải sử dụng 6,3 triệu tấn than Việc sản uất gạch nung, đặc biệt là lò thủ công thải ra khí quy n lượng lớn khí CO2, SO2 độc hại ảnh hư ng đ n môi trường sống, sức khoẻ con người, giảm nĕng suất c y trồng

Mới đ y Thủ tướng Chính phủ đã có Quy t định số 121 2008 ngày 29 8 2009, phê duyệtQuy hoạch tổng th phát tri n vật liệu y dựng đ n nĕm 2020

u đi m và hiệu quả kinh t k thuật trong sản uất, sử dụng vật liệu không nung s làm thay đổi thói quen sử dụng vật liệu y của người tiêu dùng.Chắc chắn sản ph m gạch không nung s phát tri n mạnh m trong thời gian tới

Sử dụng gạch y không nung (bê tông nhẹ, bê tông chưng áp sản uất từ tro ỉ) cho nhà cao tầng có hiệu quả kinh t khá cao Trong hỗn hợp này (tro tuy n, i mĕng, vôi, thạch cao, bột nhôm), tro tuy n từ tro bay nhiệt điện là thành phần chính, chi m đ n 70 % khối lượng Vì vậy nhu cầu tro tuy n đạt chất lượng đ cung ứng cho thị trường sản uất gạch không nung, gạch bê tông nhẹ và bê tông chưng áp là rất lớn

* Phương hướng phát tri n tái ch và sử dụng tro ỉ Việt Nam

Việt Nam đang ti n hành công nghiệp hóa đất nước theo hướng phát tri n bền vững Vì vậy, việc phát tri n bền vững các ngành công nghiệp có liên quan đ n khai thác ch bi n và sử dụng than là yêu cầu tất y u

Trong quá trình đốt than có 2 nguồn thải chính là khí và rắn Trong nguồn thải

khí, ngoài CO2, NxOy và SO2 …có th còn có một số kim loại bay hơi Nguồn thải rắn chủ y u là tro ỉ, thạch cao nh n tạo và một số kim loại quý hi m và ph n tán

TTHL va TT

Vì vậy, việc phát tri n đổi mới và áp dụng các ti n bộ KHCN đ thu gom, tái

ch và sử dụng các ph thải có ý nghƿa quan trọng, không những chỉ giảm thi u khối lượng thải mà còn có th thu hồi thêm được một số nguyên vật liệu thứ sinh và giảm nguồn g y ô nhiễm môi trường[3]

1.2 Các v n đ liên quan đ n x than nhà máy nhi t đi n Duyên h i:

Trung t m Điện lực Duyên Hải ấp Mù U, xã Dân Thành (thị xã Duyên Hải,

tỉnh Trà Vinh) được quy hoạch 4 nhà máy, tổng công suất khoảng 4.415 MW Tổng

vốn đầu tư hơn 5 t USD, diện tích 878,91ha.Hiện nay đã có 2 nhà máy hoạt động là

nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1 và 3.Công ty Nhiệt điện Duyên Hải quản lý, vận hành phát điện 2 nhà máy này.Chỉ mới có 2 nhà máy hoạt động trong nĕm qua nhưng đã

thải ra môi trường hàng triệu tấn tro xỉ

Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải 1 có 2 tổ máy, tổng thầu EPC là Tập đoàn Điện khí Đông Phương - Trung Quốc, phát điện thương mại từ tháng 1-2016 Nhà máy

Nhiệt điện Duyên Hải 3 có 2 tổ máy, tổng thầu EPC là Công ty Chenda - Trung Quốc, đốt dầu lần đầu đ thử nghiệm vào tháng 8-2016

Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải 1 sử dụng than cám 6A trong nước, sau khi đốt

s đ lại khoảng 30% tro xỉ, mỗi ngày thải ra 4.500 - 5.000 tấn, mỗi nĕm chừng 1,8

triệu tấn Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải 3 có công nghệ tốt hơn và sử dụng than nhập

kh u nên sau khi đốt, lượng tro xỉ đ lại 7% - 8%, thải ra 664 tấn/ngày, chừng 240.000

tấn nĕm Tổng cộng, 2 nhà máy mỗi nĕm thải ra hơn 2 triệu tấn tro xỉ than Dự ki n 2 nĕm nữa, n u không có giải pháp tiêu thụ thì bãi tro xỉ tại Trung tâm Nhiệt diện Duyên

Hải s đầy tràn và s gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Thực hiện giải pháp bi n tro xỉ thành những vật liệu hữu ích, Công ty Nhiệt điện Duyên Hải đã và đang tích cực tìm ki m khả nĕng sử dụng tro xỉ.Một số doanh

nghiệp đã ký hợp đồng lấy tro xỉ đ làm vật liệu xây dựng, tuy vậy, k t quả rất hạn ch

và hầu như chưa có lối ra Tổng lượng tro xỉ tại bãi chứa của Trung t m Điện lực

Duyên Hải vừa được lấy đi vỏn vẻn 80.000 tấn đ thử nghiệm làm vật liệu xây dựng, đơn giá 23.000 đồng/tấn (chưa k VAT) Riêng về tro đáy, tro đen khoảng 5.000 - 5.500 đồng/tấn chưa có đối tác tiêu thụ

DNTN sản xuất và thương mại Nguyễn Trình TP Trà Vinh, chuyên về sản

xuất và kinh doanh vật liệu xây dựng cho bi t, ngay dây chuyền sản xuất đã không th đầu tư đ sử dụng tro xỉ b i sản xuất gạch không nung bằng cốt liệu i mĕng, với dây

chuyền công suất 500.000 viên/ngày, có pha trộn một phần nhỏ tro xỉ, chỉ cần vốn đầu

tư 7 t đồng; còn đ sản xuất gạch không nung hoàn toàn bằng tro xỉ phải đầu tư đ n

100 t đồng, khi sản xuất lại tốn thêm nhiều phụ gia khác Ông Trần Quốc Tuấn, Giám đốc S Công thương tỉnh Trà Vinh, cho bi t thêm, thời gian qua có nhiều nhà đầu tư

đ n Trà Vinh tìm hi u việc sử dụng tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện than Lãnh đạo

TTHL va TT

địa phương rất quan tâm và có chính sách hỗ trợ đ n 40% thi t bị máy móc, nhưng còn

gặp tr ngại là chưa có quy chu n hay tiêu chu n đối với tro xỉ nhà máy nhiệt điện than đ xác định chất thải này là thông thường hay độc hại với môi trường và sức khỏe con người…

Ki m tra công tác bảo vệ môi trường Trung t m Điện lực Duyên Hải tại tỉnh

Trà Vinh, mới đ y Bộ trư ng Bộ TN-MT Trần Hồng Hà đã yêu cầu chủ đầu tư y

dựng đề án san lấp tro xỉ đ giảm tác hại với môi trường Bộ trư ng yêu cầu Công ty

Nhiệt điện Duyên Hải, n u chưa th tiêu thụ tro xỉ than, phải có phương án san lấp và che đậy, nhất là mùa gió chướng Các thi t bị dự phòng cho công tác bảo vệ môi trường cũng phải sẵn sàng đ thay th khi xảy ra hỏng hóc, không được đ có thời gian

xả thải ra môi trường mà không theo dõi, giám sát Tĕng cường quan trắc môi trường ung quanh nhà máy trong bán kính 1km đ cung cấp thông tin cho chính quyền địa phương và người dân cùng giám sát, tạo được sự đồng thuận cao trong công tác bảo vệ môi trường [4]

Hình 1.1 Phun n ớc tạo ẩm tại bãi chôn lấp tro xỉ của Nhà máy Nhiệt điện

Duyên H ải 1

1.3 Đ nh hư ng phát tri n giao thông nông thôn tình Trà Vinh

Hiện nay tỉnh Trà Vinh là một trong số những tỉnh được Trung ơng ưu tiên đầu tư quy hoạch y dựng nông thôn mới Tỉnh Trà vinh có tổng cộng 7 huyện và 1

TTHL va TT

thành phố, trong giai đoạn đầu thực hiện quy hoạch y dựng nông thôn mới (giai đoạn tư 2011- 2015) tỉnh Trà vinh có 23/85 ã thực hiện y dựng nông thôn mới nhưng cho đ n nay chỉ được 23 ã đạt tiêu chí nông thôn mới, đa phần các ã không đạt tiêu chí nông thôn mới phần lớn là do mạng lưới giao thông nông thôn không đạt theo bộ tiêu chí của nông thôn mới Chính vì vậy các cấp chính quyền của tỉnh Trà Vinh đầu tư y dựng mạng lưới đường giao thông nông thôn cho các ã của 17 ã

y dựng nông thôn mới đ n nĕm 2020, và ti p tục lập đề án y dựng mang lưới giao

thông nông thôn cho 68 ã còn lại của tỉnh Trà Vinh đ n nĕm 2030 là hoàn thành mạng lưới giao thông nông thôn của tỉnh đ gốp phần y dựng nông thôn mới cho tất các ã còn lại đ n nĕm 2030 là phải đạt được ã nông thôn mới

UBND tỉnh Trà Vinh đang tri n khai k hoạch phát tri n mạng lưới giao thông

nông thôn trên địa bàn đ n nĕm 2020 và những nĕm ti p theo

Theo đó, tỉnh vận dụng phương ch m “Nhà nước và nh n d n cùng làm

Tỉnh Trà Vinh s đầu tư khoảng hơn 3.480 t đồng y dựng, n ng cấp và m rộng 1.463km đường nông thôn; y dựng mới 387 c y cầu, có tổng chiều dài trên 8.800m.Giai đoạn từ nay đ n nĕm 2020, tỉnh s huy động nguồn vốn khoảng 1.740 t đồng đ y dựng 731 km đường nông thôn và 194 c y cầu, tổng chiều dài trên

4.400m

Hình 1.2 Trà Vinh phát tri ển giao thông nông thôn[5].

Hoàn thành k hoạch y dựng giao thông nông thôn giai đoạn đ n nĕm 2020, Trà Vinh s có 51% ã trên địa bàn tỉnh đạt tiêu chí 2 về giao thông trong bộ tiêu chí

ã nông thôn mới

TTHL va TT

Đ hoàn thành k hoạch phát tri n giao thông nông thôn đ n nĕm 2020, tỉnh Trà Vinh s huy động nguồn vốn ng n sách khoảng 1.132 t đồng; vốn nh n d n đóng góp hơn 435 t đồng thông qua huy động ngày công lao động, hi n đất, hoa màu, vật ki n trúc…; huy động nguồn vốn khác khoảng 174 t đồng thông qua vận động các mạnh thường qu n, doanh nghiệp

Giai đoạn 2011 ậ 2016, tỉnh Trà Vinh đầu tư phát tri n mạng lưới giao thông

nông thôn với hơn 942km đường ã và đường từ trung t m ã đ n huyện được trải

nhựa; hơn 1.094 km đường trục ấp và liên ấp được bê tông hóa; gần 907/1.546km đường ngõ, óm được trải đá chống trơn vào mùa mưa; 554 1.041 km đường trục

chính nội đồng được trải đá, tráng tông đảm bảo phục vụ việc vận chuy n hàng hóa

nông sản dễ dàng Sự đầu tư này góp phần cho 36/94 xã trong tỉnh hiện nay đạt tiêu

chí về giao thông [5]

1.4 K t lu n chư ng 1

Với sự đầu tư và phát tri n của các nhà máy nhiệt điện trong cả nước từ nay đ n

2020 và trong những nĕm ti p theo thì lượng tro ỉ thảy ra từ các nhà máy nhiệt điện là rất lớn chính vì vậy cả nước nói chung và tỉnh Trà Vinh nói riêng cần một lượng diện tích đất đ chôn lấp là rất lớn không những th mà khi chôn lấp về l u dài s thảy

ra nhiều chất rắn g y ảnh hư ng nghiêm trọng đ n môi trường thiên nhiên làm ảnh

hư ng đ n đời sống của nh n d n sau này

Việc ứng dụng tro ỉ than trong ch tạo vật liệu y dựng đã được nghiên cứu trên th giới và Việt Nam Trong định hướng phát tri n của tỉnh Trà Vinh về mạng lưới giao thông nông thôn trên địa bàn đ n nĕm 2020 và những nĕm ti p theo, lượng

bê tông i mĕng làm mặt đường giao thông nông thôn là rất lớn Vì vậy, việc nghiên

cứu vật liệu xỉ than dùng đ thayth một phần cát trong ch tạo bê tông i mĕng cho

k t cấu áo đường ô tô từ cấp IV tr uống trên địa bàn tỉnh Trà Vinhlà việc rất cần

thi t

TTHL va TT

Chư ng 2

V T LIỆU CHẾ T O, THIẾT KẾ C P PHỐI VÀ PHƯ NG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ TÍNH CH T C Lụ CỦA BÊ TÔNG I MĔNG M T ĐƯỜNG 2.1 Tính ch t c lỦ c a v t li u đ u vƠo

Trong luận vĕn này, đ đánh giá ảnh hư ng về mặt hóa học của xỉ than đ n các

tính chất của bê tông, i mĕng được sử dụng phải không chứa các thành phần hoạt tính

khác Xi mĕng sử dụng trong hỗn hợp xỉ than tro bay có mác không nhỏ hơn 30 MPA,

với thành phần hóa học của i mĕng nằm trong phạm vi cho phép Bảng2.1 Vì vậy,

nghiên cứu này đã sử dụng xi mĕng Holcim (nay là Insee) PC40 đ ch tạo bê tông sử

dụng xỉ than thay th một phần cát (Hình 2.1).Các chỉ tiêu cơ lý, hóa chủ y u của xi mĕng được cho trong Bảng 2.2 và được đánh giá theo yêu cầu kƿ thuật của i mĕng Portland quy định tại TCVN 2682:2009 [7]

Hình 2.1 Xi măng Holcim (Insee)

TTHL va TT

B ảng 2.1Thành phần hóa học của xi măng [8]

Oxit SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO SO3 K2O Na2O

Hàm lượng (%) 19-25% 2-9% 62-67% 1-5% 0-3% 1-3% 0.6% 0.2%

B ảng 2.2 Các chỉ tiêu cơ - lý - hóa của xi măng

Chỉ tiêu Đơn vị

TCVN 6260:2009 (PCB40)

Xi mĕng

HOLCIM (PCB40)

Tại khu vực tỉnh Trà Vinh đa phần đều sử dụng nguồn cát tại huyện Tân Châu,

tỉnh Long An nên trong nghiên cứu này cũng sử dụng loại cát trên.Các chỉ tiêu cơ lý của cát được ác định theo tiêu chu n TCVN 7572: 2006 [9] (Hình 2.2) với k t quả cho

Bảng 2.4, Bảng 2.5 và Hình 2.3.Các chỉ tiêu được so sánh với yêu cầu k thuật của cát

dùng cho bê tông và vữa theo tiêu chu n TCVN 7570:2006[10]

TTHL va TT

a.Xác định thành phần hạt b.Xác địnhkhối lượng th tích xốp

Hình 2.2 Thí nghi ệm chỉ tiêu cơ lý của cát

B ảng 2.4 Kết quả thí nghiệm thành phần cơ lý cát

YCKT theo TCVN 7570:2006

Mô đun độ lớn của cát là 1,81 (Bảng 2.4) nên đ ylà loại cát hạt mịn.Theo TCVN

7570:2006 [10], cát này được phép ch tạo bê tông có cấp từ B15 đ n B25 (mác M20

đ n M35)

Như vậy, loại cát trên là được sử dụng đ ch tạo mặt đường bê tông i mĕng cho đường ô tô từ cấp IV tr xuống

2.1.3 Đá dăm

Tại tỉnh Trà Vinh có hai mỏ đá chính là mỏ đá Biên Hòa và mỏ đá T n Uyên

Tuy nhiên, hiện nay đa phần các công trình cầu, đường Trà Vinh thường sử dụng đá dĕm lấy từ mỏ đá Biên Hòa.Vì vậy, trong nghiên cứu này sử dụng đá dĕm từ mỏ đá Biên Hòa đ ch tạo bê tông Các chỉ tiêu cơ lý của đá dĕm được ác định theo tiêu chu n

B ảng 2.6 Chỉ tiêu cơ lý của đá dăm

Ch tiêu c lỦ Đ n v K t qu

YCKT theo TCVN 7570:2006

Lư ng sót tích lũy trên sàng (%)

YCKT theo TCVN 7570:2006

Hình 2.5 Bi ểu đồ thành phần hạt của đá dăm

Cĕn cứ vào k t quả thí nghiệm, đá dĕm lấy từ mỏ đá Biên Hòa có:

- Hàm lượng thoi dẹt là 15,6%< 35% đủ điều kiện cho cấp phối bê tông mác M30

- Hàm lượng bụi, bùn, sét là0.67% <2%đủ điều kiện cho cấp phối bê tông mác M30

- Độ nén đập trong i lanh trạng thái bão hòa 12.91%<14%đủ điều kiện cho cấp phối

bê tông mác M30

Vậy, đá dĕm lấy từ mỏ đá Biên Hòa được phép sử dụng đ ch tạo mặt đường bê tông i mĕng cho đường từ cấp IV tr xuống

2.2 Tính ch t lỦ hóa c a x than nhƠ máy nhi t đi n Duyên H i

Tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, xỉ than sau khi lấy ra khỏi lò được xe ô tô tải

ch ra bãi chứa ngay tại nhà máy Xỉ than dùng trong nghiên cứu nàyđược lấy tự nhiên

từ bãi chứa và đem về thí nghiệm

2.2.1 Thành phần hóa học

Thí nghiệm ác định thành phần hóa học của xỉ than được xác định tại Trung tâm

đo lường QUANTEST 2, k t quả cho Bảng 2.8

B ảng 2.8 Thành phần hóa học của xỉ than

HƠm lư ng các ô xít (%)

SO 3 SiO 2 Na 2 O Fe 2 O 3 CaO MgO

0.0032 49.5 0.30 4.63 0.43 1.25

2.2.2 Khối l ợng riêng, thành phần hạt và mô đun độ lớn

K t quả thí nghiệm khối lượng riêng, thành phần hạt và mô đun độ lớn của xỉ than được cho Bảng 2.9, Bảng 2.10 và Hình 2.7

B ảng 2.9 Kết quả thí nghiệm tính chất vật lý của xỉ than TCVN 7570:2006

[10]

1 Khối lượng riêng, g cm3

Lư ng sót riêng bi t

%

Lư ng sót tích lũy

%

Lư ng l t sàng

Hình 2.7 Thành ph ần hạt của xỉ than

Từ k t quả thí nghiệm thành phần hạt,có th thấy xỉ than tự nhiên (chưa qua ử

lý) của nhiệt điện Duyên Hải có cấp phối không liên tục, hàm lượng hạt lớn (trên

2,5mm) và hạt mịn (dưới 0,14mm) nhiều Vì vậy, chỉ nên dùng xỉ than này thay th một

phần cát tỉ lệ nhất định nào đó chứ không th thay th hoàn toàn cát tự nhiên vì thành

phần hạt không đảm bảo

2.3 Thi t k c p ph i bê tông

2.3.1 Cấp phối đối chứng (không dùng xỉ than)

Vật liệu ch tạo bê tông sử dụng nguồn vật liệu tạitỉnh Trà Vinh, bao gồm: + Xi mĕng HolCim PC40 Chỉ tiêu cơ lý của Xi mĕng được th hiện trong Bảng 2.3 + Đá dĕm Biên Hòa có kích thước hạt 10x20mm Thí nghiệm thành phần hạt được th

hiện đầy đủ trong Bảng 2.6

+ Cát vàng Thí nghiệm thành phần hạt được th hiện trong Bảng 2.4

Thi t k thành phần cấp phối bê tông được thực hiện theo tài liệu Chỉ dẫn k

thuật chọn thành phần bê tông các loại [11] Dự ki n bê tông đạt mác M30 và độ sụt từ 2cm đ n 4cm Sau khi tính toán đ đưa ra thành phần cấp phối sơ bộ, ti n hành thí

nghiệm ki m tra điều chỉnh cấp phối K t quả thu được sau khi điều chỉnh có được

thành phần cấp phối cho 1 khối bê tông mácM30 không dùng xỉ than (cấp phối X0) như Bảng 2.11

TTHL va TT

B ảng 2.11 Cấp phối bê tông mác M30 không xỉ than (cấp phối đối chứng X0)

Cấp phối Thành phần vật liệu (kg)

Xi mĕng Cát Đá 10 20 Nước

2.3.2 Các cấp phối bê tông sử dụng xỉ than thay thế một phần cát

Như đã ph n tích trên, xỉ than có th đ thay th một phầncho cát với tỉ lệ

nhất định Đ có th phân tích ảnh hư ng của xỉ than tự nhiên đ n các tính chất của

hỗn hợp bê tông và bê tông,chọn t lệ thay th xỉ than cho theo từng cấp là 20%,

40% và 60% về mặt khối lượng Ký hiệu các cấp phối bê tông tương ứng là X20,

2.4 Các thí nghi m đánh giá tính ch t c lỦ c a h n h p bê tông vƠ bê tông

2.4.1 Thí nghiệm đo độ sụt của hỗn hợp bê tông theo tiêu chuẩn:

Thí nghiệm đo độ sụt của hỗn hợp bê tông được ti n hành theo TCVN

 Cho hỗn hợp bê tông vào Hình nón cụt tiêu chu n thành 3 lớp, mỗi lớp đầm 25

cái bằng que đầm ø 16, dài 65 cm

 Sau đó dùng bay gạt bằng mặt, nhất Hình nón cụt lên theo phương thẳng đứng

 Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, hỗn hợp bê tông s bị sụt xuống

TTHL va TT

 Lật ngược Hình nón lại đ que đầm ø 16 nĕm ngang đo khoản cách từ que đầm

đ n mẫu bê tông, khoản cách đó chính là độ sụt của bê tông

Quá trình đo độ sụt được cho trên Hình 2.8

Nón sụt Quá trình đầmTháo côn Hình nón Đo chiều cao độ sụt

Hình 2.8 Quá trình thí nghi ệm độ sụt của bê tông 2.4.2 Thí nghiệm xác định c ờng độ chịu nén của bê tông:

Quy trình ch tạo mẫu theo TCVN 3105: 1993 [13] và bảo dưỡng mô phỏng theo điều kiện thi công thực t Trà Vinh hiện nay

Quy trình ác định cường độ nén theo tiêu chu n TCVN 3118: 2012 [14]

- Chúng ta trộn lượng bêtông đã đạt yêu cầu về độ sụt và theo thành phần cấp phối đã được chọn trước

- Cho hỗn hợp bêtông này vào khuôn làm 2 lớp, mỗi lớp đầm 25 cái đều trên toàn bộ

diện tích mặt khuôn

- Dùng búa gõ nhẹ ung quanh thành khuôn cho nước imĕng chảy đều tránh rổ mặt

khi tháo khuôn

- Dùng bay xoa phẳng mặt khuôn

- Ghi nhãn lên mẫu và đem dưỡng hộ

- Sau khi dưỡng hộ 1 ngày trong khuôn, lấy mẫu ra ng m trong nước 6 ngày vớt ra và bão dưỡng thường xuyên bằng cách tươi nước đều lên mẫu đúc, cứ 2h tưới bão dưỡng

một lần làm như th trong 21 ngày liên tục

- Đem mẫu đã dưỡng hộ đủ ngày làm thí nghiệm nén, mặt chịu nén phải là mặt ti p

xúc với thành khuôn

- Cường độ nén của từng mẫu thử tính theo công thức: Rn = F/ P (MPa)

TTHL va TT

P[KN]: lực phá hoại mẫu F = 15x15cm: diện tích chịu lực

Cường độ chịu nén của bê tông được ác định từ các giá trị cường độ nén của

các viêntrong tổ mẫu bê tông như sau:

+ So sánh các giá trị cường độ nén lớn nhất và nhỏ nhất với cường độ nén của viên

mẫu trung bình

+ N u cả hai giá trị đo đều không lệch quá 15% so với cường độ nén của viên mẫu trung bình thì cường độ nén của bê tông được tính bằng trung bình số học của ba k t

quả thử trên ba viên mẫu N u một trong hai giá trị đó lệch quá 15% so với cường độ

nén của viên mẫu trung bình thì bỏ cả hai k t quả lớn nhất và nhỏ nhất Khi đó cường

độ nén của bê tông là cường độ nén của một viên mẫu còn lại

+ Trong trường hợp tổ mẫu bê tông chi có hai viên thì cường độ nén của bê tông được tính bĕng trung bình số học k t quả thử của hai viên mẫu đó

Hình 2.9 Quá trình thí nghi ệm đúc mẫu nén của bê tông

Hình 2.10 Quá trình nén bê tông

TTHL va TT