Đề tài Tìm hiểu vật liệu mới trong ngành xây dựng bê tông xỉ thép

TÌM HIỂU VẬT LIỆU MỚI TRONG NGÀNH XÂY DỰNGBÊ TÔNG XỈ THÉPBÁO CÁO CHUYÊN ĐỀTp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2015GIẢNG VIÊN HD : TS. VŨ HỒNG NGHIỆPNHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 1NGUYỄN CHIẾN THẮNGNGUYỄN NGỌC KHƯƠNGĐOÀN NGUYỄN THANH TÍN1. GIỚI THIỆU CHUNG 2.TỔNG QUAN, ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG XỈ THÉP3.CÁC CHIE TIÊU CƠ LÝ BTXM CỐT LIỆU XỈ THÉP THAY THẾ ĐÁNỘI DUNG CHUYÊN ĐỀGIỚI THIỆU CHUNGBÊ TÔNG XỈ THÉP, ỨNG DỤNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG- Bà Rịa – Vũng Tàu là trung tâm luyện thép của Việt Nam, chiếm 62,5% so với sản lượng phôi cả nước;- Trước năm 2012, các nhà máy thép không còn đất để lưu giữ Xỉ thépXỉ thép gây ra nhiều vấn đề về môi trường cho cộng đồng; MỞ ĐẦU Hàng triệu tấn Xỉ thép đang tồn tại ở Bà Rịa – Vũng TàuCác vấn đề về môi trường do xỉ thép gây ra:BụiChiếm đấtDùng xỉ thép san lấp mặt bằng không qua xử lý, đổ trong khu dân cư gây ô nhiễm.CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG DO XỈ THÉP GÂY RATỔNG QUAN VỀ XỈ THÉPQUI TRÌNH SẢN XUẤT XỈ THÉP- Công nghệ luyện thép bằng lò điện hồ quang sử dụng nguyên liệu đầu vào là sắt, thép phế liệu để luyện thép. Để tách các tạp chất có trong thép phế liệu đầu vào, sử dụng vôi và một số chất trợ dung đưa vào lò luyện, quá trình nóng chảy ở nhiệt độ trên 1.600oC xỉ sẽ nổi lên trên, thép lỏng nằm ở lớp phía dưới. Lớp xỉ đượctháo ra khỏi lò, được làm nguội và chuyển sang trạng thái rắn.- Khi nguội, xỉ được đưatới bãi chứa và chuyểnđến nhà máy xử lý, táichế thành các sản phẩmcó ích, phần thép tronglò được đúc thành phôi.XỈ THÉP LÀ SẢN PHẨM QUÁ TRÌNH LUYỆN THÉPThép phếVôi bộtThépXỉ thép Tại Việt Nam, hầu hết các nhà máy luyện thép sử dụng công nghệ luyện thép lò điện hồ quang;Xỉ được làm lạnh chậm bằng không khí, chất nấu chảy dần kết tinh và tạo dạng cục, tảng lớn. - Khi làm lạnh nhanh hơn có kèm theo một lượng nước có hạn, sau đó hơi nước bị thu hồi lại, để lại các lỗ rỗng, rỗ tổ ong trong cấu trúc xỉ, gần tương tự như đá bọt. XỈ THÉP ĐƯỢC NGHIỀN THEO CÁC KÍCH CỠ HẠT KHÁC NHAUXỉ thép có tính chất cơ học rất tốt do cấu trúc tinh thể đặc biệt, được so sánh tương tự hoặc tốt hơn so với cấu trúc của đá tự nhiên. Xỉ thép có những ưu điểm sau: - Nặng hơn so với hầu hết cốt liệu tự nhiên; - Độ ma sát tốt hơn so với bê tông asphalt; - Độ bền cao và chịu đựng tốt trong điều kiện thời tiết xấu. - Thành phần chủ yếu là các khoáng chất tương tự như thành phần của xi măng. - Thay thế các loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên nhằm hạn chế khai thác tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng.TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA XỈ THÉPTHÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA XỈ THÉP- Thành phần hóa học của xỉ thép- So sánh tính chất cơ lí của xỉ thép với đá dămỨNG DỤNG CỦA XỈ THÉPXỉ thép nếu đã qua quá trình xử lý, tái chế, sẽ cho ra các sản phẩm thay thế cho các vật liệu tự nhiên để làm đường bê tông asphalt, làm vật liệu trải đường hoặc làm móng các công trình giao thông;Xử lý nước mưa nhiễm bẩn hoặc lọc nước thải có chứa nhiều chất bẩn và kim loại nặng.Làm cốt liệu cho đổ bê tông làm nền nhà xưởng, kho bãi;Xỉ thép thay thế cho đá để chống sạt lở các công trình đê, kè biển;ỨNG DỤNG CỦA XỈ THÉPDo tính chất hóa lý đặc biệt, xỉ thép còn được sử dụng làm vật liệu để xử lý nước thải nhiễm Phốt pho, nhiễm a xítNgoài ra, do hàm lượng đá vôi có nhiều trong xỉ thép và chứa một số khoáng chất đặc biệt nên nó còn có thể dùng làm phân bón, cải tạo đất hoặc phục hồi hệ sinh thái đáy biển, đáy sông bị tàn phá do các hoạt động nạo vét luồng tàu để làm cảng biển, cảng sông, Với những tích chất như trên, xỉ thép được xem như là một sản phẩm có ích, thân thiện với môi trường, không phải là chất thải cần phải loại bỏ hoặc đem chôn lấp.TÌM HIỂU BÊ TÔNG SỬ DỤNG XỈ THÉPỨNG DỤNG XỈ THÉP TRONG CHẾ TẠO BÊ TÔNG- Xỉ thépỨNG ỤNG BÊ TÔNG XỈ THÉP TRÊN THẾ GIỚIXỉ thép làm cốt liệu nhỏ thay thế cát trong BTXMJigar P.Patel (2006) đã nghiên cứu thay thế từ 25% đến 100% cốt liệu sử dụng trong bêtông bằng xỉ thép. Bê tông xỉ thép làm cốt liệu thay thế đá theo tỉ lệ khác nhauHisham Qasrawi (2009), nghiên cứu sử dụng xỉ thép phế thải có hàm lượng CaO thấp, làm cốt liệu nhỏ thay cát trong bê tông. Xỉ thải sử dụng với hàm lượng thay thế cát từ 0%, 15%, 30%, 50% và 100% dùng chế tạo bê tông có mác 25 đến 45MPa.Xỉ thépXỉ thép làm phụ gia khoáng trong BTXMXỉ thép làm cốt liệu thay thế đá dăm cho bê tông ASPHANNăm 2011, Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh với Công ty TNHH Lê Phan thực hiện nghiên cứu dùng xỉ thép thay thế cho đá dăm làm bêtông asphan ứng dụng làm lớp áo đườngNăm 2011, đề tài thạc sĩ của Trần Hữu Bằng tiến hành nghiên cứu dùng xỉ thép làm phụ gia khoáng thay thế hàm lượng xi măng trong thành phần BTXM theo tỉ lệ 10%, 12%, 15%ỨNG DỤNG BT XỬ DỤNG XỈ THÉP Ở VIỆT NAMCƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG SỬ DỤNG XỈ THÉP THAY ĐÁCƯỜNG ĐỘ BT XỈ THÉPCÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ XỈ THÉPTTChỉ tiêu cơ lýĐVTK.QTiêu chuẩn1Thành phần hạt--TCVN 7572-062KL riêngg/cm33.53TCVN 7572-4:063KL thể tích khôg/cm33.37TCVN 7572-4:064KL thể tích bão hòa nướcg/cm33.41TCVN 7572-4:065KL thể tích xốpkg/m31858TCVN 7572-6:06CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ XỈ THÉPTTChỉ tiêu cơ lýĐvtK.QTiêu chuẩn6- Độ nén dập- Hs hóa mềm-Cường độ%%MPa9.170.99133.33TCVN 7572-11:06TCVN 7572-11:06TCVN 7572-11:067Hạt thoi dẹt%0.00TCVN 7572-13:068Độ hao mòn LA%21.66TCVN 7572-12:06CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ ĐÁTTChỉ tiêuĐ.vịKQTiêu chuẩn1KL thể tích xốpKg/m31350TCVN 7572 - 062HL bụi, sét%0.8TCVN 7572 - 063HL hạt thoi dẹt%12.9TCVN 7572 - 064KLTTtrạng thái bão hòa nướcKg/m32.746TCVN 7572 -065KL riêngg/cm32.776TCVN 572 -066Mài mòn LA%21.7TCVN 7572 - 067Độ nén dập bão hòa nước%8.18TCVN 7572 -06CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CÁTTTChỉ tiêuPhương phápĐVKQ1HL bụi, sétTCVN 7572 - 8 : 06%0.683KL thể tích xốpTCVN 7572 - 6 : 06g/cm31.4724KL riêngTCVN 7572 - 4 : 06g/cm32.6395Mô dun độ lớnTCVN 7572 - 2 : 06 2.296Thành phần hạtTCVN 7572 - 2 : 06 -CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ XI MĂNGTTChỉ tiêuĐ VịKQTiêu chuẩn1KL riêngg/cm33.1TCVN 4030:032Độ dẻo tiêu chuẩn N/XM%30.6TCVN 6017:953Thời gian bắt đầu đông kếtphút121TCVN 6017:95Thời gian kết thúc đông kếtphút1794Độ mịn%1.02TCVN 4030:03CẤP PHỐI BÊ TÔNG Tỉ lệ trộn Xỉ thépThành phần bê tông xỉ thépThành phần bê tông thườngX (kg)C(kg)Xỉ(kg)N(lit)X(kg)C(kg)Đ(kg)N(lit) Cấp phối cơ sở42461911841494246191184149Tăng 10% CL42461913021494246191302149Tăng 15% CL42461913611494246191361149Tăng 20% CL42461914201494246191420149Tăng 25% CL42461914801484246191480149Tăng 30% CL42461915391484246191539149CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN1. Cấp phối cơ sởChỉ tiêuBê tông Xỉ thépBê tông thườngM1M2M3M1M2M3K.lượng (Kg)20,1520,1220,1018,8718,9018,97Pn(kN)121411981156113111351203Rn(daN/Cm2)312,2303,5Độ sụt(Cm)9,572. Cấp phối tăng 10 % cốt liệuCƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉNChỉ tiêuBT Xỉ thépBT thườngM1M2 M3M1M2M3K.Lượng (Kg)20,7420,8120,5919,0019,0919,31Pn(kN)139312961281124012611266Rn(kN/ Cm2)347,4329,6Độ sụt(cm)9,26,53. Cấp phối tăng 15% Xỉ thép CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉNChỉ tiêuBT Xỉ thépBT thườngM1M2 M3M1M2M3K.Lượng (Kg)21,0421,1221,5919,5219,8219,91Pn(kN)134713581379113211341142Rn(kN/ Cm2)357,4298,2Độ sụt(cm)8,054. Cấp phối tăng 20% xỉ thép CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉNChỉ tiêuBT Xỉ thépBT thườngM1M2 M3M1M2M3K.Lượng (Kg)21,6521,7021,8919,8920.0520,32Pn(kN)143114571486106110401066Rn(kN/ Cm2)382,7277,1Độ sụt(cm)7,035. Cấp phối tăng 25% Xỉ thép CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉNChỉ tiêuBT Xỉ thépBT thườngM1M2 M3M1M2M3K.Lượng (Kg)21,8421,8821,9720,5420,5220,67Pn(kN)145215111543924916920Rn(kN/ Cm2)394,2241,5Độ sụt(cm)5,526. Cấp phối Tăng 30% cốt liệuCƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉNChỉ tiêuBT Xỉ thépBT thườngM1M2 M3M1M2M3K.Lượng (Kg)21,9522,0222,0420,6920,8720,98Pn(kN)141214141448915910908Rn(kN/ Cm2)374,0239,1Độ sụt(cm)3,52ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG XỈ THÉPCƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG XỈ THÉPỨNG DỤNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNGTHAY ĐỔI CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG XT THEO HÀM LƯỢNGKí hiệu mẫuĐộ Sụt (cm)K.L viên mẫu (Kg)RN(daN/Cm2)Cơ sở9,520,12312,2Tăng 10% 9,220,71347,4Tăng 15% 8,021,25357,4Tăng 20% 7,021,75382,7Tăng 25%5,521,90394,2Tăng 30% 3,522.00374,0THAY ĐỔI CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG XM THEO HÀM LƯỢNGKí hiệu mẫuĐộ Sụt (cm)K.L viên mẫu (Kg)RN(daN/Cm2)Cơ sở7,018,90303,5Tăng 10% 6,519,13329,6Tăng 15% 5,019,75298,2Tăng 20% 3,020,01277,1Tăng 25%5,520,58241,5Tăng 30% 2,020,85239,1ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN BÊ TÔNG XTKết quả:Cường độ BTXT xấp xỉ cường độ BTXM-Khối lượng thể tích BTXT cao hơn BTXMTỉ lệ hàm lượng Xỉ thép thay đổi tăng khối lượng đến khoảng 25% thì cường độ Xỉ thép tăng- Cường độ BTXT có thể đạt đến cường độ xấp xỉ 40Mpa Thông sốKết quảNgưỡng cho phépTiêu chuẩn nước uống theo EPAGiới hạnĐánh giáGiới hạnĐánh giáAs< 0.05 mg/L5 mg/LĐạt50 µg/LĐạtSe0.05 mg/L1 mg/LĐạt50 µg/LĐạtBa0.02 mg/L100 mg/LĐạt2000 µg/LĐạtCd< 0.001 mg/L1 mg/LĐạt5 µg/LĐạtCr0.03 mg/L5 mg/LĐạt100 µg/LĐạtPb0.01 mg/L5 mg/LĐạt15 µg/LĐạtNi0.041 mg/L70 mg/LĐạt10 µg/LKhông đạtZn0.002 mg/L1 mg/LĐạt6 µg/LĐạtTl0.05 mg/L7 mg/LĐạt2 µg/LKhông đạtBe0.0013 mg/L0.007 mg/LĐạt4 µg/LĐạtAg< 0.005 mg/L5 mg/LĐạt  Hg< 0.0003 mg/L0.2 mg/LĐạt  ĐÁNH GIÁ TÁC HẠI CỦA XỈ THÉP THÔ VỚI MÔI TRƯỜNGChỉ tiêuNgưỡng nguy hại theo QCVN 07:2009/BTNMT(mức ngâm chiết mg/l)Giới hạn phát hiệnKết quả phân tíchM1M2Chì Pb(mg/l)150,5KPHKPHCadimi Cd(mg/l)0,50,05KPHKPHCrôm VI Cr6+(mg/l)50,30,0700,070Niken (mg/l)702,0KPHKPHBari Ba (mg/l)100-0,0400,020Antimon Sb(mg/l)10,50,0010,001Beri Be(mg/l)0,10,1KPHKPHThali Tl(mg/l)70,5KPHKPHSelen Se(mg/l)10,50,0010,001Vanadi V(mg/l)252,0KPHKPHAsen As(mg/l)21,00,0030,001Thuỷ ngân Hg(mg/l)0,20,02KPHKPHKẽm Zn(mg/l)2502,00,0200,060Coban Co(mg/l)802,025,023,0Molyden Mo(mg/l)3502,0KPHKPHBạc Ag(mg/l)52,0KPHKPHFluoride 3.600pm 180,0ppm110,0ppmCN-30ppm KPHKPHTổng CN-590ppm KPHKPHĐÁNH GIÁ TÁC HẠI CỦA BÊ TÔNG XỈ THÉPƯu điểm của BTXT:Xỉ thép thay thế cốt liệu đá trong hỗn hợp bê tông cường độ thấp Kết quả chịu nén BTXT đáp ứng được yêu cầu bê tông làm mặt đường ô tô;Sử dụng xỉ thép thay thế tận dụng được vật liệu phế thải, tránh gây ảnh hưởng tới môi trường.Có thể ứng dụng BTXT vào các công trình cần bê tông nặngKẾT LUẬNHạn chế của BTXT ở Việt Nam:Vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về các tính chất cơ lí khác của BTXT. Như các nghiên cứu về cường độ chịu kéo, chịu uốn.Chưa có nghiên cứu về BTXT theo thời gian. (Sự thay đổi cường độ, tác động của môi trường).Chưa có nhiều ứng dụng thực tế của BTXT vào các công trình xây dựng.Chưa có tiêu chuẩn hay chỉ tiêu riêng cho loại vật liệu này.KẾT LUẬN CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE