Luận văn Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng

Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 1  TIỀU LUẬN Đề tài: TÁI CHẾ CHẤT THẢI VÔ CƠ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 2 MỤC LỤC A.Mở đầu ..................................................................................... 2 1. Lý do chọn đề tài ..................................................................... 2 2. Mục đích yêu cầu ..................................................................... 2 3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................... 2 4. Kết quả .................................................................................... 3 B. Nội dung ................................................................................. 3 1. Định nghĩa ............................................................................... 3 1.1 Rác thải .................................................................................. 3 1.2 Tái chế ................................................................................... 4 1.3 Nguồn phát sinh rác ............................................................... 4 2. Quá trình xử lý rác thải ............................................................ 5 3. Phương pháp tái chế ................................................................. 6 3.1 Cơ sở hóa học của nhựa, nilon, thủy tinh làm vật liệu xây dựng 6 3.2 Tái chế nilon làm vật liệu xây dựng ..................................... 15 3.3 Tái chế vỏ trấu làm vật liệu xây dựng .................................. 16 3.4 Tái chế rác làm bêtông ......................................................... 19 C. Kết luận ................................................................................. 31 Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 3 A.MỞ ĐẦU: Cùng với tốc độ phát triển kinh tế như vũ bão hiện nay, nó kéo theo nhiều vấn đề, một trong những vấn đề quan trọng là ô nhiễm môi trường. Vì sao kinh tế phát triển mà môi trường lại bị ô nhiễm? Kinh tế phát triển thì đời sống cùa con người được nâng cao về vật chất và tinh thần. Chính vì thế lượng rác thải, thải ra môi trường ngày càng nhiều làm cho môi trường sống của chúng ta đang bị ô nhiễm một cách trầm trọng. Vậy làm thế nào để môi trường sống của chúng ta được trong sạch hơn? Đó là vấn đề cần giải quyết trên toàn thế giới, cách giải quyết tốt nhất là ý thức của con người về bảo vệ môi trường vì thế để làm giảm lượng rác thải, thải ra môi trường bằng cách tái chế. Vậy tái chế chất thải có tác dụng gì? Đặc biệt là tái chế chất thải vô cơ thành vật liệu xây dựng, nó có tác dụng và lợi ích như thế nào trong xây dựng và với môi trường sống của chúng ta. Một môi trường trong sạch cần có sự chung tay góp sức của cộng đồng người trên toàn cầu, để làm cho bầu khí quyển mãi mãi là một màu xanh trong mắt mọi người. 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Môi trường hiện nay là vấn đề nóng bỏng trên toàn cầu mà quốc gia nào cũng quan tâm đến. Đặt biệt là lượng rác thải, thải ra môi trường ngày càng nhiều nếu không được xử lý nhanh chóng thì cả thế giới sẽ tràng ngập trong rác. Vì thế việc phân loại và tái chế rác thải là việc làm cần thiết, đặt biệt như tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 4 dựng là việc làm thiết thực, một công trình khoa học kỹ thuật vừa góp phần bảo vệ môi trường và phát triễn nền kinh tế. 2.MỤC ĐÍCH , YÊU CẦU. Tái sự dụng rác thải nhằm bảo vệ môi trường cũng như mang lại lợi ích kinh tế, tạo ra vật liệu xây dụng mới làm phong phú nguồn vật liệu xây dựng. Xử lý rác thải phải đúng quy trình của công nghệ tái chế rác. Tránh cho rò rĩ chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến môi trường và đời sống người dân. Xây dựng các nhà máy tái chế ở vùng ngoại ô xa khu dân cư. Áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến và máy móc hiện đại để xây dựng nhà máy tái chế đủ tiêu chuẩn yêu cầu. 3.PHƯƠNG PHÁP NGHÊN CỨU. Có nhiều phương pháp nghiên cứu trong đó có một số phương pháp nghiên cứu chính: phương pháp logic, phương pháp duy vật biện chứng và phương pháp thông kê. 4. KẾT QUẢ Giảm lượng rác thải, thải ra môi trường. Làm cho môi trường ngày càng trong sạch. Tạo ra các nguyên vật liệu xây dựng mới làm giá thành sản phẩm rẻ hơn. Cách thức tổ chức và hoạt động nhóm ngày càng tốt hơn. Làm cho các thành viên trong nhóm có ý thức tập thể cao. Qua bài tiểu luận này giúp chúng ta hiểu được rất nhiều điều về rác thải và lợi ích của tái chế rác thải. Đặc biệt là tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng. B. NỘI DUNG. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 5 1. ĐỊNH NGHĨA 1.1 Rác thải: Là những thứ vật chất từ thức ăn, đồ dùng, chất phế thải sản xuất, dịch vụ, y tế... mà mọi người không dùng nữa và thải bỏ đi; rác thải sinh ra từ mọi người và mọi nơi như: Gia đình, trường học, chợ, nơi mua bán, nơi công cộng, nơi vui chơi giải trí, cơ sở y tế, cơ sở sản xuất kinh doanh, bến xe, bến đò... Rác có thể là những thứ không độc hại, không dơ bẩn và có thể dùng lại được nhưng rác cũng có thể là những loại vật chất gây hôi thối, dơ bẩn và gây ô nhiễm môi trường, độc hại cho muôn loài sinh vật. Thông thường rác được chia thành 3 nhóm chính như sau: Rác vô cơ (rác khô): gồm các loại phế thải thuỷ tinh, sành sứ, kim loại, giấy, cao su, nhựa, vải, đồ điện, đồ chơi, cát sỏi, vật liệu xây dựng... Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 6 Tái chế: Là quá trình tham gia một sản phẩm ở phần cuối của cuộc đời hữu ích của nó và sử dụng tất cả hay một phần của nó để làm cho một sản phẩm khác. Các biểu tượng quốc tế công nhận để tái chế bao gồm ba mũi tên di chuyển trong một tam giác. Mỗi mũi tên tượng trưng cho một phần khác nhau của quá trình tái chế, từ bộ sưu tập để tái sản xuất để bán l. Là quá trình tái sản xuất các nguyên liệu đã được chế biến, sản xuất ( mà nếu không tái chế thì chúng sẻ trở thành rác thải ) trở thành các sản phẩm mới. Điều này kiến chúng ta không cần chôn lấp hay đốt cháy rác và thực tế cũng đã chứng minh, tái chế rác là một ngành công nghệ cực kỳ văn minh, một giải pháp khôn ngoan đối với rác. 1.3 Nguồn phát sinh rác. Nguồn phát sinh Nơi phát sinh Các dạng chất thải rắn Khu dân cư Hộ gia đình, biệt thự, chung cư. Thực phẩm dư thừa, bao bì hàng hóa, giấy, gỗ, vải, da, cao su PE, PP,thiếc,nhôm, thủy tinh, tro, đồ dùng điện tử, vật liệu hư hỏng, đồ gia dụng….. Khu thương mại Nhà kho, nhà hàng, khách sạn, chợ, nhà trọ, các trạm sữa chữa, bảo hành và dịch Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 7 vụ. nguy hại… Cơ quan công sở Trường học, bệnh viện, văn phòng cơ quan… Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, chất thải nguy hại.. Công trình xây dựng Khu nhà xây dựng mới, sữa chữa, nâng cấp, mở rộng, đường phố, cao ốc. Xà bần, sắt thép vụn, vôi vữa, gạch vỡ, bê tông, gỗ,ống dẫn… Dịch vụ công cộng Hoạt động dọn rác vệ sinh đường phố, công viên, khu vui chơi giải trí, bùn cống rãnh. Rác cành cây cắt tỉa. chất thải chung tại các khu vui chơi, giải trí, bùn cống rãnh Khu công nghiệp Công nghiệp xây dựng, chế tạo, công nghiệp nặng , nhẹ, lọc dầu hóa chất, nhiệt điện. Chất thải do quá trình chế biến công nghiệp, phế liệu, các rác thải sinh hoạt. Nông nghiệp Đồng cỏ, đồng ruộng, vườn cây ăn quả, nông trại. Lá cây cành cây, xác gia súc, thức ăn gia súc, rơm rạ… 2. QUÁ TRÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI Có thể tóm tắt quá trình xử lý rác thải như sau: Ban đầu rác từ khu dân cư được đưa tới nhà máy và đổ xuống nhà tập kết nơi có hệ thống phun vi sinh khử mùi cũng như ozone diệt vi sinh vật độc hại. Tiếp đến, băng tải sẽ chuyển rác tới máy xé bông để phá vỡ mọi loại bao gói. Rác tiếp tục đi qua hệ thống tuyển từ (hút sắt thép và các kim loại khác) rồi lọt xuống sàng lồng. Sàng lồng có nhiệm vụ tách chất thải mềm, dễ phân huỷ, chuyển Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 8 rác vô cơ (kể cả bao nhựa) tới máy vò và rác hữu cơ tới máy cắt. Do lượng rác vô cơ khá lớn nên các nhà khoa học tại các công ty xử lý rác thải tiếp tục phát triển hệ thống xử lý phế thải trơ và dẻo, tạo ra một dây chuyền xử lý rác khép kín. Phế thải trơ và dẻo đi qua hệ thống sấy khô và tách lọc bụi tro gạch. Sản phẩm thu được ở giai đoạn này là phế thải dẻo sạch. Chúng tiếp tục đi qua tổ hợp băm cắt, phối trộn, sơ chế, gia nhiệt bảo tồn rồi qua hệ thống thiết bị định hình áp lực cao. Thành phẩm cuối cùng là ống cống panel, cọc gia cố nền móng,ván sàn,cốp pha,gạch bloc... Cứ 1 tấn rác đưa vào nhà máy, thành phẩm sẽ là 300-350 kg seraphin (chất thải vô cơ không huỷ được) và 250-300kg phân vi sinh. Loại phân này hiện đã được bán trên thị trường với giá 500 đồng/kg. VD:nhà máy xử lý rác Thuỵ Phương tại thành phố Huế với công xuất 150 tấn/ngày, chi phí xây dựng 30 tỷ đồng. Theo dự kiến, nhà máy sẽ đi vào vận hành trong tháng 11 tới. Một nhà máy khác mang tên Đông Vinh tại thành phố Vinh với công suất xử lý 200 tấn/ngày cũng sẽ được hoàn tất vào tháng 12 với chi phí xây dựng khoảng 45 tỷ. Chi phí xây dựng một nhà máy xử lý rác sinh hoạt sử dụng công nghệ seraphin rẻ hơn nhiều so với các giải pháp xử lý rác nhập ngoại. Như vậy, qua các công đoạn tách lọc - tái chế, công nghệ seraphin làm cho rác thải sinh hoạt được chế biến gần 100% trở thành phân bón hữu cơ vi sinh, vật liệu xây dựng, vật liệu sản xuất đồ dân dụng, vật liệu cho công nghiệp. Các sản phẩm này đã được cơ quan chức năng, trong đó có Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường chất lượng kiểm định và đánh giá là hoàn toàn đảm bảo về mặt vệ sinh và thân thiện môi trường. Với công nghệ seraphin, Việt Nam có thể xoá bỏ khoảng 52 bãi rác lớn, thu hồi đất bãi rác để sử dụng cho các mục đích xã hội tốt đẹp hơn. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 9 3.PHƯƠNG PHÁP TÁI CHẾ RÁC 3.1 Cơ sở hóa học nilon, nhựa, thủy tinh làm vật liệu xây dựng: Trong rác nilon, nhựa, thủy tinh thành phần cấu tạo chính là: polimer Có hai loại pôlime:  Pôlime hữu cơ đã biết từ 1920 đến nay, như epoxy, acryclate, melanine; và pôlime vô cơ như đất sét với vôi một bên và pôlime vô cơ, với đất sét và vôi được gọi là MIP (mineral polymer).  Pôlime vô cơ bằng hợp tác hoá trị của các hoá chất thích hợp, gọi là pôlime vô cơ hay IP (inorganic polymer) như thuỷ tinh, silicone,…Cái trên do từ lực khống chế, cái dưới do ion hoá khống chế. Nhưng cả hai đều là pôlime phi hữu cơ. Chúng tạo ra vật liệu mới cho nền công nghiệp hiện đại. a. PÔLIME VÔ CƠ (IP) 1.1 ĐỊNH NGHĨA. Pôlymer vô cơ (inorganic polymer – IP) và polymer khoáng vật (mineral polymer – MIP) là hai loại khác nhau.  Loại đầu (IP) là các cao phân tử dài ngoằn ngoèo, 10.000 lần hơn một phân tử kết tinh, và có xương sống làm bằng Si.  Loại sau (MIP) là các phân tử kết tinh nối lại với nhau, có thể là phân tử silicat hay một muối kim loại khác. Chúng chiếm phần lớn vật liệu thiên nhiên vô cơ, khác hẵn với polymer hữu cơ có xương sống làm bằng C (cacbon). Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 10 1.2 THUỶ TINH. Khoáng thạch anh có công thức SiO2, một nguyên tố Silic bị kẹp giữa hai oxy O. Sự liên kết rất chặt, nên khoáng vật ít bị huỷ hoại (25 năm thời khí mới huỷ 1 ppm thạch anh). Ở thể khối nó có tên thạch anh, còn ở thể vụn nó có tên là cát. Thạch anh hay cát có mạng tinh thể đơn giản, ánh sáng tự nhiên xuyên thấu qua được. Ánh sáng phân cực cho ra màu, tuỳ độ dày xuyên thấu. Mạng tinh thể của thạch anh. Nấu ở nhiệt độ cao, thạch anh chảy ra rồi nguội lại thật nhanh, thành thuỷ tinh. Ánh sáng tự nhiên xuyên thấu được thuỷ tinh, nhưng ánh sáng phân cực bị chắn lại. Vì mạng tinh thể bị vò nhàu, ánh sáng phân cực không qua được Mạng tinh thể của SiO2 bị vò nhàu. Muốn cho sự vò nhàu xảy ra dễ dàng nên thêm cho SiO2 một lượng Na2CO3 Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 11 Công thức cấu tạo Na2CO3 Mạng tinh thể bị vò nhàu sau khi thêm Na2CO3 Thuỷ tinh là một polymer vô cơ có công thức của một cao phân tử rất dài (hơn 10.000 một phân tử SiO2 bình thường) Sơ đồ của pôlime SiO2 trong thuỷ tinh. SILICONE. Chất này được dùng rất thông thường, có một xương sống làm bằng Si nối với 2 oxy O, có hai phụ gia nằm hai bên. Xương sống làm bằng Si là điểm chỉ định của gốc silicone: một pôlime vô cơ. Nhưng ở đây, mạng tinh thể của SiO2 nằm xuôi chiều với nhau, nên silicone là một chất rất dẽo. Đó là một loại vật liệu có tính đàn hồi cao, một thứ cao su. ứng dụng của silicone xảy ra rất nhiều nơi. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 12 Công thức giản đơn hoá của silicone 1.4 : POLYSILANE. Đó là những pôlime vô cơ có xương sống làm bằng Si nhưng không có oxy O đi kèm, chứa những căn hữu cơ đơn giản như CH3 và những căn vòng phức tạp gốc phenyl. Chúng có thể hoà tan được trong nước hay không, nên rất thông dụng làm keo dán dưới dạng là copolymer . Hình 7: Các polysilane thông thường. 1.5 POLYGERMANE VÀ POLYSTANNANE. Với kỹ thuật mới, ta có khả năng tổng hợp những pôlime không dựa trên xương sống Si nữa, mà dựa trên xương sống của các kim loại. Bước đầu, các kim loại như germani và thiếc đã được dùng và đem lại kết quả tích cực . Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 13 polydimethylgermane và polydimethylstannane thông dụng. Chúng có tính đẫn điện tuy không bằng đồng (Cu), nhưng khả năng rất lớn, nên đang được nghiên cứu (thay cho nhôm quá mềm). Chúng có tính đặc biệt trong các chất dẫn điện bền bĩ. Cho đến nay chưa thành công nhiều trong lĩnh vực này. 1.6. POLYPHOPHAZENE. Các sản phẩm này có xương sống là phi kim như Si, nhưng phi kim phức tạp hơn. Ví dụ như lân (P) nối với đạm (N) như trình bày ở hình 10, trong đó P nối với căn R hữu cơ thông qua O. Vị trí của P và N trong xương sống của pôlime vô cơ. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 14 P có hoá trị 5 và N có hoá trị 3, là những mối nối rất chắc chắn của pôlime, nên khó phá huỷ, vì cả hai nằm trong xương sống, cứ nối tiếp nhau. Nhưng bản chất chung của xương sống là rất dẽo, đàn hồi. Ngoài ra nó còn rất kháng điện. Cách tạo ra pôlime polyphosphazene. Pôlime được tạo ra theo 2 bước : bước đầu là hoà hợp PCl5 với NH4Cl; Bước 2 hoà hợp N, P với Na, tạo thành chuỗi pôlime rất dài. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 15 Phân loại các pôlime vô cơ và khoáng sản, cả hai đều là pôlime không hữu cơ. b. POLIMER KHOÁNG VẬT (MID) 1.1. POLYMER TRỰC TIẾP: Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 16 GS. Plattfort của đại học Bruxelles (Bỉ) đưa ra một công nghệ mới. Số là cuối thế kỷ 20, người ta phát hiện ra đất sét cao lanh có điện tích âm ,mỗi tinh thể cơ bản dài 10 nanomét, gồm có 2 lá: lá silic và lá nhôm. Ông bằng dùng Na2CO3 trộn với cao lanh và biến nó thành một đầu âm (Si) và một đầu dương (Al). Từ đó khoáng vật cơ bản thành một thỏi nam châm nano . Hình 12A: tinh thể cao lanh Biến tinh thể cơ bản của đất cao lanh thành một nam châm nano. Nam châm nano hút lẫn nhau và cao lanh hoá thành đá. Plattfort gọi đó là MIP, tức pôlime vô cơ, nhưng chính xác hơn là pôlime khoáng vật (polymère minérale). Đó là một MIP trực tiếp, vì chỉ có một pôlime khoáng vật duy nhất. 1.2 POLYMER GIÁN TIẾP. GS. Trần Kim Thạch thuộc trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, khám phá ra một thứ pôlime có các tinh thể khác nhau và nối kết nhau. Cũng Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 17 như Plattfort, pôlime này dùng từ lực sẵn có, vật liệu âm (-) kết nối với vật liệu dương (+) và nhờ từ lực gắn kết nhau ở cấp nano (cực mạnh) theo công thức cơ bản là: P = f(M+m)tnp Trong đó P là sự pôlime hoá, M là vật liệu (-) và m là vật liệu (+), còn t là trộn, n là nén và p là phơi. Ví dụ trong đất cao lanh trộn vôi tôi, với công thức này, ông đã tạo ra một pôlime cứng chắc, gọi là bêtông đất sét. Đó là một vật liệu xây dựng cho nông thôn, nhờ giá mềm. công thức có thể biểu diễn như sau: Cao lanh (-) + vôi (+) bêtông đất sét. pôlime khoáng vật gián tiếp. Vì có hai vật liệu khác nhau, trộn vào nhau để hoá đá (pretrification) nên loại MIP này có tính gián tiếp. c. KẾT LUẬN. Như vậy ta có trong thiên nhiên cũng như trong nhân tạo, 2 nhóm pôlime là hữu cơ (organic) và không hữu cơ (non-organic). Nhóm sau này chia làm 2 phụ nhóm là inorganic, dịch là phụ nhóm vô cơ, và phụ Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 18 nhóm là mineral, dịch là phụ nhóm khoáng vật. Từ “mineral” cũng có nghĩa là vô cơ. Nhóm inorganic có xương sống là nguyên tố Si (trong khi nhóm organic có xương sống là nguyên tố C). Tuy nhiên, nhiều thành công trong cách thay nguyên tố Si bằng nguyên tố kim loại và phi kim khác. Nhóm mineral kết dính từng nhóm tinh thể cơ bản với nhau, hay từng nhóm tinh thể cơ bản với các nguyên tố với nhau. Lực kết dính đó là từ lực. Kết dính trực tiếp như tạo tinh thể cơ bản cao lanh (gọi là kaolinite) thành hạt nam châm siêu vi để hoá đá. Kết dính gián tiếp thì hỗn tạp hơn, bằng nhiều tinh thể cơ bản và nguyên tố thích hợp, có từ lực âm, dương. Con đường nghiên cứu còn ở phía trước. cái nào làm được pôlime đều làm những vật liệu mới có ích cho xã hội, hữu cơ cũng như không hữu cơ. 3.2 TÁI CHẾ NILON LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG Trong công nghệ này,nilon và tất cả các loại nhựa khác (như vỏ chai PET, chai PVC, hộp nhựa, tấm xốp...) được tách ra từ rác thải sinh hoạt, sau đó xay rửa để loại bỏ tạp chất bẩn, sấy khô và cuối cùng qua máy đùn ép thành ván. Vì rác thải nhựa, nilon thuộc rất nhiều loại khác nhau, có độ nóng chảy và đặc điểm lý hoá khác nhau, nên trong quá trình ép, các nhà nghiên cứu đã bổ sung sợi gia cường (xơ dừa, sợi thuỷ tinh...) làm Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 19 tăng độ bền cơ học cho sản phẩm, chất độn bột đá để làm tăng độ cứng, độ mài mòn và bổ sung chất phụ gia để tăng khả năng kết dính, tạo độ tương hợp cho các loại vật liệu. Theo tiến sĩ Mai Ngọc Tâm, chủ nhiệm dự án, đến nay dây chuyền thí điểm tại Viện đã cho ra đời khoảng 100 m2 sản phẩm ép cứng, có chất lượng tương đương với ván ép từ nhựa phế thải của nước ngoài. Sản phẩm có thể thay thế ván gỗ làm cốp pha, hoặc thay cho ván dăm làm mặt bàn ghế (khi đó cần phủ lên trên một lớp sơn tổng hợp đặc biệt). Một mét vuông tấm ép hiện có giá sơ bộ khoảng 18.000 đồng, so với giá ván gỗ từ 30.000 đến 40.000 đồng/m2. Ông Tâm cho biết kiểm nghiệm bước đầu tại Viện Vệ sinh an toàn lao động (Bộ Y tế) cho thấy loại nhựa ép này an toàn với con người và môi trường. Sản phẩm cũng có triển vọng làm kênh dẫn, thoát nước... do đặc tính cách nước rất tốt. Tuy nhiên, mô hình thí điểm hiện còn hạn chế là chưa có công nghệ tạo hạt nhựa (làm nguyên liệu cho quá trình đùn ép ván). Nilon cắt nhỏ lồng bồng được đưa thẳng vào máy ép, do vậy công suất chưa cao. Nếu làm trên dây chuyền lớn sẽ rất tốn diện tích chứa vật liệu và cũng cho hiệu suất thấp. Về vấn đề này, ông Tâm cho biết sẽ tìm cách khắc phục khi dự án được mở rộng hơn. Dự kiến sau khi dự án được nghiệm thu (khoảng quý I/2004), nhóm nghiên cứu sẽ lắp đặt một dây chuyền tái chế nilon tại nhà máy sản xuất phân hữu cơ Cầu Diễn (là nơi tiến hành phân loại, xử lý rác thải của Hà Nội), nhằm tận dụng rác thải nilon mà nhà máy này thải ra. Công nghệ tái chế rác thải nilon chỉ là một phần trong một dự án tổng thể lớn hơn. Trong đó, ngoài Viện Vật liệu xây dựng, còn có Trung Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 20 tâm Tư vấn công nghệ Môi trường (tham gia xây dựng mô hình phân loại rác tại nguồn ở quận Hoàn Kiếm, Hà Nội) và Công ty môi trường đô thị Hà Nội (thử nghiệm mô hình phân loại rác tại nguồn ở phường Phan Chu Trinh, quận Hoàn Kiếm). Việc phân loại rác tại các hộ gia đình, công sở... sẽ làm giảm đáng kể chi phí xử lý về sau, và là xu hướng phổ biến ở các nước phát triển. Ở một số nước phát triển người ta cũng đã sữ dụng rác nhựa phế liệu làm vật liệu xây dựng họ đã sản xuất ra những viên gạch bằng nhựa loại gạch này có cường độ chịu lực thấp nên chủ yếu sử dụng làm tường rào lan can. Rác thải nhựa, nilon rất khó phân huỷ trong môi trường 3.3 TÁI CHẾ VỎ TRẤU LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG. a. THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA VỎ TRẤU: Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 21 Cellulose (tiếng Việt phiên âm và viết xenlulo, xenlulozơ, xenluloza hoặc xenlulô) là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các mắt xích β-D-Glucose, có công thức cấu tạo là (C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n trong đó n có thể nằm trong khoảng 5000-14000, là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật. Trong gỗ lá kim, cellulose chiếm khoảng 41-49%, trong gỗ lá rộng nó chiếm 43-52% thể tích. TÍNH CHẤT VẬT LÝ Là chất màu trắng, không mùi, không vị. Cellulose không tan trong nước và các dung môi hữu cơ thông thường. Tan trong một số dung dịch acid vô cơ mạnh như: HCl, HNO3,... một số dung dịch muối: ZnCl2, PbCl2,... TÍNH CHẤT HÓA HỌC Cellulose do các mắt xích β-D-Glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1.4 Glucocid do vậy liên kết này thường không bền trong các phản ứng thủy phân. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 22 b. TÁI CHẾ VỎ TRẤU LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG Sau khi đốt mỗi tấn vỏ trấu sẽ tạo ra 180kg tro, có giá trị là 100 USD, có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng và có thể thay thế trực tiếp SiO2 trong xi măng. Đương nhiên, các nhà khoa học từ lâu đã phát hiện ra vỏ trấu có giá trị khi sử dụng làm nguyên liệu xây dựng. Trong trấu có chứa hàm lượng SiO2 rất nhiều, mà đây lại là thành phần chính trong xi măng, nhưng con người muốn tận dụng tro thu được sau khi đốt vỏ trấu làm nguyên liệu thay thế xi măng, thì phương pháp này sẽ tạo ra hàm lượng Carbon trong tro vỏ trấu rất cao, không thể thay thế thành phần xi măng. Mới đây, theo tin từ Discovery, dưới sự hỗ trợ của các quỹ khoa học xã hội, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện một phương pháp gia công vỏ trấu mới, có thể đồng thời sử dụng tro vỏ trấu làm thành phần trong xi măng, thúc đẩy sự phát triển nguyên liệu xây dựng sạch. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 23 Rajan Vempati - Tổng giám đốc tập đoàn CHK bang Texas Mỹ cho biết, hiện tại họ đã hợp tác với một nhóm nghiên cứu và tìm ra một phương pháp gần như không còn Carbon trong thành phần tro vỏ trấu. Phương pháp mới này là cho vỏ trấu vào lò đốt, đốt ở nhiệt độ 800oC, cuối cùng chỉ còn lại những hạt SiO2 có độ tinh khiết cao. Tại hội nghị hóa chất sạch và công trình được tổ chức tại phân hiệu trường Đại học Maryland Park, Vempati cùng với nhóm nghiên cứu của ông đã giới thiệu về kết quả nghiên cứu của họ. Vempati cho biết: “Cho dù trong quá trình đốt cũng sẽ tạo ra CO2, nhưng nhìn chung vẫn là Carbon trung hòa, bởi lượng Carbon sẽ bị triệt tiêu bởi sản phẩm lúa mới hàng năm sẽ hấp thu chúng.” Trên thực tế, việc sử dụng bê tông và tiêu hao đặt ra vấn đề khó khăn khi gây ra sự biến đổi khí hậu. Mỗi tấn xi măng dùng để sản xuất bê tông, thì phải xả ra không trung một tấn CO2. Mà trong phạm vi toàn thế giới, việc sản xuất xi măng chiếm 5% lượng thải khí Carbon trong tất cả những hoạt động của con người. Ông Jan Olek thuộc trường Đại học Purdue Vỏ trấu  Rajan Vempati - Tổng giám đốc tập đoàn CHK bang Texas Mỹ cho biết, hiện tại họ đã hợp tác với một nhóm nghiên cứu và tìm ra một phương pháp gần như không còn Carbon trong thành phần tro vỏ trấu. Phương pháp mới này là cho vỏ trấu vào lò đốt, đốt ở nhiệt độ 800oC, cuối cùng chỉ còn lại những hạt SiO2 có độ tinh khiết cao. Tại hội nghị hóa chất sạch và công trình được tổ chức tại phân hiệu trường Đại học Maryland Park, Vempati Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 24 Mỹ cho biết: “Sở dĩ tro vỏ trấu chưa thể làm thành phần chính trong xi măng là bởi vị hàm lượng Carbon quá cao. Nếu có thể giải quyết vấn đề này, thì tro vỏ trấu sẽ trở thành nguyên liệu tốt của bê tông, từ đó có thể giảm bớt đi lượng Carbon thải ra từ ngành bê tông.” Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong bê tông nếu thêm tro vỏ trấu sẽ cứng chắc hơn và có khả năng chống xâm thực cao hơn. Nhóm nghiên cứu dự đoán, việc sửa chữa các ngôi nhà cao tầng, trụ cầu hay bất kỳ công trình nào gần biển hay trên nước, nếu như sử dụng tro vỏ trấu thay thế 20% xi măng, thì sẽ mang lại hiệu quả rất cao cho bê tông. Nhóm nghiên cứu của Vempati hiện đang tiến hành một thí nghiệm, nếu như có thể chứng minh phương pháp đốt vỏ trấu ở nhiệt độ cao có hiệu quả, họ sẽ huy động nguồn vốn bắt đầu xây dựng lò cỡ lớn, và dự kiến sẽ sản xuất tro vỏ trấu với sản lượng 15.000 tấn/năm. Nhóm nghiên cứu còn cho biết thêm, nếu việc sản xuất tro vỏ trấu đi vào ổn định, tận dụng tất cả nguồn vỏ trấu ở Mỹ thì có thể thu được lượng tro vỏ trấu là 2.1 triệu tấn/ năm. Trên thực tế, đối với những quốc gia đang phát triển tiêu thụ lúa gạo và bê tông rất lớn như Trung Quốc, Ấn Độ... tiềm năng phát triển của tro vỏ trấu là rất lớn. 3.4 TÁI CHẾ RÁC LÀM PETONG a. CƠ SỞ HÓA HỌC : 1.1 Silic :là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Si và số nguyên tử bằng 14. Nó là nguyên tố phổ biến sau ôxy trong vỏ Trái Đất (25,7 %), cứng, có màu xám sẫm - ánh xanh kim loại, là á kim có hóa trị +4. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 25 1.2 Thuộc tính Trong dạng tinh thể, silic có màu xám sẫm ánh kim. Mặc dù là một nguyên tố tương đối trơ, silic vẫn có phản ứng với các halogen và các chất kiềm loãng, nhưng phần lớn axít (trừ tổ hợp axít nitric và axít flohiđríc) không tác dụng với nó. Silic nguyên tố truyền khoảng hơn 95% các bước sóng hồng ngoại. Tinh thể silic nguyên chất hiếm tìm thấy trong tự nhiên, thông thường nó nằm trong dạng silic dioxit (SiO2). Các tinh thể silic nguyên chất tìm thấy trong tạp chất của vàng hay dung nham núi lửa. Nó có hệ số kháng nhiệt âm. Silic hoạt động hóa học kém hơn cacbon là nguyên tố tương tự nó về mặt hóa học. Nó có trong đất sét, fenspat, granit, thạch anh và cát, chủ yếu trong dạng điôxít silic (hay silica) và các silicat (Các hợp chất chứa silic, ôxy và kim loại trong dạng R-SiO3). Silic (tên Latinh: silex, silicis có nghĩa là đá lửa) lần đầu tiên được nhận ra bởi Antoine Lavoisier năm 1787, và sau đó đã bị Humphry Davy vào năm 1800 cho là hợp chất. Năm 1811 Gay Lussac và Thénard có lẽ đã điều chế ra silic vô định hình không nguyên chất khi nung nóng kali với tetraflorua silic SiF4. Năm 1824 Berzelius điều chế silic vô định hình sử dụng phương pháp giống như của Lussac. Berzelius cũng đã làm tinh khiết sản phẩm bằng cách rửa nó nhiều lần. Vì silic là nguyên tố quan trọng trong các thiết bị bán dẫn và công nghệ cao, nên khu vực công nghệ cao ở California được đặt tên là Silicon Valley (Thung lũng Silicon), tức đặt tên theo nguyên tố này. 1.3 Ứng dụng. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 26 Silic là nguyên tố rất có ích, là cực kỳ cần thiết trong nhiều ngành công nghiệp. Điôxít silic trong dạng cát và đất sét là thành phần quan trọng trong chế tạo bê tông và gạch cũng như trong sản xuất xi măng Portland. Silic là nguyên tố rất quan trọng cho thực vật và động vật. Silica dạng nhị nguyên tử phân lập từ nước để tạo ra lớp vỏ bảo vệ tế bào. Các ứng dụng khác có:  Gốm/men sứ - Là vật liệu chịu lửa sử dụng trong sản xuất các vật liệu chịu lửa và các silicat của nó được sử dụng trong sản xuất men sứ và đồ gốm.  Thép - Silic là thành phần quan trọng trong một số loại thép.  Đồng thau - Phần lớn đồng thau được sản xuất có chứa hợp kim của đồng với silic.  Thủy tinh - Silica từ cát là thành phần cơ bản của thủy tinh. Thủy tinh có thể sản xuất thành nhiều chủng loại đồ vật với những thuộc tính lý học khác nhau. Silica được sử dụng như vật liệu cơ bản trong sản xuất kính cửa sổ, đồ chứa (chai lọ), và sứ cách điện cũng như nhiều đồ vật có ích khác.  Giấy nhám - Cacbua silic là một trong những vật liệu mài mòn quan trọng nhất.  Vật liệu bán dẫn - Silic siêu tinh khiết có thể trộn thêm asen, bo, gali hay phốtpho sđể làm silic dẫn điện tốt hơn trong các transistor, pin mặt trời hay các thiết bị bán dẫn khác được sử dụng trong công nghiệp điện tử và các ứng dụng kỹ thuật cao (hi-tech) khác.  Trong các photonic - Silic được sử dụng trong các laser để sản xuất ánh sáng đơn sắc có bước sóng 456 nm. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 27  Vật liệu y tế - Silicon là hợp chất dẻo chứa các liên kết silic-ôxy và silic-cacbon; chúng được sử dụng trong các ứng dụng như nâng ngực nhân tạo và lăng kính tiếp giáp (kính úp tròng).  LCD và pin mặt trời - Silic ngậm nước vô định hình có hứa hẹn trong các ứng dụng như điện tử chẳng hạn chế tạo màn hình tinh thể lỏng (LCD) với giá thành thấp và màn rộng. Nó cũng được sử dụng để chế tạo pin mặt trời.  Xây dựng - Silica là thành phần quan trọng nhất trong gạch vì tính hoạt hóa thấp của nó. Sự phổ biến: Silic là thành phần cơ bản của các loại aerolit là một loại của các thiên thạch và của các tektit là dạng tự nhiên của thủy tinh. Theo khối lượng, silic chiếm 29,5% vỏ Trái Đất, là nguyên tố phổ biến thứ hai sau ôxy. Silic nguyên tố không tìm thấy trong tự nhiên. Nó thường xuất hiện trong các ôxít và silicat. Cát, amêtít, mã não (agate), thạch anh, đá tinh thể, đá lửa, jatpe, và opan là những dạng tự nhiên của silic dưới dạng ôxít. Granit, amiăng, fenspat, đất sét, hoócblen, mica là những dạng khoáng chất silicat. Sản xuất: Silic được sản xuất công nghiệp bằng cách nung nóng silica siêu sạch trong lò luyện bằng hồ quang với các điện cực cacbon. Ở nhiệt độ trên 1900 °C, cacbon khử silica thành silic theo phản ứng SiO2 + C → Si + CO2 Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 28 Silic lỏng được thu hồi ở đáy lò, sau đó nó được tháo ra và làm nguội. Silic sản xuất theo công nghệ này gọi là silic loại luyện kim và nó ít nhất đạt 99% tinh khiết. Năm 2000, silic loại này có giá khoảng $ 0,56 trên một pao ($1,23/kg) Làm tinh khiết: Việc sử dụng silic trong các thiết bị bán dẫn đòi hỏi phải có độ tinh khiết cao hơn so với sản xuất bằng phương pháp trên. Có một số phương pháp làm tinh khiết silic được sử dụng để sản xuất silic có độ tinh khiết cao Phương pháp vật lý Các kỹ thuật làm tinh khiết silic đầu tiên dựa trên cơ sở thực tế là nếu silic nóng chảy và sau đó đông đặc lại thì những phần cuối khi đông đặc bao giờ cũng chứa nhiều tạp chất. Các phương pháp sớm nhất để làm tinh khiết silic, lần đầu tiên được miêu tả năm 1919 và sử dụng trong một số hữu hạn nền tảng để sản xuất các thành phần của rađa trong Đại chiến thế giới lần thứ hai, bao gồm việc đập vỡ silic phẩm chất công nghiệp và hòa tan từng phần bột silic trong axít. Khi bị đập vỡ, silic bị làm vỡ để những khu vực có nhiều tạp chất yếu hơn sẽ nằm ra phía ngoài của các hạt silic được tạo ra, chúng sẽ bị axít hòa tan, để lại sản phẩm tinh khiết hơn. Trong khu vực nung chảy, phương pháp đầu tiên làm tinh khiết silic được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, các thỏi silic phẩm cấp công nghiệp được nung nóng tại một đầu. Sau đó, nguồn nhiệt chuyển động rất chậm dọc theo chiều dài của thỏi, giữ cho chỉ một đoạn ngắn của thỏi nóng chảy và silic được làm nguội và tái đông đặc ở phía sau nó. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 29 Vì phần lớn các tạp chất có xu hướng nằm trong phần nóng chảy hơn là trong phần tái đông đặc, nên khi quá trình này kết thúc, phần lớn tạp chất của thỏi sẽ chuyển về đầu nóng chảy sau cùng. Đầu này sau đó bị cắt bỏ, và quy trình này được lặp lại nếu muốn có silic với phẩm cấp cao hơn Phương pháp hóa học Ngày nay, silic được làm sạch bằng cách chuyển nó thành các hợp chất silic để dễ dàng làm tinh khiết hơn là làm tinh khiết trực tiếp silic, và sau đó chuyển hợp chất của nó trở lại thành silic nguyên chất. Triclorosilan là hợp chất của silic được sử dụng rộng rãi nhất như chất trung gian, mặc dầu tetraclorua silic và silan cũng được sử dụng. Khi các khí này được thổi qua silic ở nhiệt độ cao, chúng phân hủy để tạo ra silic có độ tinh khiết cao. Trong công nghệ Siemens, các thỏi silic có độ tinh khiết cao được đưa vào triclorosilan ở nhiệt độ 1150 °C. Khí triclorosilan phân hủy và lắng đọng silic bổ sung trên thỏi, làm to nó theo phản ứng sau: 2HSiCl3 → Si + 2HCl + SiCl4 Silic sản xuất từ phương pháp này và các công nghệ tương tự gọi là silic đa tinh thể. Silic đa tinh thể thông thường có tạp chất ở mức 1 phần tỷ hoặc thấp hơn. Cùng thời gian đó, DuPont đã sản xuất silic siêu sạch bằng cách cho tetrachorua silic phản ứng với hơi kẽm nguyên chất ở nhiệt độ 950 °C, theo phản ứng: SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2 Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 30 Tuy nhiên, kỹ thuật này đã vấp phải những vấn đề thực tế (chẳng hạn như sản phẩm phụ clorua kẽm đông đặc lại và dính vào sản phẩm) và cuối cùng nó đã bị bỏ đi để sử dụng chỉ mỗi công nghệ Siemens. Tinh thể hóa Công nghệ Czochralski thông thường được sử dụng để sản xuất các tinh thể silic đơn có độ tinh khiết cao để sử dụng trong các thiết bị bán dẫn bằng silic ở trạng thái rắn. Đồng vị Silic có chín đồng vị, với số Z từ 25 đến 33. Si28 (đồng vị phổ biến nhất, 92,23%), Si29 (4,67%) và Si30 (3,1%) là ổn định; Si32 là đồng vị phóng xạ sản xuất bằng phân rã agon. Chu kỳ bán rã của nó, được xác định là khoảng 276 năm, và nó phân rã bằng bức xạ beta thành P32 (có chu kỳ bán rã 14,28 năm) và sau đó thành S32. 1.4 Ứng dụng của muội Silic trong công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao, công thức thực nghiệm tính cường độ bê tông khi có sử dụng muội Silic. Trong lĩnh vực xây dựng, có ba xu hướng chính để phát triển đó là: kết cấu, vật liệu và công nghệ. Theo hướng phát triển về vật liệu là nghiên cứu tìm ra những vật liệu mới, trong đó có tính ứng dụng cao. Nghiên cứu vật liệu mới, trong đó có bê tông chất lượng cao là hướng phát triển nhằm hạ giá thành, tăng tính mỹ quan mà kết cấu vẫn đủ khả năng khai thác. Nghiên cứu ảnh hưởng của muội Silic tới cấu trúc, cường độ của bê tông và có một công thức tính toán cường độ bê tông Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 31 khi có dùng muội Silic trước khi chế tạo là cần thiết. Đề tài dưới đây nghiên cứu với mong muốn góp phần nhỏ đáp ứng nhu cầu đó. Hiện nay, trên thế giới việc ứng dụng bê tông chất lượng cao vào các công trình xây dựng đang phát triển rộng rãi đã mang lại hiệu quả cao. Tuy nhiên, ở Việt Nam nói chung vật liệu này còn chưa được sử dụng nhiều, nguyên nhân chính là chưa có đầy đủ những kết luận về tính năng và hiệu quả sử dụng của nó. Nhận thức được vấn đề này, tác giả muốn đi sâu vào nghiên cứu ứng dụng của bê tông cường độ cao, chất lượng cao vào các công trình xây dựng. Trong phạm vi đề tài này xin được trình bày về vấn đề ứng dụng của phụ gia khoáng - muội Silic trong công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm xác định cường độ của bê tông khi có sử dụng muội Silic trong thành phần cấp phối. Nghiên cứu cấu trúc và các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông và bê tông cường độ cao: Nghiên cứu sơ lược về cường độ của bê tông: Khái niệm: Cường độ của bê tông là khả năng chống laị sự tác động của tải trọng và được biểu thị bằng ứng suất tới hạn khi mãu vật liệu bị phá hoại. Cường độ là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng để đánh giá vật liệu dùng cho các bộ phận chịu lực của công trình. Bởi vậy cường độ được dùng làm căn cứ chủ yếu để định ra mác của vật liệu này. Ví dụ: Đá thiên nhiên, bê tông xi măng. Cách xác định: Cường độ của vật liệu thường được xác định bằng phương pháp thí nghiệm phá hoại mẫu: đặt các mẫu vật liệu tiêu chuẩn đã được chế tạo lên may6s gia tải rồi tăng tải tới khi mẫu bị phá hoại. Tính toán và xử lý số liệu theo xác xuất thống kê ta được cường độ trung bình của các mẫu thử. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 32 Quy đổi cường độ giữa hình trụ và mẫu hình lập phương: Để quy đổi cường độ bê tông từ mẫu lập phương tiêu chuẩn (kích thước 15x15x15cm) sang mẫu trụ tiêu chuẩn (kích thước D= 15cm, H = 30cm) và ngược lại thì TCVN 3118 -93 có đưa ra công thức: RLP = (1,16 ÷ 1,24) RTR. Tuỳ thuộc vào mác bê tông mà ta chọn để sao cho hợp lý. Ví dụ như lâu nay ta thiết kế theo quy trình 22TCN 18-79 ứng với mác 300kg/cm2 và 500kg/cm2 thì nếu quy đổi sang mẫu trụ theo 22TCN 272 -05 cường độ tương ứng sẽ là 25Mpa và 40Mpa. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông: Có hai nhân tố chính là ảnh hưởng của cốt liệu lớn và các nhân tố vi mô. Ảnh hưởng của cốt liệu lớn bao gồm: hình dạng cốt liệu, độ cứng cốt liệu, độ tập trung cốt liệu. Ảnh hưởng của các nhân tố vi mô bao gồm: cấu trúc vi mô của chất kết dính hồ xi măng, cấu trúc tiếp giáp gữa hồ xi măng và cốt liệu lớn (vùng chuyenẻ tiếp - transition zone), các vi lỗ rỗng do nước bốc hơi. Nghiên cứu về cấu trúc của bê tông cường độ cao Khái niệm: Thuật ngữ bê tông cường độ cao (BTCĐC) dùng để chỉ các loại bê tông có cường độ chịu nén từ 60 đến 100Mpa. Phân loại: Theo cường độ chịu nén có thể phâm làm ba loại như sau: o Bê tông thường f’c ≤ 60Mpa o Bê tông cường độ cao: 60 Mpa < f’c ≤ 100Mpa. o Bê tông có cường độ rất cao ( BT siêu cường độ): f’c > 100Mpa. Đặc điểm: Cường độ chịu nén cao, tính thấm nước thấp, sức chịu tác dụng hoá học cao, chịu nhiệt tốt. Bê tông cường độ cao có nhiều đặc tính được cải thiện so với bê tông thông thường, tuy nhiên cần chú ý là bê tông cường độ cao thường có tính dòn, đặc tính này tăng lên cùng với mức tăng cường độ. Cần chú ý rằng trong một số Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 33 trường hợp nhất định thì việc sử dụng BTCĐC có thể là phương án tối ưu nhất cho việc tiết kiệm vật liệu, giảm kích thước cấu kiện và tăng không gian sử dụng. Phạm vi áp dụng: Trong lĩnh vực xây dựng BTCĐC cung cấp những giải pháp có hiệu quả kinh tế nhất cho nhiều bài toán thiết kế kết cấu, bao gồm: Cột và lõi nhà cao tầng, công trình cầu, cảng và kết cấu thềm lục địa, cáu kiện bê tông dự ứng lực, ga hàng không, mặt đường, các công trình ngầm và những kết cấu chịu nén như: Vỏ mỏng, vòm, tấm gấp nếp, kết cấu vòm thép nhồi bê tông... Cấu trúc của bê tông cường độ cao: Trong thực tế bê tông cần có độ đặc rất cao, vì đó là đặc điểm chính của cấu tạo bê tông. Ý tưởng đầu tiên của vật liệu bê tông là cố gắng tái tạo lại một khối đá đi từ các loại cốt liệu. Độ đặc chắc của hỗn hợp như vậy được tạo nên sẽ điều hoà bởi dải cấp phối của nó, nghĩa là phụ thuộc vào độ lớn cực đại của cốt liệu. Khi xi măng gặp nước, nó thuỷ hoá từ ngoài vào trong hạt xi măng tạo ra một lớp màng bao bọc lấy hạt xi măng, làm giảm tốc độ thuỷ hoá của các hạt xi măng. Đồng thời do hiện tượng vật lý bề ngoài gây ra vón tụ của các hạt xi măng, tạo ra các cục xi măng lớn mà chỉ có ở lớp ngoài mới được thuỷ hoá, còn bên trong do bị lớp xi măng thuỷ hoá bao bọc nên không thuỷ hoá được, làm giảm chất lượng của bê tông. Từ đó người ta nghĩ đến một sản phẩm siêu mịn, để bổ sung vào thành phần bê tông, lượng hạt này sẽ tiến tới lấp đầy các chỗ trống mà các hạt xi măng không lọt vào được. Đồng thời với kích thước nhỏ hơn hạt xi măng rất nhiều nó bao bọc xung quanh các hạt xi măng và với đặc tính không tác dụng với nước nó sẽ là lớp ngăn cách không cho các hạt xi măng vón tụ lại viới nhau. Muội Silic (tên thương mại là Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 34 Mocrosilica, Microsilica, Silica Fume), là một sản phẩm phụ của công nghiệp luyện kim, là sản phẩm đáp ứng được yêu cầu trên. Ngoài ra, để hạn chế tỷ lệ rỗng trong bê tông thì tỷ lệk N/X hợp lý cũng là một vấn đề quan trọng. Nếu lượng nước trong trong bê tông mà lớn thì lượng nước thừa sau khi thuỷ hoá sẽ bay hơi để lại các lỗ rỗng lớn làm giảm chất lượng của bê tồng. Do đó để thu được một loại bê tông chất lượng cao người ta hạn chế tỷ lệ N/X nhỏ hơn 0,35. Nhưng khi đó tính công tác của bê tông sẽ thấp. Để đảm bảo độ sụt của bê tông thì ta phải cho vào bê tông một lượng phụ gia siêu dẻo. Như vậy bê tông cường độ cao là loại bê tông vừa có chất lượng cao, độ sụt đảm bảo dựa trên cơ sở ứng dụng muội Silic và các phụ gia siêu dẻo. Thành phần tổng quát của bê tông cường độ cao sẽ là: Lượng dùng xi măng biến đổi trong khoảng từ 400 ÷ 550kg/m3; hàm lượng muội Silic trong khoảng từ 5 ÷ 15% trọng lượng xi măng; tỷ lệ N/X khoảng 0,25 - 0,35; tỷ lệ phụ gia siêu dẻo từ 1 ÷ 1,5lít/100kg xi măng. Nghiên cứu ứng dụng của muội Silic trong công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao: Khái quát về muội Silic Định nghĩa: Muội Slilic là loại vật liệu mịn, chứa oxit silic vô định hình, là phụ phẩm của quá trình sản xuất hợp kim silic, silicon trong lò hồ quang. Chế tạo: Thạch anh, than cốc, gỗ là loại đầu vào trong lò hồ quang đienẹ 2000oC, với thiết bị làm lạnh nhanh và hệ thống lọc sẽ cho ra sản phẩm là kim loại Silicon, sản phẩm phụ trong công nghệ này là muội Silic. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 35 Yêu cầu kỹ thuật: Theo tiêu chuẩn ASTM C1240-93 thì: hàm lượng SiO2 tối thiẻu: 85%; Độ ẩm của muội Silic tối đa: 3%, Lượng mất mát khi nung: 6%. Tỷ diện tích: 15 ÷ 30m2/g (15000 ÷ 30000m2/kg); Lượng sót tích luỹ trên sàng 45cm lớn nhất: 10%. Theo Tiêu chuẩn Việt nam cũng tham chiếu qua ASTM. Hoạt động của muội Silic trong bê tông (có hai hoạt động chủ yếu) Về mặt lý học: Nó là hạt siêu mịn nên có tác dụng lấp đầy các vi lỗ rỗng bằng cách xen vào giữa các hạt xi măng, cho phép làm giảm lỗ rỗng, tăng độ đặc chắc, giảm lượng nước mà tính dễ đổv vẫn như nhau; Về mặt hoá học: Nó có phản ứng Puzolan, nghĩa là nó có thể tác dụng với Ca (OH)2 có hại và tạo ra các CaO.2SiO2. 3H2O có tácdụng tăng tính dính kết. Phản ứng thuỷ hoá xi măng: 2(3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2 . 3H2O + 3 Ca (OH)2 Phản ứng của muội Silic với Ca (OH)2 sinh ra trong phản ứng trên: 2SiO2 + 3Ca(OH)2 + H2O → 3CaO.2SiO2.6H2O. Chế tạo bê tông có sử dụng muội Silic: Với sự có mặt của muội Silic trong bê tông, thông qua hai cơ chế hoạt động đã phân tích ở trên thì nó đã mang lại nhiều tác dụng làm tăng chất lượng của bê tông. Tăng tính cơ học: Tăng cường độ, tăng mô đuyn đàn hồi, tăng tính dính kết. Cải thiện tính bền: Giảm tính thấm, chống chịu sự ăn mòn, tăng khả năng chịu mài mòn, giảm sự tách nước, giảm nhiệt khi thuỷ hoá. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 36 Hàm lượng muội Silic tối ưu trong bê tông: Hàm lượng muội Silic trong bê tông là 5% đến 15% đối với các loại bê tông có mác từ 50 đến 100Mpa là tối ưu . Đối với bê tông siêu cường độ (lớn hơn 100Mpa) thì hàm lượng muội Silic có thể dùng tới 40% và thường dùng kết hợp với các phụ gia khoáng khác nhu xỉ lò cao, tro bay (tro trấu nghiền nhỏ). Viện Khoa học & Công nghệ GTVT đang có đề tài nghiên cứu ứng dụng của xỉ lò cao và tro bay vào công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao, sản phẩm phụ gia khoáng được thu lại từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại Công thức thực nghiệm tính cường độ của bê tông khi có sử dụng muội Silic: Dự kiến công thức tính cường độ của bê tông khi sử dụng muội Silic Công thức tính cường độ bê tông của Bolomay – Skaramtev. X X Đối với bê tông có: − = 1,4 – 2,5 thì : Rb = ARx ( ─ - 0,5) ( 3.1 -1a) N N X X Đối với bê tông có : ─ > 2,5 thì: Rb = A1Rx ( ─ + 0,5) (3.1 – 1b) N N Dự kiến công thức tính cường độ bê tông khi có sử dụng muội Silic. Trong bê tông cường độ cao, thành phần của bê tông có thêm muội Silic, khi đó cường độ của bê tông tăng lên một lượng là ∆R. Dựa vào biểu đồ quan hệ giữa cường độ bê tông Rb, tỷ lệ X/N, hàm lượng muội Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 37 Silic. Một cách đơn giản, ta coi độ tăng cường độ bê tông ∆R là một hàm tuyến tính của hàm hàm lượng muội Silic, tức là: S ∆R = A1Rx.K.─ ( 3.1 -2) X Khi đó, ta dự kiến cường độ bê tông được tính theo công thức: X S Rb = A1Rx. ( ─ + 0,5 + K. ─) ( 3.1 – 3) N X . Công thức thực nghiệm xác định cường độ bê tông khi sử dụng muội Silic: X Si Rb = A1Rx. ( ─ + 0,5 + K. ─ ) ( 3.4 – 1) N X Trong đó: K = 6,là hệ số thực nghiệm. Kết luận: Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 38 - Hiểu rõ cấu trúc, các nhân tố vi mô ảnh hưởng đến cường đoịo, chất lượng của bê tông và bê tông chất lượng cao. Phân biệt rõ, quy đổi giữa các cấp cường độ bê tông. - Nghiên cứu ảnh hưởng và ứng dụng của muội Silic trong công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao. Nghiên cứu ứng dụng rộng rãi bê tông chất lượng cao, cường độ cao vào các công trình xây dựng ở Việt Nam. - Đề nghị công thức thực nghiệm xác định cường độ bê tông khi có sử dụng muội Silic. Từ đó tuỳ vào yêu cầu của kết cấu có thể sơ bộ tính toán làm lượng muội Silic cũng như cấp phối bê tông trước khi chế tạo. Điều này trước đây chưa có tài liệu nào hướng dẫn. b. ỨNG DỤNG RÁC LÀM PETONG. Sản xuất vật liệu xây dựng bằng petong gạch vỡ: rác thải thu gom được nghiền tạo thành hệ cấp phối tao thành được đưa ra hệ thống trộn phối liệu cùng với ximăng , lúc này ximăng có thể lấy nước có trong rác thải để thủy hóa (chúng ta có thể lấy thêm, bớt lượng nước cho phù hợp). sau khi phối liệu đồng đều được chuyển qua hệ thống dập,nếu tạo hình (có thể tạo thành những viên gạch 300 x 300, với lực nén 50 -100 J) được giữ nguyên áp lực trong vòng 10 – 15 phút với phụ gia đông kết nhanh , cùng với bão dưỡng hơi nước nóng . Khối vật liệu đã có một cùng độ nhất định , sau đó khối vật liệu được bọc bởi một lớp nhựa có tính đàn hồi tốt , để khi sử dụng lớp nhựa này làm nhiệm vụ cách ly chống xâm lược của môi trường ngoài với vật liệu petong rác . ƯU ĐIỂM: Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 39  Xi măng có thể lấy nước của rác thải để thủy hóa.  Những thành phần hóa học phức tạp của rác thải gây tác hại xấu đến cường độ bền của vật liệu ( có thể loại bỏ một số thành phần gây hại trước khi phối liệu bằng hóa chất ).  Vật liệu được tạo ra bằng cách nén trước , đã có một cường độ nhất định có thể thay thế cho lớp cấp phối đá dăm của nền đường hoặc dùng làm vật liệu vỉa hè , sân nền , dùng ở vùng đất yếu ( vì khối lượng riêng nhẹ hơn vật liệu petong thường).  Là vật liệu nhẹ cách âm , cách nhiệt tốt. C. KẾT LUẬN 1: Tác động ảnh hưởng:  Chất thải vô cơ gây hại cho sức khỏe cộng đồng.  Chất thải vô cơ làm giảm mĩ quan ở các khu công cộng và đô thị.  Chất thải vô cơ làm cản dòng chảy, làm ứ đọng nước hoặc ngập lụt vùng dân cư.  Chất thải vô cơ làm ô nhiễm không trung, ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm không khí và đất. 2: Xử lý kỹ thuật Xử lý rác thải vô cơ bằng công nghệ mới SERAPHIM, cộng nghệ nghiền nén, công nghệ sinh học và nhiều công nghệ hiện đại khác. 3: Kết luận Hiện nay, vấn đề môi trường đã trở nên cấp bách, không chỉ đối với một nước mà đối với tất cả các nước trên thế giới, không chỉ riêng các Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 40 nhà khoa học về môi trường mà cho tất cả mọi người. Thế nhưng không phải tất cả đều nhận thức đúng về môi trường, thông tin đại chúng và dư luận chú ý đã và đang nói nhiều về chất thải, thải ra môi trường một cách bừa bãi làm mất mỹ quan. Vì thế qua bài tiểu luận này giúp cho chúng ta có những suy nghĩ mới về ý thức bảo vệ môi trường và tác hại của nó là rất lớn đối với con người. Môi trường là điều kiện sống của chúng ta, để có một môi trường trong sạch cần có sự chung tay góp sức của cả cộng đồng người. Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. www.nea.gov.vn 2. www.vietbao.vn 3. www.techmartvietnam.vn 4. www.xaydung.gov.vn 5. www.baoxaydung.vn Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 42 Tái chế chất thải vô cơ làm vật liệu xây dựng Trang 43