Nghiên cứu vật liệu tổng hợp từ bauxite và các phế liệu tro bay để xây dựng đường vùng cao nguyên tỉnh Lâm Đồng

B K TP.HCM BÁO CÁO Trưởng nhóm : PGS.TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH Học viên cao học. TRẦN QUỐC THỌ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU TỔNG HỢP TỪ BAUXITE VÀ CÁC PHẾ LIỆU TRO BAY, BÙN ĐỎ ĐỂ XÂY DỰNG ĐƯỜNG VÙNG CAO NGUYÊN TỈNH LÂM ĐỒNG Joint Research of SUPREM - HCMUT B K TP.HCM KHẢO SÁT NGUỒN BAUXITE VÀ PHẾ THẢI BÙN ĐỎ TẠI MỎ BAUXITE BẢO LỘC – 27/09/2009 THỰC TRẠNG ĐƯỜNG ĐẤT BAUXITE PHẾ THẢI BÙN ĐỎ SAU KHI TUYỂN QUẶNG BAUXITE KHAI THÁC BAUXITE HỒ CHỨA PHẾ THẢI BÙN ĐỎ B K TP.HCM NHÀ MÁY BAUXITE NHÔM TÂN RAI THỊ TRẤN LỘC THẮNG, HUYỆN BẢO LÂM, LÂM ĐỒNG NGÀY KHẢO SÁT : 27 / 09 / 2009 B K TP.HCM MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI  Mục tiêu của đề tài : “NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU TỔNG HỢP TỪ BAUXITE VÀ CÁC PHẾ LIỆU TRO BAY, BÙN ĐỎ ĐỂ XÂY DỰNG ĐƯỜNG VÙNG CAO NGUYÊN TỈNH LÂM ĐỒNG”  Nhiệm vụ của đề tài : 1. Tổng hợp nghiên cứu các tính chất, đặc điểm của đất bauxite, bùn đỏ, tro bay ở vùng Lâm Đồng cao nguyên Việt Nam. 2. Xây dựng cơ sở lý thuyết khoa học : cơ sở lý thuyết khoa học đóng rắn của vật liệu tổng hợp vô cơ để xây dựng đường 3. Nghiên cứu và thí nghiệm các tính chất nguyên vật liệu sử dụng 4. Nghiên cứu thực nghiệm các tính chất của vật liệu tổng hợp từ đất – tro bay- vôi – phụ gia vô cơ như : đầm nện tiêu chuẩn, môđun đàn hồi E, cường độ, độ bền nước và khả năng ứng dụng vào xây dựng đường 5. Nghiên cứu ứng dụng – Thực nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật khi thi công và kiểm soát chất lượng đường. 6. Đề xuất công nghệ chế tạo hỗn hợp vật liệu và phương pháp thi công, đánh giá nghiệm thu đường phù hợp với điều kiện địa phương nghiên cứu . B K TP.HCM NỘI DUNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 KẾ HOẠCH THỰC NGHIỆM 4 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 5 KẾT QUẢ DỰ KIẾN B K TP.HCM 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Xây dựng đường giao thông nông thôn hiện nay phải vừa sử dụng được nguồn nguyên liệu địa phương, vừa phải có những tính chất kỹ thuật tốt  Hiện trạng giao thông ở vùng cao nguyên Việt Nam  Đường nhiều bụi vào mùa khô, lầy lội khi mưa B K TP.HCM TRỮ LƯỢNG BAUXITE Ở TÂY NGUYÊN B K TP.HCM 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Thành phần hóa của Bauxite, Tro bay, Bùn đỏ - Fe2O3 - Al2O3 - SiO2 - NaOH CƠ CHẾ RẮN CHẮC CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỢP B K TP.HCM 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cơ chế hoạt hóa cấu trúc của vật liệu tổng hợp vô cơ B K TP.HCM 2. Cấu trúc của vật liệu tổng hợp vô cơ B K TP.HCM 3. KẾ HOẠCH THỰC NGHIỆM PHẦN 1 : THỰC NGHIỆM TÍNH CHẤT NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ TỶ LỆ THÀNH PHẦN HỖN HỢP 1. Thực nghiệm thành phần hóa và các chỉ tiêu kỹ thuật của đất bauxit, tro bay, bùn đỏ. 2. Nghiên cứu hệ chất kích hoạt đóng rắn. 3. Nghiên cứu thiết kế tỷ lệ thành phần hỗn hợp để đạt được những yêu cầu kỹ thuật của vật liệu. B K TP.HCM 3. KẾ HOẠCH THỰC NGHIỆM PHẦN 2 : THỰC NGHIỆM CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỢP VÔ CƠ 1. Cường độ chịu nén 2. Cường độ chịu uốn và cường độ ép chẻ : 22 TCN 211 – 06 3. Độ hút nước, Độ bền nước 4. Thí nghiệm đầm nén Proctor : 22 TCN 333 -06 5. Mô đun đàn hồi. B K TP.HCM Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu B K TP.HCM THÍ NGHIỆM ĐẦM NÉN PROCTOR KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH Ảnh hưởng Độ ẩm tạo hình Lực ép tạo hình B K TP.HCM TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỢP CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CƯỜNG ĐỘ ÉP CHẺ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI ĐỘ HÚT NƯỚC HỆ SỐ MỀM Ảnh hưởng Lực ép tạo hình Hệ chất kích hoạt đóng rắn Tro bay Vôi Bùn đỏ Bauxit Độ chặt Khối lượng thể tích Độ hút nước B K TP.HCM ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG MẶT ĐƯỜNG B K TP.HCM 4. KẾ HOẠCH THỰC HiỆN KIỂM NGHIỆM CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH THÍ ĐIỂM PHÒNG THÍ NGHIỆM NGUYÊN VẬT LiỆU Mở rộng kết quả nghiên cứu của dự án đối với tỉnh Lâm Đồng • Khả năng chịu tải và quan trắc các số liệu thực tế tại hiện trường trong quá trình sử dụng. • Hoàn thiện công nghệ sản xuất, thi công và nghiệm thu. • Chọn hiện trường cụ thể • Khảo sát và thiết kế • Sản xuất vật liệu và thi công B K TP.HCM 5. KẾT QUẢ DỰ KiẾN VỀ KỸ THUẬT  Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu tổng hợp và tìm ra tỷ lệ thành phần thích hợp, tính chất kỹ thuật của vật liệu phù hợp cho việc thi công mặt đường  Tăng độ bền vững của mặt đường VỀ KINH TẾ - XÃ HỘI  Cải thiện được đường giao thông nông thôn ở vùng cao nguyên góp phần phát triển kinh tế xã hội  Tận dụng được nguyên liệu địa phương và các phế liệu để chế tạo vật liệu bền vững sử dụng làm đường, đồng thời giải quyết vấn đề môi trường  Kết quả nghiên cứu mở rộng phát triển tại tỉnh Lâm Đồng B K TP.HCM 6. ĐƠN VỊ HỢP TÁC NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI  JICA  Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM  Kumamoto University  Sở giao thông vận tải Lâm Đồng  Phân viện khoa học công nghệ giao thông vận tải phía Nam … … … B K TP.HCM 7. BÁO CÁO MỘT SỐ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM  ĐẤT BAUXITE  Thành phần hóa của Bauxite : Al2O3 : 40%, SiO2 : 6%, FeO2 : 25%, TiO2 : 5%, MKN :24%  Khối lượng thể tích : 1.52 g/cm3, Tỷ trọng : 2.51 g/cm3 ( 22TCN 333 – 06) Giới hạn Atterberg của đất Bauxite :  Giới hạn chảy wL : 34.25 %, Giới hạn dẻo wP : 23.29%, Chỉ số dẻo IP : 10.96%  Thành phần hạt của đất Bauxite : 0 20 40 60 80 100 0.0010.010.1110 Đường kính cỡ hạt (mm) Ph ầ t ă h t ị h ( % ) B K TP.HCM Tính chất của nguyên vật liệu sử dụng  Tro bay (FA) Thành phần hóa học của tro bay: SiO2 : 41%, Al2O3 : 23.1%, Fe2O3 : 11.2%, CaO: 6.3% , MgO : 3.2%, K2O : 0.61%, Na2O : 0.98%  Vôi (V) Vôi loại 2, có độ mịn lớn : 97.9% lọt qua sàng 0.063mm, tổng hàm lượng CaO + MgO là 82%  Dung dịch chất đóng rắn (CĐR) : Dạng lỏng, màu sắc trong suốt, khối lượng riêng : 1.41 g/cm3 B K TP.HCM KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM THỰC NGHIỆM CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỢP 1. Cường độ chịu nén 2. Cường độ chịu uốn và cường độ ép chẻ : 22 TCN 211 – 06 3. Độ hút nước, Độ bền nước 4. Thí nghiệm đầm nén Proctor : 22 TCN 333 -06 5. Mô đun đàn hồi. B K TP.HCM THÍ NGHIỆM ĐẦM NÉN PROCTOR Dung trọng khô lớn nhất : 1.938 g/cm3 Độ ẩm tối ưu 11.2% B K TP.HCM CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN B K TP.HCM CƯỜNG ĐỘ ÉP CHẺ VÀ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI B K TP.HCM ĐỘ HÚT NƯỚC B K TP.HCM ĐỘ BỀN NƯỚC