Ảnh hưởng của cốt liệu thô bằng xỉ thép đến chất lượng bê tông nhựa chặt trong công trình giao thông

Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu thô bằng xỉ thép lò hồ quang điện đến chất lượng bê tông nhựa chặt trong xây dựng công trình giao thông.

Trường đại học

Đại học Quốc gia TP. HCM

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

luận văn thạc sĩ

2023

77
1
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

1.3. NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. Tổng quan về sản xuất thép ở Việt Nam

2.2. Phân loại xỉ

2.3. CÁC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP TRONG BÊ TÔNG NHỰA

2.3.1. Các nghiên cứu trên thế giới

2.3.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam

3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. LỰA CHỌN VẬT LIỆU

3.2. PHƯƠNG PHÁP TRỘN XỈ THÉP VỚI BTN

3.3. CÁC THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT HỖN HỢP BTNC 12

3.3.1. Thí nghiệm đo độ ổn định, độ dẻo Marshall

3.3.2. Thí nghiệm đo mô đun đàn hồi

3.3.3. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi ép chẻ

3.3.4. Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi động (mô đun phức động)

3.3.5. Thí nghiệm xác định vệt hằn bánh xe

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1. THÍ NGHIỆM MÔ ĐUN ĐÀN HỒI VẬT LIỆU

4.2. THÍ NGHIỆM CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO GIÁN TIẾP (ÉP CHẺ)

4.3. THÍ NGHIỆM ĐỘ ỔN ĐỊNH, ĐỘ DẺO MARSHALL

4.4. THÍ NGHIỆM DYNAMIC MODULUS

4.5. THÍ NGHIỆM VỆT HẰN BÁNH XE

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Việc nghiên cứu cốt liệu thô từ xỉ thép trong bê tông nhựa chặt là một vấn đề quan trọng trong ngành xây dựng hiện nay. Tình trạng ô nhiễm môi trường do chất thải từ sản xuất thép ngày càng gia tăng, trong đó có xỉ thép. Việc tái sử dụng xỉ thép không chỉ giúp giảm thiểu lượng chất thải mà còn góp phần cải thiện chất lượng của bê tông nhựa. Theo các nghiên cứu trước đây, việc thay thế cốt liệu đá dăm bằng xỉ thép đã cho kết quả khả quan về mặt chất lượng và hiệu suất. Điều này mở ra cơ hội cho việc áp dụng cốt liệu từ xỉ trong xây dựng, giúp tiết kiệm tài nguyên và giảm thiểu ô nhiễm. Nghiên cứu này sẽ đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ cốt liệu thô từ xỉ thép đến các chỉ tiêu chất lượng của bê tông nhựa chặt.

II. Mục đích của đề tài

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định khả năng thay thế cốt liệu đá dăm bằng xỉ thép trong bê tông nhựa chặt và đánh giá chất lượng của hỗn hợp mới. Nghiên cứu sẽ tập trung vào hai tỷ lệ thay thế là 50% và 100% cốt liệu thô từ xỉ thép của Vật Liệu XanhVina Kyoei. Các thí nghiệm sẽ được thực hiện để so sánh các chỉ tiêu như độ ổn định, độ dẻo, và mô đun đàn hồi của bê tông nhựa có chứa xỉ thép với bê tông nhựa chặt thông thường. Qua đó, nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng xỉ thép trong xây dựng, đồng thời góp phần giải quyết vấn đề chất thải từ ngành thép.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp thực nghiệm kết hợp với phân tích lý thuyết để đánh giá ảnh hưởng của cốt liệu thô từ xỉ thép đến chất lượng bê tông nhựa chặt. Các thí nghiệm sẽ bao gồm đo độ ổn định và độ dẻo theo phương pháp Marshall, xác định mô đun đàn hồi, và thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi ép chẻ. Mẫu thử sẽ được chế tạo theo tiêu chuẩn TCVN 8819-2011 với tỷ lệ bitum tối ưu là 5%. Kết quả từ các thí nghiệm sẽ được phân tích và so sánh để đưa ra kết luận về khả năng thay thế cốt liệu thô bằng xỉ thép trong bê tông nhựa.

IV. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc thay thế cốt liệu thô bằng xỉ thép ở tỷ lệ 50% và 100% là khả thi. Các mẫu bê tông nhựa chặt có chứa xỉ thép cho thấy độ ổn định và độ dẻo cao hơn so với mẫu không có xỉ thép. Đặc biệt, mô đun đàn hồi của các mẫu thử nghiệm cũng được cải thiện, cho thấy khả năng chịu tải tốt hơn. Điều này chứng minh rằng xỉ thép không chỉ giúp giảm thiểu chất thải mà còn nâng cao chất lượng bê tông nhựa. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong việc phát triển các loại bê tông nhựa thân thiện với môi trường và tiết kiệm tài nguyên.

V. Ý nghĩa của đề tài

Đề tài nghiên cứu không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao. Việc ứng dụng xỉ thép trong bê tông nhựa chặt sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ chất thải công nghiệp, đồng thời tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên. Nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho việc tái chế xỉ thép trong ngành xây dựng, góp phần phát triển bền vững. Các kết quả đạt được từ nghiên cứu sẽ là cơ sở để các nhà khoa học và kỹ sư xây dựng có thể áp dụng vào thực tiễn, từ đó nâng cao chất lượng công trình và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Tóm tắt và mô tả trên trang này được tạo với sự hỗ trợ của AI. Nếu bạn thấy nội dung không chính xác hoặc có vấn đề, vui lòng Báo lỗi nội dung.

10/01/2025
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng công trình giao thông nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng cốt liệu thô bằng xỉ thép lò hồ quang điện đến chất lượng bê tông nhựa chặt

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Việc thay thế tái chế bê tông nhựa có khá là cách khác nhau để thay đổi hiệu quả của nó được tốt hơn như: thay đổi thành phần cốt liệu có trong BTN như thay đổi đá dăm bằng tro bay, nhiều loại vật liệu khác nữa hoặc là thay đổi tỉ lệ phần trăm nhựa để đạt được lượng nhựa tối ưu nhất. Trong đó việc thay đổi bằng xỉ thép cho thành phần hạt trong mẫu bê tông nhựa là thường được nghiên cứu nhất, đi tiên phong như: Đức, Mỹ, Nga, Trung và nhiều nước khác. Các quốc gia này đã tiến hành khá là nhiều và điều đưa ra kết luận có phần giống nhau là khi mà thay đá dăm trong BTN bằng xỉ thép thì đều cho ra kết quả tương đối tốt, không những thế chất lượng của BTN tốt. Vì sao vậy? Có lẽ không thể không nhắc đến đặc trưng BTNX.

BTNX về mặt dư luận xã hội như trong các đoạn cao tốc thi công gần đây dễ hư, như cao tốc thi công trên đoạn QL1A đoạn qua Đà Nẵng- Quảng Ngãi, chúng ta thông qua nhiều nghiên cứu trước đây thì điều này hoàn toàn có thể được. Xỉ thép có đầy đủ các yếu tố kĩ thuật để làm được điều đó như tính chất góc cạnh khả năng trượt và nhiều tính chất khác nữa. Về mặt kinh tế, môi trường thì sao? Thật may mắn khi sản xuất thép tại Việt Nam thì lượng xỉ thép thải ra là vô cùng nhiều được tổng kết trong nước. Vậy thì khi phế thải xỉ thép này được thải ra nhiều quá thì làm gì? Tất nhiên nếu chưa có dây chuyền công nghệ để xử lý thì việc chôn lấp, chứa tại các bãi chứa là một biện pháp khá là ổn về mặt kinh tế.

Bãi xỉ tại Bà Rịa – Vũng Tàu chôn lấp chứa chất kim loại trong xỉ chưa phân hủy hoàn toàn dưới tác động của thời tiết bất lợi như nắng nóng kết hợp với mưa có thể gây ra phản ứng dây chuyền từ đó gây ô nhiễm môi trường đất tác động xấu đến các vi sinh nhật cũng như các sinh vật sống gần bãi xỉ, từ đó ảnh hưởng xấu đến kế sinh nhai. Khiến dư luận xã hội tệ tại bãi chứa xỉ này và việc tái chế xử dụng lại xỉ thép lại vừa hay giải quyết các bài toán khó nhằn ấy.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Bê tông nhựa chặt được sản xuất bằng cốt liệu xỉ thép trong lò hồ quang điện dùng để thay thế, thông qua các cách làm như đọc tài liệu kết hợp với thí nghiệm, từ 2 đó suy ra nó có thay thế được cốt liệu đá dăm trong BTN hay không và chất lượng khi thay thế thì như thế nào so với BTN ban đầu.3 NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung các đề tài nghiên cứu khác nhau thì không thể nào giống nhau và trong đề tài này có nội dung chính: Một là thành phần đá dăm thay thế (có kích thước  4.75mm) với tỉ lệ thay là 50% và 100% được sử dụng bởi cốt liệu xỉ thép (Vật Liệu Xanh và Vina Kyoei). Hai là khi thay thế thì các mẫu có thay đổi như thế nào so với mẫu ban đầu tất nhiên được thực hiện thông qua nhiều thí nghiệm khác nhau để so sánh với nhau để đưa ra kết luận cuối cùng đồng thời so với các nghiên cứu ngoài nước khác thì như thế nào. Nghiên cứu tổng quan về BTNC khi thay xỉ có phạm vi tương đối rộng trong đó phạm vi chủ yếu là bê tông nhựa được sử dụng là 12.5mm với sự thay thế chủ yếu là các cỡ sàng 4.75mm trở lên, thông qua các thí nghiệm đúc mẫu tiêu chuẩn và các thí nghiệm thực tế khác thí nghiệm gì và như thế nào thì sẽ được trình bày cụ thể trong luận văn nghiên cứu.

Có khá là nhiều pương pháp nghiên cứu như: phương pháp thống kê, phương pháp nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm. Trong nghiên cứu này tác giả kết hợp đồng thời các phương pháp trên để tạo ra một luận văn uy tín với các kết quả đạt ý nghĩa về mặt khoa học cao. Vậy chi tiết các phương pháp trong luận văn này là gì? Về mặt thống kê tác giả thu thập các số liệu về xỉ tại Việt Nam và trên thế giới, kết hợp với nghiên cứu các lý thuyết về xỉ của các tác giả trong nước và thế giới để có cái nhìn khách quan tổng thể chi tiết về cái mình nghiên cứu từ đó sẽ thu được nhiều kiến thức nhất phục vụ cho nghiên cứu và cuối cùng là tiến hành các thí nghiệm để kiểm tra xỉ thép khi được thêm vào mẫu nghiên cứu.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Đề tài này có rất nhiều ý nghĩa về mặt khoa học cũng như về mặt thực tế đó là điều không phải bàn cãi. Về mặt khoa học, đề tài đã cung cấp một cách nhìn khách 3 quan hơn chi tiết hơn đối với loại xỉ được nghiên cứu, qua đó thêm vào bảo tàng khoa học các tri thức để hoàn thiện thêm các tiêu chuẩn xỉ trong nước.

Tất nhiên rồi, đề tài giúp giải quyết các vấn đề được đưa ra ở đầu bài từ đó giúp giải quyết một phần khá quan trọng đó là tài nguyên nước nhà đang dần cạn kiệt như cát, để thi công san lấp là một vấn đề nan giải và tái chế xỉ sẽ giải quyết được các vấn đề tương tự gặp phải trong tương lai một cách triệt để và biết đâu đó trong tương lai nhờ những đề tài tái chế như thế này thì sẽ tái chế được tốt bê tông nhựa. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.3 TỔNG QUAN VỀ XỈ THÉP 2.1 Tổng quan về sản xuất thép ở Việt Nam Thép nhà máy (hình 2.1) cho thấy tiềm năng xỉ thép ở nước ta tương đối cao. 1: Mô hình sản lượng thép ở Việt Nam 2.2 Phân loại xỉ Xỉ thể được phân loại thành xỉ gang và xỉ thép [1]. 2: Phân loại xỉ gang, thép 5 2.1 Xỉ gang Quá trình tạo ra xỉ gang hình 2.

3: Quá trình tạo ra xỉ gang [1].1 Xỉ lò cao làm nguội chậm Hình 2. 4: Xỉ lò cao làm nguội chậm [2]. Xỉ nóng chảy sau khi được cho ra khu vực chứa thì nhiệt độ vẫn còn cao khi ấy có nhiều tác nhân gây khó cho an toàn và người ta đã xử lý, đó là nguội tự nhiên nhưng biện pháp này tốn nhiều thời gian vì thế họ đã tưới nước thì khi này xỉ sẽ nguội nhanh hơn và khi nguội theo các phương pháp này thì xỉ sẽ có hình dạng là như đá tự nhiên với các cấu trúc hạt tinh thể một cấu trúc hạt tương đối quen thuộc với chúng ta.2 Xỉ lò cao (xỉ gang) làm nguội nhanh Hình 2. Xỉ tháo ra rãnh dẫn sau đó tưới nước với áp suất cao để lạnh nhanh thì sau khi xỉ hình thành vì dưới tác dụng của áp lực cao thì không thể nào hình thành xỉ như phương pháp trên được vì thế sau khi xỉ hình thành nó sẽ có dạng rời cát, xốp có tính chất tương đối như cát.2 Xỉ thép Hình 2.

Tùy thuộc vào lò luyện thép mỗi địa phương và công nghệ riêng để tạo ra xỉ thép gồm BOF và EAF là hai loại chủ yếu. Đặc điểm tính chất cụ thể là như sau.1 Xỉ lò thổi Hình 2. Xỉ lò thổi (BOF- Basic Oxygen Furnace) được tạo: Hình 2. 8: Quá trình tạo ra xỉ lò thổi [1].2 Xỉ hồ quang điện Hình 2.

9: Xỉ lò điện hồ quang [2]. Lò hồ quang điện có công nghệ dây chuyền đặc biệt hơn so với các lò khác tùy thuộc vào quá trình luyện thép của lò hồ quang điện. Vậy 2 loại xỉ này khác nhau như thế nào? A) Xỉ oxy hóa Trong quá trình luyện thép, thép sẽ được nấu chảy khi này thép đang ở dạng thể lỏng, đồng thời bơm khí oxy vào xảy ra quá trình oxy hóa do phản ứng của cacbon trong thép với oxy phản ứng này cho ra kết quả CO2, CO nếu phản ứng không hoàn toàn. Chính các bọt khí CO này tạo ra xỉ oxy hóa.

B) Xỉ hoàn nguyên Trong luyện thép, người ta cho thêm vào thép nóng chảy vôi sống để phản ứng với O2, oxit của phi kim, S còn trong thép lỏng sở dĩ có phản ứng hóa học này là do trong vôi sống có chứa CaO gặp O2 và các hợp chất oxit khác thì CaO như một chất khử, phản ứng khử sẽ diễn ra, cuối cùng quá trình này kết thúc tạo ra tạo ra xỉ hoàn nguyên. 10: Quá trình tạo lò hồ quang điện [1]. Có thể thấy không dễ dàng do đó cần có những dây chuyền hiện đại trang đạt chuẩn tạo ra. Đồng thời tay nghề của người cũng cần được đặt biệt quan tâm, cần có quá trình đào tạo để những công nhân này vận hành tốt các thiết bị được giao làm chủ được công nghệ.

Đảm bảo dây chuyền và công nhân là một khối thống nhất, sản phẩm xỉ ra lò là những phế thải nhưng có thí nghiệm. Xỉ thép là thành phần phế thải chúng ta có thể nhận biết đặc điểm rõ ràng sau đây.Quá trình sản xuất thép các phế phẩm của nó như gang cục, xỉ phế thải, vôi sống, hợp kim của sắt đều là những nguyên vật liệu có tính chất kéo uốn, nén có thể nói là rất tốt. Phương pháp sơ chế cơ bản để nấu chảy chúng tạo thành các loại vũ khí thô sơ dùng cho chiến đấu, hoặc 10 dùng cho các dụng cụ thường ngày như cuốc, cung tên. Từ đó có thể thấy thép đã là nguyên vật liệu từ thời xa xưa và điều này không còn mới mẻ với chúng ta ở hiện đại.

Tuy nhiên không có tài nguyên mới bổ sung, do đó việc tái chế lại các phế thải. Sản phẩm phế thải xỉ thép lẫn vào vôi sống và hợp kim của sắt sẽ tạo nên xỉ có hàm lượng chứa nguyên tố kim loại cực kì cao, phế thải chứa hàm lượng kim loại cao thì nó cũng cao. Có thể có loại xỉ. Ở đây nghiên cứu tập trung vào xỉ thép lò hồ quang điện bởi loại xỉ to nhất theo ý kiến cá nhân cơ lý để đảm bảo BTN có chất lượng tốt nhất.

Đồng thời cũng không thể không kể đến dây chuyền sản xuất loại xỉ này cũng vô cùng hiện đại với cơ chế làm nóng chảy thép bằng điện cực điều này hiện đại hơn các dây chuyền khác ở chỗ là dùng hóa thạch để đốt tạo nhiệt độ cao để làm nung chảy các khoáng vật. Nước chúng ta mỏ khoáng sản kim loại như Cu,Zn,Fe… và thép là chỉ một trong nhiều mỏ khoáng sản như thế.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài luận văn thạc sĩ mang tiêu đề "Ảnh hưởng của cốt liệu thô bằng xỉ thép đến chất lượng bê tông nhựa chặt trong công trình giao thông" của tác giả Nguyễn Ngọc Trung, dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Nguyễn Mạnh Tuấn tại Đại học Quốc gia TP. HCM, nghiên cứu về tác động của cốt liệu thô từ xỉ thép đối với chất lượng bê tông nhựa chặt, một yếu tố quan trọng trong xây dựng công trình giao thông. Bài viết không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về việc sử dụng vật liệu tái chế trong ngành xây dựng mà còn đưa ra những lợi ích về hiệu suất và tính bền vững của bê tông trong các công trình giao thông.

Để mở rộng thêm kiến thức về các ứng dụng và thiết kế liên quan đến bê tông và công trình xây dựng, bạn có thể tham khảo thêm bài viết "Nghiên cứu tính chất cơ học và đặc điểm phá hủy của bê tông cường độ cao sử dụng nano silica trong công trình cầu", nơi nghiên cứu về tính chất của bê tông cường độ cao, hoặc bài viết "Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo bê tông nhẹ cường độ cao sử dụng hạt vi cầu rỗng từ tro bay", nghiên cứu về bê tông nhẹ và ứng dụng của nó trong xây dựng. Cả hai bài viết này đều chia sẻ các khía cạnh về chất lượng và tính bền vững của vật liệu xây dựng, góp phần làm phong phú thêm hiểu biết của bạn về lĩnh vực này.