Nghiên cứu ứng dụng xỉ thép Bà Rịa Vũng Tàu trong xây dựng đường ô tô

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XỈ THÉP VÀ SỬ DỤNG XỈ THÉP TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ

1.1. Khái niệm về xỉ thép

1.2. Quá trình hình thành xỉ thép

1.3. Hiện trạng công nghệ ngành thép tại Việt Nam

1.4. Quá trình hình thành xỉ thép từ lò điện hồ quang

1.5. Công nghệ xử lý xỉ thép

1.6. Các kết quả nghiên cứu về xỉ thép ở nước ngoài

1.7. Tính chất hóa học

1.8. Các nghiên cứu sử dụng xỉ thép làm kết cấu móng đường ô tô ở nước ngoài

1.9. Các kết quả nghiên cứu về xỉ thép ở trong nước

1.10. Những vấn đề tồn tại luận án cần giải quyết

1.11. Mục tiêu và nội dung của đề tài nghiên cứu

1.12. Phương pháp nghiên cứu

1.13. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ, HÓA CỦA XỈ THÉP SAU KHI TÁI CHẾ

2.1. Phân tích, đánh giá thực trạng về xỉ thép tại các nhà máy sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu

2.2. Về tình hình sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu

2.3. Các khó khăn trong việc xử lý chất thải rắn tạo ra từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu

2.4. Những vấn đề tồn tại từ việc ứng xử, sử dụng xỉ thép

2.5. Nghiên cứu về các đặc tính của xỉ thép tại các nhà máy sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu

2.6. Trình tự phân tích thống kê xử lý số liệu quy hoạch thực nghiệm

2.7. Các chỉ tiêu của xỉ thép được nghiên cứu

2.8. Kết quả thí nghiệm

2.9. Phân tích, đánh giá, nhận xét các kết quả thí nghiệm

2.10. Phân tích thống kê kết quả thí nghiệm

2.11. Nhận xét kết quả thiết kế thí nghiệm

2.12. So sánh, đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép với cấp phối đá dăm làm móng đường

2.13. Nhận xét, đánh giá thành phần hóa học của xỉ thép

2.14. Nhận xét, đánh giá về ảnh hưởng đến môi trường của xỉ thép

2.15. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT XỈ THÉP GIA CỐ XI MĂNG LÀM MÓNG ĐƯỜNG Ô TÔ

3.1. Nghiên cứu cơ sở khoa học sử dụng vật liệu xây dựng mặt đường

3.2. Khái niệm chung về gia cố vật liệu

3.3. Sự hình thành cường độ của các lớp vật liệu gia cố xi măng

3.4. Cơ sở lý thuyết và tính toán thành phần phối hợp giữa các loại vật liệu

3.5. Vật liệu dùng trong các giải pháp gia cố

3.6. Phương pháp tính toán lựa chọn tỷ lệ phối trộn để cải thiện đường cấp phối hạt của xỉ thép

3.7. Lựa chọn tỷ lệ phối hợp giữa xỉ thép và cát mịn

3.8. Lựa chọn tỷ lệ phối hợp giữa xỉ thép và đá mi

3.9. Thực nghiệm trong phòng các giải pháp xỉ thép gia cố xi măng, xỉ thép phối trộn cát mịn hoặc đá mi gia cố xi măng

3.9.1. Phương pháp tạo mẫu thí nghiệm

3.9.2. Các thí nghiệm thực hiện trong phòng

3.9.3. Phân tích kết quả thí nghiệm xỉ thép gia cố xi măng

3.9.4. Phân tích kết quả thí nghiệm xỉ thép/cát mịn (tỷ lệ 80/20) + gia cố xi măng

3.9.5. Phân tích kết quả thí nghiệm xỉ thép/ đá mi (tỷ lệ 70/30) + gia cố xi măng

3.9.6. Phân tích, so sánh các giải pháp sử dụng xỉ thép gia cố xi măng

3.10. Nhận xét, kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG SỬ DỤNG XỈ THÉP LÀM LỚP MÓNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ SỬ DỤNG XỈ THÉP

4.1. Nghiên cứu thực nghiệm hiện trường đoạn đường thử nghiệm

4.2. Các thông tin chung về đoạn thử nghiệm

4.3. Thiết kế đoạn thử nghiệm

4.4. Thi công đoạn thử nghiệm

4.5. Nội dung thí nghiệm kiểm tra đoạn thử

4.6. Kết quả thí nghiệm kiểm tra đoạn thử nghiệm

4.7. Xử lý, đánh giá kết quả thí nghiệm kiểm tra đoạn thử nghiệm

4.8. Đánh giá nhận xét

4.9. Đề xuất các kết cấu mặt đường sử dụng xỉ thép

4.9.1. Nguyên tắc đề xuất kết cấu mặt đường

4.9.2. Phạm vi áp dụng kết cấu mặt đường

4.9.3. Lựa chọn phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường

4.9.4. Thông số về vật liệu

4.9.5. Đề xuất các kết cấu mặt đường

4.9.6. Tính toán kết cấu mặt đường

4.10. Công nghệ thi công, khai thác kết cấu mặt đường sử dụng vật liệu xỉ thép

4.11. Nhận xét, kết luận Chương 4

PHỤ LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về xỉ thép và ứng dụng trong xây dựng đường ô tô

Xỉ thép là sản phẩm phụ từ quá trình luyện thép, được hình thành khi tách thép nóng chảy khỏi các hợp chất trong lò luyện. Ứng dụng xỉ thép trong xây dựng đường ô tô đã được nghiên cứu rộng rãi, đặc biệt tại khu vực Bà Rịa Vũng Tàu, nơi có nhiều nhà máy thép lớn. Xỉ thép có tiềm năng thay thế các vật liệu truyền thống như đá dăm, giúp giảm chi phí và bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu quốc tế và trong nước đã chỉ ra tính khả thi của việc sử dụng xỉ thép trong các công trình giao thông, đặc biệt là làm lớp móng đường.

1.1. Khái niệm và quá trình hình thành xỉ thép

Xỉ thép là chất thải rắn từ quá trình luyện thép, được tạo ra khi tách thép nóng chảy khỏi các tạp chất. Quá trình này tương tự như sự phun trào nham thạch, tạo ra một hỗn hợp silicat và oxit. Khi làm nguội, hỗn hợp này rắn lại thành xỉ thép. Tại Bà Rịa Vũng Tàu, xỉ thép được sản xuất chủ yếu từ các lò điện hồ quang (EAF), với khối lượng lớn hàng năm.

1.2. Hiện trạng công nghệ và xử lý xỉ thép tại Việt Nam

Công nghệ xử lý xỉ thép tại Việt Nam đang được cải thiện, đặc biệt tại các nhà máy thép ở Bà Rịa Vũng Tàu. Các phương pháp tái chế xỉ thép bao gồm nghiền, sàng lọc và xử lý hóa học để loại bỏ tạp chất. Tuy nhiên, việc xử lý xỉ thép vẫn gặp nhiều khó khăn do thiếu công nghệ tiên tiến và chi phí cao. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra tiềm năng sử dụng xỉ thép trong xây dựng đường ô tô, giúp giảm thiểu chất thải và tận dụng nguồn tài nguyên.

II. Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý và hóa học của xỉ thép

Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý và hóa học của xỉ thép là bước quan trọng để đánh giá khả năng ứng dụng trong xây dựng đường ô tô. Các thí nghiệm được thực hiện trên xỉ thép từ các nhà máy tại Bà Rịa Vũng Tàu cho thấy, xỉ thép có các tính chất tương đương với đá dăm truyền thống. Đặc biệt, xỉ thép có khả năng chịu nén và độ bền cao, phù hợp làm vật liệu cho lớp móng đường.

2.1. Phân tích thành phần hóa học và tính chất vật lý

Thành phần hóa học của xỉ thép bao gồm các oxit như CaO, SiO2, FeO và Al2O3. Các thí nghiệm cho thấy xỉ thép có khối lượng riêng và độ cứng tương đương với đá dăm. Điều này khẳng định tiềm năng sử dụng xỉ thép trong công trình giao thông. Tuy nhiên, cần lưu ý đến các yếu tố môi trường, vì xỉ thép có thể chứa một số kim loại nặng.

2.2. So sánh xỉ thép với vật liệu truyền thống

So sánh giữa xỉ thép và đá dăm cho thấy, xỉ thép có độ bền và khả năng chịu tải tương đương. Đặc biệt, xỉ thép có khả năng tái sử dụng cao, giúp giảm chi phí và bảo vệ môi trường. Các thí nghiệm cũng chỉ ra rằng, xỉ thép có thể được gia cố bằng xi măng để cải thiện các chỉ tiêu kỹ thuật, phù hợp với yêu cầu của xây dựng đường ô tô.

III. Nghiên cứu gia cố xỉ thép bằng xi măng

Gia cố xỉ thép bằng xi măng là phương pháp hiệu quả để cải thiện các chỉ tiêu kỹ thuật, đáp ứng yêu cầu của xây dựng đường ô tô. Các thí nghiệm được thực hiện với tỷ lệ phối trộn khác nhau giữa xỉ thép, cát mịn và đá mi. Kết quả cho thấy, tỷ lệ gia cố xi măng từ 4-6% là tối ưu, giúp tăng cường độ chịu nén và độ bền của vật liệu.

3.1. Phương pháp gia cố và tỷ lệ phối trộn

Phương pháp gia cố xỉ thép bằng xi măng được thực hiện bằng cách phối trộn xỉ thép với cát mịn hoặc đá mi, sau đó thêm xi măng với tỷ lệ từ 4-6%. Các thí nghiệm cho thấy, tỷ lệ này giúp cải thiện đáng kể cường độ chịu nén và độ bền của vật liệu, phù hợp với yêu cầu của công trình giao thông.

3.2. Kết quả thí nghiệm và đánh giá

Kết quả thí nghiệm cho thấy, xỉ thép gia cố xi măng có cường độ chịu nén và độ bền cao hơn so với xỉ thép không gia cố. Đặc biệt, tỷ lệ phối trộn 80/20 giữa xỉ thép và cát mịn cho kết quả tốt nhất. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng của xỉ thép trong xây dựng đường ô tô, đặc biệt là làm lớp móng.

IV. Nghiên cứu thực nghiệm hiện trường và đề xuất kết cấu mặt đường

Nghiên cứu thực nghiệm hiện trường được thực hiện trên các đoạn đường thử nghiệm tại Bà Rịa Vũng Tàu. Kết quả cho thấy, xỉ thép gia cố xi măng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và có độ bền cao. Các kết cấu mặt đường sử dụng xỉ thép được đề xuất, bao gồm các lớp móng và lớp mặt, giúp tối ưu hóa chi phí và hiệu quả xây dựng.

4.1. Thiết kế và thi công đoạn đường thử nghiệm

Đoạn đường thử nghiệm được thiết kế và thi công sử dụng xỉ thép gia cố xi măng làm lớp móng. Các thí nghiệm kiểm tra độ chặt, mô đun đàn hồi và cường độ chịu tải cho thấy, xỉ thép đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của xây dựng đường ô tô. Điều này khẳng định tính khả thi của việc sử dụng xỉ thép trong các công trình giao thông.

4.2. Đề xuất kết cấu mặt đường sử dụng xỉ thép

Các kết cấu mặt đường sử dụng xỉ thép được đề xuất bao gồm lớp móng và lớp mặt. Các kết cấu này được thiết kế dựa trên các thông số kỹ thuật và kết quả thí nghiệm, đảm bảo độ bền và hiệu quả kinh tế. Đề xuất này góp phần mở rộng ứng dụng của xỉ thép trong công trình giao thông, đặc biệt tại khu vực Bà Rịa Vũng Tàu.

Luận án tiến sĩ: Ứng dụng xỉ thép khu vực Bà Rịa Vũng Tàu trong xây dựng đường ô tô