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.