NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẤT THẢI RFCC CHO BÊ TÔNG TÍNH NĂNG CAO (HPC)

• Tác giả: Võ Hoàng Nhân
• Người hướng dẫn: Phó Giáo Sư Lê Anh Thắng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Sử Dụng Chất Thải RFCC Cho Bê Tông Tính Năng Cao (HPC)
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• GUARANTEE
• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• CONTENTS
• 1. CHƯƠNG 1: GENERAL INTRODUCTION
• 2. CHƯƠNG 2: THEORETICAL BASIS OF THE STUDY
• 3. CHƯƠNG 3: EXPERIMENTAL INVESTIGATION
• 4. CHƯƠNG 4: OPTIMIZATION OF RFCC IN HIGH-PERFORMANCE CONCRETE (HPC)
• 5. CHƯƠNG 5: ASSESSING THE FEASIBILITY OF USING RFCC IN UHPC
• 6. CHƯƠNG 6: CONCLUSIONS
• REFERENCES
• LIST OF ABBREVIATIONS
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Chất Thải RFCC cho Bê Tông HPC

Bê tông tính năng cao (HPC) ngày càng được ưa chuộng nhờ độ bền vượt trội và khả năng ứng dụng linh hoạt trong xây dựng. Xu hướng sử dụng vật liệu tái chế và thân thiện với môi trường ngày càng tăng, đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc tái chế chất thải xây dựng và tối ưu hóa việc sử dụng nguyên liệu thô. Một trong những hướng đi đầy tiềm năng là nghiên cứu sử dụng chất thải RFCC từ quá trình cracking xúc tác tầng sôi trong công nghiệp lọc hóa dầu để thay thế một phần xi măng hoặc phụ gia bê tông. Việc này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần giải quyết bài toán xử lý chất thải RFCC, mang lại lợi ích kép về kinh tế và môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa bê tông HPC bằng cách sử dụng chất thải RFCC, đồng thời đánh giá tính kinh tế của việc sử dụng RFCC trong thực tế. Mục tiêu là đạt được sự cân bằng giữa tính công tác bê tông, độ bền bê tông, hiệu quả kinh tế và tính bền vững.

1.1. Giới thiệu về Bê tông tính năng cao và Ứng dụng

Bê tông tính năng cao (HPC), từ khi ra đời, đã thu hút sự chú ý của giới nghiên cứu nhờ các tính chất cơ học và độ bền vượt trội. Ứng dụng của HPC trong kỹ thuật xây dựng đã giảm đáng kể trọng lượng bản thân của công trình, tăng khẩu độ, cường độ, độ bền, và kéo dài tuổi thọ. Nhờ những ưu điểm này, HPC có tiềm năng lớn trong xây dựng nhà cao tầng, cầu, hầm, công trình biển và công trình quân sự. Tuy nhiên, cần phải nghiên cứu để tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của HPC.

1.2. Vấn đề và thách thức trong sử dụng RFCC cho Bê tông

Quá trình cracking xúc tác tầng sôi (RFCC) trong ngành hóa dầu tạo ra lượng lớn chất thải RFCC. Việc quản lý và xử lý chất thải RFCC hiệu quả là một thách thức lớn. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa việc sử dụng chất thải RFCC trong bê tông tính năng cao, nhằm giảm nhu cầu sử dụng nguyên liệu truyền thống và cung cấp một giải pháp có trách nhiệm với môi trường cho việc quản lý chất thải RFCC. Cần phải nghiên cứu để đánh giá tác động của RFCC đến độ bền bê tông và tính công tác bê tông.

II. Phương Pháp Tối Ưu Hóa RFCC Thay Thế Xi măng Trong HPC

Nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng phương pháp thiết kế hỗn hợp Simplex-Centroid, dựa trên các thông số cơ học và tính công tác bê tông, để tối ưu hóa hỗn hợp bê tông HPC có sử dụng chất thải RFCC. Điều này bao gồm việc xác định tỷ lệ tối ưu giữa xi măng, RFCC, và hồ cát, cũng như tỷ lệ tối ưu giữa hồ, cốt liệu mịn và cốt liệu thô. Kết quả cho thấy mối quan hệ giữa tính công tác và tỷ lệ thể tích hồ có thể được sử dụng để xác định hàm lượng vật liệu xi măng tổng thể tối ưu cho bê tông. Giáo sư Hwang tại Taiwan Tech đã sử dụng các phương pháp tương tự để tối ưu hóa hỗn hợp bê tông xi măng.

2.1. Phương pháp Simplex Centroid Design trong Nghiên cứu Bê tông

Phương pháp thiết kế Simplex-Centroid được ứng dụng để tối ưu hóa tỷ lệ phối trộn bê tông dựa trên tính công tác và các chỉ số cường độ chính như cường độ nén, cường độ uốn và cường độ kéo tách. Phương pháp này cho phép xác định các thành phần hỗn hợp tối ưu bằng cách đánh giá ảnh hưởng của các tỷ lệ thành phần khác nhau đến các tính chất của bê tông. Mục tiêu là tìm ra sự cân bằng tối ưu giữa các thành phần, đảm bảo hiệu suất và độ bền cao nhất cho bê tông.

2.2. Tối Ưu Hóa Tỷ Lệ Phối Trộn Chất Thải RFCC Trong Bê Tông

Việc tối ưu hóa tỷ lệ RFCC trong hỗn hợp bê tông là rất quan trọng. Việc này cần xem xét ảnh hưởng của RFCC đến độ bền bê tông, tính công tác bê tông và các tính chất khác. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thiết kế Simplex-Centroid để tìm ra tỷ lệ RFCC tối ưu, giúp cải thiện hiệu suất của bê tông mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và môi trường. Cần phải xác định rõ ảnh hưởng của RFCC đến bê tông để có thể đưa ra tỷ lệ phối trộn phù hợp.

III. Nghiên Cứu Thực Nghiệm Ảnh Hưởng Của RFCC Đến Tính Chất Bê Tông

Nghiên cứu tiến hành các thí nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của chất thải RFCC đến tính chất bê tông. Các thí nghiệm bao gồm đo độ sụt (slump flow) để đánh giá tính công tác, thí nghiệm cường độ nén, cường độ uốn và cường độ kéo tách để đánh giá độ bền bê tông. Kết quả thí nghiệm cho thấy RFCC có ảnh hưởng đáng kể đến cường độ chịu nén và tính công tác của bê tông. Việc thay thế một phần xi măng bằng RFCC có thể cải thiện một số tính chất của bê tông, nhưng cần phải tối ưu hóa tỷ lệ thay thế để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.

3.1. Thí nghiệm Đánh Giá Tính Công Tác Của Bê Tông RFCC

Tính công tác của bê tông là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng thi công và chất lượng cuối cùng của công trình. Thí nghiệm độ sụt được sử dụng để đánh giá tính công tác của bê tông khi có sự tham gia của chất thải RFCC. Kết quả thí nghiệm giúp xác định tỷ lệ RFCC tối ưu để đảm bảo bê tông dễ dàng được trộn, vận chuyển và đổ vào khuôn mà không bị phân tầng hay mất nước. Việc này đảm bảo tính công tác bê tông đạt yêu cầu.

3.2. Đánh Giá Ảnh Hưởng Của RFCC Đến Độ Bền Chịu Nén Bê Tông HPC

Cường độ chịu nén là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá độ bền bê tông. Nghiên cứu tiến hành thí nghiệm cường độ nén trên các mẫu bê tông có chứa chất thải RFCC ở các tỷ lệ khác nhau. Kết quả thí nghiệm giúp xác định tỷ lệ RFCC tối ưu để đạt được cường độ nén cao nhất mà vẫn đảm bảo các tính chất khác của bê tông. RFCC có thể ảnh hưởng đến quá trình thủy hóa của xi măng, do đó cần phải kiểm soát tỷ lệ sử dụng để tránh làm giảm độ bền bê tông.

3.3. Thí nghiệm đánh giá độ bền kéo và độ bền uốn của Bê tông

Nghiên cứu tiến hành thí nghiệm cường độ kéo và cường độ uốn trên các mẫu bê tông có chứa chất thải RFCC ở các tỷ lệ khác nhau. Kết quả thí nghiệm giúp xác định tỷ lệ RFCC tối ưu để đạt được cường độ kéo và cường độ uốn, cũng như tính dẻo dai cao nhất mà vẫn đảm bảo các tính chất khác của bê tông. Việc thí nghiệm giúp tối ưu hóa quá trình thủy hóa của xi măng, và cải thiện độ bền bê tông.

IV. Tối Ưu Hóa Thay Thế RFCC Cho Q Powder Trong Bê Tông HPC

Nghiên cứu tiếp tục khám phá khả năng thay thế Q-Powder bằng chất thải RFCC để sản xuất bê tông tính năng cao. Q-Powder là một loại phụ gia bê tông thường được sử dụng để cải thiện tính công tác và độ bền bê tông. Việc thay thế Q-Powder bằng RFCC có thể mang lại lợi ích về kinh tế và môi trường. Tuy nhiên, cần phải đánh giá kỹ lưỡng ảnh hưởng của việc thay thế này đến các tính chất của bê tông để đảm bảo chất lượng và độ bền bê tông.

4.1. So Sánh Ưu Điểm Giữa RFCC và Q Powder Trong Bê Tông HPC

So sánh hiệu quả giữa RFCC và Q-Powder trong việc cải thiện tính công tác và độ bền bê tông. Phân tích các ưu điểm và nhược điểm của từng loại phụ gia bê tông, bao gồm khả năng cải thiện độ bền bê tông, giảm co ngót, tăng khả năng chống thấm, và giảm chi phí sản xuất. Mục tiêu là xác định liệu RFCC có thể thay thế Q-Powder một cách hiệu quả hay không.

4.2. Thí nghiệm Thay Thế Q Powder Bằng RFCC và Đánh Giá Độ Bền

Thí nghiệm được thực hiện bằng cách thay thế Q-Powder bằng chất thải RFCC ở các tỷ lệ khác nhau. Các mẫu bê tông được kiểm tra về tính công tác, cường độ nén, cường độ uốn và khả năng chống thấm. Kết quả thí nghiệm giúp xác định tỷ lệ RFCC tối ưu để thay thế Q-Powder mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và độ bền bê tông.

4.3. Mô hình số tối ưu

Sau khi có kết quả thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của chất thải RFCC, mô hình số được tối ưu để so sánh và đánh giá kết quả một cách hiệu quả, đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và độ bền bê tông.

V. Đánh Giá Tính Khả Thi Sử Dụng RFCC Cho Bê Tông Siêu Tính Năng Cao

Chương này đánh giá tính khả thi của việc sử dụng RFCC trong bê tông siêu tính năng cao (UHPC). Việc bổ sung sợi kết hợp với tỷ lệ thay thế RFCC cho xi măng được xem xét để cải thiện các tính chất cơ học của UHPC. Các thí nghiệm được thực hiện để đánh giá tính công tác, cường độ kéo tách, cường độ uốn và cường độ nén của UHPC có chứa RFCC và sợi.

5.1. Ảnh Hưởng Của RFCC và Sợi Đến Tính Công Tác UHPC

Nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay thế RFCC cho xi măng, kết hợp với việc bổ sung sợi, đến tính công tác của UHPC. Đánh giá khả năng thi công của UHPC khi có sự tham gia của RFCC và sợi, đảm bảo UHPC có thể được đổ khuôn một cách dễ dàng mà không bị phân tầng hay mất nước.

5.2. Tác động của RFCC và sợi đến độ bền kéo uốn và nén của UHPC

Nghiên cứu tiếp tục khám phá khả năng cải thiện độ bền bê tông bằng cách kết hợp RFCC và sợi, đánh giá cường độ kéo tách, cường độ uốn và cường độ nén của UHPC để cải thiện các tính chất cơ học của UHPC.

VI. Kết Luận Triển Vọng Ứng Dụng Chất Thải RFCC Cho Bê Tông HPC

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của việc sử dụng chất thải RFCC để tối ưu hóa bê tông HPC. Việc sử dụng RFCC không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất và giải quyết vấn đề tái chế chất thải xây dựng mà còn có thể cải thiện một số tính chất của bê tông. Tuy nhiên, cần phải tiếp tục nghiên cứu và tối ưu hóa tỷ lệ phối trộn RFCC để đảm bảo độ bền bê tông và tính công tác bê tông đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. Triển vọng trong tương lai là mở rộng ứng dụng RFCC trong các loại vật liệu xây dựng khác và phát triển các công nghệ xử lý RFCC hiệu quả hơn.

6.1. Tổng Kết Kết Quả Nghiên Cứu và Ý Nghĩa Thực Tiễn

Tóm tắt các kết quả chính của nghiên cứu, bao gồm ảnh hưởng của RFCC đến tính chất bê tông, tỷ lệ phối trộn RFCC tối ưu, và tính khả thi của việc sử dụng RFCC trong UHPC. Nhấn mạnh ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu trong việc thúc đẩy bê tông bền vững và giảm thiểu tác động môi trường.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo và Ứng Dụng Mở Rộng RFCC

Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để khám phá tiềm năng của RFCC trong các lĩnh vực khác, chẳng hạn như sản xuất gạch không nung, vật liệu xây dựng nhẹ, và các ứng dụng trong lĩnh vực môi trường. Khuyến khích việc phát triển các công nghệ xử lý RFCC hiệu quả hơn để tăng cường khả năng tái chế và tái sử dụng.