Nghiên cứu phế phẩm thủy tinh làm cốt liệu cho vữa xi măng Portland

Nghiên cứu ứng dụng phế phẩm thủy tinh làm cốt liệu cho vữa xi măng Portland, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng xây dựng.

• Tác giả: Trương Nguyễn Việt Khá
• Người hướng dẫn: Trần Thanh Tài
• Trường học: Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Phế Phẩm Thủy Tinh Trong Vữa Xi Măng Portland
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: TP Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.3. Giả thuyết khoa học
• 0.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 0.5. Phạm vi nghiên cứu
• 0.6. Phương pháp nghiên cứu
• 0.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VỮA XI MĂNG VỀ VÀ ỨNG DỤNG CỦA THỦY TINH TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG
• 1.1. Tính chất cơ học của vữa xi măng
• 1.1.1. Thành phần, cấu trúc và phân loại xi măng
• 1.1.2. Tính chất cơ học của vữa xi măng
• 1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ vữa xi măng
• 1.2. Tổng quan về thủy tinh và ứng dụng của thủy tinh trong xây dựng
• 1.2.1. Tổng quan về thủy tinh
• 1.2.1.1. Khái niệm chung
• 1.2.1.2. Phân loại
• 1.2.2. Yêu cầu kỹ thuật
• 1.2.2.1. Các đặc trưng của thủy tinh
• 1.2.2.2. Độ cứng của thủy tinh
• 1.2.2.3. Tính chất nhiệt của thủy tinh
• 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN
• 2.1. Khái niệm về vật liệu vữa xi măng
• 2.2. Thành phần vật liệu chế tạo vữa xi măng Portland
• 2.2.1. Xi măng Portland
• 2.3. Đặc điểm, tính chất của vữa xi măng Portland
• 2.4. Ưu điểm, nhược điểm của vữa xi măng Portland
• 2.5. Các ứng dụng của vữa xi măng Portland
• 2.6. Các chỉ tiêu thí nghiệm cơ bản của vữa xi măng Portland
• 2.7. Ảnh hưởng của hàm lượng và tính chất cốt liệu đến tính chất của vữa xi măng Portland
• 2.8. THỰC TRẠNG VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 2.8.1. Thực trạng về thủy tinh tại các nhà máy sản xuất thép
• 2.8.2. Bước 1: Chuẩn bị và gia công nguyên liệu
• 2.8.3. Bước 2: Quá trình đun chảy nguyên liệu
• 2.8.4. Bước 3: Tạo hình sản phẩm
• 2.8.5. Bước 4: Làm nguội thủy tinh
• 2.8.6. Bước 5: Hoàn thiện sản phẩm
• 2.8.7. Bước 6: Thủy tinh trải qua quy trình kiểm tra chất lượng
• 2.8.8. Công nghệ xử lý thủy tinh tạo ra từ các nhà máy sản xuất thủy tinh
• 2.8.9. Thực trạng việc ứng dụng các đặc tính của thủy tinh trong việc chế tạo vữa xây dựng
• 2.8.10. Thực trạng tình hình nghiên cứu ứng dụng của thủy tinh trong sinh viên tại trường ĐH SPKT
• 2.9. NGHIÊN CỨU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
• 2.9.1. Công tác nghiên cứu
• 2.9.2. Chuẩn bị mẫu thử
• 2.9.3. Hình dáng và kích thước viên mẫu
• 2.9.4. Số tổ mẫu cần đúc
• 2.9.5. Đổ và đầm hỗn hợp vữa trong khuôn
• 2.9.6. Tiến hành thí nghiệm mẫu
• 2.9.7. Đánh giá kết quả
• 2.9.8. Hướng nghiên cứu tiếp
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng phế phẩm thủy tinh trong vữa xi măng Portland

Nghiên cứu ứng dụng phế phẩm thủy tinh trong vữa xi măng Portland đang trở thành một xu hướng quan trọng trong ngành xây dựng. Việc sử dụng phế phẩm thủy tinh không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra những sản phẩm xây dựng bền vững. Nghiên cứu này nhằm tìm hiểu các tính chất cơ học của vữa xi măng khi thay thế một phần cốt liệu bằng thủy tinh.

1.1. Tình hình nghiên cứu phế phẩm thủy tinh hiện nay

Hiện nay, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng phế phẩm thủy tinh có thể được sử dụng như một loại cốt liệu trong vữa xi măng Portland. Việc này không chỉ giúp tiết kiệm tài nguyên mà còn giảm thiểu lượng rác thải từ ngành công nghiệp thủy tinh.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng phế phẩm thủy tinh

Sử dụng phế phẩm thủy tinh trong vữa xi măng mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí sản xuất, cải thiện tính chất cơ học của vữa, và góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng việc thay thế cốt liệu tự nhiên bằng thủy tinh có thể nâng cao độ bền và khả năng chịu lực của vữa.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu phế phẩm thủy tinh

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc ứng dụng phế phẩm thủy tinh trong vữa xi măng Portland cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề này bao gồm việc xác định tỷ lệ tối ưu của thủy tinh trong hỗn hợp vữa và đảm bảo tính đồng nhất của sản phẩm cuối cùng.

2.1. Thách thức về tỷ lệ thủy tinh trong vữa

Xác định tỷ lệ tối ưu của thủy tinh thay thế cho cốt liệu tự nhiên là một thách thức lớn. Nghiên cứu cần phải thực hiện để tìm ra tỷ lệ phù hợp nhằm đảm bảo cường độ và độ bền của vữa.

2.2. Vấn đề về tính đồng nhất của hỗn hợp

Tính đồng nhất của hỗn hợp vữa khi sử dụng phế phẩm thủy tinh cũng là một vấn đề cần được giải quyết. Việc trộn lẫn thủy tinh với các thành phần khác cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

III. Phương pháp nghiên cứu phế phẩm thủy tinh trong vữa xi măng

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của phế phẩm thủy tinh đến tính chất cơ học của vữa xi măng Portland. Các mẫu vữa được chế tạo với tỷ lệ thủy tinh khác nhau và tiến hành thí nghiệm để so sánh cường độ chịu nén và uốn.

3.1. Quy trình chế tạo mẫu vữa

Mẫu vữa được chế tạo bằng cách trộn thủy tinh nghiền nhỏ với xi măng và các thành phần khác theo tỷ lệ đã xác định. Quy trình này đảm bảo rằng các mẫu vữa đạt được tính đồng nhất và chất lượng cao.

3.2. Thí nghiệm đánh giá tính chất cơ học

Các mẫu vữa sau khi chế tạo sẽ được tiến hành thí nghiệm để đánh giá cường độ chịu nén và uốn. Kết quả thí nghiệm sẽ giúp xác định khả năng ứng dụng của phế phẩm thủy tinh trong xây dựng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng phế phẩm thủy tinh trong vữa xi măng Portland có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ học của vữa. Các mẫu vữa có chứa thủy tinh cho thấy cường độ chịu nén và uốn cao hơn so với vữa thông thường.

4.1. Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng các mẫu vữa có chứa thủy tinh đạt được cường độ chịu nén cao hơn từ 20% đến 40% so với vữa không có thủy tinh. Điều này chứng tỏ rằng phế phẩm thủy tinh có thể thay thế một phần cốt liệu tự nhiên.

4.2. Ứng dụng thực tiễn trong xây dựng

Việc ứng dụng phế phẩm thủy tinh trong vữa xi măng không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Các công trình xây dựng sử dụng vữa có chứa thủy tinh có thể đạt được độ bền cao và tính thẩm mỹ tốt.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về ứng dụng phế phẩm thủy tinh trong vữa xi măng Portland mở ra nhiều triển vọng cho ngành xây dựng bền vững. Việc sử dụng thủy tinh không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra những sản phẩm xây dựng chất lượng cao.

5.1. Tương lai của nghiên cứu phế phẩm thủy tinh

Nghiên cứu cần tiếp tục mở rộng để tìm hiểu thêm về các ứng dụng khác của phế phẩm thủy tinh trong xây dựng. Các thí nghiệm hiện trường cũng cần được thực hiện để xác định tính khả thi của việc sử dụng thủy tinh trong các công trình thực tế.

5.2. Đề xuất các nghiên cứu tiếp theo

Cần có nhiều nghiên cứu hơn về phế phẩm thủy tinh và các phương pháp xử lý để tối ưu hóa việc sử dụng trong vữa xi măng Portland. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và tính bền vững của ngành xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Tỉnh Trà Vinh đang bước vào một thời kì đổi mới toàn diện cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội là quá trình cải tạo, nâng cấp đô thị hiện có, mở rộng các khu đô thị mới, quy hoạch và xây dựng các khu công nghiệp tập trung. Tỉnh Trà Vinh đang được mở rộng nhanh chóng, dân số đô thị ngày càng tăng vì thế kéo theo vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng đáng chú ý nhất là vần đề ô nhiễm rác thải y tế trong đó bao gồm chai thủy tinh, lọ thủy tinh, … hiện nay công tác quản lý chất thải tại hầu hết các bệnh viện chưa thực hiện triệt để từ khâu thu gom, phân loại, vận chuyển, xử lý chủ yếu là hóa rắn, tái chế một phần và chôn lấp an toàn, và chỉ 10% lượng rác thải này được xử lý triệt để. Vì thế, các chất thải y tế nguy hại phát sinh từ các hoạt động của bệnh viện đã và đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng gây ảnh trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng và xã hội.

Từ nguồn rác thải y tế tại bệnh viện tận dụng chai lọ thủy tinh tiến hành xử lý làm sạch sau đó nghiền nhỏ kích cở hạt 0.14mm nghiên cứu trộn thay tỉ lệ 20%, 40%, 60%, 80%, 100% cát được đúc mẫu, bảo dưỡng và thí nghiệm nén 07,14,21, 28 ngày, từ đó so sánh cường độ chịu nén của vữa thủy tinh với vữa thông thường. Chính vì vậy mà việc nghiên cứu “Sử dụng cốt liệu thủy tinh hạt nhỏ để chế tạo vữa thủy tinh” là một trong những đề tài góp phần làm rõ hơn về tính chất của vật liệu vữa thủy tinh và góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường từ rác thải y tế. Từ khóa – Rác thải y tế; chai lọ thủy tinh; cốt liệu thủy tinh hạt nhỏ; tỉ lệ 20,40,60,80,100% thủy tinh; đúc mẫu và bảo dưỡng; thí nghiệm nén mẫu. 10 Sử dụng thủy tinh làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng Portland 2.

Mục tiêu nghiên cứu Tìm ra loại vật liệu có đủ tính chất để thay thế một phần hoặc toàn bộ thành phần cát sông trong sản xuất vữa bê tông. Giảm thiểu lượng khai thác cát và tái chế được chất thải của ngành công nghiệp sản xuất thủy tinh. Giảm giá thành sản xuất vữa và góp phần bảo vệ môi trường. Đối tượng Đối tượng nghiên cứu:  Vật liệu thay thế cốt liệu nhỏ trong xây dựng – thủy tinh.

 Vữa xi măng Portland sau khi được phối trộn với vật liệu thay thế.  Độ bề và khả năng chịu lực của vữa sử dụng vật liệu thay thế. Khách thể nghiên cứu:  Cát sông sử dụng trong vữa xây dựng hiện nay.  Quy trình sản xuất vữa pha trộn thủy tinh trong xây dựng.

Phạm vi nghiên cứu: Tận dụng chai lọ thủy tinh ( rác thải y tế ) thu gom làm sạch, sau đó nghiền nhỏ kích cỡ hạt 0.14 mm thay tỉ lệ 20%, 40%, 60%, 80%, 100% cát được đúc mẫu và thí nghiệm nén 07, 28, 56 ngày, từ đó so sánh cường độ chịu nén của vữa thủy tinh với vữa thông thường. 11 Sử dụng thủy tinh làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng Portland 4. Giả thuyết khoa học Việc sử dụng vật liệu là thủy tinh trong tương lai có thể thay thế được vật liệu ngày một cạn kiệt là cát sông. Sử dụng thủy tinh nhằm hạn chế khai thác tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng.

Tính phổ biến rộng rãi của việc thay thế vật liệu tự nhiên là xu hướng của tương lai. Chất lượng sản phẩm vữa được tạo ra từ thủy tinh có độ bền cao. Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm ra loại vật liệu có thể thay thế các thành phần trong chế tạo vữa xây dựng. Tìm vật liệu thay thế cát sông cải thiện môi trường.

Dùng thủy tinh thay thế cát trong sản xuất vữa xây dựng. 12 Sử dụng thủy tinh làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng Portland 6. Phạm vi nghiên cứu Không gian: phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng trường đại học Sư phạm kỹ thuật Tp. Thời gian: thí nghiệm đánh giá cường độ nén – uốn của vữa đến 90 ngày.

Nội dung nghiên cứu:  Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng thủy tinh thay thế cốt liệu nhỏ đến tính chất cơ học của vữa xi măng Portland (0%, 20%, 400%, 60%, 80%).  Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng thủy tinh thay thế cốt liệu nhỏ đến độ co ngót của cữa xi măng Portland trong điều kiện phòng thí nghiệm. Phương pháp nghiên cứu _ Phương pháp thực nghiệm: + Nghiên cứu lý thuyết các đặc tính cơ lý của thủy tinh và các ứng dụng của thủy tinh trong lĩnh vực xây dựng. + Thực hiện các thí nghiệm xác định cường độ vữa xi măng dựa trên tiêu chuẩn TCVN 3121-2003, ‘Vữa xây dựng – Phương pháp thử’.

 Mục đích: lấy được các số liệu thô để tính toán. _ Phương pháp phân tích tổng hợp: + Phân tích và thảo luận các kết quả thí nghiệm. + Đánh giá sự ảnh hưởng của các tỷ lệ thành phần thủy tinh thay thế cát đến sự phát triển cường độ chịu uốn, chịu nén của vữa xi măng.  Mục đích: so sánh được cường độ giữa vữa truyền thống và vữa thủy tinh.

13 Sử dụng thủy tinh làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng Portland 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học:  Xác định các ảnh hưởng của tỷ lệ thủy tinh thay thế cát đến sự phát triển cường độ chịu uốn và nén của vữa xi măng, đưa ra kết luận sử dụng thủy tinh thay thế một phần cát.  Bằng cách tiến hành thực nghiệm phương pháp clinker hóa thủy tinh mô phỏng theo kỹ thuật xử lý nhiệt của xỉ hạt lò cao, các kết quả thu được về khả năng cải thiện tính thủy lực của clinker xi-măng thủy tinh EAF vẫn chưa thể so sánh với xỉ GBFS. Phân tích thành phần khoáng và FTIR trên xi-măng thủy tinh bước đầu cho thấy sự có mặt của các khoáng C2S và C3S, tương tự như trong xi- măng Portland.

Các đặc trưng thủy hóa khác của xi-măng xỉ đã không thể đáp ứng tiêu chuẩn cơ bản của xi-măng thông thường, tuy nhiên bước đầu mẫu xi-măng xỉ đã biểu hiện tính đóng rắn và cường độ chịu lực yếu. Những nghiên cứu sâu hơn về chế độ nung cũng như điều kiện làm nguội cho mục tiêu chế tạo loại xi-măng thủy tinh có thể được dự kiến tiếp theo sau đây.  Làm tiền đề cho các nghiên cứu phát triển sau. Ý nghĩa thực tiễn:  Tiết kiệm nguyên liệu thô khi sản xuất xi măng.

 Giảm thải khí CO2 từ các nhà máy sản xuất xi măng. 14 Sử dụng thủy tinh làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng Portland  Giúp các nhà máy thu gom phế phẩm tìm được giải pháp xử lý thủy tinh nếu được áp dụng trong việc thay thế một phần cát trong sản xuất vữa. 15 Sử dụng thủy tinh làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng Portland TỔNG QUAN TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA VỮA XI MĂNG VỀ VÀ ỨNG DỤNG CỦA THỦY TINH TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG. Tính chất cơ học của vữa xi măng 1.

Thành phần, cấu trúc và phân loại xi măng Vữa xi măng là một loại vật liệu đá nhân tạo. Thành phần bao gồm chất kết dính, nước, cốt liệu nhỏ và phụ gia. Phụ gia có tác dụng cải thiện tính chất hỗn hợp và vữa. Đặc điểm của vữa là chỉ có cốt liệu nhỏ, khi xây và trải phải dải thành lớp mỏng, diện tích tiếp xúc với nền xây, với mặt trát và với không khí khá lớn, nước dễ bị mất đi, do đó, lượng nước nhào trộn vữa cần lớn hơn so với bê tông.

Vữa xây dựng được phân loại theo dạng chất kết dính, theo khối lượng thể tích và theo công dụng:  Theo chất kết dính: chia ra vữa xi măng, vữa vôi, vữa thạch cao và vữa hỗn hợp.  Theo khối lượng thể tích: chia ra vữa nặng > 1500kg/m3, vữa nhẹ <= 1500kg/m3  Theo công dụng: chia ra vữa để xây gạch đá, vữa để trát hoàn thiện bề mặt xây, vữa láng, lát, ốp, vữa trang hoàng để hoàn thiện công trình,… 16 Sử dụng thủy tinh làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng Portland 1. Tính chất cơ học của vữa xi măng 1. Cường độ chịu nén Vữa có khả năng chịu nhiều loại lực khác nhau nhưng khả năng chịu nén là lớn nhất.

Do đó cường độ chịu nén là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của các loại vữa thông thường. Cường độ chịu nén của vữa được xác định bằng thí nghiệm các mẫu vữa hình khối có cạnh 7. Dựa trên cường độ chịu nén tra ra mác vữa. Mác vữa được xác định theo trị số giới hạn cường độ chịu nén trung bình của những mẫu vữa hình khối lập phương có cạnh 7.07 cm, đưuọc chế tạo và bảo dưỡng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn.

Theo TCVN, có các loại mác vữa thông dụng: 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300. Cường độ chịu uốn Cường độ chịu uốn là một thông số đo cường độ chịu kéo của vữa xi măng. Nó được đo trên cơ sở uốn dầm vữa xi măng, kích thước mẫu vữa 40x40x160mm. Thí nghiệm xác định cường độ chịu uốn của vữa xi măng có thể dựa trên tiêu chuẩn TCVN 3121-2003 để xác định.

Mẫu sau khi được bảo dưỡng lắp vào bộ gá uốn. 17 Sử dụng thủy tinh làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng Portland 1. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ vữa xi măng Cường độ chịu lực của vữa xi măng phụ thuộc vào loại chất kết dính lượng chất kết dính, tỷ lệ nước /chất kết dính, chất lượng của cát, điều kiện bảo dưỡng và thời gian cứng rắn. Tổng quan về thủy tinh và ứng dụng của thủy tinh trong xây dựng 1.

Tổng quan về thủy tinh 1. Khái niệm chung Vữa thủy tinh là hỗn hợp gồm: vật liệu thủy tinh (hạt nhỏ), và các chất kết dính vô cơ như: xi măng, vôi silic, thạch cao,.,và nước cùng với những cốt liệu khác như cát được trộn theo một tỷ lệ thích hợp tạo thành một khối vữa rắn chắc khi đông cứng. Thủy tinh là một dạng dung dịch rắn ở dạng vô định hình nhận được bằng cách làm nguội khối silicat nóng chảy. Quá trình chuyển đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái thủy tinh là một quá trình thuận nghịch.

Đặc điểm trạng thái của thủy tinh là không có điểm chảy rõ nét, có độ đồng nhất và có tính đẳng hướng.Phân loại Thành phần loại thông thường được dùng làm cửa kính, chai, lọ,.