CHƯƠNG I MỞ DAU 1.1 TÍNH CAP THIET CUA DE TÀI Đối với với một quốc gia, điện là một trong những nguồn năng lượng không thé thiếu để phát triển. Trong đó có nhiều loại: Thủy điện, phong điện, nhiệt điện. Thời gian gần đây, với sự bùng nỗ các nhà máy nhiệt điện, thì van dé sử dụng nguồn tài nguyên hóa thạch sẽ dẫn đến nhiều ảnh hưởng đến môi trường, ma điển hình là vụ người dân trên địa bàn xã Vĩnh Tân, huyện Tuy Phong, tính Bình Thuận chặn xe trên Quốc 16 1 vào tháng 04/2015 vừa qua, nhằm phản đối ô nhiễm môi trường từ bụi tro và xỉ than của nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 2 bay ra đã đặt một bài toán cho Nha máy Nhiệt điện Vĩnh Tân /757, chính quyền và các co quan chức năng phải nhanh chóng vào cuộc tìm ra giải pháp tối ưu cho vẫn đề này. Bên cạnh giải pháp tạm thời trước mắt của nhà máy là phủ bạt các bãi thải và tưới nước liên tục để tránh tro bay phát tán ra xung quanh thì giải pháp lâu dài, căn cơ là phải tái sử dụng triệt dé nguôn tro va và xi than của nha máy để sản xuất vật liệu xây dựng than thiện với môi trường.
Nhiều cuộc hop, tọa dam, hội nghị đã được Bộ GTVT và các cơ quan chức năng tổ chức dé các chuyên gia, các đơn vị nghiên cứu báo cáo và dé xuất các giải pháp.1: Sự bùng nồ của nhà máy nhiệt điện đến năm 2030 Có nhiều giải pháp được đưa ra: Nâng cao công tác quản lý và xử lý các chất thải tro xi của nhà máy không dé ô nhiễm môi trường xung quanh bằng việc tập kết Trang 14 Luận văn thạc sĩ lại một nơi xa dân cư; hay tái chế để làm phụ gia trong sản xuất xi măng, bêtông. Ngoài ra, tro xỉ còn được sử dụng để làm chất liên kết gia cố các công trình giao thông, sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ, làm tam trần, tường thạch cao, gốm sứ rất hiệu quả với tong mức tiêu thụ có thé lên đến hang chục triệu tan/nam. Tro xi là chất thải của các nhà máy điện đốt than, tuy nhiên nó lại là nguyên liệu quý trong ngành sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng bởi các thành phần hóa học nòng cốt tạo nên clinke và cả xi măng. Tro bay nếu đạt yêu cau dùng làm phụ gia cho việc sản xuất xi măng sẽ chiếm 5-30% nguyên liệu, làm giảm chi phí sản xuất xi măng.
Bê tông dùng tro bay dé thay thế khoảng 50% xi măng sẽ làm giảm đáng kể lượng xi măng và làm tăng đáng kể tính bền chắc của công trình. Một van dé được dé cập đến là kha năng ứng dụng tro xi để làm bê tông xi măng (BTXM) đường giao thông nông thôn tai địa phương trong giai đoạn “ Xây dựng nông thôn mới ” cua Chính phủ. TT Năm Công suât, Tiêu thụ than, Lượng tro xi, MW triéu tan/nam triéu tan/ nam ] 2010 4.2: Tình hình sư dung than va tro xi thai ra cua các nha may nhiệt điện Bang việc ứng dụng chất thải tro xỉ vào bê tông các loại đường BTXM nông thôn. Chúng ta có thé tăng cường được khả năng chịu luc, tăng tuổi thọ công trình, chống nứt của bê tông xi măng.
Mỗi loại vật liệu đều có những ưu khuyết điểm riêng khi xem xét bài toán tong thé vé tinh nang kỹ thuật, hiệu quả kinh tế, hiệu quả môi trường. Đối với hoàn cảnh nước ta hiện nay nói chung và địa phương nói riêng thì việc ứng dụng tro xỉ của nhà máy nhiệt điện để làm đường BTXM giao thông nông thôn được xem là giải pháp khả thi cho bài toán nêu ra để tận dụng được phế thải trong nước, thân thiện môi trường và phù hợp bai toán kinh tế, làm giảm chỉ phí đầu tư xây dựng công trình. Trên thế giới, các quốc gia phát triển luôn khuyến khích sử dụng tro xỉ than từ nha máy nhiệt điện trong xây dựng đường sa và đôi khi là điều kiện bắt buộc. Don Trang 15 Luận văn thạc sĩ cử như tại Pháp có đến 99% lượng tro xỉ than thải ra được tái sử dụng, tại Nhật Bản, con số này là 80%, tại Hàn Quốc là 85%.2 MỤC DICH CUA DE TÀI Mục tiêu nghiên cứu của dé tài đó là xác định được thành phan tro xi hop lý dùng trong bê tông xi măng mặt đường giao thông nông thôn ở địa phương Binh Thuận và có thể áp dụng rộng rãi sau này tại Việt Nam; với thành phan cấp phối vật liệu có sẵn và tận dụng được nguồn phế thải tro xỉ đồi dào của nhà máy nhiệt điện; đồng thời đưa ra các chỉ tiêu kỹ thuật, yêu cầu của vật liệu bê tông xI măng dùng phương pháp đầm lăn; từ đó có thể làm chủ công nghệ thiết kế; đưa ra thành phân tỉ lệ tôi ưu dé sản xuât và thi công mặt đường bê tông xi măng.
13 Ý NGHĨA CUA DE TÀI Toản bộ thí nghiệm trong nghiên cứu dé tài đều được thực hiện trong phòng thí nghiệm, sử dụng nguồn vật liệu có san tại khu vực tỉnh Bình Thuận, Việt Nam. Các mẫu thí nghiệm được lưu trữ bảo quản và tiến hành theo các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam và quốc tế. Nghiên cứu được xây dựng trên cơ sở tính toán sự ảnh hưởng hàm lượng tro xỉ trong xi măng, cũng như trong hỗn hợp bê tông xi mang với hàm lượng tro xỉ khác nhau. Từ đó, đưa ra các yêu cầu kỹ thuật đặc trưng vật liệu và quy định kỹ thuật cho vật liệu bê tông xi măng tro xi.
Nghiên cứu này là giai đoạn thực nghiệm đánh giá chất lượng bê tông xi măng tro xi, đưa ra ty lệ hàm lượng tro xi/xi măng tối ưu trước khi đưa ra áp dụng ngoài thực tế hiện trường. Trang l6 Luận văn thạc sĩ 1.4 _ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Nội dung nghiên cứu được thực hiện theo sơ đồ sau: > Nghiên cứu ứng dụng của tro xi nhà máy nhiệt điện vào mặt đường bê tông xi mang dùng công nghệ bê tông đầm lăn “ ö y " - Tổng quan về nguồn tro xỉ tại địa phương. - Ưu điểm của bê tông đầm lăn trong xây dựng đường giao thông. y Ỷ - Kiêm tra các chỉ tiêu cơ lý của côt liệu sử dụng.
- Đưa ra tỉ lệ tro xỉ thích qhợpOp trong 8 BTDL Vv 4 Thiết kế cấp phối BTĐL ) với hàm lượng tro xỉ thay đôi từ 10, 20, 30, 40, 50, 60% với tỉ lệ N/CKD = 0,33; 0,36; 0,39 a y, (_ So sánh, đánh giá các chỉ tiêu co Tà /- Co lề của BTDL: - Tinh toán, thiệt kê chiêu dày + Thí nghiệm cường độ chịu nén thích hợp cho tâm bê tông mặt + Thí nghiệm cường độ chịu kéo khi đường BTDL. uốn >| - Công nghệ bê tông đâm lăn áp + Thí nghiệm mô đun đàn hồi khi nén dụng làm đường giao thông tinh. nồng thôn a ˆ- _J - Bai toán kinh tê vê đường BTDL so với BTXM thông Vẽ _J Hình 1.3: Sơ đồ thực hiện đề Cương Trang 17 Luận văn thạc sĩ CHƯƠNG II TONG QUAN 2.1 Bé tông xi măng thông thường và bê tông đầm lăn (BTDL): 2.1 Khai niệm cơ bản Bê tông xi măng: là một hỗn hợp vật liệu bao gồm: đá, cát, xi măng, nước va phụ gia (nếu có) được phối hợp với nhau theo một tỉ lệ hợp lý để tạo một cấp phối tốt nhất, được trộn với nhau theo một chế độ nhất định trong trạm trộn hoặc bang máy trộn (250L hoặc 500L) ngoài hiện trường rồi được thi công. Trong đó: Đá dam và cát là bộ khung chịu lực chính, tăng tính ôn định của bê tông xi mang.
Làm cho bê tông xi măng có khả năng chịu tác dụng của nggai lực và tạo độ nhám cho bề mặt đường. Cát: đóng vai trò lap đầy các lỗ rỗng giữa các hạt đá dim, nó sẽ cùng với đá dim làm thành bộ khung chủ yếu của bê tông xi măng. Xi măng: đóng vai trò là thành phan rất quan trọng trong hỗn hợp bê tông, nó là thành phan kết dính dé liên kết các hạt cốt liệu với nhau tạo ra Cường độ cho bê tông, đồng thời lấp đây lỗ rỗng giữa các cốt liệu lớn ( cát, đá dăm hay sỏi ) không những làm tăng độ đặc của hỗn hợp mà còn làm tăng nhanh ty diện bề mặt các cốt liệu, làm lực tương tác của nó tăng lên, cường độ và độ bên của bê tông xi măng cũng tăng. Chất lượng và hàm lượng xi măng là yếu tố quan trọng quyết định cường độ chịu lực của bê tông.
Không dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao và ngược lại. Nước là thành phần giúp cho xi măng phản ứng tạo ra các sản phẩm thủy hóa làm cho cường độ bê tông tăng lên, tạo ra độ lưu động cần thiết cho hỗ hợp bê tông, giúp việc thi công dễ dàng. Phụ gia (nếu có): có vai trò trong việc cải thiện một số tính chất nào đó trong bê tông xi mang và thường có hai loại: loại răn nhanh và loại hoạt động bề mặt. Trang 18 Luận văn thạc sĩ - Như vậy ta có thé thay rang cường độ của bê tông xi măng được hình thành trên cơ sở nguyên lý hình thành cường độ của hỗn hợp vật liệu theo nguyên tac cấp phối với chất kết dính là xi măng.
- Bê tông đâm lăn (BTĐL): Bê tông đầm lăn trên thực tế vẫn là bê tông xi măng bình thường nhưng chỉ khác là nước chỉ chiếm 4-7% khối lượng cốt liệu và tỷ lệ Nước/Ximăng thấp (N/X <0,7 ). Vi thế nên độ sụt của BTĐL gan như bằng 0. Mặt đường BTDL sử dụng máy rải, đầm bang máy lu rung và lu bánh lốp, nên thi công khá đơn giản và tốc độ thi công nhanh, có độ cứng cao, thời gian bảo dưỡng ngăn, không yêu cầu ván khuôn và độ dày có thé tự điều chỉnh. RCC minimizes Construction traffic flowing, typically within 24 hours.
- Theo các nghiên cứu thì mặt đường BTĐL cứ Im” BTDL sẽ tiết kiệm được 25-50% chi phí so với mặt đường bê tong xi măng thông thường. Al Maintenance Costs Initial Costs 300 om 250 E s 200 ¬ © 150 |— œ 100 0 Typical Asphalt Traditional RCC Design Design Concrete Paving Hình 2.1: Chi phí đầu tu và bảo trì thấp khi dùng BTDL [15] Trang 19 Luận văn thạc sĩ */ Ưu điểm của bê tông đầm lăn: + Cường độ chống uốn cao (3,5 đến 7 MPa) + Cường độ chịu nén cao (28 đến 69 MPa) + Cường độ chống cắt cao + Tỷ trọng cao, khả năng hấp thu thấp, hạn chế khả năng thắm xuyên qua bề mặt.