Chương 1: Tổng quan xỉ thép và BTN cốt liệu xỉ thép - _ Chương 2: Nghiên cứu sử dụng xi thép ở khu vực phía Nam làm cốt liệu sản xuất BTN nóng - _ Chương 3: Nghiên cứu trong phòng các tính chất của BTN nóng cốt liệu xỉ thép - Chương 4: Đề xuất khả năng sử dụng BTN nóng cốt liệu xỉ thép làm mặt đường ô tô ở khu vực phía Nam Phần kết luận và kiến nghị -_ Danh mục các công trình nghiên cứu đã công bố của tác giả Tài liệu tham khảo và phần phụ lục. Những đóng góp của đề tài trong lĩnh vực chuyên ngành: - _ Trên cơ sở tham khảo các tài liệu trên thế giới và trong nước, luận án đã tập hợp được các tiêu chuẩn kỹ thuật, thành phần hóa lý của xỉ thép làm cốt liệu cho BTN phù hợp với điều kiện phía nam Việt Nam; - __ Để xuất tiêu chuẩn cấp phối cốt liệu và đề xuất cải tiến dây chuyền công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép cho BTN ngay từ các nhà máy luyện thép; - Xác định công thức chế tạo và các tiêu chuẩn kỹ thuật của BTNC 12.5; BTNC 19 sử dụng cốt liệu xi thép; - Dé xuat trình tự trộn, chế tạo BTN nóng cốt liệu xỉ thép trong phòng thí nghiệm. Xác định và đánh giá các chỉ tiêu cơ lý phục vụ công tác thiết kế và khai thác BTN cốt liệu xỉ thép. Đề xuất phạm vi sử dụng của BTN cốt liệu xỉ thép trong xây dựng mặt đường ô tô ở khu vực phía nam Việt Nam; - __ Bước đầu chứng minh bằng thực nghiệm có thê sử dụng xỉ thép khu vực phía Nam làm cốt liệu cho BTN nóng thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật và đảm bảo tính kinh tê; - Sir dung cốt liệu xỉ thép dé sản xuất BTN làm mặt đường ô tô ở khu vực phía Nam, góp phần làm phong phú thêm chủng loại vật liệu xây dựng và giải quyết được nguồn vật liệu làm đường ôtô ngày càng khan hiếm, bảo vệ tài nguyên môi trường, khắc phục được vấn để chôn lắp và đỗ đồng xỉ thép tại các khu xử lý chất thải tập trung, bảo đảm các quy định về bảo vệ môi trường.
TONG QUAN VE Xi THEP VA BE TONG NHUA COT LIEU Xi THEP 1. Tổng quan về sử dụng xỉ thép trong xây dựng đường ô tô trên thế giới: 1. Phân tích một số tiêu chuẩn sử dụng xỉ thép trong xây dựng trên thế giới: Qua nghiên cứu các tiêu chuân: Tiêu chuẩn kỹ thuật đối với cốt liệu xỉ thép dùng cho hỗn hợp BTN mặt đường của Mỹ (ASTM D 5106-15) [50]; Tiêu chuẩn về hỗn hợp đá dăm và cát sản xuất từ xỉ thép để làm móng mặt đường ô tô của Nga [90]; Tiêu chuẩn về đá dăm - cát từ xỉ thép dùng trong xây dựng đường ở Nga - FOCT 3344-83 [91]; Tiêu chuẩn về đá dim và cát từ xỉ nhà máy nhiệt điện dùng cho bê tông ở Nga - FOCT 26644- 85 [92]; Tiêu chuẩn về đá dăm và cát từ xỉ kim loại đen và kim loại màu dùng cho bê tông ở Nga - TOCT 5578-94 [93]; Tiêu chuẩn xỉ thép trong xây dựng ở Nhật Bản - JIS A 5015 : 2013 [97]. Cho thấy các yêu cầu về xỉ thép sử dụng làm cốt liệu trong xây dựng đường so với cốt liệu đá đăm như sau: - _ Các yêu cầu về tính chất chung, chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép làm cốt liệu thô và mịn sử dụng trong xây dựng đường nói chung và làm cốt liệu trong sản xuất BTN nói riêng như thành phần hạt, cỡ hạt, đặc điểm bề mặt, sự phong hóa, chỉ số đẻo, độ cứng, độ bền, hàm lượng bụi ban tuong tu nhu đối với cốt liệu đá đăm; - Tuy nhiên, xỉ thép cần phải đảm bảo yêu cầu tách bỏ kim loại và không chứa hàm lượng kim loại nặng vượt quá yêu cầu; - Ngoài ra, các tiêu chuân còn quy định các yêu cầu riêng đối với cốt liệu xi thép, cụ thể: * Tiêu chuẩn (ASTM D 5106 - 15) [50], quy định: - _ Trương nở - Cốt liệu có chứa các thành phần bị hydrat hóa được lấy từ các nguồn được chấp thuận trên cơ sở phải đảm bảo hiệu suất yêu cầu, lão hóa hoặc xử lý khác được biết đến để giảm khả năng trương nở đến một mức độ thỏa đáng.
- Tinh én định với môi trường — Cốt liệu được đánh giá ảnh hưởng đến môi trường (chất lượng không khí, chất lượng nước và lưu giữ) bằng cách sử dụng các yêu cầu địa phương, nhà nước và các phương pháp thử nghiệm liên bang có hiệu lực tại thời điểm sử dụng. - _ Hỗn hợp phải đáp ứng tất cả các quy định địa phương, nhà nước và các yêu cầu liên bang về môi trường có hiệu lực tại thời điểm sử dụng. § - __ Khả năng rò rỉ chất độc hại của cốt liệu được kiểm tra bằng cách sử dụng quy định đặc tính rò rỉ độc hại (EPA Phương pháp SW846 1311) hoặc phương pháp thử nghiệm thích hợp do người mua quyết định. Kết quả phải cho thấy rằng tất cả các nội dung thử nghiệm (kim loại, chất dé bay hơi, bán chat dé bay hơi và hữu cơ) là dưới giới hạn quy định.
- Các yêu cầu đánh giá đặc biệt sau (không bắt buộc) khi được chỉ định bởi người mua: ảnh hưởng của độ ấm (theo tiêu chuẩn thí nghiệm ASTM D4867), thành phan hạt bở (theo tiêu chuẩn thí nghiệm ASTM C142). % Tiêu chuẩn - FOCT 3344-83 [91], quy định: - Xi thép phải ôn định cấu trúc: được kiểm tra bằng việc đánh giá mất mát khối lượng trong quá trình thử nghiệm; - Xỉ không chứa tạp chất (rác xây dựng, đất, các mảnh vụn gỗ, " -__ Xi phốt pho không chứa lớn hơn 2% PzOs theo khối lượng; - Dadam, cat sản xuất từ xỉ thép phải có cường độ phóng xạ A›¿¿ theo quy định: + Xây dựng đường xá và sân bay mà không được bao bọc Asj¿ < 740 Bq/kg: + Xây dựng đường xá và sân bay bên ngoài khu dân cư A›¿¿ = 740-1. % Tiêu chuẩn JIS A 5015 : 2013 [97], quy định: -__ Hàm lượng bụi độc hại không được vượt quá các giới hạn quy định; - __ Độ trương nở khi ngậm nước, phải < 1,5 + 3% (tùy theo ứng dụng); - __ Độ hấp thụ nước, phải < 3%. Các nghiên cứu và ứng dụng của xỉ thép trong xây dựng đường ô tô trên thế giới: Từ việc phân tích các nghiên cứu về ứng dụng của xỉ thép trong xây dựng đường ô tô trên thế giới, tác giả tông hợp các kết quả của các nghiên cứu như sau: 1.
Các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép: Cốt liệu xỉ thép sau khi đã qua các khâu gia công có các tính chất cơ lý sau (Bang 1.1): - __ Xỉ thép hình khối, góc cạnh nhiều, thô ráp, độ rỗng lớn, bề mặt rỗ làm các hạt có thể chèn móc vào nhau, ôn định cao nếu được đầm chặt; - __ Hàm lượng hạt đẹt thấp (từ 1,4— 10,3%), độ mài mòn LA (từ 13 — 25%), độ nén dập trong xi lanh khá tốt đáp ứng được yêu cầu của vật liệu làm đường ô tô (từ 12,1 — 23)%; 9 - __ Đánh giá tính ôn định của cốt liệu xỉ thép đo tác động thời tiết, thí nghiệm mẫu ngâm trong natri hoặc magiê sunfat. Kết quả thử nghiệm cho thấy xỉ thép có độ bền tốt; - _ Độ dính bám với nhựa rất tốt: các nghiên cứu đều cho thấy độ dính bám của nhựa với xỉ trên 95% hoặc đạt mức độ tốt đến rất tốt; - D6 hút nước của xỉ khá cao và cao hơn da dam, có nghiên cứu như Malayxia [75] cho thấy độ hút nước là 5,46-6,92%; - _ Khối lượng riêng của xỉ khá cao (2,82 — 3,91g/cm°), lớn hơn khoảng 35% so với cốt liệu đá dăm. Bang tong hợp kết quả các chỉ tiêu cơ lý xỉ thép của các nghiên cứu trên thế giới. Tên nghiên cứu/ nước Chỉ tiêu Pon My Ouse Malay Stove) Bi ns , 1a a vải Italial Đức|Jordan| Iran | Rumanil Nga * | [68] 183] | [75] | [46] [69] [86] [89] {[7!]621l [47] |0]| [45] | [95] Loại xỉ EAR EAE | EAF | EAF |EAF| EAE | EAF |EAF|EAF| EAF |EAF| EAF | EAF ke : 3,69- 3,86 3,22- 2,82- 6 ê em? , > b » IKhôi lượng riêng g/cm |3,.91 3,5 3,26 3,25 3-3,7 3,5 cại lượng thê tích gicmÊ 19 18-2 A bự ‹ 5,46- D6 hut nude % |1,35) 1,29 692 0,5 1,5-2,2 2,9} 0,2-2 | 0,4-4 D6 mai mon LA % |24,2) 13,2) 24 16 /18,2] 13 15 be 14 | 20,5 | 18 | 17-25 Nén dap trong xi anh (Khô) % 12,1 | 23 12,7 15 19 6-19 Chỉ số độ mài bóng 46- kót liệu (PSV) % 38] 34] 61 | so} 79 56 £ z ne Mức Ấ kK Ay 4k [Dinh bam với nhựa | „.
Tot} 95 Tot] 95% |>97% Rat tôi độ/ % 5 1,4- [Ham luong hat det % 9 2-3 2-4 103 Chống bong tróc % >95% 1. Thành phần hóa học và khoáng vật của xỉ thép: - Quá trình sản xuất thép EBAF bản chất là quá trình tái chế thép phế liệu. Vì vậy, thành phần hóa học của xỉ EAF phụ thuộc đáng kể vào các thuộc tính của thép tái chế. Các thành phần hóa học của xi EAF rất khác nhau, thành phần hóa học chính của xỉ thép cũng bao gồm các ôxít tương tự như cốt liệu đá dăm, chủ yếu là các ôxít: CaO, Fe,Oy, SiO›, MgO và AlzO: (Bảng 1.
Kết quả nghiên cứu ở các nước có sự khác biệt về thành phần hóa học của xỉ thép, cụ thể: + Trong các nghiên cứu ở Slovania [46], Nippon slag [78], Manso va cộng sự 10 [64]. Luxa“n và cộng sự [64], Barra và cộng sự [64], Đức [65], Italia [80], Arap Saudi [89] thành phần hóa học chính trong xỉ thép: Fe,Oy chiếm 26,5 — 42,5%, CaO chiếm 22,8-29,5%, SiO» chiém 8,5-16,1%, Al2O3 chiém 4,7-12,2%, MgO chiém 2,9-12,5%. + Nghiên cứu ASA [54], Nga [96] thành phần hóa học chính trong xi thép: CaO chiếm 38,5-41,5%, SiOz chiếm 35,5-37%, AlzOs chiếm 11,5-13,5%, MgO chiếm 5,5- 10,5%. + Nghiên cứu ở Euroslag [61], Nam Phi [63], Nationalslag [66], Shi [64], Tossavainen và cộng sự [64], Tsakiridis và cộng sự [64], Án Độ [72], Croatia [84], Trung Quốc [87] thành phần hóa học chính trong xỉ thép: CaO chiếm 33,22-49,7%, Fe.O, chiếm 18 — 29,64%, SiOz chiếm 10,86-17,5%, AlazOs chiếm 1,3-6,7%, MgO chiếm 2-13,09%.
+ Nghiên cứu của Yildirim and Prezzi [64] thành phần hóa học chính trong xi thép: CaO chiếm 47,52%, AlaOa chiếm 22,59%, FeO chiếm 7,61%, MgO chiếm 7,35%, SiO› chiếm 4,64%. - Dac biét, theo nghién ctru cua Emery [56], Irem Zeynep Yildirim, Monica Prezzi 6 MY [64], Luc P. De Bock ở Bi [69], .
