I. Tổng quan về bê tông xi măng sử dụng xỉ thép
Bê tông xi măng (BTXM) là vật liệu đá nhân tạo được tạo thành từ hỗn hợp xi măng, nước, cốt liệu lớn (đá dăm hoặc sỏi), cốt liệu nhỏ (cát) và phụ gia. Xỉ thép, một phế thải từ ngành luyện kim, được nghiên cứu để thay thế cốt liệu lớn trong BTXM. Bà Rịa - Vũng Tàu, với nguồn xỉ thép dồi dào từ các nhà máy luyện thép, là địa bàn lý tưởng để ứng dụng công nghệ này. Công nghệ bê tông sử dụng xỉ thép không chỉ giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên.
1.1. Khái niệm và ưu nhược điểm của BTXM
BTXM là vật liệu có cường độ chịu nén cao, dễ tạo hình và giá thành hợp lý. Tuy nhiên, nó có cường độ chịu kéo thấp và khả năng tái sử dụng hạn chế. Xỉ thép được xem là giải pháp thay thế cốt liệu lớn, giúp giảm chi phí và bảo vệ môi trường. Bê tông tái chế từ xỉ thép có thể đạt chất lượng tương đương hoặc vượt trội so với bê tông truyền thống.
1.2. Phân loại và yêu cầu kỹ thuật của BTXM
BTXM được phân loại theo cường độ chịu nén, khối lượng thể tích và phạm vi sử dụng. Bê tông làm đường yêu cầu cường độ cao, khả năng chống mài mòn và chịu được biến đổi nhiệt độ. Xỉ thép đáp ứng các yêu cầu này nhờ thành phần khoáng chất tương tự xi măng, giúp tăng độ bền và giảm chi phí sản xuất.
II. Điều kiện tự nhiên và nguồn vật liệu tại Bà Rịa Vũng Tàu
Bà Rịa - Vũng Tàu có điều kiện tự nhiên thuận lợi với nguồn tài nguyên phong phú, đặc biệt là xỉ thép từ các nhà máy luyện thép. Nguyên liệu xây dựng như sét gạch ngói và vật liệu san lấp cũng dồi dào. Công trình giao thông tại đây đang phát triển mạnh, tạo nhu cầu lớn về vật liệu xây dựng bền vững. Xỉ thép được xem là giải pháp tối ưu để đáp ứng nhu cầu này, đồng thời giảm thiểu tác động môi trường.
2.1. Đặc điểm tự nhiên và tài nguyên
Bà Rịa - Vũng Tàu có khí hậu nhiệt đới gió mùa, thuận lợi cho xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng. Tài nguyên thiên nhiên như đá, cát và sét gạch ngói dồi dào, nhưng việc khai thác quá mức đang gây ra nhiều vấn đề môi trường. Xỉ thép là nguồn nguyên liệu thay thế hiệu quả, giúp giảm áp lực lên tài nguyên thiên nhiên.
2.2. Tình hình sản xuất và sử dụng xỉ thép
Các nhà máy luyện thép tại Bà Rịa - Vũng Tàu sản xuất lượng lớn xỉ thép, dự kiến lên đến 451.000 tấn/năm. Xỉ thép được sử dụng trong xây dựng đường ô tô, giúp giảm chi phí và tăng độ bền của công trình. Bê tông xi măng sử dụng xỉ thép đang được nghiên cứu để ứng dụng rộng rãi trong các dự án giao thông tại địa phương.
III. Nghiên cứu ứng dụng xỉ thép trong BTXM
Nghiên cứu khả năng sử dụng xỉ thép làm cốt liệu lớn trong BTXM tại Bà Rịa - Vũng Tàu đã được thực hiện thông qua thí nghiệm trong phòng. Kết quả cho thấy bê tông xi măng sử dụng xỉ thép đạt cường độ chịu nén, kéo uốn và mô đun đàn hồi tương đương hoặc vượt trội so với bê tông truyền thống. Công nghệ bê tông này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
3.1. Thiết kế thành phần cấp phối BTXM
Thành phần cấp phối BTXM sử dụng xỉ thép được thiết kế dựa trên lý thuyết cấp phối lý tưởng của Fuller – Thompson. Xỉ thép được nghiền nhỏ và trộn với xi măng, cát và nước theo tỷ lệ phù hợp. Kết quả thí nghiệm cho thấy bê tông xi măng đạt cường độ chịu nén 36MPa, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho mặt đường ô tô.
3.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật
Bê tông xi măng sử dụng xỉ thép giúp giảm chi phí vật liệu lên đến 20% so với bê tông truyền thống. Công trình giao thông sử dụng loại bê tông này có tuổi thọ cao, giảm chi phí bảo trì và sửa chữa. Bê tông và môi trường được cải thiện nhờ giảm phát thải CO2 và tận dụng phế thải công nghiệp.
