- Trang Chủ
- Kiến trúc - Xây dựng
- Nghiên cứu sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện trong thành phần bê tông xi măng làm lớp mặt đường giao thông nông thôn
Xem mẫu
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO XỈ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
TRONG THÀNH PHẦN BÊ TÔNG XI MĂNG
LÀM LỚP MẶT ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN
Đỗ Mai Anh*, Nguyễn Văn Đạt, Đinh Phúc Thương, Nguyễn Quang Trung
Trường Đại học Mỏ - Địa Chất
*Tác giả liên lạc: maianhdcct59@gmail.com
TÓM TẮT
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện An Khánh
và Cao Ngạn trong thành phần bê tông làm lớp mặt đường giao thông nông thôn.
Kết quả nghiên cứu đã xác định được hàm lượng xỉ nhiệt điện tối ưu thay thế một
phần hoặc toàn bộ cốt liệu mịn và thô trong thành phần bê tông xi măng làm
đường giao thông nông thôn. Xác định được hàm lượng tro bay tối ưu để thay thế
một phần hàm lượng xi măng hỗn hợp PCB 40 bằng tro bay của hai nhà máy
nhiệt điện An Khánh và Cao Ngạn trong thành phần bê tông xi măng. Kết quả
nghiên cứu góp phần hoàn thiện cơ sở lý thuyết tính tóa n cấp phối bê tông có sử
dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện và có ý nghĩa thực tiễn tận dụng tro xỉ các nhà
máy nhiệt điện làm giảm lượng chất thải tại các nhà máy nhiệt điện, hạn chế ô
nhiễm môi trường.
Từ khóa: Tro xỉ, nhà máy điện.
RESEARCH ON USING OF ASH SLAG OF THERMAL POWER
PLANTS IN THE COMPOSITION OF CONCRETE FOR
CONSTRUCTION ROAD
Do Mai Anh*, Nguyen Van Dat, Dinh Phuc Thuong, Nguyen Quang Trung
Ha Noi University of Mining and Geology
*Corresponding Author: maianhdcct59@gmail.com
ABSTRACT
This paper presents the results of research on the use of ash slag in An Khanh
and Cao Ngan hydropower plants in the composition of the road surface. The
results of this research have determined the optimum ash content to replace part
or all of fine aggregate and coarse aggregate in cementitious concrete
components for rural roads. Determination of optimum fly ash content to replace
part of PCB 40 composite cement by fly ash of two An Khanh and Cao Ngan
thermal power plants in cement concrete. Contribute to the improvement of the
theoretical basis for the composting of concrete using ash plant and practical
significance to make use of ashes of thermal power plants to reduce waste in
thermal power plants, limiting environmental pollution.
Keywords: Ash, thermal power.
TỔNG QUAN 700ha. Theo dự báo đến năm 2020,
Hiện nay, Việt Nam có 21 nhà máy nước ta sẽ có tổng 43 nhà máy nhiệt
nhiệt điện than đang vận hành, tiêu thụ điện với công suất 39020 MW, hằng
khoảng 45 triệu tấn than/năm, thải ra năm sẽ thải ra một lượng tro xỉ lớn hơn
hàng năm hơn 16 triệu tấn tro xỉ và 30 triệu tấn/năm. Vì thế, nảy sinh các
tổng diện tích các bãi thải xỉ hơn vấn đề môi trường như sẽ mất một diện
641
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
tích đất rất lớn để tập hợp chất thải, các nhà máy nhiệt điện, đã tiến hành
khói bụi từ tro xỉ sẽ gây ô nhiễm nguồn lấy mẫu tro xỉ (xỉ đáy lò, tro bay) tại
nước, nước rỉ từ bãi thải gây ô nhiễm hai nhà máy nhiệt điện An Khánh và
môi trường… Cao Ngạn tỉnh Thái Nguyên. Các mẫu
Trên thế giới, tro xỉ thải có thể ứng lấy về được nghiên cứu các chỉ tiêu kỹ
dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, thuật cho tro xỉ để sử dụng trong thành
đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng đường phần bê tông như: thành phần hạt
giao thông. Hiệp hội tro bay của Mỹ (TCVN 7570:2006); hàm lượng tạp
American Coal Ash Association, chất (TCVN 7572:2006); khối lượng
2003 đã đưa ra những ứng dụng của riêng (TCVN 4030:2003).
tro bay trong lĩnh vực giao thông cũng Bê tông thiết kế gồm các thành phần đá
như các phương pháp nghiên cứu dăm, xỉ đáy lò (hoặc tro bay), cát, nước
chúng. Một số tác giả đã nghiên cứu sử và xi măng. Các thành phần đá dăm,
dụng tro bay với nhiều mục đích khác nước và xi măng đáp ứng được các tiêu
nhau Behera, R. K. (2010), Cetin, B., chuẩn kỹ thuật. Bê tông tro xỉ được sử
A. H. Aydilek and Y. Guney (2010), dụng làm lớp mặt đường giao thông
Edil, T. B., H. A. Acosta and C. H. nông thôn hạng A, B; Mac M30; độ sụt
Benson (2006), Ismaiel, H. A. H. 2 - 4cm; độ mài mòn ≤ 0,6 g/cm2. Để
(2006), Erdem O. Tastan at el, 2011. thiết kế thành phần bê tông, sử dụng
Có thể thấy, việc tái sử dụng tro xỉ các phương pháp tính tóa n kết hợp với
nhà máy nhiệt điện đốt than đã và đang thực nghiệm của Bolomey –
đẩy mạnh trên thế giới. Skramtaev (Nga). Loại xi măng sử
Một số nghiên cứu trong nước đã sử dụng là xi măng PCB40, chất lượng cốt
dụng tro xỉ để sản xuất xi măng, làm bê liệu thấp, độ sụt thiết kế 3 – 5cm.
tông trọng lượng nhẹ, làm vật liệu xây Trong quá trình tính tóa n lý thuyết
dựng, tro xỉ làm chất cải tạo đất cho trên cơ sở
cây trồng Bùi Anh Tuấn (2016), Chu Xỉ đáy lò sẽ được thay thế cát trong
Thị Hồng Nhạn và nnk (2014), Đỗ Văn thành phần bê tông. Các nhóm xỉ >
Nụ (2010, Nguyễn Mạnh Thủy và nnk 5mm sẽ thay thế một phần đá dăm
(2005), Hoàng Minh Đức và nnk trong cấp phối. Tro bay sẽ được thay
(2015), Đặng Công Hưởng(2017)… thế một phần chất kết dính xi măng.
Tuy nhiên, lượng tro xỉ thải ra hàng Sau khi tính tóa n lý thuyết, tiến hành
năm quá lớn. Vì vậy, việc nghiên cứu tái đúc mẫu xác định các chỉ tiêu kỹ thuật:
chế, sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện cần độ sụt (TCVN 3106:1993); cường độ
được đẩy mạnh không chỉ trong lĩnh vực kháng nén (TCVN 3118:1993), độ mài
xây dựng mà còn trong tất cả các lĩnh vực mòn (TCVN 3114:1993), cường độ
khác.Chính vì vậy, việc nghiên cứu sử kháng uốn (TCVN 3119:1993). Trong
dụng tro xỉ là hết sức cần thiết. trường hợp nếu chưa đủ độ sụt thì thêm
Bài báo này đã tập trung nghiên cứu sử nước và xi măng để cho đạt đủ độ sụt,
dụng xỉ thải nhà máy nhiệt điện làm cốt sao cho tỷ lệ N/X không đổi.
liệu thay thế cho cát và đá trong thành Thí nghiệm được thực hiện tại Phòng
phần bê tông xi măng làm lớp mặt thí nghiệm “Địa kỹ thuật công trình”
đường giao thông nông thôn. LAS XD 928 của Bộ môn Địa chất
công trình, khoa Khoa học và Kỹ thuật
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Địa chất và phòng thí nghiệm “Kỹ
Để chế tạo bê tông có sử dụng tro xỉ thuật đất đá và vật liệu xây dựng” LAS
XD 80 của Trung tâm Nghiên cứu Địa
642
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
kỹ thuật, trường Đại học Mỏ - Địa chất. thay thế một phần trong cấp phối bê
tông.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - Về bê tông sử dụng tro bay Cao Ngạn,
Các kết quả xác định các chỉ tiêu kỹ tro bay An Khánh làm thành phần phụ
thuật của tro xỉ gia khóa ng để thay thế một phần
Các kết quả xác định các chỉ tiêu kỹ lượng xi măng trong cấp phối tiêu
thuật cho tro xỉ để sử dụng trong thành chuẩn:
phần bê tông như: Xác định thành phần Nhóm tác giả đã nghiên cứu 2 tỷ lệ thay
hạt; Xác định hàm lượng tạp chất. thế xi măng bằng tro bay 30% và 10%.
- Về bê tông sử dụng tro xỉ An Khánh: Sau khi đúc và kiểm tra mẫu thì với
Với phương pháp thiết kế cấp phối lượng thay thế xi măng là 30% thì mẫu
không hoàn toàn có thể sử dụng được không đạt được Mac thiết kế do thành
lượng nước thiết kế ban đầu mà lượng phần tro bay kết hợp với xi măng
nước sử dụng làm bê tông tro xỉ lớn pooclang hỗn hợp làm giảm cường độ
hơn sao với bê tông thông thường. dính kết cốt liệu nên không thể thay thế
Với phương pháp tận dụng cỡ hạt > quá nhiều xi măng trong cấp phối. Với
5mm của tro xỉ để thay thế một phần lượng thay thế xi măng là 10% thì mẫu
đá dăm trong cấp phối thì bê tông tro đã có thể đạt được Mac thiết kế nên
xỉ An Khánh có thể đạt Mac thiết kế. phương án bê tông sử dụng tro bay An
Điều đó cho thấy tro xỉ An Khánh hoàn Khánh và tro bay Cao Ngạn có tính khả
toàn phù hợp thay thế hoàn toàn cốt thi và có thể nghiên cứu tiếp.
liệu mịn và một phần cốt thiệu thô
trong thành phần bê tông làm lớp mặt KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
đường. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu rút ra
- Về bê tông sử dụng tro xi Cao Ngạn: một số kết luận sau:
Do thành phần hạt
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
trong thiết kế bê tông. - Tro bay nhiệt điện Cao ngạn, An
3. Tính tóa n thiết kế thành phần bê Khánh sử dụng làm phụ gia khóa ng
tông có sử dụng tro xỉ An Khánh và thay thế 10% lượng xi măng: X=
Cao Ngạn làm kết cấu mặt đường bê 380kg; Tro bay Cao Ngạn, An Khánh
tông xi măng dựa theo phương pháp = 42kg, Đá = 1052kg, Nước, tỷ lệ
Bolomey – Skramtaev và thực nghiệm nước/xi măng = 0.45.
hoàn toàn. Tuy nhiên, do chất lượng tro 6. Đề tài có kiến nghị sau, kết quả
xỉ còn kém, độ hút nước lớn, nên phải nghiên cứu sẽ hoàn thiện nếu tiến hành
tăng thêm 40-50 lít nước so với tính tóa thi công thử đổ bê tông mặt đường có
n. sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện và
4. Tro xỉ nhiệt điện có thể sử dụng để kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật trong
thay thế hoàn toàn hoặc thay thế một điều kiện thực tế trên đoạn đường giao
phần cốt liệu mịn và thô , tro bay đóng thông nông thôn.
vai trò là phụ gia khóa ng thay thế một 7. Đề tài mở ra hướng mới cho các
phần xi măng trong cấp phối bê tông; nghiên cứu về tro xỉ tại các nhà máy
5. Cấp phối tối ưu có sử dụng xỉ, tro nhiệt điện trên cả nước trong thành
bay đạt yêu cầu kỹ thuật cho 1 m3 bê phần bê tông làm đường giao thông
tông Mac 300 khi sử dụng xi măng nông thôn. Các hướng nghiên cứu tiếp
PCB40 là: theo có thể tiếp cận đến là nghiên cứu
- Xỉ nhà máy nhiệt điện An Khánh thay ảnh hướng của hàm lượng tro bay, xỉ
thế toàn bộ cốt liệu mịn và một phần đáy lò đến các tính chất kỹ thuật của bê
cốt liệu lớn: Xi măng= 524kg; Xỉ nhiệt tông, nghiên cứu các tính chất kỹ thuật
điện = 535kg; Đá = 820kg, Nước, tỷ lệ của bê tông ở các ngày tuổi lớn hơn 28
nước/xi măng = 0.52. ngày. Nghiên cứu cấu trúc của hỗn hợp
- Xỉ nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn thay bê tông xỉ để hoàn thiện thêm lý thuyết
thế 15% cốt liệu mịn: X= 443kg; Xỉ về bê tông tro xỉ cũng như chế tạo hỗn
nhiệt điện = 93kg, Đá = 1063kg, Cát = hợp bê tông có các cường độ khác
553kg Nước, tỷ lệ nước/xi măng = nhau.
0,48.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
NGUYỄN THỊ NỤ, PHẠM MINH TUẤN, BÙI TRƯỜNG SƠN, Vật liệu xây
dựng, Nhà xuất bản Giao thông vận tải, 2017.
BÙI ANH TUẤN (2016). Nghiên cứu sử dụng hợp lý tro thải của nhà máy nhiệt
điện đốt than trong xây dựng đường ô tô. Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học
Giao thông vận tải, Hà Nội.
CHU THỊ HỒNG NHẠN, TRẦN NGỌC HUY AND NGUYỄN HỮU TRÍ
(2014). Cấp phối đá dăm gia cố xi măng tro bay phủ vữa nhựa dùng cho
đường giao thông nông thôn. Hội nghị Khoa học Công nghệ thường niên,
Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải.
ĐỖ VĂN NỤ (2010). “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ và vật liệu mới trong
xây dựng đường giao thông nông thôn”. Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh
Hưng Yên.
NGUYỄN MẠNH THỦY AND ĐỖ ĐỨC TUẤN (2005). Một số kết quả nghiên
cứu gia cố vật liệu đất tại chỗ bằng xi măng tro bay làm móng trong kết
cấu áo đường tại tỉnh Tây Ninh. Hội nghị khoa học và công nghệ lần thứ
9, Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh.
644
nguon tai.lieu . vn
