Nghiên cứu sử dụng xỉ lò cao để thay thế một phần xi măng trong vữa xây dựng

Với công nghệ tiên tiến hiện nay, xã hội ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn bao giờ hết. Nhiều công trình lớn nhỏ được xây dựng ngày càng nhiều. Tuy nhiên, để xây dựng một công trình thì cần rất nhiều thép. Để đáp ứng nhu cầu xây dựng, thép được sản xuất ra số rất lượng lớn trong một ngày kèm theo đó cũng sẽ tạo ra chất thải trong việc sản xuất thép là nhiều bãi xỉ lò cao được hình thành, gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng và đến đời sống của người dân.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu sử dụng xỉ lò cao để thay thế một phần xi măng trong vữa xây dựng NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ LÒ CAO ĐỂ THAY THẾ MỘT PHẦN XI MĂNG TRONG VỮA XÂY DỰNG Dương Ngọc Quí, Phạm Quốc An, Vũ Xuân Hiệu, Võ Lý Minh Khang, Nguyễn Đoàn Dĩ Khoa Xây dựng, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: TS. Hà Minh Tuấn TÓM TẮT Với công nghệ tiên tiến hiện nay, xã hội ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn bao giờ hết. Nhiều công trình lớn nhỏ được xây dựng ngày càng nhiều. Tuy nhiên, để xây dựng một công trình thì cần rất nhiều thép. Để đáp ứng nhu cầu xây dựng, thép được sản xuất ra số rất lượng lớn trong một ngày kèm theo đó cũng sẽ tạo ra chất thải trong việc sản xuất thép là nhiều bãi xỉ lò cao được hình thành, gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng và đến đời sống của người dân. Để khắc phục tình trạng này thì tái chế xỉ lò cao thành nguyên liệu thay thế trong xây dựng là cách thức hiệu quả nhất. Nghiên cứu này khảo sát cách sử dụng xỉ lò cao thay thế cho xi măng trong xây dựng và đã đạt được một số hiệu quả nhất định. Dựa vào kết quả thu được, mẫu vữa xỉ với tỷ lệ thay thế là 40% cho kết quả về cường độ chịu uốn và cường độ chịu nén có phần tốt hơn so với mẫu chuẩn hiện tại ở phần lớn các phép thử về các lĩnh vực nghiên cứu. Từ khóa: tái chế, vữa, vật liệu thay thế, xỉ lò cao, xây dựng. 1 GIỚI THIỆU Với tốc độ đ thị hóa nhanh và sự phát triển liên tục của ngành công nghiệp xây dựng, trong những năm gần đây tại Việt Nam, nhiều công trình lớn nhỏ được xây dựng ngày càng nhiều. Nhu cầu sử dụng các vật liệu gang thép cũng dần tăng lên. Tại Hội thảo “Quản lý chất thải rắn xây dựng hướng tới phát triển bền vững do Viện Hỗ trợ pháp lý và bảo vệ môi trường mới đây (ngày 05/06/2020), các chuyên gia cho biết, các điểm trung chuyển chất thải rắn xây dựng thông thường luôn trong tình trạng quá tải và không có các biện pháp xử lý cơ bản, dẫn đến tình trạng đổ trộm dường như là điều hiển nhiên. Chỉ tính riêng tại Hà Nội, UBND thành phố ước tính mỗi ngày phát sinh trên 2500 đến 3000 tấn chất thải rắn xây dựng, chưa kể phát sinh từ những dự án giao thông trong dân sinh (Tài nguyên môi trường, 2020). Tại Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về vật liệu tái chế thay thế cốt liệu trong xây dựng như bê tông tro bay (Hà và cộng sự, 2017) và bê tông nhựa (Nguyên và cộng sự, 2017). Xỉ hạt lò cao (GBFS – Granulated Blast Furnace Slag) là dạng chất thải rắn, sản phẩm phụ của quá trình sản xuất gang trong lò cao. Để có thêm phương pháp khả thi và hiệu quả để tận dụng nguồn phế thải xỉ lò cao, nghiên cứu sử dụng xỉ lò cao để thay thế 756 phần xi măng để gia công vữa làm vật liệu xây dựng nhằm tạo ra vật liệu xây dựng mới thân thiện với môi trường và góp phần giảm thiểu lượng xỉ lò cao đưa ra môi trường. Nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay thế xi măng bằng xỉ lò cao đến cường độ của mẫu vữa xây dựng. Đầu tiên, các mẫu vữa được khống chế tỷ lệ N/XM là 0,5. Tiếp theo, tỷ lệ thay thế xỉ với xi măng được thay đổi lần lượt từ 10% đến 50% và thay thế hoàn toàn 100%. Sau đó, mẫu vữa được thay thế xỉ lò cao được đem so sánh với mẫu vữa chuẩn thông thường (không có xỉ trong hỗn hợp trộn). Các thông số thu được sau khảo sát là cường độ chịu uốn, cường độ chịu nén và biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của việc thay thế xỉ lò cao đến cường độ của mẫu vữa. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/xi măng (N/XM) đến cường độ của mẫu vữa đã thay thế cốt liệu xỉ cũng được khảo sát trong nghiên cứu này. Cường độ của mẫu vữa đã thay thế 40% cốt liệu xỉ lò cao được theo giõi khi đã thay đổi tỷ lệ N/XM lần lượt là 0,5; 0,6; 0,7. Qua đó, nghiên cứu thu được biểu đồ ảnh hưởng khi thay đổi tỷ lệ N/XM đến cường độ mẫu và thu được cường độ chịu uốn, cường độ chịu nén của từng mẫu. Trong quá trình nghiên cứu, 48 mẫu vữa kích thước 16 × 4 × 4 mm được dùng để đo cường độ chịu uốn và từ đó 96 mẫu thử tạo ra được dùng để khảo sát ảnh hưởng của lượng thay thế xỉ lên cường độ chịu uốn, cường độ chịu kéo của vữa. Tổng cộng 144 thí nghiệm được thực hiện. 2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Bước 1: sàn cát (theo tiêu chuẩn sàn). Mẫu cát được sử dụng trong nghiên cứu được sàn qua các khuôn mắt: 2 mm, 1 mm, 425 mic, 150 mic, >150 mic (xem Hình 1). Bảng 1. Cấp phối của cát Mắt sàn Sót lại (%) 2 mm 2,1 1 mm 3,6 425 mm 52 150 mm 39,7 >150 mm 2,6 Hình 1. Các mắt sàn và sàn theo tiêu chuẩn Bước 2: chuẩn bị nguyên vật liệu. Nghiên cứu khảo sát sự thay đổi % xỉ lò cao so với xi măng là 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 (%), cấp phối của các trường hợp được thể hiện ở Bảng 2. Khối lượng cát, nước, xi măng, xỉ lò cao được cân bằng cân điện tử thể hiện ở Hình 2. 757 Bảng 2. Tỷ lệ khối lượng cát, nước, xi măng, xà bần để làm từng mẫu vữa Mẫu vữa Nước Cát Xi măng Xỉ lò cao Chuẩn 225 g 1350 g 450 g 0g 10% 225 g 1350 g 405 g 45 g 15% 225 g 1350 g 382,5 g 67,5 g 20% 225 g 1350 g 360 g 90 g 25% 225 g 1350 g 337,5 g 112,5 g ...