Phát triển bền vững bê tông cốt liệu xỉ thép khu vực miền Đông Nam bộ

Nghiên cứu "Phát triển bền vững bê tông cốt liệu xỉ thép khu vực miền Đông Nam bộ" báo cáo kết quả đạt được sử dụng xỉ thép hồ quan điện (EAF) để thay thế cốt liệu đá tự nhiên trong hỗn hợp bê tông xi măng xỉ lò điện hồ quang (CEAFS). Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phát triển bền vững bê tông cốt liệu xỉ thép khu vực miền Đông Nam bộ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG BÊ TÔNG CỐT LIỆU XỈ THÉP KHU VỰC MIỀN ĐÔNG NAM BỘ Trần Hữu Bằng1, Nguyễn Ngọc Huệ1, Võ Thanh Hùng1, Nguyễn Hải Linh1 1. Trường Đại học Thủ Dầu Một TÓM TẮT Phát triển bền vững là giảm tác động đến môi trường của một hay nhiều công trình xây dựng trong suốt thời gian tồn tại của nó. Trong công trình nghiên cứu này, tác giả báo cáo kết quả đạt được sử dụng xỉ thép hồ quan điện (EAF) để thay thế cốt liệu đá tự nhiên trong hỗn hợp bê tông xi măng xỉ lò điện hồ quang (CEAFS). CEAFS được chế tạo bằng cách trộn 50% đá tự nhiên với 50% xỉ EAF trong cốt liệu thô kết hợp phụ gia khoáng tro bay (FA) và silica fume (SF) thay thế một phần xi măng theo hàm lượng (FA: 0%, 20%, 30% và 40%; SF: 0%, 5% và 10%) theo khối lượng chất kết dính. Tuy nhiên, việc kết hợp cốt liệu xỉ EAF với (FA0% + SF10%; FA10% + SF0%; FA10% + SF10%; và FA20% + SF10%) trong hỗn hợp CEAFS đã cải thiện đáng kể đặc tính cơ học theo thời gian. Đề xuất vấn đề phát triển bền vững cốt liệu bê tông xỉ thép CEAFS trong tương lai khu vực Miền Đông Nam Bộ. Từ khóa: Bê tông xi măng xỉ lò điện hồ quang (CEAFS); Tro bay (FA); Silica fume (SF); Cường độ nén; Cường độ kéo khi uốn; Phát triển bền vững. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Thép là một trong những vật liệu xây dựng phổ biến nhất trên thế giới. Hợp kim này thường được sử dụng làm giá đỡ cho các khung kết cấu của tất cả các loại công trình, từ các tòa nhà chọc trời đến xây dựng đường cao tốc. Lý do chính tại sao thép được sử dụng phổ biến như vậy chỉ đơn giản là do sự kết hợp độc đáo của sức mạnh, độ bền, khả năng làm việc và chi phí. Tuy nhiên, trong khi là một trong những ngành công nghiệp lớn nhất thế giới, ngành sản xuất thép được biết đến là ngành có tác động tiêu cực đáng kể đến môi trường[11], [17]. Mặc dù thép có thể được sản xuất thông qua tái chế sắt vụn, các nhà nghiên cứu đã ước tính rằng khoảng hai tỷ tấn quặng sắt và một tỷ tấn than luyện kim được sử dụng trong ngành công nghiệp thép toàn cầu mỗi năm [21]. Dựa trên các báo cáo trước đây, khoảng 190÷290 triệu tấn xỉ thép được tạo ra hàng năm [20]. Phần lớn xỉ thép toàn cầu cuối cùng sẽ được xử lý, chỉ một phần nhỏ được tái chế [18], [13], [14], [10]. Với khả năng duy trì sự sống của Trái đất đang bị xói mòn từng ngày, nhu cầu cấp thiết là phải giảm lượng chất thải được tạo ra và bảo tồn các nguồn tài nguyên không thể tái tạo. Do đó, mục tiêu chính của đánh giá này là đánh giá tiềm năng tái chế xỉ thép của EAF, đặc biệt là đối với ngành sản xuất thép của Malaysia. Các phương án tái chế xỉ thép khả thi đã được đánh giá dựa trên các đặc tính kỹ thuật. Hơn nữa, phát triển bền vững đã được đề cao trong những năm qua, người ta thường biết rằng các quốc gia có trình độ phát triển con người cao hơn có xu hướng gặp phải các vấn đề môi trường nghiêm trọng [22]. 340 Nhìn chung, nghiên cứu của các tác giả sử dụng bê tông xi măng xỉ lò hồ quang (CEAFS) mô tả độ về độ bền, đặc biệt là sự tấn công của môi trường xâm thực cacbonat và sunphat của bê tông cốt liệu xỉ thép [9] Các nhà nghiên cứu ở Ý [2] đã thử nghiệm độ bền của CEAFS về khả năng đóng băng và rã đông, làm ướt và làm khô, cũng như tăng tốc độ lão hóa trong nước nóng. Họ đi đến kết luận rằng nó có thể so sánh với bê tông tiêu chuẩn. Tuy nhiên, khả năng chống xâm nhập của ion clorua CEAFS đã được cải thiện, với giảm hệ số khuếch tán và cải thiện độ bền trong cài đặt clorua. Chất lượng của xỉ rất có thể là yếu tố chính gây ra sự khác biệt trong kết quả nghiên cứu của các nhóm nghiên cứu khác nhau trên khắp thế giới. Tại Việt Nam, do tác động môi trường nghiêm trọng của xỉ thép và khối lượng lớn xỉ thép dư thừa đã hạn chế việc ứng dụng vật liệu này, ví dụ khu vực tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu ở miền Đông Nam Bộ nhận được khoảng 3.75 triệu tấn phôi hàng năm từ sản xuất thép, sản lượng xỉ thép hàng năm đã tăng gần gấp đôi lên 412.000÷562.000 tấn [19]. Tỷ lệ mặt đường bê tông đầm lăn của hỗn hợp (RCCP) để tạo RCCP nhóm tác giả đã triển khai ba tổ hợp cốt liệu thô khác nhau: 100% đá dăm (nhóm A), 50% đá dăm và 50% xỉ EAF (nhóm B) và 100% EAF xỉ (nhóm C). Tro bay (Loại F) được sử dụng như một chất thay thế ba phần trăm cho xi măng trong mỗi loại cốt liệu (tức là 0%, 20% và 40%) [12]. Xỉ thép được xem là chất thải rắn thuần túy và nó phải được xử lý như một dạng chất thải rắn theo Nghị định số 59/2007/NĐ-CP ngày 9/4/2007 của Thủ tướng Chính phủ. Điều này đã làm dấy lên lo ngại của các cấp chính quyền vì một lượng lớn xỉ thép đang tăng lên hàng năm, có thể gây ra mối đe dọa môi trường bao gồm việc chiếm diện tích đất và tốn chi phí cho việc chôn lấp xỉ thép. Nghiên cứu này là báo cáo kết quả CEAFS với các mục tiêu cụ thể: Các đặc tính cơ học CEAFS sẽ được tiến hành thí nghiêm bao gồm cường độ nén và cường độ kéo khi uốn. Các mẫu được đánh giá về cường độ nén và uốn ở 3, 7, 28 và 56 ngày tuổi. Cuối cùng, các phát hiện của nghiên cứu nhằm làm rõ cách CEAFS có thể chế tạo thành công từ chất thải xỉ EAF của ngành công nghiệp. Kết quả của nghiên cứu này sẽ giúp tận dụng nguồn vật liệu xỉ thải EAF một cách hiệu quả, cũng như hỗ trợ sản xuất CESFS, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường theo hướng phát triển bền vững. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Kế hoạch triển khai thực nghiệm được tác giả tiến hành tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM – Phòng thí nghiệm Vật liệu Xây dựng LAS-XD 238 [5]. 2.1. Xi măng (PCB 40), Tro bay (FA) and Silica Fume (SF) Các đặc tính vật lý và thành phần hóa học của PCB 40 được sử dụng trong nghiên cứu này, được sản xuất tại Việt Nam, theo tiêu chuẩn ASTM C150/C150M, trọng lượng riêng của PCB 40 là 3,14 g/cm3. SF được cung cấp bởi một công ty thương mại địa phương (Hình 1), và thành phần hóa học được báo cáo trong Bảng 1, theo tiêu ch ...