Luận án Nghiên cứu sử dụng xỉ thép khu vực Bà Rịa – Vũng Tàu trong xây dựng đường ô tô - Mai Hồng Hà

ch thống kê Hàm lượng bụi bùn sét của xỉ thép:  P-value = 0,284>0,05 chuỗi kết quả tuân theo luật phân bố chuẩn.  Giá trị trung bình 0,953 %  Độ lệch chuẩn 0,443%, hệ số biến sai Cv=46,48%  Giá trị min 0,37%; Giá trị max 1,58%  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 0,64% đến 1,27%  Giá trị đặc trưng với dấu “+” có được Xdt=Xtb + K.S = 1,68%. 2.3.1.9. Hàm lượng hạt thoi dẹt Kết quả phân tích thống kê Hàm lượng hạt thoi dẹt của xỉ thép:  P-value = 0,93>0,05 chuỗi kết quả tuân theo luật phân bố chuẩn.  Giá trị trung bình 1,00 % 56  Độ lệch chuẩn 0,45%, hệ số biến sai Cv=44,72%  Giá trị min 0,27%; Giá trị max 1,79%  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 0,68% đến 1,33%  Giá trị đặc trưng với dấu “+” có được Xdt=Xtb + K.S = 1,74%. 2.3.1.10. Khối lượng thể tích khô lớn nhất khi đầm nén: Kết quả phân tích thống kê Khối lượng thể tích khô lớn nhất khi đầm nén của xỉ thép:  P-value = 0,354>0,05 chuỗi kết quả tuân theo luật phân bố chuẩn.  Giá trị trung bình 2,458 g/cm3  Độ lệch chuẩn 0,038 g/cm3, hệ số biến sai Cv=1,54%  Giá trị min 2,38 g/cm3; Giá trị max 2,50 g/cm3  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 2,43 g/cm3 đến 2,48g/cm3  Khi khối lượng thể tích khô dùng để phân tích các đặc trưng thể tích của hỗn hợp, xác định độ đầm chặt, độ rỗng thì dùng giá trị trung bình hoặc khoảng giá trị 95%CI  Khi tính khối lượng vận chuyển xỉ thép thì dùng giá trị đặc trưng với dấu “+” có được Xdt=Xtb + K.S = 2,52 g/cm3. 2.3.1.11. Độ ẩm tối ưu Kết quả phân tích thống kê Độ ẩm tối ưu của xỉ thép:  P-value = 0,061>0,05 chuỗi kết quả tuân theo luật phân bố chuẩn.  Giá trị trung bình 3,474 %  Độ lệch chuẩn 0,204%, hệ số biến sai Cv=5.87%  Giá trị min 2,98%; Giá trị max 3,67%  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 3,33% đến 3,62%  Giá trị đặc trưng với dấu “+” có được Xdt=Xtb + K.S = 3,81%. 2.3.1.12. Giá trị CBR Kết quả phân tích thống kê Giá trị CBR của xỉ thép:  P-value = 0,065>0,05 chuỗi kết quả tuân theo luật phân bố chuẩn. 57  Giá trị trung bình 96,96 %  Độ lệch chuẩn 10,824%, hệ số biến sai Cv=11,16%  Giá trị min 85,92%; Giá trị max 117,98%  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 89,23% đến 104,70%  Giá trị đặc trưng với dấu “-” có được Xdt=Xtb - K.S = 79,15%. 2.3.1.13. Giá trị mô đun đàn hồi Kết quả phân tích thống kê Giá trị mô đun đàn hồi của xỉ thép:  P-value = 0,055>0,05 chuỗi kết quả tuân theo luật phân bố chuẩn.  Giá trị trung bình 248,2MPa  Độ lệch chuẩn 30,24MPa, hệ số biến sai Cv=12,18%  Giá trị min 225,9 MPa; Giá trị max 318,8MPa  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 226,57MPa đến 269,83MPa  Giá trị đặc trưng với dấu “-” có được Xdt=Xtb - K.S = 198,46MPa. 2.3.1.14. Hàm lượng ô xit magie Kết quả phân tích thống kê Hàm lượng ô xit magie trong xỉ thép:  Giá trị trung bình 6,692%  Độ lệch chuẩn 2,76%  Giá trị min 4,70%; Giá trị max 12,36%  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 4,72% đến 8,67% 2.3.1.15. Hàm lượng ô xit canxi Kết quả phân tích thống kê Hàm lượng ô xit canxi trong xỉ thép:  Giá trị trung bình 25,21%  Độ lệch chuẩn 2,152%  Giá trị min 21,66%; Giá trị max 28,30%  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 23,67% đến 26,75% 2.3.1.16. Hàm lượng ô xit sắt Kết quả phân tích thống kê Hàm lượng ô xit sắt trong xỉ thép: 58  Giá trị trung bình 35,46%  Độ lệch chuẩn 1,30%  Giá trị min 34,02%; Giá trị max 38,80%  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 34,53% đến 36,39% 2.3.1.17. Hàm lượng ô xit nhôm Kết quả phân tích thống kê Hàm lượng ô xit nhôm trong xỉ thép:  Giá trị trung bình 7,56%  Độ lệch chuẩn 0,80%  Giá trị min 6,26%; Giá trị max 8,75%  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 6,99% đến 8,13% 2.3.1.18. Hàm lượng sunphat sunphit Kết quả phân tích thống kê Hàm lượng ô xit sunphat sunphit trong xỉ thép:  Giá trị trung bình 0,104%  Độ lệch chuẩn 0,017%  Giá trị min 0,088%; Giá trị max 0.125%  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 0,083% đến 0,126% 2.3.1.19. Hàm lượng oxit silic Kết quả phân tích thống kê Hàm lượng oxit silic trong xỉ thép:  Giá trị trung bình 16,416%  Độ lệch chuẩn 1,824%  Giá trị min 13,32%; Giá trị max 18,86%  Khoảng tin cậy 95% so với giá trị trung bình (95% CI) từ 15,11% đến 17,72% Nhận xét kết quả thiết kế thí nghiệm  Thiết kế thực nghiệm rõ ràng, chi tiết đảm bảo đánh giá thống kê. Kết quả thí nghiệm được đánh giá đảm bảo độ chụm, không có giá trị ngoại lai;  Xỉ thép từ các nhà máy luyện thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu sau khi tái chế có các đặc điểm được tổng hợp theo bảng sau: 59 Bảng 2.8 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn 1 Khối lượng riêng g/cm3 3,552 0,0913 2 Khối lượng thể tích ở trạng thái khô g/cm3 3,285 0,0771 3 Khối lượng thể tích ở trạng bão hòa g/cm3 3,361 0,0771 4 Độ hút nước % 2,275 0,3561 5 Khối lượng thể tích xốp Kg/m3 1858,3 56,4 6 Độ rỗng giữa các hạt % 48,28 2,42 7 Hàm lượng bụi, bùn, sét % 0,953 0,443 8 Độ hao mòn khi va đập Los Angele % 21,36 0,971 9 Hàm lượng thoi dẹt % 1,00 0,45 10 KLTT khô khi ĐNTC g/cm3 2,458 0,038 11 Độ ẩm tối ưu khi ĐNTC % 3,474 0,204 12 Độ trương nở thể tích % 0 - 13 Sức chịu tải CBR trong phòng % 96,96 10,824 14 Mô đun đàn hồi của vật liệu MPa 248,2 30,24 Bảng 2.9 Tổng hợp thành phần hóa học của xỉ thép TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn 1 Hàm lượng Silic Ôxít (SiO2) % 16,416 1,824 2 Hàm lượng Nhôm Ôxít (Al2O3) % 7,56 0,80 3 Hàm lượng Sắt III Ôxít (Fe2O3) % 35,46 1,30 4 Hàm lượng Can xi Ôxít (CaO) % 25,21 2,152 5 Hàm lượng Magie Ôxít (MgO) % 6,692 2,76 6 Hàm lượng sunphat, sunphit % 0,104 0,017 So sánh, đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép với cấp phối đá dăm làm móng đường Từ các kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép, ta nhận thấy giữa xỉ thép và cấp phối đá dăm có sự tương đồng. Tham chiếu theo tiêu chuẩn “Lớp móng cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ô tô – vật liệu, thi công và nghiệm thu” TCVN 8859- 2011 [6], yêu cầu về chỉ tiêu cơ lý theo bảng tổng hợp sau: 60 Bảng 2.10 So sánh các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép và cấp phối đá dăm theo TCVN8859-2011 TT Chỉ tiêu kỹ thuật CPĐD Xỉ thép Nhận xét Loại I Loại II 1 Độ hao mòn của cốt liệu (LA), % <35 <40 21,36 Đạt yêu cầu CPĐD loại I 2 Chỉ số CBR ở độ chặt K98, ngâm nước 96 giờ, % >100 - 96,96 Đạt yêu cầu CPĐD loại II 3 Giới hạn chảy (WL), % <25 <35 4 Chỉ số dẻo (Ip), % <6 <6 5 Chỉ số PP = Chỉ số dẻo Ip x % lượng lọt qua sàng 0,075 mm <45 <60 6 Hàm lượng hạt thoi dẹt, % <18 <20 1,00 Đạt yêu cầu CPĐD loại I So sánh các chỉ tiêu của xỉ thép với cấp phối đá dăm tại khu vực Đông Nam Bộ được tổng hợp theo bảng sau: Bảng 2.11 Tổng hợp so sánh các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép với CPĐD [23] TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Xỉ thép CPĐD Ghi chú 1 Khối lượng riêng g/cm3 3,552 2,79 Mỏ đá Hóa An 2 Khối lượng thể tích ở trạng thái khô g/cm3 3,285 - 3 Khối lượng thể tích ở trạng bão hòa g/cm3 3,361 - 4 Độ hút nước % 2,275 0,25 Mỏ đá Hóa An 5 Khối lượng thể tích xốp Kg/m3 1858 1462 Mỏ đá Hóa An 6 Độ rỗng giữa các hạt % 46,86 48,00 Mỏ đá Hóa An 7 Hàm lượng bụi, bùn, sét % 0,953 0,50 Mỏ đá Hóa An 8 Độ hao mòn của cốt liệu (LA), % % 21,36 <35 CPĐD loại 1 9 Hàm lượng thoi dẹt % 1,00 <18 CPĐD loại 1 10 KLTT khô khi ĐNTC g/cm3 2,458 2,300 Mỏ đá Hóa An 11 Độ ẩm tối ưu khi ĐNTC % 3,474 5,20 Mỏ đá Hóa An 61 TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Xỉ thép CPĐD Ghi chú 12 Độ trương nở thể tích % 0 - 13 Sức chịu tải CBR trong phòng % 96,96 >100 CPĐD loại I 14 Mô đun đàn hồi của vật liệu MPa 248,2 200-300 22TCN 211- 06 Từ số liệu so sánh giữa xỉ thép với cấp phối đá dăm như ở Bảng 2.10 và Bảng 2.11, chúng ta dễ nhận thấy:  Xỉ thép có khối lượng nặng hơn rất nhiều so với đá khu vực Đông Nam Bộ như khối lượng riêng của xỉ thép (3.552 g/cm3) so với CPĐD (2.79 g/cm3), khối lượng thể tích xốp của xỉ thép (1858 kg/m3) so với CPĐD (1462 kg/m3);  Độ hút nước của xỉ thép lớn hơn so với đá;  Theo TCVN 8859-2011, thì hầu hết các chỉ tiêu của xỉ thép đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm loại I, riêng chỉ số CBR không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm loại I. Nhận xét, đánh giá thành phần hóa học của xỉ thép Tính chất của xỉ thép phần lớn quyết định bởi tỷ số M0 là tỷ số giữa tổng luợng CaO và MgO so với tổng lượng SiO2 và Al2O3 có trong xỉ [24, 25]: 33.1 56.7416.16 692.621.25 322      OAlSiO MgOCaOMo Mo >1 : xỉ có tính kiềm, xỉ loại kiềm nếu được sử dụng như một loại vật liệu hạt làm cốt liệu thì thường phải gia cố bằng chất liên kết vô cơ như vôi hoặc xi măng. Nhận xét, đánh giá về ảnh hưởng đến môi trường của xỉ thép Qua tổng hợp, phân tích các kết quả nghiên cứu như đã đề cập ở chương tổng quan cũng như ở các mục trên của chương này, có thể nhận định sự ảnh hưởng của xỉ thép đến với môi trường khi sử dụng làm vật liệu xây dựng công trình giao thông như sau:  Theo nghiên cứu [67] khẳng định: Xỉ thép không chứa thành phần có thể ảnh hưởng đến môi trường một cách có hại;  Theo quyết định số 430/QĐ-BXD ngày 16/5/2017 của Bộ Xây dựng, khẳng định: Hàm lượng các hạt nhân phóng xạ có trong xỉ thép nhỏ hơn giới hạn cho phép; 62  Với xỉ thép tái chế từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, qua kết quả thí nghiệm, phân tích thể hiện trong Bảng 1.17, cho thấy hàm lượng các chất nguy hại đến môi trường đều không phát hiện hoặc nằm trong giới hạn cho phép. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Từ tổng hợp các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước, tham chiếu các tiêu chuẩn, quy định liên quan như phân tích ở trên, có thể kết luận như sau: (1) Các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép tái chế từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu tương đồng với cấp phối đá dăm khu vực Đông Nam Bộ, là loại vật liệu sử dụng phổ biến làm móng đường. Theo TCVN 8859-2011, thì hầu hết các chỉ tiêu của xỉ thép tương đương yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm loại I, riêng chỉ tiêu CBR không đạt yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm loại I; (2) Do đặc tính của xỉ thải và công nghệ tái chế từ xỉ ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu hiện tại, cấp phối xỉ thép thiếu hàm lượng hạt nhỏ (<0.425mm) nên khó đạt độ chặt khi lu lèn do thiếu thành phần hạt nhỏ để chèn lấp lỗ rỗng; (3) Đây là loại xỉ thép có tính kiềm, có hoạt tính, nên cần có những nghiên cứu dùng giải pháp xỉ thép gia cố với xi măng hoặc vôi làm lớp móng đường; (4) Qua những phân tích như trên, ta có thể sử dụng xỉ thép từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu để thay thế cấp phối đá dăm làm lớp móng dưới trong kết cấu áo đường ô tô. 63 CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT XỈ THÉP GIA CỐ XI MĂNG LÀM MÓNG ĐƯỜNG Ô TÔ Trong các chương 1 và chương 2 đã chứng minh được xỉ thép tái chế từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu, có thể sử dụng làm vật liệu trong xây dựng mặt đường ô tô. Qua kết quả khảo sát, số liệu thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép ở chương 2, ta thấy rằng xỉ thép có đặc điểm tương đồng với cấp phối đá dăm ở khu vực Đông Nam bộ. Theo TCVN 8859-2011, thì hầu hết các chỉ tiêu của xỉ thép tương đương yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm loại I, riêng chỉ tiêu CBR không đạt yêu cầu kỹ thuật của cấp phối đá dăm loại I, mô đun đàn hồi của vật liệu khoảng 248 Mpa. Nên cấp phối xỉ thép không gia cố chỉ nên làm vật liệu cho lớp móng dưới. Ngoài ra, do đặc tính của xỉ thép và công nghệ tái chế xỉ thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu hiện nay, sản phẩm xỉ thép có cấp phối thiếu hàm lượng hạt nhỏ (<0.425mm) nên khó đạt độ chặt khi lu lèn, đều này có thể ảnh hưởng làm giảm khả năng chịu tải của kết cấu. Qua kết quả phân tích thành phần hóa học của xỉ thép thì thấy rằng xỉ thép khu vực này là loại xỉ thép có tính kiềm, có hoạt tính cao (tức có thể tác dụng hóa học với chất kết dính vô cơ ở nhiệt độ bình thường), nên khi dùng giải pháp xỉ thép gia cố với xi măng hoặc vôi có thể làm tăng khả năng chịu tải của kết cấu. Với những nhận định như trình bày, NCS đã tiến hành nghiên cứu các giải pháp gia cố, phối trộn xỉ thép với cát mịn hoặc đá mi gia cố xi măng để cải thiện cấp phối của xỉ thép và phát huy tính kiềm trong xỉ thép, nhằm mở rộng phạm vi sử dụng xỉ thép cho các lớp móng trên cho các loại mặt đường ô tô. NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC SỬ DỤNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG Khái niệm chung về gia cố vật liệu Quá trình tác động vật lý và cơ học nghiền nhỏ cốt liệu, trộn và đầm nén để tạo khả năng tiếp xúc chặt chẽ giữa các hạt đất, đá cũng như các chất trộn thêm vào. Kết quả của quá trình này là làm tăng thêm một cách đáng kể cường độ kháng nén, kháng uốn và chỉ tiêu CBR, những đặc trưng cơ bản có lợi trong thi công xây dựng đường. 64 Các chất liên kết vô cơ điển hình như Xi măng, HRB, thạch cao, vôikhi đưa vào trộn gia cố với cấp phối vật liệu sẽ xảy ra những tương tác về hóa lý và hóa học giữa chúng, kết quả làm thay đổi về chất một cách cơ bản. Tính chất cơ lý và độ chặt của nó được cải thiện, làm tăng khả năng ổn định với nước và hạn chế những tác động có hại trong môi trường. Hỗn hợp vật liệu sau khi gia cố tạo ra một loại vật liệu mới thường có khả năng chịu ứng suất nén, kéo và uốn khá lớn. Khi các phương tiện tham gia giao thông qua lại trên đường sẽ không tạo nên những biến dạng rõ rệt, đồng thời có tính dính kết và cường độ cao ở trạng thái khô cũng như khi bão hòa nước. Khả năng ổn định vật liệu được gia cố trong xây dựng đường sẽ cao hơn, không bị tan rã trong nước và tính trương nở ít, độ hút ẩm nhỏ hơn đáng kể khi chưa gia cố. Sự hình thành cường độ của các lớp vật liệu gia cố xi măng Đối với bê tông xi măng hay vữa xi măng thì cường độ được hình thành chủ yếu nhờ sự biến cứng của các sản phẩm do sự thủy hóa của xi măng (tạo ra bộ khung đá xi măng liên kết cứng các hạt). Trong khi đó đối với phần lớn hỗn hợp vật liệu hạt gia cố xi măng thì sự thủy hóa của xi măng lại xảy ra tại lỗ rỗng của hỗn hợp, trong một môi trường hoạt tính có các cốt liệu mịn phân tán và có thành phần khoáng hóa khác nhau; điều này dẫn đến sự tồn tại tương tác giữa các sản phẩn thủy hóa của xi măng (như CaO.SiO2.nH2O hoặc Ca(OH)2) với các thành phần cốt liệu mịn có trong hỗn hợp [25]. Vì tỷ diện của xi măng và thành phần cốt liệu mịn đều rất lớn nên quá trình tương tác hóa lý (trao đổi ion) và hóa học diễn ra mạnh. Điều này dẫn đến việc hấp phụ các ion Ca++ của xi măng làm giảm bề dày lớp khuếch tán và các hạt cốt liệu mịn được liên kết chặt lại với nhau làm tăng cường độ của hỗn hợp; nhưng mặt khác bản thân các sản phẩm thủy hóa của xi măng bị mất vôi khiến cho cường độ liên kết của bản thân xi măng giảm xuống, quá trình biến cứng chậm lại (chú ý quá trình biến cứng bình thường của xi măng chỉ xảy ra trong điều kiện dung dịch được bão hòa canxi), cấu trúc kết tinh kém vững chắc hơn so với vữa xi măng hoặc bê tông xi măng. Có thể tổng kết được sự hình thành cường độ hỗn hợp gia cố xi măng gồm hai quá trình: Trong giai đoạn đầu xi măng trộn trong đất được thủy hóa nhờ nước trong lỗ rỗng sẽ tạo các sản phẩm thủy hóa, các sản phẩm này biến cứng tạo cường độ cho hỗn hợp. Trong giai đoạn tiếp theo sẽ xảy ra sự tương tác hóa lý và hóa học của cốt liệu mịn trong hỗn hợp với các sản phẩm thủy hóa của xi măng. 65 Kết quả của hai qua trình trên tạo ra cấu trúc kết tinh có cường độ cao cho hỗn hợp gia cố xi măng. Cường độ này không chỉ phụ thuộc vào mác xi măng, tỷ lệ, loại xi măng mà còn phụ thuộc vào các tính chất như độ phân tán, thành phần hạt, thành phần khoáng hóa, hàm lượng các muối hòa tan, hàm lượng mùn hữu cơ và độ pH trong hỗn hợp vật liệu gia cố [26]. Cơ sở lý thuyết tính toán thành phần phối hợp giữa các loại vật liệu. Xác định tỷ lệ phối hợp giữa các loại vật liệu theo lý thuyết cấp phối lý tưởng Fuller. Cấp phối cốt liệu được định nghĩa là mối quan hệ giữa kích cỡ sàng tiêu chuẩn Xi và tổng lượng lọt qua sàng này Yi. Mối quan hệ này có thể được tính toán theo công thức hay dùng biểu đồ để minh họa rõ ràng hơn. Tối ưu hóa cấp phối cốt liệu có nghĩa là dùng đường cong cấp phối lý tưởng thì cho một hỗn hợp cốt liệu có độ đặc tốt. Đường cong Fuller được sử dụng phổ biến, được tính toán bằng công thức toán học như sau: 𝑌𝑇௜ = 100. ቀ ௑೔ ௑೘ೌೣ ቁ ଴.ହ (3.1) Trong đó: YTi là lượng lọt sàng qua cỡ sàng Xi (Xi nhận giá trị từ Xmax đến cỡ sàng 0,075mm); Xi là cỡ sàng bất kỳ có đơn vị là mm; Xmax: kích cỡ lớn nhất cốt liệu Cấp phối phối trộn được coi là tốt nhất khi:   2)( YToYTiH (3.2) là nhỏ nhất Trong đó : 0YT : lượng lọt sàng của cấp phối lý tưởng ứng với một mắt sàng nào đó VẬT LIỆU DÙNG TRONG CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ Xỉ thép: Xỉ thép có nguồn gốc từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu, được Công ty Vật Liệu Xanh thu gom và thực hiện tái chế, có các chỉ tiêu cơ lý như đã thể hiện ở Bảng 2.8 66 Xi măng: Xi măng dùng trong thí nghiệm là xi măng Hà Tiên PCB40, được tiến hành phân tích các chỉ tiêu cơ lý có kết quả tổng hợp như bảng sau: Bảng 3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng PCB40 Chỉ tiêu thí nghiệm Phương pháp thí nghiệm Kết quả thí nghiệm Cường độ chịu nén 28 ngày (Mpa) TCVN 6016:2011 42.5 Khối lượng riêng (g/cm3) TCVN 4030:2003 3,09 Độ mịn Blaine (cm2/g) TCVN 4030:2003 3900 Lượng nước tiêu chuẩn (%) TCVN 6017:2015 32.5 Thời gian đông kết (phút) TCVN 6017:2015 + Bắt đầu 105 + Kết thúc 215 Nước: Nước dùng trong thí nghiệm là nguồn nước máy sinh hoạt hằng ngày, đạt yêu cầu của tiêu chuẩn nước cho bê tông và vữa xây dựng TCXDVN 302-2004 [7] Cát hạt mịn: Cát mịn được sử dụng trong phạm vi nghiên cức của đề tài là loại cát tự nhiên sông Đồng Nai có các chỉ tiêu cơ lý và hoá học của cát được thể hiện ở Bảng 3.2 và Bảng 3.3. Bảng 3.2 Chỉ tiêu cơ lý và hoá học của cát mịn dùng để phối trộn với xỉ thép Thứ tự Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Phương pháp thí nghiệm Kết quả 1 Khối lượng riêng g/cm3 TCVN 7572-4 : 2006 2,67 2 Khối lượng thể tích g/cm3 TCVN 7572-4 : 2006 2,5 3 Độ xốp tự nhiên % 46,20 4 Khối lượng thể tích xốp g/cm3 TCVN 7572-6 : 2006 1345 5 Độ hút nước % TCVN 7572-4 : 2006 2,58 6 Tạp chất hữu cơ so với mầu chuẩn so màu TCVN 7572-9 : 2006 Ngang màu chuẩn 7 Hàm lượng bùn sét % TCVN 7572-8 : 2006 2,08 8 Hàm lượng silic hoà tan, Sc mmol/l TCVN 7572-19 : 2006 62,86 67 Thứ tự Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Phương pháp thí nghiệm Kết quả 9 Hàm lượng ion Cl- % TCVN 7572-12 : 2006 0,007 10 Hàm lượng SO3 % TCVN 7572-16 : 2006 0,012 11 Hàm lượng mica % TCVN 7572-20 : 2006 0,01 Bảng 3.3: Thành phần hạt của cát mịn Kích thước mắt sàng (mm) Lượng lọt sàng (%) 4,75 100,00 2,36 99,00 0,425 61,24 0,075 4,91 <0,075 0,00 Đá mi: Đá mi là sản phẩm đá xây dựng phụ được tạo ra trong quá trình chế biến các sản phẩm đá 1×1, đá 1×2 hay đá 2×3, đá 4×6. Hiện nay, đá mi chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn sử dụng, nhưng thực tế đã được sử dụng nhiều trong xây dựng công trình ở các tỉnh thành phía Nam. Đá mi còn có một tên gọi thương mại khác là là đá 0x5. Đá mi có thành phần hạt từ 0 đến 5mm, đá mi có kích cở hạt mà trong xỉ thép thiếu nên khi phối trộn theo một tỷ lệ hợp lý sẽ làm cho cấp phối xỉ thép tốt hơn, phần rỗng do xỉ tạo ra được đá mi chèn chặt dẫn đến độ chặt tăng khi lu lèn, năng cao khả năng chịu tải của kết cấu áo đường. Các chỉ tiêu cơ lý của đá mi được thể hiện ở Bảng 3.4 và Bảng 3.5: Bảng 3.4 Chỉ tiêu cơ lý của đá mi dùng để phối trộn với xỉ thép Thứ tự Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị tính Phương pháp thí nghiệm Kết quả 1 Khối lượng riêng g/cm3 TCVN 7572-4 : 2006 2,782 2 Khối lượng thể tích g/cm3 TCVN 7572-4 : 2006 2,624 3 Độ xốp tự nhiên % 41,01 4 Khối lượng thể tích xốp g/cm3 TCVN 7572-6 : 2006 1,548 5 Độ hút nước % TCVN 7572-4 : 2006 0,56 68 6 Tạp chất hữu cơ so với mầu chuẩn so màu TCVN 7572-9 : 2006 ngang màu chuẩn 7 Hàm lượng bùn sét % TCVN 7572-8 : 2006 0,74 8 Cường độ đá gốc (nén khô) MPa TCVN 7572-10:2006 209,1 9 Cường độ đá gốc (nén bão hòa) MPa TCVN 7572-10:2006 193,6 10 Độ mài mòn LA % TCVN 7572-12:2006 14,1 Bảng 3.5 Thành phần hạt của đá mi Kích thước mắt sàng (mm) Lượng lọt sàng (%) 9,50 100,00 4,75 95,43 2,36 72,39 0,425 25,05 0,075 5,38 <0,075 0,00 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰA CHỌN TỶ LỆ PHỐI TRỘN ĐỂ CẢI THIỆN ĐƯỜNG CẤP PHỐI HẠT CỦA XỈ THÉP: Như đã phân tích ở trên, do đặc tính của xỉ thải và công nghệ tái chế từ xỉ ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu, cấp phối xỉ thép thiếu hàm lượng hạt nhỏ (<0,425mm) nên khó đạt độ chặt khi lu lèn, cơ chế hình thành cường độ theo nguyên lý cấp phối kém. Vì vậy trong đề tài đã nghiên cứu các giải pháp dùng thêm các vật liệu khác là cát hạt mịn hoặc đá mi để phối trộn nhằm cải tạo cấp phối của xỉ thép. Lý thuyết về phối hợp các loại vật liệu khác nhau theo lý thuyết thông thường và bằng trợ giúp của máy tính, hỗn hợp các cốt liệu phối trộn được thực hiện như sau: Từ số liệu tính toán trên, tiến hành phân tích thành phần hạt của hỗn hợp vật liệu ứng với các tỷ lệ xỉ thép là khác nhau. Cấp phối nào gần với đường cong lý tưởng của Fuller nhất sẽ được lựa chọn làm cơ sở cho các bước nghiên cứu tiếp theo. Lựa chọn tỷ lệ phối hợp giữa xỉ thép và cát mịn 69 Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn thành phần hạt phối hợp giữa xỉ thép và cát mịn ở các tỷ lệ khác nhau Ghi chú: CP60-40 nghĩa là hỗn hợp sử dụng 60% xỉ thép (theo khối lượng) và 40% là cát mịn. So sánh thành phần hạt hỗn hợp có tỷ lệ xỉ thép/ cát mịn với cấp phối lý tưởng Fuller, kết quả   2)( YToYTiH như sau: Bảng 3.6 Bảng phân tích thành phần hạt phối hợp giữa xỉ thép và cát mịn Cỡ hạt, mm) Lượng lọt sàng (%) Lượng lọt sàng (%) của hỗn hợp có tỷ lệ phối hợp giữa xỉ thép/cát mịn là: Xỉ thép Cát mịn CP 50-50 CP 60-40 CP 70-30 CP 80-20 CP 90-10 Cấp phối lý tưởng Fuller 25 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 19 89,10 100,0 94,55 93,46 92,37 91,28 90,19 100,0 9,5 60,44 100,0 80,22 76,26 72,31 68,35 64,39 70,71 4,75 37,07 100,0 68,54 62,24 55,95 49,66 43,36 50,00 2,36 21,38 99,00 60,19 52,43 44,66 36,90 29,14 35,24 0,425 6,66 61,24 33,95 28,49 23,03 17,57 12,11 14,96 0,075 1,97 4,91 3,44 3,15 2,85 2,56 2,26 6,28 Hỗn hợp cốt liệu có tỷ lệ phối hợp giữa xỉ thép/cát mịn    M i ii YYTH 1 2)( CP 50/50 CP 60/40 CP 70/30 CP 80/20 CP 90/10 0,381 0,267 0,162 0,103 0,155 Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 100 1000 10000 100000Cỡ hạt (m) Ph ần tr ăm lư ợn g lọ t s àn g (% ) CP60-40 CP70-30 CP80-20 CP50-50 CP90-10 Cấp phối lý tưởng Fuller 70 Từ số liệu trên cho thấy khi phối hợp giữa xỉ thép/cát mịn theo tỷ lệ 80%/20% cho hỗn hợp vật liệu gần với đường cong lý tưởng nhất Lựa chọn tỷ lệ phối hợp giữa xỉ thép và đá mi: Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn thành phần hạt phối hợp giữa xỉ thép và đá mi ở các tỷ lệ khác nhau Ghi chú: CP90-10 nghĩa là hỗn hợp sử dụng 90% xỉ thép (theo khối lượng) và 10% là đá mi. So sánh thành phần hạt hỗn hợp có tỷ lệ xỉ thép/đá mi với cấp phối lý tưởng Fuller, kết quả   2)( YToYTiH như sau: Bảng 3.7 Bảng phân tích thành phần hạt phối hợp giữa xỉ thép và đá mi Cỡ hạt, mm) Lượng lọt sàng (%) Lượng lọt sàng (%) của hỗn hợp có tỷ lệ phối hợp giữa xỉ thép/đá mi là: Xỉ thép Đá mi CP 50-50 CP 60-40 CP 70-30 CP 80-20 CP 90-10 Cấp phối lý tưởng Fuller 25 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 19 89,10 100,0 94,55 93,46 92,37 91,28 90,19 100,0 9,5 60,44 100,0 80,22 76,26 72,31 68,35 64,39 70,71 4,75 37,07 95,43 66,25 60,41 54,58 48,74 42,91 50,00 2,36 21,38 72,39 46,88 41,78 36,68 31,58 26,48 35,24 0,425 6,66 25,05 15,85 14,01 12,17 10,33 8,50 14,96 0,075 1,97 5,38 3,67 3,33 2,99 2,65 2,31 6,28 Biểu đồ thành phần hạt hỗn hợp 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 100 1000 10000 100000Cỡ hạt (m) Ph ần tr ăm lư ợn g lọ t s àn g (% ) CP60-40 CP70-30 CP80-20 CP50-50 CP90-10 Cấp phối lý tưởng Fuller 71 Hỗn hợp cốt liệu có tỷ lệ phối hợp giữa xỉ thép/đá mi    M i ii YYTH 1 2)( CP 50/50 CP 60/40 CP 70/30 CP 80/20 CP 90/10 0,230 0,153 0,101 0,115 0,179 Từ số liệu trên cho thấy khi phối hợp giữa xỉ thép/ đá mi theo tỷ lệ 70%/30% cho hỗn hợp vật liệu gần với đường cong lý tưởng nhất THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG CÁC GIẢI PHÁP XỈ THÉP GIA CỐ XI MĂNG, XỈ THÉP PHỐI TRỘN CÁT MỊN HOẶC ĐÁ M