Đề tài nghiên cứu sử dụng xỉ thép đền làm nền đường và xử lý sâu nền đất yếu vì sự phát triển xanh

CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN AA

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP ĐỂ LÀM NỀN ĐƯỜNG VÀ
XỬ LÝ SÂU NỀN ĐẤT YẾU VÌ SỰ PHÁT TRIỂN XANH

Hà Nội, 01.2013


BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
"Nghiên cứu sử dụng xỉ thép làm nền đường giao thông và xử lý sâu
nền đất yếu vì sự phát triển xanh"

Chủ nhiệm Đề tài:
GS. TSKH. Nguyễn Trường Tiến
Các cán bộ tham gia Đề tài:
GS. TS. Lê Đức Thắng
KSCC Trần Văn Việt
TS Nguyễn Ngọc Phúc
Thạc s

ĩ Lê Thu H
ạnh

Thạc si V

ũ Duy Phan

Kỹ sư Bùi Bảo Trung
Kỹ sư Hoàng Thu Hà
Kỹ sư Phan Thanh Tiền

Tham gia đóng góp cho Đề tài:
•

Hội viên Hội Cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình Việt Nam

•

Một số chuyên gia quốc tế và bạn đồng nghiệp Việt Nam

ử ụng kết quả nghiên cứu của đề
Cơ quan s d
tài

Công ty TNHH V

ật liệu xanh

Công ty CP tư v
Tổng giám

Giám đốc

Trương Hoàng Nguy

ủ trì đề tài
Cơ quan ch

ễn

ấn AA

đốc

Lê Thu Nga


MỤC LỤC
1.
2.

Mở đầu.

7

Các nghiên cứu về xỉ thép

8
8

2.1. Kết quả thí nghiệm
2.1.1. Chỉ tiêu cơ lý.

8

2.1.2. Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu hóa học

9

2.1.3. Kết quả phân tích thành phần khoáng

9

2.1.4. Kết luận và kiến nghị

10

2.1.4.1. Kết luận

10

2.1.4.2. Kiến nghị

10

2.2. Đặc tính kỹ thuật của sản phẩm đá nhân tạo ECOSLAG

10

2.2.1. Đánh giá chất lượng xỉ thép nguyên liệu đầu vào.

10

2.2.2. Thí nghiệm và kết quả thí nghiệm.

10

2.2.2.1. Lấy mẫu vật liệu:

10

2.2.2.2. Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu

11

2.2.2.3. Đánh giá kết quả
ểm của Ecoslag:
2.2.3.
Các ưu đi

14

2.2.4. Giải pháp kỹ thuật ổn định cấu trúc ECOSLAG

17

2.2.4.1. Ổn định thể tích, cấu trúc của xỉ thép
định cấu trúc, ể tích của Ecoslag:
2.2.4.2. Ổn
th

17

14

2.3. Phân tích về ứng dụng xỉ thép trong giao thông
3.

Các kinh nghiệm sử dụng xỉ thép của thế giới

4.

Các kết quả nghiên cứu chỉ tiêu cơ l
cơ học đất.

ýc

ủa xỉ thép trong phòng thí nghiệm

4.2. Thí nghiệm đầm chặt và phân tích thành phần hóa học xỉ thép
4.3. Kết quả thí nghiệm Betong620
4.4. Kết luân
Các kết quả nghiên cứu chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép bằng bàn nén động tại
hiệntrường.

5.1. Giới thiệu tổng quan về thiết bị Bàn nén động ZFG 3000GPS.
5.2. Danh mục điểm đo tại hiện trường KCN Phú Mỹ 1 (nền đất dăm sạn hoặc
đá cấp phối)

5.3. Sơ đồ bố trí vị trí đo tại KCN Phú Mỹ 1
5.4. Định vị vị trí bằng GPS
5.5. Một số kết quả thí nghiệm hiện trường tại bề mặt và ở độ sâu 0.6m so với
bề mặt.

23

24

4.1. Thí nghiệm phân tích thành phần hạt

5.

20

23

3.1. Hàn Quốc
3.2. Mỹ và Châu Âu

19

26
26
30
35
67
68
68
70
71
72
73


5.6. Một số hình ảnh thí nghiệm tại hiện trường
6.

Quy trình khảo sát, thiết kế, thi công, nghiệm thu và quan trắc

6.1. Quy trình thiết kế, thi công và nghiệm thu công tác Địa kỹ thuật đặc biệt:
Thoát nước thẳng đứng

81
84
84


6.1.1. Phm vi ỏp dng

84

6.1.2. Ti liu vin dn

85
a

6.1.3. Thut ng v nh ngh

86

6.1.4. Thụng tin phc v thi cụng

86

6.1.5. Kho sỏt a k thut

88

6.1.6. Vt liu v sn phm

88

6.1.7. Thi cụng

96

6.1.8. Giỏm sỏt v kim tra

99

6.1.9. Ghi chộp s liu

100

6.1.10. Yờu cu c bit
6.2. Quy trỡnh k thut thit k, thi cụng v nghim thu cc x thộp theo cụng
nghi cc t xi mng ca Nht Bn (Cụng ngh trn t)

100

6.2.1. Khỏi quỏt

102

6.2.2. Phm vi ỏp dng

106

6.2.3. Vt liu ụng cng

107

6.2.4. X lý phn u ct

108

6.2.5. c tớnh ca mỏy múc

109

6.2.6. Phng phỏp thi cụng

110

6.2.7. Bng kt hp

111

6.2.8. Cng v lng thờm vo

117

6.2.9. iu tra trc khi thi cụng

119

6.2.10. K hoch thi cụng

122

6.2.11. Th nghim kt hp trong phũng

124

6.2.12. Thớ nghim ti cụng trng

128

6.2.13. Qun lý thi cụng

131

6.2.14. Qun lý cht lng

140

6.2.15. Bỏo cỏo thi cụng
6.3. Quy trỡnh thit k, thi cụng, nghim thu cc x thộp (Cụng ngh trn khụ
x thộp, xi mng v t)

148

6.3.1. Phạm vi áp dụng

150

6.3.2. Các thuật ngữ và định nghĩa

150

6.3.3. Tài liệu viện dẫn

150

6.3.4. Quy định chung

151

6.3.5. Khảo sát địa kỹ thuật
6.3.6. Vật liệu và sản phẩm

152
154

6.3.7. Cơ sở liên quan tới thiết kế

154

6.3.8. Thi công

156

6.3.9. Giám sát, thí nghiệm và quan trắc
6.3.10. Các biện pháp an toàn lao động
6.4. Hng dn quy trỡnh thi cụng v nghim thu cc x thộp gia c nn t
yu bng cụng ngh cc cỏt m cht (Sand Compaction Pile, SCP)125

158
161

6.4.1. M u

162

6.4.2. Quy trỡnh thi cụng cc x thộp

162

102

150

162


6.4.3. Thiết bị ghi in biểu đồ thi công (Recording equipment)

165

6.4.4. Thiết bị thi công cọc xỉ thép

165

6.4.5. Kiểm soát chất lượng thi công cọc xỉ thép

166

6.4.6. Nghiệm thu chất lượng cọc xỉ thép sau thi công

173

6.4.7. Dự tính sức chịu tải của cọc

173

6.4.8. Độ lún của nhóm cọc

174

6.4.9. Kết luận và kiến nghị
6.5. Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu cọc Bê tông xỉ thép (theo công
nghệ cọc khoan nhồi) - 22TCN 257-2000

174

6.5.1. Quy định chung

180

6.5.2. Chuẩn bị thi công

181

6.5.3. Công tác khoan tạo lỗ

183

6.5.4. Dung dịch khoan

190

6.5.5. Công tác cốt thé

192

6.5.6. Công tác đổ bê tông cọc khoan

196

6.5.7. Công tác kiểm tra, nghiệm thu

203

6.5.8. Các biện pháp an toàn khi thi công cọc khoan nhồi

209

6.5.9. Yêu cầu và kiến nghị
7.
Quy trình kỹ thuật khảo sát, thiết kế, thi công, nghiệm thu và quan trắc
công tác đắp đất tôn nền trên đất yếu bằng cát, đất và xỉ thép.

210

7.1. Mở đầu
7.2. Một số kiến thức cơ bản về Cơ học đất

180

211
211

212

7.2.1. Các chỉ tiêu vật lý của đất

212

7.2.2. Phân loại đất

214

7.2.3. Khảo sát nền đất

215

7.2.4. Tính toán sức chịu tải của nền.
7.2.5. Tính toán độ lún của đất nền

218
220

7.2.6. Tính toán ổn định mái dốc của lớp đất đắp

224

7.2.7. Tính toán độ ổn định của mái dốc dưới tác động áp lực nước và dòng chảy.

231

7.3. Thi công lớp đất đắp, quan trắc và kiểm tra chất lượng

235

7.3.1. Thi công lớp đất đắp

235

7.3.2. Quan trắc

236

7.4. Một số giải pháp xử lý nền đất yếu

237

7.4.1. Khái niệm về đất yếu

237

7.4.2. Các bài toán đặt ra đối với đất yếu

238

7.4.3. Phân loại các giải pháp xử lý đất yếu
7.4.4. Các áp dụng thực tế

240
244

7.4.5. Một số vấn đề kỹ thuật và kinh tế trong lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu

246

7.5. Hướng dẫn quy trình tôn nền trên đất yếu

248

7.5.1. Quy hoạch

248

7.5.2. Khảo sát và đo đạc

248

7.5.3. Thiết kế

249


7.5.4. Thi công quan trắc và kiểm tra chất lượng

250


7.5.5. Hồ sơ hoàn công

251

7.5.6. Hướng dẫn kỹ thuật tôn nền bằng công nghệ bơm phun cát xỉ thép và đất

251

7.6. Kết luận và kiến nghị
8.

Tiêu chuẩn cơ sở “Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu các lớp kết
cấu áo đường bằng cấp phối thiên nhiên và xỉ thép được lập trên cơ sở
Tiêu chuẩn ngành giao thông 22TCN 304-03

8.1. Nguyên tắc chung
8.2. Những yêu cầu kỹ thuật đối với cấp phối tự nhiên và xỉ thép
8.3. Quy định thi công
8.4. Kiểm tra nghiệm thu
9.

Đề cương thí nghiệm hiện trường cọc xỉ thép

9.1. Mục tiêu thí nghiệm.
9.2. Điều kiện địa chất công trình tại hiện trường Long An.
9.3. Điều kiện địa chất công trình tại KCN Phú Mỹ II, huyện Tân Thành, tỉnh
10.

253
256
256
256
258
261
263
263

263

ũng Tàu.(Nhà máy V
Bà Rịa V
ật liệu xanh, khảo sát 2009)

289

Kết luận và kiến nghị.

296

PHỤ LỤC

299

Phụ lục Phụ Lục 6.1.A_Các vấn đề thực hành về thoát nước thẳng đứng

299

Phụ lục Phụ Lục 6.1.B_Các vấn đề về thiết kế

323

PHỤ LỤC Phụ Lục 6.1.C_Quy trình giám sát thi công giếng cát
(phục vụ cho nhà thầu và tư vấn giám sát)
Phụ Lục 6.1.D_Các tài liệu tham khảo
Phụ lục 6.3.A _áp dụng thực tế của phương pháp trộn sâu

337

346
348

Phụ lục 6.3.B_Các giải pháp thiết kế (aspects of design)

362

Phụ lục 6.3.C_Tính toán nền gia cố theo biến dạng

373

Phụ lục 6.3.D_Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sức kháng
nén của mẫu đất-xỉ thép, xi măng (phương pháp trộn khô)

375

Phụ lục 6.3.E_Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sức kháng
nén của mẫu đất-xỉ thép xi măng ( phương pháp trộn ướt)
Phụ lục 6.3.G_Cường độ chịu nén của một số hỗn hợp gia cố "Đất - xi măng”

378
381

PHỤ LỤC 7.6.A: Tính toán độ lún thứ phát
ýc
PHỤ LỤC 7.6.B: Một số chỉ tiêu cơ l ủa đất

382

PHỤ LỤC 7.6.C: Ví dụ tính toán

PHỤ LỤC 7.6.D. Giới hạn lún và độ sâu vùng ảnh hưởng
Phụ lục 8.A_Trích dẫn cấu tạo tần mặt và tầng móng theo "Quy trình thiết kế
áo đường mềm" 22 TCN 211-93
Phụ lục 8.B: Các yêu cầu về thiết kế nền đường bằng xỉ thép (Dựa trên TCVN
4054:2005)

385
390

Phụ lục 10.A_
Tiêu
cơ đo
sở TCCS
ệm độ
đầmchuẩn
chặt và
mô đun11:2012
đàn hồi bằng thiết bị bàn nén động
“Thí nghi

384

394
396


ZFG”

401

1. Mở đầu.
Báo cáo tổng kết Đề tài "Nghiên cứu sử dụng xỉ thép để thay thế cát, dá, xi măng làm
đường giao thông và cọc xử lý nền đất yếu vì sự phát triển xanh" được thực hiện theo
Hợp đồng số 08/2012-HĐTV ngày 01 tháng 11 năm 2012 giữa công ty Vật liệu xanh
và Công ty CP tư vấn AA.

Xỉ thép được hình thành trong lò

đi

ện luyện thép ở nhiệt độ 16000C, giống như sự hình

thành mác ma. Xỉ thép có các thành phần hóa học chủ yếu là: CaO = 26%, FeO và
Fe203 khoảng 40%, SiO2 = 16%, Al2O3 = 8%, MgO = 7%. Các kết quả nghiên cứu
trong phòng, hiện trường và tại công trình thực tế đ

ã kh

ẳng định tính ưu việt của loại vật

liệu này. Xỉ thép có tính bền sunphat cao, rất thích hợp để làm móng và nền ở vùng đất
có nhiều hữu cơ, nhiễm bẩn, nhiễm mặn.
Xỉ thép là vật liệu xanh, có thể áp dụng rộng rãi trong thực tế, thay thế vật liệu xây
dựng, đắp đất, tôn nền, xử lý đất yếu, chống trượt lở bờ sông, bờ biển, mái dốc.
Từ các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, quy trình khảo sát, thiết kế, thi
công, nghiệm thu và quan trắc cọc xỉ thép và vật liệu xỉ thép được xây dựng. Báo cáo
thừa hưởng các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước và các tiêu chuẩn, thiết kế, thi
công, nghiệm thu hiện hành về các phương pháp xử lý đất yếu: giếng cát, cọc cát đầm
chặt, cọc đất xi măng theo công nghệ khô, cọc đất xi măng theo công nghệ ướt và cọc

khoan nhồi.
Chắc chắn báo cáo tổng kết đề tài sẽ được tiếp tục bổ xung, hoàn thiện.
Các kết quả nghiên cứu đủ cơ sở để ban hành các tiêu chuẩn cơ sở để sử dụng xỉ thép
cho các mục tiêu sau:
•Thay thế cát và đá để làm nền đường và san lấp mặt bằng các loại công trình.
• Thay thế cát và đá để làm giếng cát, cọc cát đầm chặt và cọc đá.
• Thay thế 25% đến 90% xi măng để làm cọc đất xi măng.
• Thay thế từ 25% đến 90% xi măng để làm cọc đóng, cọc ép, cọc khoan nhồi.
• Làm tường cừ bảo vệ bờ sông, bờ biển.
• Sử dụng trong công nghiệp bê tông.


•Thay thế cho xi măng sunphát.
Xin chân thành cám ơn mọi sự giúp
đỡ.


2.

Cỏc nghiờn cu v x thộp
Cỏc kt qu di õy do Vin KHCN xõy dng thc hin.

2.1. Kt qu thớ nghim
ý.
2.1.1. Ch tiờu c l
Bảng chỉ tiêu nén dập trong xi lanh theo TCVN 7572-11-2006
Trạng thái
Quy về mác Yêu cầu của
22TCN 249 đá dăm
2

(daN/cm )
1998

TT

Loại mẫu

1

Thép Miền
Nam(TMN)

8.1%

8.4%

1400

Đạt, >1000
đối với loại 1

2

Thép
Việt(TV)

8.5%

8.4%

1400

Đạt, >1000
đối với loại 1

Bão
hòa

Đá dăm
thông thờng
9% đến 13%
1000
daN/cm2 đến
1200
daN/cm2

Bảng chỉ tiêu độ mài mòn Los Angeles theo AASHT0 T96-1994
TT

Yêu cầu của
22TCN 252 Kết quả
1998
Đạt, <25% với
Đạt, <30% với
19.53%
loại 1
loại 1
Đạt, <25% với
Đạt, <30% với
17.31%

loại 1
loại 1
Bảng chỉ tiêu thí nghiệm độ cứng
Yêu cầu của 22
TCN 249-1998

Loại mẫu
Thép Miền
Nam(TMN)
Thép
Việt(TV)

1
2
TT

Loại mẫu

Theo bảng Mohs

1

Thép Miền Nam(TMN)

7

2

Thép Việt(TV)

7

18% đến
25%

Theo HV

Bảng chỉ tiêu thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý khác của xỉ
Chỉ tiêu thí nghiệm
Đơn vị

STT

Đá dăm
thông
thờng

Kết quả

1

Khối lợng riêng

g/cm3

3.6

2

Khối lợng thể tích ở trạng thái khô

g/cm3

3.48

g/cm3

3.52

Kg/m3

1842

3

Khối lợng thể tích ở trạng thái bão hòa nớc khô
bề mặt

4

Khối lợng thể tích xốp

5

Độ hút nớc

%

0.96

6

Độ hổng tự nhiên

%

47.1

7

Tạp chất hữu cơ

%

0

8

Hàm lợng sét cục

%

0


2.1.2. Kt qu thớ nghim mt s ch tiờu húa hc
Mẫu đợc đa đi phân tích thành phần hóa học. Kết quả phân tích đợc tổng hợp theo bảng
nh sau:
Bảng tổng hợp kết quả phân tích thành phần hóa học
STT

Thành phần

1

Thép Miền Nam(TMN)

Thép Việt(TV)

CASE(%)

TTPTTN(%)

CASE(%)

TTPTTN(%)

CaO

27.4

25.94

28.4

25.49

2

MgO

5.7

6.86

6.7

6.62

3

TiO2

1.6

1.98

0.4

1.06

4

Al2O3

8.7

8.31

6.6

7.25

5

FeO

35.5

6

Fe2O3

7

MnO

5.5

5.18

4.1

3.7

8

SiO2

15.6

16.32

13.7

14.6

9

Na2O

0.30

0.3

10

K2O

0.10

0.1

11

P2O5

0.25

0.4

12

MKN

40.1
34.73

KPH

0.00

40.36

KPH

0.00

Ghi chú: Xem kết quả phân tích của CASE và TTPTTN tại phụ lục kèm theo
Kết quả phân tích cho thấy thành phần hóa học chủ yếu của xỉ thép Thép Miền
Nam(TMN) và Thép Việt(TV) là CaO, SiO2, FeO(Fe2O3), Al2O3 và MnO.
2.1.3. Kt qu phõn tớch thnh phn khoỏng
3

Mu c phõn tớch thnh phn khoỏng bng phng phỏp nhiu x tia X (XRD). Kt

qu phõn tớch thnh phn khoỏng cho thy cỏc khoỏng chớnh trong x thộp l
Wustite(FeO), Dicalciumsilicate (2Cao.SiO2), Brownmillerite (4Cao.Al2O3.Fe2O3), Mayenite
(12CaO.7Al2O3), Bredigite (Ca14Mg2(SiO4)8). Nh vy thnh phn khoỏng ch yu l cỏc
khoỏng cú trong clinker xi mng v cha nhiu oxit st.

4

Ghi chỳ: Xem kt qu phõn tớch thnh phn khoỏng bng phng phỏp XRD ti ph lc

kốm theo


4.1.1. Kết luận và kiến nghị
4.1.1.1. Kết luận

• Kết quả phân tích thành phần hóa và thành phần khoáng cho thấy xỉ lò của
Thép Miền Nam (TMN) và Thép Việt (TV) có thể sử dụng trong công nghiệp
sản xuất xi măng.
• Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu cơ lý trên cho thấy về mặt cơ lý vật liệu xỉ lò của
Thép Miền Nam (TMN) và Thép Việt (TV) hoàn toàn có thể trở thành vật liệu
san nền, vật liệu móng của kết cấu áo đường giao thông hoặc sử dụng trong bê
tông nhựa nóng.
4.1.1.2. Kiến nghị

• Kết quả một số thí nghiệm ban đầu cho thấy việc sử dụng các loại xỉ này trong
công nghiệp xi măng và công trình đường giao thông là khả quan. Mặc dù việc
sử dụng xỉ trong các lĩnh vực trên đã được ứng dụng nhiều trên thế giới, tuy
nhiên tính chất các loại xỉ này cần phải được nghiên cứu nhiều hơn và phải đáp
ứng đầy đủ các yêu cầu đặt ra của hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam.
2.2. Đặc tính kỹ thuật của sản phẩm đá nhân tạo ECOSLAG
2.2.1. Đánh giá chất lượng xỉ thép nguyên liệu đầu vào.
Việc đánh giá chất lượng nguyên liệu xỉ thép đầu vào do Phân Viện Khoa Học Công
Nghệ Xây Dựng Miền Nam thuộc Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Việt Nam (Bộ
Xây dựng) tiến hành lấy mẫu kiểm tra một số chỉ tiêu hóa học, thành phần khoáng và
tính chất cơ l

ýđ

ể xem xét khả năng sử dụng của xỉ lò

đi

ện hồ quang (EAF).

2.2.2. Thí nghiệm và kết quả thí nghiệm.
Phân Viện Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng đã tiến hành các bước theo trình tự như
sau:
•
•

Lấy mẫu vật liệu tại bãi chứa của nhà máy;
Tiến hành thí nghiệm thành phần hóa học, thành phần khoáng và chỉ tiêu cơ lý

Trên cơ sở kết quả phân tính sẽ đánh giá bước đầu về khả năng sử dụng vật liệu xỉ lò
điện trong xây dựng, làm đường.
2.2.2.1. Lấy mẫu vật liệu:


Phân Viện Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng Miền Nam đ

ã ti

tại bãi chứa xỉ của nhà máy. Hiện nay công ty đang xử lý xỉ lò

ến hành lấy mẫu trực tiếp

đi

ện của nhà máy Thép


Miền Nam (TMN) và nhà máy thép Thép Việt (TV) (Pomina 2). Xỉ thép được lấy đại
diện một cách ngẫu nhiên cho từng loại xỉ và khối lượng mẫu lấy cho mỗi loại xỉ là
1.000 kg.
Mẫu được đóng bao và vận chuyển về Phân Viện Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng để
tiến hành xử lý và thí nghiệm.
Mẫu của các loại xỉ khác nhau được gia công đập nhỏ đến kích cỡ hạt theo yêu cầu của
thí nghiệm. Tiến hành thu gọn mẫu theo nguyên tắc chia 4 đến khi đạt đến khối lượng
cần thiết để tiến hành các thí nghiệm.
2.2.2.2. Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu
•

Chỉ tiêu Hóa học:

Mẫu được đưa đi phân tích thành phần hóa học. Kết quả phân tích được tổng hợp theo
bảng như sau:
Bảng Kết quả phân tích thành phần hóa học của xỉ thép (tháng 3/2012)
Số
TT

Thành phần

1

Thép Miền Nam
(TMN)

Thép Việt (TV)

CASE(%)

TTPTTN(%)

CASE(%)

TTPTTN(%)

CaO

27.4

25.94

28.4

25.49

2

MgO

5.7

6.86

6.7

6.62

3

TiO2

1.6

1.98

0.4

1.06

4

Al2O3

8.7

8.31

6.6

7.25

5

FeO

35.5

6

Fe2O3

7

MnO

5.5

5.18

4.1

3.7

8

SiO2

15.6

16.32

13.7

14.6

9

Na2O

0.30

0.3

10

K2O

0.10

0.1

11

P2O5

0.25

0.4

12

MKN

40.1

34.73

KPH

0.00

40.36

KPH

0.00


Ghi chú: Kết quả phân tích của CASE và TTPTTN được đính kèm tại phần phụ lục.


Kết quả phân tích cho thấy thành phần hóa học chủ yếu của xỉ thép Thép Miền Nam
(TMN) và Thép Việt (TV) là CaO, SiO2, FeO(Fe2O3), Al2O3 và MnO.
Thành phần khoáng:
•
Mẫu được phân tích thành phần khoáng bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD). Kết
quả phân tích thành phần khoáng cho thấy các khoáng chính trong xỉ thép là Wustite
(FeO),

Dicalcium

Silicate

(2Cao.SiO2),

Brownmillerite

(4CaO.Al2O3.Fe2O3),

Mayenite(12CaO.7Al2O3), Bredigite(Ca14Mg2(SiO4)8). Như vậy thành phần khoáng
chủ yếu là các khoáng có trong clinker xi măng và chứa Oxit Sắt.

Kết quả phân tích thành phần khoáng của xỉ Thép Miền Nam


Kết quả phân tích thành phần khoáng của xỉ Thép Việt


Ghi chỳ: Xem kt qu phõn tớch thnh phn khoỏng bng phng phỏp XRD ti ph
lc kốm theo.
X thộp

ó

c cỏc nc trờn th gii x dng nh l thnh phn sn xut xi mng. Ti

M, Chõu u u cho phộp x dng x sn xut xi mng. Tiờu chun M quy nh
khi lng x trong xi mng cú th t 25% n 75%. Chõu u cú th x dng t 36%
n 95%. Vỡ vy, hon ton cú th x dng x thộp t cỏc nh mỏy thộp lũ in h
quang trờn a bn tnh B Ra Vng Tu sn xut xi mng ti Vit Nam.
ý
Kt qu thớ nghim mt s ch tiờu c l

Kt qu thớ nghim ch tiờu c lý ca x nh sau:
Kt qu ch tiờu nộn p trong xi lanh theo TCVN 7572-11-2006

S
TT

Trng thỏi

Loi mu
Thộp Min

1

Nam (TMN)
Thộp Vit

2

(TV)

Quy v mỏc

Yờu cu ca 22

ỏ dm thụng

TCN 249 -1998

thng

t, >1000 i

9% n 13%

vi loi 1

1000 daN/cm2

t, >1000 i

n 1200

vi loi 1

daN/cm2

Khô

Bảo hòa

(daN/cm2)

8.1%

8.4%

1400

8.5%

8.4%

1400

Ch tiờu mi mũn Los Angeles theo AASHT0 T96-1994
S
TT
1

Loại mẫu

Kết quả

Thép Miền

19.53%

Nam (TMN)
Thép Việt

2

17.31%

(TV)

Yêu cầu của 22

Yêu cầu của 22

Đá dăm thông

TCN 249-1998

TCN 252 -1998

thờng

Đạt, <25% với

Đạt, <30% với loại

loại 1

1

Đạt, <25% với

Đạt, <30% với loại

loại 1

1

18% đến 25%

2.2.2.3. ỏnh giỏ kt qu


Kt qu phõn tớch thnh phn húa v thnh phn khoỏng cho thy x lũ ca Thộp Min
Nam (TMN) v Thộp Vit (TV) cú th s dng trong cụng nghip sn xut xi mng.

Kt qu kim tra cỏc ch tiờu c l

ý trờn cho th

ýv
y v mt c l t liu x lũ ca Thộp

Min Nam (TMN) v Thộp Vit (TV) hon ton cú th tr thnh vt liu lm nn h
cụng trỡnh, vt liu múng ca kt cu ỏo ng giao thụng hoc s dng trong bờ tụng
nha núng.
2.2.3.

m ca Ecoslag:
Cỏc u i


Ecoslag là c

•

đi

lò

ện hồ quang được sử dụng thay thế đá đ

Đá nhân t

•

ốt liệu xỉ thép thân thiện với môi trường do Vật liệu Xanh sản xuất từ xỉ

ể làm đư

ờng.

ạo Ecoslag tốt hơn vật liệu tự nhiên ở những đặc điểm sau: cấu trúc, độ ứng,
c

khả năng chống bong tróc, độ ma sát, độ bền và độ kết dính:

-

-

Mật độ cốt liệu xỉ thép dày và nặng hơn 20% so với đá;

-

Khả năng hút nước cao hơn đá;

-

Độ ma sát và khả năng chống mòn cao;

-

Độ cứng cao;

-

Chỉ số bong tróc của xỉ thép thấp hơn nhiều so với đá;

-

Chịu được sự giãn nở cao và độ ẩm thấp;
Xỉ thép với độ pH dao động 10-11 cho khả năng kết dính cao với nhựa đường, do đó
đ
duy trì ộ dính tốt;

-

Bề mặt thô, nhám nên khả năng chống trơn, trượt cao, điều này rất quan trọng trong
việc chống trượt cho đường giao thông và giảm thiểu tác động của rêu, sương, độ ẩm;
ần chủ yếu là các khoáng chất tương tự như thành phần của xi măng.
- Thành ph
Đ

ặc tính kỹ thuật của Ecoslag

Chỉ tiêu

Đơn vị

Xỉ lò điện EAF

Đá

Kích thước hạt

mm

0-10, 10-20, 20-40, >40

-

Khối lượng riêng rời

kg/m3

1.482

1.385

Khối lượng riêng đặc

kg/m3

3.330

2.680

Diện tích bề mặt

m2/g

120 – 180

-

Độ rỗng

%

55.5

48.3

Độ hút nước

%

2.50

0.75

Khả năng chống nứt

%

13.9

24.1

Chỉ số bong tróc

%

8.0

38.4

Cường độ chịu nén

MPa

Ổn định trong môi trường
Magnesium sulphate

%

52 (tương đương với cốt
liệu đá dăm mác 100 MPa)
23.6

21.4


Độ giãn nở

%

0.14

-

Độ mài mòn AVV

%

3

-

Độ mài bóng PSV

%

64

-


• Với tính chất
thông.
con đư

đặc

ư trên, Ecoslag được sử dụng vào mục đích làm đường giao
biệt nh

Ứng dụng lớn nhất của xỉ thép là sử dụng làm bê tông asphalt sẽ tạo ra những
ờng chất lượng cao, cụ thể là:

- Độ bền cao hơn;
ĩnh vi

- Khả năng định hình v

ễn cao.;

- Độ chống trượt cao;
ước bề mặt nhanh.

- Giảm tiếng ồn và tiêu thoát n

•

Ecoslag của Vật liệu Xanh được sử dụng vào các mục đích sau:

- Làm cốt liệu bê tông asphalt;
- Làm các lớp móng của đường giao thông;
- Gia tải cho các công trình đường giao thông;
- Chống lún, lầy, trơn trư

•

ợt cho đ ờng giao thông trong quá trình thi công.
ư

Ưu điểm của sản phẩm Ecoslag:

- Cấu trúc, các đặc tính kỹ thuật của xỉ thép tốt hơn các loại đá đang sử dụng làm
đường giao thông;
- Giá thành thấp hơn so với cốt liệu đá tự nhiên (chỉ bằng 2/3 so với đá);
- Thi công thuận lợi trong mùa mưa, địa hình ngập nước hoặc nền đất yếu;
- Chất lượng công trình tốt hơn, kéo dài tuổi thọ công trình h

ơn so v

ới sử dụng đá tự

nhiên;
- Giúp Chủ đầu tư giảm chi phí đầu tư và vận hành, rút ngắn thời gian thi công công
trình;

ớ ộng đồng bảo vệ môi trường, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên.
- Góp phần cùng v i c
Xỉ thép không chỉ có giá thành thấp hơn đá, mang lại chất lượng cao cho công trình, thi
công thuận lợi và dễ dàng. Nó còn giúp chủ đầu tư tiết kiệm được vật liệu khi thi công
hơn so với đá. Do xỉ thép có độ bền, chịu mài mòn và khả năng kết dính cao, có trọng
lượng nặng hơn các vật liệu tự nhiên nên được tính toán theo % tương ứng với tổng
khối lượng thành phần, ưu điểm này sẽ làm giảm khối lượng vật liệu khi thi công.


Thi công b

ằng cốt liệ

ux

ỉ thép tiết kiệm vật liệu hơn so với đá

2.2.4. Giải pháp kỹ thuật ổn định cấu trúc ECOSLAG
2.2.4.1. Ổn định thể tích, cấu trúc của xỉ thép
•

Theo các k

ết quả nghiên cứu khoa học và thực nghiệm, thành phần khoáng của xỉ lò

điện hồ quang gồm:
- Wustite (FeO),
- Calcium silicates (C3S, C2S),
- Brownmillerite (C4AF),
- Mayenite (Ca12Al14O33),
- và CaO + MgO tự do

• Nếu không giải quyết vấn

đề CaO, MgO tự do, sẽ làm ảnh hưởng đến thể tích của cốt
ước, độ ẩm, thời tiết mưa,…sẽ xảy

liệu xỉ thép trong quá trình sử dụng. Vì khi gặp n
ản
ra ph ứng:
CaO + H2O  Ca(OH)2

(1)

và MgO + H2O Mg(OH)2
khi đó s

ẽ xảy ra sự biến dạng thể tích của cốt liệu xỉ thép, ảnh hưởng đến chất lượng

công trình. Vì v

ậy, xử lý CaO, MgO tự ra là rất cần thiết trước khi sử dụng xỉ thép.

Làm nguội nhanh
• Có hai gi

ải pháp để xử lý ổn định thể tích của xỉ thép, đó là: làm nguội ngoài trời

(Air cooled slag) và làm nguội bằng nước ( Water cooled slag). Đối với việc làm
ngu

ội ngoài trời, đòi hỏi thời gian lão hóa (

tháng), đi

ều

ageing) kéo dài (thông thư

ờng khoảng 6

ần bãi chứa có diện tích lớn mới có thể lưu giữ được khối lượng
này c

lớn xỉ thép. Trong khi đó, làm nguội xỉ thép bằng nước sẽ giúp rút ngắn thời gian lão
ỉ thép.

hóa x

Làm nguội xỉ thép sau 15 ngày

Lão hóa xỉ thép sau 30 ngày
• Quá trình làm ngu

ội nhanh và lão hóa sẽ đẩy nhanh phản ứng (1) và ổn định thể tích,

cấu trúc của xỉ thép theo phản ứng (2):
Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O

(2)

Mg(OH)2 + CO2  MgCO3 + H2O
• Kết quả thí nghiệm cho thấy, sử dụng nước để làm nguội nhanh và lão hóa xỉ thép
giúp ổn

định thể tích xỉ thép rất nhanh.