Nghiên cứu khả năng sử dụng cốt liệu xỉ thép để sản xuất bê tông nhựa nóng ở khu vực phía nam Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGUYỄN VĂN DU

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG
CỐT LIỆU XỈ THÉP ĐỂ SẢN XUẤT BÊ
TÔNG NHỰA NÓNG Ở KHU VỰC
PHÍA NAM VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGUYỄN VĂN DU

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG
CỐT LIỆU XỈ THÉP ĐỂ SẢN XUẤT BÊ
TÔNG NHỰA NÓNG Ở KHU VỰC
PHÍA NAM VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Xây dựng đường ôtô và đường thành phố
Mã số
: 62.58.02.05
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : GS-TS. BÙI XUÂN CẬY

PGS-TS. NGUYỄN VĂN HÙNG

HÀ NỘI - 2016


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án, tác giả trân trọng cảm ơn các cơ quan đã tạo
mọi điều kiện giúp đỡ: Trường Đại học Giao thông vận tải, Cơ sở II Trường Đại học Giao thông vận tải, Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa
Công trình, Bộ môn Đường bộ, Bộ môn Vật liệu Xây dựng, Trung tâm Đào
tạo Thực hành và Chuyển giao Công nghệ GTVT, Công ty Cổ phần UTC2,
Phòng thí nghiệm trọng điểm 3.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến các thầy
hướng dẫn là GS-TS. Bùi Xuân Cậy và PGS-TS. Nguyễn Văn Hùng đã hết
sức tận tình giúp đỡ, góp ý và định hướng nghiên cứu cho tác giả. Xin cảm
ơn đến các thầy cô trong Bộ môn Đường Bộ, Bộ môn Vật liệu Xây dựng,
Khoa Công trình, các thầy cô tại Cơ sở II, các nhà khoa học, các học viên
cao học và các em sinh viên đã nhiệt tình hỗ trợ, giúp đỡ trong quá trình
nghiên cứu.
Tác giả xin chân thành cảm ơn GS-TS. Phạm Duy Hữu, TS. Nguyễn
Quang Phúc, PGS-TS. Lê Văn Bách, PGS-TS. Trần Thị Kim Đăng và rất
nhiều những người bạn thân thiết đã nhận xét, góp ý, tìm kiếm và cung cấp
nhiều tài liệu quý giá.
Cảm ơn gia đình và bạn bè, những người thân luôn ở bên tôi.
Hà Nội - 2016


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án

NCS. Nguyễn Văn Du


I

MỤC LỤC
Trang
Lời cám ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Mở đầu

1

Lý do lựa chọn đề tài

3

Mục đích nghiên cứu

4

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

4

Phương pháp nghiên cứu

4

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

5

Cấu trúc của đề tài

5

Những đóng góp của đề tài trong lĩnh vực chuyên ngành

6

Chương 1: Tổng quan về xỉ thép và bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép

7

1.1. Tổng quan về sản xuất thép và xỉ thép ở Việt Nam

7

1.1.1. Tổng quan về sản xuất thép ở Việt Nam

7

1.1.2. Quy trình sản xuất thép

8

1.1.3. Xỉ thép và phân loại xỉ thép

9

1.2. Tổng quan về sử dụng xỉ thép trong xây dựng đường ô tô ở Việt Nam
1.2.1. Các tiêu chuẩn về xỉ thép

10
10

1.2.2. Các nghiên cứu và ứng dụng xỉ thép trong xây dựng đường ô tô ở
Việt Nam
1.3. Tổng quan về sử dụng xỉ thép trong xây dựng đường ô tô trên thế giới

10
14

1.3.1. Phân tích một số tiêu chuẩn sử dụng xỉ thép trong xây dựng trên
thế giới

14

1.3.2. Các nghiên cứu và ứng dụng của xỉ thép trong xây dựng đường ô
tô trên thế giới

15

1.3.2.1. Các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép

15

1.3.2.2. Thành phần hóa học và khoáng vật của xỉ thép

16


II

1.3.2.3. Hàm lượng kim loại nặng trong xỉ thép

19

1.3.2.4. Nghiên cứu ứng dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất BTN xây
dựng mặt đường ô tô

20

1.3.2.5. Nhận xét về các kết quả nghiên cứu và ứng dụng của xỉ thép
trên thế giới

25

1.4. Các vấn đề còn tồn tại trong việc nghiên cứu ứng dụng xỉ thép làm cốt
liệu sản xuất BTN

26

1.5. Mục tiêu của đề tài

26

1.6. Nội dung nghiên cứu

27

Chương 2: Nghiên cứu sử dụng xỉ thép ở khu vực phía Nam làm
cốt liệu sản xuất bê tông nhựa nóng

29

2.1. Nghiên cứu sản xuất xỉ thép ở khu vực phía Nam làm cốt liệu sản xuất
BTN

29

2.1.1. Nghiên cứu và lựa chọn tiêu chuẩn phân loại kích cỡ cốt liệu xỉ

thép sử dụng để sản xuất BTN

29

2.1.2. Công nghệ sản xuất đá dăm ở khu vực phía Nam

33

2.1.2.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất đá dăm ở khu vực phía Nam

33

2.1.2.2. Các loại máy nghiền, sàng vật liệu

34

2.1.3. Dây chuyền công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép ở Việt Nam và
trên thế giới

37

2.1.3.1. Công nghệ sản xuất xỉ thép ở Việt Nam

37

2.1.3.2. Dây chuyền công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép trên thế giới

40

2.1.3.3. Đánh giá dây chuyền công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép ở

Việt Nam và trên thế giới

42

2.1.4. Đề xuất dây chuyền công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép để sản
xuất BTN ở khu vực phía Nam
2.2. Nghiên cứu tính chất của cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN
2.2.1. Nghiên cứu các tính chất cơ lý của xỉ thép

42
44
44

2.2.1.1. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép và đá dăm
sử dụng làm cốt liệu sản xuất BTN

44

2.2.1.2. Kết quả loại bỏ sai số thô, kiểm định phân phối chuẩn và
phương sai kết quả thí nghiệm

48


III

2.2.1.3. Đánh giá tính chất cơ lý của xỉ thép

51

2.2.2. Nghiên cứu thành phần hóa học của xỉ thép

52

2.2.3. Nghiên cứu thành phần khoáng vật của xỉ thép

54

2.2.4. Nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng trong xỉ thép

55

2.3. Kết luận Chương 2

56

Chương 3: Nghiên cứu trong phòng các tính chất của bê tông
nhựa nóng cốt liệu xỉ thép
3.1. Nghiên cứu thực nghiệm các tính chất cơ lý của BTN cốt liệu xỉ thép
3.1.1. Các tính chất cơ lý của BTN

58
60
60

3.1.1.1. Các tính chất liên quan đến đặc tính thể tích của hỗn hợp BTN

60

3.1.1.2. Các tính chất cơ học của BTN

61

3.1.2. Thiết kế thí nghiệm các tính chất cơ lý của BTN

61

3.1.3. Nghiên cứu quy trình chế tạo mẫu BTN cốt liệu xỉ thép trong
phòng thí nghiệm

67

3.1.4. Kết quả thí nghiệm, đánh giá các tính chất cơ lý của BTN cốt liệu
xỉ thép

71

3.1.4.1. Đánh giá độ chụm khi thí nghiệm BTN theo tiêu chuẩn châu
Âu

71

3.1.4.2. Phân tích thống kê kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý BTN

74

3.1.4.3. Tổng hợp kết quả thí nghiệm, đánh giá các đặc tính thể tích,
chỉ tiêu cơ lý của BTN cốt liệu xỉ thép
3.2. Nghiên cứu cấu trúc của BTN đá dăm và BTN cốt liệu xỉ thép

83
97

3.3. Nghiên cứu thực nghiệm các chỉ tiêu phục vụ công tác thiết kế và khai
thác của BTN cốt liệu xỉ thé

100

3.3.1. Thí nghiệm vệt hằn bánh xe (WTT-Wheel Tracking Test)

101

3.3.2. Thí nghiệm xác định độ nhám lớp mặt BTN bằng con lắc Anh

104

3.3.3. Thí nghiệm độ hao mòn bề mặt

105

3.3.4. Thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ (cường độ kéo gián tiếp)

106

3.3.5. Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi sử dụng tải trọng tĩnh

107

3.3.6. Thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp xác định mô đun đàn hồi
động

3.3.7. Thí nghiệm xác định mô đun phức động

108
109


IV

3.3.8. Thí nghiệm xác định độ bền mỏi
3.4. Kết luận chương 3

112
113

Chương 4: Đề xuất khả năng sử dụng bê tông nhựa nóng cốt liệu
xỉ thép làm mặt đường ô tô ở khu vực phía Nam

116

4.1. Phân tích, đánh giá kết cấu mặt đường mềm sử dụng BTN cốt liệu xỉ
thép bằng phương pháp cơ học thực nghiệm
4.1.1. Trình tự phân tích kết cấu mặt đường theo MEPDG

116
117

4.1.1.1. Các thông số đầu vào

118

4.1.1.2. Các kết quả phân tích tính toán

119

4.1.2. Thiết kế thực nghiệm phân tích kết cấu mặt đường bằng MEPDG

119

4.1.2.1. Xác định các biến trong phân tích

119

4.1.2.2. Các kết quả giới hạn tuổi thọ

120

4.1.3. Mô hình nghiên cứu

121

4.1.3.1. Phần mềm nghiên cứu

121

4.1.3.2. Kết cấu mặt đường phân tích

121

4.1.3.3. Các thông số sử dụng trong phân tích

122

4.1.4. Kết quả phân tích

123

4.1.4.1. Phân tích kết quả nghiên cứu bằng phần mềm Minitab

125

4.1.4.2. Nhận xét – Đánh giá

134

4.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt
đường ô tô ở khu vực phía Nam

135

4.2.1. Tính giá thành sản xuất BTN

135

4.2.2. Tính cự ly vận chuyển kinh tế sản phẩm BTN

137

4.3. Kết luận Chương 4
Kết luận và kiến nghị
Danh mục công trình của tác giả

Tài liệu tham khảo
Phụ lục

139
140


V

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
AASHTO:

Hiệp hội những người làm đường và vận tải toàn nước Mỹ

Adj MS:

Trung bình cộng các bình phương điều chỉnh (Adjusted Mean of
Squares)

Adj SS:

Tổng bình phương điều chỉnh (Adjusted Sums of Squares)

AFT:

Chiều dày màng nhựa biểu kiến (Apparent Film Thickness)

ASA:

Hiệp hội xỉ thép Úc

ASTM:

Tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu Mỹ

BOF:

Xỉ thép lò thổi ô xy

BTN:

Bê tông nhựa

BTN ĐD:

Bê tông nhựa cốt liệu đá dăm

BTNC:

Bê tông nhựa chặt

BTNR:

Bê tông nhựa rỗng

BTN XT:

Bê tông nhựa cốt liệu xỉ thép

CP:

Cấp phối

D/B:

Tỷ lệ bột khoáng/hàm lượng nhựa (Dust/Binder ratio)

DF:

Số bậc tự do (Degree of Freedom)

DOE:

Phương pháp thiết kế thực nghiệm (Design of Experiments)

EAF:

Xỉ thép lò điện hồ quang

EN:

Tiêu chuẩn châu Âu

Euroslag:

Hiệp hội xỉ thép châu Âu

F:

Giá trị giới hạn kiểm định F

H BTN:

Chiều dày lớp bê tông nhựa

H CPĐD GCXM: Chiều dày lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng
IRI:

Chỉ số độ bằng phẳng quốc tế (International Roughness Index)

JIS:

Tiêu chuẩn Nhật Bản

KCN:

Khu công nghiệp

KC:

Kết cấu

LA:

Độ hao mòn Los-Angeles

MEPDG:

Phương pháp cơ học thực nghiệm

P:

Giá trị p (p-value)


VI

QCVN :

Quy chuẩn Việt Nam

QĐ:

Quyết định

Seq SS

Tổng bình phương liên tiếp (Sequential Sums of Squares)

TCN:

Tiêu chuẩn ngành

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXD:

Tiêu chuẩn xây dựng

TNHH:

Trách nhiệm hữu hạn

VAT:

Thuế giá trị gia tăng

VLXD:

Vật liệu xây dựng

VFA:

Độ rỗng lấp đầy nhựa

VMA:

Độ rỗng cốt liệu

Va :

Độ rỗng dư

VSA:

Hiệp hội thép Việt Nam

XT:

Xỉ thép

ГОСТ:

Tiêu chuẩn Nga


VII

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1.

Bảng tổng hợp kết quả các chỉ tiêu cơ lý xỉ thép của các nghiên cứu

trên thế giới
Bảng 1.2.

16
Bảng tổng hợp thành phần hoá học của xỉ thép của các nghiên cứu

trên thế giới
Bảng 1.3.

18
Bảng tổng hợp thành phần khoáng vật của xỉ EAF của các nghiên

cứu trên thế giới
Bảng 1.4.

Bảng tổng hợp thành phần kim loại nặng của các nghiên cứu trên thế

giới
Bảng 1.5.

19

19
Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của BTN cốt liệu xỉ thép của các

nghiên cứu trên thế giới

22

Bảng 1.6.

Theo dõi vệt bánh mặt đường BTN cốt liệu xỉ thép ở Croatia

24

Bảng 2.1.

Tiêu chuẩn kích cỡ cốt liệu mịn (AASHTO - M29)

29

Bảng 2.2.

Tiêu chuẩn kích cỡ cốt liệu thô (ASTM D448)

30

Bảng 2.3.

Bảng thiết kế thành phần cấp phối BTNC 12,5

31

Bảng 2.4.

Bảng thiết kế thành phần cấp phối BTNC 19

32

Bảng 2.5. Tổ hợp số mẫu thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý

44

Bảng 2.6.

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm

46

Bảng 2.7.

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép

47

Bảng 2.8.

Kết quả loại trừ sai số thô chỉ tiêu cơ lý theo tiêu chuẩn Tuten – Mua

48

Bảng 2.9.

Tổng hợp tính chất cơ lý của xỉ thép và đá dăm đã được xử lý thống

kê

50

Bảng 2.10. Bảng tổng hợp đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép

52

Bảng 2.11. Bảng tổng hợp so sánh thành phần hoá học của xỉ thép và đá dăm

53

Bảng 2.12. Bảng tổng hợp đánh giá thành phần khoáng vật của xỉ thép

55

Bảng 2.13. Bảng tổng hợp đánh giá hàm lượng kim loại nặng của xỉ thép

55

Bảng 3.1. Thành phần hạt của cấp phối thiết kế BTNC 12,5

63

Bảng 3.2. Thành phần hạt của cấp phối thiết kế BTNC 19

63

Bảng 3.3. Tổ hợp số mẫu thí nghiệm tính chất BTN

67

Bảng 3.4. Các chỉ tiêu kỹ thuật BTNC 12,5 - CP2 (khi thay đổi nhiệt độ trộn)

68

Bảng 3.5.

69

Các chỉ tiêu kỹ thuật BTNC 12,5 - CP2 (khi thay đổi thời gian trộn)


VIII

Bảng 3.6.

Quy định độ chụm về độ ổn định, độ dẻo Marshall của BTN

71

Bảng 3.7. Đánh giá độ chụm của độ ổn định các mẫu BTN

72

Bảng 3.8. Đánh giá độ chụm của độ dẻo các mẫu BTN

73

Bảng 3.9.

84

Chỉ tiêu cơ lý, các đặc tính thể tích của BTNC 12,5

Bảng 3.10. Chỉ tiêu cơ lý, các đặc tính thể tích của BTNC 19

84

Bảng 3.11. Chỉ tiêu cơ lý, các đặc tính thể tích của BTN R19

85

Bảng 3.12. Chiều dày màng nhựa và tỷ lệ bột khoáng/hàm lượng nhựa có hiệu
của các hỗn hợp BTN

93

Bảng 3.13. Tổ hợp số mẫu thí nghiệm chỉ tiêu phục vụ công tác thiết kế và

khai thác BTN

101

Bảng 3.14. Kết quả thí nghiệm lún vệt bánh xe BTNC 12,5

102

Bảng 3.15. Kết quả thí nghiệm lún vệt bánh xe BTNC 19

103

Bảng 3.16. Kết quả thí nghiệm độ nhám BTNC 12,5

104

Bảng 3.17. Kết quả thí nghiệm độ nhám BTNC 19

104

Bảng 3.18. Kết quả thí nghiệm độ mài mòn bề mặt

105

Bảng 3.19. Kết quả thí nghiệm cường độ chịu kéo khi ép chẻ BTNC 12,5 và C19

106

Bảng 3.20. Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh ở nhiệt độ 300C

107

Bảng 3.21. Chương trình thí nghiệm mô đun đàn hồi động

108

Bảng 3.22. Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi động ở các nhiệt độ

109

Bảng 3.23. Chương trình thí nghiệm mô đun phức động

110

Bảng 3.24. Kết quả thí nghiệm mô đun phức động ở các nhiệt độ BTNC 12,5

110

Bảng 3.25. Kết quả thí nghiệm mô đun phức động ở các nhiệt độ BTNC 19

110

Bảng 3.26. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm độ bền mỏi BTNC 12,5

112

Bảng 4.1.

Ma trận phân tích kết cấu mặt đường bằng MEPDG

120

Bảng 4.2.

Tổ hợp các kết cấu sử dụng để phân tích

121

Bảng 4.3.

Thông số tải trọng xe

123

Bảng 4.4.

Kết quả phân tích kết cấu KC1_1 và KC2_1

123

Bảng 4.5.

Tổng hợp kết quả phân tích bằng MEPDG

125

Bảng 4.6.

Đơn giá vật liệu để sản xuất BTN

136

Bảng 4.7.

Giá thành sản phẩm BTNC12,5 cốt liệu đá dăm

136

Bảng 4.8.

Giá thành sản phẩm BTNC12,5 cốt liệu xỉ thép

137

Bảng 4.9.

Tổng hợp so sánh giá thành sản xuất BTNC12,5

137


IX

Bảng 4.10. Giá thành sản phẩm BTNC12,5 tính đến chân công trình (Nhà máy
sản xuất BTN tại KCN. Mỹ Xuân 1 – Bà Rịa Vũng Tàu)

138

Bảng 4.11. Giá thành sản phẩm BTNC12,5 tính đến chân công trình (Nhà máy
sản xuất BTN tại KCN. Biên Hòa 1 – Đồng Nai)

138

Bảng 4.12. Giá thành sản phẩm BTNC12,5 tính đến chân công trình (Nhà máy
sản xuất BTN tại Thủ Đức – Tp. Hồ Chí Minh)

139

DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
Hình 1.1.

Mô hình ngành thép Việt Nam

7

Hình 1.2.

Sản lượng thép phôi của Việt nam từ năm 2001 – 2013 (nguồn VSA)

8

Hình 1.3.

Sơ đồ công nghệ sản xuất thép bằng công nghệ lò điện hồ quang

8

Hình 1.4.

Nguyên nhiên liệu sử dụng và các phát thải môi trường của công

nghệ luyện thép lò điện trung bình
Hình 1.5.

Sản xuất vật liệu xây dựng từ xỉ thép ở Công ty Vật Liệu Xanh

Hình 1.6.

Xỉ thép làm móng đường nội bộ nhà máy sản xuất thép đặc biệt

POSCO SS-VINA - KCN Phú Mỹ 1, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu
Hình 1.7.

13

13

Sử dụng xỉ thép làm vật liệu lót móng nhà xưởng Ba Con Cò - KCN

Phú Mỹ 1, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu
Hình 1.9.

12

Nền đất ngập nước được xử lý bằng xỉ thép - Nhà máy sản xuất

nhôm định hình Toàn Cầu - KCN Mỹ Xuân B1, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu
Hình 1.8.

9

Xỉ thép làm nền hạ Công trình Kho Ngoại quan Thorensen

13
13

Hình 1.10. Mô đun đàn hồi của hỗn hợp BTN ở Malayxia

23

Hình 1.11. Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi SMA ở Malayxia

23

Hình 1.12. Chiều sâu lún vệt bánh của hỗn hợp BTN ở Malayxia

24

Hình 1.13. Kết quả thí nghiệm lún vệt bánh xe của SMA ở Malayxia

24

Hình 1.14. Quan hệ giữa độ bằng phẳng mặt đường BTN cốt liệu xỉ thép và thời
gian khai thác

25

Hình 1.15. Quan hệ giữa độ nhám mặt đường BTN cốt liệu xỉ thép và thời gian
khai thác

25

Hình 1.16. Sơ đồ tổng thể nghiên cứu khả năng sử dụng xỉ thép để sản xuất
BTN ở khu vực phía Nam
Hình 2.1.

Thiết kế phối trộn cốt liệu tiêu chuẩn cho BTNC 12,5

27
32


X

Hình 2.2.

Thiết kế phối trộn cốt liệu tiêu chuẩn cho BTNC 19

32

Hình 2.3.

Sơ đồ công nghệ nghiền sàng dạng 1

33

Hình 2.4.

Sơ đồ công nghệ nghiền dạng 2

33

Hình 2.5.

Sơ đồ công nghệ nghiền sàng dạng 3

34

Hình 2.6.

Sơ đồ công nghệ nghiền sàng dạng 4

34

Hình 2.7.

Sơ đồ cấu tạo máy nghiền má lắc đơn giản

35

Hình 2.8.

Sơ đồ cấu tạo máy nghiền má lắc phức tạp

35

Hình 2.9.

Sơ đồ cấu tạo máy nghiền côn (máy xay đá)

36

Hình 2.10. Sơ đồ cấu tạo máy nghiền búa

36

Hình 2.11. Sơ đồ cấu tạo máy nghiền kiểu trục ép

37

Hình 2.12. Tổng thể một máy sàng rung dùng để phân loại sản phẩm nghiền

37

Hình 2.13. Sơ đồ công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép ở Công ty Vật Liệu Xanh tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

38

Hình 2.14. Dây chuyền sản xuất cốt liệu xỉ thép ở Công ty Vật Liệu Xanh - tỉnh
Bà Rịa Vũng Tàu

38

Hình 2.15. Thành phần hạt xỉ thép đang sản xuất tại Công ty Vật Liệu Xanh tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

39

Hình 2.16. Cốt liệu xỉ thép sau khi đã loại bỏ hạt không đảm bảo quy cách

39

Hình 2.17. Sơ đồ công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép dạng 1

40

Hình 2.18. Sơ đồ công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép dạng 2

41

Hình 2.19. Sơ đồ công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép dạng 3

41

Hình 2.20. Sơ đồ công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN

43

Hình 2.21. Phối cảnh sơ đồ công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN

43

Hình 2.22. Lấy mẫu đá dăm tại Công ty Cường Thuận IDICO - Đồng Nai và xỉ
thép tại Công ty Vật Liệu Xanh – Bà Rịa Vũng Tàu

45

Hình 2.23. Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đá dăm, xỉ thép tại Phòng thí nghiệm –
Trường ĐH. Giao thông Vận tải Cơ sở II

45

Hình 2.24. Biểu đồ kiểm định phân phối chuẩn kết quả thí nghiệm khối lượng
riêng

49

Hình 2.25. Tính chất cơ lý của xỉ thép và đá dăm (giá trị trung bình)

50

Hình 2.26. Tính chất cơ lý của xỉ thép và đá dăm – tiếp theo (giá trị trung bình)

51

Hình 2.27. Kết quả phân tích thành phần khoáng của xỉ Thép Việt

54


XI

Hình 2.28. Kết quả phân tích thành phần khoáng của xỉ Thép Miền Nam
Hình 3.1.

54

Sơ đồ thực nghiệm nghiên cứu sử dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất

BTN

59

Hình 3.2.

Sơ đồ về các lỗ rỗng và thành phần hỗn hợp BTN đầm chặt

60

Hình 3.3.

Cấp phối thiết kế BTNC 12,5

64

Hình 3.4.

Cấp phối thiết kế BTNC 19

64

Hình 3.5.

Cấp phối thiết kế BTN R19

64

Hình 3.6.

Độ ổn định, độ dẻo Marshall khi thay đổi nhiệt độ trộn - BTNC 12,5

70

Hình 3.7.

Độ ổn định, độ dẻo Marshall khi thay đổi thời gian trộn - BTNC 12,5

70

Hình 3.8.

Thí nghiệm Marshall - tại Phòng thí nghiệm, Công ty Cổ phần

UCT2, Trường Đại học Giao thông Vận tải Cơ sở II
Hình 3.9.

Đồ thị đánh giá số dư của độ ổn định Marshall

71
74

Hình 3.10. Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến độ ổn định Marshall

74

Hình 3.11. Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến độ ổn định Marshall

75

Hình 3.12. Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến độ dẻo Marshall

76

Hình 3.13. Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến độ dẻo Marshall

77

Hình 3.14. Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến thương số Marshall

78

Hình 3.15. Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến thương số Marshall

78

Hình 3.16. Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến độ rỗng dư

79

Hình 3.17. Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến độ rỗng dư

80

Hình 3.18. Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến độ rỗng cốt liệu

80

Hình 3.19. Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến độ rỗng cốt liệu

81

Hình 3.20. Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến độ rỗng lấp đầy

81

Hình 3.21. Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến độ rỗng lấp đầy

82

Hình 3.22. Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến độ ổn định còn lại

82

Hình 3.23. Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến độ ổn định còn lại

83

Hình 3.24. Biểu đồ thể tích nhựa có hiệu của BTNC 12,5

85

Hình 3.25. Biểu đồ thể tích nhựa có hiệu của BTNC 19

85

Hình 3.26. Độ ổn định Marshall của BTNC 12,5

85

Hình 3.27. Độ ổn định Marshall của BTNC 19

86

Hình 3.28. Độ dẻo của BTNC 12,5

86

Hình 3.29. Độ dẻo của BTNC 19

86


XII

Hình 3.30. Thương số Marshall của BTNC 12,5

86

Hình 3.31. Thương số Marshall của BTNC 19

87

Hình 3.32. Độ ổn định còn lại của BTNC 12,5

87

Hình 3.33. Độ ổn định còn lại của BTNC 19

87

Hình 3.34. Độ rỗng còn dư của BTNC 12,5

87

Hình 3.35. Độ rỗng còn dư của BTNC 19

88

Hình 3.36. Mô hình chiều dày màng nhựa biểu kiến

90

Hình 3.37. Quan hệ tốc độ lún vệt bánh và chiều dày màng nhựa biểu kiến

90

Hình 3.38. Hình dạng của cốt liệu đá dăm và xỉ thép

99

Hình 3.39. Mẫu BTNC 12,5 cốt liệu đá chụp dưới kính hiển vi điện tử x50 và
x100

100

Hình 3.40. Mẫu BTNC 12,5 cốt liệu xỉ chụp dưới kính hiển vi điện tử x50 và
x100

100

Hình 3.41. Thí nghiệm Wheel tracking - Trường ĐHGTVT – CSII

101

Hình 3.42. Độ lún vệt bánh xe BTNC 12,5

102

Hình 3.43. Biểu đồ lún vệt bánh xe BTNC 12,5

102

Hình 3.44. Độ lún vệt bánh xe BTNC 19

103

Hình 3.45. Biểu đồ lún vệt bánh xe BTNC 19

103

Hình 3.46. Thí nghiệm độ nhám bằng con lắc Anh - Trường ĐHGTVT – CSII

104

Hình 3.47. Biểu đồ độ nhám BTNC 12,5

104

Hình 3.48. Biểu đồ độ nhám BTNC 19

105

Hình 3.49. Thí nghiệm độ mài mòn bề mặt tại Phòng Thí nghiệm Trọng điểm
Đường bộ III

105

Hình 3.50. Thí nghiệm ép chẻ - Trường ĐHGTVT – CSII

106

Hình 3.51. Biểu đồ cường độ chịu kéo khi ép chẻ BTNC 12,5 và C19

106

Hình 3.52. Thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh - Trường ĐHGTVT

107

Hình 3.53. Mô đun đàn hồi tĩnh của BTNC 12,5 và BTNC 19

108

Hình 3.54. Thí nghiệm mô đun đàn hồi động - Trường Đại học GTVT

109

Hình 3.55. Mô đun đàn hồi động của BTNC 12,5 và BTNC 19

109

Hình 3.56. Mô đun phức động của BTNC 12,5

111

Hình 3.57. Mô đun phức động của BTNC 19

111

Hình 3.58. Sơ đồ thí nghiệm mỏi uốn dầm 4 điểm (trước và sau khi đặt tải)

112


XIII

Hình 3.59. Quan hệ chu kỳ tải với mức suy giảm mô đun độ cứng ban đầu ở
20oC, 5Hz – thể hiện dưới dạng trục logarit

112

Hình 3.60. Quan hệ chu kỳ tải với mô đun độ cứng (S) ở 20oC, 5Hz

113

Hình 4.1.

Giao diện phần mềm MEPDG

117

Hình 4.2.

Kết cấu mặt đường sử dụng trong phân tích MEPDG

121

Hình 4.3.

Tính toán theo tiêu chuẩn lún vệt bánh KC1_1 và KC2_1

124

Hình 4.4.

Tính toán theo tiêu chuẩn IRI: KC1_1 và KC2_1

124

Hình 4.5.

Đồ thị đánh giá số dư của độ lún BTN

126

Hình 4.6.

Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến độ lún BTN

127

Hình 4.7.

Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến độ lún BTN

127

Hình 4.8.

Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến độ bằng phẳng IRI

128

Hình 4.9.

Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến độ bằng phẳng IRI

129

Hình 4.10. Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến độ lún kết cấu

130

Hình 4.11. Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến độ lún kết cấu

130

Hình 4.12. Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến tuổi thọ kết cấu theo
độ lún

131

Hình 4.13. Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến tuổi thọ kết cấu theo độ
lún

132

Hình 4.14. Đồ thị đánh giá các yếu tố ảnh hưởng chính đến tuổi thọ kết cấu theo
IRI

133

Hình 4.15. Đồ thị ảnh hưởng tương tác các yếu tố đến tuổi thọ kết cấu theo IRI

134


1

MỞ ĐẦU
Hiện nay, ngành công nghiệp xây dựng của nước ta đang phát triển rất nhanh, nhu
cầu sử dụng các loại vật liệu xây dựng ngày càng lớn, cả về số lượng và chất lượng.
Nguồn vật liệu cung cấp cho ngành xây dựng nói chung và trong xây dựng đường ô tô
nói riêng đang ngày càng khan hiếm. Ở khu vực phía Nam, các vật liệu khoáng dùng
trong sản xuất bê tông nhựa (BTN) như cốt liệu đá, cát chủ yếu được khai thác tại các
tỉnh Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu ... Tuy nhiên, do yêu cầu bảo vệ tài
nguyên và môi trường nên khối lượng và khả năng khai thác của các loại vật liệu này
đang bị hạn chế. Các mỏ đá để sản xuất đá 0,5x1, 1x2, … đã được khai thác từ khá lâu
và hầu hết thời gian được phép khai thác còn khá ngắn 30. Các nguồn cát hạt thô, hạt
trung đang ngày càng khan hiếm, nguồn cát cung cấp cho xây dựng còn lại chủ yếu là
cát hạt mịn. Vì vậy, để đảm bảo nguồn vật liệu cho xây dựng, xu hướng sử dụng các vật

liệu nhân tạo, tái tạo để thay thế một phần vật liệu khoáng tự nhiên trở thành giải pháp
tối ưu.
Theo quy hoạch phát triển ngành thép Việt Nam giai đoạn 2007 – 2015, có xét đến
năm 2025, chỉ tính riêng khu vực phía Nam nếu các nhà máy thép cùng đi vào hoạt động
với công suất luyện thép từ 4 – 5 triệu tấn/năm thì lượng xỉ thép được tạo ra gần 1 triệu
tấn/năm. Lượng xỉ thép hiện nay ở nước ta trung bình từ 0,5 - 1,0 triệu tấn/năm, riêng ở
khu vực phía Nam (chủ yếu là tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu), trong 10 năm gần đây, khối lượng
xỉ thép do các nhà máy thép sản xuất, ước tính khoảng 0,3 - 0,5 triệu tấn/năm 20, 24,
41.
Chuyện các dòng sông ở khắp nơi trong cả nước bị bức tử bởi chất thải công nghiệp
chưa qua xử lý đang là vấn đề thời sự nóng bỏng. Trong khi đó người dân ở một số địa
phương (điển hình là huyện Tân Thành, Bà Rịa - Vũng Tàu; quận Thủ Đức - Tp. Hồ Chí
Minh …) lại phải hứng chịu ô nhiễm ngay trên mặt đất. Các vụ đổ xỉ thép ra môi trường
liên tục xảy ra: xỉ thép được đổ tại khuôn viên chùa Đại Tòng Lâm, thị trấn Phú Mỹ,
huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu 31; 4 tuyến đường nội bộ nhà máy thép
Pomina (KCN Phú Mỹ I, huyện Tân Thành) đã được san lấp bằng xỉ thép với diện tích
khoảng hơn 7.000 m2 35; xỉ thép được đổ ở khu đất đang được san lấp và đường vào
để xây trường học tại phường Trường Thọ (Quận Thủ Đức, Tp. Hồ Chí Minh) 34; Nhà
máy Luyện phôi thép Pomina 3 (KCN Phú Mỹ I) đổ trực tiếp xỉ thép chưa qua xử lý ra


2
môi trường 32.
Trong khi, các cơ quan quản lý, các địa phương có các nhà máy thép đóng trên địa
bàn đang lay hoay tìm giải pháp cho việc xử lý xỉ thép thì một số doanh nghiệp, nhà
máy phải dành một phần không nhỏ quỹ đất để lưu giữ xỉ thép. Tuy nhiên, đây là giải
pháp tạm thời, về lâu dài không có đủ các bãi chứa để chứa lượng xỉ thép phát sinh ra
hàng ngày.
Theo Quyết định số 12/2006/QĐ-BTNMT ngày 08/9/2006 16 của Bộ Tài nguyên
và Môi trường về danh mục các phế liệu được phép nhập khẩu có xỉ hạt nhỏ từ quá trình

luyện thép, không chứa chất phóng xạ, kim loại nặng, chất thải nguy hại (mục 20, Mã
HS: 2618 00 00) để sử dụng làm vật liệu xây dựng, hạn chế khai thác tài nguyên thiên
nhiên; Quy định của Chính phủ tại Nghị định 59/2007/NĐ-CP ngày 09/4/2007 19 về
quản lý chất thải rắn và Quyết định số 2149/QĐ-TTg ngày 17/12/2009 21 của Thủ
tướng Chính phủ về phê duyệt Chiến lược quốc gia về quản lý tổng hợp chất thải rắn
đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2050 cũng đã khẳng định: Nhà nước ưu tiên, khuyến
khích tái chế, tái sử dụng chất thải rắn thông thường, hạn chế chôn lấp; Quyết định số
567/QĐ-TTg ngày 28/4/2010 22 của Thủ tướng Chính phủ Về việc phê duyệt Chương
trình phát triển vật liệu xây dựng không nung đến năm 2020 khẳng định quan điểm “tận
dụng tối đa phế thải của các ngành công nghiệp khác” để sản xuất vật liệu xây dựng
không nung; Mới đây, Chính phủ đã ban hành Quyết định số 798/QĐ-TTg ngày
25/5/2011 23 của Thủ tướng Chính phủ về phê duyệt chương trình đầu tư xử lý chất
thải rắn giai đoạn 2011-2020. Trong đó cụ thể hóa mục tiêu tái chế chất thải rắn thông
thường từ 2011-2015 là 70%; TCVN 6705:2009 - 10 Phân loại chất thải rắn thông
thường quy định xỉ thép được xem là chất thải rắn công nghiệp thông thường (không
nguy hại). Vì vậy, xỉ thép được khuyến khích tái chế, tái sử dụng, góp phần bảo vệ môi
trường, tiết kiệm tài nguyên.
Như vậy, việc doanh nghiệp luyện thép mang xỉ thải đi chôn lấp là không phù hợp
với chủ trương, chính sách chung về quản lý chất thải rắn. Nhưng nếu không đem đi
chôn lấp thì hiện nay lại không có đơn vị tái chế được xỉ thép thành những sản phẩm
được thị trường chấp nhận. Lượng xỉ thép đang tồn giữ tại các nhà máy không đơn thuần
là chiếm giữ đất, làm kém hiệu quả sử dụng đất mà còn dễ phát tán trong không trung
vào những khi gió lớn, gây bụi và ô nhiễm môi trường xung quanh, gây ảnh hưởng đến
đời sống và sức khỏe của người dân xung quanh.


3
Lý do chọn đề tài:
Trên thế giới, xỉ thép đã được nghiên cứu, sử dụng làm cốt liệu để sản xuất BTN
trong xây dựng đường ô tô ở nhiều nước như: Mỹ, Nga, Trung Quốc, Đức, Italia, Anh,

Malayxia, Bỉ, Croatia, ... Kết quả của các nghiên cứu cho thấy việc sử dụng xỉ thép thay
thế cốt liệu đá dăm làm cốt liệu sản xuất BTN có tính khả thi cao, đồng thời nó còn thể
hiện một số tính chất vượt trội như: xỉ thép hình khối, góc cạnh nhiều, thô ráp, độ rỗng
lớn, bề mặt rỗ làm các hạt có thể chèn móc vào nhau, ổn định cao nếu được đầm chặt;
hàm lượng tạp chất hữu cơ, hàm lượng hạt thoi dẹt, độ mài mòn Los-Angeles, độ nén
dập trong xi lanh, độ dính bám với nhựa đường đều rất tốt; các tính chất cơ học và các
chỉ tiêu đánh giá chất lượng sử dụng khi làm mặt đường ô tô của BTN cốt liệu xỉ thép
đều tương đương hoặc tốt hơn so với BTN cốt liệu đá dăm.
Các nghiên cứu ở Việt Nam trong việc sử dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất BTN,
bước đầu cho thấy BTN cốt liệu xỉ thép đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật để làm các lớp
mặt cho mặt đường ô tô và có nhiều ưu điểm hơn so với BTN cốt liệu đá dăm.
Tuy nhiên, kết quả của một số nghiên cứu còn có sự khác biệt và có khi trái ngược
nhau (hàm lượng nhựa tối ưu, độ rỗng cốt liệu, độ rỗng còn dư của BTN). Từ việc ứng
dụng của xỉ thép cho thấy quá trình hydrat hóa các ô xít CaO, MgO tự do là nguyên nhân
tiềm ẩn gây ra những thay đổi lớn về thể tích. Nghiên cứu của Emery 60, khi sử dụng
xỉ thép trong BTN đã xuất hiện các vết nứt và đứt gãy mặt đường, các hiện tượng này
có liên quan đến sự kém ổn định của xỉ thép bởi các ô xít CaO, MgO tự do.
Ở khu vực phía Nam, các ứng dụng của xỉ thép còn rất hạn chế, khối lượng xỉ thép
được đưa vào xử lý rất ít chỉ chiếm gần 20% 33. Xỉ thép sau khi được xử lý một phần
được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xi măng, phần lớn được gia công thành xỉ hạt,
cấp phối xỉ sử dụng để san lấp mặt bằng, làm móng các công trình nội bộ.
Như vậy, nghiên cứu các tính chất của xỉ thép và khả năng sử dụng cốt liệu xỉ thép
trong sản xuất BTN sử dụng làm mặt đường ô tô, giúp chúng ta đánh giá được tính chất
của xỉ thép, lựa chọn tiêu chuẩn cốt liệu xỉ thép, đề xuất quy trình công nghệ sản xuất
cốt liệu xỉ thép, BTN cốt liệu xỉ thép, đánh giá được các tính chất của BTN cốt liệu xỉ
thép, phạm vi sử dụng hợp lý BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường ô tô ở khu vực phía
Nam. Việc sử dụng cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN một cách hiệu quả sẽ góp phần tạo
ra một lượng vật liệu không nhỏ để giải quyết việc khan hiếm vật liệu trong xây dựng
đường ô tô hiện nay. Ngoài ra, còn giải quyết việc xử lý loại phế thải này phải tốn kém

4
kinh phí và ảnh hưởng đến môi trường.
Mục đích nghiên cứu:
Thông qua nghiên cứu kinh nghiệm của các nước trên thế giới trong việc sử dụng
BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường ô tô, kết hợp việc nghiên cứu lý thuyết, phân tích
các kết quả thực nghiệm trong phòng về xỉ thép, BTN cốt liệu xỉ thép, nghiên cứu phạm
vi sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường ô tô. Trên cơ sở đó, đánh giá được khả
năng sử dụng xỉ thép để thay thế đá dăm làm cốt liệu sản xuất BTN, ứng dụng trong xây
dựng mặt đường ô tô ở khu vực phía Nam.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý, các chỉ tiêu phục vụ công tác
thiết kế và khai thác BTN cốt liệu xỉ thép, ứng dụng làm mặt đường ô tô ở khu vực phía
Nam.
Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu xỉ thép sử dụng làm cốt liệu để sản xuất BTN,
nghiên cứu quy trình sản xuất mẫu BTN cốt liệu xỉ thép, nghiên cứu các tính chất của
BTN cốt liệu xỉ thép, nghiên cứu phạm vi sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường
ô tô ở khu vực phía Nam.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thống kê: điều tra, khảo sát, thu thập số liệu về nguồn xỉ thép và tình
hình xử lý xỉ thép ở khu vực Phía Nam, tình hình sử dụng xỉ thép ở Việt Nam và một số
nước trên thế giới;
- Kết hợp nghiên cứu các lý thuyết và kinh nghiệm ở trong nước và trên thế giới
trong sản xuất và sử dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất BTN;
- Phương pháp thực nghiệm: phân tích, đánh giá các tính chất của xỉ thép, BTN cốt
liệu xỉ thép … trong thực nghiệm có dùng phương pháp đối chứng để so sánh với các
tính chất của đá dăm, BTN cốt liệu đá dăm và các quy định của tiêu chuẩn hiện hành.
- Phân tích, luận chứng, đưa ra các đề xuất về khả năng sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép
làm mặt đường ô tô ở khu vực phía Nam.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

Ý nghĩa khoa học của đề tài:
- Chứng minh bằng thực nghiệm có thể sử dụng xỉ thép khu vực phía Nam làm cốt
liệu cho BTN thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật và đảm bảo tính kinh tế;
- Đánh giá được ảnh hưởng của các yếu tố cơ bản của hỗn hợp như loại cấp phối, cỡ


5
hạt danh định lớn nhất, hàm lượng nhựa đến các chỉ tiêu cơ lý của BTN sử dụng cốt liệu
xỉ thép;
- Phân tích được cấu trúc của BTN cốt liệu đá dăm và cốt liệu xỉ thép. Giải thích
được cơ chế liên kết giữa nhựa và cốt liệu xỉ thép.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
- Đề xuất cải tiến dây chuyền công nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép cho BTN ngay từ
các nhà máy thép;
- Đề xuất quy trình sản xuất mẫu BTN cốt liệu xỉ thép, xác định và đánh giá các chỉ
tiêu cơ lý, các chỉ tiêu phục vụ công tác thiết kế và khai thác BTN cốt liệu xỉ thép, phạm
vi sử dụng của BTN cốt liệu xỉ thép trong xây dựng mặt đường ô tô ở khu vực phía nam
Việt Nam.
Cấu trúc của đề tài:
Gồm phần mở đầu, tiếp theo là bốn chương, phần kết luận và kiến nghị, dự kiến
hướng nghiên cứu tiếp theo, danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục. Cụ thể như sau:
-

Phần mở đầu

-

Chương 1: Tổng quan xỉ thép và BTN cốt liệu xỉ thép

-

Chương 2: Nghiên cứu sử dụng xỉ thép ở khu vực phía Nam làm cốt liệu sản

xuất BTN nóng
-

Chương 3: Nghiên cứu trong phòng các tính chất của BTN nóng cốt liệu xỉ

-

Chương 4: Đề xuất khả năng sử dụng BTN nóng cốt liệu xỉ thép làm mặt

thép
đường ô tô ở khu vực phía Nam
-

Phần kết luận và kiến nghị

-

Danh mục các công trình nghiên cứu đã công bố của tác giả

-

Tài liệu tham khảo và phần phụ lục.

Những đóng góp của đề tài trong lĩnh vực chuyên ngành:
-

Trên cơ sở tham khảo các tài liệu trên thế giới và trong nước, luận án đã tập

hợp được các tiêu chuẩn kỹ thuật, thành phần hóa lý của xỉ thép làm cốt liệu cho BTN
phù hợp với điều kiện phía nam Việt Nam;
-

Đề xuất tiêu chuẩn cấp phối cốt liệu và đề xuất cải tiến dây chuyền công nghệ

sản xuất cốt liệu xỉ thép cho BTN ngay từ các nhà máy luyện thép;
-

Xác định công thức chế tạo và các tiêu chuẩn kỹ thuật của BTNC 12.5; BTNC


6
19 sử dụng cốt liệu xỉ thép;
-

Đề xuất trình tự trộn, chế tạo BTN nóng cốt liệu xỉ thép trong phòng thí

nghiệm. Xác định và đánh giá các chỉ tiêu cơ lý phục vụ công tác thiết kế và khai thác
BTN cốt liệu xỉ thép. Đề xuất phạm vi sử dụng của BTN cốt liệu xỉ thép trong xây dựng
mặt đường ô tô ở khu vực phía nam Việt Nam;
-

Bước đầu chứng minh bằng thực nghiệm có thể sử dụng xỉ thép khu vực phía

Nam làm cốt liệu cho BTN nóng thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật và đảm bảo tính kinh
tế;
-

Sử dụng cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN làm mặt đường ô tô ở khu vực phía

Nam, góp phần làm phong phú thêm chủng loại vật liệu xây dựng và giải quyết được
nguồn vật liệu làm đường ôtô ngày càng khan hiếm, bảo vệ tài nguyên môi trường, khắc
phục được vấn đề chôn lấp và đổ đống xỉ thép tại các khu xử lý chất thải tập trung, bảo
đảm các quy định về bảo vệ môi trường.


7

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XỈ THÉP VÀ BÊ TÔNG NHỰA
CỐT LIỆU XỈ THÉP
1.1. Tổng quan về sản xuất thép và xỉ thép ở Việt Nam.
1.1.1. Tổng quan về sản xuất thép ở Việt Nam 24.
Ngành công nghiệp thép Việt Nam được bắt đầu từ năm 1959 với việc xây dựng
Khu gang thép Thái Nguyên. Từ năm 1992 trở lại đây, nhiều nhà máy thép đi vào sản
xuất, công nghệ luyện thép đã có nhiều cải tiến làm cho chất lượng và năng suất sản
xuất phôi thép tăng lên rõ rệt. Các nhà máy sản xuất thép của nước ta hiện nay tập trung
chủ yếu ở miền Bắc và miền Nam. Ở miền Bắc, các nhà máy thép tập trung ở các tỉnh
Thái Nguyên, Hải Phòng, Hưng Yên, Bắc Ninh. Ở miền Nam, các nhà máy thép tập
trung tại thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương và Bà Rịa-Vũng Tàu. Trong
tương lai, một số nhà máy luyện kim liên hợp sẽ được xây dựng ở miền Trung như nhà
máy luyện kim liên hợp 4,5 triệu tấn/năm tại Hà Tĩnh và Quảng Ngãi (Hình 1.1).
Trong những năm gần đây, ngành thép Việt Nam có tốc độ tăng trưởng cao, trên
18%/năm. Sản lượng phôi thép của nước ta, theo số liệu của Hiệp hội thép Việt Nam
được thể hiện trong Hình 1.2.
Sản xuất phôi thép theo quy hoạch đến năm 2015 đạt 6 - 8 triệu tấn/năm; năm
2020 đạt 9 - 11 triệu tấn/năm và năm 2025 đạt 12 - 15 triệu tấn/năm.
TỔNG
CÔNG TY

MIỀN BẮC: GANG
THÉP THÁI
NGUYÊN 500.000T

PHÂN PHỐI THÉP

Kim khí HN

LIÊN DOANH

Poscovina
Vinausteel
Nasteel

250
200
120 (ngàn tấn)

Vinakyoei
Tây đô

300
100

THÉP MIỀN NAM

BIÊN HÒA - THỦ ĐỨC - NHÀ BÈ - PHÚ MỸ- PFS
(150)
(150)

(200)
(400)
(400)
NĂNG LỰC SX: 0.9 TRIỆU TẤN

Kim khí Miền trung

Kim khí Hải phòng

GIA CÔNG CÁN NGUỘI

Kim khí TP.HCM

Hình 1.1. Mô hình ngành thép Việt Nam


8
Sản lượng phôi thép (triệu tấn)
6
5
4
3
2
1
0
2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

Hình 1.2. Sản lượng thép phôi của Việt Nam từ năm 2001 – 2013 (nguồn
VSA)
1.1.2. Quy trình sản xuất thép 41:
Hiện nay, thép được sản xuất bằng 3 công nghệ: Công nghệ lò cao - lò chuyển
thổi ô xy - đúc liên tục; Công nghệ lò điện hồ quang - đúc liên tục; Công nghệ lò thùng.
Ngoài các công nghệ chính nêu trên, có hai công nghệ mới phát triển là: hoàn nguyên
nấu chảy - luyện thép lò chuyển - đúc liên tục, hoàn nguyên trực tiếp - luyện thép lò
điện - đúc liên tục. Ở Việt nam, phần lớn thép được sản xuất bằng công nghệ lò điện hồ
quang - đúc liên tục (Hình 1.3 và Hình 1.4).

Thép phế liệu
(Thép tái chế)
Điện cực than chì
Thép phế liệu +
Vôi/dolomite

Xỉ EAF

Thép

Hình 1.3.

Sơ đồ công nghệ sản xuất thép bằng công nghệ lò điện hồ quang