Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng xỉ than nhà máy nhiệt điện nông sơn làm vật liệu gia cố lớp móng trong xây dựng đường ở tp tam kỳ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

LÊ PHÚ LỘC

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG XỈ THAN
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NƠNG SƠN LÀM VẬT LIỆU GIA CỐ
LỚP MĨNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ở TP. TAM KỲ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

LÊ PHÚ LỘC

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG XỈ THAN
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NƠNG SƠN LÀM VẬT LIỆU GIA CỐ
LỚP MĨNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ở TP. TAM KỲ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 8580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN TRUNG VIỆT

Đà Nẵng - Năm 2018


i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi được thực hiện dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của TS. Trần Trung Việt.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Lê Phú Lộc


ii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Tên đề tài: ............................................................................................................... 1
2. Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 1
3. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................. 3
4. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................ 3
5. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................... 3
6. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 3
7. Cấu trúc của luận văn ............................................................................................ 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CỐ ĐẤT BẰNG CHẤT LIÊN KẾT VÔ CƠ5
1.1. Mở đầu. ................................................................................................................ 5

1.2. Tổng quan về gia cố vật liệu xây dựng bằng chất liên kết vô cơ..................... 5
1.2.1. Gia cố đất bằng vôi. ........................................................................................ 5
1.2.2. Gia cố đất bằng xi măng. ................................................................................ 6
1.2.3. Gia cố đất bằng tro bay. .................................................................................. 7
1.2.4. Xỉ than gia cố vôi ............................................................................................ 8
1.2.5. Gia cố đất bằng tro bay với xi măng hoặc vôi ................................................ 8
1.2.6. Kết luận ........................................................................................................... 8
1.3. Giới thiệu về vật liệu nghiên cứu: ...................................................................... 9
1.3.1. Nguồn vật liệu ................................................................................................. 9
1.3.2. Thành phần hóa học của vật liệu .................................................................. 10
1.4. Nguyên lý hình thành cường độ. ...................................................................... 11
1.4.1. Tác dụng của vơi và xi măng khi gia cố với đất. .......................................... 11
1.4.2. Q trình tương tác đất - vơi, đất –xi măng. ................................................. 12
1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến gia cố đất với vôi và xi măng. ............................ 13
1.4.4. Nguyên lý hình thành cường độ của đất gia cố xỉ than, đất gia cố xỉ than và
vôi, đất gia cố xỉ than và xi măng. .......................................................................... 14
1.4.5. Kết luận ......................................................................................................... 14
1.5. Một số nghiên cứu gia cố đất trong và ngoài nước ........................................ 15
1.5.1. Nghiên cứu trên thế giới ............................................................................... 15
1.5.2. Nghiên cứu trong nước ................................................................................. 15


iii
1.5.3. Kết luận ......................................................................................................... 16
1.6. Kết luận chương 1 ............................................................................................. 16
CHƯƠNG II: XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH
CƯỜNG ĐỘ CỦA HỖN HỢP GIA CỐ .................................................................... 17
2.1. Mở đầu. .............................................................................................................. 17
2.2. Quy hoạch mẫu thí nghiệm và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất gia cố.17
2.2.1. Quy hoạch số lượng mẫu thí nghiệm ............................................................ 17

2.2.2. Thí nghiệm xác định thành phần hạt của đất ................................................ 19
2.2.3. Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn của đất gia cố ............................................ 21
2.2.4. Thí nghiệm cường độ chịu nén của đất gia cố .............................................. 25
2.2.5. Thí nghiệm mơ đun đàn hồi của đất gia cố................................................... 28
2.2.6. Thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất tự nhiên ở máy cắt phẳng ........ 32
2.3. Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố ngẫu nhiên và các tính chất cơ lý của
đất đến kết quả thí nghiệm ...................................................................................... 35
2.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng vôi và xỉ, hàm lượng xi măng và xỉ đến độ ẩm
tốt nhất và dung trọng khô lớn nhất của đất gia cố. ................................................ 35
2.3.2. Ảnh hưởng của tính chất cơ lý của đất và hàm lượng %xỉ , %vôi, %xi măng
đến cường độ nén và mô đun đàn hồi của đất gia cố. ............................................. 37
2.4. Xây dựng phương trình thực nghiệm.............................................................. 45
2.4.1. Mơ hình ứng xử “ Response Surface”. ......................................................... 45
2.4.2. Xây dựng phương trình thực nghiệm xác định cường độ nén và mô đun đàn
hồi của đất gia cố. ................................................................................................... 46
2.4.3. Xây dựng phương trình thực nghiệm xác định cường độ nén và mô đun đàn
hồi của đất gia cố xỉ - Xi măng - CPTN. ................................................................ 51
2.5. Kết luận chương 2 ............................................................................................. 53
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG PHÓNG XẠ
TRONG HỖN HỢP GIA CỐ ĐẾN MƠI TRƯỜNG NƯỚC VÀ PHÂN TÍCH
HIỆU QUẢ KINH TẾ ................................................................................................. 55
3.1. Mở đầu ............................................................................................................... 55
3.2. Chế bị mẫu và thí nghiệm xác định hàm lượng phóng xạ trong mơi trường
nước. .......................................................................................................................... 55


iv
3.2.1. Chế bị mẫu .................................................................................................... 55
3.2.2. Thí nghiệm kiểm tra độ phóng xạ ................................................................. 58
3.3. Phân tích ảnh hưởng của hàm lượng vơi, xi măng đến khả năng lan truyền

phóng xạ trong nước của hỗn hợp gia cố. .............................................................. 62
3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng vôi và xỉ đến khả năng lan truyền phóng xạ trong
nước của hỗn hợp gia cố. ........................................................................................ 63
3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng và xỉ đến khả năng lan truyền phóng xạ
trong nước. .............................................................................................................. 64
3.3.3. Kết luận ......................................................................................................... 66
3.4. Phân tích hiệu quả kinh tế. ............................................................................... 66
3.4.1. Phân tích bài tốn kỹ thuật............................................................................ 66
3.4.2. Phân tích bài tốn kinh tế.............................................................................. 69
3.4.3. Kết luận ......................................................................................................... 70
3.5. Kết luận chương 3 ............................................................................................. 70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 72
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ........................................................................................... 72
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 73
KIẾN NGHỊ .............................................................................................................. 74
NHỮNG TỒN TẠI VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI . 74
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 75
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 79


v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CÁC KÝ HIỆU:
c
φ
γkmax
γk
γkw
Womax
Wtt

Wb
P
F
D
H
L
p
ai
Gi
Gm
Aj

C
R
Rn
Eđh
Cu
Cg
K

: Lực dính
: Góc nội ma sát trong
: Dung trọng khô lớn nhất
: Dung trọng khô
: Dung trọng ẩm
: Độ ẩm tốt nhất
: Độ ẩm thực tế của lần đầm
: Độ ẩm của đất lúc lấy mẫu
: Tải trọng khi phá hoại mẫu
: Tiết diện ngang trung bình của mẫu

: Đường kính mẫu
: Chiều cao mẫu
: Biến dạng đàn hồi của mẫu vật liệu
: Áp lực nén lên mặt mẫu
: Phần trăm khối lượng sót trên sàng i
: Khối lượng sót trên sàng i
: Khối lượng ban đầu của mẫu
: Phần trăm lượng lọt qua sàng j
: Ứng suất cắt
: Hệ số vòng ứng biến
: Số đọc đồng hồ đo biến dạng trên vòng đo lực ngang
: Cường độ chịu nén của mẫu vật liệu
: Mô đun đàn hồi
: Hệ số đồng nhất
: Hệ số cấp phối
: Hàm lượng phóng xạ tích lũy

CÁC CHỮ VIẾT TẮT:
CPTN
: Cấp phối thiên nhiên
GCV
: Gia cố vôi
GCXM
: Gia cố xi măng


vi

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG XỈ THAN NHÀ MÁY NHIỆT
ĐIỆN NÔNG SƠN LÀM VẬT LIỆU GIA CỐ LỚP MÓNG TRONG XÂY DỰNG

ĐƯỜNG Ở TP. TAM KỲ
Học viên: Lê Phú Lộc
Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng
Mã số: 8580205 Khóa: 20016 – 2018 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt – Đề tài giới thiệu phương pháp xây dựng mơ hình thực nghiệm xác định Rn và
Eđh của vật liệu đất trộn xỉ than gia cố vơi hoặc xi măng dựa trên mơ hình Response
Surface (RSM). Kết quả đề tài đã chỉ ra được vai trị quan trọng của xỉ than và vơi hoặc xi
măng trong việc hình thành cường độ của hỗn hợp đất-xỉ-vơi, đất-xỉ-xi măng ngồi ra tính
chất cơ lý của bản thân đất (lực dính C và góc nội ma sát ) cũng đóng vai trị rất lớn. Từ
kết quả nghiên cứu, mơ hình xác định Rn và Eđh ở tuổi 14, 28, 56, 90 ngày của hỗn hợp
đất-xỉ-vôi, Rn và Eđh ở tuổi 14, 28 ngày của hỗn hợp đất-xỉ-xi măng được đề xuất: với đất
được lấy tại TP. Tam Kỳ, xỉ than tại nhà máy nhiệt điện Nông Sơn và vơi sống được lấy từ
Thanh Hóa, xi măng PCB 40 Sơng Gianh. Với mơ hình đề xuất có thể giúp các kỹ sư
nhanh chóng xác định sơ bộ được cường độ của hỗn hợp vật liệu khi biết được tính chất cơ
lý của đất (lực dính C và góc nội ma sát ). Kết quả nghiên cứu cho thấy khi gia cố bằng
vôi và xỉ than, xi măng và xỉ than, các giá trị đặc trưng cơ học của đất gia cố như cường độ
chịu nén, mô đun đàn hồi tăng lên đáng kể, đáp ứng được yêu cầu về chất lượng vật liệu sử
dụng làm móng đường theo TCVN 10379-2014. Đồng thời khi sử dụng nguồn xỉ than tại
nhà máy Nhiệt điện Nơng Sơn để gia cố thì nồng độ hàm lượng chất phóng xạ (tia gamma)
giảm xuống khoảng 0.2-0.25 Sv/h dưới ngưỡng cho phép của Bộ Y tế (1 Sv/h) và của
Nhật (0.4 Sv/h)
Từ khóa – đất gia cố xỉ than và vôi; đất gia cố xỉ than và xi măng; vật liệu mặt đường;
cường độ chịu nén; mơđun đàn hồi; mơ hình thực nghiệm.
STUDYING TO ASSESSMENT USE OF SLAGS FROM NONG SON THERMAL
POWER STATION REINFORCED MATERIALS FOR HIGHWAY
CONSTRUCTION IN TAM KY CYTY
Abstract - The subject introduces the method of empirical model building identify Rn and
Eđh of soil materials mixed lime or cement reinforced slags based on Response Surface
model (RSM). Results the subject pointed out the important role of coal slag and lime or
cement in the form of joint strength of soil-slag-lime, soil-slag-cement the physical

properties of the soil (stick force c and angle of internal friction ) also played a very big
role. From the results of research, the model determines the Rn and Eđh at the age of 14,
28, 56, 90 days of composite soil-slag-lime, the Rn and Eđh at the age of 14, 28 days of
composite soil-slag- cement was proposed: to soil taken in Tam Ky city, coal slag at Nong
Son thermal power plants and quicklime are taken from Thanh Hoa. With the proposed
model can help engineers quickly identify preliminarily magnitude of composite materials
when know the physical properties of the soil (stick force c and the angle of internal


vii
friction ). The research results show that when reinforced with lime and coal slag, cement
and coal slag values characteristic of reinforced soil mechanics as compression resistant
strength, elastic modulus increased significantly, to meet the requirements of the quality
materials used road foundation according to TCVN 10379-2014 standard. The study show
that when using slag at the Nong Son Thermal Power for reinforcement, the concentration
of radioactive (gamma ray) decreases to about 0.2-0.25 Sv / h below the level permitted
by the Ministry of Health (1 Sv / h) and Japan (0.4 Sv / h)
Key words – Soil reinforcement and lime, coal slag; Soil reinforcement and lime, cement;
pavement material; compressive strength; elastic modulus; empirical model.


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
1.1

Tên bảng

Trang

Chỉ tiêu cơ lý của đất gia cố [TCVN 10379-2014]

6

1.2

Yêu cầu cường độ cát gia cố xi măng [22TCN 246 – 1998]

7

1.3
1.4
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8

Thành phần hóa học của xỉ than
Thành phần hóa học của vơi
Số lượng mẫu tiến hành thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn của đất gia cố vôi-xỉ
Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn của đất gia cố Xi măng-xỉ
Kết quả đầm nén ở 14, 28, 56, 90 ngày tuổi của Vôi

Kết quả nén mẫu ở 14, 28 ngày tuổi của Xi măng
Kết quả đo mô đun đàn hồi ở 14, 28, 56, 90 ngày tuổi của Vôi
Kết quả mô đun đàn hồi ở 14, 28 ngày tuổi của Xi măng

11
11
17
20
23
23
27
28
31
32

2.9

Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn của đất

32

2.10

Kết quả thí nghiệm cắt phẳng

34

2.11
2.12
2.13

2.14
2.15
3.1
3.2

Đánh giá cường độ và E theo thang phân loại độ bền theo
TCVN 10379-2014 của đất gia cố vôi ở 14 và 28 ngày tuổi
Đánh giá cường độ và E theo thang phân loại độ bền theo
TCVN 10379-2014 của đất gia cố xi măng ở 14, 28 ngày tuổi
Hệ số b trong phương trình 2.1
Hệ số b trong phương trình 2.2
Hệ số b trong phương trình 2.3
Số lượng mẫu đất gia cố xỉ than, vơi để xác định hàm lượng
phóng xạ.
Số lượng mẫu đất gia cố xỉ than, xi măng để xác định hàm
lượng phóng xạ.

43
44
47
50
51
55
56

3.3

Kết quả đo hàm lượng phóng xạ (liều bức xạ tích lũy) của mẫu
gia cố vơi sau khi bảo dưỡng mẫu 7 ngày

59

3.4

Kết quả đo hàm lượng phóng xạ (liều bức xạ tích lũy) của mẫu
gia cố xi măng sau khi bảo dưỡng mẫu 7 ngày

59

3.5

Các đặc trưng của vật liệu kết cấu áo đường

67

3.6

Tính tốn cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi

68


ix
Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

3.7

Tính tốn cường độ theo tiêu chuẩn độ kéo uốn

68

3.8

Tính tốn cường độ theo tiêu chuẩn đảm bảo ổn định trượt của
nền đất

69

3.9

Chi phí vật liệu và thi cơng vật liệu làm móng

69


x

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1.1
1.2
1.3
2.1
2.2

2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15

Tên hình

Trang

Mỏ đất huyện Phú Ninh, Quảng Nam
Nhà máy nhiệt điện Nông Sơn
Bải thải tro, xỉ than nhà máy nhiệt điện Nông Sơn
Sơ đồ nghiên cứu
Đường cong thành phần hạt của đất tự nhiên
Bộ sàng tiêu chuẩn và q trình thí nghiệm
Biểu đồ tương quan dung trọng khô và độ ẩm
Cân đo khối lượng và thể tích cối
Đầm nén vật liệu gia cố
Cân khối lượng đất và xác định độ ẩm
Bảo dưỡng và ngâm mẫu
Thí nghiệm xác định Rn

Thiết bị đo xác định độ biên dạng
Mẫu thí nghiệm xác định modul đàn hồi
Sơ đồ thử nghiệm xác định Mô đun đàn hồi Eđh
Mẫu đất trong dao vịng và hộp cắt
Máy cắt ứng biến và thí nghiệm sức chống cắt của đất tự nhiên
Ảnh hưởng hàm lượng vôi, xỉ đến độ ẩm tốt nhất của đất gia cố

9
9
9
19
21
21
24
24
24
25
26
27
29
30
31
34
35
35

2.16

Ảnh hưởng hàm lượng vôi, xỉ đến độ dụng trọng khô lớn nhất của đất
gia cố

36

2.17

Ảnh hưởng hàm lượng xi măng, xỉ đến độ ẩm tốt nhất của đất gia cố

36

2.18

Ảnh hưởng hàm lượng xi măng, xỉ đến độ ẩm tốt nhất của đất gia cố

36

2.19
2.20

Kết quả của thí nghiệm cắt đất
Đường thành phần hạt của đất
Kết quả thí nghiệm cường độ nén và mô đun đàn hồi
của đất gia cố vôi và xỉ than ở tuổi 14 ngày

38
38

2.21
2.22
2.23
2.24

Kết quả thí nghiệm cường độ nén và mơ đun đàn hồi
của đất gia cố vôi và xỉ than ở tuổi 28 ngày

39
39

Kết quả thí nghiệm cường độ nén và mơ đun đàn hồi của đất gia
cố vôi và xỉ than ở tuổi 56 ngày

40

kết quả thí nghiệm cường độ nén và mô đun đàn hồi của đất gia
cố vôi và xỉ than ở tuổi 90 ngày

40


xi
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

2.25

kết quả thí nghiệm cường độ nén và mô đun đàn hồi của đất gia
cố xi măng và xỉ than ở tuổi 14 ngày

41

2.26
2.27
2.28
2.29
2.30
2.31
2.32
2.33
2.34
2.35
2.36
2.37
2.38
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5

Mơ hình Response Surface xác định phương trình tương quan
Mơ hình RSM tương quan giữa R,E và %xỉ, %vôi, C, φ
So sánh kết quả mô hình đề xuất và kết quả thí nghiệm Cường độ
chịu nén 14 ngày và 28 ngày của đất gia cố vơi
So sánh kết quả mơ hình và thí nghiệm Cường độ chịu nén 14
ngày và 28 ngày của đất gia cố vơi
So sánh kết quả mơ hình đề xuất và kết quả thí nghiệm mơ đun
đàn hồi 14 ngày và 28 ngày của đất gia cố vôi

So sánh kết quả mơ hình và thí nghiệm mơ đun đàn hồi 14 ngày
và 28 ngày của đất gia cố vôi
So sánh kết quả mơ hình đề xuất và kết quả thí nghiệm Cường độ
chịu nén 56 ngày và 90 ngày của đất gia cố vơi
So sánh kết quả mơ hình và thí nghiệm Cường độ chịu nén 56
ngày và 90 ngày của đất gia cố vơi
So sánh kết quả mơ hình đề xuất và kết quả thí nghiệm mơ đun
đàn hồi 56 ngày và 90 ngày của đất gia cố vôi
So sánh kết quả mơ hình và thí nghiệm mơ đun đàn hồi 56 ngày
và 90 ngày của đất gia cố vôi
So sánh kết quả của mơ hình và thí nghiệm cho R14 khi gia cố
bằng Xi măng
So sánh kết quả của mơ hình và thí nghiệm cho R28 khi gia cố
bằng Xi măng
So sánh kết quả của mơ hình và thí nghiệm cho E14 và E28 khi
gia cố bằng Xi măng
Mẫu thí nghiệm đo hàm lượng phóng xạ
Đo hàm lượng phóng xạ trên mẫu gia cố chưa ngâm nước và mẫu
100% xỉ.
Đo hàm lượng phóng xạ trên mẫu ngâm nước và hàm lượng
phóng xạ lan truyền trong nước theo thời gian (7, 14, 21, 28)
Đo hàm lượng phóng xạ trên mẫu gia cố vôi ngâm nước theo thời
gian (7, 14, 21, 28 ngày)
Đo hàm lượng phóng xạ lan truyền trong nước theo thời gian (7,
14, 21, 28 ngày) của mẫu gia cố vôi

47
47
48
49

49
49
50
50
51
51
52
52
53
58
59
60
61
61


xii
Số hiệu
hình
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11

3.12

3.13

Tên hình
Đo hàm lượng phóng xạ trên mẫu gia cố xi măng ngâm nước theo
thời gian (7, 14, 21, 28 ngày)
Đo hàm lượng phóng xạ lan truyền trong nước theo thời gian (7,
14, 21, 28 ngày) của mẫu gia cố xi măng
Ảnh hàm lượng vôi, xỉ đến hàm lượng bức xạ tích lũy trong mẫu
gia cố vơi khi ngâm nước 7 ngày
Ảnh hưởng hàm lượng vôi, xỉ đến hàm lượng bức xạ tích lũy lan
truyền trong nước 7 ngày của mẫu gia cố vôi
Ảnh hàm lượng xi măng, xỉ đến hàm lượng bức xạ tích lũy trong
mẫu gia cố xi măng khi ngâm nước 7 ngày
Ảnh hưởng hàm lượng xi măng, xỉ đến hàm lượng bức xạ tích lũy
lan truyền trong nước 7 ngày của mẫu gia cố xi măng
Biểu đồ so sánh hàm lượng bức xạ tích lũy trong mẫu GCV (mẫu
bảo dưỡng 7 ngày, ngâm nước 28 ngày) và hàm lượng cho phép
theo tiêu chuẩn
Biểu đồ so sánh hàm lượng bức xạ tích lũy trong mẫu GCXM
(mẫu bảo dưỡng 7 ngày, ngâm nước 28 ngày) và hàm lượng cho
phép theo tiêu chuẩn

Trang
62
62
63
63
64
64

65

65

3.14

Kết cấu áo đường thiết kế truyền thống (Đường đô thị)

67

3.15

Kết cấu áo đường thiết kế gia cố (Đường đô thị)

68


1

MỞ ĐẦU
1. TÊN ĐỀ TÀI:
“Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng xỉ than nhà máy nhiệt điện Nông Sơn làm
vật liệu gia cố lớp móng trong xây dựng đường ô tô ở TP. Tam Kỳ”
2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Cùng với chiến lượt phát triển đến năm 2020, Việt Nam trở thành nước cơng
nghiệp, chúng ta đang dốc tồn bộ sức lực, tiền của và trí tuệ để xây dựng cơ sở hạ
tầng cho một đất nước công nghiệp văn minh, dân giàu nước mạnh. Trong công cuộc
kiến thiết đó, bên cạnh xây dựng các nhà máy, khu cơng nghiệp thì nước ta đã đầu tư
xây dựng rất nhiều nhà máy nhiệt điện để đấu nói vào lưới điện quốc gia, giảm phụ
thuộc vào nguồn thủy điện.
Tùy thuộc vào nguồn nhiên liệu và công nghệ đốt mà khối lượng và thành phần
tro khác nhau, nếu khơng có giải pháp xử lý triệt để thì ngồi việc cần đến hàng ngàn

hecta đất để chơn lấp, tro xỉ cịn là nguồn gây ơ nhiễm mơi trường đất, nước và khơng
khí. Hiện nay, vấn đề xử lý vật liệu phế thải từ các nhà máy nhiệt điện đang là đề tài
cấp thiết. Theo số liệu thống kê, hiện nay cả nước có khoảng 19 nhà máy nhiệt điện
đang vận hành với tổng công suất phát điện 14.480MW và thải ra khoảng 15 triệu tấn
tro, xỉ hằng năm. Trong đó, lượng tro bay chiếm khoảng 75%,còn lại là xỉ than [Bộ
xây dựng, 2016]. Dự kiến sau năm 2020, con số này sẽ là 43 nhà máy với tổng công
suất 39.020 MW, lượng tro xỉ thải ra dụ kiến hơn 30 triệu tấn/năm. Theo quyết định
1696/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 23 tháng 9 năm 2014 quy định thời hạn
sử dụng bãi thãi là 2 năm đối với các nhà máy nhiệt điện, nhà máy hóa chất.
Tại tỉnh Quảng Nam cũng được đầu tư xây dựng dự án nhà máy nhiệt điện
Nông Sơn đã đưa vào q trình vận hành năm 2015 có công suất 30MW, lượng than
tiêu thụ 110.000 tấn than/năm. Như vậy, khi vận hành sẽ thải ra lượng tro, xỉ rất lớn, là
một trong những chất thải rắn sinh ra trong quá trình đốt than trong các nhà máy nhiệt
điện: mỗi ngày thải ra 140 tấn xỉ than [vtv.vn, 2015].
Trong khi đó, hiện nay, lượng xỉ đáy lị được tái sử dụng trong sản xuất vật liệu
xây dựng với khối lượng không lớn. Theo thống kê cho thấy mới chỉ khoảng 10%
lượng tro thải ra hằng năm được thu gom, sử dụng, cịn lại 90% vẫn thực hiện chơn
lấp. Khối lượng này quá nhỏ so với khối lượng cần được xử lý.
Việc một lượng lớn xỉ than, tro bay thải ra từ các nhà máy nhiệt điện đang là
vấn đề gây bức xúc không chỉ cho các nhà quản lý, người dân và đặc biệt là vấn đề
môi trường. Với nguồn xỉ thải lớn như hiện nay, việc nghiên cứu tận dụng để làm các


2
vật liệu thay thế trong xây dựng là cần thiết. Nhận thấy được vấn đề, năm 2015 Phó
thủ tướng đã có thơng báo 279/TB-VPCP về các giải pháp để xử lý và tận dụng nguồn
xỉ than, tro bay. Và từ đó hàng loạt các nghiên cứu trong nước được tiến hành để tận
dụng nguồn tro bay và xỉ than trong việc chế tạo các loại vật liệu xây dựng [4], [14]
các nghiên cứu này đều chỉ ra việc tận dụng nguồn phế thải này trong việc chế tạo các
loại vật liệu phục vụ trong xây dựng là khả thi và mang lại hiệu quả kinh tế.

Trên thế giới, việc sử dụng tro bay và xỉ than như một loại phụ gia trong việc
chế tạo vật liệu xây dựng đã được nghiên cứu từ rất lâu: Sử dụng tro bay trong chế tạo
bê tông, xử lý gia cố đất trong các cơng trình xây dựng, vật liệu mặt đường. Các
nghiên cứu đã chỉ ra được những ưu điểm nhất định trong việc sử dụng tro bay để tăng
cường khả năng làm việc của vật liệu.
Tuy nhiên, trong các nghiên cứu trên hầu như chỉ tập trung vào việc phân tích
ảnh hưởng thành phần của tro bay, xỉ than và hàm lượng của chúng trong việc gia cố
vật liệu đến cường độ của vật liệu gia cố (mô dun đàn hồi E và cường độ chịu nén Rn),
chứ chưa tập trung đánh giá thêm tác động của mẫu vật liệu gia cố sử dụng xỉ than, tro
bay đến môi trường trong quá trình khai thác. Trong khi đó, một trong những ngun
nhân khiến cho việc ứng dụng xỉ than, tro bay vào xây dựng ở Việt Nam chưa phổ
biến là do tâm lý lo sợ sự lan truyền của các thành phần kim loại nặng trong xỉ than
vào nguồn nước khi sử dụng, và chưa có nghiên cứu cụ thể nào về đánh giá tác động
này được công bố, hay giải đáp vấn đề trên.
Ngoài ra, trong các nghiên cứu hiện nay quan niệm các tính chất cơ lý của vật
liệu gia cố (bê tông, đất) được xem như là đồng nhất và không thay đổi. Tuy nhiên
trong thực tế xây dựng, các tính chất này thay đổi rất nhiều, đặc biệt là khi lấy đất tại
một mỏ lớn để làm vật liệu gia cố, sự không đồng nhất này sẽ làm ảnh hưởng lớn đến
cường độ của vật liệu gia cố. Các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra tính chất cơ lý của
đất thay đổi rất lớn và là vật liệu không đồng nhất, phạm vi thay đổi từ 10-50%.
Từ những phân tích trên, việc nghiên cứu đánh giá cường độ của vật liệu đất gia
cố sử dụng xỉ than và tro bay có xét đến sự thay đổi ngẫu nhiên các tính chất cơ lý của
đất cũng như sự ảnh hưởng của hàm lượng kim loại nặng trong xỉ than tro bay sau khi
gia cố đến môi trường là cần thiết. Đề tài “NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ
DỤNG XỈ THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NÔNG SƠN LÀM VẬT LIỆU GIA CỐ
LỚP MÓNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ở TP. TAM KỲ” được thực hiện nhằm góp
một phần nhỏ vào việc đề xuất thêm giải pháp tận dụng nguồn vật liệu địa phương trong xây
dựng đường ô tô tại khu vực Tỉnh Quảng Nam và TP Tam Kỳ.

3
3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Với đề tài đặt ra, đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng vơi, xi
măng, tính chất cơ lý của đất và thành phần xỉ than đến định cường độ của đất-xỉ thanvôi, đất-xỉ than-xi măng cũng như khả năng gây ô nhiễm môi trường nước.
4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng vôi, xi măng, xỉ than và tính chất cơ lý
của đất (c, ) đến định cường độ chịu nén (Rn) và mô đun đàn hồi (Eđh) của đất-xỉ
than-vôi, đất-xỉ than-xi măng.

- Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng kim loại nặng trong xỉ than, tro bay của hỗn
hợp gia cố đến môi trường (nước ngầm).
- Đất được lấy từ mỏ đất trên địa bàn huyện Phú Ninh và TP. Tam Kỳ, tỉnh Quảng
Nam, vôi sống được lấy từ Thanh Hóa và xỉ than lấy từ nhà máy nhiệt điện Nông Sơn,
tỉnh Quảng Nam.
5. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
a. Mục tiêu tổng quát:
Nghiên cứu, đánh giá khả năng sử dụng xỉ than nhà máy Nhiệt điện Nông Sơn để
thay thế thành phần CPTN trong thi cơng các lớp móng KCAD tại Tỉnh Quảng Nam.
b. Mục tiêu cụ thể:

- Xây dựng phương trình tương quan xác định cường độ hỗn hợp gia cố (Rn và
Eđh) với hàm lượng vôi, xi măng, xỉ than và tính chất cơ lý của đất (c, ).
- Đánh giá tác động đến môi trường nước của hàm lượng kim loại nặng trong hỗn
hợp gia cố.

- So sánh bài toán kinh tế và kỹ thuật khi áp dụng hỗn hợp gia cố này làm lớp
móng nền đường.
6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để xây dựng được mơ hình thực nghiệm và đánh giá được ảnh hưởng các yếu tố

đã nêu đến cường độ của hỗn hợp gia cố cũng như đánh giá tác động môi trường, để
tài tiến hành nghiên cứu về lý thuyết hình thành cường độ của đất gia cố vơi, từ đó
phát triển cho chuổi phản ứng khi có trộn thêm xỉ than. Từ lý thuyết trên, đề tài tiến
hành bài toán quy hoạch thực nghiệm, chế bị các mẫu để xác định cường độ chịu nén
(Rn) và mô đun đàn hồi (Eđh) với các thành phần khác nhau của xỉ than, vơi tính chất
cơ lý của đất (c, ). Phần cuối của đề tài là dựa trên kết quả thí nghiệm trong phịng,
mơ hình Response Surface (RSM) được sử dụng để xây dựng mô hình thực nghiệm
xác định Rn và Eđh. Bước tiếp theo, để đánh giá tác động môi trường, đề tài sử dụng


4
thiết bị quan trắc cầm tay (Máy đo bức xạ Soeks – 1M) kết hợp với kết quả thí nghiệm tại
phòng Lab QUATEC 2.
7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Luận văn thực hiện với 3 chương, phần mở đầu và phần kết luận
Chương 1. Tổng quan về gia cố đất bằng chất liên kết vơ cơ.
Chương 2. Xây dựng phương trình thực nghiệm xác định cường độ của hỗn hợp
gia cố.
Chương 3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phóng xạ trong hỗn hợp gia cố
đến môi trường nước và phân tích hiệu quả kinh tế.


5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CỐ ĐẤT BẰNG CHẤT LIÊN KẾT
VÔ CƠ
1.1. Mở đầu.
Việc khai thác các nguồn tài nguyên như đá, cấp phối thiên nhiên.....trong
những năm qua để phục vụ cho các cơng trình xây dựng đang ngày càng có xu hướng
gia tăng. Điều đó đẫn đến các nguồn tài nguyên này trở nên khan hiếm, điều kiện khai
thác ngày càng khó khăn. Vì thế, xu hướng cải tạo đất xây dựng tại chỗ làm nền móng

đường thay thế các vật liệu truyền thống bằng các chất vô cơ đó là một việc làm có ý
nghĩa rất quan trọng.
Chất kết dính vơ cơ là loại vật liệu thường ở dạng bột, khi nhào trộn với nước
hoặc các dung mơi khác thì tạo thành loại hồ dẻo, dưới tác dụng của q trình lý hóa tự
nó có thể rắn chắc và chuyển sang trạng thái đá. Do khả năng này của chất kết dính vơ
cơ mà người ta sử dụng chúng để gắn kết các loại vật liệu như đất đá thành một khối
đồng nhất.
Để đáp ứng yêu cầu cao về cường độ và độ ổn định hoặc để tận dụng được các
loại vật liệu hạt sẵn có tại chỗ rẻ tiền (nhất là đất tại chỗ) thì cần phải biến các chất rời
rạc, phân tán thành các vật liệu tồn khối có cường độ liên kết giữa các hạt tăng lên và
không nhạy cảm với nước bằng cách gia cố chúng với các loại chất liên kết khác nhau.
Đó là mục tiêu của việc gia cố đất hoặc các loại vật liệu hạt khác bằng các chất liên
kết. Gia cố các loại vật liệu hạt (đất) thuộc dạng này gồm có xi măng, vơi hoặc xi
măng kết hợp tro bay, vôi kết hợp với xỉ than, các phụ gia khác...
Các q trình hóa học và hóa lý xảy ra khi trộn chất liên kết vô cơ với đất, cụ
thể là các q trình thủy phân, thủy hóa các chất liên kết khống vật hoặc q trình
trao đổi ion giữa các chất liên kết với đất sẽ dẫn đến sự hình thành những chất liên kết
hoặc keo kết mới khơng hịa tan trong nước, nhờ đó mà đất sau khi gia cố chất liên kết
vơ cơ sẽ có cấu trúc kết tinh, có tính tồn khối, có cường độ và tính ổn định đối với
nước được nâng cao.
1.2. Tổng quan về gia cố vật liệu xây dựng bằng chất liên kết vô cơ
1.2.1. Gia cố đất bằng vôi.
Vôi là vật liệu truyền thống dùng để gia cố, cải tạo đất phèn chua, đất có hàm
lượng sét và phù sa cao, lực dính lớn.
Một số phản ứng xảy ra khi vôi được bổ sung vào đất sét với độ ẩm tốt nhất của
hỗn hợp.
Các phản ứng này là trao đổi cation, keo tụ, phản ứng cacbonat, và phản ứng
pozzolanic. Trao đổi cation và phản ứng keo tụ xảy ra ngay sau khi trộn hỗn hợp và

6
các phản ứng này gây ra thay đổi ngay lập tức cường độ, chỉ số dẻo và độ tơi xốp của
đất. Cacbonat hóa là phản ứng của khí carbon dioxide trong pha khí của đất với vơi,
tính gắn kết tương đối yếu. Kết quả về lâu dài của phản ứng pozzolanic là tăng cường
độ của đất.
Sau khi biến cứng đất xây dựng trong điều kiện bảo dưỡng, đất gia cố có độ bền
và các chỉ tiêu cơ lý thỏa mãn các trị số yêu cầu theo Bảng 1.1:
Bảng 1. 1. Chỉ tiêu cơ lý của đất gia cố [TCVN 10379-2014]
Yêu cầu
Độ bền cấp
I

Độ bền cấp
II

Độ bền cấp
III

Đối với mẫu 28 ngày ở độ
ẩm bão hịa khơng nhỏ hơn

3

2

1

Đối với mẫu 7 ngày ở độ
ẩm bão hịa khơng nhỏ hơn

2

1

0,5

Chỉ tiêu
Độ bền khi nén(Mpa)

Cấp độ bền của vật liệu gia cố được quy định theo trị số mô đun đàn hồi tính
tốn tương ứng 3 cấp độ bền:
+ Độ bền cấp I

khi mô đun đàn hồi đạt 400 Mpa

+ Độ bền cấp II

khi mô đun đàn hồi đạt 350 Mpa

+ Độ bền cấp III

khi mô đun đàn hồi đạt 200 Mpa

Riêng đất gia cố vôi với giới hạn cấp độ bền (theo mơ đun đàn hồi) có trị số nhỏ
hơn 350 Mpa.
1.2.2. Gia cố đất bằng xi măng.
Xi măng có các thành phần hóa học tương tự vơi nên sử dụng xi măng để gia cố
đất xây dựng, cát, cấp phối đá dăm, cấp phối thiên nhiên cũng là một giải pháp truyền
thống được áp dụng.
Q trình phản ứng lý- hóa của việc gia cố đất bằng xi măng khác với ngun

lý đóng rắn của bê tơng. Đóng rắn của bê tông chủ yếu là xi măng thực hiện tác dụng
thủy hóa và thủy giải trong cốt liệu thơ và cốt liệu nhỏ, do đó tốc độ đóng rắn nhanh.
Khi dùng xi măng gia cố đất, do lượng xi măng trộn vào đất ít, phản ứng thủy hóa và
thủy giải của xi măng hồn tồn thực hiện trong mơi trường có hoạt tính nhất định – sự
quay kín của đất, do đó tốc độ đóng rắn rất chậm và tác dụng phức tạp, cho nên quá
trình tăng trưởng cường độ xi măng gia cố đất cũng chậm hơn bê tông.


7
Đối với cát gia cố xi măng, yêu cầu cường độ hỗn hợp cát gia cố phải thỏa mãn
hai chỉ tiêu là cường độ chịu nén giới hạn và cường độ ép chẻ giới hạn theo bảng 1.2 :
Bảng 1. 2. Yêu cầu cường độ cát gia cố xi măng [22TCN 246 – 1998]
Vị trí lớp cấp phối gia cố xi măng

Cường độ giới hạn yêu cầu(daN/cm2)
Chịu nén (sau 28
ngày tuổi)

Chịu ép chẻ (sau
28 ngày tuổi)

Lớp trên của kết cấu áo đường cấp cao
và lớp mặt có láng nhựa

30

3,5

Lớp móng dưới của kết cấu áo đường
cấp cao

20

2,5

Trong trường hợp khác

10

1,2

1.2.3. Gia cố đất bằng tro bay.
Tro bay là phụ phẩm của các nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu khoáng (than
đá). Công nghệ đốt than ở các nhà máy nhiệt điện phổ biến nhất là đốt bằng lị kiểu
tầng sơi. Phần hạt tro mịn bay theo dịng khí thải bị lắng lại trong thiết bị lọc bụi tĩnh
điện gọi là “tro bay”. Tro bay có chứa silic oxid, nhơm ơ xít, và canxi oxit, magie oxit
và lưu huỳnh oxit là những tinh cầu tròn, siêu mịn, được cấu thành từ các hạt silic. Có
cỡ hạt trung bình 9-25µm.
Tro bay được phân thành 2 loại là F và C. Tro bay loại C có chứa một phần lớn
oxit canxi(CaO ≥ 5% và thường bằng 15 – 35%) và có khả năng tự kết dính nhanh khi
trộn với nước. Tro bay loại F (CaO ≤ 5% ) thường khơng có khả năng tự dính kết và
thơng thường sử dụng với vơi hoặc các chất phụ gia khác để cải tạo và ổn định đất. Do
đặc tính kết dính của nó mà phần lớn lượng tro bay loại C được sử dụng để gia cố cho
đất yếu.
Việc sử dụng phụ gia tro bay trong xây dựng đường đã được nghiên cứu bước
đầu và chưa được ứng dụng nhiều trong sản xuất. Tro bay được ứng dụng trong cơng
trình như:
- Tro bay – vật liệu làm bê tơng xây dựng: Tro bay có thể làm tăng hoặc giảm
độ dẻo tức là giảm hoặc tăng lượng nước yêu cầu của hỗn hợp bê tông, điều đó tùy
thuộc vào hàm lượng than chưa cháy và độ mịn của tro bay. Việc làm tăng lượng nước

yêu cầu được giải thích bằng việc hút nước của các phần tử cacbon (than chưa cháy),
sự cản trở giữa các hạt tro bay lớn, cũng như cốt liệu làm cho hồ có độ nhớt cao.
- Tro bay - ứng dụng trong xây dựng đường ô tô và sân bay:
+ Trong việc xây dựng các loại mặt đường cứng (đường ô tô và mặt đường sân
bay), cũng có các yêu cầu như đối với các loại cơng trình khác sử dụng bê tông.


8
Nhưng vấn đề cơ bản ở đây là: Yêu cầu về cường độ, về khống chế phát sinh nhiệt
chống nứt, về công tác đầm lèn bê tông vv... Nếu nghiên cứu sử dụng phụ gia tro bay
chắc chắn sẽ đạt hiệu quả cao.
+ Với tính chất của tro bay, nếu chúng chiếm 1 tỷ lệ hợp lý trong chất kết dính
của cấp phối đá dăm sẽ tăng độ dính kết, giảm cường độ phân tầng cho cấp phối đá
dăm, tăng cường độ cho vật liệu.
+ Trong bê tông nhựa, theo các tài liệu của Mỹ, tro bay còn làm phụ gia cho bê
tông nhựa, giảm lượng nhựa đồng thời tăng ổn định dính bám giữa các cốt liệu, chống
hóa già cho bê tông nhựa.
+ Trong gia cố đất, nếu dùng đất gia cố với tro bay sẽ có cường độ khá cao, loại
vật liệu này hồn tồn có thể sánh với gia cố vơi và một số hóa chất khác. Loại đất gia
cố này dùng làm móng đường hoặc gia cố lề, mái dốc taluy sẽ có hiệu quả cao vì độ ổn
định và tính dính kết của nó.
1.2.4. Xỉ than gia cố vơi
Xỉ than nên có thành phần cấp phối tương đối tốt và có cỡ hạt lớn nhất dưới
30mm. Tỷ lệ vôi-xỉ than thường sử dụng trong khoảng 20 : 80 đến 15 : 85 theo khối
lượng (vôi từ 20 – 15%).
Tương tự như với tro bay, xỉ than – vơi cũng có thể thêm vào đất đá ( cấp phối
đá dăm hoặc sỏi cuội) để tạo ra đất gia cố vôi – xỉ than hoặc đá gia cố vôi – xỉ than.
Đất gia cố vôi – xỉ than làm móng áo đường thường sử dụng vơi – xỉ theo tỷ lệ
trong khoảng 1 : 1 đến 1 : 4 theo khối lượng khô(1 vôi 1 xỉ hoặc 1 vơi 4 xỉ). Cịn đối
với đá gia cố vơi – xỉ than thì tỷ lệ vơi – xỉ - cấp phối đá thường áp dụng trong khoảng

(7 ÷ 9%) : (26 ÷ 33%) : (67 ÷58%).
1.2.5. Gia cố đất bằng tro bay với xi măng hoặc vôi
Tro bay là một loại puzzolan nhân tạo, puzzolan chứa nhiều Oxyd silic vơ định hình
có hoạt tính, tức là có tác dụng ở nhiệt độ thường với Ca(OH)2 sinh ra khi xi măng
thủy hóa để tạo thành CaO.SiO2.nH2O [5] bền vững ngay cả khi ẩm ướt và ở trong
nước. Với tro bay loại F thì khơng sử dụng riêng để gia cố vì nó khơng tự phản ứng tạo
liên kết mà cần phải có chất hoạt hóa là xi măng hoặc vơi để tạo ra sản phẩm có tính
chất kết dính. Loại hỗn hợp này được gọi là hỗn hợp gia cố pozzolanic(PSMs). Là loại
vật liệu khơng tự kết dính, nhưng khi ở dạng mịn và trong điều kiện độ ẩm phù hợp, sẽ
phản ứng với Ca(OH)2 – Canxi Hydroxyd (vôi) ở nhiệt độ bình thường tạo ra các sản
phẩm kết dính như xi măng.
1.2.6. Kết luận
Như vậy, thực tế ta có thể gia cố vật liệu xây dựng bằng các chất liên kết vô cơ như
vôi, xi măng, tro bay, xỉ than để nâng cao khả năng chịu lực và chịu tác động của môi


9
trường đem lại hiệu quả trong xây dựng.
1.3. Giới thiệu về vật liệu nghiên cứu:
1.3.1. Nguồn vật liệu
1.3.1.1. Mỏ đất
Mỏ đất chọn làm thí nghiệm của nhóm nghiên cứu thuộc thôn Đàn Trung, xã
Tam Đàn, huyện Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam.

Hình 1. 1. Mỏ đất huyện Phú Ninh, Quảng Nam
Với diện tích rộng hơn 7 hécta, đất ở là đất đồi lẫn sỏi sạn và mới đưa vào khai
thác, mỏ đất rất phù hợp để ứng dụng sau khi nghiên cứu thành công.
1.3.1.2. Xỉ than nhà máy nhiệt điện Nông Sơn – Quảng Nam
Nhà máy Nhiệt – Điện Nông Sơn thuộc Xã Quế Trung, Huyện Quế Sơn, Tỉnh
Quảng Nam do Công ty CP Than điện Nông Sơn – Vinacomin làm chủ đầu tư với

công suất thiết kế là 30MW được đưa vào hoạt đông 5/2/2015. Lượng than tiêu thụ
110.000 tấn than/năm. Do vậy, mỗi năm lượng tro xỉ than thải ra môi trường khá lớn.


10
Đây là nguồn tài nguyên dồi dào cho trong việc sử dụng nó kết hợp với các chất liên
kết vơ cơ để gia cố cho đất nền.

Hình 1. 2. Nhà máy nhiệt điện Nơng Sơn

Hình 1. 3. Bãi thải tro xỉ than của nhà máy nhiệt điện Nông Sơn
1.3.1.3. Vôi
Vôi đươc sử dụng trong đề tài nghiên cứu là vôi bột CaO có hàm lượng CaO
trên 90% xuất xứ từ Thanh Hóa.
1.3.1.4. Xi măng
Vơi đươc sử dụng trong đề tài nghiên cứu là xi măng Kim Đỉnh PCB 30.
1.3.2. Thành phần hóa học của vật liệu
1.3.2.1. Các thành phần hóa chất của xỉ than:


11
Bảng 1. 3. Thành phần hóa học của xỉ than.
STT

Thành phần hóa học

Tỷ lệ %

1

Silica (SiO2)

37,60

2

Alumina (Al2O3)

14,20

3

Calcium oxide (CaO)

7,99

4

Iron oxide (Fe2O3)

3,54

5

Potassium oxide (K2O)

0,63

6

Sulphur (SO3)

3,41

7

Magnesium oxide (MgO)

0,57

1.3.2.2. Thành phần hóa học của vơi:
Vơi sống cịn có tên gọi khác là vơi nung hay vơi, Vơi sống được tạo ra từ q
trình nung đá vôi ở nhiệt độ cao trên 900 0C. Các sản phẩm vơi sồng mang tính phản
ứng hóa học cao, thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp luyện kim, xử lý
nước thải, môi trường, gia cố nền đất, điều chỉnh độ pH, chất ăn da, hấp thụ khí a xít…
Cơng thức hóa học của vơi sống: CaO
Tên gọi: Vơi sống hoặc vơi tơi
Các thành phần hóa chất của vơi sống:
Bảng 1. 4. Thành phần hóa học của vơi

STT

Thành phần hóa học

Tỷ lệ %

1

CaO

95.41%

2

SiO2

0.18%

3

MgO

0.35%

4

CaCO3

3.40 %

5

MgCO3

0.01 %

6

R2O

0.66%

7

L.O.I (Residual CO2, EN 459-1)

1.5%

8

Reactivity (EN 459-2, t60)

< 1 min

1.4. Nguyên lý hình thành cường độ.
1.4.1. Tác dụng của vôi và xi măng khi gia cố với đất.
Đất là vật liệu cấp phối thiên nhiên, nên các tính chất cơ, lý khơng đồng đều, đất tự
nhiên thường không đạt về cường độ, chịu nước kém. Khi gia cố vôi, xi măng; sẽ làm
tăng cường độ, tăng khả năng chịu môi trường nước cho đất phục vụ mục đích xây dựng.