Nghiên cứu sử dụng phế thải xỉ sắt trong công nghệ sản xuất thép làm cốt liệu cho bê tông asphalt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

NGUYỄN PHI SƠN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI XỈ SẮT
TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÉP LÀM
CỐT LIỆU CHO BÊTÔNG ASPHALT
Chuyên ngành : Vật liệu và công nghệ vật liệu xây dựng
Mã số: 60.58.80

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2011.


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. TRẦN VĂN MIỀN

Cán bộ chấm nhận xét 1 : ...........................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ...........................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày . . . . . tháng . . . . năm 2011
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ..............................................................
2. ..............................................................

3. ..............................................................
4. ..............................................................
5. ..............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Chủ nhiệm quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

PGS-TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH

PGS-TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Phi Sơn

MSHV : 09190667

Ngày, tháng, năm sinh: 03/12/1985

Nơi sinh: Nghệ An

Chuyên ngành: Vật liệu và công nghệ vật liệu xây dựng

Mã số : 60.58.80

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI XỈ SẮT TRONG CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT THÉP LÀM CỐT LIÊU
̣ CHO BÊTÔNG ASPHALT.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Đánh giá mức độ cần thiết phải nghiên cứu ứng dụng phế thải xỉ sắt trong việc thay
thế cốt liệu cho sản xuất vật liệu xây dựng, cụ thể là bê tơng asphalt.
- Nghiên cứu các tính chất cơ lý của xỉ sắt và các nguyên liệu sản xuất bê tông asphalt.
- Chế tạo mẫu bê tông asphalt sử dụng xỉ sắt và đá dăm theo phương pháp Marshall.
- Thí nghiệm các tinh chất cơ lý của mẩu bê tông asphalt sử dụng cốt liệu xỉ sắt và đá
dăm.
- So sánh kết quả mẫu bê tông asphalt sử dụng cốt xỉ và cốt liệu đá dăm
- Kết luận để chuẩn bị đưa vào ứng dụng thực tế.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ....................................................................................
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ....................................................................
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. TRẦN VĂN MIỀN
Tp. HCM, ngày 12 tháng 07 năm 2011.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. TRẦN VĂN MIỀN

PGS - TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH


LỜI CẢM ƠN

Ðể hồn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được
sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của q Thầy cô Bộ môn Vật liệu Xây
dựng trường Ðại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh.
Trước hết, tơi xin chân thành cảm ơn đến q thầy cơ trường Ðại học Bách
khoa Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là những thầy cơ đã tận tình dạy bảo cho
tơi suốt thời gian học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Trần Văn Miền, người đã đành rất
nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tơi hồn thành luận
văn tốt nghiệp này.
Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn Vật liệu Xây dựng, phịng thí
nghiệm Vật liệu Dây dựng trường Ðại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã
tạo rất nhiều điều kiện để tơi học tập và hồn thành tốt khóa học.
Ðồng thời, tơi cũng xin cảm ơn q anh, chị và ban lãnh đạo nhà máy bê
tơng nhựa nóng Lê Phan Nam Sài Gịn – Q7 đã tạo điều kiện cho tơi thí nghiệm
thực tế tại nhà máy để có thể hồn thành luận văn này.
Cuối cùng tơi xin chân thành cảm ơn Gia đình và bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ
và động viên tôi trong suốt q trình nghiên cứu.
Mặc dù tơi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình
và năng lực của mình, tuy nhiên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong
nhận được những đóng góp q báu của q thầy cơ và các bạn.
TP.Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2011
Học viên

Nguyễn Phi Sơn


i

TÓM TẮT
Hiện nay lƣợng xỉ sắt thải ra từ các nhà máy thép đang ngày càng lớn nên

nhu cầu về xử lý đang trở nên khá cấp bách. Bên cạnh đó nguồn cốt liệu tự nhiên
nhƣ đá dăm, sỏi, cát sử dụng làm nguyên vật liệu cho xây dựng ngày càng suy giảm
nên việc nghiên cứu ứng dụng xỉ sắt vào xây dựng là rất cần thiết. Quá trình nghiên
cứu thực nghiệm của luận văn này nhằm mục đích xác định khả năng sử dụng xỉ sắt
thay thế đá dăm trong cấp phối bê tơng nhựa thơng thƣờng.
Thí nghiệm đƣợc tiến hành trên các mẫu thử chế tạo theo phƣơng pháp
Marshall. Trong nghiên cứu này tác giả tập trung nghiên cứu vào các chỉ tiêu cơ lý
của cốt liệu sử dụng trong bê tông nhựa nhƣ cƣờng độ nén dập, độ hao mịn
LosAngeles (LA) cũng nhƣ các tính chất của bê tông nhựa đƣợc quy định trong
TCVN 249 – 98 nhƣ: Dung trọng, độ ổn định, độ dẻo, cƣờng độ nén, thƣơng số
Marshall, độ đàn hồi…nhằm đánh giá hiệu quả khi sử dụng xỉ sắt làm cốt liệu thay
thế.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, cốt liệu xỉ sắt có cƣờng độ nén đập xi lanh
là 80Mpa, độ hao mòn Los-angles là 19.3%. Bê tông nhựa sử dụng cốt liệu xỉ sắt thì
có độ ổn định 1h trong khoảng 17-23KN, độ ổn định 24h trong khoảng 13-22KN,
Cừơng độ nén trong khoảng 80-90 Mpa, modun đàn hồi lớn hơn 7 (KG/cm2) với bê
tông nhựa sử dụng cấp phối hạt mịn và lớn hơn 11(KG/cm2) với bê tông nhựa sử
dụng cấp phối hạt trung. Các kết quả này đều phù hợp với tiêu chuần hiện hành về
cốt liệu cho bê tông nhựa và bê tơng nhựa.
Từ các kết quả có đƣợc, tác giả đi đến kết luận rằng cốt liệu xỉ sắt đáp ứng
đƣợc các yêu cầu vê cốt liệu sử dụng cho bê tông nhựa, khả năng ứng dụng vào
thực tế là rất lớn.


ii

ABSTRACT
Currently the volume of waste steel slag from steel plants growing demand
for treatment is becoming quite urgent. Besides natural sources, such as aggregate
stone, gravel and sand used as raw materials for the construction of increasingly

reduced to the research and application of steel slag in construction is essential. The
process of empirical research of this thesis aims to determine the possibility of using
alternative steel slag aggregate in asphalt concrete aggregate normally.
The experiment was conducted on samples manufactured by the method of
Marshall. In this study the authors focused on the physical and mechanical
indicators of aggregate used in asphalt concrete compressive strength as staping,
wear and tear of Los Ageles as well as the properties of asphalt concrete is
specified in TCVN 249-98 such as density, stability, viscosity, compressive
strength, business of Marshall, elasticity...in order to evaluate the effectiveness of
using steel slag as aggregate replacement.
Research results show that aggregate slag iron cylinder compressive strength
of the dam is 800Mpa, wear ratio of Los-angles is 19.30%. Asphalt concrete using
steel slag aggregates have stability 24h about 17-23KN, stability 24h about 1322KN, compressive strength about 80-90 MPa, larger elastic module 7 (KG/cm2)
with asphalt concrete using fine-grained gravel and larger than 11 (KG/cm2) with
asphalt concrete using secondary aggregate particles. These results are consistent
with current standards of aggregates for asphalt concrete and asphalt concrete.
From the results have been, the authors concluded that steel slag aggregates
meet the requirements for aggregate used for asphalt concrete, the applicability of
the results are great.


iii

MỤC LỤC
CHƢƠNG I : TỔNG QUAN ....................................................................................1
1.1.QUÁ TRÌNH TẠO THÀNH XỈ THẢI TRONG SẢN XUẤT GANG, THÉP: ...1
1.2.TÌNH HÌNH XỈ SẮT Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI: ..............................4
1.3.CÁC TÍNH CHẤT CỦA XỈ SẮT: ........................................................................6
1.4.ỨNG DỤNG CỦA XỈ SẮT: .................................................................................9
1.5.CÁC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XỈ SẮT TRONG BÊ TÔNG ASPHALT: .10

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC .......................................................................12
2.1.

BÊTÔNG ASPHALT: ....................................................................................12

2.1.1.

PHÂN LOẠI BÊ TƠNG ASPHALT .......................................................13

2.1.2.

THÀNH PHẦN VÀ VAI TRỊ CỦA TỪNG VẬT LIỆU THÀNH PHẦN

TRONG BÊ TÔNG ASPHALT: ...........................................................................19
2.1.2.1.

Cốt liệu: .............................................................................................19

2.1.2.2.

Bột khống: .......................................................................................23

2.1.2.3.

Nhựa đƣờng: ......................................................................................24

2.1.3.

PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ BÊ TƠNG ASPHALT: ............................26

2.1.3.1.

Mục đích chung của cơng tác thiết kế hỗn hợp bê tông asphalt: ......26

2.1.3.2.

Phạm vi áp dụng của phƣơng pháp Marshall ...................................27

2.1.3.3.

Các chỉ tiêu kỹ thuật quy định theo Marshall....................................27

2.1.3.4.

Tóm tắt trình tự thiết kế hỗn hợp theo Marshall: ..............................28

2.1.3.5.

Lựa chọn thiết kế cuối cùng: .............................................................30

2.1.4.

THIẾT KẾ HỖN HỢP CÁC CỐT LIỆU ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG

ASPHALT THEO PHƢƠNG PHÁP MARSHALL .............................................32
2.1.4.1.

Phƣơng pháp giải tích: .......................................................................33

iv

2.2.

2.1.4.2.

Phƣơng pháp đồ thị: ..........................................................................33

2.1.4.3.

Phƣơng pháp thiết kế cấp phối theo thực tế: .....................................39

CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG ASPHALT : .........................................39

2.2.1.

KHÁI QUÁT: ...........................................................................................39

2.2.2.

CÁC CHỈ TIÊU QUAN TRỌNG TRONG BÊ TƠNG ASPHALT VÀ

PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM: .........................................................................40
2.2.2.1.

Tỷ trọng lớn nhất của hỗn hợp bê tông asphalt ứng với các hàm

lƣợng bitum khác nhau. .....................................................................................40
2.2.2.2.

Lƣợng bitum hấp phụ .......................................................................41

2.2.2.3.

Độ rỗng cốt liệu trong hỗn hợp, % ....................................................41

2.2.2.4.

Độ rỗng dƣ trong hỗn hợp, % ............................................................42

2.2.2.5.

Độ rỗng lấp đầy bitum, % .................................................................42

2.2.3.

CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC: ..................................................................42

2.2.3.1.

Độ ổn định và độ dẻo Marshall: ........................................................42

2.2.3.2.

Cƣờng độ chịu nén, tính ổn định nƣớc và ổn định nhiệt của bê tông

Asphalt: 44
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA VẬT
LIỆU SỬ DỤNG VÀ QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM MẪU BÊ TƠNG
ASPHALT ................................................................................................................47

3.1.

CÁC TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG

NGHIÊN CỨU: .........................................................................................................47
3.1.1.

CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐÁ DĂM: .......................................................47

3.1.1.1.

Xác định cƣờng độ nén dập trong xi lanh của đá: .............................48

3.1.1.2.

Độ hao mòn Los angeles (LA) của đá dăm: ......................................49

3.1.2.

CÁC TÍNH CHẤT CỦA XỈ SẮT: ...........................................................51

3.1.2.1.

Tính chất cơ lý của xỉ sắt:..................................................................53

3.1.2.2.

Tính chất hóa học của xỉ sắt: .............................................................54

3.1.3.

CÁC TÍNH CHẤT CỦA NHỰA ĐƢỜNG: ............................................55

3.1.4.

CÁC TÍNH CHẤT CỦA BỘT KHOÁNG: .............................................63


v
3.2.

QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM MẪU BÊ TƠNG ASPHALT: .........................67

3.2.1.

CẤP PHỐI THÀNH PHẦN HẠT CỦA CỐT LIỆU SỬ DỤNG TRONG

NGHIÊN CỨU NÀY:............................................................................................69
3.2.1.1.

Cấp phối thành phần hạt cho BTN thành phần hạt mịn: ...................69

3.2.1.2.

Cấp phối thành phần hạt cho BTN thành phần hạt trung: .................72

3.2.2.

DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM VÀ VẬT LIỆU: ............................................76

3.2.2.1.
3.2.3.

Các bƣớc tiến hành. ...........................................................................76

THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA MẪU

BTN….. .................................................................................................................79
3.2.3.1.

Thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén ...........................................79

3.2.3.2.

Thí nghiệm xác định độ bền và độ dẻo Marshall: .............................79

3.2.3.3.

Thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi của mẫu BTN : ......................81

3.2.3.4.

Thí nghiệm xác định hệ số ổn định nƣớc và ổn định nhiệt độ: .........82

3.2.3.5.

Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu kỹ thuật khác của mẫu BTN. .......82

CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU..............................................................86
4.1.

ẢNH HƢỞNG CỦA LOẠI CỐT LIỆU ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC

CỦA BÊ TƠNG ASPHALT: ....................................................................................91
4.1.1.

DUNG TRỌNG: ......................................................................................91

4.1.2.

ĐỘ RỖNG KHƠNG KHÍ: .......................................................................92

4.1.3.

ĐỘ DẺO (HAY TÍNH DỄ TẠO HÌNH): ................................................94

4.1.4.

ĐỘ ỔN ĐỊNH 1H VÀ 24H:.....................................................................95

4.1.5.

TỶ SỐ ĐỘ ỔN ĐỊNH 24H/1H: ...............................................................98

4.1.6.

ĐỘ RỖNG CỐT LIỆU VMA (%): ..........................................................99

4.1.7.

CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN: .....................................................................101

4.1.8.

THƢƠNG SỐ MARSHALL: ................................................................103

4.1.9.

MODUN ĐÀN HỒI: ..............................................................................105

CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN ....................................................................................107


vi

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 - Xỉ sắt ................................................................................................2
Hình 1.2 - Bãi chứa xỉ sắt .................................................................................2
Hình 1.3 – Quy trình tạo ra xỉ sắt......................................................................3
Hình 1.4 - Bản đồ dự án đƣờng cao tốc tại Mỹ ..............................................11
Hình 1.5 - Quá trình thi cơng thực tế bê tơng asphalt .....................................11
Hình 2.1 – Phối hợp hai cốt liệu trên phƣơng pháp đồ thị ..............................35
Hình 2.2 – Phối hợp ba cốt liệu trên phƣơng pháp đồ thị ...............................38
Hình 2.3 - Thiết bị xác định độ ổn định, độ dẻo Marshall ..............................43
Hình 2.4 – Thí nghiệm nén mẫu bê tơng nhựa ...............................................45
Hình 3.1: Thiết bị thử cƣờng độ nén dập trong xi lanh của đá .......................48
Hình 3.2: Thí nghiệm độ hao mịn Los Angeles .............................................50
Hình 3.3 - Cốt liệu xỉ với các cỡ hạt 25 và 19mm. .........................................51
Hình 3.4 - Cốt liệu xỉ với các cỡ hạt 12.5 và 9.5mm. .....................................51
Hình 3.6 - Cốt liệu xỉ với các cỡ hạt 2.36 và 1.18mm. ...................................52

Hình 3.7 – Chuẩn bị cốt liệu xỉ trƣớc khi trộn mẫu thí nghiệm. .....................52
Hình 3.8: Thí nghiệm xác định độ kim lún của bitum ....................................56
Hình 3.9: Thí nghiệm xác định độ kéo dài của bitum.....................................57
Hình 3.10: Thí nghiệm xác định nhiệt độ hóa mềm .......................................58
Hình 3.11: Thí nghiệm độ dính bám của nhựa đối với đá ..............................58
Hình 3.12: Thí nghiệm xác định nhiệt độ bắt lửa và bốc cháy của nhựa .......59
Hình 3.13: Xác định khối lƣợng riêng của nhựa.............................................60
Hình 3.14: Nhựa hịa tan trong benzen ...........................................................61
Hình 3.15: Sấy nhựa trong 5h ở 1630C ...........................................................62
Hình 3.16: Thí nghiệm xác định thành phần hạt.............................................64
Hình 3.17: Thí nghiệm xác định độ ẩm ..........................................................65
Hình 3.18 - Biểu đồ cấp phối hạt của BTN hạt mịn .......................................71
Hình 3.19 - Biểu đồ cấp phối hạt của BTN hạt trung .....................................75
Hình 3.20: Sấy nóng cốt liệu trƣớc khi trộn mẫu............................................77
Hình 3.21: Kiểm tra nhiệt độ nhựa đƣờng trƣớc khi trộn ...............................77


vii
Hình 3.22: Đổ nhựa đƣờng vào và trộn hỗn hợp cốt liệu ...............................77
Hình 3.23 - Thiết bị tạo mẫu Marshall ............................................................78
Hình 3.24 - Tạo mẫu theo phƣơng pháp Marshall ..........................................78
Hình 3.25 – Mẫu bê tông nhựa sau khi tạo mẫu theo phƣơng pháp Marshall 78
Hình 3.26: Máy nén mẫu bê tơng nhựa...........................................................79
Hình 3.27: Ngâm mẫu Marshall xác định khối lƣợng thể tích ở 200C ...........80
Hình 3.28: Máy Marshall và thiết bị bảo dƣỡng mẫu ở 600C .........................80
Hình 3.29: Thí nghiệm Marshall .....................................................................81
Hình 3.30: Thí nghiệm mơ đun đàn hồi mẫu bê tơng nhựa ............................82
Hình 3.31: Ngâm mẫu bê tơng nhựa hình trụ ở 200C và cân mẫu trong nƣớc83
Hình 4.1 – Dung trọng của BTN sử dụng cốt liệu hạt mịn .............................91
Hình 4.2 – Dung trọng của BTN sử dụng cốt liệu hạt trung ...........................91

Hình 4.3 – Độ rỗng khơng khí của BTN sử dụng cốt liệu hạt mịn .................93
Hình 4.4 – Độ rỗng khơng khí của BTN sử dụng cốt liệu hạt trung...............93
Hình 4.5 – Độ dẻo của hỗn hợp BTN sử dụng cốt liệu hạt mịn .....................94
Hình 4.6 – Độ dẻo của BTN sử dụng cốt liệu hạt trung .................................95
Hình 4.7 – Độ ổn định 1h của BTN sử dụng cốt liệu hạt mịn ........................96
Hình 4.8 – Độ ổn định 1h của BTN sử dụng cốt liệu hạt trung ......................96
Hình 4.9 – Độ ổn định 24h của BTN sử dụng cốt liệu hạt mịn ......................97
Hình 4.10 – Độ ổn định 24h của BTN sử dụng cốt liệu hạt trung ..................97
Hình 4.11 – Tỷ số độ ổn định 24h/1h của BTN sử dụng cốt liệu hạt mịn ......98
Hình 4.12 – Tỷ số độ ổn định 24h/1h của BTN sử dụng cốt liệu hạt trung ....99
Hình 4.13 – Độ rỗng cốt liệu của BTN sử dụng cốt liệu hạt mịn .................100
Hình 4.14 – Độ rỗng cốt liệu của BTN sử dụng cốt liệu hạt trung ...............100
Hình 4.15 – Cƣờng độ nén của BTN sử dụng cốt liệu hạt mịn ....................102
Hình 4.16 – Cƣờng độ nén của BTN sử dụng cốt liệu hạt trung ..................102
Hình 4.17 – Thƣơng số Marshall của BTN sử dụng cốt liệu hạt mịn...........103
Hình 4.18 – Thƣơng số Marshall của BTN sử dụng cốt liệu hạt trung ........104
Hình 4.19 – Modun đàn hồi Marshall của BTN sử dụng cốt liệu hạt mịn ...105
Hình 4.20 – Modun đàn hồi Marshall của BTN sử dụng cốt liệu hạt trung .105


viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 - Tính chất vật lý của xỉ sắt( TFHRC nhận đƣợc năm2008) .............8
Bảng 1.2 - Bảng thành phần hóa của xỉ sắt (TFHRC) ......................................8
Bảng 2.1 - Thành phần cấp phối các cỡ hạt của hỗn hợp bê tơng nhựa rải
nóng .................................................................................................................14
Bảng 2.2 - u cầu về các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa chặt (BTNC). …17
Bảng 2.3 - Yêu cầu các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp bê tông nhựa rỗng (BTNR)
.........................................................................................................................18

Bảng 2.4 - Các chỉ tiêu cơ lý quy định cho đá dăm trong bê tông nhựa .........21
Bảng 2.5 - Các chỉ tiêu kỹ thuật của bột khoáng nghiền từ đá cacbonat ........23
Bảng 2.6 - Các chỉ tiêu kỹ thuật của nhựa đƣờng ...........................................25
Bảng 2.7 - Ví dụ tính tốn phối hợp hỗn hợp 2 cốt liệu .................................34
Bảng 2.8 - Ví dụ tính tốn phối hợp hỗn hợp 3 cốt liệu .................................38
Bảng 2.9 – Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu của hỗn hợp bê tông saphalt theo
Marshall ..........................................................................................................44
Bảng 3.1 - Các tính chất cơ lý của cốt liệu đá dăm .......................................51
Bảng 3.2 - Các tính chất cơ lý của cốt liệu xỉ sắt............................................53
Bảng 3.3 – So sánh các tính chất cơ lý của cốt liệu xỉ sắt và đá dăm .............53
Bảng 3.4 - Các tính chất hố học của cốt liệu xỉ sắt .......................................54
Bảng 3.5 – Các chỉ tiêu của nhựa đƣờng Chevron 60/70 ...............................62
Bảng 3.6 – Thành phần hạt của bột khoáng Hố Nai .......................................66
Bảng 3.7 – Sơ đồ cơng việc thí nghiệm bê tơng nhựa ....................................68
Bảng 3.8 – Cấp phối hạt dung cho thiết kế BTN hạt mịn ...............................69
Bảng 3.9 – Cấp phối hạt thí nghiệm của bê tông nhựa hạt mịn ......................70
Bảng 3.10 – Cấp phối dùng cho bê tông nhựa hạt mịn ...................................72
Bảng 3.11 – Cấp phối hạt dùng cho thiết kế BTN hạt trung...........................73
Bảng 3.12 – Cấp phối hạt thí nghiệm của bê tơng nhựa hạt trung..................74
Bảng 3.13 – Cấp phối dùng cho bê tông nhựa hạt trung.................................75
Bảng 4.1: Kết quả thí nghiệm của BTN Hạt mịn sử dụng xỉ sắt ....................87


ix
Bảng 4.2: Kết quả thí nghiệm của BTN hạt mịn sử dụng đá ..........................88
Bảng 4.3: Kết quả thí nghiệm của BTN Hạt trung sử dụng xỉ sắt ..................89
Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm của BTN Hạt trung sử dụng đá .......................90


1

Chƣơng I : TỔNG QUAN
1.1.

QUÁ TRÌNH TẠO THÀNH XỈ THẢI TRONG SẢN XUẤT GANG,
THÉP:
Hiện nay ở Việt Nam song song với q trình cơng nghiệp hóa, đơ thị hóa là

vấn đề xử lý các chất thải rắn từ công nghiệp và sinh hoạt. Hàng năm khối lƣợng
các chất thải rắn tạo ra từ các ngành công nghiệp và sinh hoạt nhƣ: xỉ luyện thép, tro
bay nhiệt điện, bụi từ các nhà máy xi măng, lốp cao su thải, thủy tinh thải, chất thải
cơng trình xây dựng, tro trấu…Các chất thải này là mối nguy gây ô nhiễm môi
trƣờng và ảnh hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời. Trên thế giới các chất thải rắn
này đã đƣợc tái sử dụng trong xây dựng. Ở Việt Nam cũng đã và đang nghiên cứu
tận dụng những chất thải góp phần giảm thiểu tác động của chúng đến môi trƣờng.
Việc tái sử dụng xỉ phế thải ứng dụng trong ngành vật liệu xây dựng, đặc biệt là
trong bê tông xi măng đang đƣợc nghiên cứu và phát triển.
Xỉ phế thải còn gọi là xỉ lị cao, có thể là xỉ gang hay xỉ sắt.
Xỉ gang đƣợc tạo ra trong quá trình sản xuất gang bằng lò cao, còn xỉ sắt
đƣợc tạo ra trong quá trình sản xuất thép bằng lị điện, lị mactanh, lị thổi…gọi
chung là xỉ sắt.


2

Hình 1.1 - Xỉ sắt

Hình 1.2 - Bãi chứa xỉ sắt
Xỉ sắt là một sản phẩm của sản xuất thép, đƣợc sản xuất trong thời gian tách
thép nóng chảy từ các hợp chất trong lò luyện thép. Xỉ xuất hiện nhƣ một chất lỏng

nóng chảy tan ra và là một q trình hịa tan phức tạp của silicates và oxodes mà rắn
lại khi làm mát.


3
Tùy thuộc vào nguyên liệu dùng để sản xuất thép, có thể sử dụng các lƣu
trình luyện thép khác nhau. Theo quy trình phổ biến hiện nay, nguyên liệu quặng
cùng với nhiên liệu và chất trợ dung đƣợc đƣa vào lò cao để sản xuất ra gang luyện
thép và tạo ra xỉ sắt. Gang luyện thép đƣợc đúc thành thỏi hoặc chuyển trực tiếp ở
thể lỏng vào các lò luyện để luyện thành thép và đúc phôi để cán.
Nấu luyện thép trong lò mactanh, lò thổi… nhƣng phổ biến nhất là lò điện hồ
quang. Trong lò điện này ngƣời ta sử dụng năng lƣợng điện biến thành nhiệt năng.
Ở lò điện có nhiệt độ cao hơn17000C nên tạo điều kiện hòa tan các nguyên tố hợp
kim nhiều trong thép, thỏa mãn đầy đủ cho các phản ứng luyện kim tạo điều kiện
tăng tốc độ phản ứng hóa học, thúc đẩy các q trình oxy hóa và hồn ngun kim
loại xảy ra nhanh chóng và triệt để.

Hình 1.3 – Quy trình tạo ra xỉ sắt.[8]


4
1.2.

TÌNH HÌNH XỈ SẮT Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI:
Hiệp hội thép Việt Nam, dẫn nguồn tin từ Bộ Thƣơng mại cho biết, trên toàn

thế giới đang đua nhau xây dựng các nhà máy luyện thép mới, do nhận thấy nhu cầu
về thép và giá thép tăng trong thời gian qua.
Số liệu của Viện Nghiên cứu gang, thép quốc tế (IISI) cho thấy, trong quý I
năm 2004, sản xuất thép trên toàn thế giới tăng 8,7% so với cùng kỳ năm ngoái, và

đạt 247,7 triệu tấn. Trong năm 2005, sản xuất thép trên tồn thế giới có thể đạt 1 tỷ
tấn.
Trung Quốc là quốc gia có tốc độ và số lƣợng dự án đầu tƣ vào sản xuất thép
lớn nhất, với khoảng 50 triệu tấn công suất từ nay đến 2010. Điều đáng nói là nhiều
doanh nghiệp thuộc các lĩnh vực sản xuất khác nhƣ hóa chất cũng đầu tƣ vào sản
xuất thép một cách ào ạt, làm cho độ rủi ro tăng cao.
Các doanh nghiệp thép của Ấn Độ cũng đang đẩy mạnh đầu tƣ để đáp ứng
nhu cầu trong nƣớc đang tăng, và hy vọng xuất khẩu vào Trung Quốc. Ƣớc tính, các
doanh nghiệp này có thể tăng khoảng 15 triệu tấn công suất trong giai đoạn tới.
Công ty Baosteel đầu tƣ 1,5 tỷ USD để đến 2007 xây dựng nhà máy thép mới
tại Braxin. Các nhà luyện kim Nga trong 3 năm qua đã tăng sản xuất thép lên 9,2%.
Bên cạnh đó là việc khơi phục lại các nhà máy thép đã ngừng hoạt động.
Các nhà sản xuất thép của Hoa Kỳ bắt đầu cho hoạt động trở lại các nhà máy đã bị
đình chỉ trƣớc đây do nhu cầu thấp. International Steel Group dự định khởi động lại
sản xuất tại bang Ohaio, và có thể sẽ sản xuất ở đó 700.000 tấn thép trong thời gian
này. Công ty Fort Wayne mở cửa lại nhà máy tại bang Indiana với trị giá 300 triệu
USD (bị đóng cửa năm 1998). Công ty Nucor trong năm nay mở rộng công suất nhà
máy tại bang Alabam lên tới 2 triệu tấn/ năm.
Sản xuất thép của Hoa kỳ trong năm nay tăng 3,1% so với năm trƣớc. Hệ số
sử dụng công suất trong các nhà máy luyện thép tại Hoa kỳ trong tháng 5 đã đạt
mức 90,4% so với 84,2% vào 1 năm trƣớc.[30]


5
Theo ý kiến các nhà phân tích, chỉ cần Trung Quốc - nơi tiêu thụ 1/4 sản
lƣợng thép toàn thế giới -giảm nhu cầu, là đủ đe dọa đến toàn bộ ngành sản xuất
này. Ngồi ra, cịn phải kể đến sự phát triển ồ ạt của ngành sản xuất thép nội địa có
thể dẫn đến dƣ thừa cơng suất ngay tại Trung Quốc vào năm 2010.
Hiện nay, Chính phủ Trung Quốc đang chủ trƣơng hạn chế tăng trƣởng nóng.
Các dự báo cho thấy, tăng trƣởng kinh tế của Trung Quốc sẽ giảm trong thời gian

tới. Nhƣ vậy, nhu cầu thép cũng giảm theo, trong khi các dự án đã khởi công không
thể dừng lại đƣợc nữa.
Các nhà máy thép không ngừng đƣợc xây dựng cả trong nƣớc và trên thế
giới thì lƣợng xỉ sắt thải ra ngày càng nhiều. Hiện nay, ở tỉnh Bà Rịa – Vũng tàu có
hai nhà máy thép đi vào hoạt động là Nhà máy thép Thép Việt thuộc Công ty Cổ
phần Thép Thép Việt, công suất 500.000 tấn phôi luyện/năm và 500.000 tấn thép
cán/năm; Nhà máy thép Phú Mỹ thuộc Công ty Thép Miền Nam, công suất 800.000
tấn phôi luyện/năm và 400.000 tấn thép cán/năm. Hai nhà máy này đều đƣợc đặt tại
KCN Phú Mỹ I, huyện Tân Thành. Qua khảo sát thực tế tại hai nhà máy này, hàng
ngày khối lƣợng xỉ lò từ quá trình luyện thép và xỉ sắt từ quá trình cán vào khoảng
700 tấn/ngày. Trong đó, Nhà máy thép Thép Việt 300 tấn/ngày (90.000 tấn/năm),
Nhà máy thép Miền Nam: 400 tấn/ngày (120.000 tấn/năm). Căn cứ vào quy hoạch
phát triển các nhà máy thép trên địa bàn tỉnh, nếu 16 dự án thép cùng đi vào hoạt
động, khối lƣợng xỉ sắt sẽ tăng lên rất nhiều, ƣớc tính khoảng 2.000.000 tấn/năm.
Thế nhƣng, hiện nay do chƣa có phƣơng án tận dụng, xử lý thích hợp nên xỉ sắt lại
trở thành mối nguy hại lớn đến môi trƣờng. Hiện nay, dù mới chỉ có hai nhà máy
sản xuất thép đi vào hoạt động nhƣng đã làm phát sinh hàng loạt vấn đề ô nhiễm
môi trƣờng do xỉ sắt gây ra. Do không có đơn vị xử lý loại chất thải này nên các nhà
máy thép đang lƣu giữ chất thải ngay tại các nhà máy hoặc giao cho một số đơn vị
đổ tạm thời tại xã Tóc Tiên, huyện Tân Thành. Các bãi đổ này nằm xen kẽ trong các
khu dân cƣ để các đơn vị này phân loại thủ công nhằm tìm phế liệu sắt trong xỉ sắt,
đã gây ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí (bụi), nƣớc ngầm (nƣớc mƣa chảy tràn qua
bãi xỉ) và làm mất cảnh quan môi trƣờng. Hàng loạt các vụ việc gây ô nhiễm môi
trƣờng đã đƣợc các cơ quan chức năng của tỉnh nhƣ Sở Tài nguyên và Môi trƣờng,


6
Cảnh sát Môi trƣờng tỉnh (PC36) và UBND huyện Tân Thành phát hiện, xử lý. Để
nhanh chóng giải quyết vấn đề này, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu đã quy hoạch Khu xử
lý chất thải rắn tập trung Tóc Tiên, huyện Tân Thành với diện tích 100ha để xử lý

các chất thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất, kinh doanh và từ đơ thị, trong đó
có bố trí 35ha dành cho chôn lấp chất thải công nghiệp và khoảng 4ha dành cho việc
phân loại và tái chế chất thải rắn. Đến nay, UBND tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu đã cấp
Giấy chứng nhận đầu tƣ cho 1 dự án xử lý chất thải công nghiệp bằng phƣơng pháp
chôn lấp (Chủ đầu tƣ là Công ty K-BEC, Hàn Quốc) với diện tích 35ha. Tuy nhiên,
dự án này mới chỉ đang trong giai đoạn chuẩn bị xây dựng.
Trƣớc thực trạng về việc xử lý xỉ sắt tại BR-VT cho thấy, việc đƣa xỉ sắt đi
chôn lấp là một sự lãng phí rất lớn và gây nhiều nguy cơ về mơi trƣờng. Vì thế, cần
có những dự án xử lý, tái chế xỉ sắt tạo nguồn nguyên liệu mang lại lợi ích kinh tế
nhƣng vẫn bảo đảm đƣợc các quy định về bảo vệ môi trƣờng. Đây là một vấn đề
cần sớm đƣợc giải quyết, khơng chỉ từ phía các chủ nguồn thải là các nhà máy thép
mà còn là trách nhiệm của các cơ quan chức năng trong việc định hƣớng xử lý chất
thải phù hợp với nguyên tắc phát triển bền vững – “kết hợp chặt chẽ, hài hòa giữa
tăng trƣởng kinh tế, bảo đảm tiến bộ xã hội và bảo vệ mơi trƣờng”.[27]
1.3.

CÁC TÍNH CHẤT CỦA XỈ SẮT:
Xỉ là một phế phẩm của quá trình sản xuất thép ,thu đƣợc trong thời gian

tách thép nóng chảy từ các tạp chất trong lò luyện thép. Xỉ xuất hiện nhƣ một chất
nóng chảy tan ra và là sản phẩm thu đƣợc của q trình hịa tan phức tạp của silic và
oxit rắn lại khi làm lạnh .
Hầu nhƣ bây giờ, tất cả các loại thép đƣợc sản xuất tại nhà máy thép tích
hợp bằng cách sử dụng phiên bản của q trình oxy hóa cơ bản hoặc các nhà máy
thép đặc biệt sử dụng lò điện hồ quang
Chất tạo xỉ đƣợc sử dụng nhiều là vôi, cát thạch anh, vụn samơt, ngồi ra cịn
dùng huỳnh thạch, bơcxit …
Vơi: thành phần chính là CaO, lƣợng dùng càng lớn thì độ bazơ của xỉ càng
cao. Hàm lƣợng vôi khoảng 2-3%

7
Huỳnh thạch: khoảng 0.15-0.2% ,thành phần chính là CaF2, khi đƣa huỳnh
thạch vào xỉ sẽ tạo thành các phức chất có nhiệt độ nóng chảy thấp (xAl2O3.yCaO,
xSiO2.yCaO, xFeO.yCaO...) làm giảm mạnh nhiệt độ chảy của xỉ (nhiệt độ nóng
chảy vào khoảng 1100 ÷13000C).
Sa thạch: khoảng 0.13% , thành phần chính là SiO2
Trong quá trình nấu luyện hợp kim, dù muốn hay khơng bao giờ cũng có một
lƣợng tạp chất từ nhiều nguồn khác nhau đƣa vào lò và tách ra trong q trình nấu
luyện tạo thành xỉ. Trong lị, do xỉ tiếp xúc trực tiếp với kim loại nên tác động rất
lớn tới nhiều q trình hóa lý liên quan đến tiến trình thực hiện q trình cơng nghệ.
Trong một số quá trình nấu luyện (nhƣ nấu gang chẳng hạn) q trình tạo xỉ là q
trình khơng mong muốn nhƣng trong luyện thép xỉ lại đóng vai trị rất lớn trong
nhiều q trình luyện kim xảy ra trong lị nhƣ q trình truyền nhiệt, q trình khử
tạp chất, khử khí ... Bởi vậy, tùy thuộc yêu cầu công nghệ, trong từng giai đoạn nấu
ngƣời ta thƣờng xuyên phải điều chỉnh chế độ xỉ phù hợp để đảm bảo cho quá trình
luyện phát triển theo hƣớng cơng nghệ mong muốn.[1]
Có nhiều loại thép có thể đƣợc sản xuất,và các thuộc tính của xỉ sắt có thể
thay đổi đáng kể với từng cấp. Lớp thép có thể phân loại nhƣ cao, trung bình, thấp,
phụ thuộc vào hàm lƣợng của thép carbon. Thép cao cấp có hàm lƣợng carbon cao.
Để giảm bớt lƣợng carbon trong thép, hàm lƣợng oxy yêu cầu lớn hơn trong q
trình làm thép. Điều này địi hỏi việc bổ sung tăng hàm lƣợng vôi và dolime cho
việc loại bỏ các tạp chất từ thép và sự hình thành xỉ tăng.
Có một số loại khác nhau của xỉ sắt sản xuất trong quá trình làm thép. Những
loại khác nhau nhƣ là xỉ lị, xỉ sắt, xỉ ngun chất.
Bộ giao thơng Mỹ và Cục quản lý đƣờng bộ cùng với trung tâm nghiên cứu
đƣờng bộ Turner Fairbank (TFHRC) đã cho một số tính chất của xỉ sắt nhƣ sau[30]:
a. Tính chất vật lý
Cốt liệu xỉ sắt khá góc cạnh, hình dáng hạt trịn hoặc dài. Xỉ sắt có trọng
lƣợng riêng lớn và độ hút nƣớc nhỏ hơn 3%. Khối lƣợng riêng của cốt liệu xỉ sắt

8
cao, nhƣng ngồi những đặc trƣng này thì những tính chất vật lý còn lại của cốt liệu
xỉ sắt tốt hơn so với cốt liệu đá tự nhiên.
Dƣới đây là liệt kê một số tính chất đặc trƣng của xỉ sắt ( GeoPave, 1993):
 Xỉ sắt thì cứng và bền
 Hình dáng hạt góc cạnh vì vậy các hạt có thế sắp xếp đan vào nhau tốt.
 Chịu đƣợc mài mòn và va chạm tốt.
Bảng 1.1 là một số những tính chất vật lý của xỉ sắt ( Trung tâm nghiên cứu
đƣờng bộ TFHRC nhận đƣợc 11/2008)
Bảng 1.1 - Tính chất vật lý của xỉ sắt( TFHRC nhận đƣợc năm2008)
Tính chất vật lý

Giá trị

Tỷ trọng

3.2 – 3.6

Khối lƣợng riêng khô (kg/m3)

1600 – 1920

Độ hút nƣớc

<3%

b. Tính chất hóa học và thành phần khống
Xỉ sắt chứa 4 oxit chính, cụ thể là: CaO, MgO, SiO2, Al2O3. Cịn có phần nhỏ

chứa lƣu huỳnh, sắt, mangan, kiềm…Thành phần hóa học của xỉ khi chụp X-ray
nhƣ bảng sau:
Bảng 1.2 - Bảng thành phần hóa của xỉ sắt (TFHRC)
Thành phần

Tỷ lệ ( theo TFHRC)

Tỷ lệ (theo NSA)

CaO

40 – 52

42

SiO2

10 – 19

15

FeO

10 – 40

24

(70-80% FeO, 20-30% Fe2O3)
MnO

5–8

5

MgO

5 – 10

8


9

1.4.

Al2O3

1–3

1–5

P2O5

0.5 – 1

0.8

S

<0.1

0.08

Metallic Fe

0.5 – 10

-

ỨNG DỤNG CỦA XỈ SẮT:
Xỉ sắt nếu không đƣợc xử lý sẽ là một mối nguy gây ô nhiễm môi trƣờng và

ảnh hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời. Nhƣng nếu đƣợc xử lý thích hợp, loại chất
thải này sẽ là nguồn phụ gia phục vụ cho ngành vật liệu xây dựng, đặc biệt là vật
liệu bê tơng và xi măng. Chính vì vậy, hiện tại nguồn xỉ sắt này đƣợc tái sử dụng
làm nguyên liệu cho ngành sản xuất xi măng của nhiều nƣớc trên thế giới. Đây là
giải pháp thân thiện với môi trƣờng do sử dụng phế thải của các lò luyện gang, thép.
Khơng những vậy, xỉ sắt cịn đƣợc sử dụng phổ biến cho các cơng trình nhƣ
(Hiệp hội xỉ NSA nhận đƣợc năm 2008):
– Đƣợc sử dụng làm cốt liệu chính trong bê tơng nhựa nóng, do sức kháng ma
sát và đặc tính chống trƣợt của nó cao. Hình dáng hạt của nó thì tốt hơn so
với những cốt liệu có hình dạng trịn, mịn, và dài khác.
– Đƣợc sử dụng làm bê tơng nhựa đƣờng, vì hạt xỉ khơng bị phá vỡ trong q
trình thi cơng, rải đổ và đầm chặt.
– Đƣợc sử dụng trong các ứng dụng cơ bản nhƣ: xây dựng bãi đỗ xe, làm lề
đƣờng, và cũng đƣợc dùng để làm bờ đê, bờ kè.
– Xỉ sắt cũng đƣợc sử dụng trong nơng nghiệp, vì có các khoáng chất nhƣ sắt,
kẽm, mangan, magie, và molypden là các chất dinh dƣỡng cây trồng có giá
trị.
– Xỉ sắt còn đƣợc dùng để ổn định đất hoặc làm vật liệu cải tạo đất và khắc

phục hậu quả nƣớc thải công nghiệp chảy qua.


10
1.5.

CÁC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XỈ SẮT TRONG BÊ TÔNG
ASPHALT:
Trên thế giới, xỉ sắt đƣợc nghiên cứu và sử dụng thay thế một phần và toàn

phần cốt liệu sử dụng trong bê tông xi măng và bê tông Asphan. Đối với bê tông xi
măng, các nghiên cứu tập trung sử dụng xỉ sắt để thay thế 20%, 30%, 50%, 70% và
100% cốt liệu sử dụng. Các kết quả nghiên cứu này cho thấy rằng, xỉ sắt thay thế
với hàm lƣợng 30% và 50% cho kết quả tối ƣu nhất về mặt cơ học :
- Cƣờng độ chịu nén của bê tông tăng.
- Cƣờng độ chịu kéo và chịu uốn của bê tơng tăng
- Độ mài mịn của bê tơng giảm.
Xỉ sắt với ƣu điểm là có khối lƣợng riêng và khối lƣợng thể tích lớn, hàm
lƣợng Fe2O3 cao , độ hoạt tính thấp, có khả năng làm giảm độ mài mịn của vật liệu
sử dụng có xỉ sắt. Chính vì vậy, ở nƣớc ngoài, xỉ sắt hầu hết đƣợc sử dụng để thay
thế cho cốt liệu dùng trong bê tông Asphan.
a. Cơng trình đƣờng cao tốc ở Mỹ [11]:
Cơng trình đã sử dụng xỉ cho bê tông asphan ở nƣớc ngoài: Dự án đƣờng cao
tốc dài 88km trên quốc lộ 30 của Mỹ, sử dụng xỉ sắt thay thế một phần cốt liệu lớn
và nhỏ trong bê tông asphan. Sau khi thi công và nghiệm thu ngƣời ta đƣa ra kết
luận rằng khi sử dụng xỉ sắt với hàm lƣợng thay thế là 30% cốt liệu lớn thì cho bê
tơng Asphalt có chất lƣợng đạt yêu cầu về cƣờng độ và chống mài mòn.
Dự án này nằm khoảng 55 dặm (88 km) về phía tây bắc của Portland, trên
quốc lộ 30 của Mỹ. Dự án bao gồm một đƣờng cao tốc hai làn xe với một số làn
xe rẽ trái cũng nhƣ làn xe leo núi và đƣợc phân biệt bởi một lớp phủ bảo quản. Các

thử nghiệm bê tông sử dụng xỉ sắt nằm trên đƣờng đi hƣớng tây.
Các thử nghiệm bê tông sử dụng xỉ sắt nằm giữa MP 57.1 và 57.2 trên đƣờng
đi hƣớng tây. Phần kiểm soát nằm giữa các MP 58.3 và 58.4 cũng trên đƣờng đi
hƣớng tây. Các độ cao trung bình cho dự án này khoảng 100 feet (30m). Điều kiện
khí hậu cho khu vực này là vừa phải với nhiệt độ trung bình là 60C vào tháng giêng
và 170C trong tháng 7. Lƣợng mƣa trung bình hàng năm khoảng 1.120mm


11

Hình 1.4 - Bản đồ dự án đƣờng cao tốc tại Mỹ
Qua các thí nghiệm nghiên cứu trên đƣờng cao tốc này, các nhà khoa học rút
ra kết luận rằng, xỉ sắt có thể sử dụng để thay thế một phần hoặc toàn bộ cốt liệu đá
dăm trong việc thiết kế bê tơng asphalt.

Hình 1.5 - Q trình thi cơng thực tế bê tông asphalt


12

Chƣơng 2: CƠ SỞ KHOA HỌC

2.1.

BÊTƠNG ASPHALT:
Bê tơng asphalt là vật liệu khoáng–bitum xây dựng đƣờng, nhận đƣợc khi

làm đặc hỗn hợp bê tông asphalt. Hỗn hợp bê tông asphalt bao gồm đá dăm (hoặc
sỏi), cát, bột khoáng, bitum dầu mỏ, phụ gia. Hỗn hợp đƣợc thiết kế hợp lý và gia
nhiệt từ 120–1600C. Thành phần của bê tông asphalt theo khối lƣợng thông thƣờng

nhƣ sau: đá dăm: 20–65%; cát: 30–66%; bột khoáng: 4–14%; bitum: 5–7%; và phụ
gia tuỳ theo kết quả thí nghiệm[1].
Trên cơ sở chất kết dính hữu cơ (bitum, guđrông, nhũ tƣơng) trong xây dựng
đƣờng thƣờng dùng các vật liệu hỗn hợp khống và chất kết dính hữu cơ. Phổ biến
nhất và có chất lƣợng cao nhất từ vật liệu khống–bi tum là bê tơng asphalt. Bê tông
asphalt là sản phẩm nhận đƣợc khi làm đặc và rắn chắc hỗn hợp asphalt–bê tông.
Hỗn hợp bê tông asphalt bao gồm: đá dăm, cát, bột khoáng và bi tum đƣợc
lựa chọn thành phần hợp lý, nhào trộn và gia công thành một hỗn hợp đồng nhất.
Cốt liệu lớn làm tăng khối lƣợng hỗn hợp, làm giảm giá thành của bê tông asphalt
và tăng cƣờng độ và độ ổn định. Cốt liệu nhỏ khi trộn với bitum tạo thành vữa
asphalt làm tăng tính dẻo của hỗn hợp, ảnh hƣởng đến khả năng làm việc và phạm
vi ứng dụng của bê tơng asphalt. Bột khống làm thay đổi tỷ lệ cốt liệu nhỏ làm hỗn
hợp đặc hơn và tăng tỷ lệ bề mặt của các cốt liệu, nó kết hợp với bitum tạo nên chất
kết dính mới bao bọc và bơi trơn bề mặt cốt liệu. Chất lƣợng của bê tông asphalt
phụ thuộc vào nguồn gốc của cốt liệu, bột khoáng và độ nhớt của bitum.
Bê tông asphalt là tốt nhất so với các hỗn hợp vật liệu khoáng–bitum khác ở
chỗ nó có độ đặc, cƣờng độ, độ ổn định và độ bền cao do sự tham gia của bột
khoáng trong thành phần.
Bê tông asphalt đƣợc sử dụng làm lớp phủ mặt đƣờng có lƣợng giao thơng
cao nhƣ đƣờng cao tốc, đƣờng thành phố và sân bay.