Nghiên cứu chế tạo bê tông nhẹ ( polystyrene concrete) có sử dụng chất thải nguy hại báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

IUH1819

BỘ CƠNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ
CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
KHOA HỌC
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo bê tơng nhẹ
(Polystyrene concrete) có sử dụng
chất thải công nghiệp không nguy
hại
Mã số đề tài: 171.4041
Chủ nhiệm đề tài: Đỗ Doãn Dung
Đơn vị thực hiện: Viện Khoa học Công nghệ
và Quản lý Môi trường


LỜI CẢM ƠN
Để có thể hồn thành đề tài nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn:
Trường Đại học Công nghiệp đã chấp thuận cho phép tiến hành nghiên cứu với sự hỗ trợ về tài
chính theo mã số 171.4041
Các phòng ban liên quan đã hỗ trợ nhóm nghiên cứu về mặt thủ tục hành chính
Phịng Sau đại học và Tạp chí ĐHCN đã hỗ trợ thúc đẩy để các kết quả nghiên cứu này được
công bố nhanh nhất giúp đề tài có thể hồn thành theo kế hoạch
Công ty xi măng FICO – Nhà Bè đã hỗ trợ chuyên gia và trang thiết bị cần thiết để thực hiện
nghiên cứu
Viện KHCN&QL Môi trường đã tạo điều kiện về thời gian để tôi thực hiện đề tài

Các đồng nghiệp, bạn bè hỗ trợ với những đóng góp ý kiến về mặt chun mơn
Thành viên nhóm nghiên cứu, và sinh viên đã cố gắng hết sức để hoàn thành nghiên cứu này
với kế quả tốt nhất
Gia đình đã hỗ trợ về mặt thời gian và tinh thần để có thể hồn thành nghiên cứu này

i


PHẦN I. THƠNG TIN CHUNG
I. Thơng tin tổng qt
1. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo bê tông nhẹ (Polystyrene concrete) có sử dụng chất thải cơng
nghiệp khơng nguy hại
2. Mã số: 171.4041
3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
TT

Họ và tên
(học hàm, học vị)

Đơn vị cơng tác

Vai trị thực hiện đề tài

01
02
03
04
05

Ths. Đỗ Dỗn Dung

TS. Vũ Bảo Khánh
TS. Vũ Văn Vân
TS. Giang Ngọc Hà
Trần Thị Phúc Ngân

Viện KHCN&QLMT
Vitec Sài Gịn
ĐH Nguyễn Tất Thành
ĐH Cơng nghiệp- Thực phẩm
ĐHCN TPHCM

06

Lai Trung Quốc

ĐHCN TPHCM

Chủ nhiệm đề tài
Thư ký đề tài
Viết báo cáo
Xử lý số liệu.
Thực hiện thí nghiệm, ghi lại
kết quả.
Thực hiện thí nghiệm, ghi lại
kết quả.

4. Đơn vị chủ trì:
5. Thời gian thực hiện:
1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 12 năm 2017 đến tháng 03 năm 2018.
1.5.2. Gia hạn (nếu có): đến tháng 09 năm 2018

1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 12 năm 2017 đến tháng 8 năm 2018
6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):
(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý
kiến của Cơ quan quản lý)
Ý kiến của cơ quan quản lý:……………………………………………………………………….
……………………………………………………………………….…………………………………
…………………………………….……………………………………………………………………
….……………………………………………………………………….……………………………
………………………………………….………………………………………………………………
……….……………………………………………………………………….………………………
……………………………………………….…………………………………………………………
…………….……………………………………………………………………….…………………
…………………………………………………….……………………………………………………
……………………………………………….…………………………………………………………
…………….……………………………………………………………………….…………………
7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 55 000 000 triệu đồng.
II. Kết quả nghiên cứu
1. Đặt vấn đề
Nhận thức được các tác động xấu đến mơi trường do q trình sản xuất gạch đất sét nung đem
lại, Chính phủ đã có quyết định số 567/QĐ-TTg về việc phát triển vật liệu không nung đến năm
2020 [29], bao gồm gạch xi măng – cốt liệu, gạch nhẹ và gạch khác. Trong các chủng loại sản phẩm,
gạch nhẹ từ bê tông nhẹ đã được khuyến khích đưa vào sử dụng ở nhiều nơi [24, 26, 27, 28, 29]. Ở
thị trường trong nước, gạch bê tông nhẹ phổ biến nhất hiện nay là gạch bê tông khí chưng áp (bê
ii


tông AAC). Gạch bê tông bọt, gạch tổ ong… cũng được sử dụng, nhưng với tổng sản lượng sản xuất
cao nhất trên khắp cả nước so với các loại gạch không nung khác vẫn thấp hơn gạch bê tông AAC
[20, 30, 33, 34, 35]. So với gạch nung truyền thống, điểm mạnh của gạch AAC là có khối lượng
riêng nhẹ nên dễ dàng cho vận chuyển và thi công. Tuy nhiên, gạch AAC đòi hỏi sử dụng vữa xây

chuyên biệt và u cầu nghiêm ngặt về quy trình thi cơng [20]. Trong khi đó, Gạch tổ ong, gạch bê
tơng cốt liệu, các khối xây…có khối lượng riêng lớn nên tốn cơng trong q trình vận chuyển và thi
cơng. Bên cạnh đó, Sau một thời gian triển khai Quyết định 567/QĐ-TTG, sản phẩm gạch khơng
nung nhìn chung sau khi đưa vào sử dụng có nhiều khiếm khuyết như: tường bị thấm, tường bị nứt,
hiện tượng tách lớp giữ lớp vữa xây và vật liệu xây [15, 16, 25, 37, 50]. Ngoài ra, cát vẫn là nguyên
liệu không thể thiếu để sản xuất các bê tông AAC, gạch cốt liệu … trong khi vấn đề khan hiếm cát
sử dụng trong xây dựng đang được quan tâm. Đó đang là những thách thức lớn cho mục tiêu thay
thế hoàn toàn gạch nung cho ngành xây dựng.
Hiện nay, Bê tông Polystyrene là loại bê tông nhẹ mới nhất và đang được sử dụng trong xây
dựng cơ bản ở các nước tiên tiến như Hoa Kỳ, Nga, Canada… [1, 13, 32] Loại bê tông này đặc
trưng với độ hút ẩm dưới 8% và khối lượng riêng tương đương bê tông AAC. Để thi công bằng gạch
bê tông Polystyrene, người thợ xây chỉ cần sử dụng vữa xây thông thường và cách thức xây tương tự
gạch nung truyền thống. Bên cạnh đó, ngồi việc sử dụng nguyên liệu chính là xi măng và các hạt
xốp EPS, bê tơng polystyrene cịn có thể sử dụng các chất thải công nghiệp không nguy hại thay thế
một phần nguyên liệu sản xuất [2, 4, 9, 22]. Về đặc tính sản phẩm, bê tông Polystyrene là giải pháp
để khắc phục các nhược điểm của các loại gạch bê tông nhẹ hiện có tại Việt Nam, và hỗ trợ thúc đẩy
cơng tác bảo vệ mơi trường, và có thể mở ra hướng để thay đổi được hoàn toàn gạch nung.
Tại Việt Nam, cũng có những đề tài nghiên cứu liên quan đến việc ứng dụng hạt EPS để tạo
rỗng cho bê tông. Tiêu biểu là đề tài “Khảo sát tối ưu thành phần của bê tông nhẹ tạo rỗng bằng hạt
EPS để sản xuất panel tường và panel sàn dùng cho cơng trình nhà ở lắp ghép” [14]. Sản phẩm thu
được có khối lượng riêng từ 850 – 1300 kg/m3 vẫn còn cao hơn nhiều so với gạch AAC và gạch bê
tông bọt. Và sản phẩm của nghiên cứu này vẫn có sử dụng cát làm cốt liệu. Vì thế, cần nghiên cứu
thêm để tìm ra sản phẩm bê tơng polystyrene (Polystyrene concrete - PC) tối ưu có khối lượng riêng
và cường độ tương tự gạch AAC với mục đích sử dụng là làm vật liệu xây không chịu lực.
Với mong muốn tự chủ về năng lượng và giảm tỷ trọng kinh tế dựa vào việc xuất khẩu nguyên
liệu thô như dầu mỏ, Việt Nam đã cấp phép đầu tư cho nhiều nhà máy lọc dầu trải dài trên lãnh thổ.
Tuy nhiên, cả nước mới chỉ có nhà máy lọc hố dầu Bình Sơn đang hoạt động ổn định với cơng suất
trên 10.000.000 triệu thùng dầu/năm. Trong quá trình hoạt động một lượng chất thải rắn công
nghiệp đáng kể bị thải ra và yêu cầu phải có giải pháp xử lý và quản lý thích hợp. Trong số đó có
xúc tác FCC bị mất hoạt tính (hay cịn gọi là xúc tác qua sử dụng- gọi tắt là “RFCC”) hàng năm

được thải ra nhiều nhất. Khi hoạt động ổn định, trung bình mỗi ngày nhà máy thải ra từ 15- 20 tấn
RFCC, thậm chí có ngày lên đến 25 tấn, tương đương với 6500- 8500 tấn RFCC cần phải được xử lý
hàng năm. Hàng năm, nhà máy phải tiêu tốn một phần lợi nhuận kinh doanh cho công tác xử lý
RFCC bằng biện pháp chơn lấp. Có thể thấy trước khi nhiều nhà máy lọc dầu đi vào hoạt động, ví
dụ như nhà máy lọc dầu Nghi Sơn dự kiến sẽ đi vào hoạt động trong năm 2018 với công suất gấp 3
lần nhà máy lọc dầu Bình Sơn [6], lượng RFCC thải bỏ sẽ rất lớn, địi hỏi chi phí cao để xử lý theo
quy định.
Hiện nay, việc tái sử dụng RFCC đã được triển khai thương mại hóa trên thế giới như sử dụng
RFCC như nguyên liệu sản xuất xi măng tại nhà máy Boral (Úc), Holcim (Mỹ) [3], và đây là ứng
dụng phổ biến nhất của RFCC. Tại Oman, RFCC thải ra tại nhà máy lọc dầu Sohar Refinery có kích
thước rất mịn được trộn sống làm phụ gia khoáng trong sản xuất xi măng với tỉ lệ phối trộn 0,5-5%
khối lượng và phối trộn này dùng để sản xuất gạch đất sét nung; trong khi đó, RFCC từ nhà máy
iii


Mina Al-Fahal có kích thước hạt lớn hơn 2mm được thử nghiệm sử dụng như cốt liệu thô [9]. Tại
Việt Nam, cũng có những đề tài nghiên cứu liên quan đến đến việc tái sử dụng RFCC từ nhà máy
Bình Sơn nhằm giúp tiết kiệm phần kinh phí xử lý môi trường cũng như tận dụng lại nguồn nguyên
liệu. Đề tài Bộ Khoa học Công nghệ (mã số 11395/2015) [21] tập trung vào quy trình khơi phục
hoạt tính xúc tác RFCC thải sử dụng cho các quá trình cracking dầu nhờn thải, tuy nhiên chỉ dừng ở
quy mô nhỏ chưa phát triển thành công nghệ. Hay đề tài hợp tác giữa trường Đại học Huế và Công
ty CP Cơ-Điện-Môi trường Lilama phát triển quy trình sản xuất gạch khơng nung, tuy nhiên sản
phẩm không tiêu thụ được [4], [11]. Nhà máy cũng đã cấp kinh phí cho Viện Dầu khí nghiên cứu
khả năng sử dụng chất xúc tác RFCC đã qua giai đoạn nghiền (RFCC-N) làm phụ gia xi măng với tỉ
lệ phối trộn lên tới 15% xúc tác RFCC. Tuy nhiên, trong các nghiên cứu này RFCC phải trải qua
giai đoạn nghiền trước khi phối trộn và hầu như khơng có nghiên cứu nào xem xét khả năng sử dụng
RFCC không nghiền cho loại bê tông nhẹ PC.
2. Mục tiêu
Với vấn đề đặt ra ở mục một, mục tiêu tổng quan của nghiên cứu là tìm ra cấp phối tối ưu của bê
tơng nhẹ PC có có sử dụng RFCC khơng nghiền đạt được 2 tiêu chí về cường độ chịu nén tối thiểu

(R) và khối lượng riêng (D) tương tự gạch ACC là R28 ngày ≥ 2,5 Mpa và D50 ≈ 459-549 kg/m3.
Để đạt được mục tiêu trên các nội dung nghiên cứu được cụ thể hóa như trong khung nghiên cứu
sau:

Hình 2.1. Khung nghiên cứu thiết kế cấp phối bê tơng PC có sử dụng RFCC-KN đạt các tiêu chí
R28 ngày ≥ 2,5 Mpa và D50 ≈ 459-549 kg/m3
Đầu tiên, loại xi măng PCB50 được sử dụng như là cơ sở để xác định công thức phối trộn đạt yêu
cầu kĩ thuật, trong quá trình đúc mẫu này là xi măng PCB 50. Với hạt EPS có khả năng chịu lực kém
nên khả năng chịu lực của khối bê tông mẫu phụ thuộc vào khả năng chịu lực của lớp bê tông nền,
trong khi PCB50 là loại xi măng tạo ra được lớp bê tơng nền có khả năng chịu lực tốt nhất. Bên cạnh
đó, PCB50 cũng là loại xi măng sử dụng nhiều cho các nhà máy sản xuất gạch bê tông hoặc các trạm
trộn bê tông mác cao. Từ kết quả so sánh các mẫu phối trộn chọn ra mẫu tốt nhất, và sử dụng cấp
phối này cho các loại xi măng PCB40, PCB30 để đánh giá sự ảnh hưởng của xi măng đến sản phẩm
và tìm được loại xi măng thay thế PCB50 có giá thành rẻ hơn. Với cấp phối tốt nhất và loại xi măng
thay thế phù hợp, các mẫu sẽ được đúc với tỷ lệ thay thế dần xi măng bằng RFCC để tìm ra cơng
thức tối ưu tạo ra bê tơng nhẹ PC có sử dụng RFCC.
iv


Trong nghiên cứu này có phần đánh giá khả năng sử dụng RFCC không nghiền làm chất phụ gia
trong xi măng. Đây là một phần thêm vào quan trọng, cần phải xác định được RFCC-KN có làm
thay đổi tính chất về cường độ chịu nén của vữa được tạo thành từ hỗn hợp đó, và vì bê-tơng được
tạo thành hỗn hợp xi măng nên tính chất của hỗn hợp xi măng sẽ quyết định tính chất của bê-tơng
tạo thành. Nếu lượng RFCC-KN thêm vào không làm thay đổi hay gia tăng cường độ chịu nén thì
mới có thể tiếp tục nghiên cứu đối với bê tông.
3. Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành các nội dung nghiên cứu trên các phương pháp nghiên cứu sau đã được tiến hành.
3.1 Đúc mẫu xi măng
a. Phối trộn các loại xi măng với RFCC-KN
Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Châm [12], khả năng chịu nén có xu hướng tăng khi tăng hàm

lượng RFCC đã nghiền nhưng chỉ mới dừng ở lệ 15%, vì thế các thí nghiệm đối với loại xi măng
OPC với tỷ lệ thay thế xi măng bằng RFCC-KN được thực hiện ở các tỷ lệ 0%, 10%, 15%, 20%,
25%, và 30% (theo khối lượng).
Theo tiêu chuẩn TCVN 6260:2009 dành cho xi măng Portland hỗn hợp, tổng lượng phụ gia khống
(khơng kể thạch cao) khơng được lớn hơn 40%, vì thế tuỳ theo loại xi măng PCB thì tỷ lệ phối trộn
RFCC-KN trong thực nghiệm thay đổi cụ thể như sau:
PCB30: tỷ lệ thay thế RFCC-KN được thực hiện ở các tỉ lệ 0%, 10%, 15%, và 20%.
PCB40: tỷ lệ thay thế RFCC-KN được thực hiện ở các tỉ lệ 0%, 15%, 20%, và 25%.
PCB50: tỷ lệ thay thế RFCC-KN được thực hiện ở các tỉ lệ 0%, 15%, 20%, 30%, và 40%
(Tỷ lệ phối trộn đối với các loại PCB khác nhau như trên được chọn theo sự tư vấn của phòng Quản
lý Chất lượng của nhà máy xi măng Fico-Nhà Bè để tiết kiệm thời gian và chi phí làm thực nghiệm)
b. Đúc mẫu vữa xi măng đã phối trộn
Ban đầu, mẫu được đúc sơ bộ theo phương pháp TCVN 6016-2011 (Hình 3.2) với tỷ lệ phối trộn với
RFCC-KN là 20% và 30%. Kết quả ban đầu cho thấy mẫu sau khi đúc xong khô nhanh, lý do là
RFCC là vật liệu rất háu nước. Do đó, hỗn hợp vữa thu được khơ và khó đổ khn. Mẫu sau khi
tháo khuôn không được bằng phẳng và gây sai số lớn cho kết quả kiểm tra cường độ nén. Để đảm
bảo độ chính xác cao hơn, phương pháp test mẫu theo ASTMC109/C109M-16A được lựa chọn thay
thế cho phương TCVN6016-2011 và đây cũng là phương pháp đúc mẫu đã được sử dụng trong
nghiên cứu trước. Với phương pháp đúc mẫu theo ATSM, độ chảy của các mẫu đều đồng nhất. Mẫu
dễ đổ khuôn và bề mặt láng hơn so với mẫu đúc sơ bộ (Hình 3.3a). Độ chảy được duy trì suốt quá
trình thực nghiệm là 160mm như hình 3.3b.
3.2 Tạo và đúc mẫu bê tơng nhẹ
Vì chưa có tiêu chuẩn Việt Nam cụ thể dành riêng cho việc thiết kế cấp phối chế tạo Bê tông nhẹ
bằng các cốt liệu nhẹ như EPS, nghiên cứu này tạm sử dụng TCVN 9382:2012 về Chỉ Dẫn Kỹ
Thuật Chọn Thành Phần Bê Tông Sử Dụng Cát Nghiền, và TCVN 10306:2014 về Bê Tông Cường
Độ Cao - Thiết Kế Thành Phần Mẫu Hình Trụ để thiết kế cấp phối bê tông nhẹ D500 và cường độ
chịu nén yêu cầu 2.5MPa cho mục đích thử nghiệm. Bên cạnh đó, đề tài cũng tham khảo tiêu chuẩn
của các quốc gia có tiêu chuẩn riêng dành cho loại bê tông polystyrene để thiết kế cấp phối. Tiêu
chuẩn được chọn là IS 10262-2009 và IS 456-2000 của Ấn Độ và Tiêu chuẩn GOST R 51263-2012
của Nga nhằm so sánh với cấp phối thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam và từ đó chọn ra cấp phối tốt

nhất.
Hỗn hợp bê tông được lấy mẫu, chuẩn bị đúc mẫu và bảo dưỡng dựa theo TCVN 3105:1993. Các
mẫu trong nghiên cứu để xác định cường độ nén là mẫu lập phương có kích thước là 15x15x15cm.
Các mẫu được bảo dưỡng 1 ngày trong khn thép ở điều kiện khơng khí của phịng thí nghiệm, sau
đó mẫu được tháo khn và ngâm bảo dưỡng trong nước đến các thời điểm thí nghiệm ở 7, 28 ngày.
v


Mỗi cấp phối được đúc thành 2 tổ mẫu (mỗi tổ mẫu gồm 3 mẫu) để xác định giá trị cường độ nén
trung bình của mẫu 7 ngày tuổi và 28 ngày tuổi.
3.3 Phương pháp đo khối lượng riêng và cường độ chịu nén
Các mẫu sau khi đúc được bảo dưỡng ở các khoảng thời gian 3 ngày và 28 ngày (đối với xi măng), 7
ngày và 28 ngày (đối với bê tông). Đối với mỗi tỉ lệ ở các thời gian dưỡng mẫu khác nhau, có 4 mẫu
được chuẩn bị tương ứng và được đo khối lượng riêng và cường độ chịu nén của mẫu bằng các thiết
bị chuyên dụng tại nhà máy xi măng Fico-Nhà Bè.
3.4 Phân tích các tính chất vật lý và hóa học của RFCC-KN và so sánh với tro bay
Để đánh giá khả năng ứng dụng RFCC-KN từ nhà máy lọc dầu Bình Sơn làm phụ gia cho xi măng,
các mẫu RFCC-KN được gửi đến phịng thí nghiệm nhà máy xi măng Fico để phân tích thành phần
hố học theo TCVN 141:1998 và thành phần hạt theo TCVN 7572-2:2006. Kết quả sẽ được so sánh
với kết quả phân tích đối với phụ gia tro bay của nhà máy nhiệt điện Duyên Hải. Thành phần hố
học của tro bay cũng được phân tích theo TCVN 141:1998.
3.5 Phương pháp đánh giá thống kê
Để so sánh sự khác biệt về các tính chất của các mẫu, nghiên cứu sử dụng phương pháp so sánh giá
trị trung bình 95% LSD Intervals.
Theo tiêu chí đánh giá, sử dụng phương pháp so sánh thống kê “Equivalence and Noninferiority
Tests” với mục tiêu lớn hơn hoặc bằng 2.5 Mpa.
Đánh giá thống kê sử thực hiện với phần mềm thống kê Statgraphics. Một số kết quả được xuất ra
và sử dụng phần mềm SigmaPlot
4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu
4.1. Xác định các thông số kỹ thuật tạo mẫu bê tông nhẹ đạt tiêu chuẩn đối với PCB50

Bảng 4.1 thể hiện giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của các biến khảo sát đối với toàn bộ mẫu.
Bảng 1. Kết quả phân tích về khối lượng riêng và cường độ chịu nén của các mẫu từ PCB50 thu
được sau 7 và 28 ngày dưỡng
Khối lượng riêng (kg/m3)
Cường độ chịu nén (Mpa)
Tên
7 ngày dưỡng
28 ngày dưỡng
7 ngày dưỡng
28 ngày dưỡng
mẫu
Mean
SD
Mean
SD
Mean SD
Mean SD
131 486.63 10.39
517.80 14.69
0.98
0.08
1.33
0.04
132 488.13 8.15
506.25 8.55
1.10
0.07
1.20
0.02
133 506.33 6.06

544.74 1.60
0.96
0.10
1.25
0.08
134 498.60 15.70
521.27 8.39
1.09
0.02
1.31
0.10
135 469.43 11.23
493.64 14.69
0.87
0.07
1.14
0.05
136 473.07 6.72
484.73 7.49
1.05
0.04
1.11
0.03
351 506.57 1.16
506.43 15.28
1.42
0.03
1.54
0.06
352 505.60 13.09

500.77 11.53
1.63
0.07
1.82
0.08
353 507.77 7.77
521.27 8.39
1.70
0.19
1.80
0.01
354 522.27 2.75
524.70 9.61
1.89
0.04
2.04
0.07
355 491.90 5.52
499.20 8.86
1.18
0.04
1.29
0.04
356 510.30 7.06
514.13 4.92
1.33
0.04
1.50
0.04
581 519.60 13.36

530.20 20.44
1.89
0.02
2.11
0.07
582 532.00 8.51
537.60 4.93
1.95
0.06
2.15
0.04
583 529.80 15.88
531.37 4.05
2.01
0.03
2.23
0.09
584 533.07 5.24
544.77 1.60
2.11
0.07
2.56
0.04
585 518.77 11.61
521.94 3.31
1.44
0.04
1.57
0.04
586 518.60 4.77

528.20 3.54
1.54
0.05
1.90
0.05
vi


Có thể thấy khối lượng riêng ở mỗi mẫu có xu hướng tăng nhẹ cùng với thời gian dưỡng mẫu.
Nhưng sự khác biệt không đáng kể về mặt thống kê (P < 0.05) (Ngoại trừ mẫu 132). Điều này cho
thấy khối lượng riêng khá ổn định sự thay đổi không đáng kể theo thời gian. Ngoài ra với kết quả so
sánh thống kê với khoảng giá trị của D500 (451 - 549 kg/m3) thì hầu như các mẫu đều đạt được yêu
cầu (P > 0.05), ngoại trừ các mẫu 133 và 572 đối với 7 ngày dưỡng, và 571 đối với 28 ngày dưỡng.
Cường độ chịu nén có xu hướng gia tăng cùng với thời gian dưỡng mẫu. Kết quả 28 ngày được sử
dụng để xác định mẫu phù hợp về cường độ chịu nén. Với mục tiêu so sánh lớn hơn 2.5 Mpa, kết
quả kiểm định cho thấy chỉ có mẫu 573 đáp ứng (P > 0,05).
Như vậy, với các tiêu chí về khối lượng riêng và cường độ chịu nén, chỉ có mẫu 575 đạt yêu cầu. Do
đó, các thông số kỹ thuật tạo mẫu 575 sẽ được sử dụng để thực hiện các bước tiếp theo của nghiên
cứu.
4.2. Xác định loại xi măng phù hợp sử dụng sản xuất bê tông nhẹ
Với kết quả trong phần trên, các thông số kỹ thuật của mẫu 575 được áp dụng đối với 2 loại xi măng
PCB40 và PCB30. Kết quả về khối lượng riêng và cường độ chịu nén của các mẫu bê tông nhẹ được
tạo ra từ xi măng PCB30, PCB40 và PCB50 được so sánh trong các biểu đồ hình 7.
Khối lượng riêng của các mẫu đối với các loại xi măng đều nằm trong khoảng của D500 (P > 0,05).
Khối lượng riêng của mẫu sử dụng PCB50 ở các thời gian dưỡng đều cao hơn các mẫu sử dụng
PCB40 và PCB30; trong khi đó D của các mẫu sử dụng PCB40 và PCB30 khác nhau không đáng kể
về thống kê (D(PCB50) > D(PCB40, PCB30) bằng phương pháp 95% LSD với P = 0,05). Như vậy
sử dụng PCB40 và PCB30 có thể tạo ra bê tơng nhẹ hơn so với sử dụng xi măng PCB50.
Cường độ chịu nén tăng đáng kể khi thời gian dưỡng tăng ở cả ba loại bê tơng nhẹ, từ trung bình
~2,1Mpa ở 7 ngày dưỡng lên trung bình ~2,5Mpa ở 8 ngày dưỡng. Ở thời gian dưỡng 28 ngày,

cường độ chịu nén ở các mẫu từ các loại xi măng khác nhau không khác nhau về mặt thống kê (P <
0.05), nhưng khi so sánh liệu cường độ chịu nén có lớn hơn 2.5MPa thì ngồi mẫu PCB50 đã xác
định ở phía trên cịn có mẫu từ PCB30 là đạt (P>0.05).
Với kết quả nghiên cứu này có thể thấy, PCB30 cũng có thể sử dụng để tạo ra bê tông nhẹ với đặc
tính D500 và R2.5Mpa. Xét về giá thành, PCB30 thấp hơn 10% so với PCB50 [35]. Như vậy, sử
dụng PCB30 để tạo bê tơng nhẹ với đặc tính trong nghiên cứu này sẽ hiệu quả hơn về mặt kinh tế.
4.3. Đánh giá khả năng sử dụng RFCC không nghiền làm phụ gia trong sản xuất xi măng
4.3.1. Thành phần, tính chất của xúc tác RFCC-KN của nhà máy Lọc dầu Bình Sơn và tro bay
Duyên Hải
a) Thành phần hạt của RFCC-KN
Bảng 4.2 thể hiện kết quả phân tích thành phần hạt tự nhiên của RFCC-KN theo phương pháp thử
TCVN 7572-2:2006. Kết quả cho thấy rằng khơng có hạt nào lớn hơn kích thước 0,075mm, phù hợp
với độ mịn theo tiêu chuẩn cho phép của xi măng Portland theo TCVN 2682-2009 với quy định
phần cịn lại trên sàng kích thước lỗ 0,09 mm khơng lớn hơn 10%. Bên cạnh đó, độ ẩm của RFCCKN thấp hơn 1%, nhỏ hơn độ ẩm cho phép của phụ gia tro bay được sử dụng trong xi măng theo
TCVN 10302-2014.
Với kết quả về thành phần hạt, độ ẩm cho thấy rằng RFCC-KN của nhà máy lọc dầu Bình Sơn có
khả năng phối trộn với xi măng mà không cần qua giai đoạn gia công sấy ẩm hay nghiền.
vii


Bảng 2. Thành phần hạt của RFCC-KN thải từ nhà máy lọc dầu Bình Sơn
Chỉ tiêu
Kết quả
Phương pháp thử
Thành phần hạt (lượng lọt sàng qua
TCVN 7572-2: 2006
các cỡ sàng mắt vuông) (%)
0,600 mm
100 %
0,300 mm

100 %
0,075 mm
100 %
Độ ẩm (%)
<1,00
TCVN 7572-7: 2006
b) Thành phần hóa học của RFCC-KN
Kết quả phân tích thu được (bảng 4.3) cho thấy, RFCC-KN thải ra từ nhà máy lọc dầu Bình Sơn chủ
yếu chứa SiO2, Al2O3, Fe2O3 (chiếm trên 92,37%), cao hơn hàm lượng tổng SiO2, Al2O3, Fe2O3
(chiếm trên 78,24%) của tro bay Duyên Hải 3.
Bảng 3. Thành phần hoá học của RFCC-KN, tro bay Duyên Hải 3 (% khối lượng), theo tiêu chuẩn
TCVN 141:1998
Chỉ tiêu Thành phần hóa học (%)
CKT

SO3

MKN

Al2O
3

Fe2O
3

CaO

MgO

SiO2

CaOtd

Tro
bay
58,76
Duyên Hải 3

0,13

4,28

23,76

12,02

0,78

0,44

42,46

0,02

RFCC-KN

-

4,18

47,5

0,65

0,379

1,19

44,22

-

Mẫu

59,08

Ghi chú: “ – “ khơng phát hiện
c) Tính độc hại:
Một yếu tố quan trọng của việc tận dụng lại chất thải công nghiệp làm phụ gia xi măng là phải
đảm bảo về tiêu chí hoạt động phóng xạ tự nhiên. Theo Nguyễn Thị Ngọc Châm và các cộng sự,
RFCC của nhà máy lọc dầu Bình Sơn có hoạt tính phóng xạ (Aeff = 331,3 Bq/kg) thấp hơn mức tiêu
chuẩn quy định (370 Bq/kg, theo TCVN 10302-2014). Cũng theo tác giả này, nếu đánh giá cho
100% chất xúc tác RFCC khi sử dụng 40% làm phụ gia cho xi măng (hàm lượng phụ gia tối đa cho
phép theo TCVN 6260:2009), thì nồng độ các kim loại nặng vẫn nằm trong ngưỡng cho phép theo
QCVN 07:2009/BTNMT.
4.3.2. Kết quả thực nghiệm cường độ của cường độ của hỗn hợp vữa RFCC-KN và so sánh với
tro bay Duyên Hải 3
Kết quả đo cường độ chịu nén của các mẫu ở thời gian gian dưỡng 3 ngày và 28 ngày được
thể hiện trong hình 4.
a) Xi măng OPC

Có thể thấy cường độ chịu nén đối với các mẫu dưỡng 3 ngày giảm khi gia tăng tỷ lệ phối trộn
RFCC-KN (Hình 4.4 (a)). Phân tích thống kê 95% LSD cho thấy các giá trị ở các tỉ lệ phối trộn đều
khác nhau đáng kể (P<0.05).

viii


Đối với các mẫu dưỡng 28 ngày, khả năng chịu nén gia tăng từ 2 đến 3 lần so với mẫu dưỡng 3
ngày. Hình 4.4 (a) cho thấy khi tăng tỷ lệ phối trộn RFCC-KN đến 15% thì cường độ chịu nén có sự
gia tăng so với mẫu đối chứng. Ở tỉ lệ phối trộn 20%, mặc dù cường độ chịu nén giảm so với tỉ lệ 10
và 15% nhưng vẫn tương đương với mẫu đối chứng. Khi gia tăng đến 25% và 30% cường độ chịu
nén giảm đáng kể so với mẫu đối chứng.
Khi so sánh với TCVN 6260:2009 về xi măng Portland hỗn hợp, tất cả mẫu có RFCC-KN trộn
với xi măng OPC theo các tỷ lệ khối lượng đều đạt tiêu chuẩn. Cụ thể, mẫu chứa RFCC dưới 20%
đạt tiêu chuẩn dành cho xi măng PCB50, mẫu chứa 25 và 30% RFCC thì đạt tiêu chuẩn dành cho xi
măng PCB 40.
b) Các loại xi măng PCB:
Nhìn chung đối với tất cả các loại xi măng PCB, sau 3 ngày dưỡng mẫu thu được có cường độ
chịu nén giảm khi gia tăng tỉ lệ khối lượng RFCC-KN phối trộn, các giá trị đều khác biệt đáng kể về
mặt thống kê (Hình 4.4 (b), (c) và (d)). Các kết quả thu thập được đối với phụ gia tro bay cũng thể
hiện đặc điểm này. Sau 3 ngày dưỡng, cường độ chịu nén đối với mẫu có sử dụng phụ gia tro bay
cao hơn so với mẫu có sử dụng RFCC-KN.
Trong trường hợp dưỡng sau 28 ngày, cường độ chịu nén gia tăng từ 1,5 đến 2 lần so với dưỡng
3 ngày, và sự thay đổi khi thay đổi tỉ lệ khối lượng RFCC-KN phối trộn có sự khác nhau ở các loại
PCB.
Đối với PCB30, khả năng chịu nén của mẫu 28 ngày khi phối trộn RFCC-KN ở tỷ lệ 10% cao
hơn so với mẫu chuẩn, tuy nhiên đến tỉ lệ lớn hơn 15% thì giảm thấp hơn so với mẫu chuẩn (khác
biệt đáng kể về thống kê theo phương pháp 95% LSD với P<0.05) (Hình 4.4 (b)). Khi so sánh với
các số liệu tro bay thu được (Hình 4.5) cường độ chịu nén sau 28 ngày dưỡng khi sử dụng RFCCKN làm phụ gia có giá trị cao hơn ở các tỷ lệ tương ứng.
Đối với PCB40, nhìn chung khả năng chịu nén của mẫu vữa có xu thế giảm khi tăng tỷ lệ phối

trộn RFCC-KN (Hình 4.4 (c)). So với mẫu sử dụng tro bay so với mẫu đối chứng khả năng chịu nén
của mẫu có sử dụng RFCC giảm ít hơn (Hình 4.5).
Đối với PCB50, cường độ chịu nén sau 28 ngày dưỡng cao so với mẫu chuẩn ở các mẫu phối
trộn đến tỉ lệ 20% (P<0.05) (Hình 4.4 (d)). So với các kết quả sử dụng tro bay, có sự khác biệt rõ rệt
khi cường độ nén 28 ngày của mẫu chứa RFCC đều lớn hơn ở tất cả các tỷ lệ tương ứng (Hình 4.5).
So sánh giữa các loại PCB khi phối trộn với RFCC-KN, ta nhận thấy rằng cường độ chịu nén 28
ngày của mẫu PCB30 với 10% RFCC-KN và cường độ chịu nén 28 ngày của PCB50 với 15%
RFCC-KN cao hơn mẫu chuẩn. Trong khi đó, cường độ chịu nén 28 ngày của mẫu PCB40 với 15%
RFCC-KN thấp hơn so với mẫu chuẩn. Nguyên nhân có sự khác biệt này là do nhà máy xi măng
Fico- Nhà Bè đang sử dụng các phụ gia hoá học: Phụ gia SES của GRACE và GM1189 của Phan
Hà Gia [13] nhằm giúp tăng cường độ và giảm thời gian ninh kết cho xi măng PCB40. Xi măng có
sử dụng các loại phụ gia này yêu cầu ít nước nhưng RFCC-KN có tính hút nước mạnh, nên mẫu vữa
thu được của các mẫu PCB40 khi có phối trộn RFCC-KN khơ hơn mẫu chuẩn. Vì thế, cường độ
chịu nén khi tăng tỷ lệ phối trộn RFCC-KN giảm hơn so với mẫu chuẩn.

ix


40

28

30

ngay thu 3
ngay thu 28

ngày
thứ 28
Tỷ lệ phần

ngày
thứtrăm khối lượng
RFCC-KN (%)
3 PCB
PCB40
va RFCC-KN
và
(a)40
(Gia tri trung bình và 95% LSD)
RFCC-KN
(Giá trị trung bình
và 95% LSD)


20

0

5

10

15

20

Cuong do chiu nen (MPa)

Cuong do chiu nen (MPa)

50

PCB30 va RFCC-KN
PCB
30 bình
vàvàRFCC(Gia tri trung
95% LSD)
KN
(Giá trị trung bình
và 95% LSD)

30

Cường độ chịu
nén (MPa)

Cường độ chịu
nén (MPa)

OPC va RFCC-KN
OPC
vàbìnhRFCC(Gia tri trung
và 95% LSD)
KN
(Giá trị trung bình
và 95% LSD)

26
15

Tỷ lệ phần trăm khối lượng phối
trộn (%)
thu 3
 ngay
ngày
ngay thu 28
(b)

10

5

25

30

0

Ti le phan tram khoi luong RFCC-KN (%)

Cuong do chiu nen (MPa)

Cường độ chịu
nén (MPa)

28

25

RFCC-KN

(Giá trị trung bình
và 95% LSD)

35

30

20

15

10

ngay thu 3
ngay thu 28

5

0

5

10

15

20

0

25

10

20

PCB30

35

10

5
0

5

10

Cuong do chiu nen (MPa)

20

30

PCB50

30

Cuong do chiu nen (MPa)

Cường độ chịu
nén (MPa)

40

Cường độ chịu
nén (MPa)

30

15

40

PCB40

35

25

30

Ti le phan tram khoi luong RFCC-KN (%)

Ti le phan tram khoi luong RFCC-KN (%)

Cuong do chiu nen (MPa)

20

3
 ngay thu
ngày
ngày
ngay thu 28
thứ
28
thứ 28
Tỷngày
Tỷngày
lệ phần trăm khối lượng
lệ phần trăm khối lượng
thứ 3
RFCC-KN (%)
thứ 3
RFCC-KN (%)
Hình 4.4. Cường
khác nhau ở các thời gian dưỡng 3 ngày và 28 ngày
(d)
(c) độ chịu nén của hỗn hợp xi măng và RFCC với các tỉ lệ phối trộn RFCC



5

15

(b)

15

10

10

(Gia tri trung bình và 95% LSD)

Cường độ chịu
nén (MPa)

30

5

Ti le phan tram khoi luong RFCC-KN (%)

Cuong do chiu nen (MPa)

32

thứ 28
ngày
Tỷ lệ phần trăm khối lượng
RFCC-KN (%)
thứ 3PCB
PCB50 va RFCC-KN
50 và

25

20

15

10

20

15

5

20

0

Ti le phoi tron (%)

5

10

15

20

Ti le phoi tron (%)

10

0

10

20

Ti le phoi tron (%)

30

40

Tỷ lệ phần trăm khối lượng phối
trộn (%)
(b)

Cường độ chịu
nén (MPa)

RFCCKNTỷ lệ phần trăm khối lượng
phối3 ngày
trộn (%)
xRFCC(a)
KN- 28 ngày

25


Tỷ lệ phần trăm khối lượng phối

trộn (%)
(c)

Hình 4.5. So sánh cường độ chịu nén của
cấp phối chứa RFCC và tro bay

RFCC – kết quả thu được từ thí nghiệm của tác giả
Tro bay – kết quả báo cảo của nhà máy xi măng FICO

xi


4.4. Tỉ lệ RFCC thay thế phù hợp
Trong nghiên cứu của tác giả cho thấy RFCC có thể làm phụ gia cho PCB30 mà không làm thay đổi
đáng kể cường độ chịu nén của mẫu xi măng. Vì vậy, PCB30 được tiếp tục sử dụng để đánh giá khả
năng sử dụng RFCC làm chất phụ gia trong sản xuất bê tơng nhẹ với tiêu chí kỹ thuật như trên.
Với thơng số cấp phối của mẫu 573, trong đó xi măng ban đầu sử dụng là 400g, thì với lượng phụ
gia thay thế ở mức 5%, 10%, 15% và 20% khối lượng xi măng/RFCC (g/g) tương ứng là 380/20,
360/40. 340/60 và 320/80. Các mẫu bê-tông nhẹ được tạo thành từ các lượng thay thế trên được so sánh
về khối lượng riêng và cường độ chịu nén ở 7 và 28 ngày dưỡng như hình 4.6.
Đối với khối lượng riêng, các kết quả so sánh thống kê thu được cho thấy sự khác biệt không đáng
kể ở tất cả cả mẫu (P < 0,05). Có thể thấy hàm lượng RFCC khơng làm thay đổi đáng kể khối lượng
riêng của bê-tông thu được. So với D500, chỉ duy nhất mẫu được tạo từ hỗn hợp PCB30/RFCC với tỉ lệ
320/80 nằm ngoài khoảng này ở cả 2 khoảng thời gian dưỡng (P < 0,05); còn lại các mẫu khác đều nằm
trong khoảng cho phép ở tất cả các thời gian dưỡng mẫu (P > 0,05). Như vậy các hỗn hợp thay thế
PCB30 bằng RFCC ở các mức 5%, 10% và 15% đều đạt tiêu chuẩn về khối lượng riêng D500.
Khi xét về cường độ chịu nén, sau 28 ngày dưỡng khả năng chịu nén tăng đáng kể so với 7 ngày
dưỡng. Ở 28 ngày dưỡng, chỉ có mẫu 380/20 và 360/40, cường độ chịu nén không khác nhau đáng kể về
mặt thống kê (P < 0,05), trong khi đó hai mẫu này đều lớn hơn đáng kể so với mẫu sử dụng tỉ lệ 340/60
và 320/80 (P > 0,05). Trình tự sắp xếp về cường độ chịu nén ở 28 ngày dưỡng như sau (5%, 10%) >

15% > 20%. Khi so sánh với giá trị tối thiểu 2,5 Mpa, chỉ có 2 mẫu sử dụng hỗi hợp RFCC 5% và 10%
là đáp ứng (P > 0,05).

600

3.0

500

2.5

Cuong do chiu nen (MPa)

Khoi luong rieng (D) (kg/m3)

Như vậy, với tiêu chí tỉ lệ RFCC thay thế càng cao càng tốt mà vẫn đáp ứng được các yêu cầu về kỹ
thuật đối với khối lượng riêng và cường độ chịu nén, thì tỉ lệ 10% RFCC thay thế xi măng đối với mẫu
573 đạt yêu cầu.

400

300

200

2.0

1.5

1.0

0.5

100

0.0

0
7 ngay
380/20
360/40
340/60
320/80

7 ngay

28 ngay

28 ngay

Thoi gian duong mau

Thoi gian duong mau

380/20
360/40
340/60
320/80

(b)

(a)
Hình 4.6. Khối lượng riêng trung bình (95% CI) (a) và Cường độ chịu nén trung bình (95% CI) (b) của
các mẫu bê tơng nhẹ được tạo ra có sử dụng RFCC làm chất phụ gia thay thế xi măng PCB30

xii


5. Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận
Với các kết quả và đánh giá thu được trong nghiên cứu này, một số kết luận được rút ra
như sau:
a) Nghiên cứu này đã tạo ra các mẫu sử dụng hạt EPS có 3 loại kích thước 1 - 3mm, 3 5mm và 5 - 7mm cho các tiêu chuẩn cấp phối IS, GOST, TCVN với các phụ gia Mapei
và PB Formula-2012 áp dụng cho xi măng PCB50 để xác định đặc tính phối trộn cơ
bản tối ưu tạo ra loại bê-tơng nhẹ đạt tiêu chí khối lượng riêng D500 và cường độ chịu
nén R2,5 MPa. Kết quả đánh giá chỉ thu được 1 mẫu có đặc tính kỹ thuật bao gồm EPS
kích thước 5 - 7mm, tiêu chuẩn cấp phối GOST (400g xi măng, 0,695m3 EPS và 175l
nước) và loại phụ gia PB Formula-2012 đáp ứng được với các tiêu chí đặt ra.
b) Với đặc điểm phối trộn tối ưu, sự thay thế PCB30 cho PCB50 vẫn đảm bảo bê-tơng
nhẹ thu được đạt các tiêu chí kỹ thuật đặt ra. Sử dụng PCB30 giúp giảm chi phí sản
xuất bê-tông nhẹ so với PCB50.
c) Xúc tác đã qua sử dụng của nhà máy lọc dầu Bình Sơn “RFCC” có khả năng được tận
dụng vào q trình sản xuất xi măng mà không yêu cầu phải nghiền RFCC trước khi sử
dụng. Tuỳ theo nhu cầu sử dụng, RFCC-KN có thể được phối trộn với nhiều tỷ lệ khác
nhau để sản xuất ra nhiều loại xi măng. Theo kết quả thu được từ các thí nghiệm cho
thấy đối với xi măng OPC tỉ lệ phối trộn có thể lên đến 30% đến tạo ra PCB40. Cần
thêm những đánh giá đối với OPC ở mức tỉ lệ phối trộn RFCC lớn hơn 30% nhằm gia
tăng sự thay thể trong sản xuất PCB40 và PCB30. Còn đối với các loại xi măng PCB,
tỉ lệ thay thế của RFCC-KN là 20% và 10% tương ứng với PCB50 và PCB30. So với
tro bay, RFCC-KN thể hiện khả năng tốt hơn về cường độ chịu nén cho sản phẩm thu
được. Và việc sử dụng RFCC-KN có thể giúp giảm chi phí sản xuất 1 tấn xi măng từ 69% hoặc 13.96- 19% tuỳ theo loại xi măng yêu cầu
d) Khi sử dụng RFCC làm chất phụ gia thay thế cho xi măng trong sản xuất bê tông nhẹ,

nghiên cứu này xác định được mức thay thế tối đa RFCC cho xi măng là 10% về khối
lượng đối với hỗn hợp phối trộn cơ bản tối ưu được xác định ở trên vẫn có thể tạo ra
bê-tơng nhẹ với tiêu chí kỹ thuật u cầu.
e) Bê tơng PC có sử dụng RFCC có bề mặt phẳng và láng mịn hơn bê tơng PC chỉ sử
dụng hồn toàn xi măng.
f) Mở ra một hướng mới cho khả năng tận dụng RFCC, góp phần đưa ra giải pháp giúp
nhà máy lọc dầu Bình Sơn, xã hội giải quyết được vấn đề quản lý chất này và tránh
lãnh phí nguồn lực của đất nước.
6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)
TIẾNG VIỆT
Kết quả thu được cho thấy chỉ có cấp phối theo tiêu chuẩn GOST với EPS kích thước 5 - 7mm
và phụ gia PB Formula-2012 là có thể tạo ra bê tơng polystyrene có cường độ chịu nén là 2,5
Mpa và khối lượng riêng D500 (459-549 kg/m3). Ngồi ra, có hai loại xi măng PCB50,
PCB30 phù hợp để tạo ra loại bê tông polystyrene đạt yêu cầu.
RFCC-KN có tính chất lý-hóa tương tự như tro bay, một loại chất phụ gia đang được sử dụng
rộng rãi trong sản xuất xi măng. RFCC-KN có thể phối trộn ở các tỉ lệ khác nhau để tạo ra
nhiều loại xi măng. Xi măng OPC có thể phối trộn với RFCC-KN với tỉ lệ khối lượng đến
30% để tạo PCB40. Đối với các loại xi măng PCB, tỉ lệ thay thế của RFCC-KN là 20% và
10% tương ứng với PCB50 và PCB30.
Khi thay RFCC cho xi măng PCB30 thì tỷ lê thay thế 10% về khối lượng là phù hợp nhất.
TIẾNG ANH

xiii


The obtained results show that the aggregate according to GOST standard with EPS sizes of 57mm and PB Formula-2012 supplymentary can produce Polystyrene concrete with the
compresive intensity of 2.5Mpa and the density of D500 (459-549kg/m3). In addition, two
types of cement are suitable for this concrete including PCB50 and PCB30.
The results show that RFCC-KN had the same physicochemical properties as fly ash  an
additive widely used in current cement production. RFCC-KN was able to mix with cement at

different mass ratios to produce many types of cement. OPC cement was mixed with RFCCKN at a mass ratio up to 30% to make PCB40. For PCBs, the ratios of RFCC-KN in PCB50
and PCB30 were 20 and 10%, respectively.
When substituting RFCC to PCB30 cement, the substitued rate of 10% of mass is the most
suitable.
III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo
1. Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3)
Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật
TT Tên sản phẩm
Đăng ký
Đạt được
1
Mẫu bê tông nhẹ với
X
X
nguyên liệu thành phẩm.
2
Mẫu bê tơng nhẹ với có sử
X
X
dụng ngun liệu tái chế.
3
Bài báo đăng tạp chí IUH
X
X
số
Ghi chú:
- Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chỉ được chấp nhận
nếu có ghi nhận địa chỉ và cảm ơn trường ĐH Công Nghiệp Tp. HCM đã cấp kính phí
thực hiện nghiên cứu theo đúng quy định.

- Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm trong phần phụ lục minh chứng ở cuối báo cáo.
(đối với ấn phẩm là sách, giáo trình cần có bản photo trang bìa, trang chính và trang
cuối kèm thơng tin quyết định và số hiệu xuất bản)
2. Kết quả đào tạo
Thời gian
Tên đề tài
TT Họ và tên
thực
hiện
đề
tài Tên chuyên đề nếu là NCS
Đã bảo vệ
Tên luận văn nếu là Cao học
Sinh viên Đại học
Bước đầu đánh giá khả năng sử
Trần Thị Phúc Tháng 3/2018- Tháng
dụng RFCC-KN làm phụ gia sản X
Ngân
5/2019
xuất xi măng
Bước đầu đánh giá khả năng sử
Tháng 3/2018- Tháng
Lai Trung Quốc
dụng RFCC-KN làm phụ gia sản X
5/2019
xuất xi măng
Ghi chú:
- Kèm bản photo trang bìa chuyên đề nghiên cứu sinh/ luận văn/ khóa luận và bằng/giấy
chứng nhận nghiên cứu sinh/thạc sỹ nếu học viên đã bảo vệ thành công luận án/ luận văn;( thể
hiện tại phần cuối trong báo cáo khoa học)

IV. Tình hình sử dụng kinh phí

xiv


TT

Kinh
phí Kinh phí thực
được duyệt
hiện
Ghi chú
(đồng)
( đồng)

Nội dung chi

A
1
2
3
4
5
6
7
8
B
1
2

Chi phí trực tiếp
Th khốn chun mơn
3,300.000
3.300.000
Ngun, nhiên vật liệu, cây con..
2,700.000
2,700.000
Thiết bị, dụng cụ
Cơng tác phí
Dịch vụ th ngồi
47.000.000
47.000.000
Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu giữa kỳ
In ấn, Văn phòng phẩm
1.000.000
1.000.000
Chi phí khác
Chi phí gián tiếp
Quản lý phí
1.000.000
1.000.000
Chi phí điện, nước
Tổng số
55.000.000
55.000.000
V. Kiến nghị (về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)
Đề tài chỉ mới dừng lại ở việc thiết kế và đánh giá khả năng tận dụng RFCC trong bê
tông PC thông qua chỉ tiêu cường độ chịu nén 7 ngày và 28 ngày. Để sản phẩm có thể được
ứng dụng thực tế, cần đánh giá tồn diện các chỉ tiêu cần thiết dành cho bê tông PC theo tiêu
chuẩn GOST 51263-2012 hoặc đánh giá thêm về độ co khô, hệ số hút nước, độ dẫn nhiệt... là

những chỉ tiêu mà người sử dụng xem xét khi đánh giá và lựa chọn sản phẩm.
VI. Phụ lục ( liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)
Tp. HCM, ngày ........ tháng........ năm .......
Chủ nhiệm đề tài
Phòng QLKH&HTQT

Đỗ Doãn Dung

PGS.TS Đàm Sao Mai

xv

ĐƠN VỊ
Trưởng (đơn vị)
(Họ tên, chữ ký)

PGS.TS Lê Hùng Anh


MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................................. 1
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................... 3
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................................. 4
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................. 5
Chương 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................................ 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................................ 2
1.4. Tính mới của đề tài .............................................................................................................. 2
1.5. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................................... 2

1.6. Bê tông Polystyrene ............................................................................................................. 4
1.7. Xúc tác đã qua sử dụng “RFCC” ....................................................................................... 13
Chương 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ........................................... 16
2.1. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................... 16
2.1.1. Đúc mẫu xi măng............................................................................................................ 16
2.1.2. Tạo và đúc mẫu bê tông nhẹ ........................................................................................... 18
2.1.3. Phương pháp đo khối lượng riêng và cường độ chịu nén ............................................... 19
2.1.4. Phân tích các tính chất vật lý và hóa học của RFCC-KN và so sánh với tro bay........... 20
2.1.5. Phương pháp đánh giá thống kê ..................................................................................... 21
2.2. Vật liệu nghiên cứu............................................................................................................ 21
2.2.1. Xi măng .......................................................................................................................... 21
2.2.2. RFCC .............................................................................................................................. 21
2.2.3. Tro bay............................................................................................................................ 22
2.2.4. EPS ................................................................................................................................. 22
2.2.5. Phụ gia ............................................................................................................................ 23
2.2.6. Nước ............................................................................................................................... 24
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................................. 25
3.1. Kết quả thực nghiệm với xi măng PCB50 ......................................................................... 25
3.2. Xác định loại xi măng phù hợp sử dụng sản xuất bê tông nhẹ .......................................... 27
3.3. Đánh giá khả năng sử dụng RFCC không nghiền làm phụ gia trong sản xuất xi măng .... 28
3.3.1. Thành phần, tính chất của xúc tác RFCC-KN của nhà máy Lọc dầu Bình Sơn và

1


tro bay Duyên Hải .................................................................................................................... 28
3.3.2. Kết quả thực nghiệm cường độ của hỗn hợp vữa RFCC-KN và so sánh với tro
bay Duyên Hải 3 ....................................................................................................................... 30
3.4. Tỉ lệ RFCC thay thế phù hợp cho xi măng trong PC......................................................... 36
KẾT LUẬN ............................................................................................................................. 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 39
PHẦN III. PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM (tất cả văn bản trên sử dụng bản photo, bản
chính sử dụng khi thanh lý hợp đồng) .................................................................................. 46

2


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Gạch AAC: Aerated Autoclaved Concrete (Gạch bê tơng khí chưng áp - một loại gạch siêu
nhẹ, kết cấu bê tông với đa số các bọt khí nhỏ).
EPS: Expanded Polystyrene (nhựa Polystyrene giãn nở)
FCC: Fluid Catalytic Cracking (Cracking xúc tác lớp giả sôi)
RFCC: Residue Fluid Catalytic Cracking (Cracking xúc tác lớp giả sôi phần cặn)
QCVN:

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

3


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Bê tơng Polystyren Concrete ...................................................................................... 4
Hình 1.2. Tường xây bằng bê tơng Polystyrene ......................................................................... 5
Hình 1.3. Trường học xây bằng bê tơng Polystyrene ................................................................. 5
Hình 1.5. Phân tích kích thước hạt của xúc tác FCC thải từ nhà máy lọc dầu Sohar,
Oman. [97] ............................................................................................................................... 14

Hình 2.2. Các bước tiến hành để đánh giá ảnh hưởng của RFCC-KN khi phối trộn với
các loại xi măng ........................................................................................................................ 16
Hình 2.3. Mẫu sơ bộ khi đổ khuôn và tháo khuôn theo TCVN 6016-2011............................... 17
Hình 2.4. Mẫu đúc thử nghiệm ................................................................................................. 19
Hình 2.9. Bột tro bay sử dụng trong sản xuất xi măng tại nhà máy Fico- Nhà Bè – Tro
bay Duyên Hải 3 sử dụng trong nghiên cứu ............................................................................. 22
Hình 2.10. Hình các loại EPS được sử dụng trong nghiên cứu ............................................... 23
(a) hạt EPS1, (b) hạt EPS2, (c) hạt EPS3 ................................................................................ 23
Hình 2.11. Hoạt tính của phụ gia (a) Phụ gia Mapeplast (b) Phụ gia PB Formula ............... 24
Hình 3.1. Khối lượng riêng của các mẫu bê-tông nhẹ sử dụng PCB50 sau 7 ngày và
28 ngày dưỡng (95%CI) ........................................................................................................... 26
(a) và Cường độ chịu nén trung bình (95% CI) ....................................................................... 28
(b) của các mẫu bê-tông tạo từ hỗn hợp tương tự mẫu 573 nhưng sử dụng các loại xi
măng khác nhau ........................................................................................................................ 28
Hình 3.4. Các mẫu phối trộn giữa OPC và RFCC ở các tỷ lệ ................................................. 31
Hình 3.6. So sánh cường độ chịu nén của cấp phối chứa RFCC và tro bay ............................ 35

4


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Các mẫu PC được tạo ra từ các cấp phối theo tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế . 18
Bảng 3.1. Kết quả phân tích về khối lượng riêng và cường độ chịu nén của các mẫu từ
PCB50 thu được sau 7 và 28 ngày dưỡng .......................................................................... 25
Bảng 3.2. Thành phần hạt của RFCC-KN thải từ nhà máy lọc dầu Bình Sơn ................... 28
Bảng 3.3. Thành phần hoá học của RFCC-KN, tro bay Duyên Hải 3 (% khối lượng),
theo tiêu chuẩn TCVN 141:1998 ....................................................................................... 29
Bảng 3.4. Thành phần các nguyên tố kim loại nặng theo QCVN 07:2009/BTNMT......... 29

5

Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Tại thị trường Việt Nam, vật liệu xây không nung phổ biến là các loại gạch bê tơng khí
chưng áp (gạch AAC), gạch bê tông bọt, gạch tổ ong, gạch bê tông cốt liệu… cũng được sử
dụng nhưng tổng sản lượng sản xuất trên khắp cả nước vẫn thấp hơn gạch AAC (TLTK?). Tuy
nhiên, vì độ hút ẩm cao nên gây ra nhiều khó khăn trong công tác thi công và sản phẩm sau
khi đưa vào sử dụng có nhiều khiếm khuyết và sự khan hiếm cát (cát là nguyên liệu không thể
thiếu trong các bê tông AAC) đang là một thách thức lớn cho yêu cầu hạn chế sử dụng gạch
nung truyền thống (gạch tynel) (TLTK?). Bê tông Polystyrene (PC) là loại bê tông nhẹ mới
nhất hiện nay và đang được sử dụng phổ biến trong xây dựng cơ bản ở các nước tiên tiến như
Hoa Kỳ, Nga, Canada…. (TLTK?) Với độ hút ẩm dưới 8%, khối lượng riêng nhỏ hơn bê tông
AAC (TLTK?) và ngồi u cầu sử dụng ngun liệu chính là xi măng và các hạt xốp - EPS,
bê tông polystyrene cịn có thể sử dụng các chất thải làm nguyên liệu sản xuất (TLTK). Bê
tông Polystyrene là giải pháp để khắc phục các nhược điểm của bê tông nhẹ hiện có và hỗ trợ
thúc đẩy cơng tác bảo vệ môi trường khi mở ra hướng để thay đổi được hồn tồn gạch nung.
Tại Việt Nam, chỉ có những nghiên cứu bước đầu sử dụng EPS để tạo rỗng cho bê tơng
Sản phẩm thu được có khối lượng riêng từ 850 – 1300 kg/m3 vẫn còn cao hơn nhiều so với
gạch AAC và gạch bê tông bọt, và vẫn sử dụng cát làm cốt liệu (TLTK???). Vì thế, cần nghiên
cứu thêm để tìm ra sản phẩm PC có khối lượng riêng và cường độ tương tự gạch AAC với
mục đích sử dụng làm vật liệu xây không chịu lực
Với mong muốn tự chủ về năng lượng và giảm tỷ trọng kinh tế dựa vào việc xuất khẩu
nguyên liệu thô như dầu mỏ, Việt Nam đã cấp phép đầu tư cho nhiều nhà máy lọc dầu trải dài
trên lãnh thổ. Tuy nhiên, cả nước mới chỉ có nhà máy lọc hố dầu Bình Sơn đang hoạt động
ổn định với cơng suất trên 10.000.000 thùng dầu/năm (TLTK?). Trong quá trình hoạt động
một lượng chất thải rắn công nghiệp đáng kể bị thải ra và yêu cầu phải có giải pháp xử lý và
quản lý thích hợp. Trong số đó có xúc tác FCC bị mất hoạt tính (hay cịn gọi là xúc tác qua sử
dụng- gọi tắt là “RFCC”) hàng năm được thải ra nhiều nhất. Khi hoạt động ổn định, trung bình
mỗi ngày nhà máy thải ra từ 15- 20 tấn RFCC, thậm chí có ngày lên đến 25 tấn, tương đương

với 6500 - 8500 tấn RFCC cần phải được xử lý hàng năm. Hàng năm, nhà máy phải tiêu tốn
một phần lợi nhuận kinh doanh cho công tác xử lý RFCC bằng biện pháp chơn lấp. Có thể
thấy trước khi nhiều nhà máy lọc dầu đi vào hoạt động, ví dụ như nhà máy lọc dầu Nghi Sơn
dự kiến sẽ đi vào hoạt động trong năm 2018 với công suất gấp 3 lần nhà máy lọc dầu Bình
Sơn, lượng RFCC thải bỏ sẽ rất lớn, địi hỏi chi phí cao để xử lý theo quy định (TLTK?).
Tại Việt Nam, cũng có những đề tài nghiên cứu liên quan đến đến việc tái sử dụng RFCC
từ nhà máy Bình Sơn nhằm giúp tiết kiệm phần kinh phí xử lý mơi trường cũng như tận dụng
lại nguồn nguyên liệu. Nhưng chỉ mới dừng lại ở đối tượng là xi măng và RFCC phải qua
thêm công đoạn nghiền (TLTK???).
Từ thực tế yêu cầu về bê tông nhẹ, khả năng sử dụng chất thải làm nguyên liệu sản xuất,
và khối lượng chất thải công nghiệp RFCC ngày càng tăng, cần có nghiên cứu bước đầu sử
dụng RFCC không nghiền làm nguyên vật liệu sản xuất PC.

1


1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là thiết kế ra được cấp phối bê tông Polystyrene có sử
dụng xúc tác đã qua sử dụng (RFCC) chưa nghiền của nhà máy lọc dầu Bình Sơn đạt được 2
tiêu chí về cường độ chịu nén tối thiểu (R) và khối lượng riêng (D) tương tự gạch ACC là R28
ngày ≥ 2,5 Mpa và D50 ≈ 459-549 kg/m nhằm góp phần giảm chất thải cơng nghiệp phát sinh ra
môi trường và bước đầu đánh giá chất lượng của loại bê tông mới.
1.3. Ý nghĩa của đề tài
a. Ý nghĩa khoa học
 Đây là một trong những nghiên cứu ứng dụng đầu tiên tại Việt Nam trong sản xuất
bê tơng nhẹ có sử dụng chất thải cơng nghiệp RFCC.
 Đưa ra được hướng giải quyết đối với khối lượng RFCC lớn như hiện nay.
 Sản xuất bê tông nhẹ nói chung cũng như bê tơng nhẹ có sử dụng chất thải cơng
nghiệp RFCC nói riêng mang lại hiệu quả to lớn đối với khu vực có nền đất yếu
như Việt Nam. Giảm tải cho cơng trình, dẫn tới giảm kinh phí xây dựng nền móng

và hệ thống kết cấu của nhà.
b. Ý nghĩa thực tiễn
 Nghiên cứu này được tiến hành để vừa một phần giải quyết được những khuyết
điểm tồn tại của bê tông nhẹ đang thịnh hành trong nước và phần khác thúc đấy tái
sử dụng chất thải cơng nghiệp từ hoạt động hóa dầu đang được tạo ra ngày càng
nhiều tại Việt Nam.
1.4. Tính mới của đề tài
 Đề tài khơng những góp phần xử lý triệt để chất thải rắn gây ô nhiễm môi trường,
mà cịn tạo ra sản phẩm có giá trị gia tăng cao và có khả năng ứng dụng lớn trong
ngành vật liệu xây dựng, mở ra hướng phát triển mới cho ngành sản xuất gạch, phù
hợp với chủ trương của Chính phủ thể hiện qua Chương trình phát triển vật liệu
khơng nung đến năm 2020.
1.5. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu trên các nội dung nghiên cứu được cụ thể hóa như trong khung
nghiên cứu Hình 1.1.

2


Hình 1.1. Khung nghiên cứu thiết kế cấp phối bê tơng PC có sử dụng RFCC-KN đạt các tiêu
chí R28 ngày ≥ 2,5 Mpa và D50 ≈ 459-549 kg/m3
a. Nội dung 1 - Đánh giá khối lượng riêng và cường độ chịu nén thức tế của các cấp phối
bê tông sử dụng PCB 50: Loại xi măng PCB50 được sử dụng như là cơ sở để xác định
công thức phối trộn đạt yêu cầu kĩ thuật. Lý do vì với hạt EPS có khả năng chịu lực
kém nên khả năng chịu lực của khối bê tông mẫu phụ thuộc vào khả năng chịu lực của
lớp bê tông nền, trong khi PCB50 là loại xi măng tạo ra được lớp bê tơng nền có khả
năng chịu lực tốt nhất. Bên cạnh đó, PCB50 cũng là loại xi măng sử dụng nhiều cho
các nhà máy sản xuất gạch bê tông hoặc các trạm trộn bê tông mác cao. Kết qả thu
được là cấp phối bê tông đạt yêu cầu kỹ thuật khi sử dụng xi măng PCB50.
b. Nội dung 2 – Đánh giá so sánh PC tạo ra từ PCB30, PCB40 và PCB50: Với cấp phối

tốt nhất xác định được từ nội dung 1, cấp phối này được áp dụng cho các loại xi măng
thương phẩm khác nhau đang cơ ở thị trường Việt Nam là PCB30 và PCB40 . Từ đánh
giá sự ảnh hưởng của xi măng đến sản phẩm, tìm được loại xi măng thay thế PCB50 có
giá thành rẻ hơn nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đặt ra.
c. Nội dung 3 – Đánh giá khả năng sử dụng RFCC làm chất phụ gia trong sản xuất xi
măng: Đối với việc sử dụng RFCC trong sản xuất bê tông, đầu tiển cần phải đánh giá
khả năng sử dụng RFCC không nghiền làm chất phụ gia trong xi măng. Đây là một
phần quan trọng vì cần phải xác định được RFCC-KN có làm thay đổi tính chất về
cường độ chịu nén của vữa được tạo thành từ hỗn hợp đó, và vì bê-tơng được tạo thành
hỗn hợp xi măng nên tính chất của hỗn hợp xi măng sẽ quyết định tính chất của bêtơng tạo thành. Nếu lượng RFCC-KN thêm vào không làm thay đổi hay gia tăng cường
độ chịu nén thì mới có thể tiếp tục nghiên cứu đối với bê tơng. Vì thế nội dung này
được tiến hành song với hai nội dung trên.
d. Nội dung 4 – Đánh giá PC tạo ra từ sự thay thế xi măng bằng chất thải công nghiệm
RFCC-KN – Các kết quả của các nội dung trên là tiền đề để tiến hành nội dung này
trong đó các mẫu sẽ được đúc với tỷ lệ thay thế dần xi măng bằng RFCC, và kết quả là
công thức tối ưu tạo ra bê tơng nhẹ PC có sử dụng RFCC.

3


1.6. Bê tông Polystyrene
Bê tông EPS là một loại bê tông nhẹ đặc biệt được tạo ra từ sự thay thế một phần đá
nghiền sử dụng trong bê tông thường bằng các hạt xốp nhẹ trương nở polysterene (hạt EPS)
(Sadrmomtazi, 2013, Modeling Compressive strength of EPS….)
Bê tông polystyrene (gọi tắt là PC) là một hỗn hợp bao gồm xi măng, cát và hạt xốp đã
trương nở “EPS” (Expanded Polystyrene). Trong đó, xi măng đóng vai trị làm chất nền và
cũng đồng thời làm chất kết dính cho bê tơng. PC được tạo ra bằng cách sử dụng các hạt xốp
hoặc EPS nhẹ nhỏ làm cốt liệu thay cho đá nghiền được sử dụng trong bê tông thường (Tài
liệu tham khảo, …).

Hình 1.1. Bê tơng Polystyren Concrete
Hiện nay BTN-EPS có thể được sử dụng trong nhiều thành phần kết cấu khác nhau như
tường bao, tường vách, các hệ thống sàn hỗn hợp, các khối bê tông chịu tải, vật liệu nền dưới
cho các vỉa hè, các kết cấu nổi trên biển. Đây khơng phải là loại bê tơng có cường độ cao như
hỗn hợp bê tơng có sử dụng đá làm cốt liệu, nhưng PC có lợi thế là hấp thụ năng lượng nên
tính cách nhiệt và âm thanh tốt hơn, dễ dàng định hình và khả năng cắt bằng tay với các cơng
cụ bình thường trong xây dựng; nên loại bê tơng này đặc biệt có thể được sử dụng bên trong
các lớp bảo vệ của một kết cấu công trình để chống lại các tác động. [71]
Do thành phần nguyên liệu là xi măng, nên phương án thi công của PC không khác
nhiều so với gạch tuynel. Vữa xi măng vẫn đóng vai trị làm chất kết dính hiệu quả. Để thi
công bằng gạch PC người thợ xây chỉ cần sử dụng vữa xây thông thường và cách thức xây
tương tự gạch nung truyền thống.
Các sản phẩm BTN:

4