Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng

Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựngNghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Ngô Kim Tuân

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG RỖNG THOÁT NƯỚCSỬ DỤNG CỐT LIỆU TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNGRESEARCHANDDEVELOPMENT PERVIOUS CONCRETEUSINGRECYCLED

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Ngô Kim Tuân

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG RỖNG THOÁT NƯỚCSỬ DỤNG CỐT LIỆU TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG

RESEARCHANDDEVELOPMENT PERVIOUS CONCRETEUSINGRECYCLED

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả được trình bày trong Luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác trước đây.

LỜI CẢM ƠN

NghiêncứusinhxinchânthànhgửilờicảmơntớiGS.TSPhanQuangMinh và GS Ken Kawamoto đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn khoa học trong suốt quá trình học tập và nghiêncứu.

Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Ðại học Xây dựng Hà Nội, Dự án SATREPS, Trường Đại học Saitama – Nhật Bản; Khoa Vật liệu xây dựng, các Bộ môn đã hỗ trợ, giúp đỡ trong thời gian qua.

TácgiảxintrântrọngcảmơncácCôngtyđốitácđãhỗtrợchotôitrongquá trình sản xuất cốt liệu tái chế từ chất thải rắn xây dựng phục vụ quá trình nghiên cứu của luậnán.

Xin chân thành cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã ủng hộ, động viên, khích lệ tôi hoàn thành luận án này.

Ðặcbiệttôixingửilờicảmơnsâusắctớigiađìnhtôiđãluônsátcánh,giúp đỡ tôi trong thời gianqua.

Tác giả luậnán

Ngô KimTuân

TÓM TẮT LUẬN ÁN

Bê tông rỗng (BTR) đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi nhờ các ưu điểm hướng đến phát triển bền vững như giảm hiện tượng ngập úng, bổ sung nước ngầm, giảmhiệuứngnhiệtđôthị.Bêncạnhđó,cácthànhphốlớnởViệtNamđangphátsinh lượng lớn phế thải xây dựng và cần có các giải pháp xử lý hiệu quả, giảm thiểu tác độngđếnmôitrường.Phếthảixâydựng(PTXD)cóthểđượctáichếthànhcốtliệuvà

sửdụngđểchếtạoBTR,đạtđượcmụctiêuképtrongbảovệmôitrườngvàpháttriển bền vững Nội dung luận án nghiên cứu chế tạo BTR sử dụng cốt liệu tái chế (CLTC) từ PTXD, nghiên cứu các tính chất và hiệu quả khi sử dụngBTR.

Luận án đưa ra các nội dung cần nghiên cứu, làm rõ bao gồm: (1) Vai trò, ảnh hưởngcủaCLTCđếncáctínhchấtcơlý,đặctínhthủylực vàcấutrúcrỗngcủaBTR?

(2) Nghiên cứu làm rõ cấu trúc rỗng và các thông số lỗ rỗng của BTR khi sử dung CLTC? (3) Xác định mối tương quan giữa: cấu trúc rỗng, hệ số thấm, đặc tính cơ lý, quátrìnhbayhơinướcvàhiệuquảgiảmnhiệtđộbềmặt.Trongđóvaitròcủacácloại

CLTCnhưthếnào?(4)CácyếutốảnhhưởngđếnhiệntượngtácnghẽncủaBTR? (5) Hiệu quả của BTR trong việc tiêu thoát nước mưa và giảm nhiệt độ bề mặt? Luận án đặt mục tiêu chế tạo BTR đạt cường độ từ 7 – 15 MPa, hệ số thấm lớn hơn 4 mm/s, phùhợpvớiứngdụnglàmbãiđỗxetiêuthoátnướcdànhchoxeôtôcótảitrọngnhẹ.

Các phương pháp nghiên cứu theo tiêu chuẩn và một số phương pháp nghiên cứuphitiêuchuẩnđểđượcđềxuấtsửdụngđểnghiêncứu,phântíchcáctínhchấtcủa BTR và làm rõ các vấn đề khoa học nêu trên Trong đó có một số phương pháp phi tiêu chuẩn còn khá mới mẻ ở Việt Nam như: phân tích cấu trúc rỗng thông qua phân tích hình ảnh 3D được quét bằng thiết bị MFXCT; phân tích các thông số vận chuyển khối (hệ số khuếch tán khí, hệ số thấm khí, hệ số dẫn nhiệt); phân tích hiệu quả bay hơi nước và nhiệt độ bề mặt BTR trong phòng thí nghiệm và ngoài hiệntrường.

Kết quả nghiên cứu của luận án đã chứng minh hoàn toàn có thể chế tạo BTRtừ CLTC đạt mục tiêu đặt ra, phù hợp cho bãi đỗ xe tải trọng nhẹ CLTC có ảnh hưởng đếnđặctínhcơlývàđặctínhthủylựccủaBTR,trongđócốtliệunhỏtừAACvà

CLTC từ khối xây làm giảm đặc tính cơ lý nhưng có lợi về đặc tính thủy lực Với độ rỗngtronghạtlớn,cốtliệuAACvàCLTCtừkhốixây làmtăngđángkểkhảnănghút nước và giữ nước của BTR, từ đó nâng cao hiệu quả bay hơi nước, làm giảm nhiệt độ bề mặt của BTR Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy tính dị hướng trong phân bố cấu trúc rỗng và hệ số thấm theo các phương khác nhau Với mẫu hình hộp chữ nhật, hệ số thấm theo phương tạo hình là nhỏ nhất, trong khi hệ số thấm theo các phương là tương tự nhau đối với mẫu lập phương cắt từ mẫu hình hộp chữ nhật Kết quả nghiên cứu đã xác định được các mối tương quan giữa: Cấu trúc rỗng và hệ số thấm nước; Cấu trúc rỗng, đặc tính cơ lý và hệ số thấm nước; Quá trình bay hơi nước trong cấu trúc và nhiệt độ bề mặt BTR Hiện tượng tắc nghẽn làm suy giảm đáng kể hệ số thấm và do các yếu tố: kích thước hạt tác nhân gây tắc nghẽn, kích thước lỗ rỗng hiệu quả củaBTRvàchiềudàiđườngthấmquyếtđịnh.Sauhainămsửdụngbãiđỗxe,mứcđộ suy giảm hệ số thấm của bề mặt BTR phụ thuộc vào từng vị trí chịu tác động của tác nhân tắc nghẽn, suy giảm trung bình từ 4 – 9%, có vị trí lên đến 53% Bề mặt BTRsử dụng AAC trong điều kiện giữ nước (tưới nước hoặc mưa) có nhiệt độ thấp hơn BTR khôngsửdụngAACtừ2–3oCvàthấphơn6– 12oCsovớibềmặtbêtôngthườngvà bê tông nhựa Tính toán cường độ mưa theo mô hình IDF cho thấy hệ thống bãi đỗxe có khả năng tiêu thoát nước hoàn toàn với những cơn mưa lớn 68,6 mm/giờ kéo dài 1 giờ ở Hà Nội (xác suất xuất hiện 5 năm 1lần).

Như vậy, luận án đã nghiên cứu chế tạo thành công BTR thể sử dụng CLTC tái từ PTXD ứng dụng cho bãi đỗ xe Các loại cốt liệu có độ rỗng cao từ AAC và khối xây không có lợi cho cường độ nhưng có lợi cho khả năng hút nước và giữ nước Từ đó chứng minh được hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt BTR nhờ bay hơi nước Luận án đã chứng minh và giải thích được các câu hỏi và giả thuyết khoa học đưa ra Các kết quả nghiên cứu có giá trị khoa học và thực tiễn.

3 Đối tượng, phạm vi và nội dungnghiêncứu 22

4 Phương phápnghiên cứu 23

Khái niệm bêtôngrỗng 27

Ưu - nhược điểmcủaBTR 27

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTR trênthếgiới 30

Tình hình nghiên cứu và sử dụng BTR ởViệt Nam 32

1.2 Tổng quan về cốt liệu tái chế từ phế thảixâydựng 34

Tình hình quản lý, tái chế PTXD trên thế giới và ởViệt Nam 34

Cốt liệu tái chế từ phế thảixâydựng 38

1.3 Tổng quan về bê tông rỗng sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thảixâydựng 43

Tính chất cơ lý của bê tông rỗng sử dụng cốt liệutáichế 43

Độ rỗng và cấu trúc rỗng của bê tông rỗng sử dụng cốt liệutáichế 46

Đặc tính thủy lực của BTR sửdụng CLTC 49

Tính chất nhiệtcủaBTR 52

Một số đặc tính kháccủaBTR 53

1.4 Tổng quan về hệ thống mặt đường thấm nước áp dụng cho bãi đỗ xe và hiệuquả giảm nhiệt độbềmặt 54

Hệ thống mặt đường thấm nước ứng dụng cho bãiđỗxe 54

Hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt của hệ thống mặt đườngthấmnước 55

1.5 Những nội dung cầnnghiêncứu 59

CHƯƠNG2 CƠ SỞKHOA HỌC CỦABÊTÔNGRỖNGSỬDỤNG CỐTLIỆUTÁICHẾTỪPTXD 61

2.1 Cơ sở hình thành cấu trúc rỗngcủaBTR 61

Độ rỗng và cấu trúc rỗng của đá xi măng –(loại1): 61

Độ rỗng và cấu trúc rỗng trong hạt cốt liệu(loại2) 63

Độ rỗng và cấu trúc rỗng giữa các hạt cốt liệu(loại3) 64

2.2 Cơ sở hình thành tính thấmcủaBTR 67

2.3 Cơ sở hình thành cường độcủaBTR 68

2.4 Cơ sở nâng cao hiệu quả giảm nhiệt bề mặtcủaBTR 69

2.5 Cơ sở lựa chọn trong thiết kế bãi đỗ xethấmnước 71

2.6 Cơ sở khoa học của việc sử dụng cốt liệutáichế 72

4.1 Nghiên cứu đặc tính cơ lý và đặc tính thủy lực của bêtôngrỗng 88

Nghiên cứu ảnh hưởng của độ nhớt hồ xi măng đến sự phân bố lỗ rỗng8 8 Cấp phối bêtôngrỗng 92

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

4 Msuf Khối lượng mẫu bão hoàn khô bề mặt g

7 Wad Độ ẩm của mẫu ở điều kiện 200C và độ ẩm không khí 60%

12 Фeff Độ rỗng hiệu quả

(Độ rỗng cho phép nước chảy qua) %

16 Ma Khối lượng mẫu sau khi hấp thụ nước g

31 Cn Số lỗ rỗng liên kết với một lỗ rỗng (Mối

33 Kxx, KyyKzz

Hệ số thấm nước theo các phương xx, yy,

zz (ở trạng thái bão hòa nước) mm/s 34 Ks Hệ số thấm nước ở trạng thái bão hòa nước mm/s

-DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

1 3DMA Trục trung bình 3 chiều Three-dimensional median axis

2 AAC Bê tông khí chưng áp Autoclaved Aerated Concrete 3 AC Hệ số hấp thụ âm thanh Absorption coefficient

4 ASTM Hiệp hội thử nghiệm và vật

14 JIS Tiêu chuẩn Nhật Bản Japanese Industrial Standards

16 MFXCT CT X-quang vi tiêu điểm.

18 N/X Tỷ lệ nước trên xi măng

23 RCB Cốt liệu tái chế từ gạch đỏ Recycled Brick aggregate 24 RCA Cốt liệu tái chế từ bê tông Recycled concrete aggregate

-31 UHI Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị Urban heat island effect

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các tính chất BTR đã được thựchiện[56] 31

Bảng 1.2 Thành phần cấp phối điển hình củaBTR[56] 32

Bảng 1.3: Tỷ lệ tái chế PTXD ở một số quốcgia[143] 36

Bảng 1.4 Yêu cầu của cốt liệu lớn tái chế từ PTXD theoBS8500-2:2006 39

Bảng 1.5 Yêu cầu cho CLTC từ PTXD trong Tiêu chuẩnNhậtBản 40

Bảng1.6YêucầuvềtínhchấtvậtlýcủatừngloạiCLTCtừPTXDtheophânloạichấtlượng của Silva và cộngsự(2014)[134] 40

Bảng 1.7 Tổng hợp cường độ nén và uốn của BTR sử dụng CLTC từtổngquan 44

Bảng 1.8 Tổng hợp mối quan hệ giữa độ rỗng và độ quanh co từ cácnghiêncứu 48

Bảng 1.9 Đặc tính nhiệt của BTR có sử dụng cốt liệu giữnước[ 1 2 5 ] 52

Bảng 1.10 Hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt của các loại mặt đường khác nhau [105]56Bảng 1.11: Đặc tính của bê tông thấm nước và giữnước[125] 56

Bảng 2.1 Sự ảnh hưởng của hệ thống lỗ rỗng của đá ximăng[ 1 0 2 ] 62

Bảng 2.2: Độ rỗng của hỗn hợp hạt phụ thuộc vào số điểmtiếpxúc 65

Bảng 2.3– Sự phụ thuộc của độ đặc vào phương pháp lènchặt[176] 66

Bảng 2.4 - Độ rỗng lý thuyết của hỗn hợp nhiều cỡhạt[101] 66

Bảng 2.5 Độ rỗng của hỗn hợp hạt theo mô hình liên tục và mô hìnhgiánđoạn 66

Bảng 3.1 Thành phần hóa của xi măng PC40BútSơn 75

Bảng 3.2 Thành phần khoáng của xi măng PC40BútSơn 75

Bảng 3.3 Tính chất cơ lý xi măng PC40 Bút Sơn theoTCVN2682:2020 75

Bảng 4.2 Quy ước ký hiệu cấpphốiBTR 92

Bảng 4.3 Cấp phối thí nghiệm và các kết quảnghiêncứu 93

Bảng 4.4 Quy ước ký hiệucấpphối 101

Bảng 4.5 Tổng hợp cấp phối nghiên cứu và kết quảthínghiệm 101

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của CLTC từ khối xây đến các đặc tínhđộrỗng 102

Bảng 4.7 Cấp phối BTR sử dụng cho thí nghiệm phân tích cấutrúcrỗng 113

Bảng 4.8 Tổng hợp các tính chất cơ bảnc ủ a BTR 114

Bảng 4.9 Tổng hợp thông số độ rỗng của cácmẫuBTR 114

Bảng 4.10 Kết quả hệ số thấm nước trênmẫublock 115

Bảng 4.11 Kết quả thí nghiệm hệ số thấm trên mẫulậpphương 118

Bảng 4.12 Thông số quét của phântíchMFXCT 124

Bảng 4.13 Tổng hợp các thông số vậnchuyển khối 144

Bảng 5.2 Tổng hợp kết quả nghiên cứu tính chất BTR sau 2 năm đưa vào sử dụng154Bảng 5.3 Nhiệt độ trung bình trên cácđường nhiệt 157

Bảng 5.4 Sự thay đổi nhiệt độ trên các bề mặt khi xảyramưa 161

Bảng 5.5 Lượng mưa theo thời đoạn trong24giờ 162

Bảng 5.6 Tổng hợp các thông số thoátnướcmưa 165

Bảng5.7MốiquanhệgiữalượngmưavàlượngnướctiêuthoáttrongcấutrúcPPS 166

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Hiện tượng tắc nghẽncủa BTR 28

Hình 1.2 Ảnh hưởng của kích thước cát gây tắc nghẽn đến hệ sốthấm[70] 28

Hình 1.3 Số lượng các bài báo được công bốvềBTR 31

Hình 1.4 Thành phần của PTXD tạiViệt Nam 35

Hình 1.5 Cấu trúc rỗng củaAAC[100] 42

Hình 1.6 Hạt AAC thay thế đá bọt nhằm tăng khả nănghútnước 42

Hình 1.7 Phát triển vết nứt của bê tông sử dụng cốt liệu (a)Tự nhiên,(b)CLTC 45

Hình 1.8 Phân loại lỗ rỗng cấu trúcBTR[174] 48

Hình 1.9 Hệ số quanh co của lỗ rỗng,T=Le/L [174] 48

Hình 1.10 Mối quan hệ giữa độ rỗng và hệ số thấm được tổng hợp từtổngquan 50

Hình 1.11 Nhiệt độ bề mặt BTR giữ nước so với bê tôngkhác[126] 58

Hình 2.1 Các loại lỗ rỗng của bê tông rỗng sử dụng CLTCtừ PTXD 61

Hình 2.2 Thí nghiệm xác định khả năng hút nước và vận chuyển hơi của AAC [89]62Hình 2.3 Đường cong giữ nước của bê tông rỗng, bê tông thường và củađất[61] 63

Hình 2.4 Các kiểu sắp xếp của các đơn hạt dạng hìnhcầu [12] 65

Hình 2.5 Độ rỗng của bê tông rỗng với các kích thước hạt khácnhau[166] 67

Hình 2.6 Đặc tính hệ thống lỗ rỗngthôngnhau 68

Hình 2.7 Thành phần của cân bằng nhiệtbềmặt 70

Hình 2.8 Cấu trúc điển hình của PPS:(a) Thấm hoàn toàn; (b) Thấm một phần, (c)Không thấm + ống thoát; (d) Không thấm +thu gom vềbểchứa 72

Hình 2.9 Đặc điểm hình dạng hạt cốt liệu, CLTC từ bê tông (a), CLTC từ khối xây(gạch đất sét nung) (b), Cốt liệu tựnhiên(c) 73

Hình 3.1 Hình ảnh CLTC từ PTXD sau khi gia công đến kích thước hạtyêucầu 77

Hình 3.2 Biểu đồ thành phần hạt của các loại CLTC (RCA: bao gồm cả CLTC từ bêtông và gạch đấtsét nung) 77

Hình 3.3 Sơ đồ thí nghiệm xác định hệ sốthấmnước 79

Hình 3.4 (a) Hỗn hợp bê tông bị khô, khả năng dính kết kém do không trộn ẩmtrước; (b) Hỗn hợp có tính công tác tốt, có khả năng bám dính vàtạohình 83

Hình 3.5 Thiết bị đo độ nhớt và bộ kimđo(Spindles) 83

Hình 3.6 Thiết bị và nguyên lý xác định thông sốtruyềnkhối 84

Hình 3.7 Hình ảnh 3D sau khiquétmẫu 85

Hình 3.8 Quy trình xác định cấu trúc rỗng của mặt cắt bằng hìnhảnh 2D 86

Hình 3.9 Biểu đồ thành phần hạt của tác nhântắcnghẽn 86

Hình 3.10 Thiết bị xác định hệ sốdẫnnhiệt 87

Hình 3.11 Thiết bị và phương pháp phân tích nhiệt độbềmặt 87

Hình 4.1 Mối quan hệ giữa độ nhớt hồ CKD, độ rỗng và hệ số thấm(Phươngzz) 89

Hình 4.2 Mặt cắt theophươngngang 90

Hình 4.3 Phân bố lỗ rỗng theo mặt cắt ngang tương ứng với các độ nhớt hồ xi măngkhác nhau Thứ tự (1) – (2) – (3) theo chiều cao từ trênxuốngdưới 90

Hình 4.4 Mặt cắt theo phương tạohình-zz 90

Hình4.5Ảnhhưởngcủađộnhớtđếnphânbốlỗrỗngtheomặtcắtdọc(phương-zz) 91

Hình 4.6 Mối quan hệ giữa độ nhớt hồ xi măng và độ rỗng theo mặtcắtngang 91

Hình4.7ẢnhhưởngcủahàmlượngvàkíchthướccốtliệunhỏAACđếntổngđộrỗngcủaBTR .95 Hình 4.8 Ảnh hưởng của hàm lượng AAC đến cường độ néncủa BTR 96

Hình 4.9 Quan hệ giữa tổng độ rỗng, cường độ nén và hệ số thấm a)AAC 0,63 – 1,25 mm; b) AAC 1,25 – 2,5 mm; c) AAC 2,5 –5 mm 97

Hình 4.10 Quan hệ giữa tốc độ thấm nước và hàm lượng AAC 2,5 –5mm 98

Hình 4.11 Quan hệ giữa tổng độ rỗng, tốc độ thấm nước và hàm lượng AAC 2,5 –

Hình 4.15 Mối quan hệ giữa cường độ và tổngđộrỗng 105

Hình 4.16 Mối quan hệ giữa cường độ nén và cườngđộuốn 105

Hình 4.17 Mối quan hệ giữa tổng độ rỗng với hệsốthấm 107

Hình 4.18 Mối quan hệ giữa độ rỗng hiệu quả và hệsốthấm 107

Hình4.19Mốiquanhệgiữahàmlượnggạchvàđặctínhthủylựccủagạchbêtông 108

Hình4.20Mốiquanhệgiữađộẩm,thờigiansấyvàhàmlượngCLTCtừkhốixây 108

Hình 4.21 Ảnh hưởng của phương pháp đầm đến đặc tính cường độcủaBTR 109

Hình 4.22 Thí nghiệm xác định mô-đun đàn hồi củabêtông 110

Hình 4.23 Mối quan hệ giữa hàm lượng CLTC từ khối xây, phương pháp đầm vàmô-đun đàn hồicủaBTR 111

Hình 4.24 Mặt cắt các mẫu phân tích cấutrúcrỗng 113

Hình 4.25 Quy ước các mặt của mẫu BTR vàcácphương 115

Hình 4.26 Mối quan hệ giữa vận tốc thấm và độ dốc thủy lực củamẫu block 116

Hình 4.27 Mối quan hệ giữa vận tốc thấm nước và độ dốc thủy lực của các mẫu

Hình 4.36 Hình ảnh MPR 2D và hình ảnh nhị phân của mặt cắt ở 3 chiều sâu: 25; 50và75mmtạicácmặtphẳngxyvàyz-MẫuR20A0-Hìnhh ộ p chữnhật

125 Hình 4.37 Hình ảnh MPR 2D và hình ảnh nhị phân của mặt cắt ở 3 chiều sâu: 25; 50và 75 mm tại các mặt phẳng xy và yz - Mẫu R20A15/1,25 – hình hộp Hình 4.41 Phân bố bán kính lỗ rỗng hiệu quả, (a)Theo tất cả các đường liên kết, (b)Theo phương - xx, (c) Theo phương - yy, (d) Theo phương-zz 129 Hình 4.42 Phân bố hệ số quanh co của đường liên kết, (a)Theo tất cả các liên kết, (b)Theo phương - xx, (c) Theo phương - yy, (d) Theo phương-zz 130 Hình 4.43 Mối liên kết của lỗ rỗng (số lỗ rỗng liên kết quanh 1lỗrỗng) 130 Hình4.44Cácthôngsốcấutrúcrỗngcủacácmẫubêtôngrỗngkhácnhau(a)bánkínhlỗ rỗng hiệu quả (reff – tất cả đường liên kết) (b) Hệ số quanh co (T – tất cảđường liên kết) (c) Mối liên kết của lỗrỗng(Cn) 132 Hình 4.45 Phân bố lỗ rỗng củaAAC[100] 133 Hình 4.46 Mối liên kết và sự hình thành các đườngliênkết 134 Hình 4.47 Mối tương quan giữa các thông số độ rỗng của mẫu hình hộp chữ nhật vàmẫulậpphương 134 Hình 4.48 Mối quan hệ độ rỗng và các thông số độ rỗng dựa trên phân tích MFXCTvà thí nghiệm xác định a) Hệ số quanh co, T; b) Mối liên kết, Cn; c) Bánkính lỗ rỗng hiệuquả,reff 135 Hình 4.49 Mối quan hệ của hệ số thấm với các thông số (a) Tổng độ rỗng theo

136

Hình 4.50 Hình ảnh thí nghiệmtắcnghẽn 138

Hình 4.51 Biểu đồ thể hiện hệ số thấm nước khi có tác nhântắcnghẽn 139

Hình 4.52 Khối lượng tác nhân tắc nghẽn trong cấu trúccủaBTR 141

Hình 4.53 Phân bố kích thước lỗ rỗng của các loạicốtliệu 146

Hình 4.54 Đường cong giữ nước của các loạicốtliệu 146

Hình 4.55 Mối quan hệ giữa lượng nước trong mẫu và hệ sốbayhơi 148

Hình 4.56 Mối quan hệ giữa hàm lượng nước và nhiệt độbềmặt 148

Hình 4.57 Quá trình bay hơi nước theothờigian 148

Hình 4.58 Mối quan hệ giữa quá trình bay hơi nước và nhiệt độbềmặt 148

Hình 5.1 Bãi đỗ xe tại Trường Đại học Xây dựngHàNội 152

Hình 5.2 Thiết kế điển hình kếtcấuPPS 152

Hình 5.3 Thi công lớpmặtBTR 153

Hình 5.4 Các bề mặt được đánh giá trong nghiên cứu(tạiHUCE) 153

Hình 5.5 Hình ảnh bề mặt mẫu PC1 sau 2 năm đưa vào sử dụng(tạiHUCE) 155

Hình 5.6 So sánh nhiệt độ giữa các bề mặt tại hai thời điểmtrongngày 156

Hình 5.7 Cơ chế hấp thụ bức xạ mặt trời trên bề mặt BTR và bêtôngthường 156

Hình 5.8 Nhiệt độ các bề mặt trongngàynắng 158

Hình 5.9 Nhiệt độ các bề mặt trong ngày nắng được tưới nướclúc9h00 159

Hình 5.10 Nhiệt độ các bề mặt trong ngày nắng, xuất hiện mưalúc16h30 160

Hình 5.11 Lượng mưa trong ngày theothờiđoạn 163

Hình 5.12 Quá trình tiêu thoát nước mưa và hình thành chảy trànbềmặt 163

Hình 5.13 Mối quan hệ giữa lượng mưa, lượng nước tiêu thoát và nước chảy tràn bềmặt (a) Tính theo thờigianmưa(b) Tính theo lượng nước tích lũy 166

MỞ ĐẦU1 Lý do chọn đềtài

Quá trình đô thị hóa làm gia tăng diện tích bề mặt được bao phủ bởi các vật liệu như bê tông xi măng, bê tông nhựa (asphalt), các loại vật liệu lát… Các bề mặt đô thị hóalàmthayđổisựphânbốnướcmưavớikhoảng15%đượcthấmxuốngđấtnền,trong khi với bề mặt đất tự nhiên là khoảng 50% Điều này làm gia tăng hiện tượng ngập úng cụcbộdonướcmưachảytràntrênbềmặt,trongkhihệthốngtiêuthoátnướcbịquátải Mực nước ngầm giảm đi nhanh chóng có thể làm tăng hiện tượng sụt lún và ảnh hưởng đến môi trường và cạn kiệt tài nguyên nước Bên cạnh đó, 90% nguyên nhân tăng nhiệt độ ở các khu đô thị là do vật liệu xây dựng hấp thụ và lưu giữ nhiệt [61] Với các diện tích bề mặt bị bao phủ bằng vật liệu không thấm nước thì quá trình làm mát bề mặt và không khí nhờ bay hơi nước không xảy ra Bê tông hóa là một trong hai nguyên nhân chính (bê tông hóa và hiệu ứng nhà kính) làm nhiệt độ trung bình ở các đô thị luôn cao hơn so với các khu vực ngoại thành, nông thôn Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng đảo nhiệt đô thị (UHI) Trong “Quy hoạch chung thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050” đã nêu rõ vai trò rất lớn của việc sử dụng bề mặt thấm nước để giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị ở Thủ đô [14] Trong nghiên cứu của tác giả Trần Đức Hạ [16] nêu bật vai trò của giải pháp sử dụng lớp bề mặt phủ có khả năng thấm nước, lưu giữ và chứa nước để xử lý vấn đề ngập úng và bổ sung nước ngầm cho Hà Nội Bê tông rỗng (BTR) là giải pháp bề mặt thấm nước thân thiện với

ưuđiểmvượttrộinhưkhảnăngthấmnước(nướcchảyquamộtcáchdễdàng),làmgiảm hoặc loại bỏ các vấn đề liên quan đến nước mưa chảy tràn trên bề mặt, giảm nguy cơ ngập úng cục bộ, bổ sung mực nước ngầm, là vật liệu giúp giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thịhiệuquả[69][131] [155].Sửdụngbêtôngrỗng(BTR)thấmnướcđãđượcCơquanbảo vệ môi trường của Hoa Kỳ (EPA) công nhận là một trong những biện pháp xử lý nước mưa hiệu quả nhất; được Hiệp hội công nghệ ứng phó với hiệu ứng đảo nhiệt Osaka (Osaka HITEC), Nishioka, Nhật Bản chứng nhận là vật liệu giảm hiệu ứng nhiệt đô thị hiệu quả BTR chủ yếu được sử dụng để làm vỉa hè, bãi đỗ xe, đường giao thông tải trọng nhẹ và đường nội bộ, đường bao quanh hồ bơi, sân thể thao, các ứng dụngtường,

sàn cách nhiệt, tiêu âm [56].

BTR thường sử dụng cốt liệu lớn với một cỡ hạt và nguồn gốc khá đa dạng từ cốt liệu tự nhiên đến cốt liệu được gia công nghiền tái chế, hoặc cốt liệu nhẹ BTR có thể sử dụng cốt liệu nhỏ với hàm lượng giới hạn vì có thể ảnh hưởng đến tính thấm của bê tông BTR sử dụng các loại cốt liệu khác nhau sẽ được sử dụng cho các ứng dụng phù hợpdựatrênđặctínhcủacốtliệu(cườngđộ,khốilượngthểtích,hàmlượngbụisét,độ hút nước…) [20].

Ở Việt Nam hiện nay, sự phát triển kinh tế xã hội đã thúc đẩy quá trình xây dựng vàđầutưcơsởhạtầng,kéotheoviệcphátsinhmộtlượnglớnphếthảixâydựng(PTXD) PTXD được phát sinh trong quá trình khảo sát, thi công, sửa chữa, xây dựng công trình [3] Lượng PTXD tăng rất nhanh hàng năm và chiếm khoảng 10 - 15% khối lượng chất thải rắn (CTR) đô thị, đặc biệt ở các đô thị lớn như Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh có thể lên đến 25% [1] Cùng với lộ trình phá dỡ, cải tạo các khu chung

giảiphóngmặtbằngchocácdựángiaothôngnênlượngPTXDsẽcòntăngmạnhtrong thời gian tới [2] PTXD được phân loại thành nhiều thành phần như: khối xây, bê tông, đất đá, kim loại, gỗ, thủy tinh, nhựa…Trong đó, thành phần khối xây và bê tông có thể được sử dụng để tái chế làm cốt liệu Cốt liệu tái chế (CLTC) từ chất thải rắn xây dựng (PTXD) đang được quan tâm nghiên cứu và sử dụng thay thế cho cốt liệu tự nhiên Trongđósửdụngcốtliệutáichế(CLTC)chếtạoBTRlàhướngnghiêncứurấtphổbiến và được ứng dụng rỗng rãi trên thế giới Lượng PTXD này đang gây ra nhiều hệ lụy về vấn đề môi trường, cảnh quan đô thị và xã hội; gây lãng phí nguồn tài nguyên thiên nhiên rất lớn có thể tái chế, tái sử dụng Nhật Bản và một số nước Châu Âu có tỷ lệ tái chế đạt trên 98% khi CLTC đã được nghiên cứu và thay thế hiệu quả cho các vật liệu tự nhiên [135] [145] Ở Việt Nam, mức độ tái chế và tái sử dụng PTXD còn rất thấp, cần có ứng dụng phù hợp để thúc đẩy sử dụng CLTC trong tương laigần.

BTRsửdụngCLTCsẽpháthuyđượccácưuđiểmcủaBTRvềkhảnăngtiêuthoát nước, đồng thời phát huy được đặc tính hút nước và giữ nước của một số loại CLTC từ khối xây, bê tông khí chưng áp (AAC) Với độ hút nước có thể đạt từ 14% – 76% của CLTC(từkhốixâyvàAAC),BTRvừacókhảnăngthấmnướcvàvừagiữnướcsẽnâng

quyết định tính thấm nước và độ rỗng trong hạt cốt liệu – quyết định tính hút nước và giữ nước Cấu trúc rỗng trở lên phức tạp khi sử dụng cốt liệu có độ rỗng cao như CLTC từ PTXD (đặc biệt từ AAC và khối xây) Nghiên cứu các đặc tính cấu trúc rỗngsẽlàcơsởkhoahọcquantrọngđểđánhgiáhiệuquảcủaBTRđốivớicácmụctiêu cụ thể là thấm nước và làm mát bề mặt nhờ quá trình bay hơi nước, từ đó làm rõ những hiểubiếtvềcấutrúcrỗngcủaBTRvànghiêncứumốiquanhệcủacácthôngsốcấutrúc rỗng với các tính chất củaBTR.

Với các lý do nêu trên, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài:“ Nghiên cứu chế tạobê tông rỗng thoát nước sử dụng cốt liệu tái chế từ chất thải rắn xây dựng”.

2 Mụcđích và mục tiêu nghiêncứu

- Mục đích: nghiên cứu chế tạo BTR sử dụng CLTC từPTXD.- Các mục tiêu cụthể:

+NghiêncứuvềđặctínhcơlýcủaBTR;đápứngcácyêucầukỹthuậtdùngcho bãi đỗ xe; cụ thể: cường độ nén từ 7 – 15 MPa; hệ số thấm theo phương tạo hình lớn hơn 4mm/s;

+NghiêncứucấutrúcrỗngvàcácthôngsốcấutrúcrỗngcủaBTRsửdụngCLTC từPTXD; + Nghiên cứu hệ số thấm; mối quan hệ giữa cấu trúc rỗng và hệ số thấm nước;

+Nghiêncứumốitươngquangiữacấutrúcrỗng,quátrìnhbayhơinướcvànhiệt độ bề mặt của BTR sử dụng CLTC từPTXD;

+NghiêncứuứngdụngthíđiểmbãiđỗxesửdụngBTRsửdụngCLTCtừPTXD; đánh giá hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt và thoát nướcmưa.

3 Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiêncứu3.1 Đối tượng nghiêncứu

- BTR sử dụng CLTC từ bê tông, khối xây và bê tông khí chưng ápAAC;- Bãi đỗ xe có bề mặt sử dụng BTR có khả năng thoát nước và giảm nhiệtđộ

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của luận án bao gồm:

- Nghiên cứu chế tạo BTR sử dụng CLTC từ bê tông và khối xây (lấy từ công

trình Thikeco, 411 Kim Mã, Ba Đình, Hà Nội), cỡ hạt từ 5 – 10 mm; Cốt liệu nhỏ từ AAC có kích thước hạt từ 0,63 đến 5mm;

- BTRđượcthiếtkếvớiđộrỗng15%–20%–25%;hàmlượngAACsửdụngtừ 5% – 10%

– 15% (theo thể tích); cường độ nén đạt từ 7 – 15 MPa; hệ số thấm theo phương tạo hình ≥ 4mm/s

- Nghiên cứu các tính chất của BTR baogồm:

+ Đặc tính cơ lý (cường độ, mô-đun đànhồi);

+ Đặc tính cấu trúc rỗng (độ rỗng, thông số lỗ rỗng, cấu trúc lỗ rỗng); +Đặctínhthủylực(hệsốthấmnước,khảnănghútnướcvàgiữnước,độhút nước bão hòa, hệ số hút nước maoquản)

+ Các đặc tính về nhiệt (các thông số vận chuyển khối, quá trình bay hơi nước, nhiệt độ bề mặt, hệ số dẫn nhiệt)

- Nghiên cứu ứng dụng BTR làm bãi đỗ xe có diện tích 80 m2tại trường Đạihọc Xây dựng HàNội.

3.3 Nội dung nghiêncứu

1) Nghiên cứu tổng quan về BTR và BTR sử dụng cốt liệu tái chế từ PTXDtrên

thế giới và ở Việt Nam; Tổng quan về hệ thống mặt đường thấm nước và giảm nhiệt độ bề mặt;

2) Nghiên cứu cơ sở khoa học chế tạo BTR sử dụng CLTC từPTXD; 3) Nghiên cứu tính chất nguyên vật liệu; các phương pháp nghiêncứu;

4) NghiêncứuảnhhưởngcủaCLTC(từbêtông,khốixây,bêtôngkhíAAC)đến các đặc tính cơ lý, đặc tính thủy lực củaBTR;

5) Nghiên cứu cấu trúc rỗng và mối quan hệ giữa cấu trúc rỗng với các thông số khác bao gồm: tính chất cơ lý, hệ số thấm nước, các thông số vận chuyển khối, hệ số bay hơi nước và nhiệt độ bề mặt củaBTR.

6) Nghiên cứu ứng dụng BTR làm lớp mặt bãi đỗ xe có tính năng thấm nước và giảm nhiệt độ bềmặt.

4 Phương pháp nghiêncứu

Luậnánsửdụngcácphươngphápnghiêncứulýthuyếtkếthợpvớiphươngpháp nghiên cứu thựcnghiệm:

- Nghiên cứu lý thuyết: phân tích tài liệu tham khảo để tìm ra cơ sở lý luận của

luận án, từ đó hình thành giả thiết khoa học, dự đoán về tính chất cũng như giải thích các kết quả thựcnghiệm.

- Nghiên cứu thực nghiệm: dùng để chứng minh, làm rõ các giả thiết khoa học

bằng các thí nghiệm trên mẫu tại phòng thí nghiệm và trên cấu kiện tại hiện trường Trongcácphươngphápnghiêncứuthựcnghiệmcósửdụngcácphươngpháptiêuchuẩn trong và ngoài nước, và một số phương pháp phi tiêuchuẩn.

5 Cơ sở khoahọc

Để thực hiện các nội dung trên, luận án dựa trên các cơ sở khoa học như sau:

- Cơ sở hình thành cấu trúc rỗng của BTR; vai trò của các thành phần lỗ rỗng và

mối quan hệ giữa cấu trúc rỗng đến các đặc tính củaBTR

- Cơ sở khoa học của việc nâng cao hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt củaBTR- Cơ sở sử dụng CLTC từ chất thải rắn xây dựng vàAAC

- Cơ sở ứng dụng BTR làm lớp mặt bãi đỗ xe thoát nước, giảm nhiệt độ bềmặt

6 Các luận điểm khoa học của luậnán

- Các đặc tính của CLTC và cốt liệu nhỏ từ AAC, độ nhớt hồ xi măng, phương

pháp đầm, độ rỗng thiết kế, … đóng vai trò quan trọng quyết định cấu trúc rỗng, đặc tính cơ lý và đặc tính thủy lực củaBTR;

- Đặc tính cấu trúc rỗng và các loại độ rỗng có mối liên hệ trực tiếp đến hệ số

thấmnướcvàcácthôngsốvậnchuyểnkhối(độkhuếchtánkhí,hệsốthấmkhí)quacấu trúc củaBTR.

- Cấu trúc rỗng và hệ số thấm nước của BTR có tính bất đẳng hướng (theo các

phương khác nhau là khácnhau)

- Bổ sung hạt AAC và sử dụng CLTC từ khối xây giúp tăng độ rỗng trong hạt,

nângcaokhảnănghútnướcvàgiữnướccủaBTR,từđómanglạihiệuquảbayhơinước làm giảm nhiệt độ bề mặt BTR.

- Chứng minh được mối liên hệ giữa kích thước hạt của tác nhân gây tắc nghẽn

và kích thước lỗ rỗng hiệu quả của BTR; chứng minh được mối quan hệ giữa chiềudày củaBTRvàlượngtácnhângâytắcnghẽnđọnglạitrongmẫu.Từđóđánhgiáđượcmối quan hệ giữa hệ số thấm và các loại tác nhân gây tắc nghẽn như đất,cát.

7 Các đóng góp mới của luậnán

1) Làm rõ các thông số độ rỗng, cấu trúc lỗ rỗng và cấu trúc rỗng của BTR nhờ phân tích hình ảnh 3D (MFXCT); từ đó làm rõ tính dị hướng trong cấu trúc rỗng và hệ số thấm nước củaBTR.

2) Làm rõ ảnh hưởng của các loại cốt liệu rỗng (AAC và CLTC từ khốixây):

- Tăng độ rỗng trong hạt từ đó tăng khả năng hút nước và giữ nước củaBTR;- LàmgiảmnhiệtđộbềmặtcủaBTRnhờquátrìnhbayhơinướckếthợpvớiquá trình vận

chuyển khối qua cấu trúcrỗng.

3) Luận án đã xác định được các mối tương quan giữa:

- Cấu trúc rỗng và hệ số thấmnước;

- Cấu trúc rỗng, đặc tính cơ lý và hệ số thấmnước;

- Quá trình bay hơi nước trong cấu trúc và nhiệt độ bề mặtBTR;

4) Đã nghiên cứu, làm rõ mối quan hệ giữa: kích thước hạt của tác nhân gây tắc nghẽn, kích thước lỗ rỗng hiệu quả của BTR, chiều cao mẫu và hệ số thấm của BTR ĐánhgiáđượcảnhhưởngcủacáctácnhângâytắcnghẽnđếnhệsốthấmnướccủaBTR ở quy mô phòng thí nghiệm và tại hiện trường sau 2 năm sửdụng.

5) Làm rõ hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt của BTR khi ứng dụng làm bãi đỗ xe thấmnướcvàxácđịnhđượcmốitươngquangiữanhiệtđộbềmặtcủaBTRvớicácloại bề mặt khácnhau.

8 Ýnghĩa khoa học và thực tiễn của luậnán

a Ý nghĩa khoa học của luậnán

(1) Luận án đã làm rõ vai trò của các thành phần nguyên vật liệu đến cấu trúc rỗngcủaBTR;(2)Đãnghiêncứulàmrõvaitròcủacácthànhphầnlỗrỗngvàmốiquan hệ giữa cấu trúc rỗng đến các tính chất của BTR (3) Đã chứng minh được mối quan hệ giữa cấu trúc rỗng và khả năng hút nước và giữ nước của BTR (4) Chứng minh mối quan hệ giữa quá trình bay hơi nước, quá trình vận chuyển khối và hiệu quả giảm nhiệt độ bề mặt củaBTR.

b Ý nghĩa thực tiễn của luậnán

(1) Chứng mình được khả năng và hiệu quả sử dụng CLTC để chế tạo BTR (2) LuậnánchứngminhđượchiệuquảkhisửdụngBTRứngdụngchobãiđỗxe,ngoàikhả năng thoát nước hiệu quả, BTR làm giảm đáng kể nhiệt độ bề mặt, góp phần làm giảm hiệuứngnhiệtđôthị(UHI)(3)Kếtquảnghiêncứucủaluậnánlàtàiliệuthamkhảocho đào tạo và nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực vật liệu và môitrường.

9 Những vấn đề còn tồntại

(1) Việc sử dụng các cốt liệu AAC có kích thước hạt khác nhau với cùng khối lượng thể tích hạt, điều nhày giúp đơn giản hóa quá trình tính toán, thống nhất số liệu nhưng có thể gây ra sai số tính toán Tuy nhiên, kích thước hạt nhỏ từ 0,63 đến 5 mm do đó khối lượng thể tích hạt có thể thay đổi phụ thuộc vào cấu trúc lỗ rỗng và sự đồng nhất của AAC Điều này là khó kiểm soát trong thựctế.

(2) LuậnánchưađánhgiácấutrúcvàđộbềncủaBTRtheothờigiandàikhixảy ra các chu kỳ khô – ướt biến thiên theo điều kiện thực tế Luận án mới chỉ đánh giá các tính chất sau 02 năm sử dụng do giới hạn về thờigian.

(3) Khilàmviệctrongđiềukiệnnướchấpthụđanghóahơikhuếchtánvàokhông khí, không những nhiệt độ bề mặt của BTR giảm mà nhiệt độ không khí phía trên bề mặt BTR cũng giảm, và đây là minh chứng về giảm hiệu ứng UHI Tuy nhiên trong phạm vi nghiên cứu của luận án chưa đánh giá, đo đạc nhiệt độ không khí ở các độ cao khác nhau so với bề mặt BTR Nội dung này sẽ được thực hiện ở các nghiên cứu tiếp theo.

10 Cấu trúc luậnán

Luận án gồm 150 trang đánh máy A4, được đánh số cụ thể như sau: Mở đầu (8 trang); Chương 1: Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu (32 trang); Chương 2: Cơsởkhoa học của BTR sử dụng CLTC từ PTXD (13 trang); Chương 3: Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu (12 trang); Chương 4: Kết quả nghiên cứu và bàn luận (63 trang); Chương 5: Nghiên cứu ứng dụng BTR làm bãi đỗ xe (14 trang); Kết luận (2 trang); Danh mục các công trình đã công bố (2 trang); Tài liệu tham khảo (20 trang); Ngoài ra luận án còn có một số phần không đánh số gồm có: Bìa luận án (2 trang); Lời camđoan(1trang);Mụclục(3trang);Danhmụckýhiệuvàchữviếttắt(4trang);Danh mục bảng (2 trang); Danh mục hình vẽ (5 trang) và Phụ lục (6 trang) Luận án có 48 bảng và 100 hìnhvẽ.

CHƯƠNG1.TỔNGQUANVỀBÊTÔNGRỖNGVÀSỬDỤNGCLTCTỪ PTXDCHẾTẠOBÊTÔNGRỖNG

1.1 Tổng quan về bê tôngrỗngKhái niệm bêtôngrỗng

Theo Viện bê tông Mỹ (ACI) [19], BTR là loại bê tông cơ bản không có độ sụt, dùng cấp phối thành phần hạt gián đoạn gồm có xi măng poóc lăng, cốt liệu lớn, một lượngnhỏhoặckhôngcócốtliệunhỏ,nướcvàphụgia.BTRcóđộrỗngtừ0,15đến0,3 và đường kính trung bình của lỗ rỗng từ 1 - 5 mm Hệ số thấm dao động trong khoảng rộng từ 0,1 đến 3,3 cm/s [18] [149] BTR là loại bê tông thân thiện với môi trường, giảm/loạibỏhiệntượngnướcchảytrànbềmặt,bổsungnướcngầm,làmtăngkhảnăng chống trượt, hấp thụ âm thanh và giảm hiện tượng đảo nhiệt đô thị (UHI) [155][156] BTR cho thấy khả năng thấm nước vượt trội do đặc tính thông nhau của hệ thống lỗ rỗng [69] [131] BTR có thể sử dụng cốt liệu khá đa dạng từ nguồn gốc (tự nhiên, nhân tạo…),đặctính(đặcchắc,cốtliệunhẹ…);hìnhdạng(tròn,góccạnh,thoidẹt ).Ngoài ra, BTR có thể sử dụng một tỷ lệ cốt liệu nhỏ (không quá 20%) nhằm cải thiện cường độ BTR được áp dụng cho từng ứng dụng cụ thể dựa trên đặc tính của cốt liệu và tính chất của bê tông [20] Ngày nay, BTR được sử dụng phổ biến để làm vỉa hè, bãi đỗ xe và đường nội bộ[56].

Ưu - nhược điểm của BTR

thấmcao,giảmhiệntượngngậpúng,loạibỏvũngnướcđọngtrênbềmặt,bổsungmực nước ngầm; hấp thụ nhiệt và giảm hiệu ứng nhiệt đô thị; hấp thụ âm thanh; chống trơn trượt v.v… Tuy nhiên, BTR tồn tại một số nhược điểm: (1) Cường độ thấp; (2) Hiện tượng bong bật nếu hoàn thiện bề mặt và bảo dưỡng sau thi công không đảm bảo; (3) Hệ số mài mòn cao hơn so với các loại bê tông thông thường; (4) Quá trình bảo dưỡng yêucầukhắtkhehơn,đặcbiệttrongđiềukiệnthờitiếtkhô,nóng;(5)Hiệntượngtắc

nghẽn làm giảm hệ số thấm hoặc làm mất hoàn toàn hệ số thấm nước của BTR (Hình 1.1)…Trong các nhược điểm, hiện tượng tắc nghẽn cần được xem xét và đánhgiácụthểdocóảnhhưởnglớnnhất đến đặc tính của BTR Nguyên nhân tắc nghẽn chủ yếu do một lượng lớn các hạt như bùn sét, đất, cát hoặc các mảnh vụn liên tục đi qua hệ thống lỗ rỗng và bị đọng lại trong cấu trúc hoặc trên bềmặt[155] Bên cạnh đó, các tác nhân tíchlũytừ phương tiện giao thông, các thảmthực vật, lá cây hoặc bụi bẩn cũng có

Hình 1.1 Hiện tượng tắc nghẽn của BTR

Hình 1.2 Ảnh hưởng của kích thước cátgây tắc nghẽn đến hệ số thấm [70]

lượng nhỏ trầm tích hoặc một số tác nhân khác gây ra; (2) quá trình tắc nghẽn đột ngột do xói mòn đất, cát, lá cây [103] Phân loại tắc nghẽn theo tác nhân được chia làm 3 loại: (1) Tác nhân vật lý; (2) Tác nhân do hiện tượng hóa học (quá trình cacbonat hoặc sunfuacủacáckhoángdẫnđếnkếttủa);(3)Sựtắcnghẽnsinhhọckhicácloạitảo,nấm, rễ cây gâyra.

Hiệu quả sử dụng của BTR sẽ giảm nếu giảm khả năng thấm nước Hệ số thấm nước có thể giảm 90% sau 5 năm sử dụng và dần trở thành vật liệu không thấm nước Một nghiên cứu khác chỉ ra hệ số thấm của mặt đường sau 8 năm sử dụng chỉ là 0,007 mm/s, bằng 1/1000 so với ban đầu [51][82].

Yếu tố ảnh hưởng đến sự tắc nghẽn chủ yếu là kích thước của tác nhân gây tắc

nghẽn Theo nghiên cứu của Huang và cộng sự [70]: tác nhân tắc gây nghẽn có kích thước từ 10-7– 10-4m, và được phân loại thành hạt keo có kích thước 0,01 – 10µm;các hạt lơ lửng trong nước có kích thước từ 10 - 100 µm và các hạt kích thước lớn trên100 rất nguy hiểm làm suy giảm hệ số thấm, tác động có thể lớn hơn so với cát do khó loại bỏ đất sét bám trên bề mặt hoặc trong cấu trúc rỗng Trong một nghiên cứu khác, tác giả Kayhanian [82] kết luận các hạt trầm tích nhỏ hơn 38 µm là một yếu tố quan trọng gây ra hiện tượng tắcnghẽn

Mộtsốbiệnphápkhắcphụcthểgiảmđángkểhiệntượngtắcnghẽnđãđượcnghiên cứu gồm: thổi áp lực cao, rửa áp lực cao và hút chân không Hút chân không sẽ không có hiệu quả với trường hợp tác nhân lắng đọng và tắc sâu trong cấu trúc BTR, chỉ hiệu quả khi tác nhân ở lớp mặt, trong trường hợp này rửa áp lực cao sẽ có hiệu quả caohơn [44] Các phương pháp này có thể đạt hiệu quả lên đến 90% so với hệ số thấm ban đầu Nếu kết hợp cả hai phương pháp thổi áp lực cao và rửa áp lực cao sẽ có hiệu quả cao nhất[159].

Bên cạnh đó, nghiên cứu về ảnh hưởng của chiều dày BTR đến hệ số thấm còn ít được xem xét, và cũng ít được đề cập đến trong mối liên hệ với tình trạng tắc nghẽn Khi thay đổi chiều dày mẫu từ 50 mm, 75 mm và 100 mm cho thấy các quy luật khác nhau về hệ số thấm khi có mặt của các tác nhân gây tắc nghẽn [70] Đây là hiện tượng phứctạpvàmangtínhchấtngẫunhiêngiữa1trong2cơchế(phụthuộcvàocơchếnào

chiếmưuthế):(1)Tăngchiềudàylàmgiảmnguycơtắcnghẽndohainguyênnhân:với cùng lượng tác nhân gây tắc nghẽn và cùng diện tích bề mặt, khi tăng chiều dày làm tăng thể tích bê tông và thể tích lỗ rỗng, từ đó làm giảm tỷ lệ giữa thể tích tác nhân gây tắc nghẽn và thể tích lỗ rỗng Đồng thời, tăng chiều dày làm tăng hệ số thấm, từ đólàm

giảm nguy cơ tắc nghẽn Cơ chế (2): tác nhân gây tắc nghẽn sẽ phải di chuyển quãng phần cấp phối chỉ gồm sỏi và xi măng Đến năm 1923, sau hơn 70 năm, các ứng dụng của BTR mới xuất hiện trở lại với khoảng 50 ngôi nhà hai tầng được xây dựng bằng BTR sử dụng cốt liệu từ clanker ở Edinburgh, Scotland Những năm 1930, Hiệp hội nhà ở đặc biệt ở Scotland thông qua việc sử dụng BTR thấm nước cho xây dựng nhà ở Từ đó việc sử dụng BTR trở lên phổ biến với hơn 900 ngôi nhà được xây dựng đến năm 1942 BTR ban đầu được sử dụng với mục đích giảm chi phí nguyên vật liệu.BTRdầnđượcsửdụngphổbiếnởcáckhuvựckhácnhưAustralia,TâyPhi,Trung Đông, Nga…Ở Mỹ, chỉ đến khi quá trình đô thị hóa diễn ra quá nhanh, làm nhiều diện tíchđấttựnhiênbịbaophủbởibêtôngdẫnđếncáchiệntượngngậpúngởcáckhudân

cư,lúcnàyBTRđượcquantâmsửdụngnhờtínhnăngthấmnước.Từnhữngnăm1970 trở đi, BTR bắt đầu được thi công tại Florida, Utah và New Mexico rồi sau đó đã phát triển nhanh chóng trên toàn nước Mỹ với mục tiêu chính là kiểm soát lượng nước mưa và lượng nước hình thành do băng tan[31].

Hiện nay, một số nước trên thế giới như Mỹ, Nhật, các nước Châu âu sử dụng BTR chủ yếu cho lớp áo đường tại các khu đô thị với cường độ từ 20 – 30 MPa [79] Nhiều ứng dụng khác sử dụng BTR với cường độ thấp như lớp mặt khu vực đỗ xe, vỉa hèvớimụctiêugiảmhiệuứngđảonhiệtđôthị[57][127].Vớiưuđiểmvàkhảnăngứng dụng nêu trên, BTR trở thành chủ đề được quan tâm trong các nghiên cứu gần đây Số lượng bài báo, công trình nghiên cứu về BTR trong những năm gần đây được thể hiện trong Hình 1.3 và Bảng 1.1 [166].

Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị 12

MụcđíchquantrọngnhấtcủamặtđườngBTRlàthấmnướcmưavàocáclớpkết cấu phía dưới hoặc gom về vị trí thu nước Các đặc điểm, kích thước và thành phầncấp hạt của cốt liệu, cũng như tỷ lệ nước/xi măng (N/X), hàm lượng xi măng và phụ gia được sử dụng là các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính của BTR, dẫn đến sự biến đổi trong đặc tính cơ học, cấu trúc rỗng và đặc tính thủy lực của BTR Bảng 1.2 tổng hợp tỷ lệ trung bình vật liệu được sử dụng trong hỗn hợpBTR.

Bảng 1.2 Thành phần cấp phối điển hình của BTR[56] Nội, Trường Đại học Giao thông Vận tải (Hà Nội, TP HCM), Đại học Bách khoa Tp HCM, Đại học Kiến Trúc Hà Nội; các viện chuyên ngành như Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (IBST); Bộ Giao thông vận tải…Một số nghiên cứu điển hình được tóm tắt sau đây thể hiện bức tranh tổng quát về tình hình nghiên cứu, ứng dụng BTR ở Việt Nam Các nghiên cứu chủ yếu được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố: nguyên vật liệu, phương pháp thiết kế…đến các đặc tính cơ lý và khả năng thấm nước Tác giả Nguyễn Văn Chánh [8] đã nghiên cứu chế tạo BTR dùng cho khu Đô thị nhưng chủ yếu phạm vi phòng thí nghiệm Từ năm 2012 đến nay, trường Đại học Xây dựng Hà Nội đã có nhiều nghiên cứu về BTR và trong đó có các ứng dụng thử nghiệm tại bãi đỗ xe, đường đi bộ tại Bình Dương do tác giả Phạm Hữu Hanh chủ trì [11]; bãi đỗ xe, vỉa hè tại cơ sở 2 của trường Đại học Xây dựng Hà Nội (Hà Nam) năm 2019 do tác giả

quốcgiathựchiện[13].CácnghiêncứuứngdụngnàyđềusửdụngCLTNđểchếtạo

– Trường Đại học Giao thông vận tải nghiên cứu phương pháp thiết kế nhằm nâng cao cường độ nén và uốn của BTR bằng cách sử dụng phụ gia khoáng và lưới vải địa kỹ thuật Nhóm tác giả Nguyễn Thị Hồng, Lê Thanh Hà [5] trường Đại học Giao thông VậntảiđãnghiêncứukếtcấumặtđườngBTRcókhảnăngchịulực,đảmbảokhảnăng thấm nước và lưu giữ nước tốt Nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm ngoài hiện trường với kết cấu cho phép xe có tải trọng lưu thông dưới 2,5 tấn và đánh giá hiệu quả thoát nước của kết cấu mặt đường Nghiên cứu cũng đã đánh giá lưu lượng dòng xả khỏi kết cấuvàchothấygiảm10–20%sovớikếtcấudùngbêtôngximăngtruyềnthốngtrong cùng thời gianmưa.

Năm2021,NCSNguyễnVănĐồng[9]đãbảovệthànhcôngLuậnántiếnsỹvới đề tài: Nghiên cứu chế tạo BTR thoát nước, ứng dụng trong công trình giao thông Đề tài sử dụng CLTN, phụ gia khoáng silicafume và tro bay, phụ gia hóa học để chế tạo BTRcócườngđộlớnhơn20MPa,hệsốthoátnướclớnhơn4mm/svàứngdụngtrong kết cấu áo đường giao thông cấp IV, bãi đỗ xe, vỉa hè Luận án có sử dụng phần mềm Image J để đánh giá sự phân bố độ rỗng theo chiều cao mẫu do ảnh hưởng của độ nhớt hồCKD.Việcđánhgiáđộrỗngnhờphápphântíchmặtcắt2Dchỉđưarasựsosánhđộ rỗng giữa các mặt cắt với độ chính xác tương đối Luận án chưa phân tích các thông số cấu trúc rỗng và mối liên hệ với hệ số thấm nước và cườngđộ.

Như vậy, BTR đã được nghiên cứu ở Việt Nam nhiều năm và đa dạng trong hướng nghiên cứu Tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu sử dụng CLTN và một số thành phần phụ gia khoáng, hóa nhằm nâng cao cường độ nén…Chưa có nghiên cứu về BTR sửdụngCLTCtừPTXDởViệtNam.TrongkhivấnđềxửlýPTXDđangngàycàngtrở

dụngBTRvớimụctiêugiảmnhiệtđộbềmặt,giảmhiệuứngđảonhiệtđôthịchưađược thực hiện cả ở quy mô phòng thí nghiệm và ứng dụng thử nghiệm Hiện nay cũng chưa có các nghiên cứu trong nước về đặc trưng cấu trúc rỗng của BTR bằng các phương pháp phân tích hình ảnh 3D, chưa có nghiên cứu chỉ ra mối quan hệ giữa cấu trúc rỗng, hệ số thấm và đặc tính cơ lý của BTR sử dụng CLTC từPTXD.

Nhận xét:Dựa trên nghiên cứu tổng quan về BTR, các vấn đề khoa học cần tiếp

tục nghiên cứu bao gồm:

- Làm rõ đặc điểm của BTR khi sử dụng các loại cốt liệu khác nhau, trong đó có

CLTC từPTXD;

- NghiêncứulàmrõcấutrúcrỗngcủaBTR,trongđócóđộrỗng,cácthôngsốlỗ rỗng và cấu

trúc lỗ rỗng của BTR, từ đó làm rõ mối quan hệ của cấu trúc rỗng với các đặc tính cơ lý và đặc tínhthấm;

- Nghiên cứu làm rõ nguy cơ gây tắc nghẽn của BTR; làm rõ mối quan hệ giữa

cấu trúc rỗng, chiều dày BTR và tính chất của các tác nhân gây tắc nghẽn (thành phần hạt, hàmlượng…)

- LàmrõkhảnăngứngdụngcủaBTRsửdụngCLTCtừPTXD.Chứngminhcác

ưuđiểmvềmặtmôitrường(giảmnhiệtđộbềmặtnhằmgiảmhiệuứngnhiệtđôthịUHI) của BTR sử dụng CLTC từPTXD.

1.2 Tổng quan về cốt liệu tái chế từ phế thải xâydựng

Tình hình quản lý, tái chế PTXD trên thế giới và ở Việt Nam

côngtrình(baogồmcôngtrìnhxâydựngmới,sửachữa,cảitạo,didời,tubổ,phụchồi, phá dỡ) [3] PTXD rất phong phú và đa dạng về chủng loại, chất lượng khác nhau phụ thuộcnguồngốcphátsinh.Vídụ,thànhphầnPTXDđiểnhìnhởViệtNambaogồm

Hình 1.4 Thành phần của PTXD tại Việt Nam khoảng 36% đất, sỏi, cát; 31% khối xây; 23% là

bê tông và các thành phần khác chiếm khoảng 10% (Hình 1.4) [1][3] Trong đó, thành phần bê tông phế thải và khối xây là hai thành phần có khối lượng lớn nhất trong quá trình phá dỡ, cải tạo, sửa chữa các công trình xây dựng và có khả năng tái chế thành cốt liệu sử dụng cho bê tông Các nội dung tiếp theo về PTXD chủ yếu về 2 thành phần bê tông phế thải và khối xây.

1.2.1.1 Tình hình quản lý, tái chế PTXD trên thếgiới

Ngànhxâydựnglàngànhtiêuthụtàinguyênthiênnhiênchủyếuvàtổngsảnlượng toàn cầu tăng gần gấp đôi từ 21 tỷ tấn năm 2007 lên 40 tỷ tấn năm 2014 Hiện nay, CLTN có thể được thay thế bằng (CLTC) với nhiều tỷ lệ khác nhau tùy thuộc vào từng quốc gia Sử dụng CLTC còn vướng mắc ở một số nước đang phát triển do thiếukhuôn khổ pháp lý, tiêu chuẩn và các chỉ dẫn kỹ thuật Trong khi đó, các nước phát triển việc sửdụngCLTCtừPTXDđangtănglênvàtrởthànhmộtphầnquantrọngcủathịtrường vật liệu xây dựng[143].

Ở Liên minh Châu Âu [150], các quốc gia thành viên có mức thu hồi và tái chế 70% PTXD từ công trường; 50% tái sử dụng và tái chế PTXD từ các hộ gia đình vào năm 2020 Ở Đan Mạch, PTXD được đẩy mạnh theo hướng tái chế với chất lượng tốt và tỷ lệ tái chế cao; ngược lại, ở Pháp, quản lý PTXD là một vấn đề mới nổi và đang thiếu các chính sách và thị trường Các nước Anh, Hà Lan, Bỉ, Thụy Sĩ và Đức với khoảng1.300triệutấnCTRphátsinhmỗinăm,trongđókhoảng40%,tươngđương510

triệutấnlàPTXD.Tại Úc,chínhphủkhôngquảnlývấnđềvềPTXDnhưngcácvấnđề môi trường do chính quyền các bang và vùng lãnh thổ chịu trách nhiệm Trong năm 2006–2007, Úc có 43,78 triệu tấn chất thải được hình thành, 38% trong số đó là từ PTXD.Mỹhìnhthànhkhoảng325triệutấnvàNhậtBảnkhoảng77triệutấnPTXDmỗi

năm[46].ỞTrungQuốc,lượngPTXDphátsinhngàycàngtăng,đặcbiệtlàởcácthành phố lớn và chiếm khoảng 30% CTR đô thị trên toàn thế giới và 40% trong số đólà

PTXD Hoạt động xây dựng mới tạo ra khoảng 100 triệu tấn trong khi việc phá dỡ tạo ra200triệutấnPTXDhàngnăm[48].ỞHồngKông,tổnglượngPTXDlàkhoảng1,53 triệu tấn (2015), chiếm 28% tổng CTR [58] Tuy nhiên, tỷ lệ tái chế PTXD thực tế ở Hồng Kông rất thấp do được bán sang Trung Quốc dưới dạng chất thải có khả năng tái tạo Trung Quốc và Ấn Độ hiện đang sản xuất và sử dụng hơn 50% lượng bê tông của thếgiới.

Vídụ,NhậtBảnlàquốcgiađiđầutrongviệctáichếPTXDvàđạtmứctáichếtrên98% [145] Một trong những yếu tố chính quyết định khả năng ứng dụng của CLTC là sử dụng thuế để áp lên CLTN, ngoài ra còn có các chính sách như thu phí chôn lấp [58] Các quốc gia có thuế suất đối với CLTN tương đối cao (Anh) có tỷ lệ tái chế cao hơn các quốc gia khác Bảng 1.3 thể hiện tỷ lệ phát thải và tái chế PTXD ở một số quốc gia trên thếgiới.

Bảng 1.3: Tỷ lệ tái chế PTXD ở một số quốc gia[143]

Theo Báo cáo môi trường quốc gia 2011 về Quản lý CTR của Bộ Tài Nguyên Môi Trường, tổng lượng CTR đô thị trung bình là 60 nghìn tấn/ngày, trong đó PTXD chiếm từ10%-12%[1].ViệcquảnlýPTXDởquymôlớnlàvấnđềnangiảichocáccơquan quản lý, cơ quan hoạch định chính sách Hà Nội có 05 bãi đang hoạt động (Vân Nội, Nguyên Khê, Dương Liễu, Vân Côn và Xuân Sơn) Bãi chôn lấp Xuân Sơn ở huyện Đông Anh là bãi lớn nhất với tổng diện tích 9,5 ha Theo Bản đồ Quy hoạch tổng thể các bãi chôn lấp PTXD ở thành phố Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn 2050 sẽ có 24 bãi chônlấp/bãiđổPTXDvà3bãichônlấpbùnthảithấmnước.ỞHảiPhòng,bãichônlấp lớn nhất và duy nhất hoạt động là ở quận Hải An với diện tích 29,6 ha, trong đó có một phần dành cho PTXD Đa số các tỉnh thành trên cả nước đều đang thiếu các bãi tậpkết, chung chuyển và xử lý PTXD Việc tái chế PTXD được nhấn mạnh trong chiến lược quốc gia về quản lý CTR đến năm 2025 và tầm nhìn đến năm 2050 Theo đó, 50% - 60% lượng CTR thu gom sẽ được tái chế, với mục tiêu thu gom 90% Ở Việt Nam, số liệubáocáotrongQuyhoạchtổngthểcủaHàNộivềquảnlýCTRchothấythànhphần

PTXDgồmcóđất,cát,đádăm(36%),khốixây(31%),bêtông(23%),vàloạikhácnhư kim loại, nhựa(10%).

Trong những năm gần đây, vấn đề quản lý CTR xây dựng đã nhận được nhiều sự quan tâm của chính quyền các địa phương cũng như các cơ quan chức năng nhằm thúc đẩy quá trình đánh giá, quản lý và tái chế PTXD Trong một nghiên cứu nhằm định lượngtỷlệphátthảiPTXDtạiHàNội,nhómtácgiả[72]đãápdụngphươngphápphân tích hình ảnh để tìm ra thành phần PTXD tại các khu vực tập kết PTXD Các tác giả đã đưa ra tỷ lệ phát thải trên một mét vuông sàn xây dựng của công trình xây dựng, công trìnhphádỡ(quymônhỏvàquymôlớn),vàcáccôngtrìnhcôngcộng.Mộtnghiêncứu

độc lập của nhóm tác giả [111] năm 2019 đã đưa ra một ước tính tương tự về tỷ lệ phát thải trên một đơn vị diện tích sàn từ công trình phá dỡ ở Hà Nội với một cách tiếp cận khác.TiếnhànhphỏngvấnchuyênsâuvớicácnhàthầuxâydựngvàphádỡtạiHàNội,

HảiPhòng,QuảngNinh,ĐàNẵngvàThànhphốHồChíMinhđểđánhgiáquymôhoạt động, nhận thức về quy định pháp luật hiện hành về quản lý PTXD, thái độ của họ đối với việc tái chế PTXD Nhóm tác giả Lockrey [94] đã sử dụng thông tin được thu thập từcáccuộcphỏngvấnđểpháttriểnmôhìnhLCAvàmôphỏngluồngPTXDtạiHàNội, tiềm năng áp dụng các sản phẩm tái chế từ PTXD cho bêtông phát thải PTXD trên cả nước, các bên liên quan và thực trạng quản lýPTXD, các quy định pháp lý về PTXD, cùng với các khuyến nghị để quản lý PTXD hợp lý tại ViệtNam.

Cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng

1.2.2.1 Công nghệ táichế

nghiền,sàngtrởthànhcốtliệuphụcvụchocácmụcđíchkhácnhau.Nhiềumôhìnhdây chuyền tái chế được đề xuất tại các quốc gia [54] [63] Công nghệ tái chế PTXD có nhiều mức độ khácnhau:

- Mức độ thứ 1: bao gồm máy nghiền di động gắn liền các bộ phận nghiền, sàng

và phân loại, không có bộ phận để loại bỏ tạp chất.

- Mức độ thứ 2: bao gồm thiết bị của dây chuyền công nghệ mức độ 1 nhưng có

thêmbộphậnphântáchkimloạibằngtừtínhvàhệthốngsàngphânloạiranhiềucỡhạt khác nhauhơn.

- Mức độ thứ 3: có thể xử lý được tất cả các loại phế thải với việc bổ sung quy

trìnhloạibỏtạpchất.Cácquytrìnhkhô,quytrìnhướtvàquytrìnhnhiệtphânhủyđược sử dụng để loại bỏ tạpchất.

Trong luận án sử dụng dây chuyền nghiền đáp ứng theo công nghệ tái chế ở mức độ thứ 2 Dây chuyền nghiền được lắp đặt tại xã Kim Chung, huyện Đông Anh, TP Hà Nội.

1.2.2.2 Tính chất của cốt liệu táichế

Tính chất của CLTC từ PTXD phụ thuộc vào nguồn phá dỡ và quy trình phân loại, xử lý tại nguồn Trên thế giới có các tiêu chuẩn phân loại CLTC từ PTXD, ví dụ, tiêu chuẩn Anh BS 8500-2:2006 chia cốt liệu lớn tái chế từ PTXD thành 02 chủng loại như được trình bày tại Bảng 1.4 [71] Tiêu chuẩn Nhật Bản chia CLTC từ PTXD thành 03 chủng loại (Bảng 1.5), và đồng thời đưa ra khuyến cáo về phạm vi sử dụng củal o ạ i

[27] [28] [29] Tại Việt Nam, tiêu chuẩn TCVN 11969 - 2018 quy định một số yêu cầu của cốt liệu lớn tái chế từ PTXD Trong số những sản phẩm nghiền từ PTXD, cốt liệu lớn xuất hiện trong nhiều nghiên cứu hơn và cũng có khả năng ứng dụng rộng rãi hơn Cốt liệu nhỏ mặc dù chiếm hơn 50% tổng khối lượng sau tái chế nhưng không được sử dụng rộng rãi do vữa xi măng làm cho độ hút nước của cốt liệu nhỏ cao hơn nhiều lần so với cát tự nhiên (6 – 9% so với 0,5 – 2%) [130].

Bảng 1.4 Yêu cầu của cốt liệu lớn tái chế từ PTXD theo BS 8500-2:2006