BÊ NĨNG PHÍA NAM Chun ngành : 62.58.02.05 2016 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Giao thơng Vận tải Người hường dẫn khoa học: - GS.TS Bùi Xn Cậy - PGS.TS Nguyễn Văn Hùng Phản biện 1: GS.TSKH Nguyễn Thúc Tun Trường Đại học Thủy lợi Phản biện 2: GS.TS Vũ Đình Phụng Trường Đại học Thủy lợi Phản biện 3: GS.TS Phạm Cao Thăng Học viện Kỹ thuật Qn Sự Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại: ……………………………………… vào hồi ngày tháng năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Trường Đại học Giao thơng Vận tải MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: - Bê tơng nhựa (BTN) cốt liệu xỉ thép sử dụng nhiều nước giới Nga, Canada , Mỹ, Bỉ, Nhật cho kết khai thác tốt Xỉ thép quốc gia, nhà máy luyện thép khác có tính chất lý, thành phần hóa học, khống vật khác Do đó, số kết nghiên cứu phân tán, kết nghiên cứu có khác biệt có trái ngược Vì vậy, với nguồn cung cấp xỉ thép cần phải nghiên cứu đặc tính để có sở đánh giá khả sử dụng xỉ thép; - Hiện nay, Việt Nam ứng dụng xỉ thép phía Nam hạn chế, phần lớn xỉ thép đổ đống chơn lấp Ở nước ta có nghiên cứu bước đầu tính chất lý xỉ thép, BTN cốt liệu xỉ thép - Do đó, việc nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN làm mặt đường tơ khu vực phía Nam hướng đắn, có ý nghĩa thiết thực Kết nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN cách hiệu góp phần tạo lượng vật liệu khơng nhỏ để giải việc khan vật liệu xây dựng đường tơ nay, góp phần giảm giá thành xây dựng nâng cao chất lượng thác mặt đường tơ, phù hợp với điều kiện khai thác khu vực phía Nam Đồng thời giải việc xử lý loại phế thải tốn ảnh hưởng đến mơi trường Mục đích nghiên cứu: Thơng qua nghiên cứu kinh nghiệm sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường tơ, kết hợp việc nghiên cứu lý thuyết, phân tích kết thực nghiệm phòng xỉ thép, BTN cốt liệu xỉ thép, nghiên cứu phạm vi sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường tơ Trên sở đó, đánh giá khả sử dụng xỉ thép để thay đá dăm làm cốt liệu sản xuất BTN, ứng dụng xây dựng mặt đường tơ khu vực phía Nam Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tiêu lý, tiêu phục vụ cơng tác thiết kế khai thác BTN cốt liệu xỉ thép, ứng dụng làm mặt đường tơ khu vực phía Nam Nghiên cứu xỉ thép sử dụng làm cốt liệu để sản xuất BTN, nghiên cứu quy trình sản xuất mẫu BTN cốt liệu xỉ thép, nghiên cứu tính chất BTN cốt liệu xỉ thép, nghiên cứu phạm vi sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường tơ khu vực phía Nam Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thống kê; kết hợp nghiên cứu lý thuyết kinh nghiệm nước giới sản xuất, sử dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất BTN; - Phương pháp thực nghiệm, thực nghiệm có dùng phương pháp đối chứng để so sánh với tính chất đá dăm, BTN cốt liệu đá dăm quy định tiêu chuẩn hành Phân tích, luận chứng, đưa đề xuất khả sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường tơ khu vực phía Nam Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Ý nghĩa khoa học đề tài: xác định đánh giá đặc tính xỉ thép, lựa chọn tiêu chuẩn cốt liệu xỉ thép sản xuất BTN Đề xuất quy trình sản xuất mẫu BTN cốt liệu xỉ thép, xác định đánh giá tiêu lý, tiêu phục vụ cơng tác thiết kế khai thác BTN cốt liệu xỉ thép, phạm vi sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép xây dựng mặt đường tơ khu vực phía Nam Ý nghĩa thực tiễn đề tài: kết nghiên cứu góp phần làm phong phú thêm chủng loại vật liệu xây dựng giải nguồn vật liệu làm đường tơ ngày khan hiếm, bảo vệ mơi trường Cấu trúc đề tài: Đề tài “Nghiên cứu khả sử dụng xỉ thép để sản xuất bê tơng nhựa nóng khu vực phía nam Việt Nam” ngồi phần Mở đầu, Kết luận Phụ lục có liên quan có chương CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XỈ THÉP VÀ BÊ TƠNG NHỰA CỐT LIỆU XỈ THÉP 1.1 Tổng quan sản xuất thép xỉ thép Việt Nam Ở Việt nam, phần lớn thép sản xuất cơng nghệ lò điện hồ quang - đúc liên tục (Hình 1.1) Ở nước ta, lượng xỉ thép tạo khoảng 0,5 – 1,0 triệu tấn/năm Trong thời gian tới, tính riêng khu vực phía Nam nhà máy thép vào hoạt động lượng xỉ thép tạo gần triệu nhựa với xỉ > 95% đạt mức độ tốt đến tốt; Độ hút nước xỉ cao đá dăm; Khối lượng riêng xỉ thép cao khoảng 35% so với đá dăm 1.3.2.2 Thành phần hóa học khống vật xỉ thép: - Thành phần hóa học xỉ EAF khác nhau, thành phần hóa học xỉ thép chủ yếu ơxít: CaO, FexOy, SiO2, MgO Al2O3 Trong thành phần hóa học xỉ thép chứa chứa thành phần CaO, MgO trạng thái tự do, ngun nhân thay đổi thể tích xủa xỉ thép - Hai thành phần khống vật mẫu xỉ EAF portlandite Ca(OH)2 mayenite (CA12Al14O33) 1.3.2.3 Hàm lượng kim loại nặng xỉ thép: Các nghiên cứu Đức, Arap Saudi, Nam Phi, Mỹ cho thấy hàm lượng kim loại nặng xỉ thép khơng vượt q ngưỡng cho phép so với quy định chất thải rắn EPA, ngưỡng hàm lượng kim loại nặng tiêu chuẩn nước uống 1.3.2.4 Nghiên cứu ứng dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất BTN xây dựng mặt đường tơ a Tính chất lý BTN cốt liệu xỉ thép - Hàm lượng nhựa tối ưu: hầu hết nghiên cứu cho thấy sử dụng cốt liệu xỉ thép so với cốt liệu đá dăm hàm lượng nhựa cao Khối lượng riêng BTN cốt liệu xỉ thép cao BTN cốt liệu đá dăm khoảng 15 – 20% - Độ ổn định Marshall, độ ổn định lại hỗn hợp BTN cốt liệu xỉ thép hầu hết cao BTN cốt liệu đá dăm Độ dẻo hỗn hợp BTN cốt liệu xỉ thép cao BTN cốt liệu đá dăm Độ rỗng cốt liệu, độ rỗng dư hỗn hợp BTN cốt liệu xỉ thép cao BTN cốt liệu đá dăm b Đánh giá chất lượng khai thác mặt đường BTN cốt liệu xỉ thép Kết nghiên cứu tiêu phục vụ cơng tác thiết kế khai thác đường nước giới cho thấy BTN cốt liệu xỉ thép có chất lượng tương đương tốt BTN cốt liệu đá dăm 1.4 Các vấn đề tồn việc nghiên cứu ứng dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất BTN - Xỉ thép có nguồn gốc khác có đặc tính khác Do đó, số kết nghiên cứu phân tán, có khác biệt có trái ngược nhau; Xỉ thép chứa CaO, MgO trạng thái tự do, ngun nhân tiềm ẩn gây thay đổi lớn thể tích; - Quy trình cơng nghệ để sản xuất BTN sử dụng cốt liệu xỉ thép chưa nghiên cứu cách đầy đủ; Chưa có nghiên cứu thực cách đầy đủ tiêu phục vụ cơng tác thiết kế khai thác BTN cốt liệu xỉ thép; - Hàm lượng nhựa tối ưu, khối lượng riêng xỉ thép BTN cốt liệu xỉ thép cần phải nghiên cứu thêm để có sở khoa học từ so sánh kinh tế - kỹ thuật việc sử dụng cốt liệu xỉ thép thay cốt liệu đá dăm; - Ở Việt Nam, có nghiên cứu bước đầu tính chất lý xỉ thép, BTN cốt liệu xỉ thép CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP Ở KHU VỰC PHÍA NAM LÀM CỐT LIỆU SẢN XUẤT BÊ TƠNG NHỰA NĨNG 2.1 Nghiên cứu sản xuất cốt liệu xỉ thép cho BTN khu vực phía Nam: 2.1.1 Nghiên cứu lựa chọn tiêu chuẩn phân loại kích cỡ cốt liệu xỉ thép sử dụng để sản xuất BTN: Lựa chọn tiêu chuẩn phân loại kích cỡ cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTNC 12,5 BTNC 19 theo phân loại tiêu chuẩn cốt liệu Mỹ (phân loại kích cỡ cốt liệu mịn ASTM D1073 – 11, cốt liệu thơ theo quy định ASTM D 448-08) - BTNC 12,5 BTNC 19 sử dụng loại cốt liệu tiêu chuẩn Kết phối trộn cho thấy: với BTNC 12,5 (23% D7, 13% D78, 22% D89, 34% C2); với BTNC 19 (32% D6, 13% D78, 20% D89, 28% C2) đường cong cấp phối thiết kế nằm miền cấp phối u cầu tiêu chuẩn TCVN 8819:2011 điều chỉnh tỷ lệ cốt liệu sử dụng để cấp phối thiết kế mong muốn (Hình 2.1) 80 100 8819-BTNC 12.5 8819-BTNC 12.5 TK=BTNC 12.5 60 40 20 12.5 25 50 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 19 37.5 Cỡ sàng (mm) 8819-BTNC 19 Phần trăm lọt sàng (%) Phần trăm lọt sàng (%) 100 80 8819-BTNC 19 TK=BTNC 19 60 40 20 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 Cỡ sàng (mm) 19 37.5 9.5 12.5 25 50 Hình 2.1 Thiết kế phối trộn cốt liệu tiêu chuẩn cho BTNC 12,5 BTNC 19 2.1.2 Cơng nghệ sản xuất đá dăm khu vực phía Nam: có dạng, dạng thứ (một máy nghiền má máy nghiền cơn), dạng thứ hai (hai máy nghiền má bố trí liền máy nghiền cơn), dạng thứ (hai máy nghiền má bố trí cách hệ thống sàng máy nghiền cơn), dạng thứ (một máy nghiền má hai máy nghiền cơn) 2.1.3 Dây chuyền cơng nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép Việt Nam giới: 2.1.3.1 Cơng nghệ sản xuất xỉ thép Việt Nam: Cơng nghệ sản xuất xỉ thép Cơng ty Vật Liệu, bao gồm máy nghiền hàm nhai với suất khác phối hợp để nghiền xỉ thép 2.1.3.2 Dây chuyền cơng nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép giới: có dạng sau: Dạng 1: nghiền má - nghiền sơ cấp nghiền búa - nghiền thứ cấp; Dạng 2: nghiền má - nghiền sơ cấp nghiền - nghiền thứ cấp; Dạng 3: nghiền má - nghiền sơ cấp, nghiền búa máy nghiền - nghiền thứ cấp 2.1.3.3 Đánh giá dây chuyền cơng nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép Việt Nam giới: Dây chuyền cơng nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép nước giới thiết kế hồn thiện, sản phẩm dây chuyền sản xuất với đầy đủ loại kích cỡ xỉ thép để làm cốt liệu cho BTN Dây chuyền cơng nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép khu vực phía Nam chưa hồn chỉnh Vì vậy, sản phẩm nhà máy sản xuất chưa đáp ứng đầy đủ u cầu làm cốt liệu sản xuất BTN 2.1.4 Đề xuất dây chuyền cơng nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN khu vực phía Nam, (Hình 2.2): Hình 2.2 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN 2.2 Nghiên cứu tính chất cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN: 2.2.1 Nghiên cứu tính chất lý xỉ thép: Tiến hành thí nghiệm 10 tiêu lý đá dăm xỉ thép, thí nghiệm 30 tổ mẫu với tổng cộng có 900 mẫu thí nghiệm Sau loại bỏ sai số thơ tiêu chuẩn Tuten – Mua phân tích thống kê phần mềm Minitab, kết thí nghiệm tiêu lý đá dăm xỉ thép tổng hợp (Bảng 2.1): Bảng 2.1 Bảng tổng hợp đánh giá tiêu lý xỉ thép Đơn vị Tên nghiên cứu/ nước Giới hạn cho cốt liệu BTN C.ty Vật Kết thí nghiệm N.P (trung bình) (TCVN Liệu Sơn 8819:2011) Xanh Xỉ thép Đá dăm Khối lượng riêng g/cm3 3,51 3,6 Khối lượng thể tích rời g/cm3 1,65 1,842 Độ hút nước % 1,68 0,96 Độ mài mòn LA % 20,3 Chỉ tiêu Nén dập xi lanh (Khơ) % Dính bám với nhựa Mức độ/ % Hàm lượng hạt dẹt % Hàm lượng tạp chất hữu % 3,5 2,85 2,24 1,12 ≤28 (Lớp mặt trên) 29,58 ≤35 (Lớp mặt dưới) ≤40 (Lớp móng) 8,1-8,5 13,21 8,83 ≤14 (Lớp móng) Cấp - Cấp Cấp ≥ Cấp ≤15 (Lớp mặt) 4,5 12,31 ≤20 (Lớp móng) 0,54 0,56 ≤2 17,3119,53 22,64 Kết thí nghiệm, cho thấy: - Hàm lượng hạt thoi dẹt xỉ thép thấp (xỉ thép 4,5%, đá 12,31%, xỉ thép nghiên cứu giới từ 1,4-10,3%); Độ mài mòn Los Angerles (LA) đá cao xỉ thép (đá 29,58%, xỉ thép 22,64 %, xỉ thép nghiên cứu giới từ 13-25%); Độ nén dập xi lanh xỉ thép cao đá dăm (xỉ thép 13,21%, đá 8,83%, xỉ thép nghiên cứu giới từ 12,1-23%); - Độ dính bám với nhựa xỉ thép tốt, mẫu xỉ thép thí nghiệm cho kết đạt cấp (tốt), số mẫu xỉ thép có độ dính bám đạt cấp (rất tốt), tất mẫu đá đạt cấp (tốt); - Độ hút nước xỉ thép cao đá dăm (xỉ thép 2,24%, đá 1,12%), độ hút nước xỉ thép nghiên cứu giới từ 0,2-6,92%; Khối lượng riêng xỉ thép cao đá khoảng 20% (xỉ thép 3,5 g/cm3, đá 2,85 g/cm3) khối lượng riêng xỉ thép nghiên cứu giới từ 2,82-3,91g/cm3 8 2.2.2 Nghiên cứu thành phần hóa học xỉ thép: Thành phần hóa học mẫu xỉ thép khu vực phía Nam, bao gồm: FeO Fe2O3 chiếm: 37 - 37,8%, CaO chiếm 23,98%, SiO2 chiếm 14,49%, Al2O3 chiếm 8,25% So sánh với kết nghiên cứu khác thành phần hóa học xỉ thép chứa o xít tương tự nhau, hàm lượng o xít xỉ thép có khác nhau, xỉ thép sản xuất khu vực phía Nam hàm lượng FeO, Fe2O3 chiếm nhiều nhất, CaO So với đá dăm sử dụng làm cốt liệu sản xuất BTN số mỏ đá khu vực phía Nam, thành phần đá dăm tương tự xỉ thép o xít SiO2 chiếm phần lớn trọng lượng đá dăm Xỉ thép khu vực phía Nam khơng chứa CaO, MgO trạng thái tự 2.2.3 Nghiên cứu thành phần khống vật xỉ thép: Thành phần khống vật mẫu xỉ thép khu vực phía Nam, gồm hai thành phần portlandite Ca(OH)2 mayenite (CA12Al14O33) So sánh với kết nghiên cứu giới cho thấy, thành phần khống vật xỉ thép có khác biệt, xỉ thép có chứa nhiều khống chất khác (Bảng 2.2) Bảng 2.2 Bảng tổng hợp đánh giá thành phần khống vật xỉ thép TT Ng hiê n c ứ u T hà nh phầ n kho ng vậ t Kết phân tích Wustite (FeO), Dicalcium Silicate (2Ca O·Si O ), Mayenite Cơng ty Vật Liệu Xanh (12Ca O.7 Al O ), Bredigite (Ca M g (Si O ) ) Xỉ thép nghiên cứu (xỉ thép miền Nam) Wuestite (FeO), Iron diiron (III) oxide (Fe3O4) Dicalcium aluminium alumosilicate (Ca2Al(AlSiO7) Xỉ thép nghiên cứu (xỉ thép Việt) Wuestite (FeO), Iron diiron (III) oxide (Fe3O4) Dicalcium aluminium alumosilicate (Ca2Al(AlSiO7) 2.2.4 Nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng xỉ thép: Xỉ thép khu vực phía Nam khơng chứa kim loại nặng (KPH – khơng phát hiện) chứa kim loại nặng đáp ứng tất u cầu mơi trường theo QCVN 07:2009/BTNMT Bảng 2.3 Bảng tổng hợp đánh giá hàm lượng kim loại nặng xỉ thép Kết thí nghiệm (mg/l) Giá trị quy Ngun Xỉ thép C.ty Vật Liệu Xanh Xỉ thép sử dụng nghiên cứu định (QCVN tố 07:2009 M1 M2 Xỉ Thép Miền Nam Xỉ Thép Việt (mg /l )) As Se Ba Cd 0,003 0,001 0,04 KPH 0,001 0,001 0,02 KPH KPH KPH 2,98 - KPH KPH 2,22 - 100 0,5 Kết thí nghiệm (mg/l) Giá trị quy Ngun Xỉ thép C.ty Vật Liệu Xanh Xỉ thép sử dụng nghiên cứu định (QCVN tố 07:2009 M1 M2 Xỉ Thép Miền Nam Xỉ Thép Việt (mg /l )) Cr (Cr6+) Pb Ni Zn V Tl Be Sb Mo Ag Hg Co 0,07 KPH KPH 0,02 KPH KPH KPH 0,001 KPH KPH KPH 25 0,07 KPH KPH 0,06 KPH KPH KPH 0,001 KPH KPH KPH 23 KPH 3,25 KPH KPH KPH 21,7 KPH KPH 15 70 250 25 0,1 350 0,2 80 Ghi chú: KPH – Khơng phát 2.3 Kết luận Chương 2: - Kiến nghị sử dụng tiêu chuẩn phân loại kích cỡ cốt liệu theo quy định ASTM D 448-08 (cốt liệu thơ) ASTM D1073-11 (cốt liệu mịn) để lựa chọn tiêu chuẩn cho cốt liệu xỉ thép sản xuất BTN; - Ở khu vực phía Nam, để cốt liệu xỉ thép sản xuất đáp ứng đầy đủ u cầu làm cốt liệu sản xuất BTN phải cải tiến thay đổi quy trình cơng nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép; - Các tính chất lý xỉ thép tương đương cốt liệu đá, số tiêu tốt cốt liệu đá Tính chất lý xỉ thép đáp ứng u cầu cốt liệu sản xuất BTN theo tiêu chuẩn TCVN 8819:2011; Thành phần hóa học xỉ thép bao gồm xít loại vật liệu đá sử dụng làm cốt liệu để sản xuất BTN Tuy nhiên, xỉ thép có nguồn gốc khác hàm lượng o xít có thay đổi lớn, ảnh hưởng nhiều đến tính chất Hàm lượng kim loại nặng xỉ thép khơng vượt ngưỡng cho phép, khơng gây nhiễm mơi trường; - Khối lượng riêng xỉ thép cao đá dăm nên cần phải xét đến tính giá thành vận chuyển; cơng tác sản xuất, rải lu lèn BTN cốt liệu xỉ thép CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TRONG PHỊNG CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG NHỰA NĨNG CỐT LIỆU XỈ THÉP 3.1 Nghiên cứu thực nghiệm tính chất lý BTN cốt liệu xỉ thép: 10 3.1.1 Thiết kế thực nghiệm tính chất lý BTN: Xác định yếu tố thí nghiệm:  Loại BTN: BTN cốt liệu đá dăm BTN cốt liệu xỉ thép;  Cỡ hạt danh định: BTNC 12,5 BTNC 19;  Loại cấp phối: khơng thơ, thơ, thơ nhiều Ngồi ra, để đánh giá so sánh cách đầy đủ tính chất BTN cốt liệu xỉ thép tác giả tiến hành thực nghiệm thêm cấp phối khác cho BTNC 12,5, C19 BTNR 19 (Hình 3.1, 3.2) Miền cấp phối BTNC 12,5 theo TCVN 8819:2011 6 26 51 26 51 0.05 6 6 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Miền cấp phối BTNC 12,5 theo QĐ 858/BGTVT 0.5 10 50 1, 2, 3, 4, 5, 6: Các đường cong cấp phối thiết kế BTNC 12,5 Hình 3.1 Cấp phối thiết kế BTNC 12,5 Miền cấp phối BTNC 19 theo TCVN 8819:2011 12 11 10 0.05 12 11 10 12 11 10 12 11 10 12 11 10 0.5 12 11 10 12 11 10 12 11 10 12 11 10 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 12 10 11 11 12 10 Miền cấp phối BTNC 19 theo QĐ 858/BGTVT 50 7, 8, 9, 10, 11, 12: Các đường cong cấp phối thiết kế BTNC 19 Hình 3.2 Cấp phối thiết kế BTNC 19 Trong nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ thép thay hồn hồn cốt liệu đá dăm, sàng vật liệu xỉ thép theo cỡ hạt u cầu cốt liệu thơ tiến hành phối trộn thành cấp phối thiết kế Tác giả tiến hành thí nghiệm tiêu học, đặc trưng thể tích BTN cốt liệu xỉ thép BTN cốt liệu đá dăm, tổng cộng có 546 mẫu thí nghiệm 11 3.1.2 Nghiên cứu quy trình chế tạo mẫu BTN cốt liệu xỉ thép phòng thí nghi ệm: Tác giả tiến hành nghiên cứu thay đổi độ ổn định, độ dẻo Marshall đặc trưng thể tích mẫu BTN chế tạo phòng thí nghiệm thay đổi nhiệt độ chế tạo mẫu thay đổi thời gian trộn mẫu, với nhựa đường 60/70 Kết tổng hợp Hình 3.3 Hình 3.3 Độ ổn định, độ dẻo Marshall thay đổi nhiệt độ thời gian trộn BTNC 12,5 Nhận xét: chế tạo BTN cốt liệu xỉ thép cần tăng nhiệt độ sấy xỉ thép đến 180-1900C, tăng thời gian trộn đến 90 - 120s; 3.1.3 Kết thí nghiệm, đánh giá tính chất lý BTN cốt liệu xỉ thép: Tiến hành thí nghiệm tính chất lý BTN, kết thí nghiệm đánh giá độ chụm theo tiêu chuẩn châu Âu (EN 12697-34), tiêu chuẩn Mỹ (ASTM D6927-15) phân tích thống kê kết thí nghiệm phần mềm Minitab Kết tính tốn cho thấy tổ mẫu thí nghiệm thỏa mãn u cầu độ chụm Như vậy, kết thí nghiệm đủ tin cậy Kết thí nghiệm tổng hợp Bảng 3.1 đến Bảng 3.3 Hình 3.4, 3.5 Bảng 3.1 Chỉ tiêu lý, đặc tính thể tích BTNC 12,5 Hàm lượng Miền cấp nhựa tối phối ưu theo C12,5 hỗn hợp (%) 100% Đá 4,31 dăm_CP4 100% Xỉ 4,40 thép_CP4 100% Xỉ 4,76 thép_CP1 Thể tích nhựa tối ưu theo hỗn hợp (%) Lượng Hàm Thể Khối Độ ổn Thương Độ Độ nhựa lượng tích lượng định Độ dẻo số rỗng rỗng hấp nhựa nhựa thể Marshall (mm) Marshall dư cốt liệu phụ có hiệucó hiệu tích (kN) (kN/mm) (%) (%) (%) (%) (%) (g/cm3) Độ Độ ổn rỗng định lấp lại đầy (%) (%) 10,13 0,46 3,87 9,24 2,42 8,69 3,73 2,33 6,61 15,63 57,74 81,70 11,62 1,01 3,43 9,04 2,72 9,76 4,11 2,37 7,81 16,87 53,70 85,55 13,19 1,17 3,65 10,09 2,86 17,67 3,10 5,70 5,44 15,56 65,07 85,80 14 hai loại BTN cốt liệu xỉ thép đá dăm tương đương nhau;  Việc lựa chọn cấp phối cốt liệu: giới hạn nghiên cứu, cho thấy cấp phối thơ đạt u cầu đặc tính thể tích tính chất học tốt nhất, với BTNC 12,5 BTNC 19 cấp phối nằm phạm vi từ cận đến cận miền cấp phối TCVN 8819:2011 có tiêu thỏa mãn đầy đủ quy định - Khối lượng thể tích: BTN cốt liệu xỉ thép có khối lượng thể tích cao so với BTN cốt liệu đá dăm khoảng 13%; - Tỷ lệ bột khống/hàm lượng nhựa có hiệu (D/B): có vai trò quan trọng cho BTN chống lại tác động mỏi, hằn lún vệt bánh xe Vì vậy, cần phải có quy định tỷ lệ D/B thiết kế hỗn hợp BTN, BTN cốt liệu xỉ thép kiến nghị tỷ lệ D/B từ 0,8 đến 1,6 3.2 Nghiên cứu cấu trúc BTN đá dăm BTN cốt liệu xỉ thép: Cấu trúc bề mặt thành phần hóa học đá dăm xỉ thép có khác biệt Do đó, với loại cốt liệu sử dụng BTN đá dăm xỉ thép loại hấp phụ lý học hấp phụ hóa học xảy ra, với cốt liệu xỉ thép hấp phụ xảy mạnh hơn, đặc biệt hấp phụ hóa học Do đó, liên kết cốt liệu xỉ thép bi tum bền vững so với liên kết cốt liệu đá dăm bi tum Kết chụp kính hiển vi phân cực với độ phóng đại 100 lần (Hình 3.6) bề mặt mẫu BTN cho thấy liên kết cốt liệu nhựa đường tốt Hình 3.6 Mẫu BTNC 12,5 cốt liệu đá dăm cốt liệu xỉ thép chụp kính hiển vi điện tử x100 Như vậy, cấu trúc BTN dùng cốt liệu xỉ thép đá dăm có khác biệt: cốt liệu xỉ thép góc cạnh, sần sùi, lỗ rỗng bề mặt nhiều làm tăng 15 cường độ BTN lực ma sát cốt liệu cao, lực dính tương hỗ móc vướng vào hạt lực dính phân tử lực dính bám tác dụng tương hỗ nhựa với cốt liệu lực dính bên thân nhựa tốt 3.3 Nghiên cứu thực nghiệm tiêu phục vụ cơng tác thiết kế khai thác BTN cốt liệu xỉ thép: Tác giả tiến hành thí nghiệm tiêu phục vụ cơng tác thiết kế khai thác quan trọng BTN cốt liệu xỉ thép đá dăm với 224 mẫu thí nghiệm 3.3.1 Thí nghiệm vệt hằn bánh xe (WTT-Wheel Tracking Test): Bảng 3.4 Kết thí nghiệm lún vệt bánh xe BTNC 12,5: Miền cấp phối C12,5 Hàm lượng nhựa Số lượt (1 chu kỳ = lượt) Độ lún (mm) M1_100% Xỉ M2.1_100% Xỉ M3_100% Xỉ M4_100% Xỉ M2.2_100% thép_CP1 thép_CP2 thép_CP5 thép_CP6 Đá dăm_CP2 4,76% 4,94% 4,67% 5,03% 4,76% 15000 15000 15000 15000 15000 6,05 10,30 9,00 9,25 10,70 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000110001200013000140001500016000 2.2 2.1 2.2 2.1 12.2 2.1 2.2 2.2 2.12.1 1 2.1 2.2 2.2 -4 Số lần tác dụng tải trọng (lần) -2 32.1 2.2 -6 2.2 2.1 2.2 42.1 2.22.12.1 2.2 -8 3 2.1 2.2 2.1 2.2 -10 -12 Độ lún (mm) 100% xỉ thép_CP1 2.1 100% xỉ thép_CP2 2.2 100% đá dăm_CP2 1 2.1 2.2 2.1 2.2 100% xỉ thép_CP5 100% xỉ thép_CP6 Hình 3.7 Biểu đồ lún vệt bánh xe BTNC 12,5 Bảng 3.5 Kết thí nghiệm lún vệt bánh xe BTNC 19: M7_70% đá M8_100% đá Miền cấp phối M5_100% xỉ M6_100% đá M9_100% xỉ QL1_TL + 30% xỉ QL1_ĐBKH_ C19 thép_CP11 QL1_TL_CP11 thép_CP12 thép_CP11 CP12 Hàm lượng nhựa 4,58% 4,40% 4,40% 4,40% 4,76% Số lượt (1 chu kỳ = lượt) 15.000 15.000 15.000 15.000 15.000 Độ lún (mm) 9,65 13,30 12,50 10,23 8,71 16 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000110001200013000140001500016000 87659 58 -2 8 9 -4 Số lần tác dụng tải trọng (lần) 957 -6 8 695 956 -8 956 95 -10 8 95 95 7 9 7 -12 -14 100% xỉ thép_CP11 Độ lún 100% đá QL1_TL_CP11 (mm) 70% đá QL1_TL+30% xỉ thép_CP11 9 7 100% đá QL1_ĐBKH_CP12 100% xỉ thép_CP12 Hình 3.8 Biểu đồ lún vệt bánh xe BTNC 19 Nhận xét: BTN cốt liệu xỉ thép có độ kháng lún vệt bánh xe tốt, so với cốt liệu đá dăm với cấp phối, BTN cốt liệu xỉ thép có độ kháng lún tốt 3.3.2 Thí nghiệm xác định độ nhám lớp mặt BTN lắc Anh: Bảng 3.6 Kết thí nghiệm độ nhám BTNC 12,5: Miền cấp phối C12,5 100% Xỉ thép_CP1 100% Xỉ thép_CP2 100% Xỉ thép_CP5 100% Xỉ thép_CP6 100% Đá dăm_CP2 Độ nhám_M1 (SRT) 55,6 56 55,7 55,5 51 Độ nhám_M2 (SRT) 54,6 54 56,3 55,7 51,36 Bảng 3.7 Kết thí nghiệm độ nhám BTNC 19: Miền cấp phối C19 100 % Xỉ thép_CP11 100% Đá dăm_CP11 70% Đá + 30 Xỉ_CP11 Độ nhám_M1 (SRT) Độ nhám_M2 (SRT) 64,1 63,4 57,7 57,4 60,1 58,5 Nhận xét: BTN cốt liệu xỉ thép có độ nhám tốt so với BTN cốt liệu đá dăm 3.3.3 Thí nghiệm độ hao mòn bề mặt: Bảng 3.8 Kết thí nghiệm độ mài mòn bề mặt STT Ký hiệu mẫu Độ mài mòn lớp mặt (g/cm2) M1_100% đá dăm_CP2 0,126 M2_100% xỉ thép_CP2 0,053 Nhận xét: Độ mài mòn bề mặt BTN cốt liệu xỉ thép nhỏ so với BTN cốt liệu đá dăm 3.3.4 Thí nghiệm xác định cường độ ép chẻ (cường độ kéo gián tiếp): 17 Bảng 3.9 Kết thí nghiệm cường độ chịu kéo ép chẻ BTNC 12,5 C19 Miền cấp phối 100% Xỉ 100% Đá 100% Xỉ 100% Đá 100% Xỉ C12,5 thép_CP1 dăm_CP1 thép_CP2 dăm_CP2 thép_CP3 Cường độ kéo 2,13 1,83 2,56 2,25 2,94 ép chẻ Rkc (N/mm2) 100% xỉ 100% đá 100% xỉ 100% đá 100% xỉ Miền cấp phối C19 thép_CP10 dăm_CP10 thép_CP11 dăm_CP11 thép_CP12 Cường độ kéo 1,40 1,28 1,96 1,76 2,47 ép chẻ Rkc (N/mm2) 100% Đá dăm_CP3 2,39 100% đá dăm_CP12 2,40 Nhận xét: với tất cấp phối thiết kế, BTN cốt liệu xỉ thép có cường độ chịu kéo ép chẻ cao so với BTN cốt liệu đá dăm từ 3-23%; 3.3.5 Thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi sử dụng tải trọng tĩnh: Bảng 3.10 Kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi tĩnh nhiệt độ 300C Loại BTN Mơ đun đàn hồi tĩnh (Mpa) BTNC 12,5 CP2 Cốt liệu xỉ thép Cốt liệu đá dăm 420 BTNC 19 CP11 Cốt liệu xỉ thép Cốt liệu đá dăm 346 405 281 Nhận xét: với cấp phối cốt liệu, điều kiện thí nghiệm BTN cốt liệu xỉ thép có mơ đun đàn hồi tĩnh cao BTN cốt liệu đá dăm trung bình 33%; 3.3.6 Thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp xác định mơ đun đàn hồi động: Bảng 3.11 Kết thí nghiệm mơ đun đàn hồi động nhiệt độ Loại bê tơng nhựa BTNC 12,5 CP2 BTNC 19 CP11 Cốt liệu xỉ thép Cốt liệu đá dăm Cốt liệu xỉ thép Cốt liệu đá dăm Mơ đun đàn hồi động nhiệt độ (Mpa) 200C 300C 6549.10 2429.12 6250.50 2291.17 6187.10 2334.90 5673.50 2054.50 Nhận xét: mơ đun đàn hồi kéo gián tiếp tải trọng lặp loại BTNC 12,5, BTNC 19 cốt liệu xỉ thép cao so với cốt liệu đá dăm khoảng – 15%, nhiệt độ thí nghiệm 200C 300C 3.3.7 Thí nghiệm xác định mơ đun phức động: Bảng 3.12 Kết thí nghiệm mơ đun phức động BTNC 12,5 Mơ đun phức động BTNC 12,5 – CP2 (Mpa) Tần Thời số gian 100C 200C 300C 600C (Hz) (s) Đá dăm Xỉ thép Đá dăm Xỉ thép Đá dăm Xỉ thép Đá dăm Xỉ thép 25 0,04 6.071,94 6.127,87 5.753,61 5.759,54 5.433,37 5.467,20 1.634,72 1.714,43 10 0,1 5.640,16 5.719,43 5.340,45 5.166,74 5.114,98 5.060,52 1.203,76 1.254,99 0,2 5.239,18 5.288,15 5.011,45 4.698,95 4.590,30 4.638,95 1.026,60 1.067,57 1 4.866,80 4.769,51 4.274,96 4.240,68 4.051,47 4.071,96 871,14 903,20 0,5 4.548,60 4.445,18 3.835,55 3.783,93 3.615,26 3.545,81 811,45 835,67 0,1 10 4.056,78 4.058,89 2.944,14 2.988,85 2.545,87 2.445,79 709,47 714,07 18 Bảng 3.13 Kết thí nghiệm mơ đun phức động BTNC 19 Mơ đun phức động BTNC 19 – CP11 (Mpa) Tần Thời số gian 100C 200C 300C 600C (Hz) (s) Đá dăm Xỉ thép Đá dăm Xỉ thép Đá dăm Xỉ thép Đá dăm Xỉ thép 25 0,04 4.967,16 5.589,96 4.652,30 5.000,41 4.238,34 4.927,00 1.078,15 1.527,42 10 0,1 4.415,46 4.875,74 4.041,47 4.637,74 3.701,03 4.641,01 827,80 1.206,05 0,2 3.838,10 4.688,21 3.552,56 4.287,36 3.422,22 4.168,34 728,72 1.051,74 1 3.349,70 4.250,56 2.965,83 3.843,96 2.785,51 3.823,79 662,07 934,32 0,5 2.909,10 3.644,70 2.544,53 3.460,19 2.327,02 3.244,38 626,75 874,97 0,1 10 2.495,65 3.006,45 1.823,87 2.641,41 1.536,88 2.244,34 561,34 774,22 Nhận xét: mơ đun phức động mẫu BTNC 12,5 C19 cốt liệu xỉ thép tương đương cao so với BTN cốt liệu đá dăm 3.3.8 Thí nghiệm xác định độ bền mỏi: Bảng 3.14 Bảng tổng hợp kết thí nghiệm độ bền mỏi BTNC 12,5 Mẫu Nhiệt độ Tần số XT_1 ĐD_1 20 độ 20 độ Hz Hz t () 400 400 So (Mpa) 2.091 2.329 t (kPa) 454 467 Po (N) 369 408  (mm) 0,401 0,399 Nf50 (chu kỳ) 51.500 49.000 Nhận xét: mơ đun độ cứng BTN cốt liệu xỉ thép BTN cốt liệu đá dăm tương đương nhau, kết mang ý nghĩa tham khảo định lượng 3.4 Kết luận chương 3: - Để chế tạo mẫu BTN cốt liệu xỉ thép đồng nhất, nhiệt độ chế tạo mẫu BTN cốt liệu xỉ thép hợp lý nung nóng cốt liệu xỉ thép nhiệt độ 1801900C, thời gian trộn hợp lý từ 90-120 giây; - Thể tích nhựa tối ưu BTN cốt liệu xỉ thép cao cốt liệu đá dăm khoảng 2%, cấu trúc bề mặt hạt xỉ thép nhiều lỗ rỗng; - Với cấp phối thiết kế BTN cốt liệu xỉ thép có tính chất học tương đương số tiêu tốt BTN cốt liệu đá dăm, đặc trưng thể tích tương tự nhau; - BTN cốt liệu xỉ thép có cấu trúc bền vững, liên kết cốt liệu xỉ thép bi tum tốt Do đó, BTN cốt liệu xỉ thép có tính ổn định cao khả chống biến dạng tốt; - Kết nghiên cứu bước đầu tiêu phục vụ cơng tác thiết kế khai thác cho thấy, BTN cốt liệu xỉ thép đáp ứng u cầu để làm lớp mặt kết cấu mặt đường tơ; 19 Khối lượng thể tích BTN cốt liệu xỉ thép cao BTN cốt liệu đá - dăm khoảng 13% CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BÊ TƠNG NHỰA NĨNG CỐT LIỆU XỈ THÉP LÀM MẶT ĐƯỜNG Ơ TƠ Ở KHU VỰC PHÍA NAM 4.1 Phân tích, đánh giá kết cấu mặt đường mềm sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép cốt liệu đá dăm phương pháp học thực nghiệm (MEPDG): 4.1.1 Thiết kế thực nghiệm phân tích kết cấu mặt đường MEPDG: 4.1.1.1 Xác định biến phân tích: biến giá trị thay đổi biến phân tích kết cấu mặt đường - Loại BTN: loại BTN cốt liệu đá dăm BTN cốt liệu xỉ thép; - Điều kiện khí hậu: địa phương Hà Nội Vũng Tàu; - Chiều dày lớp BTN C12.5 (H BTN C12.5): có chiều dày cm; - Chiều dày lớp BTNC 19 (H BTNC 19): có chiều dày cm; - Chiều dày lớp CPĐD GCXM (H CPĐD GCXM): có chiều dày 14 16 cm; 4.1.1.2 Các kết giới hạn tuổi thọ: - Độ phẳng IRI (in/mi); Độ lún BTN (in); Độ lún Kết cấu (in); - Tuổi thọ kết cấu theo độ lún-R (tháng), tuổi thọ kết cấu theo IRI-R (tháng) Sử dụng phương pháp thiết kế thực nghiệm DOE phân tích với biến, biến nhận giá trị Tổng số lần phân tích 32 4.1.2 Mơ hình nghiên cứu: 4.1.2.1 Kết cấu mặt đường phân tích: Hình 4.1 KẾT CẤU KẾT CẤU 5 6 Nền đường Hình 4.1 BTNC12,5 cốt liệu đá dăm BTNC 19 cốt liệu đá dăm BTNC12,5 cốt liệu xỉ thép BTNC 19 cốt liệu xỉ thép Lớp cấp phối đá dăm gia cố 6% xi măng Lớp cấp phối đá dăm loại I Nền đường Kết cấu mặt đường sử dụng phân tích M-E PDG 20 4.1.2.2 Các thơng số sử dụng phân tích: Các thơng số khí hậu, vật liệu tải trọng mức độ 1, mức độ cao với điều kiện khai thác thực tế 4.1.3 Kết phân tích: thể Bảng 4.1 Bảng 4.1 Tổng hợp kết phân tích MEPDG STT Độ H CPĐD Lún Điều kiện H BTNC H BTNC phẳng Loại BTN GCXM BTN khí hậu 12.5 (cm) 19 (cm) IRI (cm) (in) (in/mi) BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Hà Nội Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu Vũng Tàu 6 6 6 6 6 6 6 6 7 8 7 8 7 8 7 8 7 8 7 8 7 8 7 8 14 14 14 14 16 16 16 16 14 14 14 14 16 16 16 16 14 14 14 14 16 16 16 16 14 14 14 14 16 16 16 16 132.3 128 133.8 128.3 132.1 127.9 133.7 128.3 126.6 124.5 127.5 124.5 126.3 124.3 127.4 124.4 127.1 123.6 127.7 123.9 126.9 123.6 127.6 123.8 122.8 120.8 123.1 120.9 122.6 120.7 123 120.8 0.68 0.58 0.72 0.6 0.68 0.58 0.73 0.6 0.54 0.5 0.57 0.51 0.54 0.5 0.57 0.51 0.58 0.51 0.6 0.52 0.58 0.51 0.6 0.52 0.48 0.44 0.49 0.45 0.48 0.44 0.49 0.45 Tuổi thọ Tuổi thọ Lún kết cấu kết cấu Kết theo độ theo cấu lún-R IRI-R (in) (tháng) (tháng) 1.37 12 164 1.26 14 180 1.4 12 160 1.27 14 180 1.36 10 164 1.26 14 180 1.4 11 160 1.26 14 180 1.23 15 180 1.17 16 180 1.25 15 180 1.17 17 180 1.22 15 180 1.17 18 180 1.25 15 180 1.17 17 180 1.25 14 180 1.16 15 180 1.26 14 180 1.17 16 180 1.25 14 180 1.16 17 180 1.26 14 180 1.17 16 180 1.24 17 180 1.09 18 180 1.15 17 180 1.09 17 180 1.14 17 180 1.09 21 180 1.15 20 180 1.09 20 180  Nhận xét: - Kết dự báo tuổi thọ kết cấu, cho thấy hư hỏng lún đến trước hư hỏng 21 IRI Trong yếu tố phân tích loại BTN, điều kiện khí hậu, chiều dày lớp BTN C12.5 yếu tố ảnh hưởng nhiều đến kết phân tích; chiều dày lớp BTNC 19 chiều dày lớp CPĐD GCXM ảnh hưởng đến kết phân tích; - Kết phân tích đánh giá tương đối MEPDG cho thấy, sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm lớp mặt cho khả chống nứt, lún, tuồi thọ lún IRI tốt sử dụng BTN cốt liệu đá dăm 4.2 Đánh giá hiệu kinh tế sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường tơ khu vực phía Nam: 4.2.1 Tính giá thành sản xuất BTN: Tác giả tính giá thành sản xuất BTNC 12,5 với trạm trộn cơng suất 50-60T/h cho trường hợp sau: nhà máy sản xuất BTN: đặt nguồn cung cấp cốt liệu xỉ thép (KCN Mỹ Xn 1, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu); đặt KCN Biên Hòa 1, tỉnh Đồng Nai; đặt quận Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh Bảng 4.2 Tổng hợp so sánh giá thành sản xuất BTNC12,5 Giá thành sản phẩm BTN (đồng/ 100 tấn) Chênh lệch giá (đồng/ 100 Cốt liệu đá dăm Cốt liệu xỉ thép Mỹ Xn – Bà Rịa Vũng Tàu 139.161.426 131.661.697 7.499.729 Biên Hòa – Đồng Nai 139.229.620 133.417.157 5.812.463 Thủ Đức – Tp Hồ Chí Minh 139.642.507 136.118.493 3.524.014 Vị trí đặt Trạm trộn BTN TT 4.2.2 Tính cự ly vận chuyển kinh tế sản phẩm BTN: Bảng 4.3 Giá thành sản phẩm BTNC12,5 tính đến chân cơng trình (Nhà máy sản xuất BTN KCN Mỹ Xn – Bà Rịa Vũng Tàu) TT Loại BTN BTN cốt liệu đá BTN cốt liệu xỉ BTN cốt liệu đá BTN cốt liệu xỉ BTN cốt liệu đá BTN cốt liệu xỉ Tổng cự Giá sản xuất Giá đến chân cơng ly (Km) BTN (đồng/tấn) trình (đồng/tấn) 100 1.391.610 1.457.213,13 100 1.316.620 1.382.223,13 120 1.391.610 1.467.767,83 120 1.316.620 1.392.777,83 150 1.391.610 1.485.745,20 150 1.316.620 1.410.755,20 Giá đến chân cơng trình (đồng/m3) 2.695.844,28 2.695.335,09 2.715.370,48 2.715.916,76 2.748.628,62 2.750.972,64 Bảng 4.4 Giá thành sản phẩm BTNC12,5 tính đến chân cơng trình (Nhà máy sản xuất BTN KCN Biên Hòa – Đồng Nai) TT Loại BTN BTN cốt liệu đá BTN cốt liệu xỉ BTN cốt liệu đá BTN cốt liệu xỉ Tổng cự Giá sản xuất Giá đến chân cơng Giá đến chân cơng ly (Km) BTN (đồng/tấn) trình (đồng/tấn) trình (đồng/m3) 15 1.392.300 1.426.253,98 2.638.569,85 15 1.334.170 1.368.123,98 2.667.841,75 20 1.392.300 1.428.264,75 2.642.289,79 20 1.334.170 1.370.134,75 2.671.762,76 22 Bảng 4.5 Giá thành sản phẩm BTNC12,5 tính đến chân cơng trình (Nhà máy sản xuất BTN Thủ Đức – Tp Hồ Chí Minh) TT Loại BTN BTN cốt liệu đá BTN cốt liệu xỉ BTN cốt liệu đá BTN cốt liệu xỉ Tổng cự Giá sản xuất Giá đến chân cơng Giá đến chân cơng ly (Km) BTN (đồng/tấn) trình (đồng/tấn) trình (đồng/m3) 15 1.396.430 1.430.383,98 2.646.210,35 15 1.361.180 1.395.133,98 2.720.511,25 20 1.396.430 1.432.394,75 2.649.930,29 20 1.361.180 1.397.144,75 2.724.432,26 Nhận xét: Việc sản xuất BTN cốt liệu xỉ thép đạt hiệu kinh tế đặt Nhà máy sản xuất BTN nơi sản xuất cốt liệu xỉ thép (KCN Mỹ Xn 1, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu) Cự ly vận chuyển kinh tế sản phẩm BTN cốt liệu xỉ thép đến chân cơng trình 120 Km (Nhà máy sản xuất BTN KCN Mỹ Xn 1, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu) 4.3 Kết luận Chương 4: - Sử dụng MEPDG phân tích độ lún, nứt, độ ghồ ghề IRI kết cấu mặt đường mềm, đánh giá tuổi thọ kếu cấu mặt đường mềm - Kết phân tích đánh giá tương đối MEPDG cho thấy, sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm lớp mặt cho khả chống nứt, lún, tuồi thọ lún IRI tốt sử dụng BTN cốt liệu đá dăm - BTN cốt liệu xỉ thép sử dụng hợp lý kết cấu mặt đường làm lớp mặt lớp mặt cho kết cấu mặt đường tơ cấp cao - Sử dụng cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN đạt hiệu kinh tế đặt trạm trộn sản xuất BTN nơi cung cấp cốt liệu xỉ thép, cự ly cung cấp kinh tế nhà máy sản xuất BTN cốt liệu xỉ thép ≤ 120Km KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận: Thành phần hóa học, khống vật, tính chất lý xỉ thép khu vực phía Nam đáp ứng u cầu cốt liệu sản xuất BTN theo tiêu chuẩn TCVN 8819:2011; Hàm lượng kim loại nặng xỉ thép khơng vượt ngưỡng cho phép, khơng gây nhiễm mơi trường Tuy nhiên, cần có quy định việc sản xuất cốt liệu xỉ thép sau: - Sử dụng tiêu chuẩn phân loại kích cỡ cốt liệu theo quy định ASTM D 448-08 (cốt liệu thơ) ASTM D1073-11 (cốt liệu mịn) cho cốt liệu xỉ thép để 23 sản xuất BTN; - Để cốt liệu xỉ thép sản xuất đáp ứng đầy đủ quy cách làm cốt liệu sản xuất BTN cần thay đổi cải tiến dây chuyền cơng nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép BTN cốt liệu xỉ thép có tính chất lý tương đương tốt BTN cốt liệu đá dăm, thỏa mãn quy định tiêu chuẩn Tuy nhiên, cần có số quy định, điều chỉnh việc sản xuất sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép, cụ thể: - Nhiệt độ chế tạo mẫu BTN cốt liệu xỉ thép hợp lý nung nóng cốt liệu xỉ thép nhiệt độ cao tăng thời gian trộn hỗn hợp BTN; - Hàm lượng nhựa sử dụng cốt liệu xỉ thép cao so với cốt liệu đá dăm (khoảng 2% theo thể tích hỗn hợp); - Kiến nghị tỷ lệ D/B thiết kế hỗn hợp BTN cốt liệu xỉ thép từ 0,8-1,6; Trong phạm vi nghiên cứu, cho thấy BTN cốt liệu xỉ thép có cấu trúc bền vững, liên kết cốt liệu xỉ thép bi tum tốt, tính ổn định cao khả chống biến dạng tốt; tiêu mặt sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép đáp ứng u cầu BTN làm mặt đường tơ theo tiêu chuẩn hành có số tiêu tốt BTN cốt liệu đá dăm Sử dụng cốt liệu xỉ thép thay hồn tồn cốt liệu thơ thành phần cấp phối cốt liệu BTN Cấp phối thiết kế nằm miền từ cận đến cận TCVN 8819:2011: - BTNC 12,5: cốt liệu xỉ thép từ 40,5 - 52%, cát vàng 38 - 49%, bột khống - 5,5% theo khối lượng; - BTNC 19: cốt liệu xỉ thép từ 51,5 - 64%, cát vàng 27 - 39%, bột khống 4,5 – 5% theo khối lượng - Thể tích nhựa tối ưu theo hỗn hợp: 13,19 – 13,54% với BTNC 12,5; 12,16 – 12,48% với BTNC 19; - Các tiêu lý u cầu lấy theo quy định BTN cốt liệu đá dăm TCVN 8819:2011 QĐ 858/BGTVT; - Mơ đun đàn hồi tĩnh: 390 – 490 Mpa với BTNC 12,5; 370 – 470 Mpa với BTNC 19; 24 - Mơ đun đàn hồi xác định thí nghiệm kéo gián tiếp tải trọng lặp nhiệt độ 200C 300C: nhiệt độ 200C từ 6200 – 6500 Mpa; nhiệt độ 300C từ 2300 – 2400 Mpa; hệ số lớp = 0,38-0,4; - Có thể sử dụng kết thí nghiệm mơ đun phức động để làm thơng số tính tốn ứng suất biến dạng kết cấu áo đường mềm mơ hính lý thuyết Sử dụng MEPDG phân tích độ lún, nứt, độ ghồ ghề IRI kết cấu mặt đường mềm Kết đánh giá tương đối cho thấy, sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm lớp mặt cho khả chống nứt, lún, độ phẳng IRI tốt sử dụng BTN cốt liệu đá dăm BTN cốt liệu xỉ thép sử dụng làm lớp mặt kết cấu mặt đường tơ Để sử dụng cốt liệu xỉ thép sản xuất BTN đạt hiệu kinh tế, cần thiết phải tính tốn giá thành sản xuất, xác định hợp lý vị trí đặt trạm trộn sản xuất BTN với nơi cung cấp cốt liệu xỉ thép tính tốn cự ly vận chuyển kinh tế BTN cốt liệu xỉ thép đến vị trí cơng trình thi cơng B Những tồn tại, hạn chế: - Chưa thể thực nhiều thí nghiệm mỏi số tiêu mặt khai thác khác BTN cốt liệu xỉ thép; - Chưa nghiên cứu tính ổn định BTN cốt liệu xỉ thép với điều kiện bất lợi mơi trường thời gian sử dụng lâu dài; - Luận án nghiên cứu thực nghiệm phòng quan sát đúc rút kinh nghiệm sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép nước ngồi mà chưa có điều kiện sản xuất rải thử hỗn hợp BTN cốt liệu xỉ thép thực tế Việt Nam C Kiến nghị dự kiến hướng nghiên cứu tiếp theo: - Để đánh giá cách đầy đủ khả sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường tơ, cần thí điểm thi cơng BTN cốt liệu xỉ thép mặt đường tơ số tuyến đường cụ thể trước áp dụng thi cơng rộng rãi 25 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Nguyễn Văn Du, Nghiên cứu việc sử dụng xỉ thép sản xuất bê tơng nhựa nóng để làm đường tơ giới khả áp dụng làm mặt đường tơ khu vực phía Nam, chủ nhiệm đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường, Trường ĐH.GTVT, năm 2013 Nguyễn Văn Du, Nghiên cứu đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật sử dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất bê tơng nhựa khu vực phía Nam, chủ nhiệm đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường, Trường ĐH.GTVT, năm 2015 TS Nguyễn Văn Hùng, ThS Nguyễn Văn Du (2011), Giải pháp khắc phục tồn sản xuất sử dụng cấp phối “đá 0x4” khu vực phía Nam nay, Tạp chí Giao thơng Vận tải, Số 6/2011 PGS-TS Nguyễn Văn Hùng, NCS Nguyễn Văn Du (2014), Đánh giá tính chất xỉ thép sử dụng làm cốt liệu để sản xuất bê tơng nhựa khu vực phía Nam, Tạp chí Giao thơng Vận tải, Số 12/2014 PGS-TS Nguyễn Văn Hùng, NCS Nguyễn Văn Du (2015), Đánh giá khả sử dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất bê tơng nhựa Việt Nam, Tạp chí Giao thơng Vận tải, Số 6/2015 GS-TS Bùi Xn Cậy, PGS-TS Nguyễn Văn Hùng, NCS Nguyễn Văn Du (2015), Đánh giá phạm vi sử dụng bê tơng nhựa cốt liệu xỉ thép làm mặt đường tơ Việt Nam, Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải, Số đặc biệt 11/2015 PGS-TS Nguyễn Văn Hùng, TS Nguyễn Quang Phúc, ThS Nguyễn Văn Du (2016), Phân tích tuổi thọ kết cấu mặt đường mềm sử dụng bê tơng nhựa cốt liệu xỉ thép phương pháp học thực nghiệm, Tạp chí Giao thơng Vận tải, Số 3/2016 [...]... của xỉ thép sử dụng làm cốt liệu để sản xuất bê tơng nhựa ở khu vực phía Nam, Tạp chí Giao thơng Vận tải, Số 12/2014 5 PGS-TS Nguyễn Văn Hùng, NCS Nguyễn Văn Du (2015), Đánh giá khả năng sử dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất bê tơng nhựa ở Việt Nam, Tạp chí Giao thơng Vận tải, Số 6/2015 6 GS-TS Bùi Xn Cậy, PGS-TS Nguyễn Văn Hùng, NCS Nguyễn Văn Du (2015), Đánh giá phạm vi sử dụng bê tơng nhựa cốt liệu. .. cốt liệu xỉ thép như sau: - Sử dụng tiêu chuẩn phân loại kích cỡ cốt liệu theo quy định của ASTM D 448-08 (cốt liệu thơ) và ASTM D1073-11 (cốt liệu mịn) cho cốt liệu xỉ thép để 23 sản xuất BTN; - Để cốt liệu xỉ thép được sản xuất đáp ứng đầy đủ quy cách làm cốt liệu sản xuất BTN thì cần thay đổi hoặc cải tiến dây chuyền cơng nghệ sản xuất cốt liệu xỉ thép 2 BTN cốt liệu xỉ thép có các tính chất cơ lý... thác cho thấy, BTN cốt liệu xỉ thép đáp ứng được các u cầu để làm các lớp mặt trong kết cấu mặt đường ơ tơ; 19 Khối lượng thể tích của BTN cốt liệu xỉ thép cao hơn BTN cốt liệu đá - dăm khoảng 13% CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BÊ TƠNG NHỰA NĨNG CỐT LIỆU XỈ THÉP LÀM MẶT ĐƯỜNG Ơ TƠ Ở KHU VỰC PHÍA NAM 4.1 Phân tích, đánh giá kết cấu mặt đường mềm sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép và cốt liệu đá dăm bằng... gian sử dụng lâu dài; - Luận án mới nghiên cứu thực nghiệm trong phòng và quan sát đúc rút kinh nghiệm sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép ở nước ngồi mà chưa có điều kiện sản xuất và rải thử hỗn hợp BTN cốt liệu xỉ thép thực tế ở Việt Nam C Kiến nghị và dự kiến hướng nghiên cứu tiếp theo: - Để đánh giá một cách đầy đủ khả năng sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm mặt đường ơ tơ, cần thí điểm thi cơng BTN cốt liệu. .. sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm các lớp mặt cho khả năng chống nứt, lún, tuồi thọ về lún và IRI tốt hơn sử dụng BTN cốt liệu đá dăm - BTN cốt liệu xỉ thép sử dụng hợp lý trong kết cấu mặt đường là làm lớp mặt trên và lớp mặt dưới cho kết cấu mặt đường ơ tơ cấp cao - Sử dụng cốt liệu xỉ thép để sản xuất BTN đạt hiệu quả kinh tế nhất khi đặt trạm trộn sản xuất BTN tại ngay nơi cung cấp cốt liệu xỉ thép, ... đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN đá dăm BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép BTN xỉ thép 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23... đương và tốt hơn BTN cốt liệu đá dăm, thỏa mãn các quy định của các tiêu chuẩn Tuy nhiên, cần có một số quy định, điều chỉnh trong việc sản xuất và sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép, cụ thể: - Nhiệt độ chế tạo mẫu BTN cốt liệu xỉ thép hợp lý là nung nóng cốt liệu xỉ thép nhiệt ở độ cao hơn và tăng thời gian trộn hỗn hợp BTN; - Hàm lượng nhựa khi sử dụng cốt liệu xỉ thép cao hơn so với cốt liệu đá dăm (khoảng... hính lý thuyết 5 Sử dụng MEPDG có thể phân tích được độ lún, nứt, độ ghồ ghề IRI trong kết cấu mặt đường mềm Kết quả đánh giá tương đối cho thấy, sử dụng BTN cốt liệu xỉ thép làm các lớp mặt cho khả năng chống nứt, lún, độ bằng phẳng IRI tốt hơn sử dụng BTN cốt liệu đá dăm BTN cốt liệu xỉ thép có thể sử dụng làm các lớp mặt trong kết cấu mặt đường ơ tơ 6 Để sử dụng cốt liệu xỉ thép sản xuất BTN đạt hiệu... cốt liệu xỉ thép từ 0,8-1,6; 3 Trong phạm vi nghiên cứu, cho thấy BTN cốt liệu xỉ thép có cấu trúc bền vững, sự liên kết giữa cốt liệu xỉ thép và bi tum tốt, tính ổn định cao và khả năng chống biến dạng tốt; các chỉ tiêu về mặt sử dụng của BTN cốt liệu xỉ thép đáp ứng các u cầu của BTN làm mặt đường ơ tơ theo các tiêu chuẩn hiện hành và có một số chỉ tiêu tốt hơn BTN cốt liệu đá dăm 4 Sử dụng cốt liệu. .. ĐH.GTVT, năm 2013 2 Nguyễn Văn Du, Nghiên cứu đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật khi sử dụng xỉ thép làm cốt liệu sản xuất bê tơng nhựa ở khu vực phía Nam, chủ nhiệm đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường, Trường ĐH.GTVT, năm 2015 3 TS Nguyễn Văn Hùng, ThS Nguyễn Văn Du (2011), Giải pháp khắc phục tồn tại trong sản xuất và sử dụng cấp phối “đá 0x4” ở khu vực phía Nam hiện nay, Tạp chí Giao thơng Vận tải,