Nghiên cứu sử dụng tro xỉ của nhà máy nhiệt điện Na Dương làm mặt đường giao thông nông thôn

 

Đồng Chủ nhiệm đề tài: Trịnh Tuấn Đông - Lương Xuân Trường.

Đơn vị thực hiện: Hội Khoa học kỹ thuật cầu đường tỉnh Lạng Sơn.

Thời gian thực hiện: 2019 -  2020.

Lĩnh vực nghiên cứu: Khoa học Kỹ thuật và công nghệ.

I. Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:

- Xây dựng thuyết minh đề tài: tham khảo tài liệu trong và ngoài nước, dựa trên nhu cầu thực tiễn của tỉnh Lạng Sơn.

- Thu thập tài liệu, phân tích, đánh giá và xây dựng báo cáo tổng quan: Tổng hợp, phân tích chi tiết các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước.

- Nghiên cứu về khả năng sử dụng tro xỉ nhiệt điện Na Dương làm nguyên liệu cho sản xuất bê tông.

- Kết quả ứng dụng thực tế: Quy trình công nghệ, hiệu quả kinh tế được xây dựng trên kết quả nghiên cứu và thử nghiệm đã thực hiện.

- Viết báo cáo tổng kết đề tài, thông qua các hội đồng khoa học chuyên ngành: Tổng hợp phân tích các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm đã thực hiện, chỉnh sửa theo ý kiến của chuyên gia.

* Tính mới, tính sáng tạo:

Trên thực tế hiện nay việc xây dựng cứng hóa mặt đường giao thông nông thôn chủ yếu thực hiện theo cách truyền thống như: xây dựng mặt đường bê tông xi măng, mặt đường láng nhựa với nguồn vật liệu chủ yếu như đá, cát, sỏi khai thác được khai thác từ các mỏ khoáng sản trong tự nhiên, do đó về lâu dài nguồn vật liệu sẽ ngày càng khan hiếm và giá thành ngày một tăng cao, mặt khác việc khai thác nguồn tài nguyên khoáng sản làm vật liệu xây dựng như hiện nay sẽ gây ra những tác động không nhỏ đến môi trường, cảnh quan trong thiên nhiện.

Do đó khi nghiên cứu sử dụng tro xỉ của Nhà máy nhiệt điện Na Dương để cứng hóa được hệ thống đường giao thông nông thôn sẽ sử dụng toàn bộ tro xỉ thải của nhà máy để thay thế các vật liệu truyền thống như: đá, cát, sỏi nên sẽ giảm giá thành đầu tư xây dựng, đồng thời mở ra một giải pháp xử lý và sử dụng tro xỉ nhà máy nhiệt điện Na Dương mà hiện nay đang phải chôn lấp gây ảnh hưởng môi trường thay thế cho nguồn vật liệu tự nhiên là cát và đất đang cần phải hạn chế khai thác, giải quyết được vấn đề về ô nhiễm môi trường, tiết kiệm diện tích đất để làm bãi chứa tro xỉ thải.

II. Kết quả nghiên cứu và đánh giá:

* Công tác nghiên cứu, thí nghiệm về độ cứng mặt đường, độ chặt, khả năng chống mài mòn lớp mặt:

1. Công tác phối trộn, thí nghiệm các mẫu vật liệu trong phòng trước khi mang ra thi công:

a) Công tác thí nghiệm các chỉ tiêu lý hóa của mẫu nước được ngâm từ hỗn hợp vật liệu tro xỉ + xi măng:

- Trong quá trình nghiên cứu, nhóm thực hiện đề tài cũng đã chủ động đúc thử nghiệm mẫu từ vật liệu tro xỉ + xi măng, ngâm trong nước sạch với thời gian ngâm hơn 01 tháng, sau đó mang mẫu nước đi thí nghiệm các chỉ tiêu lý hóa tại Trung tâm kiểm soát bệnh tật tỉnh Lạng Sơn, thu được kết quả cụ thể theo biểu dưới đây:

+ Đợt 1: Ngày 14/5/2019

STT	Tên mẫu	Mã số mẫu	Kết quả kiểm nghiệm
			Hàm lượng        NO3     (50 ml/l)	Hàm lượng        NO2 (3 ml/l)	Hàm lượng       H2S (0,05 ml/l)	Hàm lượng        As (0,01 ml/l)
1	Nước nguồn	04/19/462	5,98	KPH	0,01	KPH
2	Nước ngâm gạch (13/7/2018)	04/19/463	7,04	0,01	0,01	KPH
3	Nước ngâm gạch (12/3/2019)	04/19/464	6,69	0,01	0,01	KPH

+ Đợt 2: Ngày 06/12/2019

STT	Tên chỉ tiêu	Phương pháp thử	Đơn vị	Giới hạn tối đa	Kết quả
1	H2S	Đo mật quang/UV – Vis 1201	ml/l	0,05	0
2	Hàm lượng NO3	Đo mật quang/UV – Vis 1201	ml/l	50	5,75
3	Hàm lượng NO2	TCVN 6178: 1996	ml/l	3	0,01
4	Hàm lượng  As	Theo QĐ 1052/2002/QĐ-BYT	ml/l	0,01	KPH

 

Ghi chú: KPH – Không phát hiện

Nhận xét: Theo đánh giá của Trung tâm kiểm soát bệnh tật tỉnh Lạng Sơn thì kết quả xét nghiệm các mẫu nước có các chỉ tiêu xét nghiệm như trên là Đạt tiêu chuẩn vệ sinh theo QCVN 01: 2009/BYT của Bộ Y tế (Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ăn uống).

a) Công tác phối trộn, thí nghiệm và lựa chọn các mẫu tối ưu để triển khai thi công hiện trường:

- Thực hiện phối trộn giữa xi măng và xỉ, sau đó thí nghiệm và thiết kế thành phần cấp phối tro xỉ + xi măng đối với 04 loại cường độ khác nhau là M75, M100, M75 + cát và M100 +  cát, vật liệu cát tính tận dụng tại địa phương (tỷ lệ 25%).

- Trên cơ sở số mẫu đã được tạo theo từng loại mác bê tông cụ thể nêu trên. Tiến hành thí nghiệm ép mẫu và thí nghiệm độ mài mòn. Lựa chọn thành phần cấp phối vật liệu tối ưu nhất là loại mẫu có mác thiết kế M75 và M100 (đối với cả 2 loại có cát và không có cát) để triển khai thi công thí điểm. Kết quả thí nghiệm trong phòng cụ thể như sau:

 

STT	Mác thiết kế	Thành phần cấp phối				Kết quả thí nghiệm					KL thể tích	Độ mài mòn
		XM PCB40	Tro xỉ	Cát	Nước	cường độ nén Rn (daN/cm2)
		(kg)	(m3)	(m3)	(lít)	R7	R28	R60	R90	R120	(g/cm3)	(g/cm2)
I	Thiết kế thành phần tro xỉ + xi măng
1	75	400	1,25	-	730	60,3	116,8	118,6	120,6	119,4	1,40	0.51
2	100	450	1,25	-	750	70,5	125,3	127,7	126,4	124,7	1,42	0.49
3	125	500	1,25	-	800	72,8	142,6	145,1	146,1	143,2	1,41
4	150	550	1,25	-	850	81,3	151,6	155,1	157,4	156,1	1,43
II	Thiết kế thành phần  tro xỉ + xi măng + cát
5	75	400	1,25	0,15	730	63,1	115,7	118,0	117,3	116,1	1,50
6	75	400	1,25	0,25	730	65,8	120,8	122,6	121,1	120,8	1,51	0.47
7	75	400	1,25	0,40	730	69,8	134,2	138,2	137,5	136,7	1,52
8	100	450	1,25	0,15	750	71,2	125,1	134,6	132,0	130,4	1,53
9	100	450	1,25	0,25	750	75,0	131,2	135,1	138,0	136,2	1,54	0.46
10	100	450	1,25	0,40	750	80,3	147,1	159,4	157,1	155,8	1,55
11	125	500	1,25	0,25	800	90,5	157,3	169,4	167,4	165,8	1,56
12	150	550	1,25	0,25	850	91,4	167,4	179,5	177,5	176,0	1,58

 

- Đánh giá việc lựa chọn loại mẫu có mác thiết kế M75 và M100 (đối với cả 2 loại có cát và không có cát) để triển khai thi công thí điểm:

+ Các loại mẫu có mác thiết kế M75 và M100 cho kết quả thí nghiệm cường độ nén ở tuổi 28 ngày, 60 ngày, 90 ngày và 120 ngày đều đạt trên 110daN/cm² (tối thiểu đạt 115,7 daN/cm²). Trong khi cường độ chịu nén của kết cấu mặt đường theo mục tiêu nghiên cứu của đề tài là 75 daN/cm². Việc tính toán theo hệ số khi chuyển từ trong phòng thí nghiệm ra thực tế hiện trường thì cường độ như vậy là đảm bảo.

+ Đối với những mẫu thiết kế M125 và M150 thì cho kết quả cường độ chịu nén cũng không lớn hơn nhiều so với các mẫu thiết kế M100. Trong khi đối với những mẫu thiết kế M125 và M150 sẽ phải sử dụng nhiều khối lượng xi măng, do đó dễ dẫn đến tình trạng nứt dăm mặt đường và đặc biệt là sẽ làm tăng kinh phí xây dựng khá lớn, không đảm bảo hiệu quả khi đầu tư. Chính vì vậy việc lựa chọn các mẫu thiết kế M75 và M100 để triển khai thí điểm đề tài là đảm bảo phù hợp.

2. Thí nghiệm, đánh giá tuyến đường sau thi công:

- Qua các kết quả thí nghiệm đã tiến hành, đánh giá công trình thi công thí điểm đảm bảo đạt yêu cầu theo nội dung đề tài. Cụ thể cả 04 đoạn với 04 kết cấu đã thi công đều cho kết quả Cường độ chịu nén mặt đường tro xỉ + xi măng lớn hơn 75 daN/cm² đối với cả mẫu chuẩn (15x15x15) và mẫu khoan tại hiện trường hình trụ tròn (kết quả theo bảng dưới chưa tính hệ số hiện trường và hệ số chuyển đổi từ mẫu hình trụ tròn sang mẫu chuẩn 15x15x15); trong khi cường độ chịu nén theo yêu cầu của đề tài là ≥75daN/cm².

- Kết quả công tác thí nghiệm sau thi công như sau:

STT	Mác thiết kế	Thành phần cấp phối				Kết quả thí nghiệm Rn (daN/cm2)					KL Thể tích	Độ mài món	Độ bền uốn
		XM PCB40	Tro xỉ	Cát	Nước	Mẫu chuẩn (15x15x15)		Mẫu khoan hình trụ tròn (chưa nhân hệ số chuyển đổi mẫu)
		(kg)	(m3)	(m3)	(lít)	R28	R60	R28	R60	R90	(g/cm3)	(g/cm2)	(daN/cm2)
1	M75	400	1,25	-	730	95,7	97,6	71,1	74,7	74,1	1,40	0,52	2,5
2	M100	450	1,25	-	750	110,7	115,3	77,2	78.2	76,4	1,42	0,50	2,9
3	M75	400	1,25	0,25	730	100,5	102,6	73,3	75,6	77,5	1,51	0,48	3,7
4	M100	450	1,25	0,25	750	115,4	120,8	83,5	86,8	89,1	1,54	0,45	4,6

 

* . Thiết kế và thi công đường tại hiện trường:

1. Công tác khảo sát, lập hồ sơ thiết kế:

Công tác khảo sát, lập hồ sơ thiết kế đảm bảo tuân thủ yêu câu theo các quy định hiện hành, đủ điều kiện để triển khai thi công công trình thí điểm đề tài.

2. Kết quả thực hiện công tác thi công:

- Thi công hoàn thành 01Km mặt đường tro xỉ + xi măng tại hiện trường vào tháng 10/2019, trên cơ sở hồ sơ thiết kế và thành phần cấp phối được lựa chọn. Đối với 01Km chiều dài mặt đường chia thành 04 đoạn, mỗi đoạn dài 250m để thi công thử nghiệm mặt đường tro xỉ + xi măng với 04 loại cường độ khác nhau, bề rộng mặt đường 3,0m, chiều dày kết cấu mặt đường 16cm.

- Đánh giá bằng trực quan thì đoạn mặt đường BTXM dài 01Km thi công hoàn thành đảm bảo bằng phằng, không bị nứt nẻ hoặc vỡ mép, không trơn trượt. Qua các kết quả thí nghiệm đã tiến hành, đánh giá công trình thi công thí điểm đảm bảo đạt yêu cầu theo nội dung nghiên cứu đề tài.

Nguồn tin: Theo báo cáo Đề tài