Nghiên cứu sử dụng xỉ thép khu vực Bà Rịa - Vũng Tàu trong xây dựng đường ôtô - Luận án tiến sĩ

BOÄ GIAÙO DUÏC & ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC GIAO THOÂNG VAÄN TAÛI  MAI HOÀNG HAØ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP KHU VỰC BÀ RỊA – VŨNG TÀU TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, năm 2019 BOÄ GIAÙO DUÏC & ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC GIAO THOÂNG VAÄN TAÛI  MAI HOÀNG HAØ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP KHU VỰC BÀ RỊA – VŨNG TÀU TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ Ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Mã số : 9.05 Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng đường ôtô và đường thành phố LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. Lã Văn Chăm Hà Nội, năm 2019 I MỤC LỤC TRANG LỜI CẢM ƠN. XI MỞ ĐẦU. 4 TỔNG QUAN VỀ XỈ THÉP VÀ SỬ DỤNG XỈ THÉP TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ.

4 Khái niệm về xỉ thép. 4 Quá trình hình thành xỉ thép. 5 Hiện trạng công nghệ ngành thép tại Việt Nam. 5 Quá trình hình thành xỉ thép từ lò điện hồ quang.

5 Công nghệ xử lý xỉ thép. 7 Các kết qủa nghiên cứu về xỉ thép ở nước ngoài. 9 Tính chất hóa học. 14 Các nghiên cứu sử dụng xỉ thép làm kết cấu móng đường ô tô ở nước ngoài 17 Các kết qủa nghiên cứu về xỉ thép ở trong nước.

23 Những vấn đề tồn tại luận án cần giải quyết. 34 mục tiêu và nội dung của đề tài nghiên cứu. 34 Phương pháp nghiên cứu. 36 Kết luận chương 1.

38 NGHIÊN CỨU CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ, HÓA CỦA XỈ THÉP SAU KHI TÁI CHẾ. 38 Phân tích, đánh giá thực trạng về xỉ thép tại các nhà máy sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu. 38 Về tình hình sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu. 38 Các khó khăn trong việc xử lý chất thải rắn tạo ra từ các nhà máy sản xuất thép ở khu vực Bà Rịa Vũng Tàu.

41 II Những vấn đề tồn tại từ việc ứng xử, sử dụng xỉ thép. 42 Nghiên cứu về các đặc tính của xỉ thép tại các nhà máy sản xuất thép ở khu vực bà rịa vũng tàu. 44 Trình tự phân tích thống kê xử lý số liệu quy hoạch thực nghiệm. 44 Các chỉ tiêu của xỉ thép được nghiên cứu.

46 Kết quả thí nghiệm. 47 Phân tích, đánh giá, nhận xét các kết quả thí nghiệm. 50 Phân tích thống kê kết quả thí nghiệm. 50 Nhận xét kết quả thiết kế thí nghiệm.

58 So sánh, đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép với cấp phối đá dăm làm móng đường. 59 Nhận xét, đánh giá thành phần hóa học của xỉ thép. 61 Nhận xét, đánh giá về ảnh hưởng đến môi trường của xỉ thép. 61 Kết luận chương 2.

63 NGHIÊN CỨU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT XỈ THÉP GIA CỐ XI MĂNG LÀM MÓNG ĐƯỜNG Ô TÔ. 63 Nghiên cứu cơ sở khoa học sử dụng vật liệu xây dựng mặt đường. 63 Khái niệm chung về gia cố vật liệu. 63 Sự hình thành cường độ của các lớp vật liệu gia cố xi măng.

64 Cơ sở lý thuyết và tính toán thành phần phối hợp giữa các loại vật liệu. 65 Vật liệu dùng trong các giải pháp gia cố. 67 Phương pháp tính toán lựa chọn tỷ lệ phối trộn để cải thiện đường cấp phối hạt của xỉ thép:. 68 Lựa chọn tỷ lệ phối hợp giữa xỉ thép và cát mịn.

68 Lựa chọn tỷ lệ phối hợp giữa xỉ thép và đá mi:. 70 III Thực nghiệm trong phòng các giải pháp xỉ thép gia cố xi măng, xỉ thép phối trộn cát mịn hoặc đá mi gia cố xi măng:. 71 Phương pháp tạo mẫu thí nghiệm. 71 Các thí nghiệm thực hiện trong phòng.

72 Phân tích kết quả thí nghiệm xỉ thép gia cố xi măng. 73 Phân tích kết quả thí nghiệm xỉ thép/cát mịn (tỷ lệ 80/20)+gia cố xi măng. 82 Phân tích kết quả thí nghiệm xỉ thép/ đá mi (tỷ lệ 70/30)+gia cố xi măng. 89 Phân tích, so sánh các giải pháp sử dụng xỉ thép gia cố xi măng.

95 Nhận xét, kết luận chương 3. 100 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG SỬ DỤNG XỈ THÉP LÀM LỚP MÓNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ SỬ DỤNG XỈ THÉP. 100 Nghiên cứu thực nghiệm hiện trường đoạn đường thử nghiệm. 100 Các thông tin chung về đoạn thử nghiệm.

100 Thiết kế đoạn thử nghiệm. 101 Thi công đoạn thử nghiệm. 103 Nội dung thí nghiệm kiểm tra đoạn thử. 104 Kết quả thí nghiệm kiểm tra đoạn thử nghiệm.

105 Xử lý, đánh giá kết quả thí nghiệm kiểm tra đoạn thử nghiệm. 109 Đánh giá nhận xét. 113 Đề xuất các kết cấu mặt đường sử dụng xỉ thép. 113 Nguyên tắc đề xuất kết cấu mặt đường.

114 Phạm vi áp dụng kết cấu mặt đường. 115 Lựa chọn phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường. 115 Thông số về vật liệu:. 116 Đề xuất các kết cấu mặt đường.

122 Tính toán kết cấu mặt đường. 126 Công nghệ thi công, khai thác kết cấu mặt đường sử dụng vật liệu xỉ thép. 129 Nhận xét, kết luận Chương 4. 133 IV DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 So sánh đá núi lửa và xỉ thép [58-63] .2 Sơ đồ công nghệ sản xuất phôi thép .3 Sơ đồ công nghệ luyện thép lò điện hồ quang (EAF) [15] .4 Quy trình tái chế xỉ thép .5 Sản phẩm xỉ thép với nhiều kích thước khác nhau .6 Công nghệ xử lý xỉ thép ở Slovenia .7 Nhà máy tái chế xỉ thép lắp đặt đầu tiên tại Đài Loan [66] .8 Quy trình xử lý xỉ thép tại Nhật Bản .9 Nhà máy xử lý xỉ thép tại Thái Lan .10 Hình ảnh xỉ thép được quét từ kính hiển vi điện tử [67] .11 Các ứng dụng của xỉ thép ở Châu Âu [76] .12 Mặt đường bê tông nhựa trên đường cao tốc Egnatia.13 Độ ổn định động theo nhiệt độ .14 Cường độ chịu nén với các tỷ lệ phối trộn khác nhau [48] .15 Thi công mặt đường bê tông nhựa dùng cốt liệu xỉ thép ở đường cao tốc Chonburi, Thái Lan .16 Dùng xỉ thép làm vật liệu cho lớp móng ở đường Caroni [51] .17 Đường đua Indianapolis Motor Speedway sử dụng bê tông asphalt xỉ thép .18 Một số công trình đường khác sử dụng xỉ thép .19 So sánh cường độ chịu nén của BTN sử dụng xỉ thép và đá dăm làm cốt liệu .20 Sơ đồ khung nghiên cứu của đề tài .1 Lấy mẫu tại nhà máy tái chế xỉ thép của Công ty TNHH Vật Liệu Xanh .2 Phân tích lựa chọn số mẫu cho 1 tổ mẫu .3 Loại bỏ số liệu ngoại lai khối lượng riêng theo tiêu chuẩn Grubbs – ASTM E178 .4 Biểu đồ tổng hợp thống kê Khối lượng riêng xỉ thép .5 Xác định dạng hàm phân bố Khối lượng riêng .6 Biểu đồ xác định giá trị đặc trưng Khối lượng riêng xỉ thép .1 Biểu đồ biểu diễn thành phần hạt phối hợp giữa xỉ thép và cát mịn ở các tỷ lệ khác nhau .2 Biểu đồ biểu diễn thành phần hạt phối hợp giữa xỉ thép và đá mi ở các tỷ lệ khác nhau .3 Mẫu xỉ thép gia cố tập kết để tiến hành bảo dưỡng .4 Thí nghiệm cường độ chịu nén .5 Thí nghiệm cường độ ép chẻ .6 Thí nghiệm mô đun đàn hồi .7 Biểu đồ phân tích điều kiện áp dụng phương pháp thống kê .8 Biểu đồ Pareto các yếu tố ảnh hưởng Rn .9 Ảnh hưởng các yếu tố XM, Tuổi đến Rn .10 Ảnh hưởng tương tác các yếu tố XMxTuổi đến Rn .11 Biểu đồ tổng hợp Rn của xỉ thép gia cố xi măng .12 Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến Rech .13 Biểu đồ tổng hợp Rech của xỉ thép gia cố xi măng .14 Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến E .15 Biểu đồ tổng hợp E của xỉ thép gia cố xi măng.16 Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến Rn .17 Biểu đồ tổng hợp Rn của xỉ thép+cát mịn gia cố xi măng .18: Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến Rech .19 Biểu đồ tổng hợp Rech của xỉ thép+cát mịn gia cố xi măng .20 Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến E .21 Biểu đồ tổng hợp E của xỉ thép+cát mịn gia cố xi măng .22: Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến Rn .23 : Biểu đồ tổng hợp Rn của xỉ thép+đá mi gia cố xi măng .24: Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến Rech .25: Biểu đồ tổng hợp Rech của xỉ thép+đá mi gia cố xi măng .26 Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến E .27: Biểu đồ tổng hợp E của xỉ thép+đá mi gia cố xi măng.28: Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến Rn .29: Biểu đồ tổng hợp Rn của XT, XC, XD gia cố xi măng .30: Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến Rech .31: Biểu đồ tổng hợp Rech của XT, XC, XD gia cố xi măng.32: Biểu đồ ảnh hưởng các yếu tố đến E .33: Biểu đồ tổng hợp E của XT, XC, XD gia cố xi măng .1 Hình ảnh QL 55, đoạn qua trung tâm hành chính tỉnh BRVT .2: Kết cấu mặt đường QL55, trước khi thử nghiệm .3 Mặt đường QL 55 bị hư hỏng trước khi bóc bỏ để thử nghiệm .4: Kết cấu áo đường loại 1 của đoạn thử nghiệm .5: Kết cấu áo đường loại 2 của đoạn thử nghiệm .6: Sơ đồ bố trí các loại kết cấu trên đoạn thử nghiệm .7 Thi công đọan đường thử nghiệm.8 Thí nghiệm kiểm tra đoạn đường thử nghiệm .9: Biểu đồ độ chặt, 95% CI .10: Biểu đồ kết quả độ chặt .11: Phân tích sự phù hợp phân phối chuẩn .12: Mô đun đàn hồi trên mặt nền và các lớp móng .13: Mô đun đàn hồi trên mặt đường BTN 10/2013 .14: Phân tích sự khác biệt 2-Sample t-Test E 10/2013.15: Mô đun đàn hồi trên mặt đường BTN 12/2018 .16: Phân tích sự khác biệt 2-Sample t-Test E 12/2018.17: Biểu đồ xác định hệ số lớp a3 của lớp móng dưới làm bằng vật liệu hạt, theo các tham số cường độ: mô đun đàn hồi ESB và/ hoặc trị số CBR .18: Biểu đồ xác định hệ số lớp a2 của lớp móng trên làm bằng vật liệu gia cố xi măng, theo các tham số cường độ: Mô đun đàn hồi EBS.

120 VII DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1 Thành phần hóa học trung bình của xỉ thép tại Slovenia [44] .2 Thành phần hóa học của xỉ thép Romania (đơn vị: %) [68].3 Thành phần hoá học của các loại xỉ thép khác nhau ở Đức .