Tuyn tp Hi ngh Khoa hc thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
142
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO XỈ ĐÁY LÒ
CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN HẢI DƯƠNG THAY THẾ
HOÀN TOÀN CÁT TỰ NHIÊN ĐỂ CHẾ TẠO VỮA XÂY DỰNG
Nguyễn Việt Đức
Trường Đại hc Thy li, email: ducnv@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Theo báoo gần đây của Cục Kỹ thuật an
toàn Môi trường công nghiệp, Bộ Công
Thương, hiện nay trên cả nước 33 nhà
máy nhiệt điện đốt than đang vận hành.
Lượng tro, xỉ phát thải từ các nhà máy này
hàng năm ước khoảng trên 16 triệu tấn
lượng tiêu thđạt trên 14 triệu tấn/năm, đạt
khoảng hơn 87% lượng phát thải, con số này
đã tăng rất nhiều qua các năm. Ngoài ra, còn
lượng tro, xỉ tồn tại các bãi lưu trữ dồn qua
các năm là khoảng 48,4 triệu tấn [1].
Nhà máy nhiệt điện Hải Dương công
suất 1.200MW gồm 2 tổ máy được Chính
phủ cho phép đầu tư, xây dựng với diện tích
gần 200ha tại Quang Thành
Ninh, thị Kinh Môn từ năm 2010. Trong
đó, bãi chứa tro, xỉ thải diện tích 71,5 ha
sức chứa 6,55 triệu tấn. Sau quá trình dài
xây dựng đến năm 2020, nhà máy đã chính
thức phát điện thương mại. Hàng năm tổng
lượng tro bay, xthải ra từ hoạt động của nhà
máy là trên 6,4 triệu tấn, lượng vận chuyển đi
tiêu thụ trên 5,9 triệu tấn, còn lại tập kết tại
bãi chứa trên 449.000 tấn, trong đó tro bay
chiếm trên 80%, còn lại là tro xỉ đáy lò. Hiện
nay tro bay của nhà máy được sử dụng làm
phụ gia khoáng cho xi măng, thay thế một
phần nguyên liệu sản xuất gạch xây nung
không nung. Trong khi đó, tro xỉ đáy được
sử dụng chủ yếu để làm vật liệu san lấp trong
thi công hạ tầng giao thông tại các khu công
nghiệp trong tỉnh các tỉnh lân cận, nhằm
thay thế cát san lấp có chi phí cao [2].
Theo số liệu công bố mới nhất về giá thị
trường của các loại vật liệu xây dựng của Sở
Xây dựng tỉnh Hải Dương các tỉnh lân cận
như Hải Phòng Hưng Yên, thì việc sử
dụng tro xỉ đáy làm vật liệu san lấp trong
thi công sở hạ tầng giao thông sẽ mang lại
lợi ích về kinh tế do giá thành thấp hơn so
với cát san lấp khoảng 30% [3]. Cũng theo
bảng báo giá thị trường, giá thành của cát xây
dựng thường gấp đôi giá của cát san lấp. Do
vậy, nếu tro xỉ đáy thể thay thế cát xây
dựng trong việc chế tạo bê tông và đặc biệt là
vữa xây dựng sử dụng lượng cát lớn, thì
hiệu quả về kinh tế có thể thấy rõ rệt.
Trong bài báo này, tác giả trình bày nghiên
cứu sử dụng tro xỉ đáy của nhà máy nhiệt
điện Hải Dương thay thế hoàn toàn cát tự
nhiên để chế tạo vữa xây dựng, phục vụ cho
việc xây tường gạch của các công trình xây
dựng dân dụng và công nghiệp.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để đánh giá nhanh tính khả thi của tro xỉ
đáy lò, tác giả chọn vữa xây dựng mác 75
đối tượng để nghiên cứu. Đây là mác vữa được
sử dụng tương đối rộng rãi các công trình
xây dựng hiện nay. Các mác vữa khác sẽ được
thực hiện trong nghiên cứu tiếp theo. Theo
thông 10 của Bộ Xây Dựng về Ban hành
định mức xây dựng [4], thành phần cấp phối
của vữa xây dựng mác 75 sử dụng cát xây
dựng được sử dụng để làm mẫu đối chứng.
Các vật liệu sử dụng trong nghiên cứu bao
gồm: xi măng Long Sơn PCB30, cát vàng
Vĩnh Phú, tro xỉ đáy lò của nhà máy nhiệt điện
Tuyn tp Hi ngh Khoa hc thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
143
Hải Dương, cuối cùng nước được lấy từ
vòi cấp nước sinh hoạt tại Phòng tnghiệm
Vật liệu xây dựng, Trường Đại học Thủy lợi.
Theo thông tin từ nhà máy nhiệt điện Hải
Dương, tro xỉ đáy đã được cấp giấy chứng
nhận không hại cho môi trường để làm vật
liệu san lấp, hình minh họa tro xỉ này được thể
hiện trong Hình 1. Cát vàng tro xỉ đã được
tiến hành phân tích thành phần hạt theo tiêu
chuẩn TCVN 7570:2006 [5], kết quả cả hai
loại vật liệu y đều thỏa mãn yêu cầu về
thành phần hạt hay có thể sử dụng cho chế tạo
tông vữa xây dựng. Các thông số về
khối lượng riêng, khối lượng thể tích xốp
đun độ lớn của t vàng tro xỉ được
trình bày trong Bảng 1. thể thấy rằng, tro
xỉ khối lượng riêng khối lượng thể tích
thấp hơn so với cát vàng, tuy nhiên mô-đun độ
lớn thì cao hơn, hạt thô ráp nhiều góc cạnh
không giống như các hạt cát vàng tự nhiên
tròn, trơn, bề mặt nhẵn.
Bảng 1. Một số thông số cơ bản
của cát vàng và tro xỉ
Khối
lượng
riêng,
ρa
Khối lượng
thể tích
khô, ρo
k
Mô-đun
độ lớn,
Mđl
Hình
dạng hạt
g/cm3 g/cm
3 -
Cát
vàng 2,56 1,39 2,32 Tròn,
trơn, nhẵn
Tro
xỉ 2,41 1,28 2,52
Thô ráp,
nhiều góc
cạnh
Hình 1. Tro x s dng trong nghiên cu
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Thành phần cấp phối của vữa xây dựng
Xuất phát từ định mức vật liệu quy định
trong thông 10 của Bộ Xây Dựng đối với
vữa xi măng cát vàng mác 75 sử dụng xi
măng PCB30 cát vàng có Mđl > 2, các mẫu
thí nghiệm chế tạo vữa xây dựng sử dụng cát
vàng được thực hiện để làm các mẫu đối
chứng. Cấp phối của vữa này được hiệu
M1, được trình bày trong Bảng 2 bên dưới.
Đối với thành phần cấp phối của vữa xây
dựng sử dụng tro xỉ đáy của nhà máy nhiệt
điện Hải Dương, tác giả đề xuất giữ nguyên
hàm lượng xi măng, tro xỉ được thay thế hoàn
toàn cho cát vàng, tuy nhiên hàm lượng tro xỉ
nước được điều chỉnh phù hợp để có được
độ dẻo của hai loại vữa tương đương với
nhau. Sau các bước thử điều chỉnh, thành
phần cấp phối của vữa xây dựng sử dụng tro
xỉ thay thế hoàn toàn cát vàng tự nhiên đã
được đề xuất trình bày trong Bảng 2 với
ký hiệu M2.
Bảng 2. Thành phần cấp phối
vữa xây dựng mác 75
PCB30 Cát Tro xỉ Nước Ghi chú
Kg m3 m
3 lít
M1 307 1,13 - 270 TT 10
M2 307 - 0,95 325 Đề xuất
Sau khi các liều lượng thành phần vật liệu
được trộn phù hợp với các cấp phối M1 và M2,
các mẫu thí nghiệm kích thước 4416 cm3,
như minh họa trên Hình 2, được đúc để thực
hiện công tác thí nghiệm xác định cường độ
nén ở các ngày tuổi khác n hau.
Hình 2. Đúc các mu thí nghim 4
4
16 cm3
Tuyn tp Hi ngh Khoa hc thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
144
Các mẫu vữa xây dựng 4416 cm3 được
tháo ra khỏi khuôn sau 24h được bảo
dưỡng giữ ẩm trong 72 h sau khi vữa được
đưa vào khuôn. Sau 72 h, các mẫu được bảo
dưỡng trong phòng thí nghiệm ở điều kiện độ
ẩm nhiệt độ bình thường trong phòng
(T=25±2C, W=50-60%).
3.2. Sự phát triển của cường độ vữa xây
dựng theo thời gian
các ngày tuổi khác nhau (1, 3, 7, 14, 28,
56), các mẫu vữa xây dựng 4416 cm3 được
đem đi thí nghiệm nén như minh họa trên
Hình 3. Kết quả của sự phát triển cường độ
của vữa xây dựng M1 M2 theo thời gian
được thể hiện trên Hình 4.
Hình 3. Thí nghim xác định cường độ nén
Hình 4. S phát trin cường độ nén
ca va xây dng theo thi gian
thể nhận thấy ngay rằng, tại tất cả các
ngày tuổi khác nhau (1, 3, 7, 14, 28, 56) cường
độ nén của vữa sử dụng tro xỉ (M2) luôn lớn
hơn vữa sử dụng cát vàng (M1). Nếu như M1
đạt mác 75 sau 28 ngày, thì M2 đạt mác 75 chỉ
sau 14 ngày. 28 ngày tuổi, cường độ nén
của M2 vượt hơn 60% so với yêu cầu của mác
75. Sự phát triển cường độ nén của M2 vượt
trội so với M1 các ngày tuổi khác thể
được giải thích do các hạt tro xỉ thô ráp
nhiều góc cạnh, cho nên kết dinh tốt với xi
măng hơn các hạt cát vàng tròn, trơn và nhẵn.
Với những kết quả khả thi này, hoàn toàn
có thể thực hiện giảm lượng xi măng sử dụng
cho M2 mà cường độ nén vẫn đạt mác 75 sau
28 ngày tuổi tương đương so với M1. Như
vậy, vữa sử dụng tro xỉ không chỉ thể hạ
giá thành thông qua việc sử dụng tro xỉ thay
thế hoàn toàn cho cát vàng tự nhiên giá
thành cao, mà còn có thể giảm lượng xi măng
sử dụng qua đó cũng giảm chi phí một lần
nữa vẫn thể được vữa xây dựng
chất lượng tương đương với vữa sử dụng cát
vàng như hiện nay.
4. KẾT LUẬN
Từ các kết quả thí nghiệm của nghiên cứu
này có thể rút ra được các kết luận sau:
- Tro xỉ hoàn toàn thể thay thế cát vàng
trong việc chế tạo vữa xây dựng, tuy nhiên cần
điều chỉnh hàm lượng tro xỉ nước sử dụng
sao cho vẫn đảm bảo độ dẻo khi sử dụng;
- Khi sử dụng cùng hàm lượng xi măng
như nhau, vữa sử dụng tro xỉ thể đạt mác
75 chỉ sau 14 ngày, thay 28 ngày như
đối với vữa sử dụng cát vàng;
- So với vữa s dụng cát vàng, vữa sử
dụng tro xỉ thể giảm lượng xi măng cần
dùng vẫn thể chế tạo vữa mác 75 sau
28 ngày tuổi.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ Công thương. 2023. Giải pháp bảo v
môi trường tại các nhà máy nhiệt điện than.
Hà Nội.
[2] Nguyễn Mơ. 2024. Việc tiêu thụ tro, xỉ thải
của Nhà máy Nhiệt điện BOT Hải Dương phải
bảo đảm môi trường, giao thông. Hải Dương.
[3] Sở Xây dựng tỉnh Hải Dương. 2024. Công
bố giá vật liệu xây dựng trên địa bàn tỉnh
Hải Dương.
[4] Bộ Xây dựng. 2019. Định mức sử dụng vật
liệu xây dựng. Ban hành kèm theo thông
số 10/2019/TT-BXD ngày 26/12/2019.
[5] Bộ Xây Dựng. 2006. TCVN 7570:2006 về cốt
liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật.