Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu sử dụng tro bay nguyên khai Nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng làm phụ gia khoáng cải thiện tính chất bê tông khối lớn (01/02/2024)

Tro bay là phế thải rắn từ quá trình đốt than của nhà máy nhiệt điện. Việc tái sửdụng phế thải rắn nói chung và tro bay nhà máy nhiệt điện nói riêng đang là chủtrương lớn từ Chính phủ đến các Bộ, Ban, Ngành địa phương. Chủ trương này đã đượccụ thể hoá bởi các Luật, Quyết định, Nghị định hiện hành.

Theo thống kê, lượng tro xỉ thải tại Nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng từ năm 2013 đến 2019trung bình mỗi năm phát thải ra khoảng 1 triệu tấn tro bay và xỉ đáy lò. Một trong những giải pháp tái sử dụng hiệu quả nguồn phế thải rắn này là sử dụng tro bay làm phụ gia khoáng trong bê tông khối lớn. Hạn chế hiện nay đang gặp phải khi thi công bê tông khối lớn là hiện tượng nứt do ứng suất nhiệt sinh ra từ quá trình thủy hóa xi măng. Việc sử dụng tro bay làm phụ gia khoáng có tác dụng thay thế một phần lượng dùng xi măng và vì vậy giảm được lượng nhiệt thoát ra, giảm nứt trong bê tông, nâng cao khả năng chống thấm trong bê tông, đồng thời giảm chi phí sản xuất. Bê tông khối lớn sử dụng tro bay có thể ứng dụng hiệu quả cho móng khối lớn công trình dân dụng, các công trình cảng, thủy lợi như: đập trọng lực, đê chắn sóng.

Trước thực trạng đó, PGS.TS Phạm Toàn Đức- Trưởng khoa Xây dựng, Trường Đại học Hải Phòng cùng các cộng sự tại Công ty Cổ phần Liên doanh Bê tông Thành Hưng thực hiện đề tài "Nghiên cứu sử dụng tro bay nguyên khai Nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng làm phụ gia khoáng cải thiện tính chất bê tông khối lớn"và được giá tại Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hải Phòng vào tháng 5/2020.

Tro bay nhà máy nhiệt điện Hải Phòng.

Đề tài đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm bê tông khối lớn sử dụng tro bay nguyên khai nhà máy nhiệt điện Hải Phòng từ việc thiết kế cấp phối lý thuyết bê tông khối lớn sử dụng tro bay nguyên khai đến nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay nguyên khai đến các tính chất của bê tông khối lớn như: độ sụt của hỗn hợp bê tông, cường độ của bê tông, độ chống thấm nước của bê tông và tính tỏa nhiệt của bê tông. 

Thí nghiệm nén phá hủy xác định cường độ bê tông.

Các nghiên cứu chỉ ra, có thể thay thế một phần xi măng bằng tro bay nguyên khai nhà máy nhiệt điện Hải Phòng từ 16-30% đối với mác bê tông từ M300÷M400. Tỷ lệ thay thế tối ưu, cụ thể là: 30% đối với mác M300, 26% đối với mác M350 và 16% đối với mác M400. Như vậy, đối với mác bê tông càng cao, tỷ lệ thay thế tối ưu càng giảm. Ở độ tuổi dài ngày (sau 28 ngày), cường độ bê tông sử dụng tro bay tiếp tục tăng nhanh hơn so với bê tông không sử dụng tro bay. Hỗn hợp bê tông sử dụng tro bay nguyên khai nhà máy nhiệt điện Hải Phòng cho phép cải thiện tính công tác (độ sụt). Tỷ lệ tăng độ sụt hiệu quả ở tỷ lệ sử dụng tro bay là 20% trở xuống. Đồng thời hỗn hợp bê tông sử dụng tro bay cho khả năng duy trì độ sụt theo thời gian tốt hơn hỗn hợp bê tông không sử dụng tro bay. Hỗn hợp bê tông sử dụng tro bay nguyên khai nhà máy nhiệt điện Hải Phòng cho phép cải thiện tính chống thấm ở tất cả các cấp phối. Cấu trúc bê tông sử dụng tro bay cũng cho thấy đặc chắc hơn (thông qua ảnh chụp cấu trúc vi mô). Hỗn hợp này cũng cho phép giảm nhiệt độ đoạn nhiệt (nhiệt độ tối đa) trong lòng khối đổ từ 6,4-8,4⁰C tùy từng mác. Tỷ lệ thay thế tro bay càng cao thì nhiệt độ đoạn nhiệt càng thấp. Thời gian đạt nhiệt độ đoạn nhiệt trong bê tông sử dụng tro bay cũng lâu hơn so với bê tông không sử dụng tro bay. Nghiên cứu cũng cho thấy, việc sử dụng tro bay nguyên khai nhà máy nhiệt điện Hải Phòng cho phép giảm trung bình chi phí sản xuất bê tông là 80 nghìn đồng/m³. Hiệu quả này còn chưa xét đến việc tiết kiệm do không phải dùng biện pháp thi công đặc biệt như: Bọc vật liệu cách nhiệt hay lắp đặt hệ thống dàn nước tản nhiệt... Trong khuôn khổ đề tài, nhóm nghiên cứu cũng xây dựng quy trình sản xuất, thi công bê tông khối lớn sử dụng tro bay.

Đề tài đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu gồm: Nghiên cứu tổng quan về sử dụng tro bay trong bê tông và bê tông khối lớn tại nước ngoài và Việt Nam; Nghiên cứu thành phần hóa học, thành phần khoáng và tính chất cơ lý của nguyên liệu sản xuất bê tông khối lớn gồm: xi măng, cát, đá dăm, tro bay; Thực nghiệm bê tông khối lớn sử dụng tro bay nguyên khai nhà máy Nhiệt điện Hải Phòng: Tối ưu hóa thành phần hạt cốt liệu; thiết kế và đề xuất thành phần cấp phối tối ưu; nghiên cứu độ sụt của hỗn hợp bê tông, cường độ chịu nén theo thời gian, tính tỏa nhiệt… 

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài tại Trung tâm Thông tin, Thống kê khoa học và công nghệ Hải Phòng./.