VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG TÁI CHẾ XỈ THÉP LÒ HỒ QUANG ĐIỆN LÀM THÀNH PHẦN PHỤ GIA KHOÁNG XI-MĂNG KS NGUYỄN VĨNH PHƯỚC, ThS LÊ THỊ DUY HẠNH, ThS HUỲNH NGỌC MINH, ThS LÊ MINH SƠN, ThS.NGUYỄN THÁI HÒA, TS NGUYỄN KHÁNH SON Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu việc tái chế xỉ thép để làm phụ gia cho xi-măng bê-tông Xỉ thép lò hồ quang điện (xỉ EAF) lấy từ nhà máy sản xuất thép Đồng Tiến, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Thành phần hóa xỉ thép dao động khoảng rộng, bao gồm hàm lượng lớn CaO tự (>31 %), MgO (>7 %), FeO – Fe2O3 (>35-50 %) sắt kim loại dư Hàm lượng khoáng có tính thuỷ lực C3S, C2S thấp nhỏ nhiều so với xi-măng Portland Hoạt tính pozzolanic xỉ thép mức trung bình theo tiêu chuẩn phân loại Sau nghiền xỉ đến kích thước 90µm (Blaine 3400 cm /g), xi-măng trộn với xỉ chứa 10 đến 40% khối lượng xỉ theo hai hệ thành phần: xỉ thép - xi-măng Portland, xỉ thép xỉ hạt lò cao (xỉ GBFS) - xi-măng Portland Các tính chất giai đoạn đầu trình thủy hóa tuổi dài ngày mẫu vữa chế tạo phân tích đánh giá Kết sơ cho thấy hàm lượng sử dụng 20 % xỉ xi-măng hỗn hợp xỉ thích hợp với yêu cầu đặc trưng lý - ăn mòn Mặt khác, hỗn hợp 20 % xỉ thép 20 % xỉ GBFS xem xét ứng dụng thực tế Cường độ chịu lực mẫu đánh giá tốt môi trường sunphat, axit mạnh Để cải thiện tính thủy lực xỉ thép, cần thiết điều chỉnh thành phần hóa xử lý nhiệt phối liệu đến trạng thái nóng chảy Các đặc trưng thành phần khoáng xi-măng chế tạo từ xỉ thảo luận Việc chế tạo loại clinker ximăng xỉ hướng nghiên cứu xử lý xỉ thép chế tạo clinker xi-măng Portland tương đương Giới thiệu Xỉ thép phụ phẩm trình luyện sắt (gang thép phế liệu) thành thép nóng chảy lò luyện Quá trình nhằm mục đích loại bỏ tạp chất Al, Si, P, để sản phẩm thép đạt tính chất lý cần thiết Lượng xỉ thải trình chiếm khoảng 15% khối lượng sản phẩm thép [1] Ở nước ta, theo ước tính có khoảng 1-1,5 triệu xỉ thép thải năm [2] từ nhà máy sản xuất thép lớn Các bãi chất thải rắn chiếm Tạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2014 chỗ diện tích đất lớn dẫn đến tác động môi trường nghiêm trọng với hàm lượng bụi lớn rỉ sét, kim loại nặng Vì vậy, việc tái chế xỉ thép đánh giá thực cần thiết để đáp ứng đồng thời mục tiêu kinh tế lẫn môi trường Để tái chế quy mô lớn, xỉ thép sử dụng chất độn ximăng cốt liệu san lấp hay cốt liệu cho bêtông nhựa đường [1,3] Cốt liệu xỉ thép làm san lấp giúp cải thiện tính tính bền nhờ phản ứng kết dính gặp nước, bùn Tuy nhiên nhìn chung số trường hợp ứng dụng thực tế không tận dụng hết tính chất xỉ từ quan điểm khoa học vật liệu Hơn 90% lượng xỉ đổ đống bãi thải chỗ nhà máy hay chôn lấp sâu Một ví dụ thành công tái chế xỉ đề cập trường hợp xỉ GBFS Loại xỉ nghiền phối trộn trực tiếp vào xi-măng Portland nhằm chế tạo xi măng xỉ Theo tiêu chuẩn ASTM, xi-măng xỉ loại IS (25-70 % xỉ) S (trên 70% xỉ) mô tả tỏa nhiệt, chậm phát triển cường độ Xi-măng xỉ có tính kháng ăn mòn cao môi trường đặc biệt dài ngày Kĩ thuật làm lạnh nhanh dòng xỉ lỏng từ đáy lò 1400-1600°C (phun trực tiếp khí lạnh tia nước) để ngăn chặn kết tinh đồng thời tạo pha thủy tinh hạt xỉ rắn Chính trình tạo hạt tạo nên đặc trưng tính thủy lực cho xỉ GBFS tính dòn dễ nghiền nhờ lượng lớn pha thủy tinh [4] Đối với xỉ thép EAF có tính thủy lực cao nghiền chung với clinker xi-măng tương tự với xỉ GBFS Thêm vào đó, để cải thiện tính chất xỉ hoạt tính thuỷ lực kém, thực nghiệm kỹ thuật clinker hóa xỉ có bổ sung nguyên liệu khác có thành phần thích hợp Nguồn nhiệt mỏ hàn oxy-axetylen sử dụng cho tiếp xúc trực tiếp phối liệu để đạt đến trạng thái nóng chảy Xỉ lỏng làm lạnh nhanh nước làm nguội tự nhiên không khí Sản phẩm clinker sau phân tích XRD, SEM, FTIR Chúng so sánh clinker xỉ với xi-măng Portland thành phần khoáng, thời gian đóng rắn, cường độ nén ngày tuổi Dựa kết thu được, phương pháp 49 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG tổng quát nhằm tái chế xỉ thép làm vật liệu xây dựng trình bày thảo luận Đặc tính thuỷ lực xỉ EAF Xỉ dạng tảng lớn sau giai đoạn làm nguội tự nhiên không khí bãi thải nhà máy, đập sơ qua máy đập hàm Bán thành phẩm tiếp tục lưu trữ trời phun nước nhằm ổn định thể tích Trong hầu hết trường hợp, xỉ thép coi kết tinh bao gồm lượng lớn pha vô định hình [5] Trên hình (bên phải), phổ phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) mẫu xỉ Đồng Tiến (ĐT) biểu đặc trưng phổ phức tạp với nhiều đỉnh chồng lặp Các đỉnh đặc trưng pha tinh thể có xỉ thép từ thép phế liệu, quartz SiO2, wustite FeO hematite Fe2O3… Xỉ EAF Đồng Tiến có hàm lượng oxit sắt cao, dung dịch rắn sắt oxit thường pha khoáng bật Hình Ảnh SEM (bên trái) phổ XRD xỉ thép Đồng Tiến (bên phải)    CaO tồn dạng tinh thể kết tinh silicate caclium vôi tự [5],[6] Vôi tự thường chuyển thành portlandite gây ổn định thể tích cốt liệu xỉ Kết thành phần hóa biểu thị trực quan giản đồ pha ba cấu tử CaOSiO2-Al2O3 (tài liệu tham khảo [7]) % theo khối lượng Oxit Thành phần hóa xỉ EAF ĐT trình bày bảng (hình bên phải) Theo đó, FeO/Fe2O3, CaO, SiO2, Al 2O3, MgO thành phần oxít chính, tương ứng 35-40, 22-60, 6-34, 3-14 3-13 phần trăm theo khối lượng Các thành phần phụ khác bao gồm tạp chất khác MnO, SO2 Thành phần Xỉ ĐT () GBFS () OPC () CaO 35,98 39,50 64,80 SiO2 14,85 35,40 20,99 Al2O3 6,58 15,50 4,90 Fe2O 3/FeO 12,09 /15,25 1,30 3,58 MgO 5,19 3,60 2,12 Thành phần khác 10,06 4,70 3,61 Hình Thành phần hóa xỉ thép ĐT (), GBFS () OPC () giản đồ pha ba cấu tử CaO-Al2O 3-SiO2 50 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2014 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Theo tương quan, đánh giá vị trí xỉ ĐT () , GBFS () so với thành phần tham khảo xi-măng Portland () hình Xỉ ĐT cách xa vùng xi-măng Portland Chúng ta giải thích hàm lượng cao sắt oxit sắt mẫu xỉ EAF ĐT Mặt khác, hàm lượng oxit SiO2 + CaO xỉ GBFS xi-măng Portland tương đồng, xỉ GBFS tương thích sản phẩm ximăng hỗn hợp Trước đánh loại vật liệu phụ gia khoáng cho xi-măng, số hoạt tính cường độ xỉ EAF ĐT phải đạt cao giá trị chấp nhận 75% theo yêu cầu TCVN 6882:2001 Cường độ hai mẫu thử ngày 30,1MPa (mẫu xi-măng Portland tham khảo) 28,5MPa (mẫu thay 10% xi-măng Portland xỉ EAF Đồng Tiến) Chỉ số 94,5% (>75%) từ tỉ số giá trị cường độ cho thấy hoàn toàn đáp ứng yêu cầu TCVN Theo TCVN 3735-1982, hoạt tính pozzolanic xỉ đo khả phản ứng silica xỉ với vôi Kết thu 71,82mg CaO/1g xỉ cho thấy độ hoạt tính trung bình xỉ thép EAF thang đo loại phụ gia khoáng hoạt tính Ngoài ra, tác dụng lấp đầy làm giảm độ xốp hạt xỉ thép nghiền mịn góp phần làm tăng cường độ mẫu xi-măng hỗn hợp [8, 9] Nguyên liệu phương pháp thực nghiệm 3.1 Sơ đồ thực nghiệm Hình trình bày bước tiến hành thực nghiệm trình xử lý tái chế xỉ Xỉ thép sau qua giai đoạn gia công học, phân loại tiến hành theo hai hướng sử dụng tái chế Mục đích phương pháp thứ bao gồm việc phối trộn vào hệ thành phần xi-măng Portland - xỉ thép EAF xỉ GBFS Mục đích phương pháp thứ hai nhằm xác định ảnh hưởng thành phần phối liệu, điều kiện xử lý nhiệt vi cấu trúc thành phần khoáng sản phẩm clinker xỉ thép Kết thử nghiệm gợi ý trình clinker hóa thực tế dòng xỉ thép nóng chảy từ lò điện hồ quang tương tự kỹ thuật chế tạo xỉ GBFS từ lò cao Giai đoạn chuẩn bị Xỉ thép EAF OPC Nước Cát Gia công nghiền sàng Phân tích/thử độ hoạt tính hoạt tính cao Phối trộn GBFS hoạt tính Clinker hóa/làm nguội Thử nghiệm tính bền cường độ Phân tích thử cường độ Phương pháp Phương pháp Xi măng xỉ Xi măng hỗn hợp xỉ thép Hình Nghiên cứu thực nghiệm tái chế xỉ thép theo phương pháp 3.2 Nguyên liệu (phương pháp 1) Xỉ EAF Đồng Tiến sử dụng cho việc phối trộn sau sàng qua sàng 90µm Theo kết phân tích đây, xỉ EAF Đồng Tiến có hoạt tính thuỷ lực hoạt tính pozzolanic đánh giá mức độ Tạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2014 trung bình phù hợp phối trộn vào xi-măng để chế tạo sản phẩm xi măng hỗn hợp Xi-măng Portland PC40 xỉ GBFS dùng nghiên cứu cung cấp công ty xi-măng Hà Tiên (Phú Hữu, Quận 9), đáp ứng đầy đủ tiêu 51 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG chuẩn để sử dụng cho xi-măng hỗn hợp Portland xỉ theo yêu cầu TCVN 4315 : 2006 Cát tiêu chuẩn sử dụng trộn mẫu vữa xi-măng phù hợp với TCVN 6227:1996, module độ lớn trung bình 2,9 Nước sử dụng đáp ứng theo yêu cầu TCVN 45061987 nước máy Bảng trình bày thành phần hỗn hợp phối trộn xỉ thép EAF, ximăng Portland xỉ GBFS loạt mẫu chế tạo thử nghiệm Bảng Công thức thành phần mẫu vữa cho thử nghiệm % OPC 100 Nước /Hỗn hợp 0,4 Cát /Hỗn hợp S10 10 90 0,4 Thường S20 20 80 0,4 Thường + Ăn mòn S30 30 70 0,4 Thường S40 40 60 0,4 Thường + Ăn mòn SG20 20 20 60 0,4 Thường + Ăn mòn 40 60 0,4 Thường + Ăn mòn Tên mẫu % Xỉ ĐT S0 G40 % GBFS Thực nghiệm tính chất đặc trưng ảnh hưởng xỉ thép tuổi sớm dài ngày thực mẫu vữa hình trụ 40x40x160mm Điều kiện dưỡng hộ cho mẫu môi trường bình thường ăn mòn tương ứng với tiêu thử nghiệm cường độ tính bền 3.3 Vật liệu (phương pháp 2) Thành phần nguyên liệu cho trình clinker hóa xỉ thép bao gồm xỉ thép Đồng Tiến, đá vôi nhôm hydroxit Đá vôi lấy từ mỏ Thanh Lương - Bình Điều kiện dưỡng hộ môi trường Thường + Ăn mòn Phước, nghiền mịn tiến hành phân tích thành phần hóa (phương pháp XRF-SPECTRO XEPOS) Trong nghiên cứu sơ này, để tránh tạp chất có, chọn sản phẩm nhôm hydroxit công nghiệp để cung cấp thành phần Al2O3 toán phối liệu Thực tế sản xuất, nhờ kiểm soát tốt thông số công nghệ lựa chọn nguyên liệu tự nhiên, phụ phẩm hay chí chất thải giàu nhôm bauxite Thành phần hóa nhôm hydroxit phân tích phương pháp XRF Bảng Thành phần hóa công thức phối liệu chế tạo clinker xi-măng xỉ thép % khối lượng oxit nguyên liệu SiO Al2O3 Fe2O3 MgO liệu phối liệu Đá vôi 91,24 1,97 - - 3,77 26,63 Nhôm hydroxide - - 63,03 - 0.23 10,52 Xỉ EAF ĐT 37,48 14,85 6,58 12,09 5,19 62,85 Mục tiêu việc clinker hóa xỉ thép phương pháp cải thiện tính thủy lực xi-măng hay khả thuỷ hoá tạo cường độ Phối liệu tính cách sử dụng lý thuyết thành phần xi-măng Portland [4], [7] Kết đánh giá tính chất xi-măng hỗn hợp xỉ thép Xỉ thép phối trộn vào xi-măng với tỷ lệ khác từ 10-40% thay đổi hoàn toàn tính chất vữa xi-măng khảo sát 4.1 Ở tuổi sớm ngày (trạng thái vữa tươi) 52 % khối lượng nguyên CaO Lượng nước nhào trộn xi-măng đóng vai trò đảm bảo đủ cho phản ứng hydrat hóa đồng thời giúp trì khả thi công vữa xi-măng Kết khảo sát cho thấy lượng nước tiêu chuẩn vữa ximăng giảm theo tỷ lệ xỉ thép thay khoảng 10 đến 40% Ở tỷ lệ thay 40% xỉ thép, kết giảm nước cao đạt khoảng 9,8% Ngược lại, khác biệt độ giảm nước mẫu G40 (thay 40% xỉ GBFS) mẫu chuẩn xi-măng S0 Như rõ ràng xỉ GBFS thành phần có hoạt tính thủy lực cao xi-măng hỗn hợp Xỉ thép EAF có hoạt tính thấp thấy rõ so với xỉ GBFS ximăng Portland Tạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2014 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Thời gian đóng rắn hồ xi-măng ghi nhận dụng cụ Vicat theo tiêu chuẩn TCVN 3735-82/ASTM C618 -92 Đối với nhóm mẫu có phối trộn xỉ thép, thời gian bắt đầu kết thúc đóng rắn kéo dài so với mẫu chuẩn chứa ximăng Portland Hàm lượng xỉ thép thay lớn, khoảng thời gian ninh kết kéo dài (hình 4a) Đối với mẫu chứa xỉ GBFS ghi nhận có thời gian bắt đầu kết thúc ninh kết tăng so với mẫu chuẩn S0, xét tương quan cho thấy mức tăng vừa phải so với mẫu có chứa xỉ thép Hình (a) Kết đo thời gian ninh kết (b) cường độ chịu nén mẫu vữa 3, 7, 28 60 ngày tuổi 4.2 Ở tuổi dài ngày (trạng thái vữa đóng rắn) môi trường ăn mòn Na2SO4 5%, MgSO4 5%, HCl Hình 4b cho thấy trình phát triển cường độ theo thời gian cách bình thường mẫu chuẩn 100% xi-măng S0 Đối với tất mẫu xi-măng xỉ hỗn hợp cho thấy khả cải thiện tính chịu nén tuổi dài ngày, đặc biệt 28 60 ngày Ở thời điểm ngày tuổi có khoảng chênh lệch nhỏ cường độ chịu nén mẫu G40 S40 sau 60 ngày tuổi mẫu G40 đạt cường độ cao so với S40 Các mẫu S10, S20, S30, S40 biểu rõ ràng trình phát triển cường độ dài ngày Xét giá trị cường độ chịu lực, mẫu S20 (thay 20% xỉ thép) thích hợp cho xi-măng xỉ thép hỗn hợp, đặc biệt có thêm vào 20% xỉ GBFS Quan sát đặc trưng vi cấu trúc sản phẩm phản ứng thủy hóa xỉ có khác biệt so với xi-măng Portland Sau 28 ngày tuổi, vi cấu trúc đặc trưng xi-măng kết hợp sản phẩm hydrat hóa C-S-H hạt xỉ thép điền đầy lỗ xốp mao quản [10] Ngoài ra, theo Wang cộng [11], có mặt xỉ GBFS giúp hình thành thêm sản phẩm C-S-H nhiều việc kết hợp với sản phẩm thủy hóa C-H xỉ 0,5M chuẩn bị cho thử nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM C1012 Các dung dịch khuấy thường xuyên kiểm soát độ pH để trì trạng thái ổn định suốt thời gian kiểm nghiệm 60 ngày Tất Thêm vào đó, tiến hành thí nghiệm mẫu môi trường chứa tác nhân ăn mòn hóa học để đánh giá độ bền vữa xi-măng hỗn hợp Ba loại mẫu vữa tiếp xúc với môi trường ăn mòn bị giảm cường độ chịu nén Thời gian ngâm dung dịch ăn mòn lâu, suy giảm nhiều Biểu đồ hình cho thấy khác biệt nhỏ (khoảng ±5%) cường độ nén xi-măng xỉ bảo dưỡng môi trường ăn mòn so với mẫu đối chứng xi-măng Portland (S0) Có nhiều khả kết hợp sản phẩm thủy hóa với ion sunfat (SO42-) đóng góp vào trình tăng cường độ xi-măng xỉ thép [12] Tuy nhiên, cường độ nén vữa xi-măng giảm mạnh trường hợp tiếp xúc lâu với axit HCl Kết hợp lý nguyên từ phản ứng acid-base với việc hòa tan sản phẩm portlandite oxit sắt dung dịch axit [13] Thời gian bảo dưỡng môi trường axit lâu, kết cường độ nén giảm mạnh Tuy nhiên trường hợp mẫu G40 (thay 40% xỉ GBFS), kết cường độ tốt tất môi trường ăn mòn Kết hợp sử dụng xỉ lò cao xỉ thép mẫu vữa G20 + S20 cho độ bền cao môi trường ăn mòn Tạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2014 53 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG 28 ngày 60 ngày Hình Cường độ nén mẫu vữa môi trường nước môi trường ăn mòn Na2SO4 5%, MgSO 5%, HCl 0,5M tuổi 3-7-28-60 ngày Kết đánh giá tính chất xi-măng xỉ thép Phối liệu thành phần nguyên liệu đá vôi, nhôm hydroxide xỉ thép EAF đồng gia nhiệt đến nóng chảy nhằm chế tạo sản phẩm clinker 5.1 Gia nhiệt làm nguội xi-măng xỉ Xỉ GBFS đóng vai trò mục tiêu cần hướng tới cho quy trình tái chế xỉ thép phương pháp xử lý nhiệt Đặc trưng thành phần công nghệ luyện lò cao, làm nguội kết hạt mang lại cho xỉ GBFS hoạt tính thủy lực tự nhiên Hình trình bày hình ảnh quy trình thí nghiệm clinker hóa xỉ thép nhằm cải thiện tính thủy lực Theo đó, thành phần khoáng clinker xi-măng xỉ cần thiết phải chứa hàm lượng lớn khoáng silicate calcium C3S, C2S Ngoài ra, vôi MgO tự cố định chủ yếu sản phẩm kết tinh xỉ rắn Tốc độ làm nguội nhanh phương pháp chế tạo thực phun/ngâm nước lạnh Pha thủy tinh tạo thành nhiều từ giai đoạn làm nguội nhanh, cho phép hỗ trợ cho trình nghiền clinker xỉ thép hoạt tính Hình Phối liệu nung chảy mỏ hàn oxy-acetylen sau làm nguội 5.2 Thành phần khoáng Trên hình 7a, phổ phân tích XRD mẫu nghiền clinker xi-măng xỉ cho thấy tinh thể oxit sắt bật hầu hết đỉnh chính, lại pha thủy tinh thể phần vô định hình phổ Chúng nhận dấu vết 54 rõ ràng khoáng C 3S 2θ=32,09; 33,81; 29,06, C2S 2θ=32,29; 41,18; 35,19 CA 2θ=23,46; 47,23; 32,02 phổ chồng Sự tồn khoáng có tính thủy lực góp phần vào đặc trưng phản ứng đóng rắn ximăng xỉ [4] Tạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2014 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Hình Phổ (a) XRD, CuKα (b) FTIR bột xi-măng xỉ Mặt khác, cách so sánh phổ hồng ngoại FTIR phối liệu chưa nung sản phẩm clinker xi-măng xỉ thu (hình 7b), phân biệt nhận thấy tác động ba yếu tố thành phần, nhiệt độ chế độ làm nguội việc tăng cường tính chất xỉ Trong khoảng số sóng 500-1000cm-1, tồn số liên kết Si-O 1247,04; 1114,55; 997,89; 434,45; liên kết Al-O 844,29; liên kết Si-O-Si 614,04 liên kết Al-O, Si-O, Fe-O 518,8 Xem xét kết phân tích XRD, chúng kết luận tồn sản phẩm silicate calcium kết tinh Thông thường, C2S có nguyên liệu xỉ thép sản phẩm clinker xi-măng xỉ thép thành phẩm Nhiệt độ nung cao cho mức độ kết khối tốt nói chung [4] 5.3 Thời gian ninh kết, lượng nước tiêu chuẩn cường độ chịu nén Hình Ảnh SEM (x2000 x10,000) xi-măng xỉ thủy hóa tuổi ngày Xi-măng xỉ thép nghiền đạt độ mịn yêu cầu kiểm tra đặc trưng lý theo yêu cầu cụ thể TCVN 2682-1999 Tỷ lệ lượng nước tiêu chuẩn cho xi-măng xỉ thép đạt 25% Thời gian bắt đầu đóng rắn phút kết thúc phút Mẫu xi-măng xỉ đóng rắn nhanh so với trường hợp xi-măng Tạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2014 Portland theo TCVN 6260-2009 tương ứng 45 420 phút Kết cường độ nén mẫu vữa chế tạo 40 x 40 x 160 mm ngày tuổi 0,95 MPa 1,31 MPa Các giá trị khả chịu lực nhỏ cách xa yêu cầu tiêu chuẩn TCVN dành cho xi-măng hỗn hợp Ít nhất, mẫu vữa 55 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG cho thấy đóng rắn sau thời gian bảo dưỡng ngày nhìn chung pha C-S tạo thành thấp lượng chất sau xử lý nhiệt Kết chụp vi cấu trúc sản phẩm thủy hóa xi-măng xỉ thép (hình 8) cho phép quan sát C-H khác tạo thành cấu trúc Các khoáng dạng tìm thấy rải rác không tập trung thành chùm trường hợp mẫu xi-măng Portland Kết luận Nhờ có mặt nhiều khoáng silicate calcium (C2S, C3S), xỉ thép EAF Đồng Tiến cho thấy mức độ trung bình hai số cường độ (TCVN 6882:2001) hoạt tính pozzolanic (TCVN 37351982) Sau thời gian cần thiết nhằm ổn định thể tích, xỉ thép nghiền mịn qua sàng phối trộn trực tiếp với xi-măng Portland Xét cường độ chịu nén, thay khoảng 20% xỉ thép EAF Đồng Tiến xi-măng Portland mà trì 80% cường độ chịu nén so với mẫu chuẩn đối chứng ximăng Portland Sản phẩm thủy hóa vi cấu trúc xi-măng hệ composite gồm xỉ thép phân tán lấp đầy lỗ xốp thành phần tinh thể khác Ở tuổi dài ngày, vữa xi-măng tiếp xúc trực tiếp với môi 2trường ăn mòn mạnh (dung dịch SO4 HCl) bị suy giảm tính chất đáng kể Mẫu xi-măng hỗn hợp xỉ thép 20% (S20) kết hợp S20G20 (thay 20% xỉ thép + 20 % xỉ GBFS) cho phép cải thiện tính bền môi trường sulfate Tuy nhiên, mẫu xi-măng hỗn hợp xỉ thép bị ăn mòn mạnh môi trường HCl 0,5M trình hòa tan oxit sắt sắt kim loại Xi-măng hỗn hợp xỉ GBFS chống ăn mòn tốt môi trường axit, phương án sử dụng hỗn hợp 20% xỉ thép + 20 % GBFS giải pháp thích hợp sản phẩm xi-măng chống ăn mòn Bằng cách tiến hành thực nghiệm phương pháp clinker hóa xỉ thép mô theo kỹ thuật xử lý nhiệt xỉ hạt lò cao, kết thu khả cải thiện tính thủy lực clinker xi-măng xỉ thép EAF chưa thể so sánh với xỉ GBFS Phân tích thành phần khoáng FTIR xi-măng xỉ thép bước đầu cho thấy có mặt khoáng C2S C3S, tương tự xi-măng Portland Các đặc trưng thủy hóa khác xi-măng xỉ đáp ứng tiêu chuẩn xi-măng thông thường, nhiên bước đầu mẫu xi-măng xỉ biểu tính đóng rắn cường độ chịu lực yếu Những nghiên cứu sâu chế độ nung điều kiện làm 56 nguội cho mục tiêu chế tạo loại xi-măng xỉ thép dự kiến sau Lời cảm ơn: Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Công ty POSCO (Hàn Quốc) hỗ trợ tài cho nghiên cứu qua đề tài hợp tác khoa học công nghệ ĐHBK-POSCO-06, năm 2012 công ty Thép Đồng Tiến (Bà Rịa-Vũng Tàu) hỗ trợ nguyên liệu xỉ thép TÀI LIỆU THAM KHẢO J.M.DELBECQ, Steel Slags as Cementitious Materials, Arcelor Mital Report, 2010 Xỉ thép tận dụng để thay vật liệu tự nhiên, chuyên mục Kinh tế, Báo Bà Rịa Vũng Tàu, tháng 06/2011 Xỉ thép – Vật liệu xanh cho tương lai, Báo cáo Công ty Vật liệu xanh, Khu công nghiệp Phú Mỹ I- Tân Thành, Bà Rịa – Vũng Tàu, 2012 JEFFREY N.MURPHY Recycling Steel Slag as a Cement Additive Thesis (Master), University of British Columbia, Canada, 1995 I.Z YILDIRIM, M PREZZI, “Chemical, mineralogical and morphological properties of steel slag”, Advances in Civil Engineering, 2010 S.S SUN, Y YUAN, “Study of steel slag cement”, Silicates Industrielles, Vol 2, pp 31-34, 1983 A MONSHI, M K ASGARANI, “Producing Portland cement from iron and steel slags and limestone”, Cement and Concrete Research, Vol.29, No 9, pp 1373–1377, 1999 D.G MONTGOMERY and G WANG, “Preliminary study of steel slag for blended cement manufacture”, Materials forum, vol.15, pp 374-382, 1991 Y WANG, D LIN, “The steel slag blended cement”, Silicates Industrielles, Vol 6, pp.121-126, 1983 10 T IDEMETSU, S TAKAYAMA, and A WATANABE, “Utilization of converter slag as a constituent of slag cement”, Trans Japan Concr Inst., Vol 3, pp.33-38, 1981 11 Q WANG, P YAN, G MI, “Effect of blended steel slag–GBFS mineral admixture on hydration strength of cement”, Construction and and Building Materials, Vol 35, pp 8–14, 2012 12 M.C BIGNOZZI, F SANDROLINI, “Recycling EAF slag as unconventional component for building materials”, Second International Conference on Sustainable Construction Materials and Technology, Ancona, Italy 2010 Ngày nhận bài: 31/3/2014 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2014 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Tạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2014 57 ...VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG tổng quát nhằm tái chế xỉ thép làm vật liệu xây dựng trình bày thảo luận Đặc tính thuỷ lực xỉ EAF Xỉ dạng tảng lớn sau giai đoạn làm nguội tự nhiên... tính chất xi- măng xỉ thép Phối liệu thành phần nguyên liệu đá vôi, nhôm hydroxide xỉ thép EAF đồng gia nhiệt đến nóng chảy nhằm chế tạo sản phẩm clinker 5.1 Gia nhiệt làm nguội xi- măng xỉ Xỉ GBFS... xi- măng hỗn hợp Xỉ thép EAF có hoạt tính thấp thấy rõ so với xỉ GBFS ximăng Portland Tạp chí KHCN Xây dựng – số 2/2014 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Thời gian đóng rắn hồ xi- măng ghi nhận dụng