Quyết định 430/QĐ-BXD năm 2017 Chỉ dẫn kỹ thuật “Xỉ gang và xỉ thép sử dụng làm vật liệu xây dựng” do Bộ trưởng Bộ Xây dựng ban hành

BỘ XÂY DỰNG
--------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---------------

Số: 430/QĐ-BXD

Hà Nội, ngày 16 tháng 5 năm 2017

Nơi nhận:
- Như Điều 3;
- Lưu: VT, Vụ KHCN&MT.

KT. BỘ TRƯỞNG
THỨ TRƯỞNG




Bùi Phạm Khánh

BỘ XÂY DỰNG
--------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---------------

Số: 430/QĐ-BXD

Hà Nội, ngày 16 tháng 5 năm 2017

Nơi nhận:
- Như Điều 3;
- Lưu: VT, Vụ KHCN&MT.

KT. BỘ TRƯỞNG
THỨ TRƯỞNG




Bùi Phạm Khánh

Đặc tính

Xỉ lò cao làm nguội chậm (ABFS)

Xỉ hạt lò cao (GBFS)

Xỉ thép (xỉ EAF và xỉ BOF)

Mô tả chung

Xỉ ABFS có bề mặt thô, nhiều lỗ rỗng và góc cạnh; khối lượng thể tích nhẹ hơn và độ hút nước lớn hơn so với đá dăm tự nhiên. Xỉ ABFS có chất lượng thay đổi tùy thuộc vào mỗi nhà máy và lô sản xuất, do tính chất vật lý của nó thay đổi phụ thuộc vào độ dày của lớp xỉ nóng chảy và phương pháp làm nguội.

Xỉ hạt lò cao có hình dạng bên ngoài giống với cát thô, hầu hết có cỡ hạt nhỏ hơn 5 mm, ít hạt mịn. Xỉ hạt lò cao có thành phần chủ yếu ở dạng thủy tinh với các hạt rất góc cạnh.

Xỉ thép có màu xám đen, khối lượng thể tích lớn hơn so với đá tự nhiên (khoảng 15-25 %) và xỉ lò cao. Chúng có khả năng nở do chứa vôi, oxýt magiê tự do trong thành phần. Chất lượng và khối lượng thể tích, mức độ nở của xỉ thép khác nhau tùy thuộc vào nhà máy thép và quy trình tinh luyện thép.

Thành phần hóa

Do cùng nguồn gốc nên thành phần hóa của xỉ ABFS và xỉ hạt lò cao giống nhau.

Thành phần hóa của xỉ lò cao thông thường gồm canxi oxýt (CaO) và silic oxýt (SiO2) là các thành phần chính. Chúng chứa nhiều vôi khi so sánh với đất và đá trong tự nhiên. Ngoài ra chúng còn chứa nhôm oxýt (Al2O3) và magiê oxýt (MgO). Thành phần hóa của một số loại xỉ lò cao từ một số nhà máy ở Việt Nam thể hiện trong Bảng 3.

Xỉ thép thường chứa thành phần chủ yếu là canxi oxýt (CaO) và silic oxýt (SiO₂). Xỉ thép lò thổi chứa thêm các thành phần khác là magiê oxýt (MgO) và mangan oxýt (MnO). Thành phần hóa của một số loại xỉ thép từ một số nhà máy ở Việt Nam thể hiện trong Bảng 3.

Thành phần hạt

Thường được gia công cỡ hạt bằng cách nghiền và sàng thành cỡ hạt nhất định theo mục đích ứng dụng.

Cỡ hạt chuẩn của xỉ hạt lò cao giống như cỡ hạt cát, hầu hết nhỏ hơn 5 mm và rất ít hạt mịn. Kết quả phân tích thành phần hạt của xỉ hạt lò cao từ của một số nhà máy gang thép tại Việt Nam thể hiện trong Hình 5.

Xỉ thép thường được gia công cỡ hạt bằng cách nghiền và sàng thành cỡ hạt có kích thước lớn nhất 40mm hoặc nhỏ hơn. Hình 6 minh họa thành phần cỡ hạt của xỉ thép đã gia công thành cỡ hạt cốt liệu cho xây dựng của một số nguồn xỉ thép tại Việt Nam.

Khối lượng thể tích

Khối lượng thể tích của xỉ ABFS trong khoảng (2,45 - 2,55) g/cm³, thấp hơn so với đá vôi tự nhiên nhưng lớn hơn so với xỉ hạt lò cao.

Khối lượng thể tích của xỉ hạt lò cao trong khoảng 2,25-2,95 g/cm³

Khối lượng thể tích xỉ thép trong khoảng 3,2 - 3,6 g/cm³. Khối lượng thể tích của các hạt xỉ thép nhỏ hơn 5mm thấp hơn so với xỉ thép cỡ hạt thô hơn.

Khối lượng thể tích xốp

Xỉ ABFS được gia công thành vật liệu cấp phối dạng hạt cho đường giao thông chế tạo từ xỉ lò cao làm nguội chậm có cỡ hạt Dmax 20mm có khối lượng thể tích xốp khoảng 1100- 1300 kg/m³.

Khối lượng thể tích xốp của xỉ hạt lò cao trong khoảng 800-1300 kg/m³, nhỏ hơn so với cát tự nhiên, với mức độ dao động cũng lớn hơn, khoảng 80-130 kg/m³.

Khối lượng thể tích xốp của xỉ thép phụ thuộc vào phân bố cỡ hạt và mức độ đầm chặt. Khối lượng thể tích xốp ở trạng thái tự nhiên trong khoảng 1600-1900 kg/m³.

Tính nở và ổn định thể tích

Xỉ ABFS có độ ổn định cao khi sử dụng làm cốt liệu cho bê tông xi măng và trong xây dựng

Xỉ hạt lò cao có độ ổn định cao khi sử dụng làm cốt liệu cho bê tông xi măng và trong xây dựng

Xỉ thép ngay khi được tạo ra chứa khoảng vài phần trăm vôi tự do. Khi tiếp xúc với nước, vôi tự do gần bề mặt hạt xỉ thủy hóa gây nở làm hạt xỉ bị nứt hoặc tạo ra các hạt xỉ nhỏ. Ngược lại, nếu vôi tự do ở sâu phía trong thì hiện tượng nở sẽ diễn ra muộn hoặc không diễn ra. Mức độ nở của xỉ thép thay đổi phụ thuộc vào kích thước của hạt vôi tự do và tính chất của hạt xỉ thép.

Độ hút nước

Độ hút nước của xỉ ABFS khoảng 1,0 đến 6,0 % (phổ biến là 3-4 %), cao hơn so với đá dăm tự nhiên.

Độ hút nước của xỉ hạt lò cao khoảng 2,0 đến 6,0 % (phổ biến là 2-4 %), cao hơn so với đá dăm tự nhiên.

Độ hút nước của xỉ thép khoảng 1,0 đến 4,0 %, cao hơn so với đá dăm tự nhiên.

Tính chất cơ học

Cường độ, tính chống mài mòn, va đập của cốt liệu xỉ lò cao ở mức thấp hơn so với cốt liệu tự nhiên.

_

Cường độ, khả năng chịu va đập và đặc biệt tính chống mài mòn, ma sát cao, tốt hơn so với cốt liệu tự nhiên và xỉ ABFS.

Góc nội ma sát

Do xỉ ABFS có bề mặt thô và hình dạng góc cạnh, nên góc nội ma sát của xỉ hạt lò cao lớn khoảng 40-45o, lớn hơn của đá tự nhiên nghiền. Tính chất này mang lại ưu điểm khi sử dụng xỉ lò cao làm nguội chậm làm vật liệu đắp nền.

Do xỉ hạt lò cao có bề mặt thô và hình dạng góc cạnh, nên góc nội ma sát của xỉ hạt lò cao lớn khoảng 40-45^o, lớn hơn của cát tự nhiên. Tính chất này mang lại ưu điểm khi sử dụng xỉ hạt lò cao làm vật liệu đắp nền.

Do hạt xỉ thép có bề mặt thô, hình dạng góc cạnh, nên góc nội ma sát của xỉ thép lớn khoảng 40-45^o, lớn hơn của đá tự nhiên nghiền. Ngoài ra, xỉ thép có khối lượng thể tích lớn do vậy, các tính chất này mang lại ưu điểm khi sử dụng xỉ thép làm vật liệu đắp, rải đường.

Tính thủy lực

Một lượng rất nhỏ canxi oxýt (CaO) và silic oxýt (SiO₂) trong xỉ ABFS khi tiếp xúc với nước tạo ra sản phẩm thủy hóa dạng CSH làm đặc chắc bề mặt hạt xỉ. Ngoài ra, khi có mặt Al2O3 hoạt tính trong môi trường kiềm thì cũng sẽ tạo sản phẩm thủy hóa dạng CASH do vậy chúng làm đặc chắc cấu trúc hạt xỉ và dính kết các hạt xỉ tạo ra cường độ của khối vật liệu xỉ theo thời gian.

Xỉ hạt lò cao có hoạt tính mạnh do cấu trúc dạng thủy tinh, chúng có thể tạo sản phẩm thủy hóa đặc chắc trong môi trường kiềm. Do có tính thủy lực tiềm ẩn này, xỉ hạt lò cao có khả năng dính kết với nhau thành một khối vật liệu có cường độ.

Mặc dù xỉ thép cũng giống như xỉ lò cao làm nguội chậm chúng có tính thủy lực, tuy nhiên tính thủy lực của nó yếu và không đồng đều.

Chỉ tiêu

Xỉ gang

Xỉ thép

Xỉ GBFS Thái Nguyên

Xỉ GBFS Hòa Phát

Xỉ GBFS Tuyên Quang

Nhật Bản

EAF Thái Nguyên qua nghiền

EAF B.Rịa- V.Tàu qua nghiền

BOF Hòa Phát

Khối lượng riêng, g/cm3

2,297

2,558

2,473

2,6-2,9

3,778

3,669

3,425

Độ hút nước, %

2,98

2,52

2,22

0,4-1,5

2,28

1,73

14,45

Khối lượng thể tích xốp, kg/m³

821,1

1096

1027

-

1780

1822

1345

Thành phần hạt

ngoài vùng cát thô theoTCVN 7570:2006

cát thô theoTCVN 7570:2006

cát thô theoTCVN 7570:2006

-

Dmax 20mm

Dmax 20mm

ngoài vùng cát thô theo TCVN 7570:2006

Hàm lượng hạt > 5 mm, %

11,8

1,7

2,1

-

64,4

78,1

9,2

Mô đun độ lớn (hạt < 5 mm)

3,12

3,36

3,07

-

-

-

2,01

Nén dập xi lanh, %

-

-

-

-

7,6

7,2

-

Hao mòn Los Angeles, %

-

-

-

-

16,2

14,8

-

CHÚ THÍCH: Kết quả thí nghiệm do Viện Vật liệu xây dựng thực hiện; Xỉ Nhật tham khảo từ nguồn của Hiệp Hội Xỉ Nhật Bản

TT

Thành phần hóa

Xỉ hạt lò cao

Xỉ thép

Hòa Phát

Thái Nguyên

Nhật Bản

EAF Thái Nguyên

BOF Hòa Phát

EAF Nhật Bản

BOF Nhật Bản

1

MKN

0,99

-

-

kxđ

8,48

-

-

2

SiO₂

35,54

36,12

33,8

19,20

15,70

12,1

11

3

CaO

40,95

37,65

41,7

25,00

46,00

22,8

45,8

4

Al₂O₃

10,95

12,74

13,4

5,61

3,58

6,8

1,9

5

Fe₂O₃

0,72

2,36

T-Fe=0,4

32,90

12,40

T-Fe=29,5

T-Fe=17,4

6

MgO

9,20

8,19

7,4

9,51

7,41

4,8

6,5

7

SO₃

0,14

0,26

-

9,51

0,87

-

-

8

K₂O

0,67

0,91

-

0,03

0,42

-

-

9

Na₂O

0,43

0,16

-

0,00

0,00

-

-

10

TiO₂

0,32

0,30

-

0,56

0,58

-

-

11

MnO

_

_

0,3

4,31

3,58

7,9

5,3

12

P₂O₅

_

_

<0,1

0,86

0,50

0,3

1,7

13

CaO_td

_

_

-

0,00

2,44

-

-

14

Cl^-

<0,001

<0,001

-

_

_

-

-

15

S^2-

0,62

0,72

S=0,8

_

_

S=0,2

-

CHÚ THÍCH: Kết quả thí nghiệm do Viện Vật liệu xây dựng thực hiện; Xỉ Nhật tham khảo từ nguồn của Hiệp Hội Xỉ Nhật Bản

Loại xỉ

Màu, mùi của nước lọc rửa qua vật liệu

Chỉ số pH của nước tiếp xúc với xỉ

Phát thải chất độc hại1)

Khuyến nghị

Xỉ lò cao làm nguội chậm

Tạo nước rỉ có màu vàng/xanh có mùi khí sulfua sau đó bị oxy hóa và hết màu sau 2-3 ngày

Tạo ra môi trường kiềm, pH từ 10-11 giảm dần xuống còn khoảng 8-8,5 sau một năm

Hàm lượng chất độc hại có trong nước lọc rửa qua xỉ thấp hơn so với giá trị có thể định lượng được.

Cần có kiểm tra chỉ số pH và phát thải chất độc hại của xỉ với mỗi nhà máy gang thép

Xỉ hạt lò cao

Không có ảnh hưởng rõ ràng nào

Tạo ra môi trường kiềm với pH khoảng 8-10, thấp hơn so với các loại xỉ khác

(như trên)

_

Xỉ lò thổi BOF và xỉ lò hồ quang điện EAF

Tạo nước rỉ có khả năng tạo kết tủa trắng do phản ứng thủy hóa của vôi tự do trong xỉ. Lượng kết tủa trắng giảm dần theo thời gian

Do xỉ chứa vôi tự do nên chỉ số pH cao hơn các loại xỉ khác pH khoảng 8-12

Hầu hết các mẫu xỉ có hàm lượng chất độc hại thấp hơn mức có thể định lượng được. Tuy nhiên một số mẫu xỉ có thể có giá trị lớn hơn mức cho phép

Cần có kiểm tra chỉ số pH, hàm lương vôi tự do hoặc tính nở và phát thải chất độc hại của xỉ với mỗi nhà máy sản xuất thép

1) Lượng phát thải chất độc hại của xỉ tham khảo số liệu nêu trong PHỤ LỤC 1

Nguồn gốc

Chủng loại xỉ

Ứng dụng

Mức độ ứng dụng

Xỉ lò cao

Xỉ lò cao làm nguội chậm (xỉ ABFS)

Cốt liệu cho bê tông

++

Vật liệu hạt cho đắp, san lấp công trình

++

Vật liệu cho đường giao thông

++

Cọc cát đầm chặt

+

Xỉ hạt lò cao (xỉ GBFS)

Làm phụ gia khoáng cho sản xuất xi măng*

+++

Làm phụ gia khoáng cho bê tông và vữa*

+++

Chất kết dính cho gia cố nền đất*

+++

Cốt liệu nhỏ cho bê tông

++

Vật liệu hạt cho đắp, san lấp công trình

++

Vật liệu cho đường giao thông

++

Vật liệu hạt cho thoát nước

+

Cọc cát đầm chặt

+

Xỉ thép

Xỉ lò thổi (xỉ BOF)

Vật liệu hạt rải đường (base, subbase, subgrade)

++

Cốt liệu cho bê tông atphan

++

Vật liệu hạt cho đắp, san lấp công trình

+

Cọc cát đầm chặt

++

Xỉ lò hồ quang điện (xỉ EAF)

Vật liệu hạt rải đường (base, subbase, subgrade)

++

Cốt liệu cho bê tông atphan

++

Vật liệu hạt cho đắp, san lấp công trình

+

Cọc cát đầm chặt

++

CHÚ THÍCH

+++

Ứng dụng đã được tiêu chuẩn hóa thành TCVN

++

Ứng dụng nhiều ở nước ngoài, đã có sản phẩm sản xuất, cung ứng ở Việt Nam nhưng chưa có TCVN

+

Đã có ứng dụng trong thực tế nhưng chưa được tiêu chuẩn hóa hoặc cần nghiên cứu thêm

*

ở trạng thái nghiền mịn

Xi măng và GGBFS

Số hiệu tiêu chuẩn

Quy định về sử dụng GBFS

Xỉ hạt lò cao dùng để sản xuất xi măng

TCVN 4315:2007

Quy định về chất lượng của xỉ hạt lò cao sử dụng làm phụ gia khoáng cho xi măng

Xỉ hạt lò cao nghiền mịn cho bê tông và vữa xây dựng

TCVN 11586:2016

Quy định về chất lượng của xỉ hạt lò cao nghiền mịn sử dụng làm phụ gia khoáng cho bê tông, vữa và xi măng

Xi măng poóc lăng hỗn hợp

TCVN 6260:2009

Hàm lượng GBFS tối đa đến 40 % trong xi măng (theo khối lượng)

Xi măng đa cấu tử

TCVN 9501:2013

Hàm lượng GBFS từ > (40-80) % trong xi măng

Xi măng poóc lăng xỉ lò cao

TCVN 4316:2007

Hàm lượng GBFS từ > (40-70) % trong xi măng

Xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sulfate

TCVN 7711:2013

Hàm lượng GBFS tối đa đến 80 % trong xi măng

Xi măng poóc lăng hỗn hợp ít tỏa nhiệt

TCVN 7712:2013

Hàm lượng GBFS tối đa đến 80 % trong xi măng

Chỉ tiêu

Chỉ dẫn về sử dụng GGBFS cho bê tông và vữa

Chỉ dẫn về tiêu chuẩn

Chất lượng của GGBFS

Cần phải kiểm tra đánh giá đảm bảo phù hợp với yêu cầu kỹ thuật trong TCVN 11586:2016 “Xỉ hạt lò cao nghiền mịn cho bê tông và vữa xây dựng”.

TCVN 11586:2016 “Xỉ hạt lò cao nghiền mịn cho bê tông và vữa xây dựng”. Có thể áp dụng các tiêu chuẩn nước ngoài, ví dụ như ASTM C989, JIS A 6206; BS EN 15167-1

Hàm lượng sử dụng

Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể đối với kết cấu bê tông, vữa (bền trong môi trường xâm thực, cường độ, nhiệt thủy hóa, v.v…) mà hàm lượng GGBFS sử dụng khác nhau, thường dao động trong khoảng (20-80) % [4].

Áp dụng tiêu chuẩn TCVN đối với xi măng chứa GGBFS tùy từng ứng dụng cụ thể.

Đối với bê tông, chất kết dính sử dụng GGBFS áp dụng thiết kế cấp phối như bê tông sử dụng xi măng hỗn hợp.

Tính công tác của hỗn hợp bê tông (HHBT)

HHBT sử dụng GGBFS thay thế một phần xi măng có lượng dùng nước tương đương hoặt ít hơn khoảng 3-5 % [1] và khả năng duy trì tính công tác tốt hơn so với HHBT chỉ sử dụng xi măng [2].

Tính công tác của HHBT chứa GGBFS thí nghiệm theo TCVN 3106

Thời gian đông kết (TGĐK) của HHBT

TGĐK của HHBT với hàm lượng GGBFS >25% của chất kết dính tăng so với HHBT chỉ sử dụng xi măng [6]. Ở hàm lượng thay thế xi măng (35-40)% thì TGĐK tăng khoảng 1h [6]

Thời gian đông kết của HHBT xác định theo TCVN 9338 Thời gian đông kết của hỗn hợp vữa xác định theo TCVN 3121-9

Tách nước của HHBT

Khi sử dụng GGBFS mịn hơn xi măng thì mức độ tách nước của hệ sẽ giảm và ngược lại.

Tách nước của HHBT xác định theo TCVN 3109

Thời gian bảo dưỡng ban đầu đối với bê tông

Do mức độ phát triển cường độ tuổi sớm thấp và bê tông có xu hướng tăng độ co ở tuổi sớm nên bê tông chứa GGBFS cần được Bảo dưởng ẩm tự nhiên ngay sau khi hoàn thiện bề mặt đến khi đạt cường độ bảo dưỡng tới hạn. Thời gian bảo dưỡng ẩm tối thiểu của bê tông chứa GGBFS có thể tham khảo như sau:

Quy trình bảo dưỡng áp dụng theo TCVN 8828 với thời gian bảo dưỡng ẩm tự nhiên theo như bảng bên.

Phát triển cường độ của bê tông

Khi sử dụng GGBFS thì cường độ ở tuổi sớm (3 và 7 ngày) của bê tông thấp hơn nhưng sẽ tương đương sau khoảng 28 ngày và cao hơn ở các tuổi sau đó. Mức độ đạt cường độ tương đương bê tông sử dụng xi măng PC phụ thuộc vào tỷ lệ sử dụng GGBFS và cấp phối bê tông [2][6].

Thí nghiệm đánh giá phát triển cường độ nén của bê tông theo TCVN 3118

Nhiệt thủy hóa của bê tông

Mức độ tỏa nhiệt của bê tông chứa GGBFS không nhanh như bê tông với xi măng PC do đó làm giảm nguy cơ nứt kết cấu bê tông do ứng suất nhiệt [2][6].

Xác định nhiệt độ bê tông theo phương pháp bán đoạn nhiệt, đoạn nhiệt

Chống xâm thực sulfate

Xi măng poóc lăng hỗn hợp bền sun phát chứa GGBFS có thể thay thế xi măng poóc lăng bền sun phát cho chế tạo bê tông làm việc trong môi trường xâm thực sulfate trong hầu hết các trường hợp [2][6].

TCVN 7711 , TCVN 4316, TCVN 9501

Tính chống thấm và bảo vệ ăn mòn cốt thép

Bê tông chứa GGBFS được cải thiện về vi cấu trúc, lỗ rỗng do đó tăng khả năng chống thấm và độ bền lâu [2][6].

Bê tông chứa GGBFS giảm hệ số xâm nhập ion clo gấp hàng chục lần so với bê tông chỉ sử dụng xi măng PC. Ngoài ra, bê tông chứa GGBFS còn giảm chiều dày lớp bê tông bị cácbonat hóa, do vậy tăng cường hiệu quả khả năng bảo vệ ănmòn cốt thép [2][6]. Bê tông sử dụng GGBFS

thích hợp cho kết cấu bê tông vùng biển.

Thử chống thấm áp lực nước theo TCVN 3116. Thử thâm nhập ion clo theo phương pháp đo điện lượng theo TCVN 9337

Xác định hệ số khuếch tán clorua theo chiều sâu theo TCVN 9492

Thử ăn mòn cốt thép theo đo điện thể theo TCVN 9348.

Ứng dụng

Loại xỉ

Chỉ dẫn kỹ thuật

Chỉ dẫn về tiêu chuẩn

Cốt liệu lớn cho bê tông

Xỉ lò cao làm nguội chậm

Kiểm soát chất lượng:

Thành phần hóa: cần đánh giá hàm lượng CaO, SO₃, lưu huỳnh và FeO tổng. Giới hạn các thành phần này không vượt quá mức quy định trong tiêu chuẩn áp dụng.

Áp dụng tiêu chuẩn nước ngoài như JIS A5011-1, ASTM C33, BS EN 8500-2.

Tính chất cơ lý: Cần đánh giá các chỉ tiêu như cốt liệu đá tự nhiên, trong đó lưu ý đến thành phần hạt, khối lượng thể tích hạt, độ hút nước.

Thiết kế cấp phối bê tông [1][2][6]:

Phương pháp thử áp dụng TCVN 7572 hoặc tiêu chuẩn nước ngoài tương ứng

Phương pháp thiết kế tương tự như bê tông sử dụng cốt liệu tự nhiên. Cần lưu ý đến đặc tính của cốt liệu ABFS như khối lượng thể tích thấp hơn, độ hút nước cao, bề mặt thô ráp hơn so với cốt liệu tự nhiên để có điều chỉnh phù hợp.

Thi công và bảo dưỡng [2][6]:

Chỉ dẫn chọn thành phần bê tông các loại theo Quyết định 788/QĐ-BXD năm 1998 hoặc các tiêu chuẩn thiết kế thành phần bê tông tương đương.

Thi công tương tự như bê tông cốt liệu tự nhiên. Lưu ý nên làm ẩm cốt liệu trước và điều chỉnh tăng tỷ lệ cốt liệu nhỏ để thuận lợi khi bơm bê tông.

Áp dụng các tiêu chuẩn TCVN về thi công và bảo dưỡng bê tông cốt liệu tự nhiên

Bảo dưỡng [2]: Áp dụng quy trình bảo dưỡng như với bê tông cốt liệu tự nhiên. Bê tông cốt liệu xỉ có lợi thế tăng cường quá trình tự bảo dưỡng nhờ lượng hơi ẩm có nhiều trong cốt liệu.

Áp dụng TCVN 8828 về bảo dưỡng như đối với bê tông cốt liệu tự nhiên.

Xỉ thép (xỉ lò thổi, xỉ lò hồ quang điện)

Thực tế hiện nay loại xỉ này có ứng dụng làm cốt liệu cho bê tông rất hạn chế. Khi cần sử dụng, phải đánh giá về tính ổn định thể tích của loại cốt liệu từ loại xỉ này do trong vật liệu có thể chứa CaO, MgO tự do, FeO gây nở [1][2][8].

Áp dụng JIS A5011-4 đối với xỉ thép EAF loại xỉ oxy hóa, xỉ thép BOF chưa có tiêu chuẩn.

Đánh giá độ nở áp dụng theo JIS A 5015 hoặc ASTM D4792

Cốt liệu nhỏ cho bê tông

Xỉ lò cao làm nguội chậm và xỉ hạt lò cao

Áp dụng chỉ dẫn như cốt liệu lớn cho bê tông từ xỉ ABFS ở phần trên của bảng này.

Có thể áp dụng tiêu chuẩn nước ngoài như JIS A5011-1, ASTM C33, BS EN 8500-2.

Loại xỉ

Chỉ dẫn kỹ thuật

Chỉ dẫn về tiêu chuẩn

Xỉ lò cao làm nguội chậm (ABFS)

Kiểm soát chất lượng [1][7]:

Cần được kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật như đối với vật liệu tự nhiên. Ngoài ra, vật liệu xỉ ABFS còn cần được kiểm tra:

- Màu của nước lọc rửa qua vật liệu: cần không màu. Lưu ý nước lọc rửa qua vật liệu có thể có màu (vàng, xanh) và mùi do chứa hợp chất lưu huỳnh có khả năng bị oxy hóa khi vật liệu chưa được xử lý. Các biện pháp xử lý thường áp dụng [1]:

(1) phong hóa vật liệu tại bãi chứa tối thiểu một tháng trước khi sử dụng, hoặc sử dụng phương pháp hơi nước nhiệt cao;

(2) lấy mẫu kiểm tra màu của nước lọc rửa qua vật liệu;

(3) dùng vật liệu ở vị trí trên mực nước ngầm, không ngâm ngập trong nước.

- Chỉ số pH và hàm lượng chất độc hại trong nước lọc rửa qua vật liệu

Có thể áp dụng tiêu chuẩn nước ngoài như JIS A 5015, ASTM D 2940, BS EN 13242

Có thể áp dụng phương pháp thử theo phụ lục A của JIS A5015 để đánh giá màu của nước lọc rửa qua vật liệu

Có thể áp dụng JIS A 5015

Đặc tính kỹ thuật [1][2][7]:

- Khối lượng thể tích đầm chặt trong khoảng 1120-1940 kg/m³ [3] thấp hơn vật liệu tự nhiên.

- Độ ổn định: do có bề mặt thô, ráp và góc nội ma sát lớn (40-45^o) nên vật liệu có độ ổn định cao. Ngoài ra, vật liệu chịu được ẩm ướt, hầu như không bị sụt lún sau khi đầm chặt và có sự dính kết tạo cường độ của các hạt theo thời gian do tính thủy lực tiềm ẩn. Chỉ số CBR cao (thường lớn hơn 100 đến 250 [3]).

- Tính thoát nước: do không có tính dẻo dính, nên vật liệu có khả năng cho nước thoát qua cao.

- Tính ăn mòn: do nước lọc rửa qua Vật liệu có tính kiềm (pH khoảng 8-10) nên không có nguy cơ gây ăn mòn cho thép.

Thiết kế và thi công [7]

Thiết kế và thi công vật liệu đắp và san lấp bằng xỉ ABFS tương tự như với cốt liệu từ đá tự nhiên. Lưu ý các chỉ tiêu nêu ở mục kiểm soát chất lượng.

Các chỉ tiêu kỹ thuật được áp dụng các phương pháp thử như với vật liệu tự nhiên

Áp dụng quy phạm thiết kế và thi công như đối với vật liệu đá tự nhiên

Xỉ hạt lò cao (GBFS)

GBFS thường được sử dụng như là cốt liệu nhỏ để phối trộn với ABFS hoặc xỉ thép. Bản thân xỉ GBFS không có tính nở nhưng lưu ý phối hợp GBFS với ABFS ở tỷ lệ quá lớn có khả năng gây nở quá mức cho phép [1].

GBFS cho đường giao thông có thể áp dụng theo JIS A 5015.

Xỉ thép (xỉ lò thổi, xỉ lò hồ quang điện)

Kiểm soát chất lượng [1][8]:

Cần được kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật như đối với vật liệu tự nhiên. Ngoài ra, vật liệu xỉ thép còn cần được kiểm tra:

- Quy trình xử lý nghiền, sàng xỉ thép thành vật liệu hạt cần có thêm công đoạn tách sắt từ tính để vật liệu không bị lẫn sắt.

- Kiểm soát chất lượng tại nhà máy nơi phát thải xỉ thép và nơi xử lý xỉ thép đảm bảo thànhphần hạt và không bị lẫn tạp chất ngoại lai như gạch chịu lửa, gỗ, vôi, đá, v.v...

- Độ ổn định thể tích và tạo kết tủa trắng. Có thể kiểm tra thông qua độ nở ngâm trong nước hoặc phân tích hàm lượng vôi tự do. Một số phương pháp làm ổn định thể tích của xỉ thép như: (1) để phong hóa ngoài trời (ví dụ: vật liệu cho móng đường giao thông cần phong hóa tối thiểu 6 tháng theo JIS A 5015); (2) Ổn định bằng các phương pháp gia tốc như g hơi nước nhiệt độ cao (có thể rút ngắn thời gian xuống còn 3-7 ngày). Lưu ý hiện tượng tạo kết tủa trắng của nước lọc rửa qua vật liệu trong quá trình sử dụng.

Đặc tính kỹ thuật [1][2][8]:

- Khối lượng thể tích hạt (3,2-3,6) g/cm³ cao hơn so với đá tự nhiên (2,5-2,7) g/cm³.

- Độ ổn định, chịu tải: do có bề mặt thô ráp và góc nội ma sát lớn (40-45^o) nên vật liệu có độ ổn định cao. Chỉ số CBR cao đến 300 [3].

- Trương nở thể tích: có khả năng nở trong môi trường tự nhiên đến 10% do thủy hóa của CaO và MgO. Vì lý do này, vật liệu xỉ thép không nên sử dụng làm vật liệu điền đầy bị kìm hãm phía ngoài.

- Gây hiện tượng nước kết tủa trắng: nước lọc rửa qua vật liệu có khả năng có kết tủa, cặn bột trắng do chứa CaCO₃, gây nguy cơ tắc đường ống thoát nước.

- Tính thoát nước: có khả năng cho nước thoát qua cao.

- Tính ăn mòn: do nước lọc rửa qua Vật liệu có tính kiềm cao (pH khoảng 8-11) nên có nguy cơ gây ăn mòn lớp mạ kẽm hoặc ống nhôm.

Thiết kế và thi công [8]

Thiết kế và thi công vật liệu đắp và san lấp bằng xỉ thép tương tự như với cốt liệu từ đá tự nhiên. Lưu ý các chỉ tiêu nêu ở mục kiểm soát chất lượng khi thiết kế và thi công.

Vật liệu xỉ thép cho lớp móng đường giao thông có thể áp dụng theo JIS A 5015, ASTM D 2940, BS EN 13242

Đánh giá về độ nở có thể áp dụng theo JIS A 5015 hoặc ASTM D4792.

Loại xỉ

Chỉ dẫn kỹ thuật

Chỉ dẫn về tiêu chuẩn

Xỉ lò cao (xỉ ABFS và xỉ GBFS)

Kiểm soát chất lượng:

Cần kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật như đối với cốt liệu tự nhiên. Ngoài ra, do sự biến động chất lượng của cốt liệu từ xỉ lò cao cao hơn cốt liệu tự nhiên nên cần kiểm soát chặt tính đồng nhất, chất lượng của chúng (cần tăng tần suất kiểm tra). Sự biến động chất lượng của cốt liệu xỉ lò cao phụ thuộc vào mỗi nhà máy, quy trình xử lý nghiền sàng, v.v.. [3].

Có thể áp dụng tiêu chuẩn nước ngoài như JIS A 5015, BS EN 13108-1

Một số đặc tính kỹ thuật [1][2][9]:

- Khối lượng thể tích đầm chặt 1120-1940 kg/m³ [2 ]thấp hơn so với cốt liệu tự nhiên

- Độ thấm hút: lớn hơn so với cốt liệu tự nhiên, nên lượng chất kết dính tăng lên đến 3% [2]

- Cường độ, tính chống mài mòn, va đập của cốt liệu xỉ gang: ở mức thấp hơn với cốt liệu tự nhiên.

- Tính ổn định: do lực nội ma sát lớn (40-45^o) nên tạo sự ổn định tốt hơn so với cốt liệu tự nhiên

- Tính ma sát: có tính ma sát cao. Đây là đặc tính tốt của bê tông atphan sử dụng cốt liệu ABFS do hạt ABFS có bề mặt thô ráp, độ cứng cao (5-6).

- Tính chống lún: Bê tông atphan chứa ABFS có tính ổn định, chống lún tốt mà vẫn cho tính chảy và khả năng đầm chặt cao.

- Tính bám dính: Do tính kỵ nước, ABFS có ái lực cao với chất kết dính bitum, điều này làm tăng tính dính kết với cốt liệu và bitum.

Thiết kế và thi công [9]

Tương tự như cốt liệu tự nhiên. Lưu ý do tính thấm hút lớn hơn, nên tiêu hao lượng bitum lớn hơn cốt liệu tự nhiên, nhưng bù lại ABFS có khối lượng thể tích đầm chặt nhỏ nên tạo ra lượng bê tông atphan lớn hơn [9].

Do cường độ, chống mài mòn, khả năng chống va đập của bê tông atphan sử dụng ABFS không cao, nên cốt liệu ABFS thường được áp dụng cho đường có lưu lượng giao thông nhỏ, bãi đỗ [2][9].

Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu từ xỉ ABFS tương tự như đối với vật liệu hạt từ đá tự nhiên

Áp dụng quy trình thiết kế và thi công như đối với vật liệu đá tự nhiên làm cốt liệu cho bê tông atphan

Xỉ thép (xỉ lò thổi BOF, xỉ lò hồ quang điện)

Kiểm soát chất lượng [1][10]:

Cần kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng như đối với cốt liệu đá tự nhiên làm cốt liệu cho bê tông atphan, ngoài ra vật liệu xỉ thép còn cần kiểm tra:

- Quy trình xử lý nghiền, sàng xỉ thép thành vật liệu hạt cần có thêm công đoạn tách sắt từ tính để vật liệu không bị lẫn sắt.

- Kiểm soát chất lượng tại nhà máy nơi phát thải xỉ thép và nơi xử lý xỉ thép thành vật liệu hạt để đảm bảo không bị lẫn tạp chất ngoại lai như gạch chịu lửa, gỗ, vôi, đá, v.v...

- Độ ổn định thể tích: Có thể kiểm tra thông qua độ nở ngâm trong nước hoặc phân tích hàm lượng vôi tự do. Biện pháp phòng tránh tính nở của xỉ là để phong hóa ngoài trời hoặc phun hơi nước. ví dụ: cốt liệu cho bê tông atphan cần phong hóa tối thiểu 3 tháng theo JIS A 5015.

Vật liệu xỉ thép cho đường giao thông có thể áp dụng kiểm soát chất lượng theo JIS A 5015, ASTM D5106, , BS EN 13108-1

Đánh giá độ nở có thể áp dụng JIS A 5015 hoặc ngâm 7 ngày trong nước không nở quá 1% theo ASTM D4792

Xỉ thép (tiếp)

Một số đặc tính kỹ thuật [1][2][13]:

- Khối lượng thể tích hạt 3,2-3,6 g/cm³ lớn hơn 15-25% so với cốt liệu tự nhiên.

- Độ ẩm: Thường lớn hơn đá tự nhiên. Độ ẩm xỉ trước sử dụng nên dưới 5% và sau sấy không nên quá 0,1% [10]

- Độ thấm hút: lớn hơn so với cốt liệu tự nhiên, nên lượng chất kết dính tăng hơn.

- Tính cơ học: Cường độ, khả năng chịu va đập và đặc biệt tính chống mài mòn, ma sát cao, tốt hơn so với cốt liệu tự nhiên và xỉ ABFS.

- Tính ổn định và chống lún: Bê tông atphan chứa xỉ thép có tính ổn định, chống lún gấp 1,5 đến 3 lần so với cốt liệu tự nhiên mà vẫn cho độ chảy, khả năng đầm chặt tốt [10]. Đặc tính này đem lại ưu điểm khi sử dụng xỉ thép cho đường cao tốc, bãi đỗ chịu tải trọng lớn.

- Tính bám dính: Do có tính kỵ nước và có ái lực cao với nhựa bitum nên cốt liệu xỉ thép có sự kết dính tốt với bitum.

Thiết kế và thi công [1][10]

Xỉ thép có thể dùng làm cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ cho bê tông atphan. Tuy nhiên không nên dùng 100% cả cốt liệu nhỏ và lớn từ xỉ thép vì thường tạo độ rỗng cao, làm tăng lượng dùng bitum và tăng tính lún của bê tông atphan. Do có cường độ, chống mài mòn, khả năng chống va đập, tính ổn định, bám dính đều ở mức “rất tốt” nên xỉ thép thường được sử dụng làm cốt liệu bê tông atphan cho các loại mặt đường cao cấp, có lượng giao thông lớn [1],[10]. Thiết kế và thi công bê tông atphan sử dụng cốt liệu xỉ thép tương tự như với cốt liệu từ đá tự nhiên. Trong thiết kế lưu ý thêm các chỉ tiêu nêu trong mục “kiểm soát chất lượng” ở trên.

Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu từ xỉ thép tương tự như đối với vật liệu hạt từ đá tự nhiên

Áp dụng theo TCVN 8819:2011 quy phạm thiết kế và thi công đối với vật liệu đá tự nhiên làm cốt liệu cho bê tông atphan

Thành phần thử nghiệm

Đơn vị

Xỉ lò cao làm nguội chậm

Xỉ hạt lò cao

Xỉ thép

Tiêu chí đánh giá

Giới hạn phát hiện

Hợp chất thủy ngân

mg/l

Không phát hiện

Không phát hiện

Không phát hiện

Không phát hiện

0,0005

Thủy ngân hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜0,005

0,0005

Cadm ium hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜0,1

0,001

Chì hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜0,1

0,005

Phốt pho hữu cơ hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜1

0,1

Hợp chất Cr (VI)

〃

〃

〃

〃

＜0,5

0,4

As en hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜0,1

0,005

Cyanide

〃

〃

〃

〃

＜1

0,1

PCB

〃

〃

〃

〃

＜0,003

0,0005

Đồng hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜3

0,005

Kẽm hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜5

0,01

Fluoride

〃

0,3

0,3

0-4,4

＜15

0,1

Trichloroethylene

〃

Không phát hiện

Không phát hiện

Không phát hiện

＜0,3

0,002

Tetrachloroethylene

〃

〃

〃

〃

＜0,1

0,0005

Beryllium hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜2,5

0,01

Crôm hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜2

0,04

Nickel hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜1,2

0,01

Vanadium hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜1,5

0,1

Hợp chất Clo hữu cơ

mg/kg

〃

〃

〃

＜40

4

Dichiorom etharne

mg/l

〃

〃

〃

＜0,2

0,002

Carbone tetrachloride

〃

〃

〃

〃

＜0,02

0,0002

Ethylene chloride

〃

〃

〃

〃

＜0,04

0,0004

1,1 Dichloroethylene

〃

〃

〃

〃

＜0,2

0,002

Cis -1,2 Dichloroethylene

〃

〃

〃

〃

＜0,4

0,004

1,1,1 Trichloroethane

〃

〃

〃

〃

＜3

0,0005

1,1,2 Trichloroethane

〃

〃

〃

〃

＜0,06

0,0006

1,3 Dichloropropene

〃

〃

〃

〃

＜0,02

0,0002

Thiuram

〃

〃

〃

〃

＜0,06

0,0005

Sim azine

〃

〃

〃

〃

＜0,03

0,0003

Thiobencarb

〃

〃

〃

〃

＜0,2

0,001

Benzene

〃

〃

〃

〃

＜0,1

0,001

Selenium hay hợp chất của nó

〃

〃

〃

〃

＜0,1

0,002