Nghiên cứu sử dụng xỉ đáy nhà máy nhiệt điện thuộc nhà máy alumin nhân cơ Đắk Nông làm đường bê tông xi măng

11/2019 
Ngày thông qua phản biện: 02/12/2019 
Ngày duyệt đăng: 18/12/2019 
GTNT 3153 km (Hình 1 và Hình 2). Trong đó, 
mặt đường chưa được cứng hóa chiếm tỷ lệ 
khá lớn, khoảng 28%. Hệ thống đường giao 
thông trên địa bàn tỉnh Đắk Nông chủ yếu cắt 
qua vỏ phong hóa của đá bazan, là loại đất 
được xếp vào loại đất có tính chất Địa chất 
công trình đặc biệt do hàm lượng hạt sét, bụi 
cao, tính dẻo lớn, khối lượng thể tích khô nhỏ, 
có từ tính, khó đầm chặt, đặc biệt có độ tan rã 
cao khi gặp nước [3]. Vào mùa mưa, dưới tác 
động của lượng mưa tập trung lớn đất bị bão 
hòa nước làm suy giảm khả năng chịu tải, 
tăng khả năng biến dạng của nền, dẫn tới phá 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 57 - 2019 40
họai kết cấu mặt và nền đường, ngoài ra gây 
xói mặt đường nghiêm trọng, đặc biệt đối với 
đường đất chưa được cứng hóa. Vì vậy, nhu 
cầu cứng hóa mặt đường GTNT tỉnh Đắk 
Nông cũng như khu vực Tây Nguyên là rất 
cần thiết. 
Hình 1: Biểu đồ tỷ lệ các loại đường bộ 
 tỉnh Đắk Nông 
Hình 2: Biểu đồ tỷ lệ các loại kết cấu 
mặt đường tỉnh Đắk Nông 
Trên địa bàn tỉnh Đắk Nông có nhà máy nhiệt 
điện thuộc nhà máy alumin Nhân Cơ hoạt động 
với công suất 30 MW sử dụng nguyên liệu đốt 
là than cám và than cục. Để nhà máy alumin 
Nhân Cơ hoạt động với công suất là 650.000 
tấn alumin/năm cần lượng than cám là 280.000 
tấn và 96.000 tấn than cục, do vậy lượng tro 
bay và xỉ đáy lò phát thải hàng năm khoảng 
120,240 tấn. Hiện nay, lượng xỉ đáy lò thải ra từ 
nhà máy một phần đang được sử dụng làm gạch 
không nung, tro bay được thu gom tại các bãi 
đổ thải, v.v lượng tiêu thụ ít lượng dư thừa 
lớn, nếu không có giải pháp tận dụng các nguồn 
xỉ đáy này, trong tương lai cần mở rộng bãi đổ 
thải và kèm theo đó là nguồn kính phí lớn để 
bảo vệ môi trường. Do đó, nghiên cứu các giải 
pháp khoa học công nghệ sử dụng xỉ đáy trong 
xây dựng có ý nghĩa lớn, sẽ hạn chế sử dụng 
nguồn nguyên vật liệu xây dựng tự nhiên, giảm 
thiểu tác động môi trường, thu hẹp kho bãi chứa 
chất thải, giảm chi phí xây dựng, thúc đẩy xây 
dựng cơ bản để phát triển kinh tế trong vùng. 
Bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu và 
ứng dụng tro bay thay thế một phần xi măng và 
xỉ đáy thay thế vật liệu truyền thống cát, đá, xi 
măng để xây dựng kết cấu đường GTNT trên 
địa bàn tỉnh Đắk Nông. 
2. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 
2.1. Đánh giá khả năng sử dụng xỉ đáy làm 
cốt liệu cho bê tông 
Hình 3: Khảo sát thành phần hạt xỉ đáy tại 
công ty Cổ phần công nghiệp Đắk Nông 
Xỉ đáy lò phát thải của nhà máy được thu gom 
và tập kết tại các bãi thải, kết quả điều tra khảo 
sát thực tế tại hiện trường cho thấy đường kính 
cỡ hạt (D) của xỉ đáy phân bố từ D > 20 mm 
đến D < 0.14 mm, một số hình ảnh phân loại 
các nhóm hạt xỉ đáy tại công ty Cổ phần công 
nghiệp Đắk Nông, Hình 3. Như vậy, theo tiêu 
chuẩn TCVN 7570: 2006, dựa vào đường kính 
hạt D = 5mm có thể phân xỉ đáy lò ra thành hai 
nhóm, nhóm xỉ hạt thô (D > 5 mm) và nhóm xỉ 
hạt mịn (D < 5 mm). Trong nghiên cứu này, xỉ 
hạt thô sẽ được thí nghiệm để đánh giá khả 
năng thay thế cốt liệu đá dăm, xỉ hạt mịn được 
thí nghiệm để đánh giá khả năng thay cát, 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 57 - 2019 41
dùng làm côt liệu trong bê tông. 
Đánh giá khả năng sử dụng xỉ đáy làm cốt liệu 
cho bê tông được thực hiện tại phòng Nghiên 
cứu vật liệu - Viện Thuỷ công, các chỉ tiêu thí 
nghiệm được tiến hành theo tiêu chuẩn TCVN 
7572: 2006 và đánh giá theo yêu cầu kỹ thuật 
theo tiêu chuẩn TCVN 7570: 2006. Kết quả thí 
nghiệm xỉ hạt nhỏ, được thể hiện trong Bảng 
3, thành phần hạt xem Bảng 4. 
Bảng 3: Một số chỉ tiêu của xỉ hạt nhỏ 
TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả Yêu cầu Phương pháp thử 
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,55 - TCVN7572-4:2006 
2 Khối lượng thể tích xốp kg/m3 1310 - TCVN7572-6:2006 
3 Mô đun độ lớn - 2,7 ≥ 2 TCVN7572-2:2006 
4 Hàm lượng bùn, bụi, sét % 1,6 ≤ 3 TCVN7572-8:2006 
5 Hàm lượng hạt lớn hơn 5 % 0,0 - TCVN7572-2:2006 
6 Thành phần hạt - TCVN7572-2:2006 
Bảng 4: Thành phần hạt của xỉ hạt nhỏ 
TT 
Kích thước 
lỗ sàng, mm 
Lượng sót trên từng sàng Lượng sót tích 
lũy % 
Yêu cầu, TCVN 
7570: 2006, % g % 
1 5 0 0 0 - 
2 2,5 154 15,4 15,4 0 ÷ 20 
3 1,25 229 22,9 38,3 15 ÷ 45 
4 0,63 196 19,6 57,9 35 ÷ 70 
5 0,315 163 16,3 74,2 65 ÷ 90 
6 0,14 143 14,3 88,5 90 ÷ 100 
7 Đáy 115 11,5 100 - 
8 
Khối lượng 
mẫu thử 
1000 100 (Khối lượng mẫu thử cho cốt liệu nhỏ) 
Kết quả phân tích thành hạt và mô đun độ lớn 
cho thấy, phần xỉ mịn tương đương với cát hạt 
thô, hầu hết các chỉ tiêu đều đảm bảo làm cốt 
liệu để chế tạo bê tông, ngoại trừ lượng lọt 
sàng 0,14 lớn hơn yêu cầu kĩ thuật. Như vậy, 
nếu loại bỏ một phần nhóm hạt có đường kính 
< 0,14 mm thì xỉ mịn có thể thay thế cho cát 
làm cốt liệu nhỏ trong bê tông. 
Kết quả thí nghiệm xỉ hạt thô được thể hiện 
trong Bảng 5, thành phần hạt xem Bảng 6. 
Bảng 5: Kết quả thí nghiệm xỉ hạt thô 
TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả Yêu cầu Phương pháp thử 
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,55 - TCVN7572-4:2006 
2 Khối lượng thể tích xốp kg/m3 13,6 - TCVN7572-6:2006 
3 Hàm lượng bùn, bụi bẩn % 0,4 2 TCVN7572-8:2006 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 57 - 2019 42
TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả Yêu cầu Phương pháp thử 
4 Cường độ nén dập % 36,3 - TCVN7572-11:2006 
5 Hệ số hóa mềm - 0,78 - TCVN7572-11:2006 
6 Thành phần hạt TCVN7572-2:2006 
Kết quả thí nghiệm cho thấy, thành phần hạt 
và hàm lượng bụi bùn sét của xỉ đáy lò hạt thô 
đáp ứng được yêu cầu kĩ thuật làm cốt liệu thô 
cho bê tông. Cường độ nén dập 36,3% quy về 
mác đá dăm là 30 MPa, theo TCVN 7570: 
2006 yêu cầu phải > 1,5 lần cường độ bê tông 
chế tạo, vì vậy chỉ phù hợp để chế tạo bê tông 
có cường độ nén tuổi 28 ngày dưới 20 MPa. 
Bảng 6: Thành phần hạt của xỉ hạt thô 
TT 
Kích thước lỗ sàng Lượng sót trên từng sàng Lượng sót 
tích lũy, % 
Yêu cầu, TCVN 
7570: 2006, % mm g % 
1 40 0,0 0,0 0,0 0,0 
2 20 112 1,1 1,1 0 ÷ 10 
3 10 3680 36,8 37,9 40 ÷ 70 
4 5 5994 59,94 97,9 90 ÷ 100 
5 Đáy 214 2,14 100,0 - 
6 Khối lượng mẫu 10000,0 100 
Khối lượng mẫu thử cho cốt 
liệu Dmax = 20 mm 
2.2. Thiết kế cấp phối bê tông 
Dựa trên kết quả phân tích vật liệu đầu vào ở 
phần trên tiến hành thiết kế các cấp phối bê 
tông mác 200 cho các đoạn đường thử nghiệm, 
với các thành phần vật liệu khác nhau. Các cấp 
phối lần lượt được thiết kế như sau: Cấp phối 
1 - xỉ hạt mịn thay cát: Đá dăm 1x2 + xỉ hạt 
mịn + xi măng; Cấp phối 2 - xỉ hạt thô thay 
một phần đá dăm, xỉ hạt mịn thay cát: Đá dăm 
1x2 + xỉ hạt thô + xỉ hạt mịn + xi măng; Cấp 
phối 3 - bê tông truyền thống, đoạn đối chứng: 
Đá dăm 1x2 + cát vàng + xi măng, kết quả 
thiết kế cấp phối bê tông được thể hiện như 
Bảng 7. 
Bảng 7: Thiết kế cấp phối bê tông 
TT 
Cấp 
phối 
Xi 
măng 
kg 
Tro 
bay 
Nước 
kg 
Cốt liệu mịn 
kg 
Cốt liệu thô 
kg 
Cường độ nén 
MPa 
Độ 
sụt 
cm 
Hạt 
mịn 
Hạt 
trung 
Hạt 
thô 
Đá 
1x2 
7 
ngày 
28 
ngày 
1 CP1 353 231 690 1030 15.9 22.4 6 
2 CP2 414 257 335 566 679 17.4 23.7 4 
3 CP3 379 213 (cát vàng) 726 1050 16.6 23.5 5 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 57 - 2019 43
3. MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM ĐƯỜNG BÊ 
TÔNG XỈ ĐÁY 
3.1. Giới thiệu mô hình thử nghiệm 
Hình 4: Mặt cắt ngang đường thử nghiệm 
Đường thử nghiệm bê tông xỉ đáy là tuyến 
đường vào nhà máy xử lý rác tại xã Đạo 
Nghĩa, huyện Đắk R’Lấp có tổng chiều dài 
240 m. Đường là đất tự nhiên, phương tiện 
qua lại hàng ngày chủ yếu là xe chở rác vào 
nhà máy, ngoài ra vào mùa thu hoạch còn các 
phương tiện khác như máy cày, xe tải trọng 
lớn v.v chở nông sản. Đường được thiết kế 
với tổng chiều dài 240 m, rộng 3 m, hai bên lề 
rộng 0.5 m, kết cấu mặt đường là bê tông 
M200, chiều dày 20 cm [3] với 03 cấp phối 
khác nhau: CP1: Đá dăm 1x2 + xỉ hạt mịn + 
xi măng; CP2: Đá dăm 1x2 + xỉ hạt thô + xỉ 
hạt mịn + xi măng; CP3: Đá dăm 1x2 + cát 
vàng + xi măng. Mặt cắt ngang đường thử 
nghiệm, Hình 4. 
3.2. Trình tự thi công 
Trình tự thi công đường bê tông xỉ đáy được 
thực hiện các bước như sau: 1) Tạo phẳng 
mặt đường đất tự nhiên bằng máy ủi; 2) Lu 
lèn nền bằng máy lu đạt độ chặt, K > 0,9 đảm 
bảo E ³ 50 MPa, CBR ³ 6%; 3) Phủ ni lông bề 
mặt nền đường; 4) Lắp dựng ván khuôn; 5) 
Đổ bê tông mặt đường; 6) Đầm, san gạt và 
tạo phẳng bề mặt; 7) Cắt khe co giãn, đổ đầy 
khe bằng nhựa mattic; 8) Bảo dưỡng bê tông, 
đảm bảo bê tông không bị nứt; 9) Kiểm tra và 
nghiệm thu. Một số hình ảnh thi công mô 
hình thử nghiệm, Hình 5. 
Hình 5: Một số hình ảnh thi công mô hình thử nghiệm. a) Lu phẳng bề mặt nền đường; 
 b) Trải nilon, lắp ván khuôn; c) Đầm, san gạt và tạo phẳng bề mặt 
3.3. Đánh giá chất lượng thi công đường 
3.3.1. Chất lượng lu nèn nền đường 
Kiểm tra chất lượng lu nèn nền đường bằng 
phương pháp thí nghiệm Clegg Impact Soil 
Tester (gọi tắt là CIV) được áp dụng rộng 
rãi trên thế giới với chi phí thấp và thời gian 
thí nghiệm nhanh chóng [4, 5]. Kết quả thí 
nghiệm CIV được quy đổi ra sức chịu tải 
California (CBR) theo công thức (1) của 
Clegg (1980) [4]. Hình ảnh thí nghiệm CIV 
tại hiện trường, Hình 6 và kết quả thí nghiệm 
CIV và giá trị CBR quy đổi được thể hiện 
trong Hình 7. 
CBR= 0,07(CIV)2,0 (1)
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 57 - 2019 44
Hình 6: Kiểm tra chất lượng nền đường. 
a) Đào hố kích thước 30x30x20 cm; b) Thí nghiệm CIV 
Hình 7: Kiểm tra chất lượng nền đường. 
a) Kết quả thí nghiệm CIV; b) Kết quả CBR quy đổi 
Kết quả quy đổi từ CIV sang CBR cho thấy 
chất lượng nền đường đảm bảo yêu cầu kỹ 
thuật CBRtt = 26% > [CBR] = 6%. Chất lượng 
nền đường bên phải tốt hơn bên trái, phần giữa 
nền đường không thay đổi nhiều theo toàn 
tuyến. Chỉ số CBR ở độ sâu 20 cm có giá trị 
nhỏ hơn và biến đổi tương đồng so với giá trị 
CBR của phần giữa nền đường. 
3.3.2. Chất lượng thi công bê tông 
Đánh giá chất lượng thi công đường bằng bê 
tông xỉ đáy nhóm nghiên cứu đã tiến hành đúc 
mẫu trụ và mẫu lập phương đồng thời với quá 
trình thi công tại hiện trường (Hình 8a) và 
khoan lấy lõi sau khi thi công xong sau 28 
ngày tuổi (Hình 8b). Các mẫu được thí nghiệm 
tại phòng Nghiên cứu vật liệu - Viện Thuỷ 
công để thí nghiệm xác định cường độ kháng 
nén, kéo và mô đun đàn hồi của bê tông xỉ đáy 
[6], [7], [8], [9]. Kết quả thí nghiệm được thể 
hiện như Hình 9, Hình 10, Hình 11. Một số 
hình ảnh thí nghiệm Hình 12. 
Hình 8: Lấy mẫu hiện trường. 
a) mẫu đúc trong khi thi công; b) mẫu khoan sau thi công 28 ngày. 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 57 - 2019 45
Hình 9: Cường độ chịu nén của mẫu đúc 
 và mẫu khoan 
Hình 10: Cường độ chịu kéo của mẫu đúc 
và mẫu khoan 
Hình 11: Mô đun đàn hồi 
Hình 12: Thí nghiệm nén mẫu 
Kết quả thí nghiệm cường độ nén, kéo và mô 
đun đàn hồi của các cấp phối bê tông xỉ đáy 
khác nhau áp dụng cho các đoạn 1 và 2 so với 
cấp phối bê tông truyền thống thấy rằng cấp 
phối của đoạn 1 và đoạn 2 đạt yêu cầu M200. 
CP1 và CP2 thoả mãn điều kiện làm mặt 
đường bê tông cấp B theo Quyết định số 
1444/QĐ-UBND tỉnh Đắk Nông [10] hoặc làm 
lớp móng dưới mặt đường bê tông nhựa theo 
tiêu chuẩn Áo đường cứng đường ô tô [11]. 
Sau khi thi công xong mô hình thử nghiệm 
đường GTNT sử dụng bê tông xỉ đáy các Sở, 
Ban ngành địa phương đã xuống kiểm tra đánh 
giá mô hình đường. Hình 13. 
Hình 13: Kiểm tra đánh giá hiện trường. 
a) Đoàn kiểm tra đánh giá sau khi thi công xong; 
b) Đoàn kiểm tra đánh giá sau khi thi công xong 5 tháng. 
20MPa 2.5MPa 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 57 - 2019 46
4. KẾT LUẬN 
Bài báo trình bày kết quả thí nghiệm và công 
trình thí điểm sử dụng xỉ đáy Nhà máy Nhiệt 
điện thuộc Nhà máy Alumin Nhân Cơ Đắk 
Nông làm đường bê tông xi măng, một số kết 
luận như sau: 
- Xỉ đáy từ Nhà máy Nhiệt điện thuộc Nhà 
máy Alumin Nhân Cơ Đắk Nông cần được sàng 
phân loại thành phần hạt trước khi có thể dùng 
để thay thế vật liệu truyền thống như cát, đá 
trong vữa và bê tông. Cần phải loại bỏ nhóm hạt 
có đường kính < 0,14 mm để xỉ mịn có thể thay 
thế cho cát làm cốt liệu nhỏ trong bê tông. 
- Xỉ hạt mịn có thể thay thế được cát dùng 
trong vữa và bê tông. Đối với mác bê tông nhỏ 
hơn hoặc bằng M200, xỉ hạt mịn thay thế được 
100% cát, xỉ hạt thô có thể thay thế tối đa 30% 
đá 1x2. Tuy vậy vì xỉ đáy có tính hút nước cao 
hơn cốt liệu truyển thống, lượng xi măng và 
nước dùng cho bê tông tro đáy nhiều hơn bê 
tông truyền thống. Xỉ hạt thô chỉ đảm bảo 
cường độ để làm cốt liệu thay thế đá 1x2 đối 
với mác bê tông không lớn hơn M200. 
- Kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện 
trường kiểm tra cường độ kháng nén, kháng kéo 
và mô đun đàn hồi của các cấp phối bê tông xỉ 
đáy cấp phối CP1 (Đá dăm 1x2 + Xỉ hạt mịn + 
xi măng) và CP2 (Đá 1x2, xỉ hạt thô, xỉ hạt mịn, 
xi măng) cho thấy, bê tông xỉ đáy thoả mãn điều 
kiện làm mặt đường bê tông cấp B theo Quyết 
định số 1444/QĐ-UBND tỉnh Đắk Nông hoặc 
làm lớp móng dưới mặt đường bê tông nhựa 
theo tiêu chuẩn Áo đường cứng đường ô tô. 
LỜI CẢM ƠN 
Bài báo là kết quả nghiên cứu của Đề tài cấp 
Tỉnh “Nghiên cứu đề xuất ứng dụng các giải 
pháp khoa học công nghệ trong việc tái sử 
dụng tro xỉ nhà máy Công ty nhôm Đắk Nông 
phục vụ xây dựng công trình hạ tầng nông 
thôn trên địa bàn tỉnh Đắk Nông”, do Sở Khoa 
học và Công nghệ Đắk Nông giao Viện Thuỷ 
công chủ trì thực hiện. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Bộ Giao thông Vận tải (2015), Báo cáo Tổng kết 5 năm (2010-2015) xây dựng GTNT gắn 
với mục tiêu xây dựng nông thôn mới và phương hướng nhiệm vụ mục tiêu giai đoạn 2016 
-2020, 7/2015. 
[2] Bộ Giao thông vận tải (2011), Quyết định số 315/QĐ - BGTVT ngày 23/02/2011 về 
hướng dẫn lựa chọn quy mô kỹ thuật đường GTNT. 
[3] Sở Giao thông vận tải tỉnh Đắk Nông (2019), Báo cáo thống kê định kỳ hệ thống quốc lộ 
và đường giao thông địa phương trên địa bàn tỉnh. 
[4] Clegg impact soil tester 4,5kg Standard Hammer, operators manual, 2003. 
[5] Nguyễn Huy Vượng, Vũ Bá Thao, Đinh Văn Thức (2018). Tương quan giữa chỉ số cbr và 
civ trong xác định sức chịu tải nền đường trên đất bazan khu vực tây nguyên. Tạp chí Khoa 
học và Công nghệ Thủy lợi, số 42-2018, pp 1-7. 
[6] TCVN 3118-1993: Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông. 
[7] TCVN 3119-1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ kéo khi uốn. 
[8] ASTM C469 - Phương pháp xác định mô đun đàn hồi và hệ số poisson. 
[9] TCXDVN 239- 2006 – Bê tông nặng - Chỉ dẫn đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu 
công trình. 
[10] UBND tỉnh Đắk Nông (2013), Quyết định số 1444/QĐ-UBND tỉnh Đắk Nông về ban hành 
thiết kế mẫu, thiết kế điển hình, định mức đối với các công trình GTNT có quy mô nhỏ, kỹ 
thuật thi công đơn giản, có giá trị công trình £ 3 tỷ. 
[11] 22TCN223-95 (1995), Áo đường cứng đường ô tô - Tiêu chuẩn thiết kế.