Sử dụng tro xỉ nhiệt điện làm vật liệu san lấp

ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1/2019 35 
SỬ DỤNG TRO XỈ NHIỆT ĐIỆN LÀM VẬT LIỆU SAN LẤP 
TS. ĐINH QUỐC DÂN, PGS. TS. ĐOÀN THẾ TƯỜNG, KS. ĐỖ NGỌC SƠN 
Viện KHCN Xây dựng 
Tóm tắt: Tiêu thụ và xử lý tro xỉ phát thải từ các 
nhà máy nhiệt điện là nhiệm vụ cần thiết hiện nay. 
Trong số các giải pháp khả thi, việc sử dụng tro xỉ 
làm vật liệu san lấp là giải pháp tiềm năng cho phép 
tiêu thụ khối lượng lớn tro xỉ. Trong khuôn khổ bài 
viết nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu đặc trưng 
kỹ thuật của tro xỉ tại một số nhà máy nhiệt điện đốt 
than. Các kết quả nghiên cứu tập trung vào đặc 
trưng tính chất địa kỹ thuật và giải pháp kỹ thuật 
nâng cao đặc tính của hỗn hợp tro xỉ. Trên cơ sở đó 
đánh giá điều kiện kỹ thuật áp dụng tro xỉ vào san 
lấp. 
Từ khóa: Sản phẩm đốt than, tro xỉ nhiệt điện, 
vật liệu san lấp, đặc trưng cơ lý 
Abstracts: Presently, the consumption and 
handling with coal ash from thermal power plants 
are becoming extremely necessary. Whithin the 
possible solutions, the use of coal ash as a backfill 
material is a potential solution for consuming the 
mass volume of coal ash. In this paper, the authors 
have researched technical features of coal ash from 
some thermal power plants. The research results 
concentrate on physical-mechanical, geotechnical 
characteristic properties and technical solutions to 
promote properties of coal ash mixture. Based on 
that to assess technical conditions to apply coal ash 
to backfill. 
Keywords: CCPs, coal ash, filling material, 
mechanical property. 
1. Yêu cầu tiêu thụ tro xỉ nhiệt điện đốt than 
 Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, 
nhu cầu tiêu thụ điện ngày một tăng dẫn đến khối 
lượng tro xỉ trong hồ chứa tại các nhà máy nhiệt 
điện đang ngày một tăng thêm, tạo ra sức ép lớn về 
diện tích tồn chứa cũng như đối với môi trường. 
Khối lượng tro xỉ phát thải hiện nay của cả nước 
khoảng 14 triệu tấn/năm [1] và con số này còn tăng 
theo thời gian. Tổng lượng tro xỉ nhiệt điện phát thải 
trên phạm vi toàn cầu vào khoảng 780 triệu tấn vào 
năm 2011. Mức độ tái sử dụng hiệu quả tro xỉ là 415 
triệu tấn (53 % tổng sản lượng) và ở mức độ khác 
nhau tại mỗi quốc gia [2]. Tỉ lệ sử dụng hiệu quả lớn 
nhất là 96,4 % và tỉ lệ thấp nhất là khoảng 10,6 %. 
Sản lượng tro xỉ cũng được dự báo sẽ tăng trong 
những năm tới do ngành năng lượng của thế giới 
còn phụ thuộc nhiều vào sản lượng điện được sản 
xuất bằng việc đốt than. Tại Mỹ và liên Minh châu 
Âu EU tổng sản lượng tro xỉ hàng năm ước tính vào 
khoảng 115 triệu tấn, Ấn Độ khoảng 140 triệu tấn 
năm. Sản lượng tro xỉ tại Trung Quốc cũng tăng 
nhanh hàng năm và dự báo đạt 580 triệu tấn vào 
năm 2015 [3]. 
Tại một số quốc gia có nền kinh tế phát triển 
hay có mức độ phát thải tro xỉ nhiệt điện lớn thì tro 
xỉ nhiệt điện được tái sử dụng rộng rãi trong nhiều 
lĩnh vực để tận thu tài nguyên như làm phụ gia cho 
xi măng, bê tông, làm vật liệu cho gạch, vữa xây 
không nung, cải tạo đất nông nghiệp và phần lớn 
phục vụ làm vật liệu xử lý nền, san lấp công trình 
hoặc hoàn nguyên mỏ... Theo số liệu từ hội thảo tro 
than thế giới năm 2013 đưa ra [4] trong hình 1, đối 
với lĩnh vực san lấp mức độ sử dụng ở mức khá 
như ở châu Âu với 18,98 %, ở Ấn Độ với 6,4 % cho 
đắp đường giao thông và 12,6 % cho san nền. Ở 
Hoa Kỳ chỉ hơn 11% được sử dụng để san lấp và 
thấp nhất là Nhật Bản với 5,6 %. Tuy nhiên ở một 
mức độ nhất định, có thể chắc chắn rằng tro xỉ nhiệt 
điện sử dụng với khối lượng không hề nhỏ trong 
san lấp ở các nước trên. 
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA 
36 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1/2019 
Hình 1. Tái sử dụng tro xỉ nhiệt điện tại một số quốc gia [4] 
Việc thúc đẩy tiêu thụ và xử lý tro xỉ đã được đặt 
ra, trong khuôn khổ bài báo nhóm tác giả trình bày 
các nghiên cứu sử dụng tro xỉ nhiệt điện trong san 
lấp trên cơ sở nghiên cứu xác định các đặc trưng 
cơ lý của tro xỉ để đánh giá khả năng sử dụng loại 
tro xỉ nhiệt điện trong san lấp, đánh giá độ bền của 
hỗn hợp tro xỉ và xi măng với các tỷ lệ xi măng khác 
nhau trên các mẫu tro xỉ, mẫu tro, mẫu xỉ được lấy 
tại nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam. 
2. Đặc trưng tính chất địa kỹ thuật của tro xỉ 
nhiệt điện 
 Quá trình vận hành các nhà máy nhiệt điện đốt 
than đã thải ra các sản phẩm cháy từ than bao gồm 
tro bay và xỉ đáy. Về thành phần vật chất, tro bay là 
các chất vô cơ không cháy được có sẵn trong than, 
sau quá trình đốt biến thành vật chất cấu trúc dạng 
thủy tinh và vô định hình và các dạng vô định hình 
có ý nghĩa lớn trong đánh giá hoạt tính của vật liệu. 
 Tro bay thường có dạng hạt hình cầu kích 
thước từ 0.5 µm đến 300 µm, khối lượng thể tích ở 
trạng thái khô xốp 450 kg/m3 đến 700 kg/m3 và 
trọng lượng riêng 1.800 kg/m3 đến 2.300 kg/m3 có 
thể lẫn các hạt than chưa cháy hết có hình dạng 
không xác định. Diện tích bề mặt của tro bay thay 
đổi từ 2.000 cm2/gram đến 6.800 cm2/gram. 
 Xỉ đáy là những hạt thô và to hơn tro bay, là 
thành phần không cháy thu được ở phần đáy lò 
thường ở dạng cục hoặc hạt có kích thước từ 0.125 
mm đến 2 mm, khối lượng thể tích ở trạng thái khô 
xốp 700 kg/m3 đến 900 kg/m3 và trọng lượng riêng 
2.000 kg/m3 đến 2.600 kg/m3. Thông thường lượng 
tro bay chiếm khoảng 80 % - 90 %, còn xỉ chỉ chiếm 
khoảng 10 % - 20%. 
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1/2019 37 
Hình 2. Tro bay Quảng Ninh chụp qua kính hiển vi điện tử [5] 
Tro xỉ nhiệt điện làm vật liệu san lấp trước tiên 
phải được phân định là chất thải không nguy hại và 
đáp ứng yêu cầu của TCVN 12249:2018 [6], đồng 
thời khi sử dụng vào bãi san lấp cần thỏa mãn các 
điều kiện vật liệu an toàn môi trường khác, đặc biệt 
là kiểm tra thoả mãn nồng độ khí radon tại bãi san 
lấp theo quy định. 
Bài viết này tập trung vào các đặc trưng tính 
chất địa kỹ thuật sẽ đánh giá khả năng về yêu cầu 
kỹ thuật sử dụng tro xỉ nhiệt điện làm vật liệu san 
lấp được xét trên cơ sở các đặc trưng tính chất vật 
lý, các đặc trưng tính chất cơ học và các đặc trưng 
về khả năng đầm chặt. 
2.1 Các đặc trưng tính chất vật lý 
Kết quả thí nghiệm trong phòng xác định các 
đặc trưng vật lý theo các tiêu chuẩn hiện hành trên 
các mẫu tro, xỉ và tro xỉ hỗn hợp được lấy từ các 
nhà máy nhiệt điện được tổng hợp với giá trị các 
đặc trưng vật lý của vật liệu tro xỉ hỗn hợp là giá trị 
trung bình của các kết quả thí nghiệm các mẫu lấy 
được từ các bãi lưu giữ tro xỉ của các nhà máy nhiệt 
điện Duyên Hải, Quảng Ninh, Sơn Động, Cẩm Phả, 
Uông Bí, Na Dương, Mông Dương, Vĩnh Tân. Các 
giá trị trong ngoặc đơn là khoảng biến đổi của các 
giá trị tương ứng. Riêng các giá trị các đặc trưng vật 
lý của vật liệu tro và xỉ là từ nhà máy nhiệt điện 
Quảng Ninh (bảng 1). 
Bảng 1. Đặc trưng vật lý của một số hỗn hợp tro xỉ nhiệt điện 
STT Đặc trưng vật lý Tro Xỉ Tro xỉ 
1 
Thành phần hạt, % 
+ Hạt sét < 0,005 
+ Hạt bụi 0,005-0,05 
+ Mịn 0,005-0,01 
+ Thô 0,01-0,05 
+ Hạt cát 0,05-2 
 - Mịn 0,05-0,1 
 - Nhỏ 0,1-0,25 
 - Trung 0,25-0,5 
 - To 0,5-1 
 - Thô 1-2 
2,2 
53,9 
14,6 
39,3 
43,9 
42,8 
0,6 
0,3 
0,1 
0,1 
- 
28,1 
6,8 
21,3 
56,8 
16,4 
13,1 
8,3 
7,7 
11,3 
4 (1,80 - 9,80) 
51,6 (32,1 - 70,3) 
11,2 (3,8 - 17,6) 
39,6 (28,3 - 53,3) 
48,7 (26,6 - 71,6) 
30,1 (4,1 - 46,5) 
6,3 (1,1 - 16,5) 
5,5 (0,3 - 18,8) 
4,3 (0,1 - 18,3) 
4,7 (0,2 - 26,4) 
2 
Đặc trưng cấp phối hạt 
+Hệ số đồng nhất, Cu 
+Hệ số cấp phối, Cs 
7,2 
0,8 
20 
0,7 
8,1 (3,8 - 13,1) 
0,9 (0,7 - 1,0) 
3 Khối lượng thể tích hạt, g/cm
3 
2,42 
2,01 
2,53 (2,35 - 2,69) 
4 
Khối lượng thể tích khô, g/cm3 
+Trạng thái chặt nhất 
+Trạng thái xốp nhất 
1,44 
0,95 
1,44 
1,01 
1,27 (1,06 - 1,81) 
1,01 (0,65 - 1,41) 
5 
Hệ số rỗng 
+Trạng thái chặt nhất 
+Trạng thái xốp nhất 
0,40 
1,12 
0,68 
1,40 
0.84 (0,46 - 1,34) 
1,66 (0,82 - 2,62) 
6 Hệ số thấm, 10-3 cm/s 2,19 - 3,18 
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA 
38 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1/2019 
Từ kết quả thí nghiệm các đặc trưng tính chất 
vật lý trên các mẫu tro xỉ, có thể thấy: 
 - Giá trị các đặc trưng vật lý khá phân tán giữa 
các nhà máy nhiệt điện, các giá trị này là hợp lý 
nằm trong khoảng thường thấy đã được công bố 
trên các nghiên cứu trong, ngoài nước và thống 
nhất với nhau theo các quy luật đã biết; 
 - Theo thành phần hạt, vật liệu tro xỉ có thể xếp 
vào nhóm đất bụi thô nhiều cát mịn; 
 - Theo giá trị khối lượng thể tích hạt, có thể thấy 
tro xỉ thuộc loại vật liệu nhẹ, nhẹ hơn nhiều so với 
vật liệu cát (2,53 g/cm3 so với 2,65 - 2,69 g/cm3 của 
vật liệu cát). Đây là ưu điểm của vật liệu tro xỉ khi sử 
dụng làm vật liệu san lấp vì có trọng lượng bản thân 
nhẹ hơn so với các vật liệu san lấp truyền thống; 
 - Theo các đặc trưng cấp phối hạt, các đặc 
trưng vật lý ở trạng thái xốp nhất và chặt nhất, có 
thể đánh giá vật liệu tro xỉ có khả năng nén chặt tốt 
vì cấp phối hạt bất đồng nhất, cấu trúc cốt hạt dạng 
tinh thể cầu sẽ dễ sắp xếp khi đầm; 
- Riêng đối với tro bay, diện tích bề mặt lớn có 
thể dẫn đến những khó khăn nhất định khi phối trộn 
tro bay với vật liệu khác, đặc biệt với chất kết dính 
là xi măng. Các hạt tro bay khô có độ phân tán lớn, 
mức độ hoạt động bề mặt cao khi trộn với nước 
thường có xu hướng hút nước tạo thành các cục, 
hòn phân tách khỏi xi măng đã phối trộn. Đây là đặc 
điểm cần lưu ý khi phải xử lý hỗn hợp tro xỉ phối 
trộn, thường hỗn hợp phối trộn nên được là ẩm và ủ 
trong khoảng thời gian nhất định để đạt độ ẩm tối 
ưu thay vì trộn trực tiếp với nước. 
 Như vậy, theo các đặc trưng vật lý lưu ý về độ 
hút ẩm, tro xỉ về cơ bản ứng xử như là vật liệu đất 
bụi thô nhiều cát mịn, nhẹ và có khả năng đầm nén. 
2.2 Các đặc trưng tính chất cơ học 
Các đặc trưng cơ học bao gồm các đặc trưng 
về biến dạng và độ bền được sử dụng để đánh giá 
chất lượng thể đắp với vật liệu tro xỉ. Kết quả 
nghiên cứu được tiến hành cùng với vật liệu tro xỉ 
được gia cường bằng xi măng với các tỷ lệ phối 
trộn khác nhau. Các mẫu tro xỉ thí nghiệm các đặc 
trưng cơ học được lấy tại 2 nhà máy nhiệt điện 
Quảng Ninh và Duyên Hải. Ngoài ra, các đặc trưng 
cơ học còn được thí nghiệm tại hiện trường san đắp 
bãi thi công thử tại Quảng Ninh và Duyên Hải bằng 
thí nghiệm bàn nén. 
a) Đặc trưng biến dạng 
Tính nén lún của vật liệu tro xỉ được đặc trưng 
bằng thông số hệ số nén lún a1-2 (cm2/kg) xác định 
bằng thí nghiệm nén không nở hông ở trong phòng 
với các trạng thái độ chặt khác nhau (K = 0,85; 0,90 
và 0,95 so với độ chặt tiêu chuẩn) và được phối trộn 
với xi măng ở các tỷ lệ khác nhau (5 – 10 – 15 – 20 
% xi măng theo trọng lượng vật liệu tro xỉ khô) cũng 
như với điều kiện bảo dưỡng mẫu thí nghiệm (thí 
nghiệm ngay sau khi chế bị mẫu, bảo dưỡng sau 7 
ngày và mẫu được bão hòa nước). Kết quả thí 
nghiệm được trình bày trong bảng 2. 
Tính nén lún của vật liệu tro xỉ cũng được 
nghiên cứu xác định bằng thí nghiệm nén bàn nén 
hiện trường trên khối đắp vật liệu tro xỉ đầm nén. 
Thí nghiệm nén bàn nén tại khối đắp vật liệu tro xỉ 
tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, cho kết quả giá trị 
mô đun biến dạng E trong khoảng 7,8 MPa đến 9,4 
MPa ở độ chặt K = 0,95. Tải trọng nén thí nghiệm 
lên tới 500 kPa với độ lún bàn nén trong khoảng 
1,29 cm đến 1,51 cm. 
Bảng 2. Giá trị hệ số nén lún a1-2 của vật liệu tro xỉ tại Quảng Ninh 
Loại mẫu thí nghiệm 
Hệ số nén lún a1-2 ở độ chặt của mẫu 
K = 0,85 K = 0,90 K = 0,95 
Tro xỉ 100 % 
Nén ngay 0,082 0,059 0,029 
7 ngày 0,033 0,024 0,022 
Bão hòa 0,039 0,036 0,034 
Tro xỉ + 5 % XM 
Nén ngay 0,088 0,061 0.024 
 7 ngày 0,015 0,008 0,008 
Bão hòa 0,013 0,010 0,010 
Tro xỉ + 10 % XM 
Nén ngay 0,037 0,031 0,019 
7 ngày 0,009 0,008 0,006 
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1/2019 39 
Loại mẫu thí nghiệm 
Hệ số nén lún a1-2 ở độ chặt của mẫu 
K = 0,85 K = 0,90 K = 0,95 
Bão hòa 0,014 0,011 0,005 
Tro xỉ + 15 % XM 
Nén ngay 0,023 0,016 0,011 
 7 ngày 0,006 0,005 0,003 
Tro xỉ + 20 % XM 
Nén ngay 0,020 0,014 0,008 
 7 ngày 0,006 0,005 0,006 
b) Đặc trưng độ bền 
Độ bền của vật liệu tro xỉ được nghiên cứu 
xác định bằng các thí nghiệm cắt trong phòng 
theo mặt phẳng định trước xác định lực dính c 
(Pa) và góc ma sát trong φ (độ) trên các mẫu 
được xử lý với xi măng ở các tỷ lệ khác nhau (5 
- 10 - 15 - 20 % xi măng của trọng lượng vật liệu 
tro xỉ khô) ở trạng thái độ chặt khác nhau (K = 
0,85; 0,90 và 0,95 so với độ chặt tiêu chuẩn). 
Các mẫu thí nghiệm cắt cũng được tiến hành với 
3 điều kiện bảo dưỡng (thí nghiệm ngay sau khi 
chế bị mẫu, bảo dưỡng sau 7 ngày và mẫu được 
bão hòa nước). Đối với thí nghiệm nén nở hông 
trong phòng xác định sức kháng nén nở hông, 
thí nghiệm được tiến hành với 3 điều kiện bảo 
dưỡng (bảo dưỡng ở 7, 14 và 28 ngày). Các kết 
quả thí nghiệm được trình bày lần lượt trong 
bảng 3 và 4. 
Bảng 3. Các thông số sức kháng cắt của vật liệu tro xỉ tại nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh 
Bảng 4. Sức kháng nén nở hông của vật liệu tro xỉ tại nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh 
Loại mẫu thí nghiệm 
Lực dính c và góc ma sát trong φ của vật liệu tro xỉ ở 
độ chặt 
K = 0,85 K = 0,90 K = 0,95 
C 
 105 Pa 
φ 
độ 
C 
105 Pa 
φ 
độ 
C 
105 Pa 
φ 
độ 
Tro xỉ 100 % 
Cắt ngay 0,145 11°02' 0,148 12°02' 0,173 16°21' 
7 ngày 0,149 11°40' 0,155 12°34' 0,180 16°50' 
Bão hòa Tan rã Tan rã Tan rã 
Tro xỉ + 5 % XM 
Cắt ngay 0,168 12°49' 0,172 13°05' 0,191 17°24' 
7 ngày 0,239 26°01' 0,260 35°28' 0,328 39°15' 
Tro xỉ + 10 % XM Cắt ngay 0,202 18°36' 0,221 19°01' 0,254 19°45' 
Tro xỉ + 15 % XM Cắt ngay 0,210 19°33' 0,252 20°11' 0,292 22°17' 
Tro xỉ + 20 % XM Cắt ngay 0,223 20°09' 0,267 22°32' 0,321 23°35' 
Loại mẫu thí nghiệm 
Sức kháng nén nở hông (kN/m2) ở 
độ chặt 
K = 0,85 K = 0,90 K = 0,95 
Tro xỉ 100 % 
7 ngày 3,97 6,04 8,81 
14 ngày 4,13 6,55 9,13 
Tro xỉ + 5 % XM 
7 ngày 53,59 64,29 82,13 
28 ngày 59,93 71,97 97,16 
Tro xỉ + 10 % XM 
7 ngày 63,09 138,79 175,99 
28 ngày 78,09 170,86 214,15 
Tro xỉ + 15 % XM 
7 ngày 88,24 178,93 249,39 
28 ngày 122,91 248,02 359,92 
Tro xỉ + 20 % XM 
7 ngày 149,56 190,80 296,61 
28 ngày 280,99 367,46 512,48 
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA 
40 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1/2019 
Từ các số liệu đặc trưng tính chất vật lý và kết 
quả tính chất cơ học thể hiện trong bảng 1, 2, 3 và 4 
của vật liệu tro xỉ có thể có các nhận xét như sau: 
- Tro xỉ, khi không được nén chặt đầy đủ, là loại 
vật liệu rời, có tính chất cơ học yếu: lún nhiều với 
hệ số nén lún a1-2 lớn hơn 0,050 cm2/kg, góc ma sát 
trong nhỏ, dưới 120, sức kháng nén nở hông thấp, 
dưới 10 kN/m2. Giá trị sức kháng cắt và hệ số nén 
lún khi đầm chặt tại độ chặt yêu cầu thường thấp 
hơn so với các vật liệu khác. 
- Tro xỉ có tính chất cơ học phụ thuộc khả năng 
hoạt tính và khả năng tự tăng cứng của thành phần 
tro bay. 
- Tro xỉ tan rã trong nước dù được nén chặt ở 
bất cứ mức độ nào; 
- Vật liệu tro xỉ, khi được nén chặt tới độ chặt K 
= 0,95 so với độ chặt tiêu chuẩn, có tính chất cơ 
học được cải thiện nhiều: lún ít với a1-2 nhỏ hơn 
0,025 cm2/kg, góc ma sát trong lớn hơn 160, nhưng 
sức kháng nén nở hông tăng không đáng kể; 
- Tính chất cơ học của vật liệu tro xỉ được cải 
thiện đáng kể khi gia cường bằng trộn thêm các 
chất liên kết vô cơ. Trong nghiên cứu này, chỉ với 5 
% xi măng trộn thêm, hệ số nén lún đã giảm mạnh, 
chỉ còn 0,015 cm2/kg sau 7 ngày bảo dưỡng ở độ 
chặt K = 0,85 và 0,08 ở độ chặt 0,95; góc ma sát 
trong tăng đến 260 ở độ chặt K = 0,85 và là 390 ở độ 
chặt K = 0,95; lực dính tăng thêm gấp 2 lần và sức 
kháng nén nở hông tăng thêm gấp 10 lần; 
- Với mục đích sử dụng vật liệu tro xỉ như là vật 
liệu san lấp, để đảm bảo ổn định lún, thể đắp vật 
liệu tro xỉ cần được nén chặt ít nhất tới độ chặt K = 
0,95 còn để đảm bảo ổn định về cường độ, cần gia 
cường bằng chất liên kết, ví dụ với chất liên kết vô 
cơ như xi măng với hàm lượng xi măng tối thiểu là 
5 %, sự khác biệt lớn của đặc trưng biến dạng khi 
sử dụng tỷ lệ xi măng từ 10 % trở lên. Tính chất cơ 
học của vật liệu tro xỉ được cải thiện rõ rệt hơn bằng 
cách gia cường với chất liên kết hơn là theo sự tăng 
độ đầm chặt của vật liệu. 
2.3 Các đặc trưng tính chất đầm nén của vật liệu 
tro xỉ 
Các đặc trưng tính chất đầm nén của vật liệu tro 
xỉ được nghiên cứu xác định bằng thí nghiệm đầm 
nén tiêu chuẩn ở trong phòng. Các thông số đặc 
trưng của nó bao gồm khối lượng thể tích khô lớn 
nhất (max , g/cm3) và độ ẩm tốt nhất (tu , %) tương 
ứng với nó. Thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn trong 
phòng được tiến hành với 2 loại thiết bị có công 
đầm nện khác nhau: Proctor tiêu chuẩn và Proctor 
cải tiến với mục đích xem xét khả năng chịu đầm 
nén của vật liệu ở các công đầm nén khác nhau. 
Vật liệu thí nghiệm là vật liệu tro, xỉ, hỗn hợp tro và 
xỉ ở tỷ lệ trộn khác nhau và vật liệu tro xỉ lấy tại bể 
lưu trữ của nhà máy được gia cường thêm với chất 
liên kết xi măng ở các tỷ lệ xi măng khác nhau (5 - 
10 - 15 - 20 %). 
Các bảng 5, 6 dưới đây cho các kết quả thí 
nghiệm nói trên với các vật liệu tro xỉ lấy tại bể chứa 
của nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh. 
Bảng 5. Đặc trưng đầm nén của tro xỉ Quảng Ninh 
Loại mẫu thí nghiệm 
Kết quả thí nghiệm đầm chặt theo phương 
pháp 
Tiêu chuẩn Cải tiến 
max g/cm3 tu % 
max 
g/cm3 
tu 
% 
Tro xỉ 100 % 1,412 20,8 1,442 18,7 
Tro xỉ + 5 % XM 1,423 18,9 1,457 18,0 
Tro xỉ + 10 % XM 1,433 17,9 1,487 17,1 
Tro xỉ + 15 % XM 1,455 17,3 1,521 16,5 
Tro xỉ + 20 % XM 1,488 16,7 1,547 15,4 
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1/2019 41 
Bảng 6. Đặc trưng đầm nén của tro xỉ Quảng Ninh 
Đặc trưng đầm 
chặt 
Tỉ lệ tro xỉ 
100 % tro 100 % xỉ 90 % tro + 10 % xỉ 
80 % tro + 20 
% xỉ 
70 % tro + 
30 % xỉ 
50 % tro + 
50 % xỉ 
max , g/cm3 1,456 1,275 1,476 1,470 1,462 1,448 
wtu , % 18,8 14,6 17,6 17,3 17,0 16,4 
Từ các số liệu trong bảng 5, 6 cho thấy: 
 - Vật liệu hỗn hợp tro xỉ cho hiệu quả đầm nén 
tốt hơn vật liệu tro hoặc xỉ riêng rẽ, hỗn hợp tro-xỉ 
tốt nhất là 90 % tro và 10% xỉ và đây cũng là tỷ lệ 
phổ biến về phát thải tro xỉ của các nhà máy nhiệt 
điện; 
 - Hiệu quả đầm nén cao hơn khi áp dụng công 
đầm nện lớn hơn so với việc tăng tỷ lệ gia cường 
bằng chất liên kết xi măng. 
 Thí nghiệm CBR được tiến hành kiểm chứng 
hiệu quả nén chặt của vật liệu tro xỉ với phương 
pháp đầm theo Proctor cải tiến - phương pháp II-B 
trên mẫu ở hai trạng thái khi khô và khi được bão 
hòa lấy tại nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh và nhà 
máy nhiệt điện Duyên Hải. Bảng 7 cho kết quả thí 
nghiệm xác định CBR nói trên. 
Giá trị CBR của vật liệu tro xỉ tại hai trạng thái 
trước và sau bão hòa không chênh nhau nhiều do 
độ chặt sau khi bão hòa không thấp hơn nhiều so 
với độ chặt trước khi bão hòa. Giá trị CBR của vật 
liệu tro xỉ thí nghiệm so với vật liệu cát san lấp thấp 
hơn (cát san lấp có giá trị CBR tại 0,98 max ≥ 10). 
Bảng 7. Giá trị CBR của tro xỉ 
Điều kiện thí nghiệm 
CBR tại các độ chặt 
 max 0,98 max 0,95 max 
Chưa bão hòa 11,6 8,8 4,5 
Bão hòa 9,3 7,2 4,2 
2.4 Các đặc trưng cơ học của hỗn hợp vật liệu 
tro xỉ - xi măng theo thời gian 
Đánh giá sự phát triển theo thời gian của các 
tính chất cơ học với mục đích nâng cao hiệu quả và 
mở rộng phạm vi ứng dụng của vật liệu tro xỉ trong 
san lấp. Tro xỉ Quảng Ninh lấy từ bãi thải của nhà 
máy được xử lý phối trộn với chất kết dính là xi 
măng theo các tỉ lệ khác nhau để theo dõi các đặc 
trưng cơ học theo thời gian. Các mẫu thí nghiệm 
được chế bị và tạo mẫu tương tự như công nghệ bê 
tông đầm lăn điều này được xem là tương đồng với 
phương pháp thi công khối vật liệu san lấp sử dụng 
thiết bị san gạt, lu lèn, lu rung truyền thống. 
Đánh giá độ bền của bê tông tro xỉ thông qua 
chỉ tiêu cường độ chịu nén và cường độ chịu uốn 
của mẫu tiêu chuẩn. Kết quả thí nghiệm sự phát 
triển cường độ uốn và nén theo thời gian của mẫu 
tro xỉ với xi măng ở các tỉ lệ khác nhau được thể 
hiện trong bảng 8. Độ ẩm tối ưu của hỗn hợp tro xỉ 
- xi măng thay đổi tăng dần từ 16,7 % lên đến 18,9 
% theo hàm lượng tro xỉ trong hỗn hợp từ 80 % lên 
95 %. 
Bảng 8. Sự phát triển cường độ uốn và nén theo thời gian ở các tỉ lệ phối trộn 
STT 
Tỷ lệ 
tro xỉ 
với XM 
Độ ẩm 
(%) N/X 
Cường độ uốn (MPa) Cường độ nén (MPa) 
7 
ngày 
28 
ngày 
60 
ngày 
180 
ngày 7 ngày 
28 
ngày 
60 
ngày 
180 
ngày 
1 80:20 16,7 0,199 1,20 1,64 2,06 2,21 6,07 8,31 9,87 11,28 
2 85:15 17,3 0,209 0,94 1,45 1,72 1,90 3,80 6,10 7,53 9,49 
3 90:10 17,9 0,204 0,83 1,08 1,34 1,36 2,48 4,52 4,56 5,64 
4 95:5 18,9 0,199 0,27 0,32 0,34 0,34 0,71 0,74 0,94 1,24 
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA 
42 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1/2019 
Kết quả cho thấy, hỗn hợp tro xỉ khi phối trộn 
với xi măng từ 5 % đến 20 % thì cường độ sau 28 
ngày tăng từ 0,7 MPa lên 8,3 MPa và các giá trị này 
vẫn tiếp tục tăng ở các tuổi đến 180 ngày từ 1,2 
MPa đến 11,3 MPa. Cường độ uốn của hỗn hợp tro 
xỉ kết hợp với xi măng cũng tăng theo tỉ lệ xi măng 
có trong hỗn hợp và thường bằng 20 % đến 40 % 
giá trị cường độ nén. 
Có thể thấy, do quá trình thí nghiệm sử dụng 
hỗn hợp tro xỉ ở dạng tự nhiên lấy trực tiếp tại bãi 
phế thải của nhà máy nên trong thành phần tro xỉ có 
nhiều cục tro bị vón cục làm cho hỗn hợp tro xỉ - xi 
măng không hoàn toàn đồng nhất, điều này làm ảnh 
hưởng lớn đến các kết quả khi uốn và nén mẫu, 
dẫn đến các kết quả bị dao động khá lớn. 
Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi của bê tông 
tro xỉ ở các tỉ lệ phối trộn xi măng khác nhau được 
trình bày trong bảng 9. Giá trị mô đun đàn hồi của 
bê tông này rất thấp và ở các tuổi 60 ngày và 180 
ngày gần như không còn tăng so với tuổi 28 ngày.
Bảng 9. Sự phát triển mô đun đàn hồi của bê tông tro xỉ theo thời gian 
STT Tỷ lệ tro xỉ với XM N/X 
Modun đàn hồi (MPa*10-3) 
7 ngày 28 ngày 
60 
ngày 
180 
ngày 
1 80:20 0,199 0,55 0,62 0,61 0,62 
2 85:15 0,209 0,42 0,46 0,45 4,47 
3 90:10 0,204 0,19 0,29 0,34 0,36 
4 95:5 0,199 0,07 0,15 0,18 0,19 
Kết quả thí nghiệm modun đàn hồi của bê 
tông tro xỉ ở các tỉ lệ cấp phối khác nhau được 
trình bày trong hình 3. Độ co của bê tông tro xỉ ở 
tuổi 28 ngày giảm từ 0,13 mm/m xuống 0,05 
mm/m theo tỉ lệ xi măng giảm từ 20 % xuống còn 
5 %. Độ co của bê tông tro xỉ diễn ra tương đối 
dài và ở tuổi 180 ngày độ co của hỗn hợp có tỉ lệ 
phối trộn với xi măng ở mức 20 %, 15 %, 10 % và 
5 % tương ứng là 0,47 mm/m; 0,39 mm/m; 0,19 
mm/m và 0,15 mm/m. 
Hình 3. Modun đàn hồi của hỗn hợp tro xỉ theo thời gian 
Các kết quả đặc trưng cơ học của hỗn hợp tro xỉ 
phối trộn cho thấy quy luật chung khi sử dụng tro xỉ 
với tỉ lệ phối trộn xi măng khác nhau như sau: 
- Khi sử dụng xi măng làm vật liệu để gia cường 
hỗn hợp tro xỉ, với tỉ lệ xi măng từ 5 % đến 20 % phối 
trộn tro xỉ thì cường độ sau 28 ngày tăng từ 0,7 MPa 
lên 8,3 MPa và các giá trị này vẫn tiếp tục tăng ở các 
tuổi đến 180 ngày từ 1,2 MPa đến 11,3 MPa; 
- Cường độ uốn của hỗn hợp tro xỉ kết hợp với 
xi măng cũng tăng theo tỉ lệ xi măng có trong hỗn 
hợp và thường bằng 20 % đến 40 % giá trị cường 
độ nén; 
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1/2019 43 
- Mô đun đàn hồi của hỗn hợp tro xỉ gia cường 
bằng xi măng tăng theo tỉ lệ phối trộn xi măng và ở 
các tuổi 60 ngày và 180 ngày gần như không còn 
tăng so với tuổi 28 ngày. Ở 20 % hàm lượng xi 
măng mô đun đàn hồi đạt 0,62.10-3 MPa; 
- Độ co của hỗn hợp tro xỉ gia cường bằng xi 
măng giảm theo tỉ lệ phối trộn xi măng và thời gian 
co của hỗn hợp càng dài khi tăng tỉ lệ xi măng; 
- Tro xỉ khi có chất kết dính xi măng được cải 
thiện rõ rệt cả về cường độ, độ chặt, sức kháng cắt, 
độ biến dạng giảm với hàm lượng phần trăm xi 
măng càng cao thì càng được cải thiện tuy nhiên để 
đảm bảo về mặt kinh tế cho sử dụng thực tế nhóm 
nghiên cứu kiến nghị sử dụng hàm lượng xi măng 
từ 10%. 
3. Nhận xét và kết luận 
Từ kết quả nghiên cứu trên cơ sở các số liệu thí 
nghiệm thực tế về đặc trưng địa kỹ thuật của tro xỉ 
nhiệt điện, cho thấy: 
a) Tro xỉ có thể được xếp vào vật liệu rời thuộc 
loại từ bụi thô nhiều cát mịn đến cát mịn nhiều bụi 
thô, nhẹ và có khả năng nén chặt. Khi không được 
nén chặt đầy đủ, tro xỉ có tính chất cơ học yếu, lún 
nhiều, độ bền thấp, nhưng khi được nén chặt đủ (hệ 
số đầm chặt tối thiểu K ≥ 0,95) hoặc được gia cường 
bằng chất liên kết (như xi măng), tính chất cơ học 
được cải thiện đáng kể đáp ứng với yêu cầu sử 
dụng như là vật liệu san lấp. 
b) Khả năng đầm chặt của hỗn hợp tro xỉ khá 
dễ dàng. Ở độ ẩm tối ưu tro xỉ có độ chặt tương đối 
tốt nhưng lại dễ hóa lỏng do hàm lượng hạt mịn cao 
và lực dính mất đi tro xỉ trở lên nhão mất tính liên 
kết, mất độ bền. Do đó, cần có những nghiên cứu 
sâu hơn về ảnh hưởng của độ ẩm, cũng như tính 
chất hóa lỏng của vật liệu khi sử dụng tro xỉ làm vật 
liệu san lấp và cần biện pháp tránh hiện tượng vật 
liệu san lấp bị bão hòa. 
c) Giá trị sức kháng cắt và hệ số nén lún khi 
đầm chặt tại các độ chặt yêu cầu là thấp hơn so với 
các vật liệu khác. 
d) Khi được phối trộn thêm chất kết dính xi 
măng, hỗn hợp tro xỉ được cải thiện rõ rệt cả về 
cường độ, độ chặt, sức kháng cắt, biến dạng giảm 
với hàm lượng phần trăm xi măng càng cao thì càng 
được cải thiện, khuyến cáo sử dụng hàm lượng 
không ít hơn 10 % trọng lượng. 
e) Tro xỉ nhiệt điện có đủ các đặc trưng địa kỹ 
thuật thỏa mãn làm vật liệu san lấp có thể thay thế 
vật liệu san lấp truyền thống. 
f) Bãi san lấp sử dụng tro xỉ nhiệt điện phải 
đáp ứng các điều kiện an toàn môi trường và nồng 
độ khí radon theo quy định. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Viện Vật liệu xây dựng (2016), Điều tra, khảo sát đánh 
giá và đề xuất giải pháp sử dụng triệt để nguồn tro xỉ 
nhiệt điện trong sản xuất vật liệu xây dựng. 
[2] Barnes, I. (2010), Ash Utilisation- Impact of recent 
changes in power generation practices. London 
England: International Energy Agency Clean Coal 
Center. 
[3] Heidrich, C. (2005), Summary of Technical Options for 
Coal Combustion Products Utilasation in Australia. Ed. 
1 ed. Ash Development Association of Australia. 
[4] World of Coal Ash (2013), World of Coal Ash 
Conference in Kentucky. 
[5] Viện Vật liệu xây dựng (2018), Nghiên cứu sử dụng 
phế thải công nghiệp chế tạo vật liệu gia cố nền đất 
yếu theo công nghệ CDM cho khu vực ven biển ở 
miền Bắc. 
[6] TCVN 12249:2018 (2018), Tro xi nhiệt điện đốt than 
làm vật liệu san lấp - Yêu cầu chung. 
Ngày nhận bài: 12/4/2019. 
Ngày nhận bài sửa lần cuối: 18/4/2019.