Nghiên cứu mới của khoa học Việt Nam: vật liệu bê tông từ bùn thải và tro bay
PGS Huỳnh Trọng Phước (35 tuổi) đã nghiên cứu thành công vật liệu dạng bêtông chịu lực từ bùn thải và tro bay ứng dụng vào san nền, được trao giải thưởng Quả Cầu Vàng 2023 vì có thành tích xuất sắc trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học và đào tạo.
PGS Phước cho biết, dự án nghiên cứu này đã được bắt đầu khi ông đang làm luận án tiến sĩ tại Đại học Khoa học và Kỹ thuật Quốc gia Đài Loan, cách đây 7 năm. Thời điểm đó, một công ty xử lý nước thải tại Đài Bắc đã đề nghị ông nghiên cứu việc sử dụng bùn lắng tại nhà máy để tạo ra vật liệu san lấp khuôn viên của chính họ.
TS Phước, cùng với đội của mình, đã tạo ra một công thức phối trộn độc đáo bao gồm bùn lắng, tro bay, một lượng nhỏ xi măng và các loại phụ gia khác để sản xuất vật liệu cường độ thấp nhưng kiểm soát được (CLSM). Thêm xi măng và các phụ gia khác vào hoàn cảnh này đã tạo ra các phản ứng hóa học thuận lợi giữa tro bay và bùn lắng, kết quả là vật liệu CLSM có khả năng chịu lực.
Tro bay được sử dụng trong nghiên cứu vật liệu Bê Tông. Ảnh: Thinghiemvlxd
PGS Phước cung cấp thêm thông tin rằng bùn lắng từ nhà máy xử lý nước thải có hàm lượng silic dioxide (SiO2) và nhôm oxide (Al2O3) đáng kể, gần giống với thành phần của tro bay từ các nhà máy nhiệt điện than. Do sự tương đồng về khối lượng riêng và thành phần hạt giữa hai loại vật liệu, chúng rất phù hợp để phối trộn tạo thành vật liệu CLSM. “Chúng tôi có thể điều chỉnh hàm lượng của từng thành phần vật liệu tùy theo yêu cầu cụ thể của khách hàng, nhằm tạo ra sản phẩm thỏa mãn các tiêu chí sử dụng,” anh chia sẻ.
Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc xác định quy trình sản xuất vật liệu CLSM bằng cách sử dụng bùn và tro ngay từ các nguồn phát thải, không cần qua bước xử lý.
PGS Phước nói thêm rằng tùy vào các điều kiện cụ thể, họ có thể chọn phương án trộn ẩm hoặc trộn khô (trước đó, vật liệu sẽ được sấy khô). Đối với vật liệu CLSM sử dụng cho việc san lấp, nhóm đã chọn phương án trộn ẩm để tiết kiệm chi phí cho quá trình xử lý.
Công đoạn thu gom bùn thải từ nhà máy để phucj vụ nghiên cứu. Ảnh: VnExpress
Sau nhiều lần thí nghiệm, đánh giá và điều chỉnh các quá trình, nhóm nghiên cứu đã cải tiến và hoàn thiện công thức sao cho sản phẩm đáp ứng được các yêu cầu về sự dụng. Quá trình này đã gặp nhiều khó khăn và tiêu tốn không ít thời gian, đòi hỏi sự tính toán và điều chỉnh tỉ mỉ từng thành phần. Sự thay đổi nhỏ trong thành phần cũng có thể ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính của sản phẩm, đòi hỏi nhóm phải thử nghiệm không ngừng. Hơn nữa, phương pháp và quy trình trộn, cũng như loại thiết bị sử dụng, cũng đều góp phần quan trọng vào kết quả của nghiên cứu.
So với việc sử dụng cát truyền thống để san lấp, PGS Phước cho rằng đây là hai cách tiếp cận hoàn toàn khác nhau. Đối với cách tiếp cận truyền thống, vật liệu được đầm chặt bằng năng lượng lu lèn cho đến khi đạt được độ chặt thiết kế. Trong khi đó, CLSM là loại vật liệu có cường độ thấp nhưng có thể kiểm soát được, giống như một dạng bê tông được thiết kế để phù hợp với mục đích sử dụng cụ thể, có thể điều chỉnh theo yêu cầu. Mức độ chất lượng càng cao thì chi phí sản xuất càng đắt đỏ.
Dù vật liệu mới này có tiềm năng lớn cho việc ứng dụng trong thực tế, PGS Phước nhấn mạnh rằng để vật liệu này có thể được sử dụng rộng rãi như cát san lấp truyền thống, cần phải xem xét kỹ lưỡng chi phí sản xuất thực tế cùng với việc đánh giá tác động môi trường dài hạn. “Chúng ta cần phải thiết lập những tiêu chuẩn và quy chuẩn cụ thể cho các yêu cầu kỹ thuật trong thi công và nghiệm thu”, anh nhắc tới. Bên cạnh đó, nguồn cung của bùn thải và tro bay cũng cần phải ổn định về chất lượng, đảm bảo có đủ trữ lượng cho sản xuất quy mô công nghiệp, mới có thể thực sự đưa vào ứng dụng thực tế.
Nguồn: VnExpress.
