Nghiên cứu thành công bê tông sử dụng tro bay thay thế 80% lượng xi măng
Phân viện Vật liệu xây dựng miền Nam gần đây đã thành công trong việc nghiên cứu và áp dụng quy trình sử dụng tro bay từ nhà máy nhiệt điện để sản xuất vật liệu đúc bê tông, đồng thời giảm lượng xi măng và giảm ô nhiễm môi trường.
Ứng dụng công nghệ mới
Bê tông được coi là một trong những vật liệu xây dựng bền vững nhất về mặt sản xuất và bảo trì so với các loại vật liệu xây dựng khác. Tuy nhiên, xi măng, thành phần chính trong bê tông (chiếm 5-20% khối lượng bê tông), là nguồn gây ra hơn 74-81% lượng phát thải khí nhà kính.
Phần lớn tro, xỉ của Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải (tỉnh Trà Vinh) vẫn đang chờ được khai thác sử dụng, thay vì chôn lấp, che chắn như hiện nay.
Ở Việt Nam, mỗi năm có hơn 25 triệu tấn tro, xỉ được thải ra từ các nhà máy điện trên cả nước, đa số được vận chuyển ra ngoài bãi thải. Nếu không được tái chế và sử dụng lại, đến năm 2030 dự kiến sẽ có tồn kho lên đến 422 triệu tấn tro, xỉ, gây ra tác động xấu đến môi trường và lãng phí tài nguyên.
Trên toàn cầu, một số nước đã tiến hành nghiên cứu và áp dụng tro bay thay thế xi măng để sản xuất bê tông "xanh" (thân thiện với môi trường), với tỷ lệ khuyến cáo thay thế từ 35% tổng khối lượng xi măng Portland. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho thấy có thể thay thế đến 50% hoặc thậm chí là hơn. Loại bê tông này được gọi là HVFC (High Volume Fly Ash Concrete), có một số tính chất vượt trội.
Xuất phát từ những vấn đề trên, nhóm nghiên cứu của Phân viện Vật liệu xây dựng miền Nam (Viện Vật liệu xây dựng - Bộ Xây dựng) đã triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ "Nghiên cứu chế tạo bê tông hàm lượng tro bay cao dùng cho các kết cấu công trình xây dựng", với hàm lượng tro bay thay thế xi măng lên đến 80%.
Theo Tiến sĩ Lê Văn Quang, Chủ nhiệm nhiệm vụ, bê tông HVFC khác hoàn toàn với bê tông hệ Geopolymer (có thể thay thế tro bay 100%). HVFC không yêu cầu bảo dưỡng nhiệt, không đòi hỏi sử dụng kiềm cao. Tuy nhiên, HVFC có nhược điểm lớn là phát triển cường độ chậm, đặc biệt là ở tuổi sớm, điều này làm giảm tiến độ thi công, khai thác công trình và gây khó khăn trong thời tiết lạnh...
Cũng theo Tiến sĩ Lê Văn Quang, nếu sử dụng bê tông HVFC cho mục đích kết cấu, buộc phải cải thiện cường độ tuổi sớm. “Vì vậy, ngoài mục đích sử dụng hàm lượng tro bay cao thay thế xi măng Portland đến 80% để chế tạo bê tông cho mục đích kết cấu, chúng tôi còn nghiên cứu để thúc đẩy sự phát triển cường độ sớm cho loại bê tông này, ngoài những biện pháp truyền thống đã có”, Tiến sĩ Lê Văn Quang nhấn mạnh.
Mở ra hướng ứng dụng mới
Để chế tạo bê tông HVFC, nhóm nghiên cứu đã sử dụng nguyên liệu như xi măng PC40 Nghi Sơn, tro bay từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1, cùng với các cốt liệu và phụ gia phù hợp. Kết quả cho thấy bê tông HVFC có thể ứng dụng vào thực tế, đáp ứng được các yêu cầu về cường độ và độ bền.
Nhóm nghiên cứu đã chế tạo thử nghiệm nhiều vật liệu từ bê tông hàm lượng tro bay cao thay thế xi măng.
Nhóm nghiên cứu cũng đã ứng dụng bê tông HVFC tỷ lệ 80% tro bay thay thế xi măng vào sản xuất cọc vuông bê tông cốt thép. Sản phẩm này đã cho kết quả tốt trong ép móng cọc công trình.
Bê tông HVFC không chỉ giảm lượng xi măng mà còn tận dụng được nguồn tài nguyên tái chế và giảm ô nhiễm môi trường. Với việc sử dụng lên đến 80% tro bay thay thế xi măng, sản phẩm này có tính khả thi cao và có thể giải quyết được nhiều vấn đề liên quan đến ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên.
Đề tài này đã được Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh nghiệm thu. Phó Giáo sư, Tiến sĩ Vũ Hồng Nghiệp, Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu cho biết cả 5/5 thành viên hội đồng đều đánh giá cao và sản phẩm này có tiềm năng ứng dụng cao, mở ra cơ hội mới trong lĩnh vực xây dựng và đời sống xã hội.