Công nghệ bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa

Cơ quan chủ trì thực hiện: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam            

Địa chỉ: 171 - Tây Sơn – Đống Đa - Hà Nội, tel: 84.43.8522086

Chủ nhiệm Đề tài: PGS.TS Nguyễn Thanh Bằng           

Thời gian thực hiện: Từ tháng 06/2018 đến tháng 4/2021

______________________________________________________________________________________________________________________________

► Quy trình sản xuất bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa sử dụng tro bay và xỉ lò cao được cấp Bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 3233 cấp theo Quyết định số 41595/QĐ-SHTT ngày 13/06/2023
_______________________________________________________________________________________________________________________________

Những điểm nổi bật của công nghệ
____________________________________

► Về mặt khoa học, công nghệ

 Đã nghiên cứu xác lập được cơ sở khoa học của việc sử dụng kết hợp tro bay nhiệt điện và xỉ lò cao nghiền mịn để chế tạo bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa (không sử dụng xi măng) dùng cho các công trình thủy lợi làm việc trong môi trường biển góp phần bảo vệ môi trường ở Việt Nam, hướng nghiên cứu này cho phép bê tông đóng rắn ở điều kiện nhiệt độ thường, không phải gia nhiệt như các cách tiếp cận khác trước đây (chỉ có thể thực hiện được trong nhà máy bê tông đúc sẵn), do đó có thể đổ bê tông tại chỗ làm tăng khả năng ứng dụng của loại bê tông này;

Bê tông chất kế dính kiềm hoạt hóa có chất lượng cao với việc sử dụng kết hợp tro bay loại F theo TCVN 10302:2014 có hàm lượng mất khi nung tới 12% và xỉ lò cao nghiền mịn theo TCVN 11586:2016 có ở Việt Nam, qua đó góp phần xử lý tro bay nhiệt điện và xỉ lò cao, bảo vệ môi trường.

Đã xây dựng được phương pháp tính toán thành phần chất kết dính kiềm hoạt hóa tối ưu đáp ứng đồng thời hai yếu tố đó là cường độ chịu nén cao nhất có thể và chi phí sản xuất bê tông thành phẩm thấp nhất, đã xác định được giới hạn lượng dùng hiệu quả các thành phần của chất kết dính gồm: Chất hoạt hóa thông qua %Na2O, Ms; Tổng lượng dùng tro, xỉ; Tỷ lệ dùng tro bay và xỉ lò cao. Đây là những phát hiện quan trọng để chỉ dẫn cho các kỹ sư thiết kế trong việc lựa chọn thành phần cấp phối bê tông.

Đã xây dựng mới đầy đủ hệ thống quy trình đảm bảo cho việc ứng dụng bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa vào thực tiễn.

► Về mặt thực tiễn

     ♦ Kết quả ứng dụng

Đã ứng dụng thành công công trình thử nghiệm bê tông CKD KHH để thi công các cấu kiện lát mái bảo vệ kè biển tại Km25+320 đến Km25+340 thuộc tuyến đê biển thị trấn Hải Thịnh, tỉnh Nam Định. Kết quả thí nghiệm trên mẫu đúc trong quá trình sản xuất và thi công mô hình cho thấy chất lượng hỗn hợp bê tông và bê tông CKD KHH tốt, độ ổn định và đồng đều cao, các chỉ tiêu cơ lý đạt yêu cầu dùng cho bê tông thủy công. Sau 12 tháng làm việc trong môi trường biển, chịu tác động của sóng, gió, thủy triều... đặc biệt trải qua một đợt bão nhưng mô hình vẫn an toàn, ổn định. Các kết quả đánh giá cường độ của bê tông bằng phương pháp khoan lấy mẫu, siêu âm và súng bật nẩy cho thấy, sau 12 tháng, cường độ nén của các cấu kiện BT CKD KHH đều đạt yêu cầu. Kết quả đo độ thấm ion Cl- của các mẫu khoan theo phương pháp đo điện lượng cũng cho thấy các mẫu bê tông CKD KHH có mức độ thấm ion Cl- ở mức thấp và rất thấp. Qua đó có thể khẳng định chúng ta có thể làm chủ hoàn toàn công nghệ bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa.

     ♦ Hiệu quả kinh tế

+ BT CKD KHH TB-XLC có chi phí chế tạo thấp hơn từ 15%-30% so với BTXM bền sulfat có mác tương đương.

+ Đối với bê tông mác dưới M40, BT CKD KHH có chi phí chế tạo cao hơn không nhiều so với BTXM truyền thống, từ 1% đến 3%. Tuy nhiên, khi mác bê tông cao hơn M40, chi phí chế tạo BT CKD KHH giảm từ 8%-20% so với BTXM truyền thống. Cũng cần phải lưu ý là trong hiệu quả kinh tế này chưa tính đến lợi ích mang lại khi sử dụng tro bay và xỉ lò cao để chế tạo BT CKD KHH (lợi ích do không phải tốn chi phí chôn lấp, chi phí môi trường…).

     ♦ Hiệu quả bảo vệ môi trường

Với các tính năng tốt, chi phí hợp lý, nguồn vật liệu đầu vào là các phế thải tro bay và xỉ lò cao mà hầu hết các NMNĐ, NMLK ở Việt Nam đều có thể đáp ứng, tiềm năng ứng dụng thực tế trên phạm vi toàn quốc của loại vật liệu “thân thiện với môi trường” này rất lớn qua đó góp phần không nhỏ vào việc bảo vệ môi trường, cụ thể là, việc sử dụng BT CKD KHH thay thế cho BTXM truyền thống mang lại hiệu quả cao về mặt bảo vệ môi trường ở ba khía cạnh, gồm:

+ Một là giảm phát thải khí CO2, việc sử dụng BT CKD KHH có thể góp phần giảm từ 40%-50% lượng khí thải CO2 do quá trình sản xuất và thi công BT xi măng truyền thống hiện nay.

+ Hai là giảm lượng khai thác đá vôi, đất sét,… của quá trình sản xuất xi măng, do đó bảo vệ được các núi đá vôi, các đồi đất sét đang dần biến mất, tiết kiệm được nguồn tài nguyên không tái tạo được, đồng thời giảm được đáng kể lượng bụi sinh ra trong quá trình khai thác, vận chuyển, nghiền và đốt các loại vật liệu này.

+ Ba là tăng lượng xử lý các loại phế thải tro bay và xỉ lò cao, giảm được diện tích chiếm đất do phải làm bãi thải xỉ cũng như chi phí dùng để chôn lấp, xử lý các loại phế thải này.

Kiến nghị hướng phát triển tiếp để hoàn thiện các sản phẩm của đề tài

Tiếp tục nghiên cứu để phát triển và hoàn thiện các giải pháp nâng cao chất lượng, tận dụng vật liệu địa phương, giá rẻ (như cát nhiễm mặn, nước biển) để giảm giá thành, đồng thời phát triển đa dạng các sản phẩm chất kết dính kiềm hoạt hóa và mở rộng đối tượng sử dụng. Đề nghị các Bộ, ngành, địa phương ban hành cơ chế, khuyến khích, tạo điều kiện thúc đẩy việc ứng dụng bê tông chất kết dính kiềm hoạt hóa vào các công trình xây dựng, góp phần bảo vệ môi trường.

Hình ảnh về các sản phẩm KHCN hoặc kết quả ứng dụng thực tiễn:

Hình 1. Chế tạo và lắp đặt cấu kiện BT CKD KHH tại hiện trường

Hình 2. Công trình thử nghiệm sau khi hoàn thành

Hình 3. Hiện trạng mô hình thử nghiệm sau 12 tháng áp dụng

Hình 4. Khoan mẫu và nén mẫu khoan