Cốt liệu nhân tạo dùng trong công tác bê tông và san lấp công trình

Cốt liệu nhân tạo dùng trong công tác bê tông và san lấp công trình

Ngày 12 tháng 4 năm 2017 Thủ tướng Chính phủ đã Quyết định số 452 /QĐ -TTg Phê duyệt đề án đẩy mạnh xử lý sử dụng tro xỉ thạch cao của các nhà máy nhiệt điện, hóa chất, phân bón làm nguyên liệu sản xuất VLXD.

Trong đó, đặc biệt chú ý đến các nhiệm vụ và giải pháp về nghiên cứu, ứng dụng khoa học công nghệ, đẩy mạnh việc nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ xử lý và sử dụng tro, xỉ, thạch cao làm nguyên liệu sản xuất VLXD. Cơ bản hoàn thiện các công nghệ xử lý và ứng dụng trước tháng 6 năm 2019. Được Nhà nước hỗ trợ ngân sách theo quy định, đồng thời khuyến khích các chủ cơ sở phát thải tham gia, nhằm đẩy nhanh tiến độ nghiên cứu, ứng dụng khoa học công nghệ. Các đề tài, dự án nghiên cứu, ứng dụng, sản xuất thử nghiệm đối với việc xử lý, sử dụng tro xỉ, thạch cao được hưởng chính sách ưu đãi theo quy định của Luật Khoa học và công nghệ.

Ảnh minh họa.

Trong Chiến lược phát triển VLXD Việt Nam thời kỳ 2021 - 2030, định hướng đến năm 2050 đã nêu rõ cần sử dụng cốt liệu từ nguyên liệu tái chế, phế thải để thay thế 60% nguyên liệu thiên nhiên trong sản xuất bê tông. Đây là nhiệm vụ rất cấp bách, đòi hỏi các cơ sở nghiên cứu, các đơn vị sản xuất VLXD, thi công các công trình trong lĩnh vực xây dựng cơ bản phải phối hợp tìm kiếm giải pháp đồng bộ để sử dụng được nhiều nhất các loại phế thải…

Theo số liệu tổng hợp của Bộ Công thương hiện cả nước có 25 nhà máy nhiệt điện đốt than đang hoạt động ( trong đó có 9 nhà máy đốt theo công nghệ tầng sôi tuần hoàn -CFBC) phát thải ra tổng lượng tro, xỉ khoảng hơn 19,5 triệu tấn/năm. Lượng phát thải tập trung chủ yếu ở khu vực miền Bắc chiếm 65%, miền Trung 23%, Miền Nam chiếm 12% tổng lượng thải.

Đến nay, tổng lượng tro xỉ nhiệt điện tiêu thụ mới chỉ đạt khoảng 38% tổng lượng phát thải hàng năm. Tro, xỉ được sử dụng nhiều nhất là làm phụ gia khoáng cho xi măng, sau là làm phụ gia bê tông cho các công trình trình thủy lợi, công trình giao thông (đường giao thông nông thôn) và công trình xây dựng dân dụng (kết cấu móng khối lớn ít tỏa nhiệt) ngoài ra tro, xỉ cũng được dùng để thay thế một phần nguyên liệu sản xuất gạch xây (nung và không nung). Sau khi chỉ dẫn kỹ thuật sử dụng tro, xỉ đốt than vào san lấp được ban hành tro xỉ nhiệt điện đã bắt đầu được sử dụng để làm vật liệu san lấp mặt bằng ở một số nơi.

Qua kinh nghiệm sử dụng tro xỉ các nhà máy nhiệt điện của các quốc gia trên Thế giới cho thấy tro bay nhiệt điện đã được sử dụng rất thành công cho ngành công nghiệp xi măng và bê tông. Có nhiều dự án lớn trong thời gian gần đây sử dụng bê tông tro bay nhiệt điện bao gồm: các đập ngăn nước, đập thủy điện, các công trình ngoài biển, các đường hầm dưới biển, đường cao tốc, sân bay, tòa nhà thương mại, các đường ống dẫn….Ngoài các ứng dụng trong xi măng và bê tông, tro xỉ nhiệt điện còn được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như sản xuất gạch bê tông, nền và móng đường giao thông.

Ở nước ta hầu hết lượng than chưa cháy trong tro bay của các NMNĐ than dưới 15%, cho nên chưa khả thi xét về hiệu quả kinh tế nếu xử lý chúng theo công nghệ tuyển nối hoặc tuyển khô ly tâm hoặc bớt lượng than chưa cháy để nhận được tro bay đã tuyển có lượng MKN dưới 6%. Do vậy, theo TCVN 8827: 2011, phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông và vữa  - silicafume và tro trấu nghiền mịn, tro bay của hầu hết các nhà máy nhiệt điện than chưa đạt yêu cầu sử dụng làm phụ gia khoáng hoạt tính cao trong bê tông và vữa dùng xi măng pooc lăng. Theo TCVN 8825:2011 - phụ gia khoáng cho bê tông đầm lăn, yêu cầu về hàm lượng MKN dưới 6% nên tro bay hầu hết các nhà máy nhiệt điện của nước ta nếu không qua quá trình tuyển loại bớt than chưa cháy sẽ không sử dụng trực tiếp cho bê tông đầm lăn.

Theo TCVN 12661:2019, sản phẩm đốt than được sử dụng hiệu quả dùng làm nguyên liệu sản xuất clinker xi măng, bê tông, vữa, vật liệu điền đầy tự cháy, vật liệu cường độ thấp có kiểm soát,; vật liệu đắp kỹ thuật, bột khoáng, làm sạch bề mặt kim loại…

Như vậy, theo chỉ dẫn của các tiêu chuẩn trên cần chú trọng nghiên cứu khả năng sử dụng toàn bộ tro, xỉ nhà máy nhiệt điện cho các công tác:

Tính chưa khả thi trong sử dụng làm vật liệu san lấp:

Nước ta đã ban hành TCVN 12249: 2018 - Tro xỉ nhiệt điện làm vật liệu san lấp - Yêu cầu chúng. Tuy nhiên, việc áp dụng tiêu chuẩn chưa phù hợp với điều kiện nơi cần san lấp. Vận chuyển và bảo quản tro xỉ trên phương tiện vận chuyển không gây phát tán bụi chỉ có thể bằng các phương tiện xe stec chuyên dụng có hệ thống cấp và xả bằng khí nén. Tại nơi tiếp nhận tro bay cần có si lô chứa kín và hệ thống lọc bụi. Do vậy, với một khối lượng lớn vật liệu san lấp mà chủ yếu từ tro, xỉ khi cần cấp cho công trường sẽ không khả thi về khả năng vận chuyển. Mặt khác, việc trộn tro, xỉ với các vật liệu khác có tính kết dính để làm hỗn hợp san láp khi thực hiện tại hiện trường sẽ rất khó đảm bảo sự đồng nhất chúng, nên trong quá trình nén chặt một lượng lớn tro không được bao bọc lớp chất dính kết, dẫn đến lớp chất lượng lớp san lấp kém. Đây là hạn chế lớn nhất cho công tác san lấp từ tro xỉ nhiệt điện, chưa kể đến việc xả tro bay từ xe stec lên si lô chứa, nếu không có hệ thống lọc bụi khí thải quá trình bơm trên công trường là không khả thi.

Trong chế tạo sản xuất bê tông và kết cấu bê tông cốt thép:

Theo TCVN 10302: 2014 - phụ gia khoáng hoạt tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng, tro, xỉ các nhà máy nhiệt điện có thể được sử dụng: trong chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông cốt thép từ bê tông nặng và bê tông nhẹ với hàm lượng MKN của chúng không lớn hơn 12%; trong chế tạo sản phẩm và cấu kiện bê tông không cốt thép từ bê tông nặng, bê tông nhẹ và vữa xây với hàm lượng MKN của chúng lớn hơn 15%. Như vậy, khi tro bay và xỉ có hàm lượng MKN dưới 15% khả năng sử dụng chúng để chế tạo cốt liệu cho công tác bê tông là rất khả thi. Loại cốt liệu được chế tạo có thẻ sử dụng trong công tác bê tông, nhất là chế tạo các cấu kiện bê tông lắp ghép bền trong môi trường ven biển cũng như môi trường phèn chua nhiễm mặn.

Trong chế tạo tấm tường:

Tro bay và hỗn hợp tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than với hàm lượng MKN cao (dưới 15%) có thể sử dụng ở dưới dạng hỗn hợp viên cốt liệu cho bê tông không cốt thép như tường acotec. Ngoài ra còn có thể sử dụng sản xuất cốt liệu nung dùng cho bê tông nhẹ có khối lượng thể tích dưới 1700 kg/m3. Tấm sàn từ bê tông nhẹ sử dụng cốt liệu nhẹ nung từ tro, xỉ nhà máy Nhiệt điện Phả Lại đã được sản xuất tại CTy TNHH MTV Bê tông và Xây dựng Xuân Mai đạt cường độ nén trên 40 MPa, tải trọng uốn cho tấm có bề rộng 1m, kích thức 3300 x 100mm.

Từ những phân tích cho thấy khả năng ứng dụng của tro, xỉ làm VLXD đang có những ưu điểm nhất định, thời gian các sở sản xuất VLXD, các nhà khoa học cần tiếp tục công tác nghiên cứu ứng dụng các giải pháp xử lý đến 100% chất thải tro, xỉ nhiệt điện than sử dụng trong xây dựng, đặc biệt trong sản xuất cốt liệu nhân tạo sử dụng cho công tác bê tông, đặc biệt là bê tông cho các công trình ven biển và hải đảo đồng bằng sông Cửu Long, góp phần thực hiện “Đề án Phát triển VLXD phục vụ công trình ven biển và hải đảo đến năm 2050” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết định số 126/QĐ-TTg ngày 25/01/2019 .

PGS.TSKH Bạch Đình Thiên- Viện Nghiên cứu Ứng dụng VLXD nhiệt đới