Ứng dụng tro bay thay thế hạt mịn trong vật liệu cường độ thấp (CLSM)

Việt Nam đang đối mặt với thách thức lớn trong quản lý chất thải rắn, khi các phương pháp truyền thống như chôn lấp gây ra nhiều hệ lụy về môi trường và quỹ đất. Để ứng phó, công nghệ đốt rác thải hiện đại đã được áp dụng, song lại phát sinh lượng lớn tro bay và xỉ đáy cần xử lý. Trong bối cảnh đó, việc tái sử dụng tro bay làm vật liệu xây dựng, đặc biệt là trong vật liệu cường độ thấp có kiểm soát (CLSM), nổi lên như một giải pháp bền vững. Nghiên cứu này nhằm đánh giá tiềm năng của tro bay làm cốt liệu mịn thay thế trong CLSM, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tối ưu hóa tài nguyên trong các công trình phi kết cấu.

Các nhà nghiên cứu và kỹ sư trong lĩnh vực xây dựng dân dụng, vật liệu xây dựng, địa kỹ thuật, quản lý chất thải và các nhà hoạch định chính sách quan tâm đến vật liệu bền vững và tái chế tro bay trong xây dựng.

Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá khả năng sử dụng tro bay (FA) từ lò đốt rác làm vật liệu thay thế cốt liệu mịn trong hỗn hợp vật liệu cường độ thấp có kiểm soát (CLSM). Với mục tiêu giải quyết vấn đề chất thải rắn và thúc đẩy vật liệu xây dựng bền vững, phương pháp tiếp cận bao gồm việc xác định đặc tính lý hóa của tro bay, sau đó thực hiện các thử nghiệm vữa và bê tông với tỷ lệ thay thế cốt liệu mịn bằng FA ở các mức 0%, 25%, 50%, 75% và 100%. Các thông số quan trọng như cường độ chịu nén, vận tốc sóng siêu âm (UPV), độ giãn nở và khối lượng riêng của CLSM đã được đánh giá kỹ lưỡng. Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ chịu nén và giá trị UPV của CLSM có xu hướng giảm khi tỷ lệ tro bay tăng lên. Cụ thể, việc thay thế hơn 50% cốt liệu mịn bằng tro bay lò đốt dẫn đến suy giảm đáng kể các tính chất cơ học. Ngoài ra, sự gia tăng tro bay cũng làm tăng độ giãn nở của mẫu do đặc tính vật lý, phản ứng pozzolanic và hàm lượng aluminosilicate cao của tro bay ảnh hưởng đến quá trình thủy hóa. Tuy nhiên, ở tỷ lệ thay thế hợp lý như 25%, tro bay có thể cải thiện sự đóng gói hạt và độ đặc chắc của cấu trúc. Nghiên cứu khuyến nghị tỷ lệ thay thế tro bay không nên vượt quá 50% để đảm bảo hiệu suất vật liệu tối ưu. Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy tái chế chất thải công nghiệp thành tài nguyên vật liệu, giảm thiểu tác động môi trường và đóng góp vào sự phát triển của công trình phi kết cấu bền vững, đồng thời cung cấp thông tin quý giá cho các nhà nghiên cứu và thực hành trong lĩnh vực vật liệu xây dựng.