SỞ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NGHỆ AN
Nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng để chế tạo bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn
Trong quá trình phát triển kinh tế, nhu cầu phát triển cơ sở hạ tầng và thay thế các công trình cũ bằng các công trình mới đã tạo ra lượng lớn phế thải xây dựng ở các thành phố và đô thị trên cả nước. Hiện nay, Việt Nam đang đối diện với trạng thái trầm trọng của hàng ngàn khu chung cư xây dựng từ những thập niên 70-80. Có khoảng 2.200 lô chung cư cũ (khoảng 6 triệu m2 sàn xây dựng) tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh cần được xây dựng lại, trong đó 90% lô chung cư cũ có tình trạng xuống cấp nghiêm trọng. Mặc dù đã có nghị quyết số 34/2007/NQ-CP ban hành về việc cải tạo, xây dựng lại các chung cư cũ, tuy nhiên, số lượng chung cư được cải tạo vẫn còn rất ít, chỉ đạt khoảng 2-5%.
Trong thời gian tới, việc phá dỡ các khu chung cư cũ sẽ tiếp tục tạo ra lượng rất lớn phế thải xây dựng (PTXD) tại các thành phố và đô thị trên toàn quốc. Phế thải xây dựng bao gồm các mảnh vỡ như đá nhân tạo từ quá trình phá dỡ công trình, bao gồm bê tông, vữa, tường xây bằng gạch và các vật liệu thải từ quá trình thi công công trình. Hiện nay, PTXD ở các đô thị Việt Nam chưa được tái chế mà phần lớn được đổ lẫn vào các bãi chứa rác thải sinh hoạt hoặc đổ bừa bãi ven đường, sông, kênh. Tình trạng này gây ô nhiễm môi trường và lãng phí nguồn vật liệu, trong khi đáng lẽ ra PTXD có thể được tái chế và sử dụng thay thế cho nguồn vật liệu tự nhiên ngày càng khan hiếm. Do đó, việc nghiên cứu tái sử dụng và tái chế PTXD đang trở thành một vấn đề cấp bách, thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu, với những lợi ích về kinh tế, kỹ thuật, xã hội và môi trường.
Nhằm tận dụng phế thải xây dựng để chế tạo bê tông xi măng chịu lực và bê tông cốt thép đúc sẵn, nhóm nghiên cứu thuộc Tổng hội xây dựng Việt Nam - Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam do TS. Tống Tôn Kiên làm chủ nhiệm đã đề xuất đề tài: "Nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng để chế tạo bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn".
Dựa trên các kết quả nghiên cứu, đề tài đã đưa ra một số kết luận quan trọng như sau:
Lượng dùng nước của hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu tái chế tăng, mức tăng lượng dùng nước có tính quy luật: Khi sử dụng 100% cốt liệu tái chế hoặc cốt liệu tái chế nhỏ, cứ mỗi 25% cốt liệu bê tông tái chế được thay thế cần bổ sung thêm 8-9 lít nước cho mỗi mét khối bê tông. Nếu sử dụng 100% cốt liệu bê tông tái chế thì lượng nước cần dùng tăng nhiều hơn, khoảng 65 lít cho mỗi mét khối bê tông.
So với hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu tự nhiên, khi sử dụng cốt liệu bê tông tái chế thay thế cốt liệu lớn hoặc cốt liệu nhỏ, khối lượng thể tích của bê tông sử dụng cốt liệu tái chế giảm nhẹ 2,0-7,7%. Nếu sử dụng 100% cốt liệu bê tông tái chế, khối lượng thể tích của bê tông giảm khoảng 9,3%.
Tốc độ tổn thất độ sụt tăng khi tăng hàm lượng sử dụng cốt liệu tái chế. Độ dốc của đường cong tổn thất độ sụt với thời gian là rất lớn trong khoảng 60 phút đầu sau khi trộ khi trộn, nhưng sau 60 phút đầu thì độ dốc của đường cong nhỏ hơn.
Cường độ nén và cường độ uốn của bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế giảm tỉ lệ thuận với mức độ tăng lượng dùng cốt liệu bê tông tái chế thay thế cốt liệu tự nhiên. Mẫu bê tông sử dụng 100% cốt liệu bê tông tái chế có cường độ nén giảm tới khoảng 23,1% và cường độ uốn giảm tới 22,2% so với mẫu đối chứng. Ngoài ra, mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng cốt liệu nhỏ bê tông tái chế cũng giảm khoảng 24%.
Sự làm việc của cọc bê tông cốt thép sử dụng 100% cốt liệu nhỏ bê tông tái chế dưới tác dụng của tải trọng nén tương tự như cọc sử dụng bê tông thường. Tuy nhiên, sự sai lệch giữa sức chịu tải tới hạn theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm của bê tông cát tái chế khoảng 1,8%, cao hơn so với bê tông sử dụng cát tự nhiên. Vì vậy, trong tính toán thiết kế cần xem xét trạng thái giới hạn thứ hai.
Khi sử dụng cốt liệu tái chế thay thế cốt liệu tự nhiên, lượng phát sinh khí CO2 giảm từ 3-9% và tổng mức tiêu thụ năng lượng giảm từ 4-17% trong quá trình sản xuất hỗn hợp bê tông. Mức độ hiệu quả môi trường tùy thuộc vào loại và hàm lượng cốt liệu tái chế sử dụng.
Nhóm đề tài kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu cơ chế rắn chắc và độ bền của bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế trong các môi trường xâm thực, đồng thời ứng xử cơ học của các kết cấu chịu lực khác như các dầm, sàn, vách... nhằm khẳng định khả năng ứng dụng các loại kết cấu bê tông sử dụng cốt liệu tái chế trong công trình xây dựng thực tế.
Cơ quan quản lý nhà nước cần ban hành các chính sách thích hợp về vấn đề thu gom, tái chế phế thải xây dựng để nâng cao ý thức tận dụng nguồn vật liệu phế thải xây dựng. Bộ Xây dựng cần đưa ra các hướng dẫn kỹ thuật và tiêu chuẩn về việc sử dụng cốt liệu bê tông tái chế trong sản xuất các loại cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép. Đồng thời, đề xuất các cơ chế chính sách nhằm khuyến khích và thúc đẩy việc ứng dụng sản phẩm bê tông tái chế vào thực tế thi công các công trình xây dựng.
Nghiên cứu về sử dụng phế thải xây dựng để chế tạo bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn đem lại lợi ích không chỉ về môi trường, mà còn về kinh tế và xã hội. Tận dụng phế thải xây dựng để tái chế và sử dụng trong ngành xây dựng sẽ giúp giảm thiểu lãng phí tài nguyên, hạn chế ô nhiễm môi trường, và đóng góp tích cực vào quá trình bảo vệ môi trường và phát triển bền vững của đất nước./.
Trong thời gian tới, việc phá dỡ các khu chung cư cũ sẽ tiếp tục tạo ra lượng rất lớn phế thải xây dựng (PTXD) tại các thành phố và đô thị trên toàn quốc. Phế thải xây dựng bao gồm các mảnh vỡ như đá nhân tạo từ quá trình phá dỡ công trình, bao gồm bê tông, vữa, tường xây bằng gạch và các vật liệu thải từ quá trình thi công công trình. Hiện nay, PTXD ở các đô thị Việt Nam chưa được tái chế mà phần lớn được đổ lẫn vào các bãi chứa rác thải sinh hoạt hoặc đổ bừa bãi ven đường, sông, kênh. Tình trạng này gây ô nhiễm môi trường và lãng phí nguồn vật liệu, trong khi đáng lẽ ra PTXD có thể được tái chế và sử dụng thay thế cho nguồn vật liệu tự nhiên ngày càng khan hiếm. Do đó, việc nghiên cứu tái sử dụng và tái chế PTXD đang trở thành một vấn đề cấp bách, thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu, với những lợi ích về kinh tế, kỹ thuật, xã hội và môi trường.
Nhằm tận dụng phế thải xây dựng để chế tạo bê tông xi măng chịu lực và bê tông cốt thép đúc sẵn, nhóm nghiên cứu thuộc Tổng hội xây dựng Việt Nam - Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam do TS. Tống Tôn Kiên làm chủ nhiệm đã đề xuất đề tài: "Nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng để chế tạo bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn".
Dựa trên các kết quả nghiên cứu, đề tài đã đưa ra một số kết luận quan trọng như sau:
Lượng dùng nước của hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu tái chế tăng, mức tăng lượng dùng nước có tính quy luật: Khi sử dụng 100% cốt liệu tái chế hoặc cốt liệu tái chế nhỏ, cứ mỗi 25% cốt liệu bê tông tái chế được thay thế cần bổ sung thêm 8-9 lít nước cho mỗi mét khối bê tông. Nếu sử dụng 100% cốt liệu bê tông tái chế thì lượng nước cần dùng tăng nhiều hơn, khoảng 65 lít cho mỗi mét khối bê tông.
So với hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu tự nhiên, khi sử dụng cốt liệu bê tông tái chế thay thế cốt liệu lớn hoặc cốt liệu nhỏ, khối lượng thể tích của bê tông sử dụng cốt liệu tái chế giảm nhẹ 2,0-7,7%. Nếu sử dụng 100% cốt liệu bê tông tái chế, khối lượng thể tích của bê tông giảm khoảng 9,3%.
Tốc độ tổn thất độ sụt tăng khi tăng hàm lượng sử dụng cốt liệu tái chế. Độ dốc của đường cong tổn thất độ sụt với thời gian là rất lớn trong khoảng 60 phút đầu sau khi trộ khi trộn, nhưng sau 60 phút đầu thì độ dốc của đường cong nhỏ hơn.
Cường độ nén và cường độ uốn của bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế giảm tỉ lệ thuận với mức độ tăng lượng dùng cốt liệu bê tông tái chế thay thế cốt liệu tự nhiên. Mẫu bê tông sử dụng 100% cốt liệu bê tông tái chế có cường độ nén giảm tới khoảng 23,1% và cường độ uốn giảm tới 22,2% so với mẫu đối chứng. Ngoài ra, mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng cốt liệu nhỏ bê tông tái chế cũng giảm khoảng 24%.
Sự làm việc của cọc bê tông cốt thép sử dụng 100% cốt liệu nhỏ bê tông tái chế dưới tác dụng của tải trọng nén tương tự như cọc sử dụng bê tông thường. Tuy nhiên, sự sai lệch giữa sức chịu tải tới hạn theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm của bê tông cát tái chế khoảng 1,8%, cao hơn so với bê tông sử dụng cát tự nhiên. Vì vậy, trong tính toán thiết kế cần xem xét trạng thái giới hạn thứ hai.
Khi sử dụng cốt liệu tái chế thay thế cốt liệu tự nhiên, lượng phát sinh khí CO2 giảm từ 3-9% và tổng mức tiêu thụ năng lượng giảm từ 4-17% trong quá trình sản xuất hỗn hợp bê tông. Mức độ hiệu quả môi trường tùy thuộc vào loại và hàm lượng cốt liệu tái chế sử dụng.
Nhóm đề tài kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu cơ chế rắn chắc và độ bền của bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế trong các môi trường xâm thực, đồng thời ứng xử cơ học của các kết cấu chịu lực khác như các dầm, sàn, vách... nhằm khẳng định khả năng ứng dụng các loại kết cấu bê tông sử dụng cốt liệu tái chế trong công trình xây dựng thực tế.
Cơ quan quản lý nhà nước cần ban hành các chính sách thích hợp về vấn đề thu gom, tái chế phế thải xây dựng để nâng cao ý thức tận dụng nguồn vật liệu phế thải xây dựng. Bộ Xây dựng cần đưa ra các hướng dẫn kỹ thuật và tiêu chuẩn về việc sử dụng cốt liệu bê tông tái chế trong sản xuất các loại cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép. Đồng thời, đề xuất các cơ chế chính sách nhằm khuyến khích và thúc đẩy việc ứng dụng sản phẩm bê tông tái chế vào thực tế thi công các công trình xây dựng.
Nghiên cứu về sử dụng phế thải xây dựng để chế tạo bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn đem lại lợi ích không chỉ về môi trường, mà còn về kinh tế và xã hội. Tận dụng phế thải xây dựng để tái chế và sử dụng trong ngành xây dựng sẽ giúp giảm thiểu lãng phí tài nguyên, hạn chế ô nhiễm môi trường, và đóng góp tích cực vào quá trình bảo vệ môi trường và phát triển bền vững của đất nước./.
(TH) Quang Anh
Nguồn: Sưu tầm
Tags: phát triển, trầm trọng, mặc dù, số lượng, cơ sở, xây dựng, hà nội, nghị quyết, thay thế, tình trạng, hiện nay, tuy nhiên, quá trình, nhu cầu, chí minh, đô thị, kinh tế, ban hành, nghiêm trọng, thành phố, cải tạo
Ý kiến bạn đọc
Bạn cần đăng nhập với tư cách là Thành viên chính thức để có thể bình luận
