Vật liệu vữa Polime vô cơ mới từ phế thải công nghiệp

Xi măng poóclăng là chất kết dính được dùng phổ biến trong các công trình xây dựng do có nhiều ưu điểm cả về tính dễ thi công và độ tin cậy. Tuy nhiên, sản xuất xi măng poóclăng được cho là gây ô nhiễm nghiêm trọng do mức độ phát thải khí và bụi nhiều. Hơn nữa, các kết cấu sử dụng xi măng truyền thống bị phá hủy nhanh chóng khi chịu nhiệt độ cao.

Nhằm thay thế dần nguồn vật liệu này, một chất kết dính gọi là polyme vô cơ đang được nghiên cứu và từng bước ứng dụng vào thực tế xây dựng. Sản phẩm được tạo thành do phối hợp các vật liệu vô cơ giàu khoáng Silích - nhôm với một số hợp chất hoá học như Xút và thuỷ tinh lỏng. Sản phẩm thu được là mạch polyme 3 chiều có cấu trúc chuỗi của bộ khung Silich- nhôm- ôxi cứng rắn và bền vững. Những nghiên cứu gần đây cho thấy các ưu điểm nổi bật của vật liệu này về các tính chất cơ học và độ bền, đồng thời tận dụng được chất thải công nghiệp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Hàng năm ở nước ta có hàng chục triệu chất thải công nghiệp như : tro bay của nhà máy nhiệt điện, xỉ lò cao của nhà máy luyện gang thép, bùn đỏ của ngành sản xuất bôxít, tro trấu của ngành nông nghiệp,… Việc tận dụng chất thải này là vấn đề cấp bách ở Việt Nam để bảo vệ môi trường sống. Nhóm sinh viên trường Đại học Giao thông Vận tải HN, trên cơ sở những nghiên cứu nền tảng của thế giới, đã tiến hành ứng dụng để sản xuất các mẫu vữa sử dụng chất kết dính Polyme vô cơ với thành phần chủ yếu là các vật liệu khoáng giàu silíc và nhôm, như tro bay nhiệt điện đã qua sơ tuyển, cát vàng, ngoài ra có phụ gia gồm hỗn hợp dung dịch kiềm là xút (NaOH) và thuỷ tinh lỏng (K2SiO3) được trộn với tỷ lệ thành phần hợp lý; sau đó sản phẩm được tiến hành kiểm tra chất lượng theo các Tiêu chuẩn hiện hành.

Quá trình nhào trộn được thực hiện bằng máy trộn vữa Holbat Mixer (Hâu -bát -mích -xơ). Các hỗn hợp đối chứng sử dụng xi măng PCB30 và PCB40 được nhào trộn theo tiêu chuẩn. Việc nhào trộn các hỗn hợp có sử dụng chất kết dính Polimer (Polime) cũng được tiến hành tương tự, nhưng thời gian trộn kéo dài hơn.

Bước 1: Cát và tro bay được trộn khô trong vòng 2 phút.

- Sau đó, dung dịch kiềm hoạt hóa gồm xút và thủy tinh lỏng được rót vào và trộn tiếp trong vòng 5 phút để đạt được hỗn hợp đồng nhất.

- Hỗn hợp sau khi nhào trộn được đúc mẫu theo  hình dầm kích thước 40x40x160 mm. mẫu sẽ được đầm chặt bằng bàn rung trong khoảng 2 phút.

- Sau đó, mẫu tiếp tục được đưa để bảo quản ở nhiệt độ 60 độ C. Và cuối cùng là khâu thử nghiệm, nung mẫu đến 1000 độ C và tiến hành nén để thử độ bền cơ học

Đánh giá về giá trị của đề tài, Ban tổ chức cuộc thi Tài năng khoa học trẻ Việt Nam 2011 đã trao giải nhất cho nhóm tác giả về nghiên cứu này. Những thử nghiệm thành công ban đầu đã chứng minh cho nguồn vật liệu mới đầy tiềm năng có thể sản xuất và ứng dụng trong xây dựng. Vấn đề còn lại là triển khai ở quy mô lớn hơn, để đưa vào thực tiễn và dần thay thế chất kết dính truyền thống là xi măng pooclăng trong quá trình thi công xây dựng, góp phần bảo vệ môi trường.