» Một nghiên cứu công bố trên tạp chí Construction and Building Materials cho thấy bột sợi thủy tinh thu hồi từ lưỡi tua-bin gió hết hạn sử dụng có thể ứng dụng hiệu quả trong hệ chất kết dính xi măng lai hoạt hóa kiềm. Khi sử dụng canxi hydroxit (Ca(OH)₂), vật liệu này giúp cải thiện tính chất cơ học và góp phần phát triển giải pháp xây dựng bền vững.
Sự gia tăng số lượng lưỡi tua-bin gió thải bỏ đang tạo ra một dòng chất thải composite khó xử lý nhưng giàu tiềm năng tái sử dụng. Với hàm lượng silica cao, bột sợi thủy tinh thu được từ nguồn vật liệu này có thể được khai thác làm phụ gia trong hệ chất kết dính xi măng, góp phần giảm phụ thuộc vào clinker và mở ra hướng phát triển vật liệu phát thải thấp theo mô hình kinh tế tuần hoàn.
Tái chế lưỡi tua-bin gió và ứng dụng trong chất kết dính xi măng
Lưỡi tua-bin gió được cấu tạo từ composite nhiệt rắn với thành phần chính là sợi thủy tinh và nhựa epoxy. Đây là loại vật liệu có độ bền cao nhưng rất khó tái chế bằng các phương pháp thông thường. Trong các giải pháp hiện nay, tái chế cơ học thông qua nghiền nhỏ được xem là khả thi nhờ chi phí thấp và quy trình đơn giản, trong khi các phương pháp hóa học hoặc nhiệt đòi hỏi điều kiện xử lý phức tạp và tiêu tốn nhiều năng lượng.
Sau khi xử lý nhiệt và nghiền, bột sợi thủy tinh thu được có hàm lượng silica khoảng 44,46% và alumina khoảng 10,54%, cao hơn so với xi măng portland thông thường. Trong nghiên cứu, vật liệu này được sử dụng để thay thế xi măng với tỷ lệ từ 30% - 70% trong hệ chất kết dính xi măng kết hợp hoạt hóa kiềm.
Bột sợi thủy tinh từ lưỡi tua-bin gió được sử dụng trong hệ chất kết dính xi măng kết hợp hoạt hóa kiềm.
Các mẫu được kích hoạt bằng natri hydroxit (NaOH) hoặc canxi hydroxit (Ca(OH)₂) với tỷ lệ nước/chất kết dính giữ ở mức 0,40. Tính chất vật liệu được đánh giá thông qua cường độ chịu nén, quá trình thủy hóa và các phân tích cấu trúc như nhiễu xạ tia X, phân tích nhiệt và cộng hưởng từ hạt nhân. Kết quả cho thấy việc thay thế trực tiếp xi măng bằng bột sợi thủy tinh làm giảm cường độ do hiệu ứng pha loãng, mức suy giảm tăng dần khi tỷ lệ thay thế cao hơn.
Ở các mẫu không sử dụng chất hoạt hóa, cường độ giảm lần lượt khoảng 21,0%, 27,7%, 36,6% và 49,0% tương ứng với các mức thay thế 30%, 40%, 50% và 60%.
Vai trò của canxi hydroxit trong cải thiện tính chất và định hướng ứng dụng
Khi sử dụng natri hydroxit, phản ứng hoạt hóa kiềm diễn ra nhanh ở giai đoạn đầu nhưng lại ức chế quá trình thủy hóa xi măng, dẫn đến suy giảm cường độ tổng thể. Ngược lại, canxi hydroxit cho thấy khả năng tương thích tốt hơn khi vừa duy trì quá trình thủy hóa, vừa tạo môi trường thuận lợi để bột sợi thủy tinh tham gia phản ứng.
Mẫu chứa 30% bột sợi thủy tinh kết hợp 3% canxi hydroxit đạt hiệu quả tối ưu, với mức suy giảm cường độ sau 28 ngày khoảng 22,2% so với mẫu đối chứng. Kết quả phân tích nhiệt và cộng hưởng từ cho thấy canxi hydroxit thúc đẩy giải phóng silica hoạt tính từ bột sợi thủy tinh, qua đó hình thành các pha gel canxi silicat và canxi aluminosilicat, giúp cải thiện cấu trúc vi mô và tăng cường độ dài hạn.
Kết quả nghiên cứu cho thấy bột sợi thủy tinh từ lưỡi tua-bin gió có thể trở thành phụ gia khoáng tiềm năng trong sản xuất xi măng phát thải thấp. Việc sử dụng canxi hydroxit giúp duy trì quá trình thủy hóa đồng thời thúc đẩy phản ứng của vật liệu tái chế, qua đó cải thiện cấu trúc và tính chất cơ học của hệ chất kết dính.
Trong thời gian tới, cần tiếp tục tối ưu cấp phối, đánh giá độ bền lâu dài, co ngót và khả năng làm việc trong các điều kiện môi trường khác nhau. Hướng tiếp cận này không chỉ góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mà còn mở ra giải pháp khả thi để xử lý chất thải composite từ ngành năng lượng gió, hướng tới phát triển vật liệu xây dựng bền vững.
Cem.Info
