» Các nhà nghiên cứu đã phát hiện rằng vật liệu composite nghiền nhỏ từ lưỡi tua-bin gió hết hạn sử dụng có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ học của vữa xi măng. Kết quả này mở ra hướng đi mới cho việc tận dụng một dòng chất thải công nghiệp ngày càng gia tăng, đồng thời góp phần phát triển vật liệu xây dựng bền vững hơn.
Sự gia tăng số lượng tua-bin gió hết hạn sử dụng đang đặt ra thách thức lớn trong xử lý chất thải, khi các lưỡi được chế tạo từ nhựa gia cường sợi với độ bền vượt trội nhưng khó tái chế. Ngành xây dựng, trong khi đó, lại đang nỗ lực tìm kiếm các vật liệu thay thế nhằm giảm phát thải khí nhà kính và tác động môi trường từ bê tông truyền thống. Sự kết hợp giữa hai nhu cầu này đã thúc đẩy các nghiên cứu về việc tái sử dụng lưỡi tua-bin gió trong các sản phẩm gốc xi măng, đặc biệt là vữa xi măng bền vững, vừa giúp giảm gánh nặng rác thải, vừa mở rộng giải pháp cho nền kinh tế tuần hoàn.
Vữa xi măng bền vững với vật liệu nghiền từ lưỡi tua-bin gió hết hạn sử dụng.
Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Scientific Reports, nhóm khoa học đã thử nghiệm bổ sung vật liệu composite nghiền (SC) từ lưỡi tua-bin gió sau sử dụng vào hỗn hợp vữa. Họ tiến hành tạo ra bảy mẫu vữa, gồm một mẫu đối chứng và sáu mẫu có thay thế một phần xi măng hoặc cốt liệu bằng SC với hai loại kích thước khác nhau: phân đoạn mịn 0 - 2 mm và phân đoạn thô 0 - 32 mm. Các mẫu được đúc dưới dạng dầm vữa, bảo dưỡng trong 28 ngày, sau đó được đánh giá bằng các phương pháp thí nghiệm cơ học, hiển vi điện tử quét và phân tích hình ảnh số để xác định mật độ, độ rỗng, khả năng phân tán sợi và tính chất cơ học.
Kết quả cho thấy hiệu quả vượt trội khi SC thô được dùng thay thế cốt liệu. Ở mẫu thay thế 30% cốt liệu, độ rỗng giảm hơn 23%, cường độ uốn tăng 36,51% và cường độ nén tăng 18,09%. Đặc biệt, mẫu thay thế 40% cốt liệu có chỉ số độ dẻo dai cao gấp 2,5 lần so với đối chứng, nhờ cơ chế cầu nối sợi giúp chống nứt và tăng khả năng hấp thụ năng lượng. Điều này chứng minh rằng các sợi dài từ vật liệu tua-bin gió có thể đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ bền và độ dẻo dai của vữa xi măng.
Ngược lại, khi sử dụng SC mịn thay thế xi măng, kết quả lại không tích cực. Mẫu có 20% SC mịn cho thấy độ rỗng tăng gần 28%, mật độ giảm và tính chất cơ học suy giảm rõ rệt, trong đó cường độ nén giảm hơn 45% và cường độ uốn giảm hơn 31%. Các hạt mịn này khó liên kết chặt với nền xi măng, tạo nhiều khoảng trống trong cấu trúc, làm giảm hiệu quả gia cường.
Nghiên cứu đi đến kết luận rằng lưỡi tua-bin gió hết hạn có thể được tái sử dụng hiệu quả trong vật liệu xi măng, đặc biệt khi được sử dụng thay thế cốt liệu với phân đoạn sợi dài. Không chỉ cải thiện cường độ và độ dẻo dai, loại vật liệu này còn nâng cao khả năng hấp thụ năng lượng, phù hợp cho những ứng dụng cần độ bền động và chống nứt như cấu kiện đúc sẵn hoặc hệ thống mặt đường. Tuy nhiên, với phân đoạn mịn, cần có những nghiên cứu bổ sung để tối ưu hóa, có thể thông qua xử lý bề mặt hoặc phương pháp phân tán tốt hơn nhằm tăng cường sự gắn kết với nền xi măng.
Các tác giả cũng nhấn mạnh rằng bước tiếp theo cần hướng tới đánh giá độ bền lâu dài trong điều kiện thực tế như chu kỳ đóng băng - tan băng, sự xâm nhập của ion clorua hay quá trình cacbonat hóa. Việc hiểu rõ cách vật liệu tái chế này hoạt động theo thời gian sẽ là chìa khóa để thúc đẩy ứng dụng rộng rãi, góp phần giảm phát thải carbon và xây dựng một ngành công nghiệp xi măng phát triển bền vững.
Cem.Info
