» Một thử nghiệm tại Vương quốc Anh cho thấy việc sử dụng phụ gia MevoXL có thể nâng tỷ lệ tro bay thay thế xi măng portland trong bê tông từ 14% - 30%, giúp giảm 20% lượng phát thải carbon tích hợp của sản phẩm mà vẫn duy trì quy trình sản xuất, không làm tăng chi phí vật liệu và cải thiện đáng kể cường độ của cấu kiện bê tông đúc sẵn.
Mở rộng sử dụng vật liệu bổ sung như tro bay là một trong những hướng nghiên cứu được ngành xi măng và bê tông quan tâm nhằm giảm lượng xi măng portland sử dụng trong cấp phối, qua đó cắt giảm phát thải CO₂. Tuy nhiên, việc tăng hàm lượng các vật liệu này thường ảnh hưởng đến khả năng phát triển cường độ của bê tông. Kết quả thử nghiệm mới tại Vương quốc Anh cho thấy việc sử dụng phụ gia phù hợp có thể góp phần khắc phục hạn chế này, tạo điều kiện nâng tỷ lệ vật liệu bổ sung mà vẫn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
Cơ quan Môi trường Vương quốc Anh phối hợp với chương trình thúc đẩy công nghệ khử carbon (Decarbonisation Technology Accelerator), công ty Material Evolution và RPC Contracts vừa hoàn thành thử nghiệm ứng dụng phụ gia hóa học MevoXL trên dòng cấu kiện bê tông đúc sẵn Dycel 150. Đây là loại khối bê tông khóa liên kết được sử dụng trong nhiều công trình hạ tầng ngành nước, bao gồm các hạng mục tràn xả hồ chứa.
Theo cơ quan Môi trường Vương quốc Anh, bê tông hiện chiếm khoảng 25% tổng lượng phát thải carbon tích hợp của các dự án hạ tầng do đơn vị này quản lý. Vì vậy, giảm lượng xi măng portland trong bê tông được xác định là một trong những giải pháp ưu tiên nhằm hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng không.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng công thức cấp phối hiện có của sản phẩm Dycel 150 để phát triển công thức phụ gia bê tông MevoXL phù hợp với yêu cầu kỹ thuật. Sau khi hoàn thiện trong phòng thí nghiệm, các cấu kiện bê tông thử nghiệm được sản xuất trên dây chuyền hiện hữu của RPC Contracts, trải qua các phép thử cơ lý và thử nghiệm nén phá hủy nhằm đánh giá cường độ trước khi được xem xét ứng dụng tại công trường.
Khối bê tông đúc sẵn khóa liên kết Dycel 150 của RPC được sản xuất bằng công nghệ MevoXL đã được điều chỉnh cho cấp phối thử nghiệm.
Điểm nổi bật của thử nghiệm là khả năng tăng đáng kể tỷ lệ sử dụng tro bay nghiền mịn, một vật liệu bổ sung có nguồn gốc từ phụ phẩm của các nhà máy nhiệt điện than và đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bê tông nhằm thay thế một phần xi măng portland. Tỷ lệ tro bay trong cấp phối được nâng từ 14% ở mẫu đối chứng lên 30% theo yêu cầu của đơn vị sử dụng.
Việc tăng tỷ lệ tro bay cho phép giảm lượng xi măng portland trong cấp phối, qua đó giúp giảm khoảng 20% lượng phát thải carbon tích hợp của cấu kiện bê tông so với mẫu đối chứng.
Một trong những rào cản lớn khi tăng tỷ lệ vật liệu bổ sung là cường độ của bê tông thường phát triển chậm hơn, đặc biệt ở giai đoạn đầu. Đây cũng là nguyên nhân khiến nhiều cấp phối có hàm lượng tro bay cao khó được áp dụng rộng rãi trong thực tế. Kết quả thử nghiệm cho thấy phụ gia hóa học MevoXL đã góp phần khắc phục hạn chế này khi các mẫu bê tông đạt cường độ nén 78 N/mm², cao hơn 56% so với mức yêu cầu kỹ thuật là 50 N/mm².
Ngoài hiệu quả về kỹ thuật, thử nghiệm cũng ghi nhận việc sử dụng phụ gia không làm thay đổi quy trình sản xuất. Các cấu kiện vẫn được chế tạo trên dây chuyền hiện có, thời gian sản xuất không thay đổi và chi phí vật liệu được giữ ở mức tương đương cấp phối ban đầu.
Theo nhóm nghiên cứu, khả năng duy trì cường độ khi tăng hàm lượng vật liệu bổ sung là yếu tố quan trọng để mở rộng việc sử dụng các loại vật liệu thay thế xi măng portland trong bê tông. Kết quả thử nghiệm cho thấy phụ gia có thể hỗ trợ giải quyết bài toán này, tạo điều kiện nâng tỷ lệ tro bay mà vẫn đáp ứng các yêu cầu về cơ lý của sản phẩm.
Một điểm đáng chú ý khác là tiềm năng tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có. Ước tính tại Vương quốc Anh hiện còn khoảng 100 triệu tấn tro bay tồn trữ từ các nhà máy nhiệt điện than. Nếu được khai thác hiệu quả, nguồn vật liệu này có thể trở thành nguyên liệu thay thế một phần xi măng Portland trong bê tông, đồng thời góp phần tận dụng chất thải công nghiệp và giảm phát thải carbon của ngành vật liệu xây dựng.
Mặc dù mới được đánh giá trên một dòng sản phẩm bê tông đúc sẵn và cần tiếp tục kiểm chứng trong điều kiện ứng dụng thực tế, thử nghiệm đã cung cấp thêm bằng chứng về khả năng mở rộng sử dụng vật liệu bổ sung trong bê tông mà vẫn đảm bảo hiệu quả kỹ thuật và kinh tế. Về lâu dài, những kết quả nghiên cứu theo hướng này có thể hỗ trợ ngành xi măng giảm nhu cầu sử dụng clinker thông qua việc gia tăng tỷ lệ vật liệu bổ sung trong các sản phẩm bê tông, qua đó góp phần thúc đẩy quá trình phát triển vật liệu xây dựng phát thải carbon thấp.
Cem.Info
