دانشیار ویت در حال تحقیق در مورد مصالح بتنی از لجن فاضلاب و خاکستر بادی است

دانشیار دکتر هوین ترونگ فوک (دانشگاه کان تو ) در تحقیق مواد بتن مانند از لجن فاضلاب و خاکستر بادی که برای تسطیح به کار می‌رود، شرکت کرد.

دانشیار هوین ترونگ فوک (۳۵ ساله) به تازگی جایزه گلدن گلوب ۲۰۲۳ را به خاطر دستاوردهای برجسته‌اش در زمینه تحقیقات و آموزش علمی دریافت کرده است، که در آن ایجاد مواد از لجن زباله یکی از پروژه‌های برجسته است.

دانشیار فوک گفت که این تحقیق ۷ سال پیش، زمانی که او مشغول تحصیل در مقطع دکترای خود در دانشگاه ملی علوم و فناوری تایوان بود، انجام شد. در آن زمان، یک شرکت تصفیه فاضلاب در تایپه، مطالعه‌ای را برای استفاده از لجن موجود در کارخانه به عنوان ماده‌ای برای دفن زباله داخلی در محوطه دانشگاه سفارش داد.

دکتر فوک و تیم تحقیقاتی او فرمولی برای مخلوط کردن رسوب با خاکستر بادی و مقدار کمی سیمان و سایر افزودنی‌ها برای ایجاد یک ماده با مقاومت کم کنترل‌شده (CLSM) تهیه کرده‌اند. سیمان و افزودنی‌های اضافه شده، محیط مناسبی را برای خاکستر بادی و رسوب ایجاد می‌کنند تا در واکنش‌های شیمیایی شرکت کنند و یک ماده CLSM با ظرفیت تحمل بار تشکیل دهند.

دانشیار دکتر هوین ترونگ فوک (دوم از چپ) در دوران تحصیل و تحقیق در تایوان. عکس: NVCC

او گفت که لجن موجود در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب حاوی مقدار نسبتاً زیادی دی‌اکسید سیلیکون (SiO2) و اکسید آلومینیوم (Al2O3) است که مشابه ترکیب خاکستر بادی در نیروگاه‌های حرارتی با سوخت زغال سنگ است. چگالی و ترکیب ذرات این دو ماده تفاوت چندانی با هم ندارند، بنابراین برای مخلوط کردن جهت ساخت مواد CLSM بسیار مناسب هستند. او گفت: «بسته به نیازهای خاص واحد سفارش‌دهنده، می‌توان محتوای هر جزء ماده را تنظیم کرد تا محصولی به دست آید که الزامات استفاده را برآورده کند.»

این تیم تحقیقاتی فرآیندی را برای ایجاد مواد CLSM با استفاده از لجن و خاکستر گرفته شده مستقیماً از منابع انتشار به آزمایشگاه و استفاده مستقیم بدون پردازش بیشتر، توسعه داده است.

دانشیار فوک گفت که بسته به شرایط خاص، می‌توان مستقیماً با رطوبت مخلوط کرد یا به صورت خشک مخلوط کرد (مواد باید قبل از استفاده خشک شوند). برای مواد CLSM برای دفن زباله، این گروه روش مخلوط مرطوب را انتخاب کرد تا در هزینه‌های پردازش صرفه‌جویی شود.

فرآیند جمع‌آوری لجن در کارخانه برای اهداف تحقیقاتی. عکس: NVCC

پس از آزمایش‌های فراوان در آزمایشگاه، ارزیابی و تنظیم مراحل، تیم فرمول را بهینه کرد تا محصول مطابق با الزامات استفاده باشد. این همچنین دشوارترین و زمان‌برترین مرحله است که نیاز به محاسبات طراحی و اختلاط دارد. تیم مجبور بود بارها تلاش کند زیرا هر بار که مقدار کمی از مواد تشکیل‌دهنده تنظیم می‌شد، خواص محصول تغییر زیادی می‌کرد. علاوه بر این، روش و فرآیند اختلاط و نوع تجهیزات مورد استفاده نیز تأثیر زیادی بر نتایج تحقیق داشت.

دانشیار فوک گفت که در مقایسه با مواد پرکننده شن و ماسه سنتی، این دو روش کاملاً متفاوت هستند. هنگام پر کردن با شن و ماسه معمولی، به قدرت غلتک برای فشرده‌سازی مواد تا چگالی طراحی شده برای پذیرش متکی است. CLSM یک ماده کنترل‌شده با مقاومت کم است، مانند نوعی بتن که با خواصی برای اهداف مختلف طراحی شده است، به این معنی که می‌توان آن را کاملاً مطابق با الزامات استفاده تنظیم کرد. هرچه الزامات کیفیت بالاتر باشد، هزینه‌های تولید نیز افزایش می‌یابد.

این ماده پتانسیل بالایی در کاربردهای عملی برای دفن زباله دارد، با این حال، دانشیار فوک گفت که برای اینکه بتوان آن را به عنوان یک ماده رایج دفن زباله به طور انبوه استفاده کرد، لازم است هزینه‌های واقعی تولید تجزیه و تحلیل شود و تأثیر زیست‌محیطی بلندمدت آن ارزیابی شود. وی گفت: «باید استانداردها و مقررات خاصی در مورد الزامات فنی برای ساخت و پذیرش جداگانه وجود داشته باشد.» علاوه بر این، منبع لجن و مواد خاکستر بادی باید از نظر کیفیت، منبع جمع‌آوری پایداری داشته باشد، به اندازه‌ای که ذخایر زیادی را برای مقیاس تولید صنعتی فراهم کند تا مبنایی برای کاربرد عملی داشته باشد.

تصویر میکروسکوپ مواد CLSM از تیم تحقیقاتی. عکس: NVCC

تحقیقات این تیم بسیار مورد استقبال قرار گرفت و یک محل دفن زباله آزمایشی در محوطه یک تصفیه‌خانه آب در تایپه مستقر شد. ارزیابی‌های اولیه بلافاصله پس از استقرار، قابلیت کاربرد بالای ماده طراحی شده را نشان داد. این تیم به صورت دوره‌ای در حال نظارت و نمونه‌برداری است تا عملکرد بلندمدت این ماده را پیگیری کند تا به بهینه‌سازی روش‌های طراحی و روش‌های ساخت ماده CLSM کمک کند.

در این کشور مطالعاتی در مورد کاربرد خاکستر بادی و لجن به عنوان ماده ترازکننده انجام شده است، اما تعداد زیادی از آنها در مقالات علمی منتشر نشده است. برای استفاده از آن در ویتنام، لازم است مجموعه‌ای از استانداردهای فنی به عنوان مبنایی برای محاسبه هنجارهای مصالح تدوین شود تا در پروژه‌های پل‌سازی و جاده‌سازی با استفاده از بودجه دولتی مورد استفاده قرار گیرد.

علاوه بر این، منبع مواد اولیه باید ثبات و تداوم را برای انجام پروژه‌های بزرگ تضمین کند. خاکستر بادی می‌تواند تقاضا را برآورده کند، اما به گفته دانشیار فوک، برآورده کردن تقاضا برای لجن دشوار است زیرا سیستم‌های تصفیه آب فقط هر 1-2 سال یک بار لایروبی می‌کنند. وی گفت که این مشکل را می‌توان با تحقیق در مورد استفاده از منابع دیگر برای جایگزینی لجن یا تغییر فرمول برای افزایش یا کاهش نسبت مواد اولیه اما همچنان برآورده کردن الزامات حل کرد. دانشیار فوک گفت: "در حال حاضر، شرکت‌های ساختمانی ترافیکی وجود دارند که موضوع پروژه‌های آزمایشی در مقیاس کوچک را مطرح کرده‌اند، سپس پیشنهاد ایجاد استانداردهای فنی، ارزیابی اثرات زیست‌محیطی و سایر رویه‌ها برای اجرای انبوه را داده‌اند."

vnexpress.net