Docent Viet bada materiały betonowe z osadów ściekowych i popiołu lotnego

Docent dr Huynh Trong Phuoc (Uniwersytet Can Tho ) brał udział w badaniu materiałów betonopodobnych z osadów ściekowych i popiołu lotnego stosowanych do niwelacji.

Docent Huynh Trong Phuoc (35 lat) został właśnie nagrodzony Złotym Globem 2023 za wybitne osiągnięcia w dziedzinie badań naukowych i szkoleń, a jednym z najwybitniejszych projektów jest tworzenie materiałów z osadów odpadowych.

Docent Phuoc powiedział, że badania przeprowadzono 7 lat temu, kiedy robił doktorat na Narodowym Uniwersytecie Nauki i Technologii na Tajwanie. W tym czasie firma zajmująca się oczyszczaniem ścieków w Tajpej zleciła przeprowadzenie badania, którego celem było wykorzystanie dostępnego w fabryce osadu jako materiału do składowania na wewnętrznym wysypisku śmieci na terenie kampusu.

Dr Phuoc i jego zespół badawczy opracowali formułę mieszania osadu z popiołem lotnym oraz niewielką ilością cementu i innych dodatków w celu uzyskania materiału o kontrolowanej niskiej wytrzymałości (CLSM). Dodany cement i dodatki stworzą sprzyjające środowisko dla popiołu lotnego i osadu, umożliwiając im udział w reakcjach chemicznych, tworząc materiał CLSM o wysokiej nośności.

Docent dr Huynh Trong Phuoc (drugi od lewej) podczas studiów i badań na Tajwanie. Zdjęcie: NVCC

Dodał, że osady w oczyszczalniach ścieków charakteryzują się dość wysoką zawartością dwutlenku krzemu (SiO2) i tlenku glinu (Al2O3), co jest zbliżone do składu popiołu lotnego w elektrowniach węglowych. Gęstość i skład cząsteczkowy tych dwóch materiałów nie różnią się znacząco, dlatego doskonale nadają się do mieszania w celu uzyskania materiałów CLSM. „W zależności od konkretnych potrzeb zamawiającego, zawartość każdego składnika materiału można dostosować, aby uzyskać produkt spełniający wymagania użytkowe” – powiedział.

Zespół badawczy opracował proces wytwarzania materiałów CLSM z osadów i popiołów pobieranych bezpośrednio ze źródeł emisji do laboratorium i wykorzystywanych bezpośrednio bez dalszego przetwarzania.

Profesor Phuoc powiedział, że w zależności od konkretnych warunków możliwe jest mieszanie bezpośrednio z wilgocią lub mieszanie na sucho (materiały muszą być wysuszone przed użyciem). W przypadku materiałów CLSM przeznaczonych na składowiska odpadów, grupa wybrała metodę mieszania na mokro, aby obniżyć koszty przetwarzania.

Proces zbierania osadu w fabryce do celów badawczych. Zdjęcie: NVCC

Po licznych testach laboratoryjnych, ocenie i dostosowaniu poszczególnych etapów, zespół zoptymalizował formułę, aby produkt spełniał wymagania użytkowe. Jest to również najtrudniejszy i najbardziej czasochłonny etap, wymagający obliczeń projektowych i mieszania. Zespół musiał wielokrotnie próbować, ponieważ każda niewielka modyfikacja składników powodowała znaczną zmianę właściwości produktu. Ponadto, metoda i proces mieszania, a także rodzaj użytego sprzętu, również miały duży wpływ na wyniki badań.

W porównaniu z tradycyjnymi materiałami wypełniającymi z piasku, profesor nadzwyczajny Phuoc stwierdził, że są to dwie zupełnie różne metody. Podczas wypełniania konwencjonalnym piaskiem, siła walca zagęszcza materiał do projektowanej gęstości, która jest wymagana do akceptacji. CLSM to kontrolowany materiał o niskiej wytrzymałości, podobny do betonu zaprojektowanego z myślą o różnych celach, co oznacza, że ​​można go w pełni dostosować do wymagań użytkowych. Im wyższe wymagania jakościowe, tym wyższy wzrost kosztów produkcji.

Materiał ten ma ogromny potencjał w praktycznych zastosowaniach na składowiskach odpadów, jednak, jak stwierdził profesor nadzwyczajny Phuoc, aby móc go masowo wykorzystać jako powszechny materiał składowiskowy, konieczna jest analiza rzeczywistych kosztów produkcji i ocena długoterminowego wpływu na środowisko. „Potrzebne są szczegółowe normy i przepisy dotyczące wymagań technicznych dotyczących budowy i oddzielnego odbioru” – powiedział. Ponadto, źródło osadów i popiołów lotnych musi mieć stabilne źródło odbioru pod względem jakości, wystarczające do zapewnienia dużych rezerw na skalę przemysłową, co stanowi podstawę do praktycznego zastosowania.

Obraz zespołu badawczego wykonany mikroskopem materiałowym CLSM. Zdjęcie: NVCC

Badania zespołu spotkały się z dużym uznaniem, a na terenie oczyszczalni ścieków w Tajpej uruchomiono próbne składowisko odpadów. Wstępne oceny przeprowadzone bezpośrednio po uruchomieniu wykazały wysoką przydatność zaprojektowanego materiału. Zespół okresowo monitoruje i pobiera próbki, aby śledzić długoterminową wydajność tego materiału, co służy optymalizacji metod projektowania i budowy materiałów CLSM.

W kraju przeprowadzono kilka badań nad zastosowaniem popiołu lotnego i osadu ściekowego jako materiału wyrównującego, ale niewiele z nich opublikowano w pracach naukowych. Aby zastosować je w Wietnamie, konieczne jest opracowanie zestawu norm technicznych jako podstawy do obliczania norm materiałowych, które będą stosowane w projektach mostowych i drogowych, wykorzystujących środki budżetowe państwa.

Ponadto źródło surowców musi zapewniać stabilność i ciągłość, aby możliwe było realizowanie projektów na dużą skalę. Popioły lotne mogą zaspokoić popyt, ale zdaniem profesora nadzwyczajnego Phuoca, trudno jest zaspokoić popyt na osady, ponieważ systemy uzdatniania wody pogłębiają je tylko raz na 1-2 lata. Dodał, że problem ten można rozwiązać, badając możliwości wykorzystania innych zasobów w celu zastąpienia osadów lub zmieniając formułę, aby zwiększyć lub zmniejszyć udział surowców, ale nadal spełniać wymagania. „Obecnie istnieją firmy budowlane, które podniosły kwestię małych projektów pilotażowych, a następnie zaproponowały ustanowienie norm technicznych, ocen oddziaływania na środowisko i innych procedur dla masowego wdrożenia” – powiedział profesor nadzwyczajny Phuoc.

vnexpress.net