Доцент Вьет исследует бетонные материалы из осадка сточных вод и летучей золы

Доцент доктор Хюинь Чонг Фыок (Университет Кантхо ) принял участие в исследовании бетоноподобных материалов из осадка сточных вод и летучей золы, применяемых для выравнивания.

Доцент Хюинь Чонг Фыок (35 лет) только что был награжден премией «Золотой глобус» 2023 года за выдающиеся достижения в области научных исследований и обучения, одним из выдающихся проектов которой является создание материалов из шлама сточных вод.

Доцент Фуок рассказал, что исследование было проведено семь лет назад, когда он работал над докторской диссертацией в Национальном тайваньском университете науки и технологий. В то время компания по очистке сточных вод в Тайбэе заказала исследование по использованию имеющегося на заводе шлама в качестве материала для внутреннего захоронения отходов на территории кампуса.

Доктор Фуок и его исследовательская группа разработали формулу смешивания осадка с летучей золой и небольшим количеством цемента и других добавок для создания материала с контролируемой низкой прочностью (CLSM). Добавление цемента и добавок создаст благоприятную среду для химических реакций летучей золы и осадка, что приведет к образованию материала CLSM с высокой несущей способностью.

Доцент доктор Хюинь Чонг Фыок (второй слева) во время учёбы и исследований на Тайване. Фото: NVCC

Он отметил, что шлам на очистных сооружениях содержит довольно большое количество диоксида кремния (SiO₂) и оксида алюминия (Al₂O₂), что аналогично составу летучей золы угольных теплоэлектростанций. Плотность и гранулометрический состав этих двух материалов практически не различаются, поэтому они отлично подходят для смешивания с получением материалов CLSM. «В зависимости от конкретных потребностей заказчика, содержание каждого компонента материала может быть скорректировано для получения продукта, отвечающего требованиям к применению», — сказал он.

Исследовательская группа разработала процесс создания материалов CLSM с использованием шлама и золы, взятых непосредственно из источников выбросов в лаборатории и используемых напрямую без дополнительной обработки.

Доцент Фуок отметил, что в зависимости от конкретных условий можно смешивать материалы непосредственно с влагой или в сухом виде (перед использованием материалы необходимо высушить). Для материалов CLSM, предназначенных для захоронения на полигонах, группа выбрала метод влажного смешивания, чтобы сократить затраты на обработку.

Процесс сбора шлама на заводе для исследовательских целей. Фото: NVCC

После многочисленных лабораторных испытаний, оценки и корректировки этапов, команда оптимизировала формулу, чтобы продукт соответствовал требованиям к применению. Это также самый сложный и трудоёмкий этап, требующий проектных расчётов и смешивания. Команде приходилось проводить множество экспериментов, поскольку каждое небольшое изменение количества ингредиентов существенно меняло свойства продукта. Кроме того, на результаты исследований существенно влияли метод и процесс смешивания, а также тип используемого оборудования.

Доцент Фуок отметил, что в сравнении с традиционными песчаными засыпками это два совершенно разных метода. При заполнении обычным песком используется сила катка, уплотняющая материал до проектной плотности для приёмки. CLSM — это контролируемый низкопрочный материал, подобный бетону, свойства которого разработаны для различных целей, что позволяет полностью адаптировать его к условиям эксплуатации. Чем выше требования к качеству, тем выше производственные затраты.

Этот материал обладает большим потенциалом для практического применения на свалках, однако, по словам доцента Фуока, для его массового использования в качестве обычного материала для свалок необходимо проанализировать фактические производственные затраты и оценить долгосрочное воздействие на окружающую среду. «Необходимы конкретные стандарты и правила, регламентирующие технические требования к строительству и раздельной приёмке», — сказал он. Кроме того, источник шлама и летучей золы должен иметь стабильный источник сбора с точки зрения качества, достаточный для обеспечения больших запасов для промышленного производства, что создаст основу для практического применения.

Изображение материала, полученное исследовательской группой с помощью CLSM-микроскопа. Фото: NVCC

Исследование группы получило высокую оценку, и на территории водоочистной станции в Тайбэе был развёрнут опытный полигон. Предварительные испытания, проведённые сразу после развёртывания, продемонстрировали высокую применимость разработанного материала. Группа проводит периодический мониторинг и отбор проб для отслеживания долгосрочных характеристик материала в целях оптимизации методов проектирования и строительства CLSM-материалов.

В стране проводились исследования по применению летучей золы и шлама в качестве выравнивающего материала, однако опубликовано их мало. Для применения этого метода во Вьетнаме необходимо разработать комплекс технических стандартов, которые лягут в основу расчёта норм расхода материалов и будут использоваться при строительстве мостов и дорог с использованием государственного бюджета.

Кроме того, источник сырья должен обеспечивать стабильность и непрерывность поставок для реализации крупномасштабных проектов. Летучая зола может удовлетворить спрос, но, по словам доцента Фуока, удовлетворить спрос на шлам сложно, поскольку системы водоочистки откачивают его лишь раз в 1-2 года. Он отметил, что эту проблему можно решить, изучая возможность использования других ресурсов для замены шлама или изменяя формулу для увеличения или уменьшения доли сырья, сохраняя при этом соответствие требованиям. «В настоящее время некоторые компании, занимающиеся строительством дорог, поднимают вопрос о небольших пилотных проектах, а затем предлагают установить технические стандарты, проводить оценку воздействия на окружающую среду и другие процедуры для массового внедрения», — сказал доцент Фуок.

vnexpress.net