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

Доцент доктор Хуинь Чонг Фуок (Университет Кан Тхо ) принимал участие в исследовании несущих бетоноподобных материалов, изготовленных из осадка сточных вод и золы-уноса, для применения при выравнивании земель.

Доцент Хуинь Чонг Фуок (35 лет) был удостоен премии «Золотой глобус» 2023 года за выдающиеся достижения в научных исследованиях и подготовке кадров, причем одной из его наиболее значимых работ является создание материалов из осадка сточных вод.

Доцент Фуок рассказал, что исследование проводилось семь лет назад, когда он писал докторскую диссертацию в Национальном университете науки и технологий Тайваня. В то время компания по очистке сточных вод в Тайбэе заказала исследование по использованию легкодоступного осадка на очистных сооружениях в качестве материала для внутреннего выравнивания территории.

Доктор Фуок и его исследовательская группа разработали формулу для смешивания отстоявшегося осадка с золой-уносом и небольшим количеством цемента и других добавок для создания контролируемого низкопрочного материала (КНМ). Добавленный цемент и добавки создают благоприятную среду для участия золы-уноса и отстоявшегося осадка в химических реакциях, образуя КНМ с несущей способностью.

Доцент Хуинь Чонг Фуок (второй слева) во время учебы и исследований на Тайване. Фото: предоставлено интервьюируемым.

Он пояснил, что осадок на очистных сооружениях содержит относительно высокое количество диоксида кремния (SiO2) и оксида алюминия (Al2O3), аналогичное составу летучей золы, используемой на угольных электростанциях. Плотность и гранулометрический состав этих двух материалов существенно не различаются, что делает их очень подходящими для смешивания с материалом CLSM. «В зависимости от конкретных потребностей заказчика, содержание каждого компонента материала может быть скорректировано для получения продукта, соответствующего требуемым спецификациям», — сказал он.

Исследовательская группа разработала процесс создания материалов для конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (CLSM) с использованием осадка и золы, непосредственно собранных из источников выбросов и доставленных в лабораторию для непосредственного использования без дальнейшей обработки.

Доцент Фуок заявил, что в зависимости от конкретных условий можно использовать как влажное, так и сухое смешивание (материалы необходимо высушить перед использованием). Для материалов CLSM, используемых в засыпке, команда выбрала вариант влажного смешивания, чтобы сэкономить на затратах на обработку.

Процесс сбора отходов шлама на заводе для исследовательских целей. Фото: Предоставлено интервьюируемым.

После многочисленных лабораторных испытаний, оценок и корректировок команда оптимизировала формулу, чтобы гарантировать соответствие продукта требованиям к применению. Это был также самый сложный и трудоемкий этап, включающий сложные расчеты, проектирование и смешивание. Команде пришлось провести множество испытаний, поскольку даже небольшая корректировка состава значительно изменяла свойства продукта. Кроме того, метод и процесс смешивания, а также тип используемого оборудования также существенно влияли на результаты исследований.

По сравнению с традиционными песчаными заполнителями, доцент Фуок утверждает, что это два совершенно разных метода. Традиционная песчаная засыпка основана на энергии катка для уплотнения материала до заданной плотности перед приемкой. CLSM, с другой стороны, представляет собой тип низкопрочного материала с контролируемой прочностью, похожего на бетон, свойства которого разработаны для различных целей, то есть их можно регулировать в соответствии с требованиями эксплуатации. Чем выше требования к качеству, тем выше будут производственные затраты.

Этот материал обладает большим потенциалом для практического применения в полигонах твердых бытовых отходов; однако, по мнению доцента Фуока, для его широкого использования в качестве традиционного материала для полигонов необходим анализ фактических производственных затрат и оценка долгосрочного воздействия на окружающую среду. «Необходимы специальные стандарты и правила для технических требований к строительству и приемочным испытаниям», — сказал он. Кроме того, для практического применения необходим стабильный и надежный источник высококачественного осадка и золы-уноса, обеспечивающий достаточные объемы для крупномасштабного промышленного производства.

Микроскопическое изображение материалов, полученных с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (CLSM), выполнено исследовательской группой. Фото: Предоставлено группой.

Исследование команды получило высокую оценку и привело к внедрению экспериментальной засыпки на территории водоочистной станции в Тайбэе. Предварительные оценки, проведенные сразу после внедрения, продемонстрировали высокую применимость разработанного материала. Исследовательская группа проводит периодический мониторинг и отбор проб для отслеживания долговременной эффективности этого материала с целью оптимизации методов проектирования и строительства материалов CLSM.

Во Вьетнаме проводились некоторые исследования по применению золы и шлама в качестве выравнивающих материалов, но лишь немногие из них были опубликованы в научных статьях. Для применения этих материалов во Вьетнаме необходимо разработать набор технических стандартов, которые послужат основой для расчета норм расхода материалов, используемых в проектах строительства дорог и мостов, финансируемых из государственного бюджета.

Кроме того, для реализации крупномасштабных проектов необходимо стабильное и бесперебойное снабжение сырьем. Хотя зола-унос может соответствовать этим требованиям, доцент Фуок считает, что утилизация осадка затруднена, поскольку системы очистки сточных вод требуют дноуглубительных работ лишь раз в 1-2 года. Он отметил, что эту проблему можно решить, изучив возможность использования других ресурсов для замены осадка или изменив рецептуру, увеличив или уменьшив долю сырья, при этом сохранив соответствие требованиям. «В настоящее время одна транспортно-строительная компания предложила небольшой пилотный проект, после чего они предложат установить технические стандарты, провести оценку воздействия на окружающую среду и другие процедуры для крупномасштабной реализации», — сказал доцент Фуок.

vnexpress.net