- NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG RÁC THẢI NHỰA GIA CÔNG BÊ TÔNG LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG. - 1 Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ. - Cấp phối bê tông, cường độ chịu nén, rác thải nhựa Keywords:. - Nghiên cứu này nhằm tận dụng lượng rác thải nhựa để sản xuất bê tông làm vật liệu xây dựng, hạn chế lượng nhựa thải đem đi chôn lấp. - Các mẫu cấp phối bê tông với nguyên liệu xi măng, cát, nước và nhựa được chuẩn bị để thử nghiệm, trong đó thành phần nhựa được đưa vào để thay thế cho thành phần cát. - Kết quả kiểm tra các mẫu cấp phối bê tông thử nghiệm đã xác định được tỷ lệ nhựa thay thế cát tối ưu trong khoảng từ 5 - 30% nhựa. - Tỷ lệ này sẽ giúp tăng mà không ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của mẫu bê tông. - Tuy nhiên, quá trình gia công nhựa tốn chi phí sẽ làm tăng giá thành sản phẩm, vì vậy cần nghiên cứu thêm những phương pháp giúp giảm chi phí gia công mẫu.. - Nghiên cứu tận dụng rác thải nhựa gia công bê tông làm vật liệu xây dựng. - Trong công nghiệp và xây dựng, vật liệu plastic cũng chiếm thị phần trong nhiều lĩnh vực như cấp thoát nước, trang trí… (Trần Hiếu Nhuệ và ctv., 2001). - Vật liệu plastic đã góp phần nâng cao mức độ văn minh của cuộc sống nhưng cũng đặt ra không ít rắc rối liên quan đến công tác bảo vệ môi trường (Trần Hiếu Nhuệ và ctv., 2001).. - Một số nghiên cứu về chất thải rắn (CTR) ở những khu vực đô thị ở ĐBSCL cho thấy thành phần nhựa chiếm từ tổng lượng chất thải rắn (Lê Hoàng Việt và ctv., 2011. - hoặc chiếm đến 77% lượng chất thải có thể tái chế ở thành phố Cần Thơ (Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv., 2014). - Để xây dựng một xã hội sử dụng tiết kiệm nguồn tài nguyên plastic và thân thiện với môi trường, cần thực hiện những biện pháp hiệu quả trong việc quản lý và xử lý lượng plastic thải ra môi trường. - Tại Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu tái chế và xử lý lượng plastic thải bỏ như chế tạo vật liệu bao che từ rác thải nhựa (Viện Vật liệu Xây dựng, 2003);. - xử lý CTR bằng công nghệ MBT-CD.08 (Trần. - xử lý CTR bằng công nghệ seraphin (Trần Thị Hường, 2009). - Các biện pháp xử lý và tái chế này đã đem lại kết quả khả quan về mặt kinh tế và môi trường, nhưng vẫn chưa xử lý hoàn toàn lượng plastic đã thải ra môi trường.. - “Nghiên cứu tận dụng rác thải nhựa gia công bê tông làm vật liệu xây dựng” nhằm tạo ra vật liệu xây dựng mới thân thiện với môi trường và góp phần giảm thiểu lượng plastic đưa ra môi trường.. - 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. - 2.1 Nghiên cứu chế tạo vật liệu xây dựng từ rác thải. - Quy trình thực hiện nghiên cứu được tiến hành theo sơ đồ như Hình 1. - Dựa vào những kết quả thí nghiệm, đề xuất ứng dụng vật liệu mới này vào các công trình thực tế.. - Tiếp theo nhựa được xử lý nhiệt bằng cách dùng bàn ủi ép (đặt miếng nhựa ở giữa 2 miếng tole mỏng sau đó đặt bàn ủi lên) đến kích thước đồng nhất (2 - 3 mm), tiếp đến cắt những mẫu nhựa này đến kích thước mm. - Trong nghiên cứu này, mẫu nhựa được cắt đến kích thước nhỏ và đồng nhất giúp phân bố nhựa đều hơn vào mẫu cấp phối.. - Xác định cấp phối của mẫu. - thông số của mẫu. - 2.2.2 Xác định cấp phối cho mẫu thí nghiệm Trong nghiên cứu này, nhựa đóng vai trò cốt liệu thay thế cho cát trong hỗn hợp cấp phối. - Do chưa có nghiên cứu tương tự nào được tiến hành, việc xác định thành phần cấp phối được đề nghị dựa vào định mức cấp phối vật liệu cho vữa bê tông.. - Nhựa có khối lượng riêng nhựa = 1,02 g/cm 3. - Xi măng PCB40 có khối lượng riêng x = 3,10 g/cm 3. - Cát vàng chọn lựa phù hợp với TCVN Cốt liệu cho bê tông và vữa- Yêu cầu kỹ thuật, cát có khối lượng riêng c = 2,67 g/cm 3. - Theo Bộ Xây dựng (2007), cường độ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần, cấu trúc, phương pháp thí nghiệm, môi trường, hình dáng, kích thước mẫu. - Do đó, để so sánh khả năng chịu lực của vật liệu cần phải tiến hành thí nghiệm trong cùng điều kiện.. - Cấp phối 1: thí nghiệm với cấp phối này được tiến hành nhằm theo dõi sự thay đổi của cường độ khi thêm thành phần nhựa vào mẫu thử (Bảng 1).. - Cấp phối 2: thí nghiệm này nhằm khảo sát sự biến thiên của cường độ khi tăng lượng xi măng lên. - Trong cấp phối này các thành phần cát, nước, nhựa vẫn giống cấp phối 1, riêng lượng xi măng được tăng lên 10% (Bảng 2).. - Bảng 1: Thành phần vật liệu cấp phối 1 với tỷ lệ nhựa thay đổi trong 1 m 3 bê tông. - Bảng 2: Thành phần vật liệu cấp phối 2 với tỷ lệ nhựa thay đổi trong 1 m 3 bê tông. - Do thành phần nhựa không hút nước nên lượng nước trong thành phần cấp phối sẽ giảm xuống khoảng 2% khi tăng khối lượng nhựa lên 5%.. - 2.2.3 Đúc và bảo dưỡng mẫu cấp phối Mẫu cấp phối thí nghiệm được đúc dạng khối lập phương với cạnh 7,07 cm. - Các thành phần nhựa, xi măng, cát, nước sẽ được cân chính xác bằng cân điện tử (sai số 0,01 g) theo cấp phối được tính.. - 2.2.4 Xác định cường độ chịu nén của mẫu Sau 28 ngày bảo dưỡng, lấy mẫu ra lau khô và đo cường độ chịu nén của mẫu tại PTN Vật liệu Xây dựng - Trung tâm Kiểm định và Tư vấn Xây dựng - Khoa Công nghệ - Trường Đại học Cần Thơ. - Phương pháp đo cường độ chịu nén của mẫu tuân theo hướng dẫn của TCVN 3121:2003.. - 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả kiểm tra mẫu cấp phối 1 Biến thiên cường độ chịu nén của mẫu cấp phối 1 theo tỷ lệ lượng nhựa thêm vào được trình bày trong Hình 4.. - Hình 4: Biến động cường độ chịu nén của mẫu theo % nhựa ở cấp phối 1 Từ biểu đồ có thể thấy sự biến động của cường. - độ chịu nén theo % nhựa thêm vào được chia làm 3 giai đoạn:. - Giai đoạn từ 0 - 10% nhựa: Khi tăng tỷ lệ nhựa lên thì cường độ chịu nén của mẫu cũng tăng dần, nếu mẫu đối chứng (0% nhựa) có cường độ chịu nén là 19,9 MPa thì mẫu 10% nhựa có cường độ chịu nén là 22,2 MPa. - Ở tỷ lệ 5 - 10% thành phần nhựa đóng vai trò chịu lực giúp gia tăng cường độ chịu nén của mẫu.. - Giai đoạn từ 10 - 30% nhựa: Trong giai đoạn này cường độ chịu nén của mẫu giảm dần đến mẫu 30% nhựa (có cường độ thấp nhất là 20,1 MPa). - Mặc dù giảm xuống nhưng so sánh với mẫu đối chứng 0% nhựa thì cường độ chịu nén từ mẫu 10 - 30% nhựa vẫn cao hơn. - 30% thành phần nhựa vẫn tham gia vai trò chịu lực giúp gia tăng cường độ chịu nén.. - Giai đoạn từ 30 - 50% nhựa: Khi tăng tỷ lệ nhựa từ 30 - 50% thì cường độ giảm đến mức thấp hơn so với mẫu đối chứng. - Nếu cường độ chịu nén quá thấp đồng nghĩa với khả năng chịu lực cũng rất thấp, điều này sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng của vật liệu.. - 3.2 Kết quả kiểm tra mẫu cấp phối 2 Hình 5 biểu diễn biến động cường độ chịu nén của mẫu theo % nhựa ở cấp phối 2. - Kết quả cho thấy sự biến động theo cường độ ở cấp phối 2 có chiều hướng giống cấp phối 1. - Sự biến động của cường độ không theo chiều hướng xác định nhưng có thể chia làm 2 giai đoạn:. - Cường độ chịu nén (MPa). - Tỷ lệ nhựa. - Hình 5: Biến động cường độ chịu nén của mẫu theo % nhựa ở cấp phối 2. - Giai đoạn từ 0 - 10% nhựa: trong giai đoạn này cường độ chịu nén biến thiên theo chiều hướng tăng dần, so với mẫu đối chứng 0% nhựa có cường độ 21 Mpa, khi thêm vào 5% nhựa cường độ của mẫu là 24,5 MPa (tăng 16,8%) và cường độ đạt 25,3 MPa khi thêm vào 10% nhựa (tăng 19,8%).. - Như vậy, khi thêm vào mẫu thử từ 5 - 10% cường độ của mẫu tăng lên do nhựa tham gia vào thành phần chịu lực giúp gia tăng cường độ nén của mẫu bê tông.. - Giai đoạn từ 10 - 85% nhựa: trong giai đoạn này cường độ nén của mẫu có xu hướng giảm dần khi tăng tỷ lệ nhựa. - Tuy nhiên, so sánh với mẫu đối chứng 0%, từ mẫu 10 - 30% cường độ vẫn nằm trong khoảng phù hợp (cao hơn hoặc bằng mẫu đối chứng). - Như vậy, ở khoảng 10 - 30%, thành phần nhựa vẫn đóng vai trò chịu lực và không ảnh hưởng đến cường độ của mẫu. - nhựa cường độ mẫu giảm và thấp hơn so với mẫu đối chứng, do ở tỷ lệ này nhựa không tham gia vào thành phần chịu lực của hỗn hợp bê tông.. - Dựa vào kết quả đo đạc của các mẫu cấp phối cho thấy:. - So sánh với mẫu đối chứng 0% nhựa, mẫu được thêm nhựa vào có ưu điểm là khối lượng thể tích nhỏ hơn do thành phần nhựa có khối lượng riêng. - nylon = 1,02 g/cm 3 ) nhỏ hơn khối lượng riêng của cát. - Vì vậy, khi thay thế lượng cát bằng nhựa khối lượng thể tích của mẫu sẽ giảm xuống.. - Khi tăng lượng nhựa lên 5% thì khối lượng mẫu bê tông sẽ giảm 2%. - Nếu áp dụng tỷ lệ 30%. - nhựa thì khối lượng của mẫu thử sẽ giảm 12% so với mẫu đối chứng.. - Không nên áp dụng tỷ lệ >. - 30% nhựa thêm vào vì sẽ làm giảm cường độ, không tạo được khả năng kết dính cao trong bê tông.. - Cả hai kết quả nén mẫu ở cấp phối 1 và cấp phối 2 đều ghi nhận tỷ lệ nhựa thêm vào 30% vẫn cho cường độ bê tông đạt yêu cầu, khi đó lượng nhựa thêm vào khoảng 185,4 kg/m 3 bê tông.. - Nghiên cứu đã đề xuất giải pháp xử lý nhựa thành hạt vật liệu để đưa vào cấp phối bê tông và xác định được lượng nhựa tối ưu đưa vào nhiều nhất mà sản phẩm bê tông vẫn đạt chất lượng về cường độ chịu nén theo quy chuẩn Việt Nam. - Kết quả thử nghiệm cho thấy khi thay thế cốt liệu cát bằng vật liệu nhựa với tỷ lệ 5 - 30%, mẫu bê tông đạt yêu cầu sử dụng cho các công trình xây dựng.. - Như vậy, rác thải nhựa có thể tận dụng để chế tạo vật liệu xây dựng mới phù hợp theo định hướng của quốc gia về phát triển vật liệu thân thiện với môi trường, đồng thời giảm thiểu lượng nhựa đưa vào dòng thải tránh gây ô nhiễm môi trường.. - Tuy nhiên, để áp dụng kết quả này vào thực tế cần tiếp tục nghiên cứu các quy trình gia công mẫu nhựa để giảm chi phí gia công mẫu, đồng thời, cần đánh giá thêm khả năng chịu nhiệt và chịu lửa của bê tông.. - Bộ Xây dựng (2007). - Giáo trình Vật liệu Xây dựng.. - NXB Xây dựng Hà Nội. - Quản lý tổng hợp chất thải rắn - cách tiếp cận mới cho 0. - công tác bảo vệ môi trường. - Tính toán phát thải mê-tan từ rác thải sinh hoạt khu vực nội ô thành phố Cần Thơ. - Bộ Khoa học và Công nghệ (2003). - Vữa xây dựng - Phương pháp thử.. - Bộ Khoa học và Công nghệ (2006). - Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật.. - Quản lý chất thải rắn, tập 1: Chất thải rắn đô thị. - Công nghệ biến rác thải thành năng lượng xanh. - Tham khảo từ trang web http://tapchimoitruong.vn/pages/article.aspx?ite m== MBT-CD.08---Công-nghệ-biến-rác-thải- thành-năng-lượng-xanh-39280, ngày 29/6/2016.. - Phương pháp lựa chọn công nghệ xử lý chất thải rắn thích hợp. - Báo cáo Hội thảo “Công nghệ xử lý chất thải đô thị và khu công nghiệp”. - Viện Vật liệu Xây dựng (2003). - Báo cáo tổng kết nhiệm vụ công nghệ thu gom, vận chuyển, xử lý rác thải nilon và chất thải hữu cơ. - Bộ Xây dựng.