Giáo sư Yan Zhuge, chuyên gia kỹ thuật tại Đại học Nam Australia, đang thử nghiệm một giải pháp mới nhằm giải quyết vấn đề trên, Interesting Engineering hôm 17/12 đưa tin. Giải pháp không yêu cầu con người hay robot mà sử dụng bê tông tự phục hồi.

Bê tông là một trong những sản phẩm xây dựng được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới vì khả năng sản xuất tại địa phương, hiệu quả chi phí cũng như sức mạnh và độ bền của nó. Bởi vì bê tông đã tồn tại quá lâu nên khó có thể tưởng tượng rằng một loại vật liệu lâu đời như vậy có thể được cải tiến, nhưng nó đã làm được. Các sản phẩm và phương pháp sản xuất bê tông mới đang nâng cao tính năng của bê tông để giải quyết các thách thức hiện đại. Một sản phẩm như vậy là "Bê tông tự phục hồi”. Nó được đặc trưng bởi khả năng của bê tông tự sửa chữa các vết nứt của nó một cách tự nhiên hoặc độc lập. Nó không chỉ bịt kín các vết nứt mà còn phục hồi một phần hoặc toàn bộ cơ tính của các bộ phận kết cấu. Liên quan đến vấn đề này, bê tông tự phục hồi, ở dạng viên nang siêu nhỏ chứa đầy bùn xử lý nước đang được sử dụng để giảm thiểu sự ăn mòn của vi sinh vật trong các ống cống bê tông ở Úc.

Dự án sẽ thử nghiệm một giải pháp mới để ngăn chặn mức độ ăn mòn chưa từng có trong các đường ống bê tông lâu đời của đất nước. Dự án của Đại học Nam Úc sẽ xem xét việc sử dụng bùn xử lý nước chống nứt ống cống bằng bê tông tự liền.

Được dẫn dắt bởi chuyên gia kỹ thuật bền vững, Giáo sư Yan Zhuge, nhóm nghiên cứu đang thử nghiệm giải pháp mới để ngăn chặn "mức độ ăn mòn chưa từng thấy” trong 117.000 km đường ống cống cũ kỹ của đất nước. Các báo cáo của trường đại học nói rằng nghiên cứu này có thể giúp tiết kiệm 1,4 tỷ đô la chi phí bảo trì hàng năm.

Axit ăn mòn từ vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh trong nước thải, cùng với tải trọng quá mức, áp suất bên trong và biến động nhiệt độ đang làm nứt đường ống và giảm tuổi thọ của chúng, tiêu tốn hàng trăm triệu đô la để sửa chữa mỗi năm trên khắp nước Úc. Bê tông bị nứt tự phục hồi bằng cách sử dụng Sloppy Sludge có thể là một câu trả lời cho giải pháp này.

Giáo sư Zhuge cho biết: "Bùn thải hứa hẹn sẽ giảm thiểu sự ăn mòn của vi sinh vật trong các ống cống bê tông vì nó hoạt động như một chất hàn gắn để chống lại sự ăn mòn của axit và chữa lành các vết nứt”.

Các nhà nghiên cứu sẽ phát triển các viên nang siêu nhỏ có lớp vỏ nhạy cảm với độ pH và lõi chất chữa lành có chứa bùn phèn – sản phẩm phụ của các nhà máy xử lý nước thải – và bột canxi hydroxit. Sự kết hợp này sẽ có khả năng chống ăn mòn do vi sinh vật (MIC) cao.

Nó sẽ được nhúng vào bên trong bê tông ở bước trộn cuối cùng để bảo vệ bê tông khỏi bị vỡ. Khi giá trị pH thay đổi khi nồng độ axit tăng lên, các viên nang siêu nhỏ sẽ giải phóng các chất chữa bệnh.

Giáo sư Zhuge nói: "Công nghệ này sẽ không chỉ kéo dài tuổi thọ của các kết cấu bê tông, tiết kiệm cho nền kinh tế Úc hơn 1 tỷ đô la mà còn thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn bằng cách tái sử dụng bùn thải thường được đưa vào bãi rác”.

Việc sửa chữa bê tông xuống cấp hiện tại không chỉ tốn hàng triệu đô la và các phương pháp ngăn chặn sự ăn mòn axit trong đường ống thoát nước không thành công vì nhiều lý do.

Hóa chất có thể được thêm vào nước thải để thay đổi môi trường cống rãnh và ngăn chặn sự ăn mòn, nhưng chúng gây ô nhiễm môi trường và cũng rất tốn kém. Một lựa chọn khác liên quan đến việc tăng tốc độ dòng nước thải bằng cách sửa đổi hệ thống thủy lực của đường ống, nhưng điều này không phải lúc nào cũng hiệu quả. Lớp phủ bề mặt là một lựa chọn phổ biến khác, nhưng nó tốn thời gian và hiệu quả chỉ là tạm thời.

Cải thiện thiết kế hỗn hợp bê tông là phương pháp phù hợp để kiểm soát sự ăn mòn do vi sinh vật gây ra. Sử dụng bê tông tự phục hồi có thể tự hàn kín các vết nứt mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào của con người là giải pháp.

Giáo sư Zhuge cho biết, để trung hòa carbon vào năm 2050, ngành xây dựng buộc phải chuyển sang nền kinh tế tuần hoàn.

Các sản phẩm phụ của ngành công nghiệp hoặc chất thải đô thị thường bị loại bỏ tại các bãi chôn lấp, có khả năng gây ô nhiễm, giờ đây có thể được tái sử dụng trong chuỗi sản xuất xây dựng. Chỉ riêng lục địa Úc đã có khoảng 400 nhà máy xử lý nước uống, với một địa điểm duy nhất hàng năm tạo ra tới 2000 tấn bùn nước đã qua xử lý. Hầu hết trong số đó được xử lý tại bãi rác, tiêu tốn hơn 6 triệu đô la mỗi năm, cũng như gây ra các vấn đề môi trường nghiêm trọng.

Giáo sư Zhuge nói: "Chúng tôi tin tưởng rằng loại bê tông tự phục hồi mới này dựa trên công nghệ composite tiên tiến sẽ giải quyết các vấn đề về ăn mòn đường ống thoát nước và xử lý bùn thải chỉ trong một lần tác động.”

Dự án đang được tài trợ một phần bởi khoản tài trợ trị giá 501.504 USD của Hội đồng Nghiên cứu Úc và có sự tham gia của các nhà nghiên cứu từ Đại học Nam Úc và Đại học Queensland.

Đại Phong (T/h)

Nguồn Môi trường và Đô thị Việt Nam