Nghiên cứu mới từ Đại học RMIT ở Úc đã khám phá tiềm năng của đất sét illite cấp thấp - giải pháp thay thế rẻ và dồi dào hơn. Một hiểu biết quan trọng là loại đất sét illite này khi trộn với kaolinite cấp thấp có thể tạo ra bê tông chắc hơn.

Bê tông xây dựng có thành phần cốt lõi là xi măng nên chi phí môi trường rất lớn. Nó chịu trách nhiệm cho 8% lượng khí thải CO₂ toàn cầu. Ngành công nghiệp này đang tích cực nghiên cứu và triển khai nhiều chiến lược khác nhau để giảm lượng khí thải carbon. Các kỹ sư từ lâu đã nhận ra việc thay thế một số xi măng bằng đất sét có thể cắt giảm đáng kể tác động đến môi trường. Giải pháp được đưa ra là đất sét cao lanh chất lượng cao, nhưng có một vấn đề là nhu cầu cao lanh trong các ngành công nghiệp như gốm sứ và mỹ phẩm khiến nó ngày càng khan hiếm và đắt đỏ.

Nghiên cứu mới từ Đại học RMIT ở Úc đã khám phá tiềm năng của đất sét illite cấp thấp, giải pháp thay thế rẻ và dồi dào hơn nhiều. Một hiểu biết quan trọng là loại đất sét illite này khi trộn với kaolinite cấp thấp có thể tạo ra bê tông chắc hơn.

Tăng 15% sức mạnh

Một lượng lớn khí thải CO₂ từ xi măng là kết quả của phản ứng hóa học khi đá vôi (CaCO₃) được nung trong lò, phân hủy thành vôi (CaO) và giải phóng CO₂. Quá trình này là bước không thể tránh khỏi trong quá trình tạo ra clinker xi măng. Trong phương pháp mới này, đất sét illite và đất sét kaolin cấp thấp được trộn đều với nhau rồi nung ở nhiệt độ 600 độ C.

Quá trình “đồng nung” này cải thiện đáng kể khả năng liên kết của đất sét illit với xi măng và nước, một đặc tính được gọi là phản ứng puzolan, mặc dù thông thường nó không làm như vậy. Tiến sĩ Chamila Gunasekara đến từ Khoa Kỹ thuật của RMIT cho biết: “Dựa trên phương pháp này, chúng tôi có thể thay thế 20% lượng xi măng sử dụng bằng cách kết hợp illit cấp thấp và kaolin, đồng thời đạt được hiệu suất sản phẩm tốt hơn nữa”.

Quá trình nung nóng chung này hay đồng nung không chỉ là quá trình trộn. Nó dẫn đến những thay đổi lớn về hiệu suất của vật liệu, điều này rất quan trọng đối với độ bền và độ cứng. Hơn nữa, vật liệu còn khóa chặt nước hơn về mặt hóa học, đảm bảo phản ứng lâu dài được cải thiện để tăng cường tính toàn vẹn của cấu trúc. Nó làm giảm 41% độ xốp và tăng 15% cường độ nén, giúp bê tông trở nên chắc chắn hơn.

Hỗn hợp đất sét sau khi được xử lý nhiệt, sẵn sàng sử dụng làm phụ gia xi măng.

Xây dựng bền vững

Nhóm nghiên cứu cho biết sự phát triển này sẽ mang lại chuyển đổi về mặt kinh tế và môi trường. Người ta dự đoán cao lanh chất lượng cao sẽ trở thành thị trường trị giá 6 tỷ đô la vào năm 2032. Nhờ nghiên cứu này, một thị trường hoàn toàn mới cho đất sét illite dồi dào có thể xuất hiện.

Tiến sĩ Roshan Jayathilakage, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Vì nguyên liệu thô được xử lý cùng nhau nên nó hợp lý hóa các hoạt động công nghiệp và giảm lượng nhiên liệu sử dụng so với nhiều bước nung. Điều này làm cho phương pháp không chỉ hợp lý về mặt kỹ thuật mà còn có thể mở rộng về mặt kinh tế và môi trường".

Thêm một lớp nữa vào sự phát triển này là công cụ tính toán tiên tiến của RMIT, được phát triển hợp tác với Đại học Hokkaido. Công cụ ảo này tăng tốc đáng kể việc đánh giá vật liệu, do đó giảm nhu cầu xét nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Theo Tiến sĩ Yuguo Yu từ RMIT cho biết: “Bằng cách dự đoán cách các thành phần đất sét khác nhau ảnh hưởng đến hành vi của bê tông, các kỹ sư có thể thiết kế tốt hơn hỗn hợp tiết kiệm năng lượng phù hợp với các loại đất sét tại địa phương và điều kiện môi trường cụ thể”.

Yu nói thêm: “Công cụ này có thể giúp ngành xây dựng đẩy nhanh quá trình áp dụng vật liệu thân thiện với môi trường, mở đường cho chuyển đổi xanh vì tương lai bền vững hơn”.

Nghiên cứu mở đường cho tương lai ít carbon, biến xây dựng bền vững thành hiện thực. Hoạt động nghiên cứu và phát triển về xây dựng bền vững đang được triển khai tích cực.

Nguồn: vietq.vn