NH HNG S DNG MT S CHT THI RN TRONG CC NG DNG XY DNG TS. O VN ễNG GS. TS. PHM DUY HU KS. NGUYN NGC LN B mụn Vt liu Xõy dng Vin KH v CN xõy dng giao thụng Trng i hc Giao thụng Vn ti Túm tt: Bi bỏo trỡnh by tng quan v tỡnh hỡnh cht thi rn Vit Nam v cỏc gii phỏp cú th tỏi s dng chỳng trong cỏc ng dng xõy dng. Summary: This paper presents an overview on solid wastes in Viet Nam and solutions to recycle them in construction applications. I. T VN Hin nay Vit Nam song song vi quỏ trỡnh cụng nghip hoỏ, ụ th hoỏ l vn x lý cỏc cht thi rn t cụng nghip v sinh hot. Hng nm khi lng cỏc cht thi rn to ra t cỏc ngnh cụng nghip v sinh hot tng ng nh: tro bay nhit in; x lũ cao; bi t cỏc nh mỏy ximng; lp cao su thi; thu tinh thi; bựn h thng thoỏt nc thi ụ th; cht thi phỏ d cụng trỡnh xõy dng; tro tru khỏ nhiu. Trờn th gii, cỏc cht thi trờn ó c tn dng mt cỏch cú hiu qu trong cỏc ng dng xõy dng. Tuy nhiờn, Vit Nam vn trờn vn cha c nghiờn cu mt cỏch cú h thng. Do ú vic nh hng nghiờn cu v xut cỏc gii phỏp tn dng chỳng l cn thit gúp phn gim thiu cỏc tỏc ng bt li ca chỳng n mụi trng. TCT2 II. PHN LOI CHT THI RN Cht thi rn bao gm nhiu loi v c chia thnh cỏc loi sau [20]: CHấT THảI RắN CHấT THảI RắN CÔNG NGHIệP CHấT THảI RắN ĐÔ THị CHấT THảI RắN NÔNG NGHIệP TRO BAY BụI XIMĂNG Xỉ LUYệN THéP tro đáy lò VậT LIệU CELLULOSE BùN THảI PHế THảI XY DựNG TRO Lò ĐốT RáC CHấT THảI Y Tế CHấT THảI RắN SINH HOạT CAO SU PHế THảI THUỷ TINH PHế THảI NHựA PHế THảI SƠ DừA Vỏ C PHÊ Vỏ LạC Vỏ TRấU phế thải kim loại III. TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN Ở VIỆT NAM HIỆN NAY Hiện nay khối lượng các chất thải rắn ở các nhà máy và các khu đô thị Việt Nam (bao gồm chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt, chất thải phá dỡ công trình xây dựng, …) tạo ra ngày càng nhiều. Theo thống kê của Viện chiến lược chính sách tài nguyên và môi trường (Bộ tài nguyên - Môi trường) hàng năm cả nước thải ra khoảng hơn 15 triệu tấn chất thải rắn, trong đó 80% chất thải sinh hoạt (12 triệu tấn) và 20% chất thải công nghiệp (3 triệu tấn). 50% chất thải rắn ở các đô thị là rác thải sinh hoạt của các hộ gia đình. Khoảng 70% lượng rác thải đô thị đã được thu gom. Hình 1. Tỷ lệ các chất thải rắn ở Việt Nam hiện nay [5] Phế thải phá dỡ công trình xây dựng đổ trên đường Nguyễn Phong Sắc Phế thải thuỷ tinh Phế thải lốp cao su Bùn thải đổ trên đường Láng - Hoà Lạc Phế thải tro bay ở nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 Bụi nhà máy ximăng Hà Tiên 2 CT 2 Hình 2. Một số hình ảnh ô nhiễm chất thải rắn ở Việt Nam Dự báo đến năm 2020 lượng chất thải rắn phát sinh vào khoảng 50 triệu tấn 1 năm. Trong đó chỉ có 15 ÷ 20% lượng chất thải rắn được phân loại và tái chế thủ công tại các làng nghề, số còn lại được chôn lấp. Nguồn phát sinh chất thải rắn tập trung chủ yếu ở các khu đô thị lớn. Hiện nay, khoảng 80% chất thải công nghiệp phát sinh mỗi năm là từ các trung tâm công nghiệp lớn ở miền Bắc và miền Nam. Trong đó, 50% lượng chất thải công nghiệp của Việt Nam phát sinh ở thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận, 30% còn lại phát sinh ở vùng đồng bằng sông Hồng và Bắc Trung Bộ. Thêm vào đó, gần 1500 làng nghề tập trung chủ yếu ở các vùng nông thôn miền Bắc mỗi năm phát sinh cỡ 774.000 tấn chất thải công nghiệp. IV. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ KHẢ NĂNG TẬN DỤNG Ở VIỆT NAM Trên thế giới việc tận dụng các chất thải rắn làm vật liệu ứng dụng trong xây dựng đã được nhiều nước nghiên cứu, điều này đặc biệt có ý nghĩa khi mà nguồn vật liệu xây dựng tự nhiên ngày một khan hiếm. Các chất thải rắn như: tro bay; tro trấu; phế thải thuỷ tinh; xỉ lò cao; lốp cao su thải; phế thải xây dựng… đã được ứng dụng nhiều trong xây dựng với các mục đích khác nhau và được đánh giá là đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. 1. Tro bay (Fly Ash) Tro bay là loại bụi thu được tại bộ phận khí thải của ngành năng lượng. Hiện nay trên thế giới tro bay được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng với các mục đích khác nhau như: làm phụ gia cho bêtông ximăng [7], chất khoáng làm đầy cho bêtông asphalt [2], làm lớp móng cho kết cấu áo đường [8],… Ở Việt Nam, trữ lượng tro bay tương đối lớn và bước đầu cũng đã áp dụng vào công nghệ chế bêtông đầm lăn [1], gia cố vật liệu đất đắp [2], còn trong công nghệ bêtông asphalt việc sử dụng tro bay vẫn chưa được nghiên cứu ứng dụng. Theo các kết quả đã nghiên cứu [9] bêtông asphalt sử dụng tro bay có thể tăng độ cứng, tăng khả năng chống vệt lún bánh xe. TCT2 Sử dụng tro bay làm lớp móng cho kết cấu áo đường [8] Bêtông đầm lăn sử dụng tro bay [6] Bêtông asphalt sử dụng tro bay [9] Hình 3. Một số ứng dụng của tro bay trong xây dựng giao thông 2. Tro trấu (Rice Husk Ash - RHA) Tro trấu là sản phẩm sau khi đốt vỏ trấu. Trên thế giới việc tận dụng tro trấu đã được nghiên cứu từ đầu những năm 1970 [10]. Tro trấu đã được sử dụng có hiệu quả trong các ngành công nghiệp như: công nghiệp thép để sản xuất các loại thép tấm chất lượng cao; sản xuất các vật liệu cách nhiệt [11], ngoài ra tro trấu còn được dùng để sản xuất ra các loại ximăng hỗn hợp, chế tạo bêtông ximăng. Trong công nghệ bêtông ximăng tro trấu có thể thay thế 40% lượng ximăng nhưng vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của bêtông. Tro trấu được sản xuất nhiều ở Ấn Độ, Nhật Bản. Hiện nay tro trấu cũng đã được sản xuất ở Việt Nam tuy nhiên theo các kết quả đã nghiên cứu của TS. Đào Văn Đông [3] thì chất lượng của tro trấu của Việt Nam vẫn còn thấp. 3. Thuỷ tinh phế thải (Waste Glass) Trong xây dựng thuỷ tinh phế thải được sử dụng để thay thế một phần cốt liệu của bêtông ximăng hoặc bêtông asphalt, khi đó thuỷ tinh phế thải được nghiền thành cỡ hạt thô (d = 9.5 mm ÷ 2.06 mm) hoặc cỡ hạt mịn (d = 2.06 mm ÷ 75 μm). Theo kết quả nghiên cứu của Mayer [7] bêtông ximăng sử dụng cốt liệu thuỷ tinh “glascrete” có thể làm giảm sự co nở thể tích. Việc sử dụng thuỷ tinh phế thải như là cốt liệu trong bêtông asphalt được nghiên cứu đầu tiên ở Mỹ và Canada vào năm 1970 và theo Randy C.West, Gale C.Page và Kenneth H.Murphy [12] bêtông asphalt sử dụng thuỷ tinh “glasphalt” với hàm lượng 15% thay thế một phần cốt liệu thì độ ổn định Marshall có thể đạt (90 ÷ 95)% và cường độ chịu kéo có thể đạt (80 ÷ 90)% so với bêtông asphalt sử dụng hoàn toàn cốt liệu tự nhiên. CT 2 Quá trình nghiền thuỷ tinh phế thải [13] Gạch block ứng dụng thuỷ tinh phế thải [14] Mặt đường bêtông asphalt sử dụng thuỷ tinh phế thải [15] Hình 4. Thuỷ tinh phế thải và các ứng dụng trong xây dựng Mặt đường bêtông asphalt sử dụng phế thải cao su không có vết nứt Mặt đường bêtông asphalt thông thường đã xuất hiện những vết nứt dọc Đường cao tốc 359 ở Mỹ trước khi thảm lớp phủ bêtông asphalt sử dụng phế thải cao su Đường cao tốc 359 ở Mỹ sau 16 năm thảm lớp phủ asphalt sử dụng cao su phế thải Hình 5. Một số hiệu quả đạt được của mặt đường bêtông asphalt sử dụng cao su phế thải [16] 4. Cao su phế thải (Tire Rubber) Để tái sử dụng loại phế thải này trong xây dựng thông thường chúng được cắt nhỏ hoặc nghiền thành dạng bột, sau đó đem trộn với hỗn hợp bêtông ximăng hoặc bêtông asphalt rải nóng. Cao su phế thải có thể thay thế một phần cốt liệu tự nhiên trong hỗn hợp bêtông ximăng [7] khi đó cường độ chịu kéo được cải thiện đáng kể. Còn đối với hỗn hợp bêtông asphalt rải nóng khi sử dụng cao su phế thải nó có thể đem lại một số lợi ích như [16]: giảm nứt phản xạ ở lớp phủ asphalt; cải thiện khả năng chống lún vệt hằn bánh xe; cải thiện khả năng chống trượt; giảm tiếng ồn của các phương tiện giao thông; kéo dài tuổi thọ của con đường. 5. Xỉ (Slag) Theo thống kê ở châu Âu 85% lượng xỉ BOS (Basic Oxygen Steelmaking slag) đã được tái sử dụng với nhiều mục đích khác nhau trong đó 42% được ứng dụng trong xây dựng. Còn ở Đức trong số 70% lượng xỉ EAF (Electric Arc Furnace slag) thì 66% được ứng dụng trong xây dựng còn lại 4% ứng dụng cho các mục đích khác nhau. Trong lĩnh vực xây dựng xỉ được sử dụng chủ yếu làm cốt liệu cho bêtông, chế tạo ximăng. Xỉ luyện thép Bêtông được làm từ xỉ luyện thép Hình 6. Xỉ luyện thép và ứng dụng để chế tạo bêtông ximăng [18] TCT2 6. Chất thải phá dỡ công trình xây dựng (Construction and Demolition Waste) Chất thải phá dỡ công trình xây dựng chủ yếu là: bêtông, gạch xây, vữa xây, ngói… Việc tái sử dụng chất thải phá dỡ công trình xây dựng làm cốt liệu sử dụng cho các công trình xây dựng và giao thông đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới và đã được đánh giá là đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, đem lại lợi ích kinh tế và môi trường. Ở Việt Nam, với tốc độ đô thị hoá như hiện nay loại chất thải trên ngày càng nhiều và trở nên quá tải đối với các bãi chứa rác, vậy nên cần có những nghiên cứu cụ thể về sử dụng loại chất thải trên ứng dụng trong xây dựng. Chất thải phá dỡ công trình xây dựng đã qua xử lý Các ứng dụng của chất thải phá dỡ công trình xây dựng Hình 7. Chất thải phá dỡ công trình xây dựng và các ứng dụng [19] V. KẾT LUẬN Bài báo đã đưa ra một cách nhìn tổng quan về một số loại chất thải rắn cũng như thực trạng của loại chất thải này ở Việt Nam hiện nay và một số ứng dụng trong xây dựng (đã và đang được áp dụng ở các nước trên thế giới). Và ở Việt Nam các chất thải rắn ứng dụng trong xây dựng có thể đem lại một số hiệu quả như: 9 Giảm thiểu ô nhiễm môi trường; 9 Giảm quỹ đất dùng để chôn lấp; 9 Giảm chi phí xử lý; 9 Thay thế một phần vật liệu xây dựng tự nhiên; 9 Cải thiện một số tính chất theo hướng có lợi của vật liệu xây dựng sử dụng. Tài liệu tham khảo [1] - Diễn đàn xây dựng Việt Nam, “Ứng dụng công nghệ bêtông đầm lăn ở công trình Thuỷ điện Sơn La”, 21/12/2007; [2] - Nguyễn Mạnh Thuỷ, Vũ Đức Tuấn, “Một số kết quả nghiên cứu gia cố vật liệu đất tại chỗ bằng Ximăng - Tro bay làm móng trong kết cấu áo đường tại tỉnh Tây Ninh”, TP. Hồ Chí Minh, 2007; [3] - Đào Văn Đông, “Ảnh hưởng của phụ gia tro trấu đến một số tính chất của bêtông cường độ cao”, ĐH GTVT, 2008; [4] - http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=626; [5] - http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Den-2020-chat-thai-ran-cua-Viet-Nam-se-tang-toi-50-trieu- tannam/70108368/188/; [6] - http://www.ketcau.com/forum/showthread.php?t=2461 CT 2 [7] - Yunping Xi, Yue Li, Zhaohui Xie, and Jae S.Lee, “Utilization of solid waste (waste glass and rubber particles) as aggregates in concrete”, University of Colorado, USA; [8] - Jeffryes Chapman, Wei Tu, Behrad Zand, William Wolfe, “ Full depth reclamation of asphalt pavements using class F fly ash”, The Ohio State University, 7/10/2007; [9] - Federal Highway administration, “Fly ash in asphalt pavements”, United States Department of Transportation - Federal Highway Administration, 29/06/2006; [10] - Mehta, P.K, “Rice-husk Ash - A unique Supplementary Cementing Material”, Advances in Concrete Technology, MSL Report 94-1 (R), CANMET 1994, ed. Malhotra, V.M., pp. 419-444, 1994; [11] - Bronzeoak Ltd, “Rice husk ash market study”, 2003; [12] - Randy C.West, Gale C.Page and Kenneth H.Murphy, “ Evaluation of crushed glass in asphalt paving mixtures”, USA, 1993; [13] - www.cemex.co.uk/asphalt; [14] - http://www.boston.com/yourlife/home/stylephile/home_fashion/; [15] - http://news.bbc.co.uk/2/low/science/nature/1907207.stm; [16] - ARTC, “Benefits of Rubberized Asphalt”, Clemson University, 2002; [17] - J. Geiseler, “Use of steelworks slag in Europe”, Bulk”Inter” Waste: An opportunity for use, Leeds, U.K, 11/1995; [18] - http://www.concretemonthly.com/monthly/art.php?2323; [19] - Dr. Ho Nyok Yong and Dr. Kelvin Lee Yang Pin “Constructive application of waste materials in construction”, Construction waste recycling technologies, 2008; [20] - H. Fred Waller, “Use of waste materials in hot mix asphalt”, ASTM, 1993♦ TCT2 . trình xây dựng đã qua xử lý Các ứng dụng của chất thải phá dỡ công trình xây dựng Hình 7. Chất thải phá dỡ công trình xây dựng và các ứng dụng [19] V. KẾT LUẬN Bài báo đã đưa ra một cách. cách nhìn tổng quan về một số loại chất thải rắn cũng như thực trạng của loại chất thải này ở Việt Nam hiện nay và một số ứng dụng trong xây dựng (đã và đang được áp dụng ở các nước trên thế giới) tập trung chủ yếu ở các vùng nông thôn miền Bắc mỗi năm phát sinh cỡ 774.000 tấn chất thải công nghiệp. IV. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG TRÊN THẾ